【正文】 和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論 文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。當(dāng) 溫度傳感器感應(yīng)到溫度變化時，本設(shè)計可以判斷溫度是否設(shè)定范圍之內(nèi)，若不在，蜂鳴器發(fā)出警報 。 單片機(jī)也被稱為 微控制器 （ Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個芯片中，使計算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 早期的單片機(jī)都是 8 位或 4 位的。此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列單片機(jī)系統(tǒng)。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)，但因為性價比不理想 并未得到很廣泛的應(yīng)用。隨著 INTEL i960 系列特別是后來的 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。目前，高端的 32 位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過 300MHz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至 1 美元，最高端的型號也只有 10 美元。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)。以往采用模擬電路，數(shù)字電路實現(xiàn)的電路系統(tǒng)，大部分功能單元都可以通過對單片機(jī)硬件功能的擴(kuò)展及專用程序的開發(fā)來實現(xiàn)系統(tǒng)提出的要求，這意味著許多電路設(shè) 計問題將轉(zhuǎn)化為程序設(shè)計問題。在微控制系統(tǒng)的設(shè)計中，系統(tǒng)設(shè)計和軟件設(shè)計起 著關(guān)鍵性的作用。不過，這種電腦，通常是指個人計算機(jī)，簡稱 PC 機(jī)。還有一類計算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。顧名思義，這種計算機(jī)的最小系統(tǒng) 只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡單運算和控制。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞 —— “ 智能型 ” ，如智能型洗衣機(jī)等。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它 可編程邏輯器件上。 若 在 實際生活之 中，只靠人的 感覺 是很難判斷出 溫度的確定值的 。本文主要介紹了 智能溫度控制器 的工作原理及設(shè)計，以及它的實際用途?？刂葡到y(tǒng)的模塊為： 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊 、 顯示模塊 、 溫度設(shè)定 模塊。 在 設(shè)計應(yīng)用 中，為了知道 此時確定的溫度值是否處于所設(shè)定的理想范圍 ，必須要設(shè)計一個系統(tǒng)來完成這個任務(wù)。利用單片機(jī)系統(tǒng)來設(shè)計 溫度器 ，使以上問題得以解決，即使 兩個時刻的溫度相差為零點幾度 ，也可 測量出準(zhǔn)確溫度 ?？刂葡到y(tǒng)的模塊分別為： 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊 、顯示模塊、 溫度設(shè)定 模塊 。 6 基于 51 單片機(jī)的智能溫度控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 第二章 整體設(shè)計 7 第二章 整 體 設(shè) 計 單片機(jī)的選擇 AT89S51 是 一 個低 功 耗 , 高性能 COMS8 位 單片 機(jī) ,片內(nèi)含 4K Byte ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 的只讀程序存儲器 ,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造 ,兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu) ,芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器 SP Flash 存儲單元 ,AT89S51 在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛 應(yīng)用。 GND： 接地。當(dāng)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(dāng) FIASH 進(jìn)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 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，8 基于 51 單片機(jī)的智能溫度控制器的設(shè)計與實現(xiàn) P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)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(dāng) P2 口被寫 “1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電 阻 拉高且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給 出地址 “1” 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)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。 I/O 口作為輸入口時有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。只有讀端口時才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。除了 P1 口外 P0、 P P3 口都還有其他的功能。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電 平。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止 ALE 的輸出 可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN信號將不出現(xiàn)。注意加密方式 1 時， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平 時，此間內(nèi)部程序存儲器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 模塊性能分析 基于單片機(jī)的智能溫度控制器的設(shè)計的主要模塊為 AT89S5按鍵及數(shù)碼管顯示部分 .AT89S51 在上一部分已經(jīng)介紹 ,這一部分主要介紹按鍵及數(shù)碼管顯示部分 . 按鍵 本模塊中的按鍵由設(shè)定鍵、上調(diào)鍵、下調(diào)鍵、確定鍵和復(fù)位鍵構(gòu)成。 數(shù)碼管 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管， 八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個 發(fā)光二極管 單元（ 多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個 “8” 可分為 1位、 2 位、 4 位等等數(shù)碼管 ； 按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。數(shù)碼管可以用 TTL 或 CMOS 集成電路直接驅(qū)動，所以使用譯碼器將 BCD 編碼譯成數(shù)碼管所需要的驅(qū)動信號，以便使數(shù)碼管用十進(jìn)制數(shù) 字顯示出 BCD 編碼表示的數(shù)值。若數(shù)碼管通過驅(qū)動芯片與單片機(jī)相連，就要看驅(qū)動芯片對數(shù)碼管極性的要求了 點亮顯示器分為靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種方法。例如，其段數(shù)碼管的 a、 b、 c、 d、 e、 f 導(dǎo)通， g 截止，則顯示 每一位都要有一個 8 位輸出口控制，所占硬件較多，一般用于顯示位數(shù)較少（很少）的場合。所謂動態(tài)顯示，就是逐位地輪流點亮各位顯示器（掃描），對于每一位顯示器而言，每個一段時間點亮一次。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可是實現(xiàn)亮度較高、較為穩(wěn)定的顯示，同時可減少工作電流中的 COM 是選通位，對于共陽極數(shù)碼管，當(dāng) a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 h 端接低電平時， COM 位高電平，數(shù)碼管各段全部點亮。在設(shè)計電路時，可將這幾位分別接到單片機(jī)的引腳上，還要加上限流電阻，這樣就可由程序控制數(shù)碼管的工作情況了。此外，使用四個端口往往使得每一個數(shù)字都需要獨立驅(qū)動 (緩沖 )電路和排阻，這將大大增加系統(tǒng)的成本。這是指對于每一個顯示只驅(qū)動1/4 時間。在這次課程設(shè)計中根據(jù)實際需要采用了七段數(shù)碼管共陰極和靜態(tài)顯示方式。單片機(jī)將很多任務(wù)交給了軟件編程去實現(xiàn)，大大簡化了外圍硬件電路，使外圍電路的實現(xiàn)簡單方便。 在實際電路設(shè)計中，需要先通過仿真軟件測試電路以及編譯的程序，檢查外圍電路設(shè)計是否合理，軟件編譯是否正確，以及軟件和硬件電路能否正常配合工作 ，能否準(zhǔn)確的實現(xiàn)所設(shè)計的功能。 12 基于 51 單片機(jī)的智能溫度控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 第三章 硬件電路設(shè)計 13 第三章 硬 件 電 路 設(shè) 計 最小系統(tǒng)設(shè)計 時鐘電路及復(fù)位電路是單片機(jī)工作的基本電路 ,單片機(jī)加上這兩部分 電路就構(gòu)成了單片機(jī)最小系統(tǒng)，即單片機(jī)系統(tǒng)就可以工作了。AT89S51 單片機(jī)的時鐘產(chǎn)生方法有兩種。 本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，利 用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在 XTAL XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。 圖 AT89S51時鐘產(chǎn)生電路 復(fù)位電路 復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。 除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù) 位有電平方式和脈沖方式兩種。按鍵手動復(fù)位電路見圖 32。 14 基于 51 單片機(jī)的智能溫度控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 圖 手動復(fù)位電路 數(shù)碼管顯示電路 圖 共陰極七段數(shù)碼管 顯示電路使用了七段數(shù)碼管，它是共陰極的，由高電平點亮。 第三章 硬件電路設(shè)計 15 圖 溫度上下限設(shè)定按鍵 這些常規(guī)開關(guān)組成了溫度上下限設(shè)定按鍵，硬件電路簡單，在程序設(shè)計上也不復(fù)雜。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 ② 、測溫范圍 － 55℃ ～ +125℃ ，固有測溫分辨率 ℃ 。 ④ 、工作電源 : 3～ 5V/DC。 ⑥ 、 測量結(jié)果以 9～ 12 位數(shù)字量方式串行傳送 。 ⑧ 、 適用于 DN15～ 25, DN40～ DN250 各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫 。 ⑩ 、 PVC 電纜直接出線或德式球型接線盒出線 ,便于與其它電器設(shè)備連接。 智能溫度控制器實物圖第三章 硬件電路設(shè)計 17 圖 智能溫度控制器實物 圖 18