【正文】 ............. 3 2 方案的論證比較與選擇 .................................... 4 方案設(shè)計(jì) ........................................................................................... 4 設(shè)計(jì)方案一 .......................................................................................................... 4 設(shè)計(jì)方案二 .......................................................................................................... 5 設(shè)計(jì)方案三 .......................................................................................................... 6 方案的比較與選擇 ............................................................................ 6 本章小結(jié) ........................................................................................... 7 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ......................................... 8 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................................................................ 8 溫度傳感器 .................................................................................... 10 溫度傳感器的選用 .............................................................................................10 溫度傳感器 DS18B20.........................................................................................10 按鍵及顯示電路設(shè)計(jì) ...................................................................... 12 本章小結(jié) ......................................................................................... 14 基于單片機(jī)的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 4 軟件設(shè)計(jì) .............................................. 15 軟件開(kāi)發(fā)工具的選擇 ...................................................................... 15 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的一般原則 ............................................................... 15 系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì)的 一般步驟 ............................................................... 15 軟件的實(shí)現(xiàn) ..................................................................................... 16 系統(tǒng)主程序流程圖 .............................................................................................17 傳感器程序設(shè)計(jì) .................................................................................................17 溫度測(cè)量程序設(shè)計(jì) .............................................................................................18 鍵盤(pán)程序的設(shè)計(jì) .................................................................................................19 報(bào)警程序的設(shè)計(jì) .................................................................................................20 本章小結(jié) ......................................................................................... 20 5 仿真調(diào)試 .............................................. 21 仿真結(jié)果 ......................................................................................................................................................21 本章小結(jié) ......................................................................................... 23 結(jié)束語(yǔ) ................................................... 24 致 謝 ................................................... 25 參考文獻(xiàn) ................................................. 26 附錄一：硬件仿真圖 ....................................... 27 附錄二：系統(tǒng)原理圖 ....................................... 28 附錄三：主程序 ........................................... 29 基于單片機(jī)的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 I 基于單片機(jī)的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 摘 要 隨著社會(huì)的進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視溫度因素。 Display link of the Temperature exploits LCD1602 LCD display temperature。例如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)反應(yīng)的工藝過(guò)程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍苷＿\(yùn)行。 畢業(yè)設(shè)計(jì)，其目的是在于：掌握數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的原理、性能、使用特點(diǎn)和方法，利用 Keil對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程。智能溫度傳感器是出現(xiàn)在 90 年代中期，是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試的結(jié)果?！?精度；用戶可編程設(shè)定 9～ 12位的分辨率。 (4) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。 (3) 輸出電阻 710mΩ。 優(yōu)點(diǎn)： DS18B20 利用單總線的特點(diǎn)可以方便的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè)量，系統(tǒng)的抗干擾性好、設(shè)計(jì)靈活、方便，而且適合于在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。 基于單片機(jī)的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 6 （ 7）可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電。這個(gè)方案電路簡(jiǎn)單，容易操作 [7]。 采用 美國(guó) Dallas半導(dǎo)體公司推出的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器。 方案 三 和方案二工作原理基本相同，這個(gè)方案程序設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，電路也比較簡(jiǎn)單，操作起來(lái)更方便，不易出錯(cuò)，如果操作過(guò)程中某個(gè)方面出錯(cuò)了，更改起來(lái)也比較方便。 基于單片機(jī)的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 8 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)研究的多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)是以 STC89C52 單片機(jī)和單總線 數(shù)字溫度傳感器DS18B20 為核心，充分利用單片機(jī)優(yōu)越的內(nèi)部 和外部資源及 數(shù)字溫度傳感器DS18B20 的優(yōu)越性能 構(gòu)成一個(gè)完整的測(cè)溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量。 STC89C52 單片機(jī)和 AT89C51 相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） STC89C52 是 ISP 系列的，在線用串口編程，只需要三四根線就可以，但是AT89C51 要取下來(lái)編程比較麻煩。常用的上電復(fù)位開(kāi)關(guān)和復(fù)位電路如圖 31 所示。內(nèi)部振蕩器如圖 32所示，電容 C C2穩(wěn)定振蕩頻率，快速振動(dòng)的作用，電容值通常是 5～ 30PF。因?yàn)?，即使測(cè)量一個(gè)相同的物理量，有許多傳感器原理是可行的，什么樣的原理的傳感器更為合適，需要考慮以下具體問(wèn)題：范圍的大小；測(cè)量位置對(duì)傳感器測(cè)量體積的限制；方式是接觸式或不接觸式；有信號(hào)線或非接觸測(cè)量；傳感器是國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口，價(jià)格不能站立，或自行開(kāi)發(fā) [12]。 其 DS18B20 原理圖如圖 33 所示。 基于單片機(jī)的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 12 圖 35 聲光報(bào)警電路 聲光報(bào)警電路主要有蜂鳴器，發(fā)光二極管，三極管組成。 表 31 LCD1602 引腳功能 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫(xiě)選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 基于單片機(jī)的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 14 本章小結(jié) 在元器件的選取上，應(yīng)該對(duì) DS1820 的選取多注意，因?yàn)?DS18B20 雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題 [4]： （ 1）較小的硬件開(kāi)銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格的遵守讀寫(xiě)時(shí)序，不然無(wú)法讀取溫度測(cè)量結(jié)果。 （ 4）在 DS18B20 測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS18B20 的返回信號(hào)，一旦某個(gè) DS18B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20 時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。匯編語(yǔ)言寫(xiě)成的程序被稱為匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。 (2) 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，整個(gè)軟件系統(tǒng)分為多個(gè)獨(dú)立的程序模塊，這些程序模塊可以是一些語(yǔ)句的集合、功能函數(shù)、或程序文件。然后單片機(jī)對(duì)按鍵所連接的引腳進(jìn)行巡回檢測(cè)，若為低電平，說(shuō)明有鍵被按下，執(zhí)行相應(yīng)的按鍵功能，對(duì)溫度上限的設(shè)定值進(jìn)行調(diào)整并顯示在 LCD1602 液晶顯示器。 每次訪問(wèn)任何單總線器件，該命令序列必須嚴(yán)格遵守；如果有混亂序列，單總線設(shè)備就不響應(yīng)主機(jī)。從機(jī)設(shè)備可能支持五種 ROM 命令 (實(shí)際情況和具體模型 )，每個(gè)命令的長(zhǎng)度是 8 位。 基于單片機(jī)的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 19 開(kāi) 始復(fù) 位 D S 1 8 B 2 0發(fā) 出 跳 過(guò) R O M 命 令發(fā) 出 溫 度 轉(zhuǎn) 換 命 令轉(zhuǎn) 換 完 畢復(fù) 位 D S 1 8 B 2 0發(fā) 出 匹 配 R O M 命 令發(fā) 一 個(gè) D S 1 8 D 2 0 序 號(hào)讀 溫 度 值第 n 個(gè)D S 1 8 B 2 0 處理 完 ？指 向 下 一個(gè)D S 1 8 B 2 0延 時(shí)復(fù) 位 D S 1 8 B 2 0發(fā) 報(bào) 警 搜 索 命 令有 溫 度 超限 ？報(bào) 警 輸 出NYN圖44 溫度測(cè)量程序流圖 鍵盤(pán)程序的設(shè)計(jì) 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要求，鍵盤(pán)主要是用來(lái)設(shè)置溫度的上限，通過(guò)設(shè)置 3 個(gè)按鍵來(lái)控制溫度上限的顯示和調(diào)整。 if(key2==0) {value3=value31。 仿真圖如下圖所示： （ 1）如圖 51 所示，二個(gè) DS18B20 溫度傳感器巡回檢測(cè)二點(diǎn)溫度，并且只掛接在一根總線上，與 引腳相連。 本章小結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)利用 PROTEUS與 Keil uVision4對(duì)單片機(jī)二點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了仿真設(shè)計(jì)。 硬件電路的簡(jiǎn)單是以軟件的復(fù)雜為代價(jià)的，因此在程序的編寫(xiě)與調(diào)試的過(guò)程當(dāng)中稍一粗心就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，包括時(shí)間延時(shí)不夠長(zhǎng)，設(shè)置參數(shù)的類型有錯(cuò)誤。真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際，把以前所學(xué)的知識(shí)綜合貫通進(jìn)行實(shí)踐，并在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)和