【正文】 致 謝值此本科畢業(yè)論文完成之際，我的心也總算是放了下來。水溫控制器系統(tǒng)可以廣泛地應(yīng)用于電器、汽車、材料、生物工程等領(lǐng)域。通過硬件和軟件相結(jié)合的方式完成了水溫控制器的設(shè)計，將所測量的溫度信號直接通過數(shù)字溫度傳感器DS18B20檢測到溫度后，送到單片基AT89S52中，單片機把檢測的溫度顯示在數(shù)碼管上。如下圖所示。圖53 程序的編寫（2） 點擊Project 點擊Options for Tardet 點擊Output 選定Create HEX Fi ，如圖54所示。圖51 工程的創(chuàng)建 AT89C52單片機的選擇本次設(shè)計選用的是單片機AT89C52，如圖52所示。軟件仿真工具采用英國Labcenter Electronics公司研發(fā)的多功能EDA軟件Proteus，其中的Proteus ISIS是一款操作簡單便捷的電子系統(tǒng)原理設(shè)計和仿真平臺軟件，它運行于Windows操作系統(tǒng)，可以仿真和分析各種模擬器和集成電路。其軟件程序見附錄B。顯示電路如圖38所示。本次設(shè)計采用的是兩位共陽極8段數(shù)碼管。測溫電路如圖37所示。采用寄生供電方式時VDD端接地。另一種是寄生電源供電方式，單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個MOSFET管來完成對總線的上拉。加熱控制電路如圖36所示。圖35 復(fù)位電路原理圖 加熱控制電路 當(dāng)控制溫度大于設(shè)定溫度，則關(guān)閉加熱器；當(dāng)控制溫度小于設(shè)定溫度，則打開加熱器。電路中用PNP三極管，選用低功率三極管9012，三極管集電極正偏，發(fā)射機反偏，三極管導(dǎo)通，驅(qū)動蜂鳴器報警。復(fù)位電路如圖34所示。不管是單片機剛接上電源還是斷電后或發(fā)生故障后均要進(jìn)行復(fù)位的操作。晶振電路如圖33所示。XTAL1和XTAL2腳分別構(gòu)成單片機片內(nèi)振蕩電路的反相放大器的輸入端和輸出端，外接石英晶體X1和振蕩電容CC2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。 晶振電路單片機是一種時序電路，必須提供脈沖才能正常工作。穩(wěn)壓電源電路主要由變壓器、三端集成穩(wěn)壓器780整流電路、濾波電路組成。圖32 電源電路原理圖穩(wěn)壓電源電路即利用晶體管作為調(diào)整元件和負(fù)載串聯(lián)，調(diào)整元件看做是可變電阻，從輸出電壓中提取全部或部分電壓調(diào)節(jié)調(diào)整管所呈現(xiàn)的電阻來維持輸出電壓基本不變。其總電路圖見附錄A。硬件設(shè)計總體結(jié)構(gòu)框圖如圖31所示。表22 數(shù)字段碼表數(shù)字0123456789共陰0x3f0x060x5b0x4f0x660x6d0x7d0x070x7f0x6f共陽0xc00xf90xa40xb00x990x920x820xf80x800x903 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 設(shè)計原理根據(jù)系統(tǒng)總體的設(shè)計方案，水溫控制器的硬件設(shè)計部分采用AT89C52單片機作為核心控制器件，結(jié)合外圍的測溫電路和數(shù)碼管顯示電路等硬件輔助電路，組成水溫控制器系統(tǒng)。圖26表示七段LED內(nèi)段的排列。在圖26中，公共陽極接到+5V，當(dāng)陰極上的信息為“1”時，段就不亮；信息為“0”時，段就點亮。 數(shù)碼管的引腳功能說明七段LED有共陰極與共陽極兩種。動態(tài)顯示驅(qū)動：將所有數(shù)碼管通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示。圖24 AT89C52的引腳圖圖24 數(shù)碼管位數(shù) 數(shù)碼管驅(qū)動方式直流驅(qū)動：指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。八段數(shù)碼管是數(shù)碼管的一種，是半導(dǎo)體發(fā)光器件，數(shù)碼管可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，區(qū)別在于八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元，其基本單元是發(fā)光二極管。 數(shù)碼管的簡介數(shù)碼管是電路中常見的顯示元件，按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管。74LS245的引腳如圖23所示。P0口與74LS245輸入端相連,E端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通。 74LS245的引腳說明當(dāng)片選端/CE低電平有效時，DIR=“0”，信號由 B 向 A 傳輸；（接收）DIR=“1”，信號由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當(dāng)CE為高電平時，A、B均為高阻態(tài)。74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。 圖22 DS18B20的引腳圖引腳定義： （1）DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；（2）GND為電源地； （3）VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。每一個DS18B20有唯一的序列號，多個DS18B20可以存在于同一條單線總線上[10]。 DS18B20的引腳功能說明DS18B20全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。（4）負(fù)壓特性。（2）DS18B20能提供9～12位溫度讀數(shù)，精密度高且其信息傳輸只需1根信號線，與計算機接口的連接十分簡便，讀寫及溫度變換的功率全部來自于數(shù)據(jù)線，因此，不需要額外的附加電源。（7）用戶可定義的非易失性的溫度告警設(shè)置。（5）以9～12位數(shù)字值方式讀出溫度。（3）可用數(shù)據(jù)線供電，不需要備份電源。 DS18B20的簡介DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體器件公司在其前代產(chǎn)品DS18B20的基礎(chǔ)上推出的單線數(shù)字化智能集成溫度傳感器，其特點是[9]：（1）獨特的單線接口，只需1個接口引腳即可通信。當(dāng)單片機由外部程序存儲器取指令時，每個機器周期輸出兩個脈沖；當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN不被激活[8]。XTAL2口：振蕩器反相放大器的輸出端。當(dāng)晶振工作時，RST引腳持續(xù)兩個機器周期以上的高電平將使單片機復(fù)位。每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，跳過一個ALE 脈沖。ALE/PROG口：地址鎖存控制信號。要使CPU 僅訪問外部程序存儲器，EA 端必須保持低電平（接地）。另外，P3口還具有第二功能如表21所示[7]。P3（～）口：一組帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口，端口輸出緩沖級可驅(qū)動4個TTL邏輯門電路。P2（～）口：一組帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口，端口的輸出緩沖級可驅(qū)動4個TTL 邏輯門電路。當(dāng)對端口寫“1”時，可用作輸入口；當(dāng)作為輸入口使用時，被外部信號拉低的引腳會輸出電流IIL。當(dāng)作為輸出口使用時，每位可以驅(qū)動8 個TTL邏輯門電路；當(dāng)對端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入；當(dāng)Flash 編程時，端口接收指令字節(jié)；當(dāng)程序校驗時，需要外接上拉電阻；當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或者程序存儲器時，這組口線分時地轉(zhuǎn)換低8 位地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部的上拉電阻。其中P0口是一個漏極開路的8路準(zhǔn)雙向I/O端口，作輸入口使用時要先寫1，這就是準(zhǔn)雙向的含義。 AT89C52單片機引腳功能說明AT89C52的引腳如圖21所示。它是一個低電壓、高性能CMOS 8位的單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)檫寫Flash只讀程序存儲器（PEROM）和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令系統(tǒng)和8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元[4]。2 主要器件介紹 單片機的選擇本次設(shè)計單片機選用ATMEL公司的AT89S52單片機。（3）控制精度為1℃。 本設(shè)計的要求基于AT89S52單片機水溫控制器晶振采用12MHz，具體要求如下：（1）初始溫度設(shè)置為50℃。傳統(tǒng)的溫度采集電路相當(dāng)