【正文】 ，是工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中經(jīng)常測(cè)量的物理量，也是人類研究最早測(cè)量方法最多的物理量之一。 本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)系統(tǒng)的溫度傳感及溫度過(guò)程控制研究，是對(duì)單片機(jī)及溫度控制一個(gè)很好的學(xué)習(xí)和提升自身的知識(shí)水平的機(jī)會(huì)。 2． 3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 溫度控制電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖 21 所示：核心控制單元 采用單片機(jī)STC89C52RC，溫度傳感器采用 DS18B20， 系統(tǒng)中還包括電源電路，鍵盤(pán)輸入電路，顯示電路等， 此外該系統(tǒng)支持 ISP 單片機(jī)在線燒程 。對(duì)端口寫(xiě)入 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口 。 P3口除作為一般 I/O 口外，還有其他一些復(fù)用功能，如 表 32所示： 引腳號(hào) 復(fù)用功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） ??NT0（外部中斷 0） ??NT1（外部中斷 1） T0（定時(shí)器 0的外部輸入） T1（定時(shí)器 1的外部輸入） ??R（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） ??D（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 表 32 P3口的復(fù)用功能 ? RST（ 9 引腳）：復(fù)位輸入 。為使能從 0000H 到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令， EA必須接 GND。 按鍵電路工作原路 按鍵電路相對(duì)來(lái)說(shuō)還是比較簡(jiǎn)單的，按鍵的按下與否形成一個(gè)高低電平，主控制芯片通過(guò)判斷高低電平來(lái)識(shí)別是否按鍵。 ? 單 +5V電源供電。系統(tǒng)設(shè)計(jì)總流程圖如 圖 41： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 13 頁(yè) 共 25 頁(yè) 圖 41 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總流程圖 DS18B20 溫度測(cè)量子程序 流程圖 單片機(jī)對(duì) DS18B20 的訪問(wèn)流程是：先初始化，再進(jìn)行 ROM 操作命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作 和 數(shù)據(jù)操作。 使用 PROTEUS 仿真軟件是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單了很多，也節(jié)約時(shí)間與成本。 5． 3 PROTEUS 的仿真結(jié)果 參照已經(jīng)設(shè)計(jì)好的原理圖， 在 PROTEUS 軟件中 繪制好 相應(yīng)的電路圖 ， 將在 Keil軟件中編寫(xiě)及編譯后的程序調(diào)試生成 HEX 文件，并加載到單片機(jī)中，然后點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，便可查看仿真結(jié)果，具體仿真結(jié)果如下： 時(shí)時(shí)溫度顯示 仿真結(jié)果 ： 開(kāi)始運(yùn)行仿真軟件， LCD 上顯示溫度傳感器 DS18B20 采集到的當(dāng)前溫度， 通過(guò) 溫度傳感器上的加減按鈕改變采集溫度， LCD 可時(shí)時(shí)改變采集到得溫度，如圖 51 所示。原來(lái)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)直接將 LCD 第 3 引腳，即液晶驅(qū)動(dòng)電源引腳直 接電源 5V，但是 LCD 液晶驅(qū)動(dòng)電壓并不是 5V，最終通過(guò)在第 3 引腳接一個(gè)可變電阻器，調(diào)節(jié)電阻器的阻止改變液晶驅(qū)動(dòng)電壓，最后發(fā)現(xiàn)液晶驅(qū)動(dòng) 電壓降 為 4V 時(shí)， LCD 液晶 字符 顯示 正常，問(wèn)題解決。 我還要感謝的同事，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我的同事也給了我 很大的 幫助，如我們公司的測(cè)試工程師 朱雙節(jié) ， 在 我的 設(shè)計(jì)過(guò)程中 幫我指導(dǎo)軟件的設(shè)計(jì)。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)給我一個(gè)自我學(xué)習(xí)，自我實(shí)踐，自我發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)。本文通過(guò)Proteus 仿真調(diào)試，可實(shí)現(xiàn)既定的設(shè)計(jì)要求。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 19 頁(yè) 共 25 頁(yè) 圖 54 超上限溫度報(bào)警 仿真結(jié)果 圖 超下限溫度報(bào)警仿真 結(jié)果 : 調(diào)節(jié)溫度傳感器 DS18B20，將采集到得溫度設(shè)置至24℃，使其小于下限溫度 25℃，可發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)始報(bào)警，二極管閃爍，如圖 55 所示。所有仿真結(jié)果正常之后，便可進(jìn)行打板及焊接制作。 DS18B20 溫度傳感器接口模塊，分為初始化子程序，寫(xiě)入子程序及讀取子程序，轉(zhuǎn)換子程序等部分組成。 ? 低功耗、長(zhǎng)壽命、高可靠性。 按鍵原理圖 本設(shè)計(jì)的按鍵實(shí)現(xiàn)原理圖如 圖 35： 圖 35 按鍵電路原理圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 11 頁(yè) 共 25 頁(yè) 3． 4 顯示 電路 單元設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用的 顯示電路為字符型 LCD1602 液晶顯示模塊。 ? XTAL2（ 18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。 ? ALE/??ROG（ 30 引腳）：地址鎖存控制信號(hào)（ ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。 P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4個(gè) TTL 輸入。本設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)型號(hào)為： STC89C52RC 40IPDIP40, 如圖 31 為 STC89 系列 單片機(jī) 命名規(guī)則。 溫度傳感器 DS18B20 采集 得到的 溫度 數(shù)字信號(hào)送 至 單片機(jī)STC89C52RC 進(jìn)行 處理 ，單片機(jī) STC89C52RC 進(jìn)行運(yùn)算后得到 相應(yīng)的溫度值。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中，像電力、化工、石油、冶金、航空航天、機(jī)械制造、糧食存儲(chǔ)、酒類生產(chǎn)等領(lǐng)域內(nèi)，溫度常常是表征對(duì)象和過(guò)程狀態(tài)的最重要的參數(shù)之一。因此，各行各業(yè)對(duì)溫度控制的要求都越來(lái)越高。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 4 頁(yè) 共 25 頁(yè) 2． 2 系統(tǒng) 總體設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)在考慮整體方案選取時(shí)最主要考慮兩個(gè)部分，一個(gè)是主控制單片機(jī) 的選取，另一個(gè)是溫度傳感器的選取 。在訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也可以提供低8位地址和 8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。 ? P3 端口（ ～ ， 10～ 17 引腳）： P3 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向I/O 端口。 ? PSEN（ 29引腳）：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（ PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 9 頁(yè) 共 25 頁(yè) 3． 2 溫度采集單元設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)所采用的溫度 傳感器為 DS18B20， 該 傳感器是美國(guó) DSLLAS半導(dǎo)體公司推出的應(yīng)用單總線技術(shù)的數(shù)字式溫度傳感器，其特點(diǎn)介紹如下： DS18B20 總體特性 ? 單總線接口，單引腳通信特性 ? ROM 中存有獨(dú)立的 64 位序列號(hào) ? 多支路功能使分散感溫應(yīng)用簡(jiǎn)化 ? 無(wú)需外圍器件支持 ? 可用數(shù)據(jù)線供電；供電電壓范圍： ~13V ? 溫度測(cè)量范圍 :55℃ ~ +125℃ ? 在 10℃ ~+85℃溫度范圍內(nèi)的測(cè)量精度為177。 ? 具有字符發(fā)生器 ROM，可顯示 192種字符。Keil 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 ,兼容 51 系列單片機(jī) C 語(yǔ)言 及 匯編 語(yǔ)言 軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，易學(xué)易用。報(bào)警子程序流程圖如 圖 44： 圖 44 報(bào)警子程序流程圖 5 系統(tǒng)調(diào)試 5． 1 PROTEUS 軟件簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)所使用的仿真軟件是 PROTEUS 軟件， PROTEUS 軟件 是英國(guó) Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件 。 具體按鍵設(shè)置的方法如下： 查看溫度上下限 功能： 按下 K1 鍵查看當(dāng)前設(shè)定的溫度上下限，即當(dāng)前系統(tǒng)的最高溫度 TH 與最低溫度 TL；按下 K3 鍵退出查看模式，返回系統(tǒng)默認(rèn)主界面； 上下限 溫度設(shè)置功能：按下 K2 鍵進(jìn)入溫度設(shè)置模式， 進(jìn)入溫度設(shè)置模式后，直接按 K2 鍵增加上限溫度值，按下 K3 鍵增加下限溫度值；如要降低上下限溫度值，先按下 K1 鍵進(jìn)行功能反轉(zhuǎn)，然后按 K2 鍵減小上限溫度值，按 K3 鍵減小下限溫度值。 問(wèn)題 1： LCD 不亮 實(shí)物焊接完成后 ，連接電源，但是發(fā)現(xiàn) LCD 不亮，后經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)， LCD 模塊背光電源的引腳，第 15 腳和第 16 腳沒(méi)接，后經(jīng)查閱 LCD1602 模塊使用手冊(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并修改原理圖，將第 15 腳接電源正極，第 16 腳接電源負(fù)極， LCD 背光源顯示正常，問(wèn)題解決。通過(guò)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)制作，我對(duì)單片機(jī)，溫度傳感器，顯示電路等硬件設(shè)計(jì) 都有了一些了解，也學(xué)會(huì)了一些軟件設(shè)計(jì)相