【正文】 ............................................................................................19田豐：基于單片機的溫度控制器的設(shè)計IV第 5 章 結(jié)論與展望 .................................................................................................................21致謝 ...........................................................................................................................................22參考文獻 ...................................................................................................................................23附錄 ...........................................................................................................................................24附錄 A 硬件電路圖 .............................................................................................................24附錄 B 外文文獻及翻譯 .....................................................................................................25附錄 C 主要參考文獻的題錄及摘要 .................................................................................33附錄 D 軟件程序 .................................................................................................................35安徽工程大學(xué)機電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）V表格清單表 31 P3 引腳功能表 .....................................................................................................................7田豐：基于單片機的溫度控制器的設(shè)計VI圖表清單圖 31 最小的單片機原理圖 ....................................................................................................8圖 32 DS18B20 接線原理圖 ....................................................................................................9圖 33 顯示模塊電路原理圖 ..................................................................................................10圖 34 電源電路原理圖 ..........................................................................................................11圖 35 報警電路原理圖 ..........................................................................................................12圖 36 時鐘電路原理圖 ..........................................................................................................13圖 37 復(fù)位電路原理圖 ...........................................................................................................13圖 38 按鍵電路原理圖 ...........................................................................................................14圖 41 主程序模塊的程序流程圖 ...........................................................................................16圖 4 2 數(shù)據(jù)采集模塊流程圖 ..................................................................................................17圖 4 3 寫時序流程圖 ..............................................................................................................18圖 4 4 讀時序流程 ..................................................................................................................19圖 4 5 選定程序值流程圖 ......................................................................................................20安徽工程大學(xué)機電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）1引言溫度在我們?nèi)粘Ｉ钪刑幪幋嬖?，因為溫度控制關(guān)聯(lián)著生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品產(chǎn)量等一系列問題，因此對溫度的的檢測與控制是在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活十分重要，如鍋爐、溫室、養(yǎng)殖場和冷凍室等 [1]。本次設(shè)計利用單片機通過 DS18B20 采集溫度，溫度信息主要是由傳感器進行測量,溫度信息主要是由傳感器進行測量,并轉(zhuǎn)換成為毫伏級的電壓信號,把經(jīng)過的信號放大電路,就會把弱電壓信號逐漸放大到單片機可以處理的范圍以內(nèi)。在單片機對信號進行采集的時候,若要更大程度上的提高測量的精度,則在采樣的時候就必須對信號進行數(shù)字濾波 [1]。此外,還可以將該溫度值與已經(jīng)設(shè)定的溫度值進行比較,根據(jù)兩者之間存在的偏差值的大小,按照積分分離的算法得出最后的輸出控制量值。整個系統(tǒng)設(shè)計中,主要的目的就是為了能夠使單片機對于溫度進行實時的檢測和控制,用來解決工業(yè)以及日常生活中對溫度控制遇到的問題,而且可以運用十進制的數(shù)碼來顯示實際的溫度值,便于人們的監(jiān)視,另外,我們?nèi)藶榈脑阪I盤上輸入人工設(shè)置的溫度范圍,可以方便溫度控制器在不同的范圍查看溫度 [2]。并把溫度的區(qū)分在規(guī)定的 1℃內(nèi),這樣當環(huán)境溫度出現(xiàn)變化的時候,那么溫度控制的靜態(tài)誤差就會小于等于 ℃。田豐：基于單片機的溫度控制器的設(shè)計2第一章 緒論 課題的學(xué)術(shù)背景及研究意義不論是對于工業(yè)生產(chǎn)還是對于人們的日常生活,溫度的變化都會對其產(chǎn)生一定程度的影響。在過去的時間中,對溫度的控制總是采用常規(guī)的模擬調(diào)節(jié)器,然而,這種調(diào)節(jié)器存在一些缺點，比如控制精度低,具有滯后、非線性等特點。眾所周知,在現(xiàn)代工業(yè)測控領(lǐng)域中,單片機系統(tǒng)的開發(fā)和運用給其帶來了全新的技術(shù)創(chuàng)新和變革。試想: 將單片機的溫度控制方法如果能夠運用到溫度控制系統(tǒng)中的話,那么,就可以在一定程度上緩減和克服溫度控制系統(tǒng)中存在的滯后現(xiàn)象,同時在很大程度的上,單片機的使用可以提高溫度的控制效果以及控制精度。比如說:在正常的鋼鐵冶煉過程中,就要對剛出爐的鋼鐵進行特殊的熱處理后,才能達到要求的性能指標。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,各個科研領(lǐng)域?qū)ψ詣涌刂葡到y(tǒng)的控制精度、響應(yīng)的速度、穩(wěn)定性與自適能力的要求也越來越高?，F(xiàn)代自動控制一直朝著智能化的方向發(fā)展,而且很多自動控制系統(tǒng)中都使用了工控機,小型機、甚至是巨型處理機等等。有些小規(guī)模的系統(tǒng) ,處理機的所用成本為系統(tǒng)總成本的比例高達 20%多,因此對于這種一些小型的系統(tǒng)來說,可以不必要配置一個相對高速的處理機,以節(jié)約經(jīng)濟支出 [4]。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,單片機技術(shù)也得到了快速的發(fā)展,在集成度,速度,低功耗以及性能方面都有著顯著的改善。 課題在國內(nèi)外的發(fā)展狀況目前，國內(nèi)外的各種溫度采集控制系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)很成熟，在實際應(yīng)用中也非常普遍。雖然這些系統(tǒng)不盡相同，但它們的基本原理和完成的功能都大致一樣。 加拿大的 CSI 集團公司根據(jù)聲學(xué)高溫測量原理研究開發(fā)出了名為 BOILERWATCH 的鍋爐膛溫度場實時監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以設(shè)計成測量 8 條單一路線上的平均溫度或按陣列編排的多達 24 條路線來測量溫度的分布。可通過 DCS 來向運行人員提供溫度— 時間曲線，或在一臺裝有 CSI 公司的 TMS—WIN 軟件的計算機屏幕上顯示出來，也可以通過 TMS—WIN 軟件令計算安徽工程大學(xué)機電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）3機畫出空間溫度分布形態(tài)或提供其它的數(shù)據(jù)顯示公式 [7]。溫度控制技術(shù)：智能溫度控制法、PID 線性控溫法、定值開關(guān)控制法。主要目的是實現(xiàn)溫度的自動控制，保證水溫在所設(shè)定溫度范圍內(nèi)正常運作，此系統(tǒng)主要由溫度采集系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、加熱控制單元、輸入設(shè)定等部分組成。如果溫度在設(shè)定值范圍內(nèi)，則系統(tǒng)正常工作；如果低于設(shè)定的下限值，系統(tǒng)顯示低溫警報信號并保持加熱裝置為水箱加熱；如果超出溫度范圍上限值，系統(tǒng)發(fā)出高溫警報并控制系統(tǒng)負載停止工作。溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相當廣泛，比如浴室、水池、電源等場所的溫度控制。本文將采用了單片機對溫度實現(xiàn)自動控制。通過一系列的對溫度的改變是其達到可以自動控制溫度，滿足該設(shè)計的要求。本文對于溫度控制系統(tǒng)硬件部分的研究，按功能大致可以分為以下幾個部分：單片機主控模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、顯示電路、電源電路、聲光報警電路等。由結(jié)構(gòu)框圖可見，溫度控制系統(tǒng)是以單片機為控制的主機，主控模塊由擴展外部存儲器構(gòu)成。轉(zhuǎn)化的數(shù)字信號將傳輸給給單片機讓其對其數(shù)值進行處理，一方面將測得的溫度值通過控制面板上的 LCD 顯示器顯示出來；另一方面將該溫度值和設(shè)定的溫度值相比較，根據(jù)其偏差值的大小,采用控制算法進行運算，最后通過單片機的輸出管腳輸出控制信號 [8]。如果實際測得的溫度值超過，或低于系統(tǒng)給定的極限安全溫度，保護電路會做出反應(yīng)，同時報警電路報警響起，從而保護被測對象。其結(jié)構(gòu)方案圖如圖 21。具有體積小、功耗低、高性能，功能強大等特點，支持 16 位 32 位雙指令集，能很好的兼容 8 位/16 位器件，共有 37個寄存器，是目前應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)的主流處理器 [9]。方案二：51 內(nèi)核單片機是典型的微控制器，其廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。其中 STC12C5A60S2 單片機屬于增強型單片機，具有高速，寬電壓，低功耗，低成本,根據(jù)本課題的設(shè)計要求可知，使用 51 單片機實現(xiàn)所有功能。因此本課題決定采用方案二，單片機STC12C5A60S2 單片機作為主機主控制芯片，而從機控制芯片則選擇成本更低的AT89C51 單片機作為控制芯片。具有微功耗，體質(zhì)小，顯示內(nèi)容豐富，超薄輕巧，成本低等特點。方案二：LCD12864 是一種具有 4 位/8 位并行，2 線或 3 線串行多種接口方式，其中包含了國際一級，二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊，其分辨率為 128x64。并且具有操作簡單，低電壓低功耗，功能強大等特點。 溫度測量方案一：使用熱敏電阻作為感溫器件。溫度變化則會造成大的阻值改變，因此本試驗中它是最靈敏的溫度傳感器。但是由于熱敏電阻的線性度極差，不易控制，因此用來測量溫度的精度就相應(yīng)的降低了。它只用一條線進行輸入輸出，因而與之接口的微處理器也只需要一條口線與之通信。這種單線傳輸方式，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合在惡劣環(huán)境的現(xiàn)場進行溫度測量。第 3 章 溫度控制器的硬件電路設(shè)計 51 單片機的介紹與選擇51 單片機系列是將運算器、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，使其具備其全部功能，這樣就能得到一個單芯片的微型計算機。又因為其體積小、功耗低、價格低廉、抗干擾能力強且可靠性高，特別適合應(yīng)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(shè)計所用到的與其相關(guān)的知識 [10]。 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