【正文】 安全可靠，能夠按要求顯示溫度、能夠顯示相關(guān)的漢字和超限報(bào)警功能。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 34 頁(yè) 共 37 頁(yè) 圖 蜂 鳴器上限報(bào)警 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 35 頁(yè) 共 37 頁(yè) 結(jié) 論 溫度直接影響工業(yè)生產(chǎn)中的物理、化學(xué)變量，溫度測(cè)試數(shù)據(jù)極為重要，一旦失誤會(huì)影響直接影響生產(chǎn)安全和質(zhì)量等一系列問(wèn)題。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 32 頁(yè) 共 37 頁(yè) 圖 溫度顯示 ℃ 隨機(jī)取溫度值 ℃，如圖 ，溫度傳感器顯示 ℃ ，液晶顯示屏上所測(cè)的溫度與溫度采集器一致，都是 ℃，本次仿真能實(shí)現(xiàn)負(fù)數(shù)測(cè)量。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 31 頁(yè) 共 37 頁(yè) 圖 溫度顯 示 ℃ 隨機(jī)取溫度值 ℃，如圖 所示，溫度傳感器顯示 ℃，液晶顯示屏上所測(cè)的溫度與溫度采集器一致，都是 ℃，液晶屏能正確顯示正數(shù)溫度，顯示精度是 ℃。 } beep = 1。 while (n) { beep = ~beep。當(dāng)然，分屏顯示時(shí)，只需要驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的半屏。具 體操作指令上文已經(jīng)論述過(guò)來(lái)，初始化流程如圖 所示： 開 始結(jié) 束關(guān) 顯 示寫 起 始 行 0X c0寫 起 始 行 0X 40寫 起 始 地 址 0X b0開 顯 示 圖 液晶顯示屏的初始化流程圖 液晶屏的時(shí)序并沒有苛刻的要求，如圖 所示： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 27 頁(yè) 共 37 頁(yè) 圖 液晶顯示屏的時(shí)序圖 注意事項(xiàng) 液晶顯示屏在編程時(shí)并沒有像 DS18B20 那樣有著苛刻的時(shí)序上的問(wèn)題，但是啟動(dòng)液晶顯示器的時(shí)候一定要清屏，唯一要注意的是掃描判斷“忙”狀態(tài)，若是液晶顯示屏處于“忙”的狀態(tài)，則微處理器要等待，若是不“忙”，則執(zhí)行相應(yīng)的操作。 但是內(nèi)碼任然只要是一組組數(shù)字，要想讓屏幕上顯示字符，就需 要將內(nèi)碼轉(zhuǎn)換為字模。 這是一款無(wú)字庫(kù)的控制器是 KS0108 的圖形點(diǎn)陣式 128X64 的顯示器件。 DS18B20 的常見指令表 DS18B20 在編寫程序時(shí)，有一些固定的指令來(lái)便于程序的編寫，如表 所示： 表 溫度傳感器寫入指令 指令 指令代碼 操作說(shuō)明 溫度轉(zhuǎn)換命令 0x44 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 讀取溫度 0xbe 讀取溫度值 寫暫存器命令 0x4e 將數(shù)據(jù)分別寫入高 8位 TH和 低 8位 TL 復(fù)制暫存器命令 0x48 將 TH、 TL中數(shù)據(jù)寫入 E2RAM中 重新調(diào) E2RAM 0xb8 將 E2RAM數(shù)據(jù)寫入 TH、 TL中中 讀電源供電方式 0xb4 啟動(dòng) DS18B20，發(fā)送供電方式信號(hào)給微處理器 SKIPROM指令 0xcc 跳過(guò) ROM匹配，跳過(guò)讀序列號(hào)操作，節(jié)省操作時(shí)間 DS18B20 的數(shù)據(jù)處理 在如表 所示的表格中介紹了 DS18B20 將 12 位轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)，分別存儲(chǔ)在DS18B20 的高八位、低八位的 RAM 中，二進(jìn)制的前 5 位是符號(hào)位，若符號(hào)位為 0的，只要將測(cè)得數(shù)值乘 以 就可以得到實(shí)際溫度，而符號(hào)位為 1，那就需要先去反再加一再乘以 才能得到實(shí)際的溫度。工作流程圖如圖 所示： 圖 讀數(shù)據(jù)時(shí)序圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 20 頁(yè) 共 37 頁(yè) Y開 始結(jié) 束初 始 化設(shè) 置 位 數(shù) 為 8D Q 置 0延 時(shí) 2 u sD Q 置 1延 時(shí) 1 5 u s取 第 一 位 數(shù)延 時(shí) 5 5 u s 數(shù) 據(jù) 讀 完 ？D Q 置 1數(shù) 據(jù) 讀 完 ， 存 入 存 儲(chǔ) 單 元N 圖 讀數(shù)據(jù)流程圖 程序編寫的注意事項(xiàng) DS18B20 雖然有著系統(tǒng)簡(jiǎn)單方便、連接方便和精確性好等特點(diǎn)，但是該芯片在 實(shí) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 21 頁(yè) 共 37 頁(yè) 際應(yīng)用中任然有一些問(wèn)題需要注意： （ 1）第一點(diǎn)就是上文具體論述的時(shí)序問(wèn)題，除了上文的初始化、讀寫時(shí)序，還有極其重要的是 DS18B20 在處理數(shù)據(jù)時(shí)，需要一定的延時(shí)來(lái)保證測(cè)得溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，否則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，溫度顯示為 85℃。執(zhí)行操作前， 應(yīng)先 DQ 置為低電平，至少等待15us，然后將待寫入數(shù)據(jù)以串行的形式送一位到 DQ 端， DS18B20 將在 60us～ 120us內(nèi)接收一位數(shù)據(jù)。延時(shí) 15us～ 60us 后，檢測(cè) DQ 狀態(tài)，若為低電平則表示復(fù)位成功，可以進(jìn)行下一步操作。對(duì)于復(fù)雜的可編程器件，不同的功能有著不同的時(shí)序要求。 該協(xié)議的時(shí)序都是將微處理器作為主機(jī)，從設(shè)備作為單總線器件。 //顯示溫度 if(ZS) alarm()。 play_xiao (55 , 4 , Xiao)。 SX ()。 4． 1 總體軟件設(shè)計(jì)流程 開 始結(jié) 束初 始 化d s 1 8 b 2 0 在 ？溫 度 轉(zhuǎn) 換 命 令讀 取 命 令溫 度 處 理 命 令 L C D 忙 ？ 超 限 ?L C D 顯 示報(bào) 警NYYYNN 圖 軟件設(shè)計(jì)流程圖 如圖 所示： 軟件設(shè)計(jì)部分要求實(shí)現(xiàn)傳感器 DS18B20 采集到溫度并且在內(nèi)部轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)然后傳送到單片機(jī)，單片機(jī)分為兩部分，一部分將采集到的的溫度轉(zhuǎn) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 15 頁(yè) 共 37 頁(yè) 發(fā)給液晶顯示器，在顯示屏不被占用的情況下，實(shí)時(shí)顯示溫度；另一部分執(zhí)行比較操作，即判斷是否超限，超過(guò)上限或下限就輸出電信號(hào)到蜂鳴器，蜂鳴器報(bào)警。 （ 7） X 地址寄存器 :控制著液晶顯示屏 8個(gè)頁(yè)面的選擇的 3位的頁(yè)地址寄存器，是八選一的選擇器，且沒有自動(dòng)修改功能，想要修改必須重置 X 地址寄存器。 （ 3） 輸入寄存器 :接收 MPU 給液晶顯示模塊（ LCM）的數(shù)據(jù)并鎖存。 AMPIRE128X64 顯示器的硬件結(jié)構(gòu) AMPIRE128X64 采用了由行驅(qū)動(dòng)和列驅(qū)動(dòng) 2 部分組成了 64128? 的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)的全點(diǎn)陣液晶顯示，可以顯示 32 個(gè) 1616? 的漢字或 64 個(gè) 816? 的 ASCII 字符，也可以顯示圖片。 DS18B20 的工作原理 DS18B20 的工作原理如圖 所示：利用不同溫度系數(shù)的晶振的振蕩頻率受溫度影響不同（低溫度系數(shù)變化小，高溫度系數(shù)變化大）分別產(chǎn)生相同頻率的脈沖信號(hào)送到兩個(gè)計(jì)數(shù)器中，低溫度系數(shù)晶振的計(jì)數(shù)和溫度寄存器設(shè)定為最低溫度 55 攝氏度，低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)減法計(jì)數(shù)，到零后加一，低溫度系數(shù)晶振的計(jì)數(shù)重新加入，重新開始計(jì)數(shù)， 直到另一計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到零，停止溫度寄存器的累加，即為所測(cè)得溫度。 DS18B20 內(nèi)部集成了 ONB0ARD（在板）專利技術(shù)，該芯片如一只 三極管的外形內(nèi)部集成了敏感元件和轉(zhuǎn)換電路。一段時(shí)間后 ,電容器的電壓由 V5 下降到 ,甚至更小。 復(fù)位電路的原理 其中，復(fù)位電路緊急處理，當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，按下復(fù)位鍵系統(tǒng)將重啟。和 51微處理器相同的是有 4個(gè)8 位輸入輸出口，其中有三個(gè) 高達(dá) 16mA 的 I/O 口，同時(shí)內(nèi)部自帶上拉電阻。本課題選取的 P89V51RD2 在 PROTEUS 元件庫(kù)中沒有，而因?yàn)?P89V51RD2 在代碼和引腳等功能上兼容 AT89C51，所以用 AT89C51 代替，仿真電路圖如圖 所示。而就單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，蜂鳴器可以接直流電源（驅(qū)動(dòng)電壓趨近于 5V），而且有源蜂鳴器自帶振蕩源，只要單片提供電信號(hào)，蜂鳴器就會(huì)工作，不僅編程簡(jiǎn)單，硬件電路也是簡(jiǎn)潔明了的。 AMPIRE128X64 是 PROTEUS 中常見的一款點(diǎn)陣式 12864 芯片，功能強(qiáng)大，能同時(shí)顯示實(shí)時(shí)溫度和上下限，比較直觀，符合本課題設(shè)計(jì)要求?？刂坪?jiǎn)單，價(jià)格低廉，但是屏幕較小，不能再同一界面顯示實(shí)時(shí)溫度和上下限，需要軟件編程達(dá)到屏幕切換的目的。 2． 3 顯示屏的選擇 數(shù)碼管 LED 數(shù)碼管是將 8個(gè)發(fā)光二極管組合的器件，由 a,b,c,d,e,f,g,dp 表示段，數(shù)碼管有段選和位選 2 種方式。 所以，模擬式溫度傳感器不予考慮。盡管國(guó)際上一些機(jī)構(gòu)和學(xué)者對(duì)于采用 ITS9國(guó)際溫標(biāo)的固定點(diǎn)法分度工業(yè)鉑電阻溫度設(shè)計(jì)得出了一些階段性的結(jié)論和研究成果 [ 8]。 2． 2 溫度傳感器的選擇 溫度傳感器根據(jù)輸出信號(hào)可分為三類：邏輯輸出溫度傳感器、模擬式溫度傳感器和數(shù)字式溫度傳感器。而且工作電壓在 到，遠(yuǎn)不如 5V的接口電路來(lái)的方便 飛利浦 P89V51RD2 P89V51RD2 是一款 8051 內(nèi)核的微處理器，內(nèi)含 65KB FLASH 和 1KB 字節(jié)的 RAM， 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 5 頁(yè) 共 37 頁(yè) 該芯片有一個(gè)典型特性： X2 方式，即每個(gè)周期 12個(gè)時(shí)鐘周期和每個(gè)周期 6個(gè)時(shí)鐘周期（ X2），設(shè)計(jì)工程師可任意選擇，在 X2模式下，不僅獲得 2 倍的吞吐量而且極大程度上降低了電磁干擾。： 主控制器復(fù) 位 電 路溫 度 采 集振 蕩 電 路顯 示 電 路報(bào) 警 電 路 圖 硬件設(shè)計(jì)框圖 2． 1 主控芯片的選擇 ATMEL 公司的 AT89C52 微處理器 AT89C52 是常見的一款低電壓 ,高性能單片機(jī) ,片內(nèi)含 8k字節(jié)的可多次擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），它的體積小而且供電量低，它 的四個(gè)端口只需要兩個(gè)就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，適合用于便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用 [5]。 第五章講述了仿真結(jié)果并作了簡(jiǎn)要分析說(shuō)明。 第 二章是方案的論證。本課題研究的主要是溫度采集模 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 3 頁(yè) 共 37 頁(yè) 塊采集溫度經(jīng)處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)發(fā)送到單片機(jī)， 單片機(jī)處理后分別轉(zhuǎn)發(fā)給顯示模塊和報(bào)警模塊這一過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。 盡管隨著時(shí)代的潮流，數(shù)字溫度計(jì)發(fā)展迅速，但不可避免的數(shù)字溫度計(jì)任然存在一些問(wèn)題，主要體現(xiàn)在如下 2個(gè)方面： （ 1）高精度數(shù)字溫度計(jì)的穩(wěn)定性是由傳感器和儀表兩部分的性能決定的，情況比較復(fù)雜，存在的問(wèn)題也比較多，是造成目前高精度數(shù)字溫度計(jì)實(shí)際使 用效果較差的主要原因 [3]。在經(jīng)歷了傳 統(tǒng)的分立式溫度傳感器 、模擬集成溫度傳感器 和智能集成溫度傳感器是三個(gè)階段后，智能集成性溫度傳感器能適用于大部分微控制器并且輸出數(shù)據(jù)。雖然溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)中已經(jīng)非常廣泛地應(yīng)用了，但由于外國(guó)在這一領(lǐng)域技術(shù)比較先進(jìn)，國(guó)內(nèi)的發(fā)展水平與之仍有不小的差距。在數(shù)字化時(shí)代的今天，對(duì)儀器儀表的要求更高，不僅要求多功能，操作靈活方便，此外，其可擴(kuò)展性、集成度還有精確性等性能指標(biāo)也成為衡量標(biāo)準(zhǔn)。 此后，其他科學(xué)家在伽利略的基礎(chǔ)上反復(fù)嘗試、改進(jìn)，先后制出了華氏溫度計(jì)、列士溫度計(jì)和該良版華氏溫度計(jì)（攝氏溫度）。 人類的日常的生活、生產(chǎn)與溫度是緊密連接的，溫度計(jì)也就應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性性強(qiáng)、適用范圍廣等特點(diǎn)。根據(jù)不同的溫度采集元件，產(chǎn)生了精度不同的具有不同測(cè)溫范圍的的多規(guī)格溫度計(jì)。而采用集成芯片的數(shù)字溫度計(jì)克服了以上難題，同時(shí)具備了便于攜帶、體積小等特性。 系統(tǒng)的測(cè)量溫度范圍是 10～ 100℃，溫度值精確到小數(shù)點(diǎn)后 1 位。溫度的國(guó)際單位是開爾文，而其他經(jīng)常使用的溫標(biāo)有 華氏度、攝氏度等。但這是人類歷史中里程碑的進(jìn)步。數(shù)字溫度計(jì)（ DTM），是以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)的測(cè)量方式，將溫度的相對(duì)變化由連續(xù)變?yōu)殡x散的數(shù)字信號(hào)， 同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)時(shí)顯示的智能儀表。 數(shù)字溫度計(jì)的發(fā)展在一定程度上取決于溫度控制 系統(tǒng)。 此外，主流數(shù)字溫度計(jì)的質(zhì)量是由微處理器和溫度傳感器決定的，便于攜帶的低 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 2 頁(yè) 共 37 頁(yè) 成本的微