【正文】 能。 前 言 溫度控制是無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用，過低的溫度或過高的溫度都會(huì)使水資源失去應(yīng)有的作用，從而造成水資源的巨大浪費(fèi)。 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)選 擇 AT89C51 是一種帶 4K 字 節(jié) 閃 存 可 編程 可 擦 除 只 讀 存 儲(chǔ) 器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電 其管腳圖如圖 所示。 P0 口能夠 作為 外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的 低 八位。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。 ALE：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存于鎖存地址的 低 位字節(jié)。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令 時(shí) ALE 才起作用。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出 端 。這也是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)者最關(guān)心的問題。外接晶體以及 X1 和 X2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路?？紤]到本設(shè)計(jì)所用 的各種器件對(duì)時(shí)鐘頻率的要求及整體電路的簡潔性，本設(shè)計(jì)選用的是振蕩頻率為 6MHＺ 的石英晶體。 由于考慮到結(jié)構(gòu)和成本等原因，在很多設(shè)計(jì)里面，復(fù)位電路通常采用上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種。 DS18B20 測溫原理如圖 3 所示。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 如圖 所示： DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換部分電路的功能主 要是將采集部分采集來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后輸送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。而 ADDB、 ADDC只需接地即可。 8 通道多路轉(zhuǎn)換器能直接連通 8 個(gè)單端模擬信號(hào)中的任何一個(gè)。 （ 7）不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整。 START， ALE： START 為啟動(dòng)控制輸入端口， ALE 為鎖存控制信號(hào)端口。 ADDA， B， C： 8 路模擬開關(guān)的三位地址選通輸入端，以選擇對(duì)應(yīng)的輸入通道。而 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求溫度檢測范圍 0℃～ 95℃，精度177。數(shù)碼管的 VCC 腳分別連接到兩個(gè)三極管的共射極，而三極管的共基極連到一起接到+5V電源上。 14 通常鍵盤所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，均利用了機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷作用。 圖 獨(dú)立式鍵盤與 AT89C51連接圖 鍵盤電路及其說明 獨(dú)立式按鍵就是各個(gè)按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。如果同時(shí)有多個(gè) P3 口為低電平，則報(bào)警顯示，然后檢查是否有多個(gè)鍵按下， 再按下按鍵 S2 數(shù)碼管顯示值將逐步從個(gè)位數(shù)往上加，直到想要設(shè)置的溫度值，而按鍵 S3 是步進(jìn)減鍵，按鍵每下一次，個(gè)位數(shù)減 1。當(dāng)溫度超過設(shè)置的上、下限時(shí)， 口輸出高電平，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器工作，發(fā)出聲音。當(dāng)輸入信號(hào)有效時(shí)，電路呈導(dǎo)通狀態(tài)，反之，呈斷開狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)類似電磁繼電器的開關(guān)功能。 第 3 章 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)也就是程序設(shè)計(jì)，就是在完成了硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，再編寫相應(yīng)的程序，下載到芯片里，通過執(zhí)行程序指令控制硬件，從而實(shí)現(xiàn)各種功能。隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，芯片的內(nèi)存容量也在不斷的增 加，計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的時(shí)間也大大的縮短。 主程序流程如圖 所示。 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 在這一模塊的軟件設(shè)計(jì)中，主要完成的是將采集電路采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后送到單片機(jī)進(jìn)行處理，從而完成 A/D 轉(zhuǎn)換部分的最后功能，該部分程序流程如 所示。在程序的設(shè)計(jì)當(dāng)中，考慮了鍵的去抖動(dòng)問題。由于本設(shè)計(jì)的控制對(duì)象有兩路，一路是控制飲水機(jī)的熱水水箱，另一路是控制涼水水箱，因此，有兩個(gè)子程序，它們分別為控制子程序 1和控制子程序 2。這樣，在同一時(shí)刻，兩位LED 中只顯示選通的一位，而另一位是熄滅的。元器件安裝后，在系統(tǒng)的程序存儲(chǔ)器中下載編好的應(yīng)用程序，系統(tǒng)即可運(yùn)行。同時(shí)它也能夠檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案的可行性和正確性。 2. 可仿真 8 位及 16 位單片機(jī)。 4. 可進(jìn)行軟件模擬，該軟件可以用軟件模擬的方式來調(diào)試用戶編寫的程序。 溫度采集電路檢查 溫度采集部分電路的檢查是比較復(fù)雜的，原因是這部分電路的器件比較多，而且電位器的調(diào)節(jié)存在誤差，而且放大電路得到的放大倍數(shù)往往不能達(dá)到 所期望的值。 為了進(jìn)一步保證這部分電路的正常，又進(jìn)行了下一步的檢測，先是下載了一個(gè) 99 秒倒記時(shí)的程序到AT89C51 芯片上，通電后，數(shù)碼管從 99 秒逐個(gè)減小變化到 0 秒，然后再反復(fù)循環(huán)。在調(diào)試時(shí)，應(yīng)在單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)上先對(duì)程序進(jìn)行分塊調(diào)試，對(duì)入口參數(shù)和變量預(yù)賦初值，觀察運(yùn) 對(duì)軟件的各個(gè)子模塊進(jìn)行調(diào)試，在調(diào)試過程中遇到了一些困難，例如在進(jìn)行程序編譯后，提示有一多余字符的錯(cuò)誤，經(jīng)仔細(xì)檢查，存在語法錯(cuò)誤， 改正后進(jìn)行編譯依然存在這樣的未定義字符。在進(jìn)行仿真后發(fā)現(xiàn)鍵盤的 S1 鍵有一點(diǎn)問題，其機(jī)械抖動(dòng)時(shí)間太長，影響了鍵盤的整體工作。對(duì)于設(shè)計(jì)能不能滿足題目的要求，關(guān)鍵就在于整體調(diào)試。目前，單片機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。由于考慮到成本的原因，設(shè)計(jì)從一開始就選擇使用性價(jià)比最高的器件，因?yàn)樗械钠骷际亲约河H自去買，因此，整個(gè)系統(tǒng)的成本也很清楚，經(jīng)過計(jì)算，硬件的成本大概在 90 元人民幣左右，如果本系統(tǒng)大批量生產(chǎn)，加上包裝等各項(xiàng)費(fèi)用大概在 100 遠(yuǎn)左右。 本設(shè)計(jì)在元器件選擇上盡量做到使硬件電路簡單，充分利用軟件編程來彌補(bǔ)元器件精度不足的缺點(diǎn)。 參考文獻(xiàn) [1]何立民 .MCS51 系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) .北京航空航天大學(xué)出版社 .1900 [2]何立民 .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)（系統(tǒng)配置與接口技術(shù)） . 北京航空航天大學(xué)出版社 .1994 [3]王之芳 .傳感器應(yīng)用技術(shù) .西北工業(yè)大學(xué)出版社 .1995 [4]南建輝、熊鳴、王軍茹 .MCS51 單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)例 .清華大學(xué)出版社 .2021 [5]張毅剛、彭喜源、曲春波等 .MCS51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) .哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 .1997 [6]陳寶江 .MCS 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)指南 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1997 [7]萬福君 .單片微機(jī)原理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)應(yīng)用 .中國科學(xué)出版社 .1995 [8]張友德、趙志英等 .單片機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn) .上海復(fù)旦大學(xué)出版社 .1992 [9]張毅剛等． MCS51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) .哈 爾濱 .哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 . 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Microcontroller 。 致 謝 隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束，我的大學(xué)生活也即將結(jié)束，可以說，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)四年的最后一次作業(yè)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠如此順利的完成，除了自己的努力外，還得到了很多老師和同學(xué)的幫助。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)功能，其中包括：溫度采集部 分、 A/D 轉(zhuǎn)換部分、鍵盤部分、顯示部分、報(bào)警部分、驅(qū)動(dòng)部分等，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，并且電路簡單，功能全，易于控制操作，還能擴(kuò)展很多功能。以非常有競爭力的零售價(jià) 160 元為基準(zhǔn)， 按照一般的市場規(guī)律廠家的出廠價(jià)定在 120 元。 現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)、工程建設(shè)及日常生活中常常需要用到溫度控制 ,早期溫度控制主要應(yīng)用于工廠中，例如鋼鐵的水溶溫度，不同等級(jí)的鋼鐵 要通過不同溫度的鐵水來實(shí)現(xiàn)，這樣就可能有效的利用溫度控制來掌握所需要的產(chǎn)品了。在這部分工作中 ,出現(xiàn)的問題有鍵盤的工作沒有實(shí)現(xiàn)，問題出在軟件上，缺少了開中斷語句，將這條添補(bǔ)后，問題解決。 31 軟硬聯(lián)調(diào) 顯示部分：在經(jīng)過硬件和軟件的單獨(dú)調(diào)試后，下一步需要進(jìn)行的就是軟硬件的聯(lián)合調(diào)試了。 行結(jié)果。 鍵盤電路檢查 這部分的設(shè)計(jì)主要由四個(gè)按鍵跟四個(gè)電阻組成。要先調(diào)第一級(jí)運(yùn)放使其輸入和輸出相同，然后調(diào)整第二級(jí)運(yùn)放使其差放值是 ，同時(shí)第二級(jí)也是一個(gè)反相器，這樣輸出的電壓就是 減去輸入的電壓值，最后調(diào)第三級(jí)運(yùn)放，使其放大倍數(shù)為 5 倍。當(dāng)軟件模擬單片機(jī)的運(yùn)行情況并成功后，在用仿真器仿真調(diào)試。 4. 串口與計(jì)算機(jī)通信，波特率自動(dòng)設(shè)置，最高波特率可達(dá) 38， 400。 調(diào)試工作包括硬件檢查，軟件調(diào)試，軟硬件聯(lián)通調(diào)試三部分。 一項(xiàng)設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)具體功能與軟件和硬件的聯(lián)合調(diào)試密不可分，因?yàn)橛布ㄟ^軟件來實(shí)現(xiàn) ,軟件要通過硬件來體現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)，顯示一位保持 1ms 時(shí)間，共需 2ms 時(shí)間。選擇控制模式后，先將采集轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)與設(shè)定的值進(jìn)行比較，如果是加熱模式，且采集轉(zhuǎn)換的值低于設(shè)定值的下限，置 RXD為高電平，加熱器開始加熱；如果是制冷模式，且采集轉(zhuǎn)換的值高于設(shè)定值的上限，則置 AT89C5