【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0℃～+850℃；允許偏差值△℃：A級(jí)177。（＋│t│）， B級(jí)177。（＋│t│）；熱響應(yīng)時(shí)間 30s；最小置入深度：熱電阻的最小置入深度≥200mm；允通電流 ≤ 5mA。另外，Pt100溫度傳感器還具有抗振動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點(diǎn)。 鉑熱電阻的線性較好，在0~100攝氏度之間變化時(shí)。鉑熱電阻阻值與溫度關(guān)系為式中，A=；B = ；C = ?？梢奝t100在常溫0~100攝氏度之間變化時(shí)線性度非常好，其阻值表達(dá)式可近似簡(jiǎn)化為：RPt=100（1+At），當(dāng)溫度變化1攝氏度。 ℃~100℃的分度表。傳感器電路包括傳感器測(cè)量電橋和放大電路兩部分，RRR4和Pt100組成傳感器測(cè)量電橋，為了保證電橋輸出電壓信號(hào)的穩(wěn)定性。從電橋獲取的差分信號(hào)通過(guò)兩級(jí)運(yùn)放放大后輸入單片機(jī)。電橋的一個(gè)橋臂采用可調(diào)電阻R3，通過(guò)調(diào)節(jié)R3可以調(diào)整輸入到運(yùn)放的差分電壓信號(hào)大小，通常用于調(diào)整零點(diǎn)。 放大電路采用LM358集成運(yùn)算放大器，為了防止單級(jí)放大倍數(shù)過(guò)高帶來(lái)的非線性誤差，放大電路采用兩級(jí)放大，如圖 12所示，前一級(jí)約為10倍，后一級(jí)約為3倍。溫度在0~100度變化，當(dāng)溫度上升時(shí)，Pt100阻值變大，輸入放大電路的差分信號(hào)變大，放大電路的輸出電壓Av對(duì)應(yīng)升高。 這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。 進(jìn)而考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器特性如下DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線制數(shù)字溫度傳感器；溫度測(cè)量范圍為－55℃～＋125℃,可編程為9位～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，℃，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到一起，CPU只需一根數(shù)據(jù)線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使DS18B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng).從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故采用了方案二所示。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，范圍為0~99℃可在20~80℃范圍任意設(shè)定水溫；，24h 任意設(shè)定開機(jī)時(shí)間，可隨時(shí)察看和校正系統(tǒng)時(shí)鐘 數(shù)碼顯示實(shí)時(shí)溫度，進(jìn)行設(shè)定操作時(shí)閃爍顯示設(shè)定水溫、時(shí)間，并有預(yù)約、保溫/加熱指示，出現(xiàn)漏電流故障時(shí)，迅速切斷電源并提示報(bào)警功能電路設(shè)計(jì)的硬件電路圖如下： 系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報(bào)警調(diào)整電路，控制電路，單片機(jī)主板電路等，如圖所示顯示電路采用四位共陽(yáng)LED數(shù)碼管，利用7447驅(qū)動(dòng)段、74HC138驅(qū)動(dòng)位，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示。此方式簡(jiǎn)單方便。其電路圖如下所示復(fù)位電路雖然簡(jiǎn)單，但其作用非常重要。一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)能復(fù)正常運(yùn)行，首先要檢查是否能復(fù)位成功，其中手動(dòng)復(fù)位開關(guān)比較常用，如圖所示：手動(dòng)開關(guān)未按下之前，電容正極處于充電狀態(tài)，當(dāng)按鍵按下去后，VCC與GND導(dǎo)通，電容放電，從而實(shí)現(xiàn)放電。采用矩陣鍵盤方式輸入設(shè)計(jì)鍵盤控制電路部分，其鍵盤結(jié)構(gòu)圖如下所示： 矩陣鍵盤連線圖每一條水平（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵來(lái)連通，利用這種行列式矩陣結(jié)構(gòu)只需要N條行線和M條列線，即可組成具有NM個(gè)按鍵的鍵盤。在這種行列式矩陣鍵盤非鍵盤編碼的單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認(rèn)有無(wú)按鍵按下的程序段。當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后，下一步就要識(shí)別哪一個(gè)按鍵按下。對(duì)鍵的識(shí)別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。，說(shuō)明線反轉(zhuǎn)個(gè)工作原理。首先,辨別鍵盤中有無(wú)鍵按下，有單片機(jī)I/O口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來(lái)判斷。方法是：向行線輸出全掃描字00H，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器A中。如果有按鍵按下，總會(huì)有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為1。判斷鍵盤中哪一個(gè)鍵被按下使通過(guò)將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為1，則所按下的鍵不在此列；如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點(diǎn)上的那個(gè)鍵。在上下限范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出報(bào)警鳴叫聲音，同時(shí)LED數(shù)碼管將沒有被測(cè)溫度值顯示，這時(shí)可以調(diào)整報(bào)警上下限，從而測(cè)出被測(cè)的溫度值。輸入信號(hào)由八個(gè)小開關(guān)控制，當(dāng)有鍵按下的時(shí)候，就產(chǎn)生了有效的輸入信號(hào)，我使用了上拉電阻把輸入信號(hào)先嵌位在高電平，為了理解起來(lái)容易，我下面將對(duì)上拉電阻進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：上拉電阻就是把不確定的信號(hào)通過(guò)一個(gè)電阻鉗位在高電平，此電阻還起到限流的作用。那么在什么時(shí)候使用上拉電阻呢？總結(jié)如下： ，如果TTL電路輸出的高電平低于CMOS電路的最低高電平（），這時(shí)就需要在TTL的輸出端接上拉電阻，以提高輸出高電平的值。 2. OC門電路必須加上拉電阻，以提高輸出的搞電平值。，有的單片機(jī)管腳上也常使用上拉電阻。4. 在CMOS芯片上，為了防止靜電造成損壞，不用的管腳不能懸空，一般接上拉電阻降低輸入阻抗，提供泄荷通路。 ，從而提高芯片輸入信號(hào)的噪聲容限，增強(qiáng)抗干擾能力。 。管腳懸空就比較容易接受外界的電磁干擾。 ，加上拉電阻使電阻匹配，有效的抑制反射波干擾[10]。另外，上拉電阻阻值的選擇原則包括: ；電阻大，電流小。；電阻小，電流大。，過(guò)大的上拉電阻可能邊沿變平緩。綜合考慮以上三點(diǎn),上拉電阻阻值通常在1k到10k之間選取。根據(jù)以上原則，本設(shè)計(jì)所選擇的是10K的電阻。加熱部分采用三極管控制繼電器，通過(guò)繼電器控制電熱絲加熱。此加熱方式可以通過(guò)軟件設(shè)計(jì)控制電熱絲的加熱時(shí)間。其電路原理如下所示：DS18B20的性能特點(diǎn)：采用單總線專用技術(shù)，既可通過(guò)串行口線，也可通過(guò)其它I/O口線與微機(jī)接口，無(wú)須經(jīng)過(guò)其它變換電路，直接輸出被測(cè)溫度值（9位二進(jìn)制數(shù)，含符號(hào)位）測(cè)溫范圍為55℃+125℃，℃,內(nèi)含64位經(jīng)過(guò)激光修正的只讀存儲(chǔ)器ROM,適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī),用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限,內(nèi)含寄生電源。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM,溫度傳感器,非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL,高速暫存器。 DS18B20管腳圖在硬件上，DS18B20與單片機(jī)的連接有兩種方法，一種是VCC接外部電源，GND接地，I/O與單片機(jī)的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí)UDD、GND接地，I/O接單片機(jī)I/O。無(wú)論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/,:把DS18B20的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的13管腳連接,再加上上拉電阻。 溫度傳感電路圖DS18B20有六條控制命令，：指令約定代碼操 作 說(shuō)明溫度轉(zhuǎn)換44H啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器BEH讀暫存器9個(gè)字節(jié)內(nèi)容寫暫存器4EH將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié)復(fù)制暫存器48H把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中重新調(diào)E2RAMB8H把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié)讀電源供電方式B4H啟動(dòng)DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主CPUCPU對(duì)DS18B20的訪問流程是：先對(duì)DS18B20初始化，再進(jìn)行ROM操作命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作，數(shù)據(jù)操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。如主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過(guò)程，根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。圖 溫度控制電路,通過(guò)鍵盤設(shè)定溫度的上下限。把實(shí)際測(cè)量的溫度和設(shè)定的上下限進(jìn)行比較,、。、。當(dāng)測(cè)量的溫度超過(guò)了設(shè)定的最高溫度,就相當(dāng)于基極輸入為“0”，這時(shí)三極管導(dǎo)通推動(dòng)小風(fēng)扇和控制電路工作，反之,當(dāng)基極輸入為“1”時(shí)，三極管不導(dǎo)通，報(bào)警器和控制電路都不工作。、。AT89S51單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都以時(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)，有條不紊，一拍一拍地工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式：內(nèi)部時(shí)鐘方式、外部時(shí)鐘方式。 單片機(jī)的時(shí)鐘電路4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件主要是采用C語(yǔ)言，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行變成實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。主程序?qū)δK進(jìn)行初始化，而后調(diào)用讀溫度、處理溫度、顯示、鍵盤等模塊。用的是循環(huán)查詢方式，來(lái)顯示和控制溫度，主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值并負(fù)責(zé)調(diào)用各子程序,。顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位。溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器十位數(shù)0？百位數(shù)0？十位數(shù)顯示符號(hào)百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號(hào)） 結(jié)束NNYY 數(shù)據(jù)刷新子程序按鍵處理子程序主要是負(fù)責(zé)參數(shù)的設(shè)置，主程序每循環(huán)一次都要對(duì)按鍵進(jìn)行掃描,判斷是否有輸入鍵按下則進(jìn)行一系列的按鍵輸入操作。主程序?qū)δK進(jìn)行初始化，而后調(diào)用定時(shí)模塊。用的是循環(huán)查詢方式，來(lái)顯示和控制定時(shí)，定時(shí)器主要功能是負(fù)責(zé)在加熱前實(shí)現(xiàn)加熱預(yù)定時(shí)，也可不定時(shí)。 定時(shí)器程序流程圖總結(jié)本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心，根據(jù)燒錄其中的程序控制整個(gè)系統(tǒng)的工作流程。整體性好，人性化強(qiáng)、可靠性高，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字顯示控制的智能化，是各個(gè)需要顯示數(shù)字或廣告宣傳的有力工具。，將理論很好地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會(huì)了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新，是要我們學(xué)會(huì)將理論很好地聯(lián)系實(shí)際，并不斷地去開動(dòng)自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。同時(shí)，更重要的是，我在這一設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持不懈，不輕易言棄。設(shè)計(jì)過(guò)程，也好比是我們?nèi)祟惓砷L(zhǎng)的歷程，常有一些不如意，也許這就是在對(duì)我們提出了挑戰(zhàn)，勇敢過(guò)，也戰(zhàn)勝了，勝利的鐘聲也就一定會(huì)為我們而敲響。經(jīng)過(guò)四個(gè)多月的方案論證、系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的調(diào)試。查閱了大量的關(guān)于傳感器、單片機(jī)及其接口電路、以及控制方面的理論。經(jīng)過(guò)了一番特殊的體驗(yàn)后，經(jīng)歷了失敗的痛苦，也嘗到了成功的喜悅。第一次靠用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)來(lái)解決問題。檢查了自己的知識(shí)水平，使我對(duì)自己有一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅鍛煉自己分析問題、處理問題的能力，還提高了自己的動(dòng)手能力。這些培養(yǎng)和鍛煉對(duì)于我們這些即將走向工作崗位的大學(xué)生來(lái)說(shuō)，是很重要的。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)基本的完成了任務(wù)書的要求，實(shí)現(xiàn)了溫度的控制。通過(guò)測(cè)試表明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是正確的，可行的。當(dāng)然，我的設(shè)計(jì)還存在著一些缺陷，有待于在將來(lái)設(shè)計(jì)中進(jìn)一步提高，在此懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。這次設(shè)計(jì)也讓我懂得細(xì)節(jié)決定成敗，在以后的設(shè)計(jì)中我會(huì)嚴(yán)格吸取教訓(xùn)，做的更好！致謝在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，不僅自己付出了很多心血，也得到了很多老師和同學(xué)的支持，為我創(chuàng)造了很多有利條件，在這里，我要特別感謝我的導(dǎo)師單丹老師，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的開始，單老師給了我很多幫助，指導(dǎo)我了解了很多單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)，并在當(dāng)我設(shè)計(jì)遇到困難時(shí)，及時(shí)的給予幫助和鼓勵(lì)，同時(shí)，對(duì)我其他學(xué)科的鼓勵(lì)也滲透在畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，給了我莫大的信心，為我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)起到了非常重要的作用。同時(shí)。我還要感謝實(shí)習(xí)組及實(shí)驗(yàn)室的所有老師，為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了非常便利的條件。最后還要感謝幫助我的同學(xué)，在我遇到困難時(shí)給予我耐心的幫助。再次對(duì)在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予過(guò)我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)至上我最真摯的謝意。參考文獻(xiàn)[1] （簡(jiǎn)明修訂版）.杭州：北京航空航天大學(xué)出版社，1998[2] ［Ｍ］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994[3] （第三版）. 北京：高等教育出版社，1989[4] ［J］.電工技術(shù)，1999.[5] 趙晶．Prote199高級(jí)應(yīng)用[M]．北京：人民郵電出版社，2000．[6] 鄭步生，吳渭．Multisim200l電路設(shè)計(jì)及仿真入門與應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2002．[7] 沈美明，溫冬嬋．IBM—PC匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2001．[8] 張友德，趙志英，涂時(shí)亮．單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M]．上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2000．[9] 樓然苗，李光飛．51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003．[10] 梁純，王軍．基于MCS一51單片機(jī)的LED點(diǎn)陣圖文顯示屏設(shè)計(jì)[J]．工礦自動(dòng)化，2005(6)：90—92．[11] 沙占友. 集成溫度傳感器原理與應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002， 84~95.[12] 劉君華. 智能傳感器系統(tǒng). 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1999，83~105.[13] 沙占友. 智能化傳感器原理與應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，2004，99~108.[14] 趙負(fù)圖. 傳感器集成電路手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002，692~703.[15] 張毅剛. MCS51單片機(jī)原理及應(yīng)用. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004，81~94[16] 李玉峰，倪虹霞 MCS51系列單片機(jī)原理與接口技術(shù). 北京：人民郵電出版社，2004，187~216.[17] 林伸茂. 8051單片機(jī)徹底研究經(jīng)驗(yàn)篇. 北京：人民郵電出版社，2004，7~14.[18] 沙占友. 單