【正文】 AD590 的電源電壓范圍為 4V～30V，電源電壓可在 4V~6V 范圍變化，電流 變化 1mA，相當(dāng)于溫度變化 1K。這就對(duì)糧情檢測(cè)系統(tǒng)提出了較高的要求（《 一種基于單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的儲(chǔ)糧溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》 ） 。本設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)測(cè)量的溫度的點(diǎn)數(shù)為 4 個(gè)，測(cè)量精度為 ℃，測(cè)溫范圍為55℃～+128℃。本設(shè)計(jì)就是為了滿足人們?cè)谏钌a(chǎn)中對(duì)溫度測(cè)量系統(tǒng)方面的需求。我國(guó)是一個(gè)人口眾多的農(nóng)業(yè)大國(guó) ,糧食生產(chǎn)、需求與儲(chǔ)備量很大 ,糧食在儲(chǔ)備的過程中常因糧食的濕度過大而升溫發(fā)熱 ,又由于檢測(cè)手段的落后造成溫檢系統(tǒng)錯(cuò)報(bào)或漏報(bào) ,從而導(dǎo)致糧食大量的腐爛變質(zhì) ,給國(guó)家?guī)砭薮蟮膿p失。 單片機(jī)模擬溫度傳感器模擬溫度傳感器L C D 顯示電路集成功放報(bào)警器4 4 鍵盤模擬傳感器A D 5 9 0模擬溫度傳感器模擬溫度傳感器運(yùn)算放大器多路選擇器A / D轉(zhuǎn)換圖 基于模擬溫度傳感器的測(cè)量系統(tǒng)方案本方案使用的測(cè)溫元件的性能指標(biāo)如下：（1）AD590 的測(cè)溫范圍為﹣55℃～+150℃。（6）內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。主機(jī)按照通信協(xié)議用一個(gè) IO 口模擬 DS18B20 的時(shí)序，發(fā)送命令（初始化命令、ROM 命令、RAM 命令）給 DS18B20，轉(zhuǎn)換完成之后讀取溫度值，在內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值處理，用圖形液晶模塊顯示各點(diǎn)的溫度。且低位在前，高位在后。s，且在兩次寫時(shí)序之間至少需要 1181。每次讀時(shí)序由主機(jī)發(fā)起，拉低總線至少 1181。圖 44 鍵盤結(jié)構(gòu) 鍵盤面板鍵盤面板如圖 所示,本系統(tǒng)使用的鍵盤有 10 數(shù)字鍵，5 個(gè)功能按鍵。 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì) 主程序流程設(shè)計(jì)主程序先對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行初始化,調(diào)用 LCD 顯示子程序，顯示啟動(dòng)畫面。（6）寫顯示數(shù)據(jù) D/I R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB01 0 顯 示 數(shù) 據(jù)該操作將 8 位數(shù)據(jù)寫入先前已確定的顯示存儲(chǔ)器的單元內(nèi)。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 29 頁(yè) 共 61 頁(yè) 圖 系統(tǒng)電路仿真圖 程序加載 程序編譯(1)啟動(dòng) KEIL，選擇 ProjectNew Project，在彈出的對(duì)話框中輸入工程的名字，點(diǎn)擊保存；選擇 ATMEL 公司的 AT89C51 單片機(jī)。我對(duì)此只是做一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。在這篇論文的完成過程中他始終給予了我無私的熱情和幫助。LCD 地址變量 LCD_RS EQU 。設(shè)置溫度上限報(bào)警值為 80 度 MOV TEMP_TL,14H 。*************************** JMP J_00XUANZE1: SETB FLAG6 CLR FLAG7 CLR FLAG8 CLR FLAG9 JMP J_00XUANZE2: SETB FLAG7 CLR FLAG6 CLR FLAG8 CLR FLAG9 JMP J_00XUANZE3: SETB FLAG8 CLR FLAG7 CLR FLAG6 CLR FLAG9 JMP J_00XUANZE4: SETB FLAG9 CLR FLAG7 CLR FLAG8 CLR FLAG6J_00:NOP JB FLAG6 ,TEMPH11 JB FLAG7 ,TEMPH22本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 48 頁(yè) 共 61 頁(yè) JB FLAG8 ,TEMPH33 JB FLAG9 ,TEMPH44 JMP ST_00。顯示在第二行 CALL LCD_PRINT MOV TEMPL,78H MOV TEMPH,79H LCALL START3 JMP ST_00TEMPH44: MOV DPTR,T_4 。*****************************。按鍵 4 操作標(biāo)志位 DATE_LINE EQU 。高溫報(bào)警值存放單元 TEMP_TL DATA 28H 。首先，我要向謝聰老師和其他老師致以由衷的感謝和誠(chéng)摯的敬意，老師們?yōu)槲覀兲峁┝嗽S多巧妙的設(shè)計(jì)思想。溫度測(cè)量的精度為 ℃，滿足設(shè)計(jì)的要求。圖 Proteus ISIS 的菜單欄(3) 工具欄工具欄包括菜單欄下面的標(biāo)準(zhǔn)工具欄和圖 右邊的繪圖工具欄，標(biāo)準(zhǔn)工具欄的內(nèi)容與菜單欄的內(nèi)容一一對(duì)應(yīng)，繪圖工具欄有豐富的操作工具，選擇不同的按紐會(huì)得到不同的工具。（3）顯示起始行設(shè)置D/I R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB00 0 1 1 顯示起始行（ 0~63）指令表中 DB5～DBO 為顯示起始行的地址，取值在 0～3FH（1～64 行）范圍內(nèi)，它規(guī)定了顯示屏上最頂一行所對(duì)應(yīng)的顯示存儲(chǔ)器的行地址。圖 電源電路本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 19 頁(yè) 共 61 頁(yè) 4 程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)資源分配 系統(tǒng)硬件資源分配本系統(tǒng)電路連接及硬件資源分配如圖 所示。行列式鍵盤與單片機(jī)的接口電路如圖 所示，H0H3 為行線，接單片機(jī)P2 口的高 4 位，L0L3 為列線，接單片機(jī) P2 口的低 4 位。所以主機(jī)在發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)序，以便 DS18B20 能夠傳送數(shù)據(jù)。讀/寫時(shí)序如圖 所示。23 22 21 20 21 22 23 24S S S S S 26 25 24 DS18B20 單 片 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 10 頁(yè) 共 61 頁(yè) 單片機(jī)對(duì) DS18B20 的控制方法DS18B20 采用嚴(yán)格的單總線通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。綜上所述，本課題采用方案二對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。（2）在 DS18B20 中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無二的序列號(hào)。其中硬件開發(fā)的難點(diǎn)在于各種元器件的選擇和使用，如各種電阻、電容等的選擇。DS18B20 是美國(guó) DALLAS 公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器,可把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理,而且可以在一條總線上掛接任意多個(gè) DS18B20 芯片,構(gòu)成多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)無需任何外加硬件（《單總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 及其在單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用》 ） 。比如，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)的工藝過程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍苷＿M(jìn)行。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，其目的在于：（1）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 C51對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 3 頁(yè) 共 61 頁(yè) （2）研究比較各相關(guān)元器件的功能與特點(diǎn)，選擇合適的元器件?！?。它控制雖然簡(jiǎn)單，成本低，但是后續(xù)電路復(fù)雜，且需要進(jìn)單片機(jī)溫 度 傳 感 器溫 度 傳 感 器 LCD顯 示 電 路集成功放 報(bào)警器4鍵 盤溫 度 傳 感 器DS18B20溫 度 傳 感 器溫 度 傳 感 器本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 6 頁(yè) 共 61 頁(yè) 行溫度標(biāo)定，集成溫度傳感器 AD590 輸出為電流信號(hào),且輸出信號(hào)較弱，所以需要后續(xù)放大及 A/D 轉(zhuǎn)換電路，如采用普通運(yùn)放則精度難以保證，而測(cè)量放大器價(jià)格較高，這樣會(huì)使系統(tǒng)成本升高。表 　DS18B20 引腳功能描述序號(hào) 名稱 引腳功能描述1 GND 地信號(hào)2 DQ 數(shù)字輸入輸出引腳,開漏單總線接口引腳,當(dāng)使用寄生電源時(shí),可向電源提供電源3 VDD 可選擇的 VDD 引腳,當(dāng)工作于寄生電源時(shí),該引腳必須接地 DS18B20 與單片機(jī)接口電路如圖 所示，為單片機(jī)與 DS18B20 的接口電路。s~60181。產(chǎn)生寫 0 時(shí)序：主機(jī)拉低總線后，必須在整個(gè)時(shí)序期間至 少 480us 至 少 480us主 機(jī) 初 始 化 主 機(jī) 初 應(yīng) 答Presnce pulse6024主 機(jī) 寫 ”0時(shí) 序 主 機(jī) 寫 ”1時(shí) 序主 機(jī) 讀 ”0時(shí) 序 主 機(jī) 讀 ”1時(shí) 序30us15us15us 15us15us30us30us15us15us 15us15us30us本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 12 頁(yè) 共 61 頁(yè) 保持低電平（至少 60181。DS18B20 發(fā)出的數(shù)據(jù)在讀時(shí)序下降沿起始后的 15181。 20 K 背光電源（）714 DB0DB7 數(shù)據(jù)線 有些型號(hào)的模塊 120 腳為空腳 單片機(jī)與圖形液晶的接口電路 LCD 與單片機(jī)的接口電路如圖 所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)對(duì) LCD 的控制方法將在下一章中詳細(xì)介紹。接下來對(duì)第二、三、四路溫度進(jìn)行采集，處理，顯示。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 27 頁(yè) 共 61 頁(yè) 5 系統(tǒng)仿真 PROTEUS 仿真環(huán)境介紹Proteus 是英國(guó) Labcenter electronics 公司研發(fā)的 EDA 設(shè)計(jì)軟件， 是一個(gè)基于 ProSPICE 混合模型仿真器的，完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 30 頁(yè) 共 61 頁(yè) 系統(tǒng)仿真點(diǎn)擊全速運(yùn)行按鈕，將出現(xiàn)如下仿真結(jié)果：（1）系統(tǒng)的啟動(dòng)在系統(tǒng)的啟動(dòng)過程之中，液晶將會(huì)顯示我的名字及揚(yáng)州職大的漢語拼音。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)和自我完善?？梢哉f我的論文凝結(jié)了老師的辛勤汗水，謝老師的淵博知識(shí)和對(duì)學(xué)生的負(fù)責(zé)的態(tài)度深深地影響了我，也將永遠(yuǎn)是我學(xué)習(xí)的榜樣。負(fù)數(shù)標(biāo)志位 FLAG3 EQU 。溫度報(bào)警值拷貝到暫存器 JMP START2START1: CALL MENU_ERROR CALL TEMP_BJ 。把從 DS18B20 讀出的初始溫度低八位送 TEMPL MOV TEMPH,75H 。調(diào)溫度轉(zhuǎn)換、顯示子程序 JMP ST_00 。DS1820 不存在 MOV A,0CCH 。正數(shù)時(shí)，百位為零、十位也為零（滅 0 顯示標(biāo)志位） FLAG5 EQU 。最后，感謝我的母校；感謝在這四年來教給我知識(shí)的所有老師；也感謝所有在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給過我?guī)椭睦蠋煛⑼瑢W(xué)，是你們的鼓勵(lì)、支持和幫助，才使得我能堅(jiān)持完成畢業(yè)論文。同時(shí)，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們?cè)诟鱾€(gè)方面都有了很大的提高，特別是在理論和實(shí)踐結(jié)合方面使我們受益匪淺，使大學(xué)里學(xué)習(xí)的理論知識(shí)在根本上得到一次最完整的實(shí)踐和提高。 （3）系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行之后,按下相應(yīng)路數(shù)的按鍵，DS18B20 開始對(duì)相應(yīng)路數(shù)的環(huán)境進(jìn)行測(cè)量,將環(huán)境的實(shí)際的溫度顯示在液晶屏上,同時(shí)液晶顯示屏還顯示環(huán)境溫度的路數(shù)。下面介紹一下 PROTEUS 的編輯環(huán)境。0X1DQ置 1右 移 一 位ii=0返 回 YNi=8DAT右 移 一 位DQ置 0置 1DQ=1DAT=|0X8讀 完 8位 ？ NYNY返 回 DAT本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 22 頁(yè) 共 61 頁(yè) 顯示程序流程顯示是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的重要部分，在這里選用 12864LCD 顯示器可實(shí)現(xiàn)對(duì)漢字、字符和圖片的顯示, LCD 的引腳功能在上面已經(jīng)做了說明，下面是其相關(guān)指令的介紹。LM386 是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。s 內(nèi)釋放總線，并且采樣總線狀態(tài)。在寫時(shí)序開始后的 15181。s~240181。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 9 頁(yè) 共 61 頁(yè) 圖 DS18B20 與單片機(jī)接口電路 溫度寄存器格式和溫度/數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系DS18B20 溫度寄存器如表 所示。它能在現(xiàn)場(chǎng)采集溫度數(shù)據(jù)，直接將溫度物理量變換為數(shù)字信號(hào)并以總線方式傳送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 912 位的數(shù)字式讀數(shù)方式，因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高，大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括：溫度檢測(cè)、單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理、顯示、鍵盤設(shè)定、報(bào)警電路等部分。（3） 本課題的研究可以使學(xué)生更好地掌握基于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，提高電子產(chǎn)品研發(fā)素質(zhì)、本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 2 頁(yè) 共 61 頁(yè) 增強(qiáng)針對(duì)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作的能力。人民的生活與環(huán)境溫度息息相關(guān)，物理、化學(xué)、生物等學(xué)科都離不開溫度。目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，同時(shí)具有抑制串模干擾能力強(qiáng)、分辨力高、線性度好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。主要研究 DS18B2