【正文】 信號(hào)處理器、內(nèi)存和接口電路。本課題采用 C 語言，利用 Keil uVision4 編譯器進(jìn)行編程及調(diào)試。 缺點(diǎn)：程序設(shè)計(jì)復(fù)雜， 44 鍵盤模塊電路容易發(fā)生抖動(dòng)現(xiàn)象，電路中采用 4 個(gè)DS18B20 對(duì)多點(diǎn)溫度進(jìn)行檢測(cè)，電路繁瑣。 方案的比較與選擇 畢業(yè)設(shè)計(jì)采用 2 個(gè) DS18B20 對(duì)各點(diǎn)溫度進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)溫范圍為 55 OC～ +128 OC，精度為 177。 綜上所述，畢業(yè)設(shè)計(jì)采用方案三對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （ 2） STC89C52 內(nèi)帶 EEPROM，可以斷電后保存資料，比如，溫度告警的上限，但是 AT89C51 要實(shí)現(xiàn)斷電保存就得另外擴(kuò)展存儲(chǔ)器。內(nèi)部振蕩器模式獲得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定。 GND1DQ2VDD3U3DS18B20 圖 33 DS18B20 原理圖 (1) DS18B20 與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) DS18B20 溫度測(cè)量系統(tǒng)有一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)溫系統(tǒng)，測(cè)溫精度高，方便連接。 （ 2） 在 DS18B20的有關(guān)資料中都沒有提到單總線上需要掛接傳感 DS18B20數(shù)量問題，致使讓人們誤理解可以連接無窮多個(gè) DS18B20，事實(shí)上并非如此。 上述兩種語言為 低級(jí)語言。若檢測(cè)到返回鍵為低電平，則回到原來的測(cè)溫狀態(tài)，此時(shí)的報(bào)警上限的設(shè)定值已經(jīng)修改，系統(tǒng)根據(jù)此設(shè)定值和主程序，判斷是否需要調(diào)用報(bào)警子程序和蜂鳴器響起子程序，如圖 43所示。主機(jī)的功能的命令發(fā)出之前，必須發(fā)出適當(dāng) ROM 命令。} while(!key2)。從設(shè)計(jì)的結(jié)果可以看出，利用 PROTEUS進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)可以極大地簡(jiǎn)化單片機(jī)程序在目標(biāo)硬件上的調(diào)試工作，大幅度節(jié)省制作電路板的時(shí)間和成本，對(duì)于提高產(chǎn)品的開發(fā)效率、降低開發(fā)成本等有重要的意義。 從剛確定畢業(yè)設(shè)計(jì)課題以來，我首先是查找一些相關(guān)的書籍及資料，然后分析設(shè)計(jì)，并根據(jù)實(shí)際情況擬定設(shè)計(jì)方案，從而達(dá)到優(yōu)化方案。并對(duì)我們?nèi)绾胃鶕?jù)要做的課題對(duì)現(xiàn)有的資料進(jìn)行理解和運(yùn)用的能力的考核。通過這次仿真使我學(xué)到了很多，首先在以后的做事中，最起碼的細(xì)心要有，做事不求最好，但求更好 。} if(key2==0) //S3 報(bào)警溫度減一 {delay(10)。這些命令允許主機(jī)能夠檢測(cè)有多少個(gè)從機(jī)設(shè)備在總線上，以及設(shè)備的類型 或沒有設(shè)備處于報(bào)警狀態(tài)。 STC89C52單片機(jī)D S 1 8 B 2 0 溫 度 傳 感 器高 溫 度 報(bào) 警 指 示L C D 1 6 0 2 顯 示 器 圖 42 軟件實(shí)現(xiàn)流程圖 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 17 系統(tǒng)主程序流程圖 首先要對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)模塊初始化，先執(zhí)行測(cè)溫子程序，獲取外界的溫度值送STC89C52 單片機(jī)進(jìn)行處理，調(diào)用相應(yīng)的顯示子程序，對(duì)獲取的溫度顯示。匯編語言不是高級(jí)語言，它的通用性不強(qiáng)，但屬于一些計(jì)算機(jī)所特有的和計(jì)算機(jī)的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)是密切相關(guān)的。 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 13 圖 37 LCD1602 的外觀 D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 2L M 0 1 6 L 圖 37 LCD1602 的引腳 LCD1602 引腳功能的說明： 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表 31 所示。在系統(tǒng)啟動(dòng)之時(shí)，用按鍵設(shè)置各點(diǎn)溫度的上限值，當(dāng)某 點(diǎn)溫度超過設(shè)置值時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警， LCD1602 液晶基于單片機(jī)的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 11 顯示器顯示該傳感器的路數(shù)、設(shè)置溫度值、實(shí)際溫度值、從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)各點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。晶體通常用 6MHZ、 12MHz或 24MHZ。目前市場(chǎng)上比較流行的單片機(jī)英特爾公司，菲利普公司的 8051 單片機(jī)，摩托羅拉的 M6800 系列微控制器，英特爾 MCS96 系列單片機(jī) [11]。 方案三以 DS18B20 為傳感器和 STC89C52 單片機(jī)為控制核心組成多點(diǎn)溫度測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、傳感器電路、 鍵盤與 溫度顯示電路、上限報(bào)警電路 等組成部。其他的功能基本相同。當(dāng) DSl8B20 采集到 多個(gè) 溫度信號(hào)后，進(jìn)行電信號(hào)轉(zhuǎn)換送至 AT89C51 中處理，同時(shí)將溫度送到LCD1602 液晶顯示器中顯示，單片機(jī)根據(jù)初始化設(shè)置的溫度上限進(jìn)行判斷處理，即如果溫度大于所設(shè)的最高溫度和小于所設(shè)定的最低溫度就啟動(dòng)報(bào)警裝置 [6]。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。在國(guó)內(nèi)和國(guó)際應(yīng)用集成傳感器中它是最常見的典型產(chǎn)品，如 AD590、 LM13 TMP1 AD592等；模擬集成溫度控制器包括一個(gè)可編程溫控開關(guān)、溫度控制器，其中 LM5 AD22105和 MAX6509 為其典型產(chǎn)品。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中，在電力、化工、石油、冶金、機(jī)械制造、大型倉(cāng)儲(chǔ)室、實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)場(chǎng)塑料大棚甚至人民的居室里經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)實(shí)際的要求對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行控制。 3．得到優(yōu)化的仿真軟件程序； 蜂鳴器的原理是由振動(dòng)產(chǎn)生聲音。 在這種情況下，制定出可以多點(diǎn)測(cè)量、實(shí)時(shí)性高、高精度的同步測(cè)量方案是很有必要的?？梢?，研究溫度的測(cè)量具有重要的理論意義和推廣價(jià)值。一些產(chǎn)品有多路選擇器，中央控制單元 (中央處理器 )、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (內(nèi)存 )和只讀存儲(chǔ)器 (光盤 )。 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 2 方案的論證比較與選擇 溫度傳感器，使用范圍廣，數(shù)量多，居各種傳感器之首。 按 鍵L C D 顯 示蜂 鳴 報(bào) 警 裝 置溫 度 傳 感 器 1單片機(jī)溫 度 傳 感 器 2溫 度 傳 感 器 2溫 度 傳 感 器 2 圖 22 基于數(shù)字溫度傳感器的測(cè)量系統(tǒng)方案 畢業(yè)設(shè)計(jì)采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 作為測(cè)溫元件，它具有如下特點(diǎn)： （ 1）獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊。 OC。 本章小結(jié) 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度也隨之呈指數(shù)的上升，因此，元器件的選擇和使用成為了難點(diǎn)。 （ 3） STC89C52 帶 ADC 的可以直接接模擬的溫度探頭，但是 AT89C51 還要外置ADC。外部振蕩器的時(shí)鐘信號(hào)送入單片機(jī)，這種方法適合用于單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)保持統(tǒng)一。 DS18B20與單片機(jī)的硬件連接方式有： VDD 連接到一個(gè)外部電源， GND 接地，輸入 /輸出接口和單片機(jī)的輸入 /輸出接口相連；利用寄生供電， VDD 和 GND 接地。只要單總線上連接的傳感器 DS18B20 超過 8 個(gè)時(shí)，必須解決單片機(jī)的總線驅(qū)動(dòng)這個(gè)難題，這個(gè)問題需要注意。盡管匯編語言有很多優(yōu)點(diǎn)，但它仍是有一些缺陷的機(jī)器語言，與中央處理器的硬件結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系，相異的中央處理器的匯編語言是不同的。 開 始系 統(tǒng) 初 始 化溫 度 顯 示 子 程 序顯 示 溫 度 閥 值報(bào) 警 子 程 序測(cè) 溫 子 程 序蜂 鳴 器 響 起 子 程 序溫 度 上 限 設(shè) 定 ，鍵 是 否 按 下溫 度 上 限 調(diào) 整 鍵 是 否 按 下 ？顯 示 調(diào) 整 的 溫 度返 回 鍵 ？是是否是否 圖 43 系統(tǒng)主程序流程圖 傳感器程序設(shè)計(jì) (1) DSl8B20 編程簡(jiǎn)介 DSl8B20 的單總線在芯片內(nèi)部有一個(gè)全球唯一的 64 位編碼，多路溫度測(cè)量的時(shí)候匹配每個(gè)芯片代碼，以搜索確定為哪個(gè)傳感器的溫度。 傳感器 DS18B20 在一個(gè)輸入 /輸出線中讀取和寫入數(shù)據(jù)，當(dāng)然，讀取和寫入數(shù)據(jù)位有嚴(yán)格的時(shí)間要求，只有嚴(yán)格遵守通信協(xié)議才可以來保證數(shù)據(jù)的正確性和完整性傳輸。} } 報(bào)警程序的設(shè)計(jì) 當(dāng)溫度大于所設(shè)定的溫度時(shí)，蜂鳴器開始響起，一直到溫度在設(shè)定溫度內(nèi)，如圖45 所示。 通過調(diào)試系統(tǒng)發(fā)現(xiàn) DS18B20除了上述特點(diǎn)，也有一些缺點(diǎn)，比如：簡(jiǎn)單的硬件連接需要復(fù)雜的軟件編程來實(shí)現(xiàn)，大大增加了復(fù)雜程度。同時(shí)，通過這次設(shè)計(jì)，使我在各個(gè)方面都有了很大的提高，特別是在理論和實(shí)踐結(jié)合方面使我受益匪淺，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。 而畢業(yè)設(shè)計(jì)則是對(duì)我們?cè)诖髮W(xué)中所學(xué)知識(shí)的一個(gè)綜合的訓(xùn)練及考核，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力和大學(xué)所學(xué)理論知識(shí)對(duì)實(shí)踐技能相結(jié)合的全面的檢驗(yàn)。 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 23 圖 55 溫度上限設(shè)置值 在設(shè)置溫度上限后，把其中一個(gè)傳感器溫度調(diào)到不在上限范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)現(xiàn)蜂鳴器不響，發(fā)光二極管不發(fā)光，通過尋找原因發(fā)現(xiàn)，發(fā)光二極管由于在硬件電路中接線有問題，與其相連的電阻選擇的阻值太大了，蜂鳴器由于與其相連的三極管使用錯(cuò)誤，應(yīng)該連接 NPN 的三極管，在電路中用成了 PNP，導(dǎo)致電路不導(dǎo)通，通過改進(jìn)這些問題，再次進(jìn)行調(diào) 試，發(fā)現(xiàn)問題解決了。} while(!key1)。允許主機(jī)可以擁有多個(gè)從器件在單個(gè)總線連接，指定操作其中的從機(jī)設(shè)備。 軟 件 的 掌 握信 號(hào) 控 制 方 法 及 顯 示軟 件 設(shè) 計(jì)系 統(tǒng) 的 編 程系 統(tǒng) 的 組 成數(shù) 據(jù) 的 傳 輸C 語 言 的 編 程 圖 41 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的流程圖 軟件的實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)程序和流程圖，根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的要求，完成溫度的測(cè)量與控制必須經(jīng)過以下幾個(gè)步驟： STC89C52 單片機(jī)接受數(shù)字傳感器 DS18B20 的溫度信號(hào)，并通過 LCD1602 液晶顯示器顯示出來，單片機(jī)掃描按鍵，接受控制信號(hào)，并將溫度上限設(shè)定值顯示出來，若溫度不在范圍內(nèi)則發(fā)出報(bào)警，如圖 42 所示。匯編語言是利用指令助記符、符號(hào)和數(shù)字代表的編程語言，易于理解和記憶，這是一個(gè)一個(gè)對(duì)應(yīng)的機(jī)器語言指令。 圖 36 按鍵與單片機(jī)連接電路 （ 2）顯示電路的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)采用 長(zhǎng)沙太陽人電子有限公司的 1602 字符型液晶顯示器 顯示所測(cè)的溫度， 一般 1602 字符型液晶顯示器的外觀和引腳如圖 37 所示 。主機(jī)按照通信協(xié)議用一個(gè) I/O 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 DA18B20，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)據(jù)處理，用圖形液晶模塊顯示各點(diǎn)的溫度。單片機(jī)有高增益反相放大器，當(dāng)連接外部晶體振蕩器后，它構(gòu)成自激振蕩器和產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。單片機(jī)全名為單片微型計(jì)算機(jī)，是計(jì)算機(jī)的一個(gè)基本組成部分，使之微型化，可以集成在單片微機(jī)上。但是程序設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，稍微操作不當(dāng)，都會(huì)造成設(shè)計(jì)的失敗。 AT89C51 是一種帶有 4K 字節(jié)的 Flash ROM。 報(bào)警電路可以在被測(cè)溫度不在上限范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出報(bào)警鳴叫聲音。 (3) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。 傳感器主要大體經(jīng)過了兩個(gè)發(fā)展階段：模擬集成溫度傳感器，該傳感器具有功能單一、測(cè)量誤差小、傳輸距離遠(yuǎn)、價(jià)格低、體積小、微功耗、響應(yīng)速度快、適用于遠(yuǎn)程溫度測(cè)量和溫度控制、不需要非直線性校準(zhǔn)、簡(jiǎn)單的外部電路等優(yōu)點(diǎn)。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。 2． DS18B20 測(cè)溫范圍 55oC~+128oC，以 遞增。因此，畢業(yè)設(shè)計(jì)以單片機(jī)作為核心的部件設(shè)計(jì)出一種 多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)溫度測(cè)量的各種要求越來越高。智能溫度傳感器能輸出溫度數(shù)據(jù)和溫度控制的相關(guān)量，適合各種單片機(jī)；它是基于硬件在軟件測(cè)試能力的基礎(chǔ)之上開發(fā)的，其智能 化的高低還取決于軟件開發(fā)水平。溫度傳感器大致可以分為傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器，模擬集成溫度傳感器 /控制器，智能溫度傳感器。 （ 2）每個(gè)器件有唯一的 64 位的序列號(hào)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中。采用 LCD1602 液晶顯示器，同時(shí)顯示路數(shù)和溫度。溫度是日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常需要測(cè)試的重要參數(shù)。 綜上所述：畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)用深圳智威（香港）電子有限公司（ WINBOND 代理商）的STC89C52 進(jìn)行系統(tǒng)控制，運(yùn)用到了復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，串口， I/O 口。 圖 32 單片機(jī)時(shí)鐘電路 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 10 溫度傳感器 溫度傳感器的選用 現(xiàn)代傳感器的原理和結(jié)構(gòu)有很大差別，如何根據(jù)測(cè)量的目的，測(cè)量對(duì)象和測(cè)量環(huán)境合理選擇傳感器，是在測(cè)量前首先要解決的問題。輸入 /輸出接單片機(jī)的輸入 /輸出接口。 （ 3）掛接傳感器的 DS18B20 總線電纜是有長(zhǎng)度大小限制的。這使得匯編語言程序是不可移植，使用不便；其次，如果必須使用匯編語言編程就必須了解它的硬件結(jié)構(gòu)和性能，對(duì)使用者提出了較高的要求。對(duì)一個(gè)單一的 DS18B20 芯片總線訪問來說， 每個(gè)設(shè)備必須遵守以下命令序列： 第一是初始化；第二是執(zhí)行 ROM 命令；第三就是執(zhí)行功能命令 (R0M 命令和功能命令 )。所有的時(shí)序都是以主機(jī)為 Master，單總線元器件是以 Slave，每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸都是從主機(jī)開始，開始寫的時(shí)序，若需要單總線元器件發(fā)送數(shù)據(jù)寫入命令，主機(jī)需要啟動(dòng)讀的時(shí)序來完成數(shù)據(jù)的接收。 讀 入 溫 度大 于 所 設(shè) 定 的 溫 度 上 限 值報(bào) 警 器