【正文】 roduced the developmengt of the puter control technology and the role of MCU played in in modern next was a brief introduntion of the MCU which weused in this system,including the performance and the the same time we introduced the smart temperature sensorsDS18B20 which temperature measured between 55 to 125. Next,the key of this article was observed and controlled software position carried on the sub modeulation has analyzed the design gradually. When the introduction of the each part of the electric circuits was finished,finally had realized this system hardware electric the hardware to the fuction of the system would finished the design of the software and after the repeatedly simulation run,debugging,the revision simplified the software has formed set of plete. The whole paper is divided into six parts,namely the four loop controller,done a more prehensive narrative. KEY WORDS:MCU AT89S52,DS18B20,system design,hardware I 目 錄 第 1 章 引言 .................................................. 1 本文研究的目的和意義 ......................................... 1 過程控制系統(tǒng)的發(fā)展 ........................................... 2 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及主控芯片介紹 ............................. 5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ................................................. 5 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ............................................. 6 主控芯片的選擇方案 ....................................... 6 AT89S52 的功能性能描述 ................................... 7 AT89S52 的引腳結(jié)構(gòu) ....................................... 8 存儲器結(jié)構(gòu) .............................................. 10 中斷系統(tǒng) ................................................ 12 輸入電路的設(shè)計(jì) ............................................. 12 溫度采集方案 ............................................ 12 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 簡介 ............................. 13 三位 LED 數(shù)碼管驅(qū)動電路的設(shè)計(jì) ............................... 20 LED 數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu)與顯示段碼 .......................... 20 LED 數(shù)碼顯示器的顯示段碼 ................................ 21 LED 數(shù)碼顯示器的顯示方法 ................................ 22 鍵盤電路設(shè)計(jì) ................................................ 22 鍵盤電路選擇 ............................................ 22 開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入 ...................................... 22 對按 鍵進(jìn)行編碼給定鍵值或給出鍵號 ........................ 22 選擇鍵盤監(jiān)測方法 ........................................ 23 繼電器控制電路 .............................................. 23 第 3 章 四回路溫度采集控制系 統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ...................... 25 主程序設(shè)計(jì)流程圖 ............................................ 25 DS18B20 讀取溫度子程序流程圖 ................................ 26 DS18B20 計(jì)算 溫度子程序流程圖 ................................ 27 按鍵控制及掃描子程序流程圖 ................................. 27 繼電器控制子程序流程圖 ...................................... 31 顯示子程序流程圖 ............................................ 33 第 4 章 結(jié)束語 ............................................... 34 總結(jié)和系統(tǒng)存在的問題 ....................................... 34 II 設(shè)計(jì)心得體會 ................................................ 34 致 謝 ....................................................... 36 附錄一：系統(tǒng)硬件電路圖 ....................................... 38 附錄二：實(shí)物照片 ............................................. 39 1 第 1 章 引言 本文研究 的目的和意義 在生產(chǎn)過程中， 經(jīng)常要對 生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝參數(shù)進(jìn)行采集，監(jiān)視和記錄， 達(dá)到 提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本 的目的 。總之，不論在哪個應(yīng)用領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)采集與處理越 及時 ，工作效率就越高，取得的經(jīng)濟(jì)效益就越大 。首先讓我們了解一下多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)在各個方面的應(yīng)用領(lǐng)域：消防電氣的非破壞性溫度檢測，電力、電訊設(shè)備之過熱故障預(yù)知檢測，空調(diào)系統(tǒng)的溫度 檢測，各類運(yùn)輸工具之組件的過熱檢測，保全與監(jiān)視系統(tǒng)之應(yīng)用，醫(yī)療與健診的溫度測試，化工、機(jī)械?等設(shè)備溫度過熱檢測。 但是由于歷史原因和技術(shù)發(fā)展的瓶頸所限，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在當(dāng)前生產(chǎn)過程中應(yīng)用的還不是很廣泛。這 使得鍋爐的燃燒不充分，而造成大氣污染加重，從而造成了我國社會主義現(xiàn)代化的建設(shè)中能源的增長大大落后于生產(chǎn)的增長。這就要求通過節(jié)能措施，以提高能源的有效利用。而我們此次設(shè)計(jì)的單片機(jī)四回路溫度采集控制系統(tǒng)正是基于改善供熱鍋爐的熱效率，挖掘其潛力，從而提高操作管理水平，減輕勞動強(qiáng)度。但是傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程是通過值班人員輪流對測溫點(diǎn)進(jìn)行人工讀取溫度 值，這樣難免有時會由于讀數(shù)失誤或不及時，難以對生產(chǎn)過程做到實(shí)時監(jiān)測。更重要的會影響鍋爐的正常運(yùn)行，埋藏安全隱患。通過系統(tǒng)的多個溫度傳感器采集多點(diǎn)的溫度信息，一旦某點(diǎn)的溫度超過設(shè)定值，通過繼電器控制引風(fēng)機(jī)或給水設(shè)備等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而使水溫降至正常值。這樣生產(chǎn)過程的安全和效率都能夠得到保障。此外鍋爐的生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣，對系統(tǒng)的抗干擾性能要求比較高。 但是 隨著單片機(jī)技術(shù)的迅速興起與蓬勃發(fā)展，其穩(wěn)定、安全、高效、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)十分突出，所以其應(yīng)用也 必將 十分廣泛。而鍋爐的生產(chǎn)過程也一定能夠由于計(jì)算機(jī)的引入而煥發(fā)青春。自20 世紀(jì) 90 年代以來，作為信息科學(xué)技術(shù)的重要分支，自動化技術(shù)本身及其應(yīng)用領(lǐng)域得到了迅速的提高和發(fā)展，其水平高低已成為國家科技實(shí)力和各個行業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。實(shí)際的生產(chǎn)過程千變?nèi)f化，存在不確定性，影響生產(chǎn)過程 的因素和條件諸多。這就是過程控制要研究和解決的課題。40 年代以來，特別是第二次世界大戰(zhàn)以后，工業(yè)生產(chǎn)過程自動化技術(shù)發(fā)展很快，尤其是近些年來，在 IT 技術(shù)（自動化技術(shù)也是 IT 技術(shù)的組成部分）的帶動下，過程 3 控制技術(shù)發(fā)展十分迅猛。這一階段，過程控制系統(tǒng)絕大多數(shù)是單輸入 —— 單輸出系統(tǒng)：被控參數(shù)主要有溫度、壓力、流量和物位四種參數(shù)；控制的目的是保持這些工藝參數(shù)的穩(wěn)定，確保生產(chǎn)安全。大多數(shù)測量儀表分散在各生產(chǎn)單元工藝設(shè)備上，操作人員在生產(chǎn)現(xiàn)場產(chǎn)看儀表及采取相應(yīng)的操作。這對當(dāng)時迫切希望提高設(shè)備效率和擴(kuò)大生產(chǎn)過程規(guī)模的要求起到了有力的促進(jìn)作用，適應(yīng)了工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備日益大型化與連續(xù)化的客觀要求。 隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，半導(dǎo)體產(chǎn)品取代了電子真空管。過程控制 系統(tǒng)通過采用單元組合儀表和組裝式儀表，實(shí)現(xiàn)了車間范圍和大型系統(tǒng)的集中監(jiān)控。更重要的是，計(jì)算機(jī)開始在過程控制領(lǐng)域應(yīng)用成為里程碑標(biāo)致。 大型生產(chǎn)過程一般都 是分散系統(tǒng)，使生產(chǎn)過程控制分散進(jìn)行（將發(fā)生故障和危險的風(fēng)險分散），整個生產(chǎn)過程的監(jiān)視、操作與管理相對集中的設(shè)計(jì)思想被被大型過程控制系統(tǒng)生產(chǎn)商和用戶普遍接受。 進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代以后，隨著測量儀表數(shù)字化、通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的集散型控制技術(shù)日益成熟，現(xiàn)場總線技術(shù)以及基于現(xiàn)場總線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化分布式控制系統(tǒng)逐步推廣、使用，使過程控制系統(tǒng)的開放性，兼容性和現(xiàn)場儀表與裝置的智能化水 平發(fā)上了質(zhì)的飛躍。 5 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及主控芯片介紹 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 此次設(shè)計(jì) 的主要應(yīng)用 在 糧食倉儲系統(tǒng)、樓宇自動化、系統(tǒng) 空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測 、石化、 機(jī)械 等需要多點(diǎn)溫度檢測的場所 。 該課題主要是通過 智能 溫度傳感器滿足溫度測量 ，并將溫度信號轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號經(jīng)單片機(jī)處理并經(jīng)輸出驅(qū)動電路顯示于共陰極數(shù)碼管 。此外還具有自動控制和超溫報(bào)警和自動控制功能， 當(dāng)溫度超過某一設(shè)定值時，系統(tǒng)控制繼電器來關(guān)閉加溫設(shè)備， 同時做出聲光報(bào)警。軟件部分主要包括對傳感器的程序編寫， LED 數(shù)碼顯示程序的編寫， 控制繼電器動作子程序 ，按鍵動作子程序 等。目前，生產(chǎn)單片機(jī)的廠商有很多，尤其是近年來微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，比較著名的有 Intel、 Philips、 Microchip、 Motorola、 Atmel等半導(dǎo)體企業(yè)。近十年來在工業(yè)測控領(lǐng)域，國內(nèi)運(yùn)用最多的恐怕是 Atmel 公司的 AT89 系列，它的標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品不僅在指令上，而且在管腳上都兼容 Intel 公司的 MCS51 系列的第一代CPU8031，并在片內(nèi)存儲器、振蕩電路、功耗、軟件加密以及內(nèi)置看門狗等技術(shù)水平上均有很大程度的提高，使 國內(nèi)的智能儀表行業(yè)的設(shè)計(jì)與開發(fā)者越來越感到使用和設(shè)計(jì)上的方便。單片機(jī)編程的自由度大，可通過編程實(shí)現(xiàn)各種算術(shù)算法和邏輯控制。而且 AT89C52 的地位已經(jīng)漸漸的被 AT89S52所取代，逐漸成為歷史。 方案二： 此方案采用 AT89S52 八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。與凌陽十六 位 單片機(jī)相比 ，AT89S52 八位單片機(jī)的價格便宜，在線編程方便， 而且 AT89S52 在工業(yè)控制中 有廣 7 泛的應(yīng)用 ，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合技術(shù)發(fā)展都很成熟。 綜合比較 本設(shè)計(jì)最終選用 ATMEL 最新的 8 位單片機(jī) AT89S52 作為本系統(tǒng)的 主控制器 。使用 Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51的指 令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入 式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù) 8 位為止。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8個 TTL邏輯電平。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。 在 flash編程時， P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)。 P1口 ： P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8