【正文】 下限可由軟件編程設定，這樣就完成了對溫度的總體設置。方案一如圖21所示，此方案選用DS18B20芯片進行溫度采集及模擬量與數(shù)字量之間的轉換，并直接輸出數(shù)字量，無需信號放大，且只占用一根口線，然后將其送數(shù)碼管顯示。 3 第二章 硬件系統(tǒng)總體方案設計本次畢業(yè)設計以 51系列單片機為核心對溫度進行控制，使被控對象的溫度穩(wěn)定在某一指定數(shù)值上，允許有1℃的誤差（不包括元件本身的制造引起的誤差），鍵盤輸入設定溫度值，LED數(shù)碼管顯示溫度值（實際的或設定的）。單片機連接的溫度調節(jié)裝置由軟件與硬件電路配合來實現(xiàn)溫度實時控制，顯示可由軟件控制并在數(shù)碼管中顯示。近百年來，溫控器的發(fā)展大致經歷了三個階段：；；，目前，國際上新型溫控器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。我國溫度測量控制現(xiàn)狀還遠遠沒有達到工廠化的程度，生產實際中仍然有許多問題困擾著我們，存在著裝備配套能力差，產業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點。我國溫度測控設施計算機應用，在總體上正從消化吸收、簡單應用階段向實用化、綜合性應用階段過渡和發(fā)展。我國對于溫度測控技術的研究較晚，始于20世紀80年代。有的產品還有多路選擇器、中央控制器（CPU）、隨機存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）。目前，國際上已開發(fā)出多種智能溫控器系列產品。目前正開發(fā)和研制計算機數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場信息并進行指示、記錄和控制。總之，現(xiàn)代工業(yè)設計，工程建設及日常生活中溫度控制都起著重要的作用?；趩纹瑱C的溫度控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對溫度的精確控制，使得在某些場合下人們對溫度高低的要求得以實現(xiàn)?，F(xiàn)在傳感器也正在受著微電子技術的影響，不斷發(fā)展變化。溫度控制采用單片機設計的全數(shù)字儀表，是常規(guī)儀表的的升級產品。而且隨著科學技術和生產的不斷發(fā)展，溫度傳感器的種類還是在不斷增加豐富來滿足生產生活中的需要。溫度的測量及控制對保證產品質量、提高生產效率、節(jié)約能源、生產安全、促進國民經濟的發(fā)展起到非常重要的作用。運行穩(wěn)定、控制效果好、性價比高。 最后對系統(tǒng)進行調試并在PROTEUS里仿真，結果表明該系統(tǒng)原理可行。實際溫度超上限或者低下限時，系統(tǒng)自動報警。 本文以溫室為研究對象，以AT89C51單片機為核心所實現(xiàn)的溫度控制系統(tǒng)具有自動完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)轉換控制、鍵盤終端處理及顯示的功能。溫度控制的發(fā)展引入單片機后，可以降低對某些硬件電路的要求。大連： 系負責人意見：摘 要溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是工農業(yè)生產過程中一個很重要而普遍的參數(shù)。 北京經濟管理職業(yè)學院畢業(yè)論文題目：單片機溫度控制系統(tǒng)研制 系 院：工程技術學院學生姓名：張德培學 號：20130627115專 業(yè)：機電一體化年 級：2013指導教師：榮瑞芳完成日期：5月11日 畢業(yè)設計（論文）任務書設計（論文）題目 單片機溫度控制系統(tǒng)研制 學生姓名 張德培 專業(yè) 機電一體化 指導教師姓名 榮瑞芳 下發(fā)日期 2015 年 12 月 29 日任務起止日期： 2015年 12月 29 日至 2016 年 5 月 15 日設計（論文）的主要內容：進 度 安 排序號設計（論文）工作任務日 期1指導教師指導畢業(yè)生選題—. 42指導教師指導論文提綱—3指導教師指導論文第一稿—4指導教師指導論文第二稿—5指導教師指導論文定稿—6 論文答辯—主要參考文獻：[1] ，2009[2] ，2013[3] ：高等教育出版社,2012[4] ：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2011[5] 雷宏，：黑龍江出版社2012 [6] 。北京：北京理工大學出版社2013[7] 唐宗軍，機械制造基礎。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位?；趩纹瑱C的溫度控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對溫度的精確控制。當實際溫度低于設定值，PTC進行加熱，反之PTC就停止加熱。溫度控制采用的是雙位控制，簡單易行，在精度要求不是特別高的溫室，可行度很高。又在一個小空間進行試驗，誤差在1℃左右，結果符合預期。關鍵詞：單片機，溫度控制，DS18B20，溫室V 目 錄摘 要 IAbstract I目 錄 II第一章 緒論 1 1 1 1 1 2 2第二章 硬件系統(tǒng)總體方案設計 3 3 4 4第三章 控制系統(tǒng)硬件設計 6 6 數(shù)字溫度計DS18B20 9 DS18S20數(shù)字溫度計的主要特性 9 4X4鍵盤 9 10 12 雙向晶閘管 13 PTC加熱器 14 反相器7406 15 16 16第四章 控制系統(tǒng)軟件設計 17 主程序模塊設計 17 17 18 DS18B20的時序 18 讀溫度子程序流程圖 20 21 21 鍵盤掃描子程序 21 23 23 實際值顯示子程序 24 25 25 25 26第五章 結果分析 27 PROTEUS仿真 27 鍵盤設定溫度仿真 27 溫度采集仿真 28 整體仿真 28 29第六章 總結與展望 31 31 31致 謝 32附錄程序 33參考文獻 42IV 第一章 緒論溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是工農業(yè)生產過程中一個很重要而普遍的參數(shù)。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位。在單片機溫度測量系統(tǒng)中的關鍵是測量溫度、控制溫度和保持溫度，溫度測量是工業(yè)對象中主要的被控參數(shù)之一。溫度控制的發(fā)展引入單片機后，可以降低對某些硬件電路的要求，但依然需要重視測試電路本身的重要性，尤其是直接獲取被測信號的傳感器部分，仍應給以充分的重視，有時提高整臺儀器的性能的關鍵仍然在于測試電路尤其是傳感器的改進。傳感器正朝著小型、固態(tài)、多功能和集成化的方向發(fā)展。對人們的生產和生活影響巨大，比如，在我國的北方，冬天溫度極低，但引入溫室大棚后，冬天的時候人們也能吃到新鮮的蔬菜；鋼鐵廠里煉鐵，對溫度的要求更高，這就使得溫度控制變得極為有意義，而在我們的日常生活中，空調讓冬天不冷夏天不熱，確實讓我們感受到溫度控制對我們生活質量的提高也有著極大的作用。國外對溫度控制技術研究較早，始于20世紀70年代。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。990年代中期，智能溫控儀問世，它是微電子技術、計算機技術和自動測試技術的結晶。智能溫控器內部都包含溫度傳感器、A/D轉換器、信號處理器和接口電路?，F(xiàn)在世界各國的溫度測控技術發(fā)展很快，一些國家在實現(xiàn)自動化的基礎上正向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。我國工程技術人員在吸收發(fā)達國家溫度測控技術的基礎上，才掌握了溫度室內微機控制技術，該技術僅限于對溫度的單項環(huán)境因子的控制。在技術上，以單片機控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達國家相比，存在較大差距?？偟膩碚f，溫控器被廣泛應用于工農業(yè)生產、科學研究和生活等領域，數(shù)量日漸上升。本文所要研究的課題是基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的設計，控制對象為溫室，主要目標是實現(xiàn)溫度的設定值顯示、實際值實時測量及顯示，溫度超上限和低下限危險報警。比較采集到溫度與設定值及上下限的大小，然后做出相應的反應，控制執(zhí)行機構是否降溫或升溫，判斷警報與否。基于上述要求，提出以下兩種方案，下文是對兩種方案的具體論述。4X4矩陣式鍵盤，首先要對其進行鍵盤掃描，判斷是否有鍵按下，如有鍵按下，要判斷是那個鍵按下，確定鍵值，然后對其進行輸入，把最后設定的溫度值送給數(shù)碼管進行顯示。對于數(shù)碼管顯示模塊，采用了動態(tài)顯示的方法，在程序的設計中也相應的采用動態(tài)顯示方法對其進行編寫。顯示設定值還是實際值，可由按鍵進行切換。 單片機軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制，不需要向外擴展存儲器，可使系統(tǒng)整體結構更為簡單。圖21 方案一框圖方案二如圖22所示，采用 AT89C51作為控制核心,以使用最為普遍的器件 ADC0809作模數(shù)轉換,控制上使用電阻絲進行加熱。系統(tǒng)要有溫度設定部分，由于 8051的接口不夠的問題，所以對其進行接口擴展，采用最常用的 8255并行接口芯片對其擴展，采用 44矩陣式鍵盤接在 8255的 A口和 B口，鍵盤中有 0到 15之間十六個數(shù)字鍵，對溫度的顯示采用三個數(shù)碼管對其進行顯示，分別是百位、十位、個位。控制電路部分采用MOC3041控制可控硅的通斷以實現(xiàn)對溫室溫度的控制。此方案以單片機為該系統(tǒng)的控制核心。因為溫室的溫度波動比較小，故不必采用軟件濾波對溫度進行平滑控制。此單片機溫度控制系統(tǒng)具有微型化、低功耗、高性能、易配微處理器等優(yōu)點，可以進行多點測溫，DS18B20可以直接將溫度轉化成串行數(shù)字信號供微機處理，而且每片DS18B20都有唯一的產品號，可以一并存入其ROM中，以便在構成大型溫度測控系統(tǒng)時在單線上連接多個DS18B20芯片，當然一個I/O口能掛接多少片DS18B20，因單片機的不同而異。單片機具體實現(xiàn)的功能如下：連續(xù)測量溫室的溫度值，控制數(shù)碼管顯示溫室的實際溫度；控制鍵盤設定溫室的溫度值，并用數(shù)碼管顯示。5 第三章 控制系統(tǒng)硬件設計基于上章的分析，我選擇了方案一，方案一的原理圖如圖31所示。圖31 系統(tǒng)原理圖將運算器、控制器、存儲器和各種輸入／輸出接口等計算機的主要部件集成在一塊芯片上，就能得到一個單芯片的微型計算機。因為其體積小、功耗低、價格低廉、抗干擾能力強且可靠性高，適合應用于工業(yè)過程控制、智能儀器儀表和測控系統(tǒng)的前端裝置。以下簡述本次畢業(yè)設計所用到的與其相關的知識。 GND：接地。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口管腳寫入后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內部上拉的緣故。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 RST：復位輸入。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低8位字節(jié)。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指令期間，每個機器周期兩次PSEN有效。注意加密方式1時，EA將內部鎖定為RESET；當EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。圖32 AT89C51管腳 數(shù)字溫度計DS18B20在傳統(tǒng)的模擬信號遠距離傳送的測量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補償問題、多點切換誤差問題和放大電路的零點誤差問題等技術。因此，在溫度測量系統(tǒng)中，采用抗干擾能力較強的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些問題的最有效的方案。 DS18S20數(shù)字溫度計的主要特性DS18S20的適應電壓范圍更寬，其范圍為：，而且它能夠直接由數(shù)據(jù)線獲取電源(寄生電源)，無需外部工作電源。DS18S20通過1Wire總線與中央微處理器通信，僅需要單根數(shù)據(jù)線(或地線)。DS18S2