【正文】 況評(píng)判 三、答辯小組對(duì)學(xué)生答辯成績(jī)的評(píng)定 （百分制） ： _______分 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )最終成績(jī)?cè)u(píng)定 (依據(jù)指導(dǎo)教師評(píng)分、評(píng)閱教師評(píng)分、答辯小組評(píng)分和學(xué)校關(guān)于畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )評(píng)分的相關(guān)規(guī)定 ) 等級(jí) ( 五級(jí)制 )： _______ 答辯小組組長(zhǎng) (簽名 ) ： 秘書 (簽名 )： 年 月 日 院 (系 )答辯委員會(huì)主任 (簽名 )： 院 (系 )(蓋章 ) VIII 基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)設(shè)計(jì)探討 學(xué)生：呂騰飛，電子信息學(xué)院 指導(dǎo)教師：陳英芝，長(zhǎng)江大學(xué)電子信 息學(xué)院 【摘要】： 單片機(jī)在檢測(cè)和控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用 ,溫度則是系統(tǒng)常需要測(cè)量、控制和保持的一個(gè)量。 本設(shè)計(jì)有效的提高了控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性改善了溫度測(cè)量的自動(dòng)化程度 ,具有較高的實(shí)用價(jià)值。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中 ,人們都需要對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。 課題研究的目和意義 單片機(jī)在檢測(cè)和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用 ,溫度是一個(gè)系統(tǒng)經(jīng)常需要測(cè)量、控制和保持的量 , 對(duì)單片機(jī)溫度 測(cè)量 系統(tǒng)的研究有重要目的和意義。 AT89C51是美 國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含有 4K bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和 128 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，器件采用 AEMEL 公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 FLASH存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 AT89C51 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。為此在本文中作者設(shè)計(jì)了基于 ATMEL公司 AT89C51 的溫度測(cè)量系統(tǒng)。傳感器感受環(huán)境溫度，輸送溫度信號(hào)，而單片機(jī)部分是本系統(tǒng)的核心、中樞，數(shù)碼動(dòng)態(tài)顯示部分可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個(gè)方面考慮 :使用可靠性高的元器件 。一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價(jià)比是其中一個(gè)關(guān)鍵因素。 （ 3） 把 DS18B20芯片插入“四路單總線”區(qū)域中的任一個(gè)插座中，注意電源與地信號(hào)不要接反。課題的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 33 頁(yè) 單片機(jī)的 ～ 端口分別和數(shù)碼管的控制腳相連，即數(shù)碼管的 8 端。 基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)設(shè)計(jì)探討 第 6 頁(yè) 共 33 頁(yè) 3 溫度檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力 (如算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理 )的微處理器 (CPU)，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，只讀程序存儲(chǔ)器 (ROM)，輸入輸出電路 (I/O 口 )，可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口 (SCI)，顯示驅(qū)動(dòng)電路 (LCD 或 LED 驅(qū)動(dòng)電路 )，脈寬調(diào)制電路 (PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換器及 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小 、 而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 單片機(jī)引腳 單 片機(jī)有 4 個(gè) I/0 端口，每個(gè)端口都是 8 位雙向口，共占 32根引腳。在具有片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中， P2 口作為高 8 位地址線， PO 口分時(shí)作為低 8 位地址線和雙向數(shù)據(jù)總線。每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 負(fù)載。它與地址總線高 8位復(fù)用，可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載。 控制線一共有 6 條 : (1) ALE/PROG :地址鎖存允許 /編程線，配合 PO 口引腳的第二功能使用。 (2) EA/Vpp:允許訪問片外存儲(chǔ)器 /編程電源線，可以控制 89C51 使用片內(nèi)R0M 還是使用片外 R0M。 (4) RST/VPD:復(fù)位 /備用電源線，可以使 89C51 處于復(fù)位工作狀態(tài)。 X T A L 1X T A L 2RE SC13 0 pC23 0 pY1 2 M H ZR11 0 k C31 0 u F 圖 4 時(shí)鐘晶振電路和復(fù)位電路 溫度檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 33 頁(yè) 傳感器的基本特性 在監(jiān)控系統(tǒng)中有各種不同的物理量需要監(jiān)測(cè)和控制，這就要求傳感器能感受被測(cè)非電量并將其轉(zhuǎn)換成與被測(cè)量有一定函數(shù)關(guān)系的電量。傳感器靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)有 :線性度、靈敏度、遲滯和重復(fù)性等。動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鳒y(cè) 量動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)，輸出對(duì)輸入的響應(yīng)特性。 DS18B20 簡(jiǎn)介 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器概述 美國(guó) DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，可以 直接將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理，通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9 位的溫度讀數(shù)。 （ 2） 先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。 （ 5） 檢測(cè)溫度范圍為 –55176。F) （ 6） 內(nèi)置 EEPROM，限溫報(bào)警功能。 DQ:數(shù)據(jù)的輸入和輸出引腳。單總線適用于單主機(jī)系統(tǒng)，能夠控制一個(gè)或多個(gè)從機(jī)設(shè)備。 單總線即只有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控 制都由這根線完成。由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀數(shù)據(jù)，因此，對(duì)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。 其工作過程為 :主機(jī)發(fā)出一個(gè)脈沖，待” 0”電平大于 480μ s 后，復(fù)位 DS18B20，在 DS18B20 所發(fā)響應(yīng)脈沖由主機(jī)接收后，主機(jī)再發(fā)讀 ROM 命令代碼 33H，然后發(fā)一個(gè)脈沖 (15μ s)，并接著讀取 DS18B20 序列號(hào)的一位。開始先對(duì) DS18B20初始化，后繼以存在脈沖的復(fù)位脈沖表示 DS 18B20已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送或接收給出正確的 ROM命令和存貯器操作命令的數(shù)據(jù)。在檢測(cè)到 1/0引腳上的上升沿之后， DS18B20等待 1560μ s并且接著發(fā)送存在脈沖 (60240μ s的低電平信號(hào) )。高溫度系數(shù)振蕩是一個(gè)振蕩頻率對(duì)溫度很敏感的振蕩器，為計(jì)數(shù)器 2 提供一個(gè)頻率隨溫度變化的計(jì)數(shù)脈沖。 初始時(shí)，計(jì)數(shù)器 1 預(yù)置的是與 55176。計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置數(shù)也就是在給定溫度外使溫度寄存器存值增加 1176。C 進(jìn)行比較，若低于176。C ,溫度寄存器的最低位就進(jìn)位后置 0。轉(zhuǎn)換完成后的溫度就以16 位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的 0、 1 字節(jié)。表 1 是對(duì)應(yīng)的一部分溫度值。C 范圍內(nèi)， DS18B20的上下限誤差分別為 +176。 溫度（ 176。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個(gè)數(shù)碼管的段選必須接一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)線來(lái)保持顯示的字形碼。 動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。 使用 LED 顯示器時(shí)，要注意區(qū)分這兩種不同的接法。 LED 采用發(fā)光二極管顯示字段。共陽(yáng)極 LED 顯示器的發(fā)光二極管正極相連，當(dāng)二極管的負(fù)極為低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。 溫度檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 共 33 頁(yè) 4 溫度檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在這里就是指單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)是采用 C 語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的，主要包括顯示子程序 ,復(fù)位程序 ,寫 程序讀程序，中斷響應(yīng)等 。復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放， DS18B20 收到信號(hào)后等待 16～ 60 微秒左右，后發(fā)出 60～ 240 微秒的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。在 1/0 線由高電平變?yōu)榈碗娖街?DS18B20 在 15μ s至 60μ s的窗口之間對(duì) 1/0 線采樣。 基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)設(shè)計(jì)探討 第 18 頁(yè) 共 33 頁(yè) for(i=0。 Delay_15us(6)。 } else//寫 1 { DQ=0。 Delay_15us(6)。數(shù)據(jù)線必須保持在低邏輯電平至少 1微秒 。 溫度檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 共 33 頁(yè) unsigned char readdatafromds18b20(void) { unsigned char i。 for(i=0。 _nop_()。 Delay_15us(4)。 } 基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)設(shè)計(jì)探討 第 20 頁(yè) 共 33 頁(yè) 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì) CPU 在處理某一事件 A 時(shí)，發(fā)生了另一事件 B 請(qǐng)求 CPU 迅速去處理（中斷發(fā)生）； CPU 暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件 B（中斷響應(yīng)和中斷服務(wù)）； 待 CPU 將事件 B 處理完畢后，再回到原來(lái)事件 A 被中斷的地方繼續(xù)處理事件 A（中斷返回），這一過程稱為中斷 。定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器方式控制寄存器 TMOD 不能進(jìn)行位尋址，只能用于字節(jié)傳送指令設(shè)置定時(shí)器工作方式，低半字節(jié)定義為定時(shí)器 0，高半字節(jié)定義為定時(shí)器 1。//中斷時(shí)間 500 微秒 TL0=(65536500)%256。//初始化 程序 Write mand to ds18b20(0xcc)。//啟動(dòng)定時(shí)器 溫度檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 共 33 頁(yè) 主程序流程圖 圖 10 系統(tǒng)程序流程圖 程序開始先進(jìn)行初始化，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位操作，然后發(fā)送檢波信號(hào)，若系統(tǒng)檢測(cè)到采 樣信號(hào)，則 AT89C51 單片機(jī)的 口接收串行數(shù)據(jù)，然后調(diào)用子程序：DS18B2O 的 初始化、讀取數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)。 基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)設(shè)計(jì)探討 第 22 頁(yè) 共 33 頁(yè) 5 結(jié) 論 本文針對(duì)溫度檢測(cè)存在的問題將多種信息處理技術(shù)和單總線技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一套實(shí)時(shí)、全面、科學(xué)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)。當(dāng)然，由于時(shí)間限制，本系統(tǒng)還不夠完善，尚需進(jìn)一步改進(jìn)。 20xx [3] 方佩敏主編 .新編傳感器原理 通過學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)和查閱大量的資料，我在理論方 面有了很大的收獲，實(shí)踐能力也有了飛速提高。 //sbit LEDD=P2^1。 // 讀出溫度暫放 uchar data display[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}。 //溫度輸入口 /**************************顯示用延時(shí)函數(shù) ***********/ 附錄 第 27 頁(yè) 共 33 頁(yè) Delay(uint t){ uint e。e0。t)。 //P0=0Xff。 //P0=0Xff。 基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)設(shè)計(jì)探討 第 28 頁(yè) 共 33 頁(yè) //P0=0Xff。 //P0=0Xff。 //P0=0Xff。i++){ P1=table[display[i]]。 LEDC=1。_nop_()。 // 550us DQ=1。 //延時(shí) 500us presence = ~DQ。 i0。 DQ = 0。_nop_()。 //最低位移出 delay0(6)。 } // /*********18B20 讀 1 個(gè)字節(jié)函數(shù) ********/ //從總線上讀取一個(gè)字節(jié) uchar read_byte(void) { uchar i。i) { DQ=1。 DQ = 0。_nop_()。_nop_()。 //66us } DQ=1。 // 發(fā)送 Skip ROM 命令 write_byte(0xBE)。 write_byte(0xCC)。 uchar flag3=1,flag2=1。 n=1。 display[0]=ditab[display[4]]。0xf0)4)|((temp_data[1]amp。 display[1]=display[4]%10。 //讀出 18B20 溫度數(shù)據(jù) work_temp()。 //顯示溫度值 秒 (H=250) } } //**************************************************主函數(shù)開始 void main() { 附錄 第 33 頁(yè) 共 33 頁(yè) /*****************************///初始化 18b20 Disdata=0xc0。}//開機(jī)顯示 8888 ow_reset()。h12