【正文】 ...............................10 第四節(jié) 人機(jī)交互與串口通信 .............................................................................................14 一、人機(jī)交互 .....................................................................................................................14 二、串口通信 .....................................................................................................................14 第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 16 第一節(jié) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 ....................................................................................................... 17 第二節(jié) 人機(jī)交互與串口通信單元設(shè)計(jì) ........................................................................... 18 一、輸入電路設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 18 二、顯示電路設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 18 三、串口通信電路 ............................................................................................................ 19 第三節(jié) 控制執(zhí)行單元設(shè)計(jì) ................................................................................................. 20 一、鍵盤單元 ……………………………………………………………………… ...… ..20 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） V 二、 溫度控制及超溫警報(bào)單元 .........................................................................................22 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 23 第一節(jié) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整體思路 ....................................................................................... 23 第二節(jié) 系統(tǒng)主程序流程圖 ............................................................................................... 24 第三節(jié) 溫度采集子程序流程圖 ....................................................................................... 25 第四節(jié) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序流程圖 ....................................................................................... 26 第五節(jié) 動(dòng)態(tài)顯示子程序流程圖 ....................................................................................... 27 第六節(jié) 控制執(zhí)行子程序流程圖 ....................................................................................... 28 結(jié) 論 ........................................................................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 30 致 謝 ........................................................................................................................................... 31 附 錄 ........................................................................................................................................... 32 一、 程序代碼 ................................................................................................................. ...... 32 二 、 英文文獻(xiàn) ........................................................................................................................37 三 、英文翻譯 ........................................................................................................................40 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域 ,如家電、汽車、材料、電力電子等 ,常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和所要求的性能指標(biāo)有所不同 , 在工業(yè)企業(yè)中 ,如何提高溫度控制對(duì)象的運(yùn)行性能一直以來(lái)都是控制人員和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員努力解決的問(wèn)題。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II 摘 要 溫度是日常生活中無(wú)時(shí)不在的物理量，溫度的控制在各個(gè)領(lǐng)域都有積極的意義。 主 要 參 考 文 獻(xiàn) [1] 辜小兵 ． 韓光勇 ． 單片機(jī)與基礎(chǔ)應(yīng)用 ． 重慶大學(xué)出版社 ． 20xx． [2] 曹龍漢． MCS51 單片機(jī) 原理及 應(yīng)用 [M]．重慶大學(xué)出版社． 20xx． [3] 何立民 ．單片機(jī)高級(jí)教程 :應(yīng)用與設(shè)計(jì) (第 2 版 )[M]． 北京航天航空大 學(xué)出版社 ． 20xx． [4] 陳躍東 ． DS18B20 集成溫度傳感器原理與應(yīng)用 [J]． 20xx． [5] 周月霞． DS18B20 硬件連接及軟件編程 [J]．傳感器世界． ． 指導(dǎo)教師簽字： 20xx 年 1 月 5 日 教研室主任簽字： 20xx 年 1 月 6 日 備注：此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，并于畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開始前下達(dá)給學(xué)生。通過(guò)測(cè)試表明，本設(shè)計(jì)對(duì)溫度的控制有方便、簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，從而大幅提高了被控溫度的技術(shù)指標(biāo)。更能串接多個(gè)數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行范圍的溫度檢測(cè)。因此，各行各業(yè)對(duì)溫度控制的要求都越來(lái)越高。重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第三節(jié) 溫度控制系統(tǒng)完成的功能 本設(shè)計(jì)是對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本的溫度控制功能：當(dāng)溫度低于設(shè)定下限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)加熱繼電器加溫，使溫度上升，同時(shí)綠燈亮。 ②控制功能強(qiáng) 為了滿足對(duì)對(duì)象的控制要求，單片機(jī) 的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件 :分支轉(zhuǎn)移能力，I/O 口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。 二、單片機(jī)系統(tǒng)的基本組成 將 CPU、存儲(chǔ)器、 I/O 接口電路集成到一塊芯片上，這個(gè)芯片稱為單片機(jī)。單片機(jī)把微型計(jì)算機(jī)的主要部件都集成在一塊芯片上，使得數(shù)據(jù)傳送距離大大縮短，運(yùn)行速度更快，可靠性更高，抗干擾能力更強(qiáng)。 以 MCS51 技術(shù)核心為主導(dǎo)的單片機(jī)已成為許多廠家、電氣公司競(jìng)相選用的對(duì)象，并以此為基核，推出許多與 MCS51 有極好 兼容性的 CMOS 單片機(jī)，同時(shí)增加了一些新的功能 。如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用 LED 數(shù)碼管是一種較好的選擇。本次設(shè)計(jì)所用的 LED 數(shù)碼管顯示器 為共陽(yáng)極。 智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，所采用的總線主要有單線 (1WIRE)總線、I2C 總線、 SMBUS 總線和 SPI 總線。同 DS1820 一樣， DS18B20 也 支持 “ 一線總線 ”接口，測(cè)量溫度范圍為 55℃ ~+125℃，在 10℃ ~+85℃范圍內(nèi) ， 精度為 ℃。 DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持 “一線總線 ”接口的溫度傳感器。 ③ 高速暫存 器，可以設(shè)置 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的精度。 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 15～60 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 [5]。寫 1 時(shí)序，主機(jī)輸出低電平，延時(shí)2us，然后釋放總線，延時(shí) 60us。 符合ROM 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問(wèn)單線總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS18B20 使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS18B20 的讀寫作準(zhǔn)備。 重調(diào) 0BBH 將 E2PRAM 中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM 中的第 3， 4 字節(jié)。圖 中的斜率累加器用 于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值。用戶通過(guò)人機(jī)交互界面與系統(tǒng)交流，并進(jìn)行操作。早期的人機(jī)交互設(shè)施是鍵盤顯示器。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，在遠(yuǎn)距離通信中可以節(jié)約通信成本，但其傳輸速度比并行傳輸?shù)汀? （二）工作方式 由于 CPU 與接口之間按并行方式傳輸，接口與外設(shè)之間按串行方式傳輸，因此，在串行接口中，必須要有 “ 接收移位寄存器 ” （串 → 并）和 “ 發(fā)送移位寄存器 ” （并 → 串）。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 “ 狀態(tài)寄存器 ” 的各位稱為 “ 狀態(tài)位 ” ，每一個(gè)狀態(tài)位都可以用來(lái)指示數(shù)據(jù)傳 輸過(guò)程中的狀態(tài)或某種錯(cuò)誤。因此串并轉(zhuǎn)換是串行接口電路的重要任務(wù)。采用 4X4 鍵盤把設(shè)定溫度的最高值和最低值存入單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，還可以通過(guò)鍵盤完成溫度檢測(cè)功能的轉(zhuǎn)換。 顯示電路圖如圖 ： 圖 顯示電路圖 三、 串口通信電路 （一） 繼電器電路 圖 。首先辨別鍵盤中有無(wú)鍵按下，有單片機(jī) I/O 口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來(lái)判斷。具體電路連接如圖 所示 。原因在于，本系統(tǒng)是編制程序工作量不大、規(guī)模較小的單片機(jī)微控制系統(tǒng)，使用匯編語(yǔ)言可以不用像高級(jí)語(yǔ)言那樣占用較多的存儲(chǔ)空間，適合于存儲(chǔ)容量較小的系統(tǒng)。 其程序流程如圖 所示： 圖 主程序流程圖重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 第三節(jié) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序流程圖 溫度傳感器采集到的模擬信號(hào)，需經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)后交由單片機(jī)處理。根據(jù)我國(guó)的科技和工業(yè)水平，這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是符合工業(yè)生產(chǎn)的需要。這對(duì)于提高系統(tǒng)的利用率，避免重復(fù)設(shè)計(jì)有很大的幫助的。在此，學(xué)生對(duì)您表示衷