【正文】 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 圖 電路的晶振時(shí)鐘電路 按鍵 設(shè)計(jì) 方案選擇 ： 方案 1：焊接獨(dú)立按鍵 ， 方案 2：使用矩陣鍵盤 。實(shí)際應(yīng)用中多采用無(wú)源晶振設(shè)計(jì)的電路居多。 晶振 可以提供基準(zhǔn)頻率 ， 分為有源無(wú)源兩類 ，無(wú)源 式 晶振需要 選用 芯片內(nèi)部有震蕩器，晶振的信號(hào)電壓 要 根據(jù)起振電路 的具體情況 而定，允許不同的電壓 信號(hào) ，但 通常 無(wú)源晶振精度 和 質(zhì)量 都 較差， 為 更 精確的匹配外圍 電路 設(shè)計(jì) ， 晶振頻率選取 12MHZ， 如需更換晶振時(shí)要同時(shí) 要改變外 圍電路 設(shè)計(jì) 。由于單片機(jī)內(nèi)部有反相高增益放大器，當(dāng)外接晶振后， 便 構(gòu)成了自激 式 振蕩 電路 ， 并產(chǎn)生震蕩 的 時(shí)鐘脈沖。 圖 選定復(fù)位電路方案 單片機(jī)晶振電路設(shè)計(jì) STC89C52MCU 的 時(shí)鐘信號(hào) 可以通過內(nèi)部震蕩電路方式或是外部震蕩電路方式獲得 。 如圖 所示 。 圖 指示燈電路 復(fù)位電路方案確定 對(duì)于 單片機(jī)，通常 系統(tǒng) 需要在上電瞬間進(jìn)行內(nèi)部參數(shù)的初始化，這時(shí)單片機(jī)無(wú)法立即進(jìn)入工作狀態(tài) ， 通常稱為上電初始化 。 考慮到自制電源供電不穩(wěn)，最后選擇方案 2，圖 為供電電路 圖 供電電路 圖 為電源外接指示燈電路，讓用戶清楚知道是否供電。 （ 1） 捕獲工作模式： 通過設(shè)置 T2CON中 EXEN2選項(xiàng)來(lái)決定工作方式，當(dāng) EXEN2等于 0時(shí)，定時(shí)器可作為一個(gè)十六位的定時(shí)器或是計(jì)數(shù)器，溢出時(shí) TF2會(huì)被置位，如果 EXEN2等于 1時(shí)，就會(huì)增加一個(gè)功能特性， EXF一樣可以產(chǎn)生中斷，這一點(diǎn)和 TF2很像，在捕獲模式中， TL2和 TH2寄存器切勿重新裝載值 （ 2） 自動(dòng)重裝模式： 通過配置 T2CON來(lái)將其配置成十六位的定時(shí)計(jì)數(shù)器，通過編寫程序來(lái)決定是遞增還是遞減工作方式，增減方式由寄存器 DCEN來(lái)確定，它位于T2MMON寄存器中，當(dāng) DCEN為 0時(shí)默認(rèn)為向上計(jì)數(shù)，當(dāng) DCEN等于 0時(shí)，可以通過寄存器 T2Ex來(lái)確定是增計(jì)數(shù)還是減計(jì)數(shù)，如下圖所示為例介紹一下自動(dòng)裝載計(jì)數(shù)功能，圖示中 DCEN=0，為自動(dòng)增計(jì)數(shù)模式，通過設(shè)置 EXEN2位來(lái)選擇，如果 EXEN2被配置為 0，那么 T/C2則以增加的計(jì)數(shù)的方式計(jì)數(shù)到 0FFFFH，計(jì)數(shù)溢出將 TF2置位為 1，然后將 RCAP2L和 RCAP2H存儲(chǔ)的 16位數(shù)值從新裝載到定時(shí)計(jì)數(shù)器，其中存儲(chǔ)器 RCAP2L和 RCAP2H中的數(shù)值是通過軟件編程預(yù)設(shè)置的 （ 3） 波特率發(fā)生 模式 ： T2CON的控制位 TCLK以及 RCLK允許 T/C1或者 T/2從串行口發(fā)送和接收波特率，寄存器 TCLK=0， T/C1作 為串行口發(fā)送波特率的發(fā)生器，當(dāng)寄存器 TCLK=1時(shí)， T/C2作為串行口波特率發(fā)生器，寄存器 RCLK對(duì)接收的波特率作用是相同的，通過 TCLK和 RCLK兩個(gè)寄存器，可以使得串行口獲得不同的接收以及發(fā)送波特率，一個(gè)通過 T/C1產(chǎn)生，一個(gè)通過 T/C2產(chǎn)生。 89C52內(nèi)部存儲(chǔ)器中， 80H～ FFH地質(zhì)單元 為特殊功能寄存器區(qū)域 ,89C52單片機(jī)中有定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0，定時(shí)計(jì)數(shù)器 T1，還加進(jìn)去一個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器 T2，其為十六位的，通過配置它的特殊功能寄存器 T2CON來(lái)決定它是定時(shí)器還是計(jì)數(shù)器 。 XTAL1引腳：對(duì)應(yīng)封裝圖 19引腳，振蕩器反向放大器，以及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端口 。 PSEN引腳：對(duì)應(yīng)封裝圖 29引腳，該引腳為外部程序選通控制信號(hào)，當(dāng)從外部程序 ROM執(zhí)行代碼時(shí)，在每個(gè)周期內(nèi)被激活兩次，當(dāng)用戶訪問內(nèi)部數(shù)據(jù) RAM時(shí)，不會(huì)被激活 。 ALE引腳： ALE是 地址鎖存控制信號(hào)當(dāng) MCU訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，用來(lái)鎖存地址低 8位的輸出脈沖。 P3引腳： ~ 10到 17引腳， P3端口和 P2端口一樣也是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的 8位雙向型 I/O口， P3端口以吸收或釋放電流的方式可以驅(qū)動(dòng) 4個(gè)TTL輸入類型的負(fù)載， P3引腳作為輸入端口使用，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻的緣故，那些被外部輸入信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸入一個(gè)電流 ,P3引腳不僅僅可以作為雙向 I/O口使用，還有一些復(fù)用功能， P3引腳特殊功能及對(duì)應(yīng)的引腳 如表 。對(duì) P2端口寫入 1時(shí)，可以通過內(nèi)部的上拉電阻實(shí)現(xiàn)把端口拉到高電平的功能，這時(shí) P2端口可以滿足作為 輸入口 端口功能 。 P2引腳； ~ 21到 28引腳， P2端口也是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O端口。 其引腳功能 為 ： VCC（ 40引腳）：電源電壓 VSS（ 20引腳）：接地 P0引腳： ~ 32 到 39引腳 P0是一個(gè)漏極開路的 8位雙向的I/O口，每個(gè)引腳可以驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL類型的負(fù)載，對(duì) P0寫“ 1”，可以實(shí)現(xiàn)高阻抗輸入的功能，在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， P0端口可以提供 8位的地址和數(shù)據(jù)的復(fù)用總線 。 （ 9） 掉電工作模式：可以由外部中斷喚醒，中斷 執(zhí)行完畢 返回后繼續(xù)執(zhí)行原程序 （ 10） 正常工作時(shí)的電流為 4mA～ 7mA （ 11） 所選單片機(jī)正常溫度范圍 ： 40～ +85℃ ， 可在工業(yè)生產(chǎn)里使用 （ 12） 封裝的方式為 PDIP。在程序指令的控制下，存儲(chǔ)器或 I/O 接口通過控制總線和地址總線的聯(lián)合作用，分時(shí)地占用數(shù)據(jù)總線，和 CPU 交流信息。存儲(chǔ)器， I/O 接口和CPU 之間通過總線相連。輸入、輸出接口（又稱 I/O 接口）是 CPU 和外設(shè)（外部設(shè)備）之間相連的邏輯電路，外設(shè)必須通過接口才能和 CPU 相連。如圖 所示 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 圖 內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 其中， CPU 是計(jì)算機(jī)的控制核心 部件 ，它的功能是執(zhí)行指令，完成算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算，并對(duì)整機(jī)進(jìn)行控制。它專為工業(yè)測(cè)量與控制而設(shè)計(jì)，具有三高優(yōu)勢(shì)（集成度高，性價(jià)比高，可靠性高），它的特點(diǎn)是 小而全（體積小，功能全），主要應(yīng)用于工業(yè)檢測(cè)與控制，計(jì)算機(jī)外設(shè)，智能儀器，儀表，通信設(shè)備，家用電器等，特別適合嵌入式微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 。簡(jiǎn)而言之，存儲(chǔ)程序，執(zhí)行程序是微機(jī)的基本工作原理，取指，譯碼，執(zhí)行是微機(jī)的基本工作過程。 單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)及原理 程序存放在存儲(chǔ)器中， CPU 按照嚴(yán)格的時(shí)序關(guān)系，不斷地從存儲(chǔ)器中取指令，譯碼，執(zhí)行指令規(guī)定的操作，即按照指令的指示發(fā)出地址信號(hào)和控制信號(hào)，打開某些門和關(guān)閉某些門，使信號(hào)（數(shù)據(jù)或命令）通過數(shù)據(jù)總線在 CPU 和存儲(chǔ)器及 I/O接口之間交流。 （ 3）外部方便拓展 EEPROM，掉電數(shù)據(jù)不丟失 。 選擇 STC89C52 芯片的原因 系統(tǒng)可選單 片機(jī)有多種，如 8031,8051， MSP430， Mega16， AT89C52 等，選擇 STC89C52 有一下原因 （ 1） 價(jià)格和 MSP4 Mega1 AT89C52 相比較便宜，但仍能滿足系統(tǒng)要求的高可靠性。 51 系列單片機(jī)是國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用最廣泛的一種 8 位單片機(jī)之一 ， 經(jīng)過 近三十年 的推廣與發(fā)展， 51 系列單片機(jī)形成了一個(gè)規(guī)模龐大，功能齊全，資源豐富的的產(chǎn)品群。 功能按鍵設(shè)置：設(shè)置 兩 個(gè)功能按鍵 分別為 K K2，分別連到單片機(jī)外部中斷INT0、 INT1 端口，編寫中斷程序，按下 K1 報(bào)警溫度增大，按下 K2 報(bào)警溫度減小，測(cè)得溫度和報(bào)警溫度比較，大于報(bào)警溫度，繼電器斷開停止加熱，低于報(bào)警溫度，繼電器吸合開始加熱，此時(shí)加熱指示燈發(fā)光。 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 第 2 章系統(tǒng) 硬件功能設(shè)計(jì) 系統(tǒng)整體功能設(shè)計(jì)框圖 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)以 STC89C52 為核心，通過 LCD1602 顯示測(cè)量溫度，功能按鍵設(shè)置控制溫度數(shù)值，繼電器控制加熱電路通斷的溫度控制系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，具體設(shè)計(jì)方案如圖 ，系統(tǒng) 包括 LCD 顯示模塊，繼電器控制 加熱 模塊， 5V 電源供電模塊，功能按鍵設(shè)置模塊， USB 轉(zhuǎn)串口下載模塊。接著論述了 LCD 顯示方案流程圖、按鍵軟件程序流程圖、繼電器控制流程圖，第三章末尾介紹了單片機(jī)編程軟件、下載軟件的使用步驟及其注意事項(xiàng)。 論文開篇，論述整體功能設(shè)計(jì)框圖，接著介紹使用單片機(jī)各引腳功能，然后介紹應(yīng)用芯片自身特性以及硬件電路設(shè)計(jì)方案。 設(shè)計(jì)的主要任務(wù)和目標(biāo) 設(shè)計(jì)任務(wù)： 以 STC89C52 MCU 為核心，設(shè)計(jì)一個(gè) 通過 LCD1602 顯示測(cè)量溫度的控制系統(tǒng) ，通過功能按鍵 能夠 設(shè)置溫度范圍， 測(cè)溫范圍是 55℃ 125℃， 通過資料查找 ，進(jìn)行理論分析， 確定設(shè)計(jì)方案 ，通過編程語(yǔ)言使用， 加深理解軟件編 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 程應(yīng)用，更好 理解整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，結(jié)合學(xué)習(xí)課程加深理解 MCU 的使用。 本課題研究的溫度控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) ，應(yīng)該的范圍十分廣泛，可以應(yīng)用于火災(zāi)報(bào)警，農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 中的溫度控制，糧食存儲(chǔ)中溫度的控制，以及冷凍庫(kù)房溫度的控制，以 傳統(tǒng)的工作方式采集溫度，耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)， 可操作性差，勞動(dòng)強(qiáng)度較高， 工作效率無(wú)法得以提升，造成資源的浪費(fèi) 。 隨著 電子技術(shù) 的 發(fā)展， 溫控 元件的性能得到了很大的提升。 基于測(cè)溫技術(shù)的不斷發(fā)展，這就要求我們找到一種既經(jīng)濟(jì)又精確的測(cè)量方法。目前國(guó)內(nèi)多采用接觸式測(cè)溫，并且主要使用熱電阻與熱電偶。 設(shè)備的性能、價(jià)格、發(fā)展空間等 特點(diǎn) 備受人們的關(guān)注，尤其對(duì)電子設(shè)備的精密度和穩(wěn)定度最為關(guān)注。 關(guān)鍵詞：溫度控制 、 單片機(jī) 、 DS18B A/DC080 LCD1602 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) III Abstract With the development of industrial level, the temperature control system bees more important in different areas, the industrial area requires the temperature control with reliable and efficient economic characteristics , this design can suit the requirement . The MCU STC89C52 is the main part of the temperature control system. It has a small size and can be easily operated. The price of it is cheap, so it is widely accepted and used. We use the DS18B20 sensor to measure the temperature. It is produced by DALLAS Company. The DS18B20 is a kind of digital sensor with easy structure and cheap price. If you deal with the temperature signal through programming, it will be very plicated, if we use the DS18B20 sensor, we can save a lot of hard work. The temperature range of DS18B20 is widely used, you can set the value of the temperature. It can be used in agriculture greenhouse and the water temperature control system. We use the STC89C52 chip as the main part of the system design, the design aims to build the temperature control system with the LCD displaying function. The control temperature range is between 55℃ and 125℃ . The user can set the temperature range, when the temperature is lower the min value, the relay closes, the heating circuit begins to work. When the temperature is higher than the max value, the heating circuit stops working, aiming to achieve the goal that the temperature is in the control range. At the beginning of the chapter two, the paper introduces the whole functional diagram, then introduces the function of MCU’s pins, the design of clock circuit and the design of keyboard. Then th