【正文】 器經(jīng)“出入口”輸出。 在單片機(jī)中，基本上有三類信息在流動(dòng)，一類是數(shù)據(jù)，即各種原始數(shù)據(jù)（如上例中的 3 163 等）、中間結(jié)果（如 166247。 或者，當(dāng)運(yùn)算器得到最后結(jié)果時(shí)，再將此結(jié)果輸出，而中間結(jié)果不能隨便“溜出”單片機(jī)。如上例中，當(dāng)在計(jì)算 163 156 時(shí)，數(shù)字 36就不能同時(shí)進(jìn)入運(yùn)算器。此外，還需要有能代替人作用的控制器，它能根據(jù)事先給定的命令發(fā)出各種控制信號(hào)，使整個(gè)計(jì)算過(guò)程能一步步地進(jìn)行。 現(xiàn)在，我們用單片機(jī)來(lái)完成上述過(guò)程，顯然，它首先要有代替算盤進(jìn)行運(yùn)算的部件，這就是“運(yùn)算器”；其次，要有能起到紙和筆作用的器件，即能記憶原始題目、原始數(shù)據(jù)和中間結(jié)果，還要記住使單片機(jī)能自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)算而編制的各種命令。我們把要計(jì)算的問(wèn)題記錄下來(lái)，然后第一步先算 163 156，把它與 36 相加的結(jié)果記在紙上，然后計(jì)算 166247。 34。 基于 AT89C51 家庭溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 第 4頁(yè) （共 33頁(yè)） 2 智能溫度控制系統(tǒng)的概述 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及介紹 單片機(jī)要自動(dòng)完成計(jì)算，它應(yīng)該具有哪些最重要的部分呢？ 我們以打算盤為例計(jì)算一道算術(shù)題。成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的 PID 控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國(guó)內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。包括傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報(bào)警調(diào)整電路，單片機(jī)主板電路等 組成。這樣就完成了數(shù)字溫度計(jì)的基本測(cè)溫功能。 5. 實(shí)現(xiàn)報(bào)警提示。 3. LED 液晶顯示。 主要工作如下： 1. 溫度測(cè)試基本范圍 0℃ — 100℃。 緒論 第 3頁(yè)（共 33頁(yè)） 課題的主要工作 本課題的研究重點(diǎn)是設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)控制系統(tǒng)。 2. 培養(yǎng)針對(duì)課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊(cè)、圖表及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動(dòng)手能力。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的 Windows 和 Linux 操作系統(tǒng)。目前，高端的 32 位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò) 300MHz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至 1 美元，最高端的型號(hào)也只有10 美元。隨著 INTEL i960 系列特別是后來(lái)的 ARM系列的廣泛應(yīng)用， 32 位單片機(jī)迅速取代 16 位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了 16 位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列單片機(jī)系統(tǒng)。 早期的單片機(jī)都是 8 位或 4 位的。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 單片機(jī)也被稱為微控制器（ Microcontroller），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的 PID 控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國(guó)內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。單片機(jī)具有集成度高 ，通用性好， 功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。靜態(tài)控制精度為 ℃。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡(jiǎn)便，而且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)的控制方式以不能滿足高精度，高速度的控制要求，如溫度控制表溫度接 觸器，其主要缺點(diǎn)是溫度波動(dòng)范圍大，由于他主要通過(guò)控制接觸器的通斷時(shí)間比例來(lái)達(dá)到改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。然而所采用的測(cè)溫元件和測(cè)量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問(wèn)題能夠得到很好的解決。該設(shè)計(jì)控制器使用 AT89C511單片機(jī)，測(cè)溫傳感器使用 DALLAS公司 DS18B20，用 液晶來(lái) 實(shí)現(xiàn)溫度顯示。社會(huì)的發(fā)展使人們對(duì)傳感器的要求也越來(lái)越高，現(xiàn)在的溫度傳感器正在基于單片機(jī)的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，并朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展，本文將介紹智能集成溫度傳感器 DS18B20的結(jié)構(gòu)特征及控制方法，并對(duì)以此傳感器， 89C51單片機(jī)為控 制器構(gòu)成的數(shù)字溫度測(cè)量裝置的工作原理及程序設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹。 測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段： ①傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器 ②模擬集成溫度傳感器 ③智能集成溫度傳感器。 Ⅷ 前 言 隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)各種信息參數(shù)的準(zhǔn)確度和精確度的要求都有了幾何級(jí)的增長(zhǎng)，而如何準(zhǔn)確而又迅速的獲得這些參數(shù)就需要受制于現(xiàn)代信息基礎(chǔ)的發(fā)展水平。Temperatur measurement； DS18B20。該電路設(shè)計(jì)新 穎、功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 本文介紹一種基于 AT89C51 單片機(jī)的一種溫度測(cè)量及報(bào)警電路 ,該電路采用DS18B20 作為溫度監(jiān)測(cè)元件，測(cè)量范圍 0℃ ～ +100℃，使用 LED 模塊顯示，能設(shè)置溫度報(bào)警上下限。 我們采用美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司繼 DS18B20 之后 推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器 DS18B20 作為檢測(cè)元件，溫度范圍為 55~125 oC,最高分辨率可達(dá) oC。而熱電偶和熱電阻測(cè)出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，這些方法相對(duì)比較復(fù)雜，需要比較多的外部硬件支持。溫度測(cè)量是溫度控制的基礎(chǔ)，技術(shù)已經(jīng)比較成熟。在生產(chǎn)過(guò)程中，為了高效地進(jìn)行生產(chǎn)，必須對(duì)它的主要參數(shù)，如溫度、壓力、流量等進(jìn)行有效的控制。采用單片機(jī)來(lái)對(duì)他們控制不僅具有控制方便，簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問(wèn)題的能力，畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問(wèn)題的能力，畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。 5月 21 號(hào) ~6 月 4 號(hào) 完成畢業(yè)論文初稿 6月 5號(hào)之后 畢業(yè)論文及相關(guān)文檔定稿、審查、評(píng)閱、整理，畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。首先要解決的是對(duì) 18B20 數(shù)字溫度傳感器本身的屬性，它的用法，各個(gè)性能參數(shù)，內(nèi)部功能有一個(gè)很好的掌握，還要對(duì) 51 單片機(jī)的用法，外圍電路（溫度檢測(cè)電路，溫度控制電路，單片機(jī)串口通信的電路，復(fù)位電路，數(shù)碼管顯示電路）的設(shè)計(jì)接法進(jìn)行進(jìn)一步的掌握，最后就是軟件編寫部分了，軟件部分需要解決的問(wèn)題有 18B20 初始化模塊，18B20 對(duì)溫度的獲取并轉(zhuǎn)換模塊，溫度數(shù)據(jù)的處理模塊 ，溫度數(shù)據(jù)顯示模塊，超高（低）溫控制模塊，串口初始化模塊。 需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題 解決的主要問(wèn)題是溫度自動(dòng)控制問(wèn)題，使得在一定的區(qū)間內(nèi)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制下，溫度始終在人們要求的范圍之內(nèi)。 （ 3）、軟件部分設(shè)計(jì)包括 LCM1602 顯示程序、按鍵掃描及處理程序、溫度采集程序、溫度越界判決程序、 AT24C02B 讀寫程序。 五、主要研究?jī)?nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路 主要研究?jī)?nèi)容 （ 1）、提出符合設(shè)計(jì)要求的溫度控制系統(tǒng)方案，并闡述了其工作原理。軟件設(shè)計(jì)一般采用中斷技術(shù)定時(shí)采集環(huán)境因子參數(shù)，然后經(jīng)過(guò)相關(guān) Ⅱ 的標(biāo)度轉(zhuǎn)換得到環(huán)境因子的參數(shù)化值，再通過(guò)一定的控制算法與設(shè)定值進(jìn)行比較從而對(duì)外設(shè)進(jìn)行控制，一般常用的控制算法是數(shù)字 PID 控制算 法，這種算法經(jīng)過(guò)改進(jìn)可以實(shí)現(xiàn)較為穩(wěn)定和精確的控制。這種類型的自動(dòng)控制系統(tǒng)一般以單片機(jī)為核心，包括輸入模塊、控制模塊、輸出模塊等。 當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外利用單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)軟硬件實(shí)施方式主要有三種類型。 Ⅱ 三、閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱 [1] 曹巧媛主編 .單片機(jī)原理及應(yīng)用（第二 版） .北京：電子工業(yè)出版社 .2021 [2] 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì)編 .第五屆全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編（ 2021），京：北京理工大學(xué)出版社， 2021 [3] 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數(shù)字量的形式存儲(chǔ)和顯示，可以獨(dú)立作為一種設(shè)備對(duì)溫室溫度進(jìn)行有一定精度的控制，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的運(yùn)算發(fā)出各種控制命令，并能動(dòng)態(tài)的顯示當(dāng)前溫度值，設(shè)定目標(biāo)控制溫度值。其控制溫度不是一個(gè)點(diǎn)，而是一個(gè)范圍。 在溫度控制中，由于受到溫度被控對(duì)象特性（如慣性大，滯后大，非線性等）的影響，使得控制性能難以提高，有些工藝過(guò)程其溫度控制的好壞直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因而設(shè)計(jì)一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，越來(lái)越多的生產(chǎn)部門和生活環(huán)節(jié)對(duì)溫度控制的可靠性和穩(wěn)定性等有了更高的要求。因此， 溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真 己成為 很有必要研究 的課題。首先要解決的是對(duì) 18B20 數(shù)字溫度傳感器本身的屬性，它的用法，各個(gè)性能參數(shù)，內(nèi)部功能有一個(gè)很好的掌握，還要對(duì) 51 單片機(jī)的用法，外圍電路（溫度檢測(cè)電路，溫度控制電路，單片機(jī)串口通信的電路，復(fù)位電路，數(shù)碼管顯示電路）的設(shè)計(jì)接法進(jìn)行進(jìn)一步的掌握，最后就是軟件編寫部分了，軟件部分需要解決的問(wèn)題有 18B20 初始化模塊， 18B20 對(duì)溫度的獲取并轉(zhuǎn)換模塊，溫度數(shù)據(jù)的處理模塊，溫度數(shù)據(jù)顯示模塊，超高（低）溫控制模塊，串口初始化模塊 所需實(shí)驗(yàn)環(huán)境： PROTEUS電路仿真軟件 所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備：電機(jī)一臺(tái)， 微機(jī)一臺(tái) ,CPU 、內(nèi)存 512M 以上、硬盤40G 以上 任務(wù)書批準(zhǔn)日期 2021 年 11月 25日 系 主任 （責(zé)任教授） (簽字 ) 任務(wù)書下達(dá)日期 2021 年 11月 30日 指導(dǎo)教師 (簽字 ) 完 成任務(wù)日期 2021 年 6 月 10 日 學(xué)生（簽名） Ⅱ 長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 題 目 名 稱 基于 AT89C51 家庭溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 題 目 類 型 畢業(yè)設(shè)計(jì) 系 部 信 息 系 專 業(yè) 班 級(jí) 測(cè)控 801 班 學(xué) 生 姓 名 李亞峰 指 導(dǎo) 教 師 王宇 輔 導(dǎo) 教 師 開題報(bào)告時(shí)間 2021 年 12 月 20 日 Ⅱ 一、題目來(lái)源 來(lái)源：社會(huì)實(shí)踐， 隨著 社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，越來(lái)越多的生產(chǎn)部門和生活環(huán)節(jié)對(duì)溫度控制的可靠性和穩(wěn)定性等有了更高的要求 。 （二）重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路： 解決的主要問(wèn)題是溫度自動(dòng)控制問(wèn)題，使得在一定的區(qū)間內(nèi)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制下，溫度始終在人們要求的范圍之內(nèi)。 （ 3）、 軟件部分設(shè)計(jì)包括 LCM1602 顯示程序、按鍵掃描及處理程序、溫度采集程序、溫度越界判決程序、 AT24C02B 讀寫程序。 長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題 目 名 稱 基于 AT89c51 家庭溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真 題 目 類 型 畢業(yè)設(shè)計(jì) 系 部 信息系 專 業(yè) 班 級(jí) 測(cè)控 60801 學(xué) 生 姓 名 李亞峰 指 導(dǎo) 教