【正文】 ......................................................... 3 ................................................................................................. 3 ............................................................................................................ 4 .......................................................................................... 5 ....................................................................................... 7 第三章 硬件設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 9 ................................................................................................. 9 ............................................................................................ 10 ........................................................................................ 12 ....................................................................... 18 ........................................................................................ 20 第四章 軟件設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 21 、流程圖 ........................................................................................ 21 ............................................................................................ 22 ............................................................................................ 26 ............................................................................................ 27 ................................................................................................... 31 第五章 總體電路圖 ............................................................................................. 32 第六章 結(jié)論 .............................................................................................................. 34 第七章：程序設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 35 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................... 52 第一章 緒論 、目的 單片機(jī)原理及接口技術(shù)》課程設(shè)計(jì)是在 基本 學(xué)完該課程之后，綜合運(yùn)用所學(xué)單片機(jī)知識，完成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而加深對單片機(jī)軟硬知識的理解，獲得初步的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為走出校門從事單片機(jī)應(yīng)用的相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)的目的在于學(xué)習(xí)與了解單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用和開發(fā)的基本流程。 2. 使用匯編或者 C 語言完成軟件部分設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。 5℃時(shí)發(fā)超限報(bào)警 ，對升溫和降溫過程不作要求 。 （ 2） 電烤過程恒溫控制，溫度可通過系統(tǒng)設(shè)置，誤差不超過177。 2℃ 。 二 、主要功能模塊 溫度控制系統(tǒng) 的 主要功能模塊包括 溫度測量（溫度傳感器、放大器、 ADC轉(zhuǎn)換器）、溫度控制（光電隔離、驅(qū)動(dòng)電路、可控硅電路、電爐）、溫度給定（按鍵）、溫度顯示和報(bào)警等幾部分。要求程序加注釋并提供軟件流程圖。設(shè)計(jì)中用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理與控制單元，溫度數(shù)據(jù)采樣與處理用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，把溫度信號通過單總線傳遞到單片機(jī)上。 通過該課程設(shè)計(jì)，主要達(dá)到以下目的： 鞏固和加深對單片機(jī)原理和接口技術(shù)知識的理解，使學(xué)生增進(jìn)對單片機(jī)系統(tǒng)的感性認(rèn)識，加深對單片機(jī)理論方面的理解，為順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。 這一環(huán)節(jié)對掌握常用儀器、儀表的正確使用方法，學(xué)會軟、硬件的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法，掌握單片機(jī)技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力，使學(xué)生樹立正確的人生觀，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、踏實(shí)的工作作風(fēng)。課程設(shè)計(jì)的最后要寫出設(shè)計(jì)總結(jié) 報(bào)告，把理論設(shè)計(jì)內(nèi)容，調(diào)試的過程及性能指標(biāo)的測試結(jié)果進(jìn)行全面的總結(jié)，把實(shí)踐內(nèi)容上升到理論高度。 （ 3） 實(shí)時(shí)顯示溫度和設(shè)置溫度，顯示精確為 1℃ 。本系統(tǒng)由單片機(jī)、溫度信號采集與 A/D 轉(zhuǎn)換、人機(jī)交互、控制執(zhí)行單元、電源系統(tǒng)單元、通信單元六部分組成，功能模塊具體實(shí)現(xiàn)的器件的不同，將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能及成本，為了達(dá)到高效、實(shí)用的目的，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前的方案論證是十分重要的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖如圖 所示： 圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖 單片機(jī)：該部分的功能不僅包括向溫度傳感器寫入各種控 制命令、讀取溫度數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理，同時(shí)還要對執(zhí)行單元進(jìn)行控制。 人機(jī)交互及串口通信：人機(jī)交換的目的是為了提高系統(tǒng)的可用性和實(shí)用性。如液晶顯示屏、按鍵等，在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，電源系統(tǒng)輸出 +5 V 的電源。在 8位單片機(jī)中又以 MCS－ 51 系列單片機(jī)及其兼容機(jī)所占的份額最大。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化框圖如下所示。它主要完成數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳輸操作。其 CMOS 工藝制造的低地功耗芯片也有采用方形的封裝。如圖 。它是利用兩種不 同材料的金屬連接在一起，構(gòu)成的具有熱電效應(yīng)原理的一種感溫元件。 方案二：熱電阻傳感器 熱電阻傳感器的原理是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。從熱電阻的測溫原理可 以知道，被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來表現(xiàn)的。 方案三：半導(dǎo)體集成模擬溫度傳感器 半導(dǎo)體 IC 溫度傳感器是利用半導(dǎo)體 PN結(jié)的電流、電壓與溫度變換關(guān)系來測溫的一種感溫元件。數(shù)字溫度傳感器，更因適合與各種微處理器的 I/O 接口相連接，組成自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)克服了模擬傳感器與微處理器接口時(shí)需要信號調(diào)理電路和 A/D 轉(zhuǎn)換器的弊端，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子測溫、醫(yī)療儀器等各種溫度控制系統(tǒng)中，數(shù)字溫度傳感器中比較有代表性的有 DS18B20 等?！? 供電電壓 +4V~+30V +13V~+36V +~+ 輸出信號類型 模擬信號 模擬信號 數(shù)字信號 PT100與 AD590都不能與單片機(jī)的 I/O口直接相連，需要設(shè)計(jì)信號調(diào)理電路， A/D 轉(zhuǎn)換電路。按鍵能夠成為最普遍的輸入設(shè)備，主要是其具備了以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：工作原理、硬件電路連接簡單、操作實(shí)用性強(qiáng)、價(jià)格便宜，程序編寫簡單。數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)內(nèi)容比較直觀，通常顯示從 0到 F中的任意一個(gè)數(shù)字，一個(gè)數(shù)碼管可以顯示一位，多個(gè)數(shù)碼管就可以顯示多位，在顯示位數(shù)比較少的電路中，程序編寫，外圍電路設(shè)計(jì)都十分簡單，但是當(dāng)要顯示的位數(shù)相對多的時(shí)候，數(shù)碼管操作起來十分煩瑣，顯示的速度受到限制。外圍驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)比較簡單，顯示能力的擴(kuò)展將不會涉及到硬件電路的修改，可擴(kuò)展性很強(qiáng)。 串行通信的主要功能是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 機(jī)的數(shù)據(jù)交換，當(dāng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析的時(shí)候，可以把數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，使用上位機(jī)進(jìn)行數(shù) 據(jù)處理，并且將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果又發(fā)送給單片機(jī)。硬件系統(tǒng)所需要完成的功能是將溫度傳感器 DS18B20 采集到的溫度信號，輸送到 AT89C51 單片機(jī)的 I/O 口，然后把單片機(jī)數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果，送至LCD1602 進(jìn)行顯示，把鍵盤設(shè)置的系統(tǒng)參數(shù)送到單片機(jī) I/O口，把單片機(jī)控制信號送到執(zhí)行單元。所謂最小系統(tǒng)，是指一個(gè)真正可用的單片機(jī)最小配置系統(tǒng)，對于片內(nèi)帶有程序存儲器的單片機(jī)，只要在芯片外接時(shí)鐘電路和復(fù)位電路就是一個(gè)小系統(tǒng)了。 4K 字節(jié)可系統(tǒng)編程的 Flash 程序存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部RAM， 32 個(gè) I/O 口線，看門狗 (WDT)，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。對內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時(shí)，接收指令字節(jié)；校驗(yàn)程序時(shí)輸出指令字節(jié)，需要接上拉電阻。端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平作輸入用。端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平作輸入用。 P3 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/0 端口。除此之外 P3 端口還有第二功能。復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時(shí)， RC 電路充電， RST 引腳出現(xiàn)正脈沖，提供復(fù)位信號直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號，為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)，才撤銷復(fù)位信號，以 防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。最常用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式是采用外接晶振和電容組成的并聯(lián)諧振回路。電容取 30PF 左右。 C~+125176。 C。 圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 基本知識 DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點(diǎn)。性價(jià)比也非常出色。 光刻 ROM 中的 64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20的地址序列碼。 產(chǎn)品的特點(diǎn) （ 1）只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。 C到＋ 125。 DS18B20 的引腳介紹 TO－ 92封裝的 DS18B20 的引腳排列見圖 5，其引腳功能描述見表 1。 由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。 DS18B20 在完成一個(gè)讀時(shí)序過程，至少需要 60us 才能完成。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)如表 3所示： 表 3 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)表 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 LS Byte Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit 9 Bit 8 MS Byte 22 23 21 20 21 22 23 24 S S S S S 26 25 24 （ 3） DS18B20 溫度傳感器的存儲器 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的 EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮，視設(shè)備的實(shí)際需要來選擇分辨率。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是 TH、 TL 的易失性拷貝，第五個(gè)