【正文】 片機 的多路溫度測控系統(tǒng)設計” 。即用 FPGA/CPLD 完成采集，存儲，顯示及 A/D 等功能，由 IP核實現(xiàn)人機交互及信號測量分析等功能。 方案一：采用純硬件的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 2：溫度調(diào)節(jié)控制部分采用單片機 控制四路繼電器的通斷來實現(xiàn)，繼電器控制風扇，用來調(diào)節(jié)溫度，風扇的開與關通過判定溫度值自動開關。采用此方案設計不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標。在工業(yè)生產(chǎn)過程中為了高效地進行生產(chǎn)，簡單的溫度測量已經(jīng)不能滿足日益高效的生產(chǎn)節(jié)拍，隨著科技的進步，智能控制已經(jīng)得到了廣泛的應用，如何把溫度的測量與智能控制相結合已經(jīng)成為大家關注的焦點。 文中對每個部分功能、實現(xiàn)過程作了詳細介紹。 其發(fā) 展 速度之快，以及其應用 范圍 之廣 我們已經(jīng)有目共睹，其技術革新及成本節(jié)儉同樣是技術工作者不斷攻克的難題。因此 ，如何很好的實現(xiàn)溫度 自動測量與 控制是當前擺在科技工作者面前亟待解決的問題 。各種電子控制系統(tǒng)應用于生活的每一個角落。 當溫度低于設定的下限溫度或者高于設定的上限溫度時蜂鳴器發(fā)聲和 LED 發(fā)光報警。 本文利用單片機結合 傳感器 技術而開發(fā)設計了這一 多路 溫度監(jiān)控系統(tǒng)。本文詳細地講述了基于 AT89S52 單片機 和溫度傳感器 DS18B20 的溫度 監(jiān)控 系統(tǒng)的設計方案與軟硬件實現(xiàn)方案。本文設計出了系統(tǒng)總體框架，電路圖及程序，經(jīng)過調(diào)試并在硬件平臺上實現(xiàn)了所設計的功能。 溫度的測量與控制已經(jīng)滲透到了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活中，工業(yè)上鍋爐加熱、水溫控制、烤爐溫度控制等諸多場合對溫度的測量與控制要求越來越多 。 隨著 各式各樣的傳感器的出現(xiàn)， 傳感技術 的應用也逐漸成熟 ， 伴隨著傳感器價格的逐步降低， 其應用領域越來越廣泛， 從航天科技到工業(yè)控制再到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，傳感器的應用水平 已成為衡量一個國家科學技術發(fā)展水平的重要標志之一。 本著節(jié)約設計成本及合理應用溫度傳感器實現(xiàn)溫度測量 、溫度調(diào)節(jié)與控制、 報警控制等功能 ， 本文利用單片機結合 傳感器 技術而開發(fā)設計了 多路溫度測控系統(tǒng) 。本設計應用性比較強，系統(tǒng)稍微改裝 便可 作為生物培養(yǎng)液溫度監(jiān)控系統(tǒng)，可以做熱水器溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、實驗室溫度監(jiān)控系統(tǒng)等等。 由于現(xiàn)代工藝越來越多的實現(xiàn)智能控制，以降低日益提高的勞動力成本。 作為控制系統(tǒng)中的一個典型實驗設計，單片機溫度控制系統(tǒng)綜合運用了微機原理、自動控制原理、 傳感器原理、 模擬電子技術、數(shù)字控制技術、鍵盤顯示技術等諸多方面的知識，是對所學 知識的一次綜合測試。 3：溫度超出設定值，系統(tǒng)應具備緊急報警功能，報警模式采用聲光報警，具體實現(xiàn)采用蜂鳴器與 LED 發(fā)光二極管實現(xiàn)。該系統(tǒng)的優(yōu)點在于速度較快，但可靠性比較差 、控制 精度比較低、靈活性小、線路復雜、調(diào)試 安裝都不方便。這種方案的優(yōu)點在于系統(tǒng)結構緊湊，可以實現(xiàn)復雜的測量與與控制，操作方便；缺點是調(diào)試過程復雜， 設計 成本較高。 系統(tǒng)設計方案硬件實現(xiàn)框圖 4 路溫度的采集采用數(shù)字型溫度傳感器 DS18B20，采集到的溫度值送單片機進行處理，通過 LCD1602 液晶進行顯示；系統(tǒng)電源電路采用寬電壓直流輸入，通過集成三端穩(wěn)壓芯片 LM7805 進行穩(wěn)壓后供單片機及液晶顯示模塊用電；溫度調(diào)節(jié)控制電路通過繼電器控制小風扇的方案實現(xiàn)，使設計簡單化，既能驗證設計功能又能很好的降低設計成本。 AT89S52 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結構，芯片內(nèi)集成了通用 8位中央處理器和 ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的 AT89S52可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。如今，數(shù)字技術高速發(fā)展，早先的溫度控制系 統(tǒng)也被基于數(shù)字技術的新一代產(chǎn)品所替代。選用該傳感器的原因有： ①DS18B20 與微處理器僅需要一條線即可實現(xiàn)雙向通訊，簡化連接難度 。 DS18B20 的管腳排列如圖 32所示。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“ 8”可分為 1 位、 2 位、 4 位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。 方案二 LCD 字符液晶顯示 采用 LCD 液晶顯示器顯示，畫面好，抗干擾能力強，可以節(jié)省軟、硬件資源，功耗低，成本也不高 。 具體引腳說明如 表 23所示。本系統(tǒng)單片機控制模塊電路 由單片機 AT89S52 及晶振電路、復位電路組成，該部分電路如圖 33所示。對外接電容 C2， C3 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定 性、起振的難易程度及溫度的穩(wěn)定性。當 S1 被按下后， 電容 C1迅速放電 ,使 RST 引腳為高電平，從而實現(xiàn)復位。 系統(tǒng)溫度采集部分電路分析 溫度采集部分由 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 組成。 可編程的分辨率 為 9～ 12位，對應的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 。其與單片機的連接電路如圖 35 所示 圖 35 液晶顯示接口電路 1腳和 2 腳分別為 LCD1602 地和電源引腳， 3 腳為背光調(diào)節(jié)引腳，通過 1K 電位器接地，背光可通過電位器來調(diào)節(jié)亮度； 4腳、 5腳、 6 腳為液晶片選控制引腳，分別連接到單片機的 、 、 端口， 7~14 腳為數(shù)據(jù)接口，與單片機的 P0口相連實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸， 1 1腳為液晶的背光控制腳，分別接到電源和地 [9] 。其應用電路如圖 37 所示。當某一按鍵按下時，相應的 I/O 線變?yōu)榈碗娖?，這樣通過鍵盤上的高低電平來檢測有無按鍵被按下，從而讀入相應的 數(shù)值。 按照如上步驟最終完成繪制的 電路圖與 PCB 線路板圖分別如圖 39 與 310 所示。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 keil c51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 軟件主要三個方面：一是初始化系統(tǒng)；二是按鍵檢測；三是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理并進行顯示。 按鍵調(diào)節(jié)功能；要軟件實現(xiàn) 4 個按鍵的調(diào)節(jié)功能，第一個按鍵 實現(xiàn)溫度顯示路數(shù)的切換 ；第二個按鍵是溫度上下限的選擇按鍵；第三個按鍵是溫度上升按鈕以 1℃步進增加；第四個按鍵是溫度減小鍵，每按下一次以 1℃遞減。主機總線發(fā)送復位脈沖（最短為 480μ S，最高時間為960μ S 的低電平信號），接著再釋放總線（置總線為高電平）并進入接收狀態(tài)。 delay(1)。 // delay(6)。 } DQ=1。程序如 下所示： void write_byte(uint8 val) { uint8 i。 _nop_()。 0x01。 delay(1)。 for (i=0。 value = 1。 nops()。 return(value)。 圖 45 單片機控制 LCD1602 顯示數(shù)據(jù)的程序流程圖如圖 46 所示。 PCB 板制作遇到以下幾個方面。 3. 打印與轉(zhuǎn)印 打印時要注意油紙不能折疊，打印的設置必須準確，只留下底層的走線和焊盤。不過在剛轉(zhuǎn)印好的時候，首先應檢查是否轉(zhuǎn)印完整，若有斷線、走線空心的問題，必須用油墨筆將斷線補起來，空心的走線填完整。 最后，打孔完成，用砂紙將毛糙磨平，這樣 電路圖的繪制與 PCB 板的制作就順利完成了。 2. 元件在焊接時， 應注意以下幾個方面： 在元器件焊接之前應該先用紗布將電路板打磨一遍，這樣可以將銅箔氧化的部分去除掉，以便于焊接；在焊接過程中還要注意焊錫的量要得當，過多可能造成電路短路，過少有可能造成虛焊；元器件焊完后，給發(fā)熱量大的元器件裝上散熱片，這用有利于散熱增加系統(tǒng)的穩(wěn)定；最后可以在板子的四個角上安裝四個銅柱，一方面可以增加整個結構的美觀，另一方 面 也可以使避免電路板放在導電體上發(fā)生短路的危險。系統(tǒng)包括 4路數(shù)據(jù)采集模塊、電源系統(tǒng)模塊、單片機控制模塊、人機交互液晶顯示模塊、溫度設置模塊、輸出控制模塊及報警電路七個部分組成。 本系統(tǒng)沒有增加外部存儲器，設定溫度不能保存，斷電復位后必須重新設置溫度；采用 LCD 液晶顯示方式，顯示界面簡單易操作。通過這次畢業(yè)設計，我不僅學會如何將所學專業(yè)知識運用到實際生活中，還學會如何克服未知的困難，解決難題的方法。 致 謝 四年的本科學習生涯即將結束 ,在本人做畢業(yè)設計中，得到了我的導師的悉心 指導和無私幫助。 其次 要感謝大學四年來所有的 授課 老師，為我們打下 電子 專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。 參 考 文 獻 [1] 李朝青．單片機原理及接口技術 [M]．北京：北京航空航天大學出版社， 2021． [2] 康華光．電子技術基礎模擬部分 (第五版 ) [M]．北京：高等教育出版社 , 2021． [3] 閻石．數(shù)字 電子 技術 基礎 （第四版）［ M］． 北京 ： 高等教育出版社 ， 2021． [4] 白延敏． 51單片機典型系統(tǒng)開發(fā)實例精講 [M]． 北京 ：電子工業(yè)出版社， 2021． [5] 張齊，杜群貴 . 單片機應用系統(tǒng)設計技術 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2021. [6] 楊金巖等 . 8051 單片機數(shù)據(jù)傳輸接口擴展技術與應用實例 [M]．北京：人民郵電出版社， 2021． [7] 求是科技．單片機通信技術與工程實踐 [M]．北京：人民郵電出版社， 2021. [8] 郭永貞主編 . 數(shù)字電子技術 [M]. 西安電子科技大學出版社， 2021. [9] 李廣弟 . 單片機基礎 [M].北京：北京航空航天大學出版社 ,2021. [10] 張洪潤 . 電子線路與電子技術 [M].清華大學出版社 [M]， 2021. [11] 張齊，杜群貴 . 單片機應用系統(tǒng)設計技術 [M].電子工業(yè)出版社， 2021. [12] 張偉 ． 基于 8051 單片機的無線溫控系統(tǒng)設計 [J]． 北京 ： 中國高新技術企業(yè) ，2021， 34（ 7）． [13] 孫凱 ． 分布式溫室智能控制系統(tǒng) [J]． 江蘇 ： 科學大眾 ， 2021， 20（ 4）． [14] Julian W. Gamder , Intelligent Data Acquisition System B, 2021，4:109115. [15] Xingrui Liu and Guohong Gao. Temperature Monitoring System Based on AT89C51 [J]. Berlin Heidelberg: SpringerVerlag,2021,105(1): 601— 605. 附錄 A 系統(tǒng)電路圖 附錄 B 系統(tǒng)源程序 include include define uint unsigned int define uchar unsigned char //********顯示 LCD1602****************** sbit rs = P2^5。 sbit S2 = P2^1。 //溫度傳感器 sbit DQ2 = P1^1。 //LED sbit LED2 = P1^5。 //蜂鳴器 sbit SW1 = P3^4。 bit HL_flag。 //DQ1 上下限設置 DQ1_SET[0] 下限 DQ1_SET[2] 上限； uchar DQ3_SET[2]。 //負號標志 uchar code tab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x58,0xFF}。 //從 DS18B20 讀取的溫度值 uchar Display_Digit[]={0,0,0,0}。i113。x0。 } void write_(uchar ) //1602 液晶寫指令 { rs=0。 lcden=1。 lcden=0。 delay(1)。 write_(0x38)。 write_(0x80)。