【正文】 changes to the design of modular software structure, so that the logic of the relationship between program design more concise,Hardware software cooperation under the control of it. And systematic process is: First of all, by setting the button, set the thermostat temperature at the time of operation, and digital display of the temperature. Then, in the running temperature of the process of sampling analog into the A / D converter in the simulation digital converter, and then converted digital control with digital display, the last singlechip microputer to control the heater used for heating or stop heating until the temperature in the provisions under the constant temperature heating. Key words： Singlechip microputer system ； Sensor； Data Acquisition； ADC；Temperature 目 錄 第一章 緒論 ........................................................ 1 課題的背景及研究意義 ........................................ 1 國(guó)外研究狀況及趨勢(shì) .......................................... 2 第二章 工作原理及方案設(shè)計(jì) .......................................... 3 溫度測(cè)量部分方案 ............................................ 3 主控制部分方案 .............................................. 4 第三章 各單元的設(shè)計(jì) ............................................... 10 鍵盤單元 ................................................... 10 溫度控制及超溫和超溫警報(bào)單元 ............................... 11 溫度測(cè)試單元 ............................................... 12 溫度控制器件電路 ........................................... 12 七段數(shù)碼管顯示單元 ......................................... 13 接口通信單元 ................................................ 14 第四章 電源 輸入部分 ................................................ 16 第五章 程序設(shè)計(jì) .................................................... 17 程序結(jié)構(gòu)分析 ................................................ 17 主程序 ...................................................... 18 程序代碼（詳見(jiàn)附錄 程序清單） ............................... 18 第六章 測(cè)試分析 .................................................... 19 第七章 結(jié)論 ........................................................ 20 參考文獻(xiàn) ........................................................... 21 致 謝 ............................................................. 22 附錄 ............................................................... 23 天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒論 溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域 ,如家電、汽車、材料電力電子等 ,常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和所要求的性能指標(biāo)有所不同 , 在工業(yè)企業(yè)中 ,如何提高溫度控制對(duì)象的運(yùn)行性能一直以來(lái)都是控制人員和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員努力解決的問(wèn)題。而采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，因其內(nèi)部集成了 A/D 轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，而且減少了溫度測(cè)量轉(zhuǎn)換時(shí)的精度損失，使得測(cè)量溫度更加精確。 課題的背景及研究意義 二十一世紀(jì)是科技高速發(fā)展的信息時(shí)代，電子技術(shù)、微型單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用更是空前廣泛， 伴隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，需要對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行溫度測(cè)量。 溫度是表征物體冷熱程度的物理量，溫度測(cè)量則是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)很重要而普遍的參數(shù)。 在單片機(jī)溫度測(cè)量系統(tǒng)中的關(guān)鍵是測(cè)量溫度、控制溫度和保持溫度，溫度測(cè)量是工業(yè)對(duì)象中主要的被控參數(shù)之一。 國(guó)外研究狀況及趨勢(shì) 設(shè)施農(nóng)業(yè)是世界各國(guó)用以提供新鮮農(nóng)產(chǎn)品、彌補(bǔ)季節(jié)性農(nóng)產(chǎn)品短缺的主要技術(shù)措施。美國(guó)的溫室多為連棟溫室，其高壓霧化降溫、加濕系統(tǒng)及濕簾降溫系統(tǒng)世界領(lǐng)先。 天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第二章 工作原理及方案設(shè)計(jì) 溫度傳感器 DS18B20 從設(shè)備環(huán)境的不同位置采集溫度，單片機(jī) AT89S51 獲取采集的溫度值，經(jīng)處理后得到當(dāng)前環(huán)境中一個(gè)比較穩(wěn)定的溫度值，再根據(jù)當(dāng) 前設(shè)定的溫度上下限值，通過(guò)加熱和降溫對(duì)當(dāng)前溫度進(jìn)行調(diào)整。如圖 21 工作原理： 圖 21 工作原理 溫度測(cè)量部分方案 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干擾能力、強(qiáng)易配處理器等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于構(gòu)成多點(diǎn)溫 AT89S51 8BIT CPU 鍵盤電路 DS18B20 溫度芯片數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)顯示 繼電器 1 N 壓縮制冷器 繼電器 2 加熱器 MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片 片 超溫報(bào)警 PC 機(jī) 輸入電源 天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 度測(cè)控系統(tǒng)，可直接 將 溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)（按 9位二進(jìn)制數(shù)字）給單片機(jī)處理，且在同一總線上可以掛接多個(gè)傳感器芯片，它具有三引腳 TO92 小體積封裝形式，溫度測(cè)量范圍－ 55～＋ 125℃ ，可編程為 9～ 12位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá) ℃ ，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，業(yè)可采用寄生電源方式產(chǎn)生，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)到三根或者兩根線上， CPU 只需一根端口線就能與多個(gè) DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。在 0— 100 攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于 1攝氏度。 此外， AT89S51 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式。主控模塊采用單片機(jī)最小系統(tǒng)是由于 A T89S51 芯片內(nèi)含有 4 kB 的 E2PROM ,無(wú)需外擴(kuò)存儲(chǔ)器 ,電路簡(jiǎn)單可靠 ,其時(shí)鐘頻率為 0～ 24 MHz ,并且價(jià)格低廉 ,批量?jī)r(jià)在 10 元以內(nèi)。掉電方式何在 RAM 中的 內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一個(gè)硬件復(fù)位。 P1 口： P1 是一個(gè)帶內(nèi) 部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 表 21 P1 口第二功能 端口引腳 第二功能 MOSI（用于 ISP 編程） MISO（用于 ISP 編程） SCK（用于 ISP 編程） P2 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2的輸出緩沖 級(jí)可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯門電路。） P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能， P3口的第二功能如下表 22。 DISRTO 位缺省為 RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。該位禁位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會(huì)被激活。 EA/VPP：外部訪問(wèn)允許。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí) ,該引腳加上＋ 12V 的編程電壓Vpp。這些地 址并沒(méi)有全部占用，沒(méi)有占用的地址不可使用，讀這些地址將得到一個(gè)隨意的數(shù)值。 圖 22 AUXR輔助寄存器 雙時(shí)鐘指針寄存器：為方便地訪問(wèn)內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，提供了兩個(gè)16位數(shù)據(jù)指針寄存儲(chǔ)器： PD0 位于 SFR 區(qū)塊中的地址 82H、 83H 和 DP1 位于地址 84H、 85H，當(dāng) SFR 中的位 DPS=0 時(shí)選擇 DP0,而 DPS=1 時(shí)選擇 DP1。 程序存儲(chǔ)器：如果 EA 引腳接地（ GND），全部程序均執(zhí)行外部存儲(chǔ)器。外部復(fù)位時(shí)， WDT 默認(rèn)為關(guān)閉狀態(tài)，要打開 WDT，必按順序?qū)?01H 和 0E1H 寫到 WDTRST寄存器，當(dāng)啟動(dòng)了 WDT，它會(huì)隨晶體振蕩器在每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)，除 硬件復(fù)位或 WDT 溢出復(fù)位外沒(méi)有其它方法關(guān)閉 WDT，當(dāng) WDT 溢出，將使 RST 引腳輸出高電平的復(fù)位脈沖。對(duì)鍵的識(shí)別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。如果有按鍵按下，總會(huì)有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為 1。 ? ， 數(shù)字按鍵，輸入數(shù)字 09； ， 設(shè)置的確認(rèn)，修改設(shè)置溫度時(shí)進(jìn)行確認(rèn)； 設(shè)置的清除，修改設(shè)置溫度時(shí)進(jìn)行刪除； 開啟電源 關(guān)閉電源 確認(rèn) 清除 0 9 關(guān)閉 開啟 天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 顯示及設(shè)置轉(zhuǎn)換到溫度點(diǎn) 1，按此按鍵后，顯示預(yù)設(shè)置溫度的數(shù)碼管 閃爍； 顯示及設(shè)置轉(zhuǎn)換到溫度點(diǎn) 2，按此按鍵后，顯示預(yù)設(shè)置溫度的數(shù)碼管 閃爍； 表 31 鍵盤的按鍵分布 溫度控制及超溫和超溫警報(bào)單元 當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后超過(guò)規(guī)定溫度上限時(shí)，單片機(jī)通過(guò) 輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管 D1 ，使繼電器 K1 開啟降溫設(shè)備 ( 壓縮制冷設(shè)備 ) ：當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后低于設(shè)定溫度下限時(shí)，單片機(jī)通過(guò) 輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管 D2 ，使繼電器 K2 開啟升溫設(shè)備 ( 加熱器 1) 。使用集成芯片，能夠有效的減小 外界的干擾，提高測(cè)量的精度，簡(jiǎn)化電路的結(jié)構(gòu)。 當(dāng)溫度上升到預(yù)定溫度時(shí)，單片機(jī)發(fā)送低電平信號(hào)三極管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，繼電器的彈片打到另一側(cè)，使電熱器與電源斷開，電熱器停止加熱。二極管的作用是將反向電流分流，使流過(guò)三級(jí)管 8050 的電流比較小，達(dá)到保護(hù)三極管8050 的作用。從人類視覺(jué)的角度上看，就仿佛是全部 數(shù)碼管同時(shí)顯示的一樣。當(dāng) A、 B 任意一個(gè)為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時(shí)鐘端（ CLOCK）脈沖上升沿作用下 Q0 為低電平。 該器件符合 TIA/EIA232F標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將 TIA/EIA232F電平轉(zhuǎn)換 成 5V TTL/CMOS電