【正文】 ABCD654321DCBAT it l eN u m b e r Re v is i onS iz eBD a t e : 5 M a y 2 0 15 S he e t o f F il e : F : \ 畢業(yè)論文 \ 電路圖 \ 總設(shè)計(jì)電路原理圖 \ z t . d d b D ra w n By :1234567891011121314151617181920 2122232425262728293031323334353637383940P 1. 0P 1. 1P 1. 2P 1. 3P 1. 4P 1. 5P 1. 6P 1. 7RE S TP 3. 0P 3. 1P 3. 2P 3. 3P 3. 4P 3. 5P 3. 6P 3. 7X1X2G N DRX DT X DIN T 0IN T 1T0T1WRRDV C CP 0. 0P 0. 1P 0. 2P 0. 3P 0. 4P 0. 5P 0. 6P 0. 7E A / V D DA L EP S E NP 2. 7P 2. 6P 2. 5P 2. 4P 2. 3P 2. 2P 2. 1P 2. 0STC89C52RCU 2 3S T C 89 C5 2C2 62 2p FC3 02 2p F1 2 3J 20+C2 71 0u F+C2 91 0u FY5RESET21R3 01 0KR2 61 0KV C CV C C12345678910111213141516ULN2003123456J 26V C CV C C12J 47U 2 0直流電機(jī) 圖 392 直流電機(jī)控制電路 山東英才學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 4 軟件 設(shè)計(jì) 本溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要是通過 C 語言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程操作，以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。 蜂鳴器報(bào)警電路如 圖 37 所示。電路圖如圖 34 所示，該供電系統(tǒng)的功能不僅僅是用來供電的，而且還是下載的端口，通過這個(gè)系統(tǒng)可以把編寫好的程序下載到開發(fā)板上。接著使計(jì)數(shù)器復(fù)位到一個(gè)值，這個(gè)值是通過斜坡累加器來確定的，同時(shí)斜坡累加器也可以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償感溫振蕩器的拋物線特性。 綜上所述，根據(jù)溫度控制系統(tǒng)的性能要求，該系統(tǒng)選用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，直接輸出數(shù)字信號(hào)，不需要再經(jīng)過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，節(jié)省了內(nèi)部資源占用空間，提高了測量精度與響應(yīng)時(shí)間。當(dāng)外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端接高電平時(shí)，中央處理器將執(zhí)行片內(nèi)存儲(chǔ)器指令；相反當(dāng)接低電平時(shí)，將執(zhí)行片外存儲(chǔ)器指令。 表 322 P3 口第二功能表 端口引腳 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) (外中斷 0) (外中斷 1 ) T0(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) RST：該引腳是用來作為復(fù)位信號(hào)的引腳。 圖 31 系統(tǒng)總體框圖 8 位 暫存器 STC89C52 單片機(jī) 降溫系統(tǒng) 蜂鳴器報(bào)警 加溫系統(tǒng) 溫 度采集 顯示 按鍵 山東英才學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 主控模塊器件選型及設(shè)計(jì) 單片機(jī)的選用 單片機(jī)的選用是由其應(yīng)用的對(duì)象決定的，當(dāng)應(yīng)用的對(duì)象確定時(shí)，如果所選用的單片機(jī)功能過少，則無法滿足系統(tǒng)的控制要求，很難完成控制任務(wù)；如果所選用的單片機(jī)功能過強(qiáng)，那么就會(huì)浪費(fèi)單片機(jī)本身所具有的資源 ，使該產(chǎn)品的性價(jià)比降低。 （ 2） C 語言的適用范圍很廣和 并且具有較好的可移植性。所以在進(jìn)行軟件編程時(shí)要遵循以下幾點(diǎn)： （ 1）在精度方面：精度是一個(gè)控制系統(tǒng)的前提保證，只有在保證精度的前提下才能使后面的過程順利進(jìn)行。除此之外，模擬控制電路要想實(shí)現(xiàn)高精度的測量與控制，那么就得依賴于復(fù)雜的算法設(shè)計(jì)，這種算法及其復(fù)雜，在短時(shí)間內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)其精確的控制。 系統(tǒng)特點(diǎn) 根據(jù)系統(tǒng)性能要求可以看出，該溫度控制系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)檢測與控制溫度并且具有精度高、體積小、易操作、成本低等特點(diǎn)，因此本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)有如下特點(diǎn)： 本系統(tǒng)的主控制單元主要以 STC89C52 單片機(jī)為控制核心，該單片機(jī)在進(jìn)行控制的時(shí)候具有響應(yīng)時(shí)間短、運(yùn)行速度快的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)該單片機(jī)具有豐富的內(nèi)部資源及眾多引腳方便功能擴(kuò)展，完全可以實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的控制要求。 第五章為本課題的實(shí)驗(yàn)調(diào)試，主要是對(duì)程序的調(diào)試與修改，并且把調(diào)試好的程序下載到 51 開發(fā)板上，通過具體的實(shí)物可以更好地觀察其所能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，同時(shí)也可以進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)果分析。用微型化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)代替模擬式控制系統(tǒng)是今后科研專家研究的主要方向。但在當(dāng)下，理論大于應(yīng)用，許多比較完善成熟的溫度控制系統(tǒng)還停留在理論上，溫度測控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，精度是其進(jìn)行控制的前提，在保證精度的前提下如何快速、有效、實(shí)山東英才學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 時(shí)地對(duì)溫度進(jìn)行采樣，確保相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，并能對(duì)待測對(duì)象進(jìn)行精確的溫度調(diào)節(jié)，仍然是現(xiàn)代人們需要面臨和解決的問題。 （ 3）熱敏電阻：熱敏電阻是由半導(dǎo)體制成的，是一種感溫元件，當(dāng)所測環(huán)境的溫度變化時(shí)，其電阻的阻值也隨之發(fā)生變化。 Microcontroller 。 附錄 3：軟件程序清單 ........................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。本文研究設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，利用這個(gè)系統(tǒng)對(duì)待測溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)地檢測與控制，主要通過硬件組成、軟件設(shè)計(jì)以及相關(guān)接口的連接來實(shí)現(xiàn)，通過硬件調(diào)試和軟件調(diào)試得出的數(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)在 0℃～ 100℃的溫度范圍內(nèi)時(shí)，可以快速、有效地對(duì)溫度進(jìn)行檢測與控制，其控制精度為 ℃。不 僅如此，溫度在人們的日常生活中也變得越來越重要，炎熱的夏天人們都喜歡生活在溫度較低的環(huán)境下，而到了寒冷的冬天人們又都喜歡生活在溫度較高的環(huán)境下，空調(diào)、加熱器、冰箱等產(chǎn)品都是適應(yīng)人們的需要以及社會(huì)的發(fā)展所研發(fā)出來的產(chǎn)品，所以溫度成為當(dāng)今社會(huì)研究討論的一個(gè)熱門話題。而且其熱電特性有很大的非線性，使用起來很大的不便。非接觸測溫方式是通過輻射來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度進(jìn)行測量的，它不會(huì)破壞所測的溫度場，可以測量耐熱性比較小的物體以及更適合測量運(yùn)動(dòng)物體的溫度，其測量溫度所需要的時(shí)間也很短。因此，在以后的發(fā)展中，我們需要加大對(duì)溫度控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)的力度。本系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)一個(gè)基于 89C52單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，那么我們應(yīng)該首先確定控制模塊所用到的單片機(jī)，溫度控制系統(tǒng)必然離不開溫度的檢測，那么就要選擇符合本系統(tǒng)要求的以及能更好地實(shí)現(xiàn)溫度采集與轉(zhuǎn)換功能的溫度傳感器，然后用該溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測待測對(duì)象的溫度，然后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給單片機(jī)，在顯示屏上顯示所測得的溫度進(jìn)而驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路和加熱電路或者放熱電路工作。 為了提高該溫度控制系統(tǒng)的通用性，主要芯片都是選擇典型、常用的芯片，為能夠應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域打下了良好的基礎(chǔ)。利用單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具有簡單、易操作等功能，使系統(tǒng)內(nèi)部功能模塊得到充分利用，其控制算法是利用軟件編程實(shí)現(xiàn)的，可以在很大程度上提高了系統(tǒng)的性能。 （ 3）在穩(wěn)定性方面：軟件設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)之一是可靠性，如果系統(tǒng)想要能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，其必須具有一定的抗干擾能力，就是當(dāng)軟件收到外界的干擾時(shí)，系統(tǒng)能夠恢復(fù)并且正常工作。 山東英才學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 3 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu) 通過對(duì)溫度智能控制系統(tǒng)方案的研究與設(shè)計(jì)，研究設(shè)計(jì)出溫度控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖 31 所示，主要由主控制模塊、溫度采集模塊、按鍵輸入模塊和顯示模 塊等部分組成。 單片機(jī)介紹 本系統(tǒng)選用 STC 公司生產(chǎn)的一種 52 系列單片機(jī)中的 STC89C52，是該公司推出的一種較之以往的功耗較低、運(yùn)行速度更快、抗干擾能力更強(qiáng)的單片機(jī)，它與 MCS51指令代碼和引腳完全兼容，同時(shí)它還具有 51 系列單片機(jī)所沒有的功能，也就是說，STC89C52 單片機(jī)是 51 系列單片機(jī)的升級(jí)版， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇， STC89C52 單片機(jī)的主要特點(diǎn)有： （ 1）工作電壓為 5V 或者 3V； （ 2）其工作頻率的范圍為 040MHz （ 3）用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié)； （ 4）有 32 個(gè)通用 I/O 口； （ 5）不需要專用的編程器； （ 6）具有 EEPROM 功能和看門狗功能； STC89C52 單片機(jī)的功能非常強(qiáng)大，各個(gè)端口的功能如下： P0 口是 8 位雙向 I/O 口線，既可以用來作為地址 /數(shù)據(jù)總線使用，又可以用來作為通用的 I/O 口使用。當(dāng)中央處理器訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存器輸出的信號(hào)用來控制鎖存口所輸出的低 8 位地址，這樣就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和低位地址的分時(shí)復(fù)用。在單片機(jī)最小系統(tǒng)中晶振的震蕩頻率為可 ，在不同的環(huán)境條件下可以采用不同頻率的晶振，晶振的振蕩頻率對(duì)單片機(jī)的處理速度有直接影響，它們之間成正比例的關(guān)系 :晶振的振蕩頻率越大單片機(jī)處理的速度越快。溫度傳感器 DS18B20 憑借其轉(zhuǎn)換速度快、體積小、接口簡單等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用到各種溫度控制領(lǐng)域。通過斜坡累加器可以用來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償感溫振蕩器的非線性這一特性可以在測量溫度的時(shí)候獲得更高的分辨力。當(dāng)按下任意按鍵時(shí)， 口讀取低電平有效，工作流程如下： key1 用來調(diào)試模式， key2 進(jìn)行數(shù)值加運(yùn)算， key3 進(jìn)行數(shù)值減運(yùn)算；第一次按 key1 調(diào)到模式 1 進(jìn)行下限值設(shè)置；第二次按 key1 調(diào)到模式 2 進(jìn)行下限值設(shè)置；第三次按 key1 調(diào)到模式三，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測與智能控制并且在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前的溫度值；第四次按 key1 回到初始時(shí)刻，就這樣循環(huán)往復(fù)實(shí)現(xiàn)檢測調(diào)節(jié)功能，也是人機(jī)交互的具體體現(xiàn) 。本模塊工作電壓為5V，由單片機(jī)提供，帶負(fù)載功率小于等于 100W，可控硅驅(qū)動(dòng)器光電耦合器 MOC3022集光電隔離、過零檢測功能于一身。根據(jù)分析結(jié)果，如果實(shí)際測量的溫度與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度有一定差異，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，使其恢復(fù)到正常的溫度范圍內(nèi)，即按照原先設(shè)定的溫度預(yù)定值開啟自動(dòng)恢復(fù)功能。 開始 放到 60H63H 結(jié)果進(jìn)行 BCD 編碼 完成 初始化 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束 開始 A/D 轉(zhuǎn)換 濾波 結(jié)果送到 50H 是 否 山東英才學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 46 顯示程序流程圖 按鍵消抖 本文如果不對(duì)按鍵進(jìn)行消抖，則很難對(duì)溫度進(jìn)行較為準(zhǔn)確的輸入，按鍵消抖分為硬件消抖和軟件消抖，在這里選擇通過軟件進(jìn)行消抖如圖 47 所示， 首先判斷是否有無按鍵按下，然后通過延時(shí)程序，給予其一定的延時(shí)，防止其變化過快，難以進(jìn)行溫度范圍的設(shè)置。 山東英才學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 圖 615 添加 C 文件 （ 5）開始進(jìn)行編譯運(yùn)行。 圖 612 運(yùn)行軟件 （ 2）如圖 613 所示，使用鼠標(biāo)左擊 Project，然后選擇 New uVision Project，這時(shí)會(huì)彈出對(duì)話窗口，輸入所要建立項(xiàng)目的“文件名”，比如 text1，然后點(diǎn)擊“保uVision/Ishell 集成開發(fā)環(huán)境 OH51 轉(zhuǎn)換器 BL5 連接 C51 編譯器 LIB51 庫管理 C 庫文件 RTX51 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) A51 編譯器 山東英才學(xué)院 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 存”，保存后的文件擴(kuò)展名為 uv2，如果以后用到該文件，直接打開這個(gè)擴(kuò)展名為 uv4的文件。 圖 42 初始化溫度流程圖 （ 2）寫入數(shù)據(jù)流程圖如圖 43 所示 清零 FLAG標(biāo)志位 完成 DS18B20 初始化 CLR DQ 向DS18B20 發(fā)出 reset 脈沖 等待 480us 置位 FLAG 標(biāo)志位并延時(shí) 200us DQ 是否變低 初始化結(jié)束 否 否 是