【正文】 附錄一程序 1附錄2外文翻譯 141外文原文 142中文翻譯 24V基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)第1章緒論溫度控制一直都是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中重要的一部分。高于溫度范圍最大值，繼電器控制加熱電路斷開，停止加熱，從而保證控制環(huán)境溫度處于設(shè)置范圍內(nèi)。本設(shè)計(jì)以STC89C52為核心，設(shè)計(jì)制作具有LCD顯示溫度控制系統(tǒng)。DS18B20的測(cè)溫范圍適中，在很多地方可以應(yīng)用?；趩纹瑱C(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 大連海事大學(xué)┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊畢 業(yè) 論 文基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)二○一三年六月摘 要工業(yè)技術(shù)水平正在不斷提高，溫度控制成為工業(yè)生產(chǎn)生活等多領(lǐng)域重要的性能指標(biāo)，工業(yè)生產(chǎn)中需要溫度控制具有可靠高效經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)迎合經(jīng)濟(jì)合理可靠性的需求，以 STC89C52MCU為核心設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)， 因具有體積小、操作簡(jiǎn)單、造價(jià)合理的特點(diǎn)而被廣泛采用。測(cè)溫采用DS18B20，產(chǎn)自美國(guó)DALLAS公司，是單線數(shù)字溫度傳感器，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格適中，僅通過編程處理溫度信號(hào)，會(huì)變得十分復(fù)雜費(fèi)時(shí)費(fèi)力，通過DS18B20則可以節(jié)省很多時(shí)間人力。通過自行設(shè)置溫度上下限，可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)大棚溫度控制、糧食存儲(chǔ)溫度控制、冷凍庫(kù)房、水溫控制等很多溫度控制系統(tǒng)。測(cè)溫范圍為55℃125℃，通過功能鍵可自行設(shè)置溫度控制范圍，低于溫度范圍最小值，繼電器吸合，加熱電路工作。 第2章開篇介紹整體的功能框圖，接著論述了單片機(jī)引腳性能的、復(fù)位電路設(shè)計(jì)、時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)、鍵盤功能設(shè)計(jì)、LCD1602顯示及DS18B20測(cè)溫原理和程序功能實(shí)現(xiàn)流程圖，最后介紹了編譯軟件和燒錄軟件的使用及其注意事項(xiàng)，和功能模塊組合到一起后上電調(diào)試遇到的問題和解決方法。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程中，諸如溫度、壓力、流量、物位和轉(zhuǎn)速等物理量都必須進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)量和控制。近年來(lái)，測(cè)溫技術(shù)高速發(fā)展，測(cè)溫所應(yīng)用的溫度傳感器類型也多種多樣。國(guó)外輻射測(cè)溫技術(shù)發(fā)展很快，己引起國(guó)內(nèi)有關(guān)人士的重視，近幾年其使用也有了明顯的增多。而在考慮經(jīng)濟(jì)性和精度的角度出發(fā)來(lái)看，單片機(jī)控制的測(cè)溫方法其優(yōu)越性是明顯的。 單片機(jī)作為溫度控制系統(tǒng)重要的一部分，片上集成了更多的資源，精確性和可靠性都得以提高，價(jià)格變得更加便宜，推動(dòng)了單片機(jī)溫控系統(tǒng)的發(fā)展，以單片機(jī)為核心的溫控系統(tǒng)使得測(cè)量控制技術(shù)更加趨近于智能化，尤其是在需要較高精度控制的場(chǎng)合，利用運(yùn)算能力更高的單片機(jī)，能夠更好的滿足工業(yè)生產(chǎn)控制的需求。如果可以廣泛應(yīng)用智能溫度控制系統(tǒng)，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，并把采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭惶?，然后進(jìn)行集中地處理，這樣可以有效的減少人力運(yùn)營(yíng)成本，而且能夠保證系統(tǒng)控制的測(cè)量精度，市場(chǎng)上對(duì)這種高精度，低成本，質(zhì)量過硬的溫度控制系統(tǒng)的需求很大，市場(chǎng)的強(qiáng)烈需求會(huì)促進(jìn)技術(shù)的快速發(fā)展，從而推動(dòng)單片機(jī)技術(shù)更好的發(fā)展。實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：分別設(shè)計(jì)不同硬件功能模塊，組合各模塊成為一個(gè)完整系統(tǒng)，按設(shè)計(jì)方案焊接硬件電路，根據(jù)硬件電路編程，實(shí)現(xiàn)一個(gè)溫控系統(tǒng)功能，可以在LCD1602上正確顯示溫度，通過功能按鍵設(shè)置溫度范圍，超過溫度范圍以繼電器通斷表示加熱電路通斷。第三章首先介紹了軟件編寫流程圖， 包括DS18B20初始化流程圖、讀數(shù)據(jù)流程圖、寫數(shù)據(jù)流程圖、溫度數(shù)據(jù)A/D處理流程圖。第四章論述了按設(shè)計(jì)方案焊接實(shí)物圖上電調(diào)試遇到的問題和解決辦法。LED顯示STC89C52USB轉(zhuǎn)串口功能鍵繼電器DS18B205V電源 加熱開關(guān) 采集 整體設(shè)計(jì)框圖解讀：通過5V電源端口給STC85C52供電，通過USB轉(zhuǎn)串口向單片機(jī)中下載程序，通過功能按鍵設(shè)置溫度范圍數(shù)值，DS18B20采集監(jiān)控環(huán)境溫度，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換傳送到單片機(jī)，通過單片機(jī)寫入程序處理決定繼電器是否動(dòng)作，當(dāng)監(jiān)控溫度低于設(shè)置溫度最小值，繼電器吸合，開始加熱；當(dāng)所測(cè)溫度大于溫度范圍最大值，繼電器斷開，停止加熱。 STC89C52簡(jiǎn)介單片機(jī)（又稱為微控制器）的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，他以體積小，功能全，性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)具特色，在工業(yè)控制，尖端武器，通信設(shè)備，信息處理，家用電器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭。本設(shè)計(jì)采用51單片機(jī)的增強(qiáng)型STC89C52作為核心，下面分別介紹選用該芯片原因，基本結(jié)構(gòu)及原理，以及單片機(jī)自身特性。（2） 功耗比8031和8051低，性能比8038051好。（4）為51增強(qiáng)型，兼容51使用編程指令，課程學(xué)過51單片機(jī)，上手比較容易。這就是計(jì)算機(jī)的工作原理。單片機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一種，是將計(jì)算機(jī)主機(jī)（CPU，存儲(chǔ)器和I/O接口）集成在一小塊硅片上的微機(jī)，又稱微控制器。STC89C52是增強(qiáng)型51單片機(jī)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和51單片機(jī)一致。存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，它由成千上萬(wàn)個(gè)單元組成，每個(gè)單元都有一個(gè)編號(hào)（稱為地址），每個(gè)單元存放一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)，這個(gè)二進(jìn)制數(shù)可以是程序的代碼，也可以是數(shù)據(jù)。不同的外設(shè)所用的接口不同，有并行接口，串行接口，定時(shí)器，A/D，D/A等；每個(gè)I/O接口也有一個(gè)地址，CPU通過對(duì)不同地址的I/O接口進(jìn)行操作來(lái)完成對(duì)外設(shè)的操作。用于傳送程序或數(shù)據(jù)的總線稱為數(shù)據(jù)總線；地址總線用于傳送地址，以識(shí)別不同的存儲(chǔ)單元或I/O接口；控制總線用于控制數(shù)據(jù)總線上數(shù)據(jù)流傳送方向，對(duì)象等。 STC89C52本身特性（1）由于STC89C52自身不帶A/D、D/A功能，需要外部通過芯片擴(kuò)展，通過外接DAC0832，ADC0804芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)D/A,A /D功能（2）89C52屬于增強(qiáng)型51機(jī)，可以選擇兩種機(jī)器周期工作方式，分別為6機(jī)器周期和12機(jī)器周期（3）～～，設(shè)計(jì)中選用5V供電（4）應(yīng)用程序空間為8K，足夠編寫溫度控制程序（5）具有EEPROM和看門狗功能（6）32個(gè)通用I/O口，復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4均為準(zhǔn)雙向口/弱上拉類型I/O口（7）有3個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器即T0，T1，T2（8）漏極開路輸出，不外加上拉電阻就可以作為總線擴(kuò)展用，作為I/O口用時(shí)，需要外部接上拉電阻提高電平。 PDIP封裝。P1引腳：~，P1端口是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位雙向I/O口，P1以吸收或是輸出電流的方式可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL輸入類型的負(fù)載。P2以吸收或輸出電流方式可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL輸入類型負(fù)載。P2作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛猩侠娮璧?，那些被外部信?hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。 P3引腳復(fù)用功能說(shuō)明對(duì)應(yīng)引腳號(hào)擁有的復(fù)用功能RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）（外部中斷0）（外部中斷1）T0（定時(shí)器0的外部輸入）T1（定時(shí)器1的外部輸入）（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）RST引腳：，復(fù)位輸入功能引腳，當(dāng)該端口輸入大于等于兩個(gè)時(shí)鐘周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能，該引腳用來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)復(fù)位初始化。以固定時(shí)鐘頻率的六分之一作為ALE的輸入脈沖，但每次訪問外部存儲(chǔ)器的時(shí)候ALE會(huì)跳。VPP引腳：，訪問外部程序ROM控制信號(hào)，為了實(shí)現(xiàn)從地址范圍0000H到FFFFH的外部程序ROM讀取指令，必須接上GND引腳，接上VCC引腳可以滿足執(zhí)行內(nèi)部程序ROM功能。XTAL2引腳：，振蕩器反相放大器的輸入端，特殊功能寄存器。 T2具有三種工作方式：捕獲模式，自動(dòng)重新裝載模式，以及波特率發(fā)生器模式，畢設(shè)中使用的是自動(dòng)重新裝載模式來(lái)控制時(shí)序。供電電路可選擇兩種方案：方案1：自己制作5V直流電源；方案2：應(yīng)用集成電源適配器，將220V市電變?yōu)?V直流電輸出。選用發(fā)光二極管為紅色，正常工作電流58mA,加560歐電阻可使工作電流處在正常范圍內(nèi)。單片機(jī)可選上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種。 選定復(fù)位電路方案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。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。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)。實(shí)際應(yīng)用中多采用無(wú)源晶振設(shè)計(jì)的電路居多。晶振選取12MHZ，電容選取22pf 電路的晶振時(shí)鐘電路：方案1：焊接獨(dú)立按鍵，方案2：使用矩陣鍵盤。綜合考慮選用方案1。：消除按鍵抖動(dòng)可選用兩種方式：（1）通過硬件方式，通常用電容濾波、單穩(wěn)延時(shí)電路（2）通過軟件延時(shí)再次檢測(cè)方式消除抖動(dòng)本設(shè)計(jì)選用軟件延時(shí)的方式消除抖動(dòng)，但無(wú)論是硬件還是軟件都不能完全消除干擾。選用繼電器型號(hào)為SRS12VDCSLC型號(hào)，該繼電器為直流電磁繼電器，觸點(diǎn)類型可選為常開型、常閉型、以及轉(zhuǎn)換型。 繼電器驅(qū)動(dòng)電路選擇本設(shè)計(jì)采用LCD1602液晶屏作為顯示部分。，起到加大驅(qū)動(dòng)電流的作用，防止連接短路損壞I/O口。熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制成的測(cè)溫元件。其主要的特點(diǎn)是測(cè)量范圍大、便于遠(yuǎn)距離測(cè)量。最后采用AD0809將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，通過單片機(jī)中斷功能采集入單片機(jī)。電路的溫度傳感器選用Pt100，為消除其引線對(duì)測(cè)量精度的影響而采用三線制結(jié)構(gòu)，A點(diǎn)電位為5V, Pt100放在運(yùn)算放大器的反饋回路中，若引線電阻為R,當(dāng)=.時(shí)， 則有： （） （） （） （）： （），它使得A點(diǎn)的電壓恒定在5V，OP07為8管腳的高精度運(yùn)放，具有極低的輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電壓溫漂，非常低的輸入噪聲電壓幅度及長(zhǎng)期穩(wěn)定的特點(diǎn)，故采用它作為運(yùn)放。 Pt100的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。該電路即可以克服直流橋電路具有非線性的缺點(diǎn)，又可以消除由于Pt100引線電阻變化時(shí)的影響。 溫度采集與放大電路 方案二：采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，DS18B20產(chǎn)自DALLAS公司， DS18B20主要特征：先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信，檢測(cè)溫度范圍為55℃~125℃，64位光刻ROM，多樣封裝模式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。GND 電源地VDD 電源電壓DS18B20測(cè)溫原理簡(jiǎn)述：以高精度溫度振蕩器來(lái)確定計(jì)數(shù)周期，對(duì)低系數(shù)溫度振蕩器在該周期內(nèi)計(jì)數(shù)累加來(lái)獲得溫度數(shù)值，計(jì)數(shù)器初始值預(yù)置為55℃，門周期結(jié)束之前計(jì)數(shù)器處在零位置，則溫度計(jì)數(shù)器數(shù)值變大，表示此時(shí)的溫度比預(yù)置的初始溫度55℃大，此時(shí)計(jì)數(shù)器復(fù)位到斜坡累加電路決定的數(shù)值，斜坡累加電路用來(lái)補(bǔ)償晶振拋物特性引起的誤差，接著重復(fù)執(zhí)行該過程。九位制中最高位為溫度數(shù)值的符號(hào)位，被存放在最高位MSB當(dāng)中，如果最高位MSB中的數(shù)值為“1”則表示所測(cè)得的溫度數(shù)值是負(fù)值，如果最高位MSB中的數(shù)值是“0”則表示測(cè)得的溫度為正值。，使之與1602液晶顯示時(shí)序相匹配。 比較方案一和方案二，本設(shè)計(jì)常用于室內(nèi)環(huán)境，溫度要求精度不是很嚴(yán)格，環(huán)境溫度，方案一整體造價(jià)太高，所以方案二更適合本設(shè)計(jì)。電路設(shè)計(jì)不合理，或人員操作不規(guī)范很容易引發(fā)觸電事故，以低電壓作為控制電路來(lái)控制高電壓，通常使用繼電器、可控硅等來(lái)控制，獲得良好電隔離。，所選繼電器為松樂4100 SRSDC5VSLC 3A繼電器，S8550三極管特點(diǎn)是低電壓，大電流，適合用來(lái)驅(qū)動(dòng)控制繼電器。，控制S8550三極管通斷來(lái)控制繼電器，由繼電器來(lái)完成加熱電路控制。第3章系統(tǒng)軟件編寫及使用開始初始化單片機(jī)顯示模塊初始化DS18B20初始化檢測(cè)鍵盤動(dòng)作采集溫度信號(hào)LCD1602顯示溫度和設(shè)定值比較max繼電器動(dòng)作，停止加熱 否 是 DS18B20時(shí)序流程圖DS18B20操作包括：初始化；ROM操作指令；存儲(chǔ)器操作指令；數(shù)據(jù)處理。先檢測(cè)DS18B20是否存在，如果存在，便可以通過發(fā)送ROM操作指令來(lái)工作Read ROM（讀ROM）[33H]；Match ROM(匹配ROM)[55H]；Skip ROM(跳過ROM)[CCH]；Search ROM（搜索ROM）[F0H]。Copy Scatchpad(復(fù)制暫存存儲(chǔ)器)[48H]；Convert Temperature(溫度變換)[44H]；Recall EPROM(重新調(diào)出)；Read Power supply(讀電源)[B4H]，通過主機(jī)總線在t0時(shí)刻發(fā)送一個(gè)持續(xù)一定時(shí)間間隔的低電平復(fù)位脈沖，最短持續(xù)時(shí)間為480us，接著在t1時(shí)刻釋放總線并且進(jìn)入接收狀態(tài)，在溫度傳感器DS18B20檢測(cè)到總線上升沿時(shí)，需要等待1560us，接著在t2時(shí)刻發(fā)出表示溫度傳感器存在的脈沖，該脈沖為低電平，其持續(xù)時(shí)間為60240us，如圖虛線所示 DS18B20初始化時(shí)序DS18B20初始化開始CLR DQ 向DS18B20發(fā)出復(fù)位reset 脈沖等待480usDQ是否變低置位FLAG標(biāo)志位并延時(shí)200us初始化結(jié)束清零FLAG標(biāo)志位  DS18B20寫時(shí)序