【導(dǎo)讀】和顯示系統(tǒng)在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。人們在溫度檢測的準(zhǔn)確度、便捷、快速。等方面有著越來越高的要求。而傳統(tǒng)的溫度傳感器已經(jīng)不能滿足人們的需求，其漸漸被新型的溫度傳感器所代替。本文設(shè)計并制作了一個簡易溫度計。傳感器DS18B20組成了溫度自動測控系統(tǒng)，可根據(jù)實際需要任意設(shè)定溫度值，并進(jìn)行自動控制。在此設(shè)計中利用了AT89S52單片機作為主控制器件，DS18B20. 作為測溫傳感器通過LCD數(shù)碼管串口傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)溫度顯示。直接讀取被測溫度值，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，能夠設(shè)置溫度上下限來設(shè)置報警溫度。本文設(shè)計是從測溫電路、主控電路、報警電路等幾個方面來分析說明的。該器件可直接向單片機傳輸數(shù)字信號，便于單片機處理及控制。計還能直接采用測溫器件測量溫度。優(yōu)點主要體現(xiàn)在可操作性強，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)簡單，擁有很大的擴展空間等。

　　

【正文】 開中斷設(shè)置溫度下限 復(fù)位 結(jié)束 N Y 25 for(j=0。jk。j++) for(i=0。i200。i++)。 } 計時時間設(shè)置 計時器作為本設(shè)計的特點，其程 序時間相當(dāng)重要。 圖 54 計時器工作流程 當(dāng)計數(shù)器被初始化后，根據(jù) AT89S52 的內(nèi)部晶振周期，開始計時。當(dāng)達(dá)到設(shè)置的報警溫度時，報警電路發(fā)出報警聲，此報警聲有別于當(dāng)溫度到達(dá)溫度上限時的報警聲，使得用戶不會發(fā)生混淆。 在程序編寫過程中，最為重要的是如何在進(jìn)行其他設(shè)置時，計時器還持續(xù)Y N 初始化計時器 開始 開始計時 到達(dá)報警時間？ 繼續(xù)計時 結(jié)束 報警 26 工作，并且如何使得計時器的跳動變得正確，如何使計時期在到達(dá)報警時間后，能夠發(fā)出警報，如何使報警的聲音又別于溫度到達(dá)上限時發(fā)出的 報警聲。 write1602(0x80)。 data_T[5]=39。.39。 for(i=0。i10。i++) { dealdata()。 write1602dat(data_T[i])。 delay(1)。 } 整段程序過于繁瑣，不作贅述。本段程序的功能主要是如何使得計時的溫度顯示在顯示器上。 27 6 軟件仿真 軟件介紹 Proteus 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實物仿真及印制電路板設(shè)計軟件，它可以仿真、分析各種模擬電路與集成電路，軟件提供了大量模擬與數(shù)字元器件及外部設(shè)備，各種虛擬儀器，特別是它具有對單片機及其外圍電路組成的綜合系統(tǒng)的交互仿真功能。 Proteus 主要由 ISIS 和 ARES 兩部分組成， ISIS 的主要功能是原理圖設(shè)計及與電路原理圖的交互仿真， ARES 主要用于印制電路板的設(shè)計。 仿真過程 在 Proteus 中仿真如下圖所示，主要包括四部分：測量并顯示溫度，設(shè)置溫度上限，設(shè)置溫度下限和測量開機時間。 圖 61 測試溫度仿真 在仿真過程中，主要檢測 DS18B20 是否能快捷的檢測出室溫，能否隨著溫度的變化 而變化。這是檢驗是否能檢驗溫度的重要標(biāo)準(zhǔn)。 28 由仿真結(jié)果可以看出，溫度傳感器顯示的溫度和 LCD 上顯示的溫度是相同的，并且正確測出了室溫，這就很好的驗證了本設(shè)計具有準(zhǔn)確的檢測出室溫并且能正確的顯示的功能。 設(shè)置溫度上下限時，主要通過第四按鍵來選擇是否修改上下限。而設(shè)置溫度上限和設(shè)置溫度下限的方式相同。所以舉例演示上限的設(shè)置方法。 圖 62 溫度上限設(shè)置的仿真演示 當(dāng)按下 point 鍵，直至表示 TH 的 D6 燈亮起，再按下 enter 鍵表示確定修改，此時 LCD 上，代表溫度上限的數(shù) 字開始閃爍跳動，在通過 add 鍵和 sub 鍵組合使用，加減溫度上限，在演示中，我將溫度上限上調(diào)了亮度，再按 enter 鍵確定，則溫度上限修改完成，下限的設(shè)置方法相同。 通過顯示證明了本設(shè)計的溫度計能夠精確的調(diào)整溫度的上下限設(shè)置。 對于開機時間的測試則更加容易說明。 圖 63 開機時間測試仿真演示 剛開機時， LCD 顯示屏的右下角顯示的是 3 秒，在相同的環(huán)境下，使其正 29 常運行數(shù)十分鐘后，其它數(shù)值未發(fā)生改變，而代表開機時間的數(shù)字則變成了 48分鐘，比較真實的時間發(fā)現(xiàn)，這個時間和真實的時間是相同的，這說明此 設(shè)計能很好的記錄開機的時間，方便人們的觀測。 圖 64 報警電路仿真 當(dāng)設(shè)置的最高溫度低于室溫時，報警電路開始啟動，報警燈持續(xù)閃爍，耳邊不斷響起報警聲。直至設(shè)置高于常溫的最高溫度。 在設(shè)計中加入了計時報警功能，當(dāng)計數(shù)器到達(dá) 30 秒或者 30 秒的倍數(shù)時，電路自動報警，提示用戶溫度計已經(jīng)運行的時間 30 7 實物的焊接與調(diào)試 由于本次設(shè)計使用的是萬能實驗板，上面沒有布線，并且所需元器件比較多，所以焊接起來比較麻煩，因此焊接時一定要小心，避免虛焊和短路。每焊完一個元器件或者 一條線路都要用萬用表檢查焊接是否成功。 實物焊出來之后，先要進(jìn)行 硬件調(diào)試。電路的調(diào)試過程是檢驗、修正設(shè)計方案的實踐過程，也是應(yīng)用理論知識來解決實踐中各類問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是電路設(shè)計者必須掌握的基本技能。 把電子元器件連接起來，實現(xiàn)特定功能的關(guān)鍵一步是調(diào)試。調(diào)試方法有兩種：分塊調(diào)試法和整體調(diào)試法。 圖 71 實物成品 具體的調(diào)試步驟如下： (1) 電前檢查。任何組裝好的電子電路，在通電調(diào)試之前，必須認(rèn)真檢查電 31 路連線是否有誤。檢查的方法是對照電路圖，按一定的順序逐級對應(yīng)檢查。特別 是注意電源是否接錯，電源與地是否有短接，集成電路和晶體管的引腳是否接錯，輕輕撥一撥元器件，觀察焊點是否牢固等 (2)通電檢查。先調(diào)試好所需電源電壓數(shù)值，然后再給電路接通電源。電源一經(jīng)接通，先要觀察是否有異常現(xiàn)象，如冒煙、異常氣味、放電的聲光、元器件發(fā)燙等。如果有，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待故障排除后，方可重新接通電源。然后，測量每個集成塊的電源引腳電壓是否正常，以確信集成電路是否已通電工作。 (3)分塊調(diào)試。分塊調(diào)試時應(yīng)明確本部分的調(diào)試要求，按調(diào)試要求測試性能指示和觀察波形。調(diào)試順序按信號的流向進(jìn)行，這樣可以把前面 調(diào)試過的輸出信號作為后一級的輸入信號，為最后的整機聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條件。 (4)整機聯(lián)調(diào)。整機聯(lián)調(diào)時應(yīng)觀察各單元電路連接后各級之間的信號關(guān)系，主要觀察動態(tài)結(jié)果，檢查電路的性能和參數(shù)，分析測量的數(shù)據(jù)和波形是否符合設(shè)計要求。 實物經(jīng)過硬件調(diào)試后還要進(jìn)行軟件調(diào)試 ,即將程序?qū)懭氲絾纹瑱C存儲器中 ,實現(xiàn)設(shè)計功能。 32 8 體會與展望 設(shè)計總結(jié) 在 工業(yè) 生產(chǎn)和日常生活中，對溫度控制系統(tǒng)的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內(nèi)變化，穩(wěn)定性好，不振蕩，對系統(tǒng)的快速性要求不高。 在論文中簡單分析了單片機溫度控制 系統(tǒng)設(shè)計過程及實現(xiàn)方法。本系統(tǒng)的測溫范圍為10℃ ～ 40℃， 溫度檢測系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)定的溫度范圍完成一定范圍的溫度控制。 本次畢業(yè)論文中設(shè)計的溫度計主要由 AT89S52 和 DS18B20 來實現(xiàn)功能的。因此需要通過查閱資料來了解這些器件的基本結(jié)構(gòu)，主要功能和注意事項等等。通過了解器件，在觸類旁通之下，能夠知道與所選器件相似的器件，比較彼此之間的優(yōu)缺點，來確定設(shè)計選擇的器件是否合適，如何更好的利用器件的特點成為了本次設(shè)計重要的一方面。在確定了器材之后，如何利用使之最大限度的體現(xiàn)設(shè)計的功能，完成設(shè)計目標(biāo)，這又是需要花 大量時間去思考的。 在設(shè)計完成之后，設(shè)計合理的程序和通過仿真軟件模擬仿真，又再一次檢驗了設(shè)計的成果。最后在實物焊接完成后，整個設(shè)計才圓滿完成。溫度計設(shè)計作為一種比較簡單的單片機設(shè)計，只有突出其在簡單，方便，使用，便捷方面，這個設(shè)計才有其意義。 整個設(shè)計從確定題目，到尋找相關(guān)資料，再到選擇合適的器件，接著對電路圖的繪制，程序的編寫，仿真的進(jìn)行，實物的焊接，最終調(diào)試。一步步走過來，一點點的進(jìn)步，花了大量的時間和精力，而成果也是喜人的。 經(jīng)過四個多月的方案論證、系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計、系統(tǒng)的調(diào)試。查閱了大量的關(guān)于 傳感器、單片機及其接口電路、以及控制方面的理論。經(jīng)過了一番特殊的體驗后，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)知識來解決問題。檢查了自己的知識水平，使我對自己有一個全新的認(rèn)識。通過這次畢業(yè)設(shè)計，不僅鍛煉自己分析問題、處理問題的能力，還提高了自己的動手能力。 33 這些培養(yǎng)和鍛煉對于我們這些即將走向工作崗位的大學(xué)生來說，是很重要。 設(shè)計前景 在單片機自動控制已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活的今天，傳統(tǒng)用模擬電路來控制溫度的做法，已經(jīng)逐漸被淘汰。這個系統(tǒng)的實現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的溫度控制方法，為 溫度的控制開辟了一條新的道路。 與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，由于并且單片機價格的相對低廉，能夠大量的普及?，F(xiàn)在溫度計的需求在日益增大當(dāng)中。 生活中，人們漸漸習(xí)慣了溫度計的存在，而單片機的相對低廉決定了溫度計的經(jīng)濟效益。 對于本系統(tǒng)的使用者來說，本系統(tǒng)能夠很穩(wěn)定的控制溫度而且穩(wěn)定性很高。只要配上適當(dāng)?shù)臏囟葌鞲衅?，這個系統(tǒng)便還可以實現(xiàn)很多領(lǐng)域的溫度自動控制。這對于提高系統(tǒng)的利用率，避免重復(fù)設(shè)計有很大的幫助的。在本系統(tǒng)的作用下，可以為工作系統(tǒng)提供一個良好的環(huán)境，使 產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量有很大的提高。使得產(chǎn)品的生產(chǎn)成本降低，從而使系統(tǒng)的使用者獲得的利潤提高了。 在農(nóng)業(yè)大棚技術(shù)發(fā)展的今天，大棚溫度需要嚴(yán)格控制，而溫度計的使用能夠幫助管理者更好的控制大棚溫度。 當(dāng)然單純的溫度檢測也許不能滿足這些要求，在本設(shè)計基礎(chǔ)上加上濕度檢測，定時溫度記錄，與溫度調(diào)節(jié)裝置連接起來，用于自動調(diào)節(jié)溫度等等，都是可以擴展的內(nèi)容。 總之，本設(shè)計簡便實用，并且可研究開發(fā)并升級的空間是很大的。 34 致 謝 在本次畢業(yè)設(shè)計中，從選定題目到查詢相關(guān)材料，再到設(shè)計電路，程序設(shè)計，模擬仿真，最后實物焊 接，對這些我都付出了很多心血，但每個人的知識儲備并非那么全面，僅僅一個人的努力是不夠。因此，只有在得到了很多老師和同學(xué)的支持下，我才能完成這個設(shè)計。在這里，我要特別感謝我的導(dǎo)師李輝老師，在畢業(yè)設(shè)計的開始，老師給了我很多幫助，指導(dǎo)我了解了很多單片機的相關(guān)知識，并在當(dāng)我設(shè)計遇到困難時，及時的給予幫助和鼓勵，同時，對我其他學(xué)科的鼓勵也滲透在畢業(yè)設(shè)計時，給了我莫大的信心，為我順利完成畢業(yè)設(shè)計起到了非常重要的作用。而在最后整理論文時，總是在認(rèn)真閱讀之后給予我認(rèn)真的評價，使得我的論文無論是從內(nèi)容上還是格式上都有了很大的 進(jìn)步。我還要感謝實習(xí)組及實驗室的所有老師，為我的畢業(yè)設(shè)計提供了非常便利的條件。最后還要感謝幫助我的同學(xué)，在我遇到困難時給予我耐心的幫助，沒有他們無私的幫助，也不會有我今天的畢業(yè)設(shè)計。 對于養(yǎng)育我多年的父母，在畢業(yè)離開大學(xué)校園之后，我將以我的以我的實際行動來報答他們這二十多年來的默默支持，努力使他們生活的更好，這將是我畢業(yè)后下半生的重要責(zé)任與義務(wù)。 再次對在本次畢業(yè)設(shè)計中給予過我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)至上我最真摯的謝意。 35 參考文獻(xiàn) [1] 余發(fā)山，王福忠 .《單片機原理應(yīng)用及應(yīng)用技術(shù)》 [M]. 中國光也大學(xué)出版社2021 :370 [2] 沈德金，陳粵初 .《單片機接口電路與應(yīng)用程序?qū)嵗?[M].北京航天航空大學(xué)出版社 .1990 :5075 附錄 A 系統(tǒng)總圖 36