【導(dǎo)讀】到更快的開發(fā)勢(shì)在必行，本文設(shè)計(jì)了一種基于AT89C51的溫度檢測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)。統(tǒng)將溫度傳感器DS18B20。通過模擬放大電路接在模數(shù)轉(zhuǎn)化器ADC0809的輸入端,然。集到的溫度值與設(shè)定值進(jìn)行比較,并適當(dāng)調(diào)節(jié)其溫度。本課題主要對(duì)實(shí)現(xiàn)了雙通道的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的說明,并且系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布線簡(jiǎn)單,資源，在大型倉(cāng)庫(kù)，工廠，智能化建筑等領(lǐng)域的多點(diǎn)溫度檢測(cè)中有廣闊的應(yīng)用前景。

　　

【正文】 矩陣鍵盤，使用矩陣鍵盤能大量的節(jié)約單片機(jī)的 I/O 資源，方便快捷獨(dú)立鍵盤雖然占用了 I/O 資源，但是運(yùn)用靈活，很適用鍵盤少的電路。 將以上各模塊按照要求進(jìn)行組線連接繪制成總電路圖 ，總電路圖見附錄 A。 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 在微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，軟件與硬件都是非常重要。系統(tǒng)的軀體是硬件，靈魂則是軟件，硬件電路在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)好之后，軟件是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的主要方式，而且測(cè)控系統(tǒng)的性能的主要方式，測(cè)控系統(tǒng)的性能 .很大程度上 是由軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。為了達(dá)到系統(tǒng)的要求，編制軟件時(shí)一般要符合以下基本要求 [15]： 一、易理解性、易維護(hù)性要達(dá)到易理解和易維護(hù)等指標(biāo)；在軟件的設(shè)計(jì)方法中，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是最好的一種設(shè)計(jì)方法，這種設(shè)計(jì)方法是由整體到局部，然后再由局部到細(xì)節(jié)，先考慮整個(gè)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能，確定整體目標(biāo)，然后把這個(gè)目標(biāo)分成一個(gè)個(gè)的任務(wù)，任務(wù)中可以分成若干個(gè)子任務(wù)，這樣逐層細(xì)分，逐個(gè)實(shí)現(xiàn)。 二、 實(shí)時(shí)性是電子測(cè)量系統(tǒng)的普遍要求；即要求系統(tǒng)及時(shí)響應(yīng)外部事件的發(fā)生，并及時(shí)給出處理結(jié)果。近年來，由于硬件的集成度與運(yùn)算速度的提高，配合相應(yīng)的軟件，實(shí)時(shí)性比較容易滿足設(shè)計(jì)要求。 三、 準(zhǔn)確性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)具有重要意義，尤其是測(cè)量系統(tǒng)，系統(tǒng)要進(jìn)行一定量的運(yùn)算，算法的正確性和準(zhǔn)確性對(duì)結(jié)果有著直接的影響，因此在算法的選擇、計(jì)算的精度等方面都要符合設(shè)計(jì)的要求。 四、可靠性；是系統(tǒng)軟件最重要的指標(biāo)之一，作為能夠穩(wěn)定運(yùn)行的系統(tǒng)，抗干擾技術(shù)的應(yīng)用是必不可少的，最起碼的要求是在軟件受到干擾出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)還能恢復(fù)正常工作。 系統(tǒng)的軟件由三大模塊組成：主程序模塊、功能實(shí)現(xiàn)模塊和運(yùn)算控制模塊。 軟件組成 由于整個(gè)系統(tǒng)軟件相對(duì)比較龐大，為了便于編寫、調(diào)試、修改和增刪，系統(tǒng) 軟件的編制采用了模塊化的設(shè)計(jì)。即整個(gè)控制軟件由許多獨(dú)立的小模塊組成，它們之間通過軟件接口連接，遵循模塊內(nèi)部數(shù)據(jù)關(guān)系緊湊，模塊之間數(shù)據(jù)關(guān)系松散的原則，按功能形成模塊化結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的軟件主要由主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、控制算法模塊等組成。主模塊的功能是為其余幾個(gè)模塊構(gòu)建整體框架及初始化工作數(shù)據(jù)采集模塊的作用是將轉(zhuǎn)換的數(shù)字量采集并儲(chǔ) 存到存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)處理模塊是將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的處理， 介紹本系統(tǒng)幾個(gè)主要的程序模塊。 主程序模塊 主程序模塊要做的主要工作是上電后對(duì)系統(tǒng)初始化和構(gòu)建系統(tǒng)整體軟件 框架，其中初始化包括對(duì)單片機(jī)的初始化、 LCD1602 液晶屏初始化， DS18B20 初始化，以及對(duì)各器件初始化等。然后等待溫度設(shè)定，剛開始會(huì)給液晶屏的溫度由程序已經(jīng)設(shè)定好初始化數(shù)據(jù)，然后對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，檢測(cè)判斷系統(tǒng)運(yùn)行鍵是否按下，若檢測(cè)到相關(guān)的鍵盤有按下，則相當(dāng)于給單片機(jī)一個(gè)輸入指令，說明系統(tǒng)運(yùn)行，則依次調(diào)用各個(gè)相關(guān)模塊，并執(zhí)行相應(yīng)的程序指令，循環(huán)控制直到系統(tǒng)停止運(yùn)行。如圖 41 所 示：主程序模塊的程序流程圖。 田豐：基于單片機(jī)的溫度控制器的設(shè)計(jì) 16 開始液晶 、 溫度采集等各部分的程序初始化液晶顯示當(dāng)前溫度比設(shè)定溫度維持現(xiàn)狀高溫輸出控制信號(hào) 低溫輸出控制信號(hào)鍵盤掃描設(shè)定溫度采集當(dāng)前溫度Y ESNO 圖 41 主程序模塊的程序流程圖 數(shù)據(jù)采集模塊 數(shù)據(jù)采集模塊的任務(wù)是負(fù)責(zé)溫度信號(hào)的采集以及將采集到的模擬量通過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字量提供給單片機(jī)。 DS18B20 的一線工作協(xié)議流程是：初始化 →ROM操作指令 → 存儲(chǔ)器操作指令 → 數(shù)據(jù)傳輸。其工作時(shí)序包括：初始化時(shí)序，寫時(shí)序以及讀時(shí)序 [16]。 (1)初始化的步驟： 先將數(shù)據(jù)線置高電平 “1”； 延時(shí)（該時(shí)間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點(diǎn)） ； 數(shù)據(jù)線拉到低電平 “0”； 延時(shí) 750 微秒（該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從 480 到 960 微秒） ； 數(shù)據(jù)線拉到高電平 “1”； 延時(shí)等待（如果初始化成功則在 15 到 60 毫秒時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由 DS18B20 所返回的低電平 “0”。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應(yīng)注意不 能無限的進(jìn)行等待，不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時(shí)控制） ； 若 CPU 讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平 “0”后，還要做延時(shí)，其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出的高電平算起（第（ 5）步的時(shí)間算起）最少要 480 微秒 ； 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平 “1”后結(jié)束 。如圖 42 所示：數(shù)據(jù)采集模塊的程序流程圖 ； 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 開始將數(shù)據(jù)線拉高 ,延時(shí) 6 微秒將數(shù)據(jù)線拉低 ,延時(shí) 6 0 0 微秒釋放數(shù)據(jù)線 ( 拉高 ) ,延時(shí) 30 微秒主機(jī)從數(shù)據(jù)線采集延時(shí)數(shù)微秒 ,返回采樣值 圖 4 2 數(shù)據(jù)采集模塊流程圖 (2)寫時(shí)序具體步驟 ： 數(shù)據(jù)線先置低電平 “0”； 延時(shí)確定的時(shí)間為 15 微秒； 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位） ； 延時(shí)時(shí)間為 45 微秒； 將數(shù)據(jù)線拉到高電平； 重復(fù)上（ 1）到（ 6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止； 最后將數(shù)據(jù)線拉高 。 寫時(shí)序 流程圖如圖 43 田豐：基于單片機(jī)的溫度控制器的設(shè)計(jì) 18 開始將數(shù)據(jù)線拉高 , 延時(shí) 1 微秒將數(shù)據(jù)線拉低 , ( 啟動(dòng)寫功能 )將數(shù)據(jù)最低位寫入數(shù)據(jù)線 , 延時(shí) 30 微秒釋放數(shù)據(jù)線 , 延時(shí)數(shù)微秒寫完 8 位數(shù)據(jù)延時(shí)數(shù)微秒結(jié)束數(shù)據(jù)右移 圖 4 3 寫時(shí)序流程 圖 （ 3）讀時(shí)序步驟 將數(shù)據(jù)線拉高 “1”； 延時(shí) 2 微秒 ； 將數(shù)據(jù)線拉低 “0”； 延時(shí) 15 微秒 ； 將數(shù)據(jù)線拉高 “1”； 延時(shí) 15 微秒 ； 讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到 1 個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 ； 延時(shí) 30 微秒 ； 讀時(shí)序流程圖 44 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 開始將數(shù) 據(jù)線拉 高 ,延時(shí) 1 微秒將數(shù) 據(jù)線拉 低 ,延時(shí) 1 微秒將數(shù) 據(jù)線 拉 高 ,延時(shí) 6 微秒數(shù)據(jù)右移如果數(shù)據(jù)線 = 1 , d a t a 為 80 H ， 否則 d a t a 為 00 H讀完 8 位數(shù)據(jù)延時(shí)數(shù)微秒返回讀到數(shù)據(jù) 圖 4 4 讀時(shí)序流程 溫度設(shè)置模塊 對(duì)于不同的的環(huán)境，我們所設(shè)定的溫度范圍不一樣，所以我們必須能重設(shè)置 溫度范圍。而溫度設(shè)置主要是通過對(duì)對(duì)鍵盤的掃描實(shí)現(xiàn)的。首先在主程序中進(jìn)行鍵盤掃描，檢測(cè)選擇通道按鍵是否有被按下的，按鍵按下則選擇對(duì)應(yīng)的通道，并且用一個(gè)變量來記錄按下的次數(shù)，不同的變量值選擇的通道不一樣，樣就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)循掃描鍵盤的工作。選定相應(yīng)的上下限溫度值后，此時(shí)繼續(xù)掃描控制數(shù)值按鍵是否被按下，若有數(shù)值設(shè)計(jì)鍵按下，則執(zhí)行相應(yīng)的數(shù)值加、減操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度上下限溫度值的設(shè)定 。 如圖 45 選定程序值流程圖 田豐：基于單片機(jī)的溫度控制器的設(shè)計(jì) 20 開始按鍵是否按下計(jì)數(shù) a ++A = 5按鍵是否按下1 低溫限 1 高溫限 2 低溫限 2 高溫限否是否是退出是 圖 4 5 選定程序值流程圖 按照各部分流程圖 編寫代碼，將各子程序根據(jù)邏輯編寫成總程序圖，總程序圖見附錄 D。 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 結(jié)論 與展望 畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于本科階段的學(xué)習(xí)來說，是一次難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我比較系統(tǒng)的對(duì)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)深入了解，使我擺脫了完全依賴于純理論的學(xué)習(xí)狀態(tài)，鞏固了自己所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，提高了解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也增強(qiáng)了自己查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)項(xiàng)目構(gòu)架及運(yùn)用電腦進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)等各方面的能力。 本次論文完成，主要由以下幾個(gè)步驟： 規(guī)劃設(shè)計(jì)：查閱相 關(guān)資料，對(duì)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析，根據(jù)溫度控制需求，制定設(shè)計(jì)任務(wù)，然后，初步確定控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 單片機(jī)選型：在本科階段主要接觸的 AD89C51 單片機(jī) ,并且它 的引腳性能 完全能滿足我的設(shè)計(jì)要求，綜合考慮自己的學(xué)習(xí)能力和單片機(jī)的市場(chǎng)情況選擇了 AD89C51 單片機(jī)。 硬件設(shè)計(jì)：主要包括主機(jī)電路設(shè)計(jì)、 報(bào)警電路 、溫度數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)和控制電路設(shè)計(jì)。 其中主要有單片機(jī)的各個(gè)引腳的功能，溫度傳感器的功能了解 。 軟件設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)采集，以及顯示板塊的設(shè)計(jì)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)順利如期的完成 ，和之前的計(jì)劃任務(wù)書的進(jìn)度基本一致，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅深入的鞏固了大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，也讓我對(duì)本專業(yè)有了更多的了解，對(duì)本專業(yè)的未來前景更充滿了信心。關(guān)于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)，有著很多獨(dú)特的優(yōu)越性：它成本低、容易維護(hù)、 C 語言編程簡(jiǎn)單、能耗低、可靠性高，和傳統(tǒng)高成本、效率低的控制器件相比較，它有著無可替代的優(yōu)越性，正是這些優(yōu)越性為我們更好的研究、更好的創(chuàng)造提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我受益匪淺，從中學(xué)到了許多東西。它不僅是運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)，更是培養(yǎng)了自己獨(dú)立思考，發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問 題的能力。 但是 在設(shè)計(jì)論文的同時(shí)還發(fā)現(xiàn)本 設(shè)計(jì)還存在著一些不足，例如：系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方面有待完善，可以增加外圍的模擬控制模塊電路和故障檢測(cè)功能等。編寫的軟件程序應(yīng)該可以更簡(jiǎn)潔明了 ,更加方便實(shí)際的應(yīng)用 ,真正培養(yǎng)的是一種思維模式，我想這更是我們當(dāng)代大學(xué)畢業(yè)生應(yīng)該具備的能力，擁有這樣的能力，使我們以后步入工作崗位后創(chuàng)造更多的社會(huì)價(jià)值。服務(wù)于社會(huì)發(fā)展，貢獻(xiàn)自己一份力量。 田豐：基于單片機(jī)的溫度控制器的設(shè)計(jì) 22 致謝 本論文得以順利完成，得益于大學(xué)四年各學(xué)科老師所傳授的知識(shí)，使我有了完成論文所要求的知識(shí)積累，更得要感謝 黃 老師從選題的確定、論文資 料的收集、論文框架的確定、開題 報(bào)告準(zhǔn)備及論文初稿與定稿中對(duì)字句的斟酌傾注的大量心血，在此對(duì)黃 老師表示感謝！ 同時(shí)還要感謝同組同學(xué)給與我的幫助給我的設(shè)計(jì)提供一些參考 ,但由于 時(shí)間的倉(cāng)促及自身專業(yè)水平的不足，整篇論文肯定存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤。懇請(qǐng)閱讀此篇論文的老師、同學(xué)，多予指正，不勝感激！ 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 參考文獻(xiàn) [1]于秀娜 ,張茜銘。 基于單片機(jī)的溫度及水位控制系統(tǒng) [J]。 科技資訊 ,20xx,27:25。 [2]孫杰 ,張學(xué)軍 ,劉云 ,鄢金山 ,史曾錄 ,靳偉 ,李超新 ,劉立果。 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真 [J]。農(nóng)機(jī)化研究 ,20xx,04:219222。 [3]林曌。基于單片機(jī)的溫度濕度監(jiān)控系統(tǒng) [J]?？萍家暯?,20xx,04:182 [4]王雪麗?；趩纹瑱C(jī)溫度控制系統(tǒng)的研究 [J]。 電子技術(shù)與軟件工程 ,20xx,24:264。 [5]宋慧 ,王智檀?；趩纹瑱C(jī)的溫度控制系統(tǒng)研究 [J]. 電子制作 ,20xx,04:150。 [6]蘇寶林 . 基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]。高師理科學(xué)刊 ,20xx,04:4042+54。 [7]方雙蓮 ,李小力。基于 ARM 單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J]。無線互聯(lián)科技 ,20xx,05:66。 [8]朱智鵬。 基于單片機(jī)溫度采集控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J]。 硅谷 ,20xx,17:28+27。 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