【正文】 ............................... 8 圖 32 DS18B20 接線原理圖 .................................................................................................... 9 圖 33 顯示模塊電路原理圖 .................................................................................................. 10 圖 34 電源電路原理圖 .......................................................................................................... 11 圖 35 報警電路原理圖 .......................................................................................................... 12 圖 36 時鐘電路原理圖 .......................................................................................................... 13 圖 37 復位電 路原理圖 ........................................................................................................... 13 圖 38 按鍵電路原理圖 ........................................................................................................... 14 圖 41 主程序模塊的程序流程圖 ........................................................................................... 16 圖 4 2 數據采集模塊流程圖 .................................................................................................. 17 圖 4 3 寫時序流程圖 .............................................................................................................. 18 圖 4 4 讀時序流程 .................................................................................................................. 19 圖 4 5 選定程序值流程圖 ...................................................................................................... 20 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） 1 引言 溫度在我們日常生活中處處存在，因為溫度控制關聯著生產安全、產品質量、產品產量等一系列問題，因此對溫度的的檢測與控制是在工業(yè)生產和日常生活十分重要，如鍋爐、溫室、養(yǎng)殖場和冷凍室等 [1]。在單片機對信號進行采集的時候 ,若要更大程度上的提高測量的精度 ,則在采樣的時候就必須對信號進行數字濾波 [1]。整個系統(tǒng)設計中 ,主要的目的就是為了能夠使單片機對于溫度進行實時的檢測和控制 ,用來解決工業(yè)以及日常生活中對溫度控制遇到的問題 ,而且可以運用十進制的數碼來顯示實際的溫度值 ,便于人們的監(jiān)視 ,另外 ,我們人為的在鍵盤上輸入人工設置的溫度范圍 ,可以方便溫度控制器在不同的范圍查看溫度 [2]。 田豐：基于單片機的溫度控制器的設計 2 第一章 緒論 課題的學術背景及研究意義 不論是對于工業(yè)生產還是對于人們的日常生活 ,溫度的變化都會對其產生一定程度的影響。眾所周知 ,在現代工業(yè)測控領域中 ,單片機系統(tǒng)的開發(fā)和運用給其帶來了全新的技術創(chuàng)新和變革。比如說 :在正常的鋼鐵冶煉過程中 ,就要對剛出爐的鋼鐵進 行特殊的熱處理后 ,才能達到要求的性能指標?，F代自動控制一直朝著智能化的方向發(fā)展 ,而且很多自動控制系統(tǒng)中都使用了工控機 ,小型機、甚至是巨型處理機等等。隨著電子技術的發(fā)展 ,單片機技術也得到了快速的發(fā)展 ,在集成度 ,速度 ,低功耗以及性能方面都有著顯著的改善。雖然這些系統(tǒng)不盡相同，但它們的基本原理和完成的功能都大致一樣?？赏ㄟ^ DCS 來向運行人員提供溫度 —時間曲線，或在一臺裝有 CSI 公司的 TMS—WIN 軟件的計算機屏幕上顯示出來，也可以通過 TMS—WIN 軟件令計算機畫出 空間溫度分安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） 3 布形態(tài)或提供其它的數據顯示公式 [7]。主要目的是實現溫度的自動控制，保證水溫在所設定溫度范圍內正常運作，此系統(tǒng)主要由溫度采集系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、加熱控制單元、輸入設定等部分組成。溫度控制在日常生活及工業(yè)領域應用相當廣泛，比如浴室、水池、電源等場所的溫度控制。 通過一系列的對溫度的改變是其達到可以自動控制溫度，滿足該設計的要求。由結構框圖可見，溫度控制系統(tǒng)是以單片機為控制的主機，主控模塊由擴展外部存儲器構成。如果實際測得的溫度值超過，或低于系統(tǒng)給定的極限安全溫度，保護電路會做出反應，同時報警電路報警響起，從而保護被測對象。具有體積小、功耗低、高性能，安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） 5 功能強大等特點，支持 16 位 32 位雙指令集，能很好的兼容 8 位 /16 位器件，共有 37 個寄存器，是目前應用于嵌入式系統(tǒng)的主流處理器 [9]。其中 STC12C5A60S2 單片機屬于增強型單片機，具有高速，寬電壓，低功 耗，低成本 ,根據本課題的設計要求可知，使用51 單片機實現所有功能。具有微功耗，體質小，顯示內容豐富，超 薄輕巧，成本低等特點。并且具有操作簡單，低電壓低功耗，功能強大等特點。溫度變化則會造成大的阻值改變，因此本試驗中它是最靈敏的溫度傳感器。它只用一條線進行輸入輸出，因而與之接口的微處理器也只需要一條口線與之通信。 田豐：基于單片機的溫度控制器的設計 6 第 3 章 溫度控制器的硬件電路設計 51 單片機的介紹與選擇 51 單片機系列是將運算器、控制器、存儲器和各種輸入／輸出接口等計算機的主要部件集成在一塊芯片上，使其具備其全部功能，這樣就能得到一個單芯片的微型計算機。以下簡述本次畢業(yè)設計所用到的與其相關的知識 [10]。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P1 口管腳寫入后，被內部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。這是由于內部上拉的緣故。 P3： P3 口管腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） 7 流。 RST：復位輸入 端， 當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現 。 見插圖 31 AT89C51 管腳 ,由此單片機構成的最小單片機原理圖如圖 31，表 31 為 P3 引腳功能表 。在實際的溫度測量過程中被廣泛應用，同時也取得了良好的測量效果 [11]。同時，在使用過程中，它不需要任何的外圍的元件，全部的傳感元件和轉換電路集成在形狀如一只三極管的集成電路內。C 至 +85176。 每片 DS18B20 具有唯一的 64 位序列碼，這些序列碼允許多片 DS18B20 在同一條 1Wire 總線上工作，因而，可方便地使用單個微處理器控制分布在大范圍內的多片 DS18S20 器件。采用數字信號處理能夠方便地實現各種先進的自適應算法，完成模擬電路無法實現的功能，因此，越 來越多的模擬信號處理正在被數字技術所取代。 1．采樣就是將一個連續(xù)變化的模擬信號 x(t)轉換成時間上離散的采樣信號 x(n)。 2．要把一個采樣輸 出信號數字化，需要將采樣輸出所得的瞬時模擬信號保持一段時間，這就是保持過程。 顯示模塊電路 顯示模塊電 路原理圖 如圖 33 G N DV C CVORSRWEDB 0DB 1DB 2DB 3DB 4DB 5DB 6DB 7B G V C CB G G N DVCCR 1RESVR12345678910111213141516P 25P 26P 27P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07VCC 圖 33 顯示模塊電路原理圖 顯示模塊電路說明 本課題主要使用 1602 液晶屏進行采集數據的顯示，電路原理圖如圖 44 所示，根據 1602 液晶屏的特征，本系統(tǒng)中采用并行數據傳輸方式。其中一種供電方式為外部電源供電方式，一種為電源線供電方式。因此，按照理論值通過外部電源供電時，可輸入引腳最大電壓為 36V。當其處于飽和狀態(tài)的瞬間，將驅動蜂鳴器報警，集電極輸出一個高電平給蜂鳴器。單片機的 管腳接的是三級管的基極。根據 51 系列單片機的芯片說明，在單 片機 XTAL1 和 XTAL2 引腳上跨接上一個晶振和兩個穩(wěn)頻電容，可以與單片機片內的電路構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。而本設計采用 12MHZ 晶振和 30PF 的電路。單片機的復位條件：必須使其 RST 引腳上持續(xù)出現兩個（或以上）機器周期的高電平。 將以上各模塊按照要求進行組線連接繪制成總電路圖 ，總電路圖見附錄 A。 二、 實時性是電子測量系統(tǒng)的普遍要求；即要求系統(tǒng)及時響應外部事件的發(fā)生，并及時給出處理結果。 系統(tǒng)的軟件由三大模塊組成：主程序模塊、功能實現模塊和運算控制模塊。主模塊的功能是為其余幾個模塊構建整體框架及初始化工作數據采集模塊的作用是將轉換的數字量采集并儲 存到存儲器中數據處理模塊是將采集到的數據進行一系列的處理， 介紹本系統(tǒng)幾個主要的程序模塊。 田豐：基于單片機的溫度控制器的設計 16 開始液晶 、 溫度采集等各部分的程序初始化液晶顯示當前溫度比設定溫度維持現狀高溫輸出控制信號 低溫輸出控制信號鍵盤掃描設定溫度采集當前溫度Y ESNO 圖 41 主程序模塊的程序流程圖 數據采集模塊 數據采集模塊的任務是負責溫度信號的采集以及將采集到的模擬量通過 A/D 轉換器轉化為相應的數字量提供給單片機。據該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應注意不 能無限的進行等待，不然會使程序進入死循環(huán)，所以要進行超時控制） ； 若 CPU 讀到了數據線上的低電平 “0”后，還要做延時，其延時的時間從發(fā)出的高電平算起（第（ 5）步的時間算起）最少要 480 微秒 ； 將數據線再次拉高到高電平 “1”后結束 。首先在主程序中進行鍵盤掃描，檢測選擇通道按鍵是否有被按下的，按鍵按下則選擇對應的通道，并且用一個變量來記錄按下的次數，不同的變量值選擇的通道不一樣，樣就實現了一個循掃描鍵盤的工作。 本次論文完成，主要由以下幾個步驟： 規(guī)劃設計：查閱相 關資料，對單片機實現自動溫度控制系統(tǒng)進行全面的分析，根據溫度控制需求，制定設計任務，然后，初步確定控制系統(tǒng)的設計方案。 軟件設計：本設計主要實現數據處理與數據采集，以及顯示板塊的設計。它不僅是運用大學四年所學的知識，更是培養(yǎng)了自己獨立思考，發(fā)現問題，分析問題，解決問 題的能力。 田豐：基于單片機的溫度控制器的設計 22 致謝 本論文得以順利完成，得益于大學四年各學科老師所傳授的知識，使我有了完成論文所要求的知識積累，更得要感謝 黃 老師從選題的確定、論文資 料的收集、論文框架的確定、開題 報告準備及論文初稿與定稿中對字句的斟酌傾注的大量心血，在此對黃 老師表示感謝！ 同時還要感謝同組同學給與我的幫助給我的設計提供一些參考 ,但由于 時間的倉促及自身專業(yè)水平的不足，整篇論文肯定存在尚未發(fā)現的缺點和錯誤。 [2]孫杰 ,張學軍 ,劉云 ,鄢金山 ,史曾錄 ,靳偉 ,李超新 ,劉立果。基于單片機的溫度濕度監(jiān)控系統(tǒng) [J]。 電子技術與軟件工程 ,20xx,24:264。高師理科學刊 ,20xx,04:4042+54。 [8]朱智鵬。單片機原理及接口技術 [M].北京 :清華大學出版社， 1996。單片機應用實訓教程 [M].西安 :西安電子科技大學出版社， 20xx。 [14]王曉明主編