【正文】 的方法 主要是通過一傳感器（ DS18B20）將溫度轉(zhuǎn)變模擬電信號 ,然 后 再將所得的模擬量轉(zhuǎn)變成數(shù)字量送入單片機（ AT89C51）中，最后 單片機將 傳感器所采集到的溫度和預 先設定 好 的溫度進行 數(shù)值上的 對比，當 對于 小于設定值時將發(fā)出信號 ,并 啟動加熱裝置；當大于設定值時將關閉加熱裝置， 讓其自然冷卻 ,從而使得被控溫度控制在一定的范 圍之內(nèi) ,達到實時控制的功能。硬件總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 21 所示。進而對被測物體溫度進行控制。 溫度控制器DS 18 B 20被測對象加熱制冷報警裝置繼電器單片機電源電路溫度設定顯示溫度 圖 21 結(jié)構(gòu)方案圖 系統(tǒng)方案的選擇與說明 主機 模塊 方案一： ARM 處理器為 RISC 芯片，是 32 位的微處理器。目前應用廣泛的單片機類型有 51 單片機、 AVR 單片機、 PIC 單片機等。 顯示模塊 方案一： 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶，能夠同時顯示 32 個字符（ 16 列 2 行）。使用該液晶可以在滿足要求的同時還可以顯示圖像文字 。音位熱敏電阻為半導體材料，且為負溫度系數(shù)，即阻值隨溫度增加而降低。 方案二： 使用 DS18B20 數(shù)字測溫傳感器作為測溫元件。并且由于 DS18B20 本身測溫系統(tǒng)簡單，測溫精度高，連續(xù)方便，占用口線少 ,測溫誤差小，分辨力高，抗干擾能力較強，能遠程傳輸數(shù)據(jù)，而且用戶可設定溫度上、下限，使其具有越限自動報警功能，并且自帶串行總線接口，適配各種微控制器，因此本次設計選用 DS18B20 作為測溫元件。因此本次畢業(yè)設計所采用的是 AT89C51。 P0： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口 ，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P1： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 在 FLASH 編程和校 驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示 :P3 口管腳備選功能 RXD（串行輸入口） ； TXD（串行輸出口） ； /INT0（外部中斷 0） ； /INT1（外部中斷 1） ； T0（記時器 0 外部輸入） ； T1（記時器 1 外部輸入） ； /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） ； /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） ； P3 同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。在由外部程序存儲器取指令期間，每個機器周期兩次 PSEN 有效。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。因此，在溫度測量系統(tǒng)中，采用抗干擾能力較強的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些問題的最有效的方案。 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） 9 DS18S20 通過 1Wire 總線與中央微處理器通信，僅需要單根數(shù)據(jù)線 (或地線 )。C 的工作溫度范圍，在 10176。C。 DS18B20 接線原理圖 由上 DS18B20 原理 ,畫出 DS18B20 接線原理圖如圖 32 64 位 R O M和單總線接口VD 1G N BVD 2電源檢測內(nèi)部 V D DC存儲器與控制邏輯高速緩存溫度傳感器高溫觸發(fā)器低溫觸發(fā)器配置寄存器8 位 CRG 發(fā)生器位和單總線接口 圖 32 DS18B20 接線原理圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分 模數(shù)轉(zhuǎn)換是將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換為 N 位二進制數(shù)字輸出信號的技術(shù)。 模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù) 本次設計還涉及到數(shù)模轉(zhuǎn)換技 術(shù)，而模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)包括采樣、保持、量化和編碼四 個過程。通常采樣脈沖的寬度 tw 是很短的，故采樣輸出是斷續(xù)的窄脈沖。 4．編碼是將量化后的信號編碼 .成二進制代碼輸出，這些過程有些是合并進行的，例如采集樣本和保持就是利用同一個電路完成的，量化和編碼也是在轉(zhuǎn)換的過程中同時進行的，所用掉的時間是保持時間的組成成分 [13]。供電系統(tǒng)原理圖上圖所示。因為穩(wěn)壓芯片 7805 的輸 入極限值最大為 36V。設計中采用 PNP 三級管作為驅(qū)動電路的組成，其發(fā)射極接上高電平，集電極對接上蜂鳴器的正極，通過對基極電流和電壓的輸出，來控制三級管的截止、放大、飽和狀態(tài)。三 極管的基極上接有個 1K 的偏置電阻，用以提供相應的偏置電壓，控制三極管的工作狀態(tài)。電路原理圖如圖45 所示。外接電容的作用是對振蕩器進行頻率微調(diào)，使振蕩信號頻率與晶振頻率一致，同時起到穩(wěn)定頻率的作用，一般選用 20~30pF 的瓷片電容。復位電路用于將單片機內(nèi)部各電路的狀態(tài)恢復到一個確定的初始值，并從這個狀態(tài)開始工作。 按鍵電路 按鍵電路原理圖 P 3 . 3 ( I N T 1 )P 3 . 2 ( I N T 0 )P 3 . 5 ( T 1 )P 3 . 4 ( T 0 )EA / V P PV C CSW PBSW PBSW PBSW PB在 圖 38 按鍵電路原理圖 按鍵電路說明 鍵盤電路設計是用四個控制鍵盤組成，它具有單片機最簡單的輸入設備通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，實現(xiàn)簡單 的人機對話，本設計由于單片機 I/O 口資源豐富，故采用獨立鍵盤的形式，而不需要采用矩陣鍵盤，使用矩陣鍵盤能大量的節(jié)約單片機的 I/O 資源，方便快捷獨立鍵盤雖然占用了 I/O 資源，但是運用靈活，很適用鍵盤少的電路。為了達到系統(tǒng)的要求，編制軟件時一般要符合以下基本要求 [15]： 一、易理解性、易維護性要達到易理解和易維護等指標；在軟件的設計方法中，結(jié)構(gòu)化設計是最好的一種設計方法，這種設計方法是由整體到局部，然后再由局部到細節(jié)，先考慮整個系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能，確定整體目標，然后把這個目標分成一個個的任務，任務中可以分成若干個子任務，這樣逐層細分，逐個實現(xiàn)。 四、可靠性；是系統(tǒng)軟件最重要的指標之一，作為能夠穩(wěn)定運行的系統(tǒng)，抗干擾技術(shù)的應用是必不可少的，最起碼的要求是在軟件受到干擾出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)還能恢復正常工作。系統(tǒng)的軟件主要由主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、控制算法模塊等組成。如圖 41 所 示：主程序模塊的程序流程圖。 (1)初始化的步驟： 先將數(shù)據(jù)線置高電平 “1”； 延時（該時間要求的不是很嚴格，但是盡可能的短一點） ； 數(shù)據(jù)線拉到低電平 “0”； 延時 750 微秒（該時間的時間范圍可以從 480 到 960 微秒） ； 數(shù)據(jù)線拉到高電平 “1”； 延時等待（如果初始化成功則在 15 到 60 毫秒時間之內(nèi)產(chǎn)生一個由 DS18B20 所返回的低電平 “0”。而溫度設置主要是通過對對鍵盤的掃描實現(xiàn)的。 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） 21 結(jié)論 與展望 畢業(yè)設計對于本科階段的學習來說，是一次難得的理論與實際相結(jié)合的機會，這次畢業(yè)設計我比較系統(tǒng)的對單片機實現(xiàn)溫度自動控制系統(tǒng)深入了解，使我擺脫了完全依賴于純理論的學習狀態(tài)，鞏固了自己所學的專業(yè)基礎知識，提高了解決實際工程問題的能力，同時也增強了自己查閱相關文獻資料、設計項目構(gòu)架及運用電腦進行輔助設計等各方面的能力。 其中主要有單片機的各個引腳的功能，溫度傳感器的功能了解 。本次畢業(yè)設計讓我受益匪淺，從中學到了許多東西。服務于社會發(fā)展，貢獻自己一份力量。 科技資訊 ,20xx,27:25。 [3]林曌?；趩纹瑱C溫度控制系統(tǒng)的研究 [J]。 [6]蘇寶林 . 基于單片機的水溫控制系統(tǒng)設計 [J]。無線互聯(lián)科技 ,20xx,05:66。 [9]胡漢才。 [11]張永楓。 單片機應用系統(tǒng)設計 . 機械工業(yè)出版社 , 20xx: 265269。 田豐：基于單片機的溫度控制器的設計 24。 電動機的單片機控制 . 北京航空航天大學出版社 , 20xx: 217219 [15]YAN Jianmin, JIA Hong. The Control System of Fast Water Heater. The news of Techical Communication. 20xx, 19(6): 3639。 [12]何立民主編 。 [10]沈紅衛(wèi) 。 基于單片機溫度采集控制系統(tǒng)的設計 [J]。 [7]方雙蓮 ,李小力。 [5]宋慧 ,王智檀?？萍家暯?,20xx,04:182 基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設計及仿真 [J]。懇請閱讀此篇論文的老師、同學，多予指正，不勝感激！ 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） 23 參考文獻 [1]于秀娜 ,張茜銘。 但是 在設計論文的同時還發(fā)現(xiàn)本 設計還存在著一些不足，例如：系統(tǒng)的硬件設計方面有待完善，可以增加外圍的模擬控制模塊電路和故障檢測功能等。 本次畢業(yè)設計順利如期的完成 ，和之前的計劃任務書的進度基本一致，通過本次畢業(yè)設計不僅深入的鞏固了大學四年所學的專業(yè)知識，也讓我對本專業(yè)有了更多的了解，對本專業(yè)的未來前景更充滿了信心。 單片機選型：在本科階段主要接觸的 AD89C51 單片機 ,并且它 的引腳性能 完全能滿足我的設計要求，綜合考慮自己的學習能力和單片機的市場情況選擇了 AD89C51 單片機。選定相應的上下限溫度值后，此時繼續(xù)掃描控制數(shù)值按鍵是否被按下，若有數(shù)值設計鍵按下，則執(zhí)行相應的數(shù)值加、減操作，從而實現(xiàn)對溫度上下限溫度值的設定 。如圖 42 所示：數(shù)據(jù)采集模塊的程序流程圖 ； 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） 17 開始將數(shù)據(jù)線拉高 ,延時 6 微秒將數(shù)據(jù)線拉低 ,延時 6 0 0 微秒釋放數(shù)據(jù)線 ( 拉高 ) ,延時 30 微秒主機從數(shù)據(jù)線采集延時數(shù)微秒 ,返回采樣值 圖 4 2 數(shù)據(jù)采集模塊流程圖 (2)寫時序具體步驟 ： 數(shù)據(jù)線先置低電平 “0”； 延時確定的時間為 15 微秒； 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位） ； 延時時間為 45 微秒； 將數(shù)據(jù)線拉到高電平； 重復上（ 1）到（ 6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止； 最后將數(shù)據(jù)線拉高 。 DS18B20 的一線工作協(xié)議流程是：初始化 →ROM操作指令 → 存儲器操作指令 → 數(shù)據(jù)傳輸。 主程序模塊 主程序模塊要做的主要工作是上電后對系統(tǒng)初始化和構(gòu)建系統(tǒng)整體軟件 框架，其中初始化包括對單片機的初始化、 LCD1602 液晶屏初始化， DS18B20 初始化，以及對各器件初始化等。 軟件組成 由于整個系統(tǒng)軟件相對比較龐大，為了便于編寫、調(diào)試、修改和增刪，系統(tǒng) 軟件的編制采用了模塊化的設計。近年來，由于硬件的集成度與運算速度的提高，配合相應的軟件，實時性比較容易滿足設計要求。 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） 15 第 4 章 軟件設計 在微機測控系統(tǒng)中，軟件與硬件都是非常重要。按鍵復位電路中，當田豐：基于單片機的溫度控制器的設計 14 按鍵沒有按 下時，電路同上電復位電路。 復位電路 復位電路原理圖 SW PBVCCR C S 2R 5 C 3 圖 37 復位電路原理圖 復位電路說明 單片機最小系統(tǒng)復位電路的極性電容 C1 的大小直接影響單片機的復位時間，一般采用 10~30uF， 51 單片機最小系統(tǒng)容值越大 ， 需要的復位時間越短。晶振的取值范圍一般為 0~24MHz，常用的晶振頻率有 6MHz、 12 MHz、 MHz、 24 MHz等。 、 分別是的是兩路溫控通道的 LED1 和 LED2 報警指示燈 。此時對應的 LED1 和 LED2 分別為兩路溫控系統(tǒng)的報警指示燈。因為單片機的工作電壓是 至 ，因此輸入小于 時單片機一樣能工作，只要 7805 芯片的輸出電壓在 至 5V之間，單片機均可正常工作。外部電源供電在電路設計中通過插針引出兩個引腳負責外接其他電源，而電源要求供電必須在 5V，因為此時接入的電路并沒有相應的保護電路。因此， LCD1602 的引腳 7 到引腳 14 直接接到單片機的 P0 口用于并行數(shù)據(jù)傳輸，電位器用于液晶屏對比度的設置。 3．量化是將連續(xù)幅度的抽樣信號轉(zhuǎn)換成離散時間、離散幅度的數(shù)字信號，量化的主要問 題就是量化誤差。田豐：基于單片機的溫度控制器的設計 10 根據(jù)奈奎斯特采樣定理，如果采樣頻率 fs 大于或等于 2fmax(fmax 為 x(t) 對于采樣信號 x(t)， 最高頻率成分 )，則可以