【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ） 將數(shù)據(jù)線置高電平“ 1”。 （ 2） 延時(shí) 2微秒。 （ 3） 將數(shù)據(jù)置低電平“ 0”。 （ 4） 延時(shí) 18 微秒。 （ 5） 將數(shù)據(jù)線置高電平“ 1”。 （ 6） 延時(shí) 18 微秒。 （ 7） 讀 DS18B20 得到 1個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 （ 8） 延時(shí) 100 微秒。 5 數(shù)字傳感器 DS18B20 的溫度轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì) 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，單片機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行初始化，初始化成功后發(fā)送一條 ROM指令，最后發(fā)送 RAM 指令。初始化操作要求單片機(jī)將 DS18B20 數(shù)據(jù)線下拉 500微秒，然后釋放，當(dāng) DS18B20 收到信號(hào)后等待 1660 微秒左右后發(fā)出 60240 微秒的存在低脈沖，單片機(jī)收到此信號(hào)說明初始化成功。 LCD 液晶顯示模塊 程序設(shè)計(jì) 液晶顯示模塊在使用時(shí)首先還要進(jìn)行初始化，初始化流程為： （ 1） 清屏 （ 2） 功能設(shè)置 河北大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 16 （ 3） 顯示與不顯示設(shè)置 LED 液晶顯示模塊的程序控制是通過操作命令完成的，共有 11 條指令， 如下表 所示： 表 31 LCD 液晶控制命令 序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清屏 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)歸位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 輸入模式 設(shè)置 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示與不顯示設(shè)置 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或屏幕內(nèi)容以為選擇 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 功能設(shè)置 0 0 0 0 1 DL * * 7 CGRAM 地址設(shè)置 0 0 0 1 CGRAM 地址 8 DDRAM 地址設(shè)置 0 0 1 DDRAM 地址 9 讀忙標(biāo)志和計(jì)數(shù)器地址設(shè)置 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫 DDRAM或 CGROM 1 0 要寫的數(shù)據(jù) 11 讀 DDRAM或 CGROM 1 1 讀出的數(shù)據(jù) 控制指令說明： （ 1） 指令 1：清空顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 （ 2） 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 （ 3） 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置。 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向。高電平右移，低電平左移。 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 （ 4） 顯示開關(guān)控制。 D:控制整體顯示的開與關(guān)。高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示。 C： 控制光標(biāo)的開與關(guān)。高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)。 B：控制光標(biāo)是否閃爍。高電平閃爍，低電平不閃爍。 （ 5） 指令 5：光標(biāo)或顯示移位。 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 （ 6） 指令 6：功能設(shè)置命令。 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線。 河北大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 17 N:低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示。 F：低電平時(shí)顯示 5*7 的陣 字符，高電平時(shí)顯示 5*10 的點(diǎn)陣字符。 （ 7） 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 （ 8） 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 （ 9） 讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址。 BF:忙標(biāo)志位。高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或數(shù) 據(jù)，若為低電平則表示不忙。 （ 10）指令 10:寫數(shù)據(jù)。 （ 11）指令 11：讀數(shù)據(jù)。 （ 4） 讀入模式設(shè)置 按鍵模塊程序設(shè)計(jì) 按鍵掃描子程序的主要功能是對(duì)數(shù)字溫度計(jì) DS18B20的 K1K4鍵進(jìn)行掃描，得到鍵值，根據(jù)鍵值完成相應(yīng)操作。主要流程為：按下 K1 鍵查看溫度報(bào)警值，按下 K3 鍵返回。按下 K2鍵設(shè)定溫度報(bào)警值，再次按下 K2鍵調(diào)整 TH 的設(shè)定值，按下 K3 鍵調(diào)整 TL 的設(shè)定值，設(shè)定過程中可以通過 K1 鍵來決定是增是減，按下K4鍵將設(shè)定的溫度范圍上下限值寫入 DS18B20。每次開機(jī)時(shí)自動(dòng)從 DS18B20 中讀出溫度報(bào) 警。 溫度比較子程序的設(shè)計(jì) 溫度比較子程序的主要功能是將實(shí)測(cè)溫度值與設(shè)定的溫度報(bào)警值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的處理程序。主要流程為：當(dāng)實(shí)測(cè)溫度大于溫度報(bào)警值 TH 的設(shè)定值時(shí)， LCD 顯示“＞ H” ,并使指示燈閃動(dòng) ,蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲 ,同時(shí)控制電氣設(shè)備停止工作。當(dāng)實(shí)測(cè)溫度小于溫度報(bào)警值 TL 的設(shè)定值時(shí)， LCD 顯示“＜ L” ,并使指示燈閃動(dòng)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，同時(shí)控制電氣設(shè)備停止工作。當(dāng)實(shí)測(cè)溫度在設(shè)定的溫度范圍之內(nèi)時(shí)， LCD 顯示“！”，同時(shí)點(diǎn)亮指示燈。 河北大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 18 4 系統(tǒng)仿真 4． 1 仿真軟件 proteus 簡(jiǎn)介 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件。它不僅具有 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)。 proteus 軟件功能特點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù) 字電路仿真、單片機(jī)及外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、SPI 調(diào)試器、鍵盤及 LCD 系統(tǒng)仿真的功能。 支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量或寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。同時(shí) proteus 支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 等軟件。 具有 強(qiáng)大的原理圖繪制功能。 proteus 提供的資源 Proteus 可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有 30 多個(gè)元件庫。 Proteus 可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、 SPI調(diào)試器、 I2C 調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。 除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外， Proteus 還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能 更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。 河北大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 19 Proteus 可提供的調(diào)試手段 Proteus 提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 系統(tǒng)仿真結(jié)果 打開已經(jīng)設(shè)計(jì)好的電路原理圖，運(yùn)行仿真。系統(tǒng)工作正常，且數(shù)字傳感器DS18B20 測(cè)得的溫度值處于設(shè)定的溫度范圍之內(nèi)， LED 顯示屏顯示測(cè)得的溫度值。仿真結(jié)果如下圖所示 : 圖 41 溫度正常仿真結(jié)果 設(shè)定溫度上、下限值 系統(tǒng)中有四個(gè)鍵，按下 K1 鍵可以查看系統(tǒng)設(shè)定的溫度上、下限值，按下K K3 鍵可以改變?cè)O(shè)定的溫度值，按下 K4 鍵將設(shè)定的溫度值存入數(shù)字傳感器DS18B20 中。 查看設(shè)定溫度范圍上的、下限值 查看設(shè)定的溫度上、下限值，本系統(tǒng)設(shè)定的 TH 為 85℃， TL 為 25℃。 仿真結(jié)果如下圖所示： 河北大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 20 圖 42 查看溫度 改變?cè)O(shè)定溫度范圍上的上、下限值 設(shè)定溫度的上限值，將溫度上 限值改為 75℃。 仿真結(jié)果如下圖所示： 圖 44 改變?cè)O(shè)定溫度的上限值 設(shè)定溫度的下限值，將溫度的下限值改為 30℃。仿真結(jié)果如下圖所示： 圖 45 改變?cè)O(shè)定溫度的下限值 仿真結(jié)果 河北大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 21 模擬系統(tǒng)報(bào)警控制高壓電路 在系統(tǒng)測(cè)得的環(huán)境溫度處在電氣設(shè)備正常工作溫度范圍之內(nèi)時(shí)，電氣設(shè)備正常工作，及白熾燈持續(xù)亮。此時(shí)，若將設(shè)定的溫度下限值調(diào)整為高于此時(shí)環(huán)境溫度，及此時(shí)電氣設(shè)備工作在不 正常狀態(tài)，則此時(shí) LED 液晶顯示屏應(yīng)顯示出錯(cuò)，揚(yáng)聲器發(fā) 出聲音，指示燈閃爍同時(shí)高壓電氣設(shè)備停止工作。仿真結(jié)果如下圖所示： 圖 46 環(huán)境溫度低于設(shè)定溫度時(shí) 仿真 結(jié)果 若將電氣設(shè)備的正常工作范圍的上限值 調(diào)整到小于當(dāng)前溫度， 則此時(shí) LED液晶顯示屏應(yīng)顯示出錯(cuò)，揚(yáng)聲器發(fā)出聲音，指示燈閃爍同時(shí)高壓電氣設(shè)備停止工作。仿真結(jié)果如下圖所示 ： 圖 46 環(huán)境溫度高于設(shè)定溫度時(shí) 仿真 結(jié)果 河北大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 22 5 結(jié)論 本文詳細(xì)介紹了基于單片機(jī) AT89C51 的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與軟硬件實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)包括溫度采集模塊、單片機(jī)控制模塊、顯示模塊及驅(qū)動(dòng)電路幾個(gè)部分。文中對(duì)每個(gè)部分的功能實(shí)現(xiàn)過程做了詳細(xì)介紹，完成了課題既定任務(wù)。經(jīng)過Proteus 軟件仿真，系統(tǒng)工作正常，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。 本系統(tǒng)簡(jiǎn)單易操作，也有很強(qiáng)的實(shí)際意義。本系統(tǒng)的特點(diǎn)在于主控部分單片機(jī)為低壓工作電路，而控制負(fù)載電路為交流 220V 電路。因此 ,系統(tǒng)既可以由電池供電，作為一個(gè)單獨(dú)的溫度控制設(shè)備，又可以與各種電氣設(shè)備封裝到一起作為設(shè)備的一部分，這樣相當(dāng)于設(shè)備本身就 可以監(jiān)控自己的工作溫度，操作者也可以實(shí)時(shí)查看當(dāng)前環(huán)境溫度值，并且當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生異常時(shí)系統(tǒng)可以自動(dòng)控制設(shè)備停止工作。對(duì)于工作在環(huán)境溫度 不穩(wěn)定 的電氣設(shè)備來說，這將是個(gè)不錯(cuò)的嘗試。 河北大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 23 參考文獻(xiàn) [1] 朱清慧，張鳳蕊，翟天嵩等 .《 Proteus 教程》 .北京：清華大學(xué)出版社，2020 年： 250~298 [2] 徐愛鈞 .《單片機(jī)原理實(shí)用教程 基于 Proteus 虛擬仿真》 .北京：電子工業(yè)出版社， 2020 年： 89~319 [3] 李全利，仲偉峰 .《單片機(jī)原理及應(yīng)用》 .北京：清華大 學(xué)出版社， 2020年： 14~89 [4] 欒桂冬，金歡陽 .《傳感器及其應(yīng)用》 .西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2020 年： 242~255 [5] 余孟嘗 .《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》 .北京：高等教育出版社， 2020： 278~378 [6] 華成英，童詩白 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) .北京：高等教育出版社， 2020：185~196 [7] 朱群峰 . 《 基于 DS18B20 的單總線多路溫度采集系統(tǒng) 》 [研究生論文 ].《傳感器世界》， 2020 年， 30： 25~29 [8] 劉淼 .《基于 DS18B20 的溫度控制 器設(shè)計(jì)》 [N].《西安外事學(xué)院學(xué)報(bào)》，2020 年， 4： 92~95 [9] 沙占友，范志廣 .《由 DS18B20 組成的單線數(shù)字溫度計(jì)原理與應(yīng)用》 [G].《電測(cè)與儀表》， 1999 年， 36： 10~15 [10] Zheng Zhe.《 Design of Radar Signal Simulator Based on VirtexⅡ Series FPGA》《 Journal of Beijing institute of Technology》， 2020， 15： 106~110 [11] 百 度文 庫 ， ， [12] 道客巴巴 ， [13] 百度百科 ， 河北大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) ） 24 致 謝 在畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)過程，得到了指導(dǎo)老師唐予軍老師的悉心指導(dǎo)和無私幫助。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和謙和的為人給 我留下了深刻的印象。 雖然老師日常工作繁忙，教學(xué)任務(wù)重，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)方案的確定與修改，中期檢查，后期系統(tǒng)設(shè)計(jì)等整個(gè)過程中老師都給予了我悉心的指導(dǎo)，同時(shí)，在課題的實(shí)施階段，老師還為我提供了圖書資料，實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地等資源。在此，我向唐老師的指導(dǎo)與關(guān)懷表示真誠的感謝！ 其次我還要感謝大學(xué)四年以來所有授課老師，為我打下電子專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才能順利完成！ 還有許許多多給予我學(xué)業(yè)上生活上鼓勵(lì)和幫助的老師、朋友，在此也 一并表示衷心的感謝！