【正文】 以達(dá)到控制溫度的目的，隨后驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和 LED 進(jìn)行報(bào)警。對溫度傳感器初始化后還要對 EEPROM 初始化，它所用的通信協(xié)議與 DS18B20 一樣。在主函數(shù)中首先對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，包括對定時(shí)器初始化，開啟定時(shí)中斷與全局中斷，配置定時(shí)周期寄存 器。讀操作 :當(dāng)前地址讀、隨機(jī)讀和順序讀。 控制字節(jié) :開始的要求后 ,一定要為設(shè)備的操控字符 ,包括高四種不同種類的設(shè)備標(biāo)識符 (不一樣的芯片擁有不一樣的 EEPROM，但其默認(rèn)一般為 1010),然后選擇其中三個(gè) ,剩下最后用于一個(gè)讀和寫 ,當(dāng)為讀操作 1,0 為寫操作。主線一定要讓主SDA SCL 開始 結(jié)束 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 13 要裝置操控著 ,串行時(shí)鐘 (SCL)則起著操控主線的傳送目標(biāo)、啟動(dòng)和關(guān)閉條件的作用。設(shè)備傳送信息到主線被叫做發(fā)送方 ,設(shè)備收獲信息被叫做接收器。 CYGNAL C8051F0XX 系列微型芯片等等許多周邊設(shè)備如存儲、監(jiān)控等都提供 I2C 接口芯片。如果未收到響應(yīng)信號 ,由控制單元問題出現(xiàn)時(shí)的認(rèn)定。 回應(yīng)信號 ,收獲數(shù)據(jù)的集成電路收獲后八位的信息 ,然后將傳送一個(gè)已確定的集成電路的低電平脈沖 ,傳達(dá)已經(jīng)接收完信息。 開始信號 :SCL 高電平時(shí) ,SDA 從高向低跳 ,開始傳送數(shù)據(jù)。無論設(shè)備是主機(jī)還是從機(jī) ,發(fā)射信息到主線的被叫做發(fā)射極，而對應(yīng)信息的接受體就為接收機(jī)。為了交流 ,每個(gè)收到了 I2C 總線的裝置都有一個(gè)唯一的地址 ,以便主機(jī)搜索。主機(jī)通常是微處理器，是一個(gè)開啟信息傳送，依次經(jīng)過 Clock Signal 和完成時(shí)的提示信號，關(guān)閉裝置。此外 ,主線同意接上的裝備電池裝載量小于 399pf。 總線接口電路的設(shè)備制造技術(shù)和水平?jīng)]有特殊要求 (NMOS 和 CMOS 兼容 )。每個(gè)裝置的總線空閑 ,明渠輸出 ,負(fù)載的電路阻體讓上述兩條線都維持較高等級的電平。和一個(gè)串行時(shí)鐘線也應(yīng)該為一條雙行 道 ,擔(dān)任操控主線數(shù)據(jù) ,在經(jīng)由SCL流出電路產(chǎn)生的 Clock通訊的同時(shí) ,檢查 SCL在主線上 ,用來定奪何時(shí)給予下個(gè)A01A12NC3G N D4 S D A 5S C L 6WP 7V C C 8攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 12 Clock 脈沖信號 。可隨時(shí)對其內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)等多個(gè)參數(shù)的溫度進(jìn)行監(jiān)控 ,增加了系統(tǒng)的安全性 ,方便管理員管理。 I2C 總線說明 ： I2C 總線來自于二十世紀(jì)八十年代初期 ,當(dāng)前主要用于服務(wù)器的管理和溝通的各個(gè)組件的狀態(tài)等。 停止?fàn)顟B(tài)： SCL 為高電平時(shí)， SDA 將會產(chǎn)生一個(gè)上升沿的停止信號，在此停止信號后、所有通信將會被停止。數(shù)據(jù)在 SCL 高期間改變定義為一個(gè)開始或停止信號。 設(shè)備操作： CLOCK 和 DATA 變化： SDA 管腳通常外都要拉高。該種類型的芯片于弱電壓的工廠和各種新型研發(fā)單位之間發(fā)展使其性能更加完美。 AT24C02 簡介 如圖 1 為 AT24C02 的芯片引腳圖。四位一體的數(shù)碼管，其內(nèi)部段已連接好，引腳如圖所示（數(shù)碼管的正面朝自己，小數(shù)點(diǎn)在下方）。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 10 圖 DS18B20 測溫電路 UDD 是需用時(shí)可選擇的外部電源端，不用時(shí)接地， GND 為地， NC 空腳。 (10)能夠搭配多種小型控制器或系統(tǒng) 。 (8)負(fù)壓特性、反向連接電源保護(hù)電路。 (6)使用者可以設(shè)置不是容易失去性能報(bào)警限制上下 。固有的溫度測量分辨率 ℃。 (3)可用 USB 供電 ,供電電壓范圍 :+ 至 +。在測量時(shí)設(shè)備是不必須的。提供更多的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，在很多 DS1820 只有三線并行 ,達(dá)到繁點(diǎn)溫度測量 。 數(shù)字化的測溫傳感器具有能碰能磨 ,空間容量小 ,操作簡單 ,包裝樣式豐富等各種優(yōu)點(diǎn)。智能溫度傳感器 DS18B20 正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性兼顧安全性、開發(fā)虛擬傳感器以及網(wǎng)絡(luò)傳感器、單片機(jī)溫度測 量系統(tǒng)的高科技技術(shù)的方向迅速發(fā)展。因?yàn)橄到y(tǒng)的作業(yè)環(huán)境相當(dāng)差 ,和作業(yè)精度要求高，于是選用一款適合的傳感器變的尤為重要。它將沒有電能量的變?yōu)橛须姷?、放大?,轉(zhuǎn)換成數(shù)字量寫進(jìn)電腦 ,由電腦進(jìn)行后期的步驟。主機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力雖然非常強(qiáng)大 ,但很難發(fā)揮其作用。具體電路連接，詳見附錄 1。 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 電路把 AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)用做控制核心，用 DS18B20 來測量和提供溫度數(shù)據(jù)，輸入部分使用三個(gè)獨(dú)立式按鍵 S S S3。 P0 口（ Pin39～ Pin32）： 8 位雙向 I/O 口線，分別為 ～ P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，分別為 ～ P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，分別為 ～ P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，分別為 ～ 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 8 圖 AT89C51 封裝圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 當(dāng)在 AT89C51 單片機(jī)的 RST 引腳加上高電平并保持 2 個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就會執(zhí)行復(fù)位 操作，按鍵手動(dòng)復(fù)位分為電平方式和脈沖方式兩種。 電路設(shè)計(jì)最終方案決定 綜合上面所 描述的 各種方案，本設(shè)計(jì)的最終方案選擇 ,:讓 AT89C51 擔(dān)任主要control system； 使用 DS18B20 作為傳感器 ； 采用 AT24C02 作為數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng) ； 使攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì)要求與方案論證 6 用數(shù)碼管作為顯示設(shè)備。 掉電保持方案論證 為了方便人們使用 ,本設(shè)計(jì)采用串行 E2PROMI2C—— 總線 AT24C02 存儲設(shè)備 ,由于它有方便的接口 ,體積小 ,掉電源不丟失數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。 方案 2:反過來 ,考慮到微型控制器電路一般都離不開傳感器 ,因此能夠利用一個(gè)溫度傳感器 DS18B20,該型號的傳感器 ,測量溫度的值 ,可以直接閱讀 ,能滿足設(shè)計(jì)要求。美國大啦思公司新開發(fā)的智能溫度傳感器 DS1624 類型 ,擁有十三個(gè) 2 進(jìn)制數(shù)據(jù) ,并能輸出分辨率零點(diǎn)零三一二五攝氏度 ,溫度測量準(zhǔn)確度為正負(fù)零點(diǎn)二攝氏度。各國科研人員都對新型傳感器的發(fā)展提出了猜想：那必然是條走向數(shù)字化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化的方向。(2)模擬集成溫度傳感器 /控制器 。 溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段 。溫度測量儀有著十分復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ,溫度傳感器作為其主要部件與其他部件相互融合成使其變的高度統(tǒng)一?？紤]到成本因素 ,所以選擇 AT89C51 單片機(jī)。 AT89S51 單片機(jī)程序 8 k 字節(jié)的存儲空間 ,256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲空間，沒有 EEPROM 存儲空間 ,也能和 MCS— 51 系列單片機(jī)同時(shí)運(yùn)行 ,擁有在線上編輯程序可以被刪 除的功能。在 STC89C51 的 8KB 的 ROM 存儲空間內(nèi) ,擁有 512 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲空間以及 EEPROM 存儲空間 2KB，也能與 MCS51 等系列單片機(jī)同時(shí)運(yùn)行。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的需求量大和使用領(lǐng)域?qū)?,企業(yè)在商業(yè)競爭又令它的價(jià)格變的更加便宜 ,所以其性價(jià)比非常高。 (5)優(yōu)秀的性價(jià)比 單片機(jī)的性能是非常高的。 (2)控制功能是強(qiáng)大的 單片機(jī)能實(shí)現(xiàn)大多數(shù)要求來自于控制對象的，因?yàn)槠浔旧淼闹噶钕到y(tǒng)有著非常強(qiáng)大的能力 :I / O 端口的邏輯操作，分支轉(zhuǎn)移的能力和位處理能力。 系統(tǒng)基本方案選擇和論證 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證 單片機(jī)特點(diǎn) : (1)高集成 ,體積小 ,可靠性高 芯片本身的開發(fā)是根據(jù)控制環(huán)境和工業(yè)測量的要求 ,片內(nèi)線路簡單 ,其工業(yè)噪聲電阻比一般 CPU 性能更好。溫度控制系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)前景非常廣泛，我國的高新精尖行業(yè)研究其應(yīng)用的意義更是更加重大。溫度控制系統(tǒng)也越來越重要，如單晶爐、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制?，F(xiàn)今，應(yīng)用比較成熟的如電力脫硫設(shè)備中，主控制器在主蒸汽溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，已經(jīng)達(dá)到了世界前進(jìn)水平。 從市場角度看，如果我國的大中型企業(yè)將溫度控制系統(tǒng)引入生產(chǎn)，可以降低消耗，控制成本，從而提高生產(chǎn)效率。目前社會上溫度控制大多采用智能調(diào)節(jié)器，國產(chǎn)調(diào)節(jié)器分辨率和精度較低，溫度控制效果不是很理想，但價(jià)格便宜，國外調(diào)節(jié)器分辨率和精度較高，價(jià)格較貴。 0． 5。傳統(tǒng)的溫度傳感器有熱電偶、鉑電阻熱敏電阻等，盡管它們都有自身對應(yīng)優(yōu)點(diǎn)，但由于本身的發(fā)熱會嚴(yán)重影響測量溫度，并且穩(wěn)定性低，所以不能用來處理后續(xù)電路，但相比于使用 DS18B20 作為溫度檢測器件， DS18B20 的體積更小，采用一線總線的的最新傳輸方式使設(shè)計(jì)更簡單，因 為可以直接將數(shù)字信號傳給片，使數(shù)據(jù)的中間環(huán)節(jié)變得更加簡單，大大提高了系統(tǒng)的容錯(cuò)性和抗干擾性。有的還具有自學(xué)習(xí)功能，能夠根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)及控制對象的變化情況，自動(dòng)調(diào)整相關(guān)控制參數(shù)，以保證控制效果的最優(yōu)化；六是具有控制精度高、抗干擾力強(qiáng)的特點(diǎn)。它們主要具有如下的特點(diǎn)：一是能適應(yīng)一些像大滯后、大時(shí)限等復(fù)雜的溫度系統(tǒng)控制；二是能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型難以建立的溫度控制系統(tǒng)的控制；三是能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)過程復(fù)雜、參數(shù)時(shí)變的溫度控制系統(tǒng)的控攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 3 制；四是溫度控制系統(tǒng)普遍采用自適應(yīng)控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理論及計(jì)算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用先進(jìn)的算法，適應(yīng)的范圍廣泛；五是溫控器普遍具有參數(shù)自整定功能。國外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果。由于外國不外漏其生產(chǎn)技術(shù)和我國自身開發(fā)工作的緩慢，一直到現(xiàn)在都未能自主研發(fā)出性能可靠的自整軟件。該類型的控制器能適應(yīng)大部分溫度系統(tǒng)控制，但對延時(shí)、復(fù)雜、時(shí)變的溫度系統(tǒng)控制效果不佳。 國內(nèi)外現(xiàn)狀及研究水平 在國內(nèi)，溫度控制系統(tǒng)可以說已經(jīng)深入到社會的方方面面且已取得了重大突破和重要進(jìn)展，但在溫度控制器這一塊來說，總體發(fā)展水平依舊欠缺，同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比有著較大差距。現(xiàn)代社會中，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，溫度檢測和控制迅速發(fā)展，溫度控制將更好的服務(wù)于社會。在人們的日常生活中，溫度控制中的水溫控制就很實(shí)用，人們可以借此控制洗澡時(shí)水的溫度，這為人們的日常生活帶來了極大的便利。在工業(yè)上，許多工廠中都存在許多電站熱爐和供熱鍋爐，它們的能源消耗非長大，如果在廠房中普及溫度控制這一技術(shù)，就能極大的減少資源浪費(fèi)和減輕環(huán)境治理上的負(fù)擔(dān)。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 2 1 緒論 課題背景 溫度在許多工業(yè)中都有非常重要的作用，因?yàn)樗枪I(yè)控制中主要的被控參數(shù)之一。AT89C51 通過 DS18B20 生成的數(shù)據(jù)傳輸 。 ,有了這個(gè)系統(tǒng)就可以完全實(shí)時(shí)保護(hù)和控制系統(tǒng)工作區(qū)溫度。 論文的 第一階段的主要任務(wù)是熟悉相關(guān)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件 DXP 等 ,了解單片機(jī)開發(fā)相關(guān)的工作流程 ,學(xué)習(xí)單片機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 c 語言（匯編語言）編程和設(shè)計(jì) ,然后能夠順利的做出這個(gè)設(shè)計(jì)的最終產(chǎn)品 —— 基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞： AT89c51 單片機(jī)， 按鍵控制，數(shù)碼管顯示， AT24C02， DS18B20 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） ABSTRACT II ABSTRACT As the level of industrial and agricultural production and people living standard rise, demand for industrial and agricultural environment and living environment is being more and more high, industrial and agricultural production equipment is more and more tend to automatic control and intelligent control, People39。軟件部分可以歸劃成以下幾個(gè)模塊：數(shù)據(jù)采集、按鍵控制、蜂鳴器報(bào)警、外接溫度控制設(shè)備和顯 示等子函數(shù)模塊。處理器采用 51 系列單片機(jī)AT89C51。本設(shè)計(jì)主要包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。 I