【正文】 謝 35參 考 文 獻(xiàn) 36 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 37 頁(yè) 共 37 頁(yè) 1 引言1．1 課題的背景溫度作為7個(gè)基本單位之一，是用來(lái)表示物體冷熱程度的物理量。溫度的國(guó)際單位是開(kāi)爾文，而其他經(jīng)常使用的溫標(biāo)有華氏度、攝氏度等。16世紀(jì)末，早期的溫度計(jì)就誕生了。但這是人類(lèi)歷史中里程碑的進(jìn)步?，F(xiàn)今，英美等國(guó)家主要使用華氏溫度、列氏溫度在德國(guó)使用較多，攝氏溫度廣泛用于大部分科技研發(fā)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。數(shù)字溫度計(jì)（DTM），是以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)的測(cè)量方式，將溫度的相對(duì)變化由連續(xù)變?yōu)殡x散的數(shù)字信號(hào)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)時(shí)顯示的智能儀表。市場(chǎng)的需求反作用與生產(chǎn)，溫度計(jì)迎來(lái)了新世紀(jì)。數(shù)字溫度計(jì)的發(fā)展在一定程度上取決于溫度控制系統(tǒng)。精密的溫控器產(chǎn)品以“點(diǎn)”控制和基于常規(guī)PID控制器為主，不能適應(yīng)高智能化，自適應(yīng)控制儀器，國(guó)內(nèi)技術(shù)還不成熟。此外，主流數(shù)字溫度計(jì)的質(zhì)量是由微處理器和溫度傳感器決定的，便于攜帶的低成本的微處理器和高精度、效率的溫度傳感器在其中占著舉足輕重的作用。、模擬集成溫度傳感器數(shù)字溫度計(jì)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，經(jīng)歷了從最初的熱脹冷縮式溫度計(jì)到水銀式溫度計(jì)再到現(xiàn)今流行的數(shù)字溫度計(jì)，越來(lái)越方便，克服了克服了水銀溫度計(jì)讀數(shù)困難、容易破碎產(chǎn)生環(huán)境污染，簡(jiǎn)易電子溫度計(jì)測(cè)量精度差等缺點(diǎn)；具有功能完善、性能穩(wěn)定、體積小、重量輕、功耗低、價(jià)格低等特點(diǎn) [1]。此外，數(shù)字溫度計(jì)一般用電池供電，適用于日常生活的各種場(chǎng)合，在一些存在爆炸性氣體等等的特殊環(huán)境下，任然可以相對(duì)安全可靠的讀取溫度值，與水銀溫度計(jì)相比，從根本上解決了水銀破損可能帶來(lái)的危害。（2）用常規(guī)的測(cè)量方法測(cè)量, 檢測(cè)精度要求較高時(shí), 調(diào)理電路復(fù)雜, 使系統(tǒng)的穩(wěn)定性很難得到保證, 且成本較高，而復(fù)雜結(jié)構(gòu)帶來(lái)的功耗與體積問(wèn)題, 阻礙了便攜式高精度測(cè)溫儀的發(fā)展應(yīng)用[4]。在確定了系統(tǒng)所需要的芯片（P89V51RDDS18B20和AMPIRE128X64）后，根據(jù)“自頂向下”和“模塊化”的原則，再設(shè)計(jì)之初，先設(shè)計(jì)的是顯示模塊，如果先設(shè)計(jì)溫度采集模塊，那么系統(tǒng)將無(wú)法驗(yàn)證溫度是否讀取正確，而顯示模塊可以向單片機(jī)輸入固定的字符來(lái)檢測(cè)正確性，之后設(shè)計(jì)的就是溫度采集模塊，最后加入了報(bào)警模塊。 功能要求本課題研究的重點(diǎn)是以單片機(jī)為主控制器，DS18B20為溫度采集器件，AMPIRE128X64為顯示器件的便攜式數(shù)字溫度控制系統(tǒng)。簡(jiǎn)要講述了課題背景，國(guó)內(nèi)外的發(fā)展與數(shù)字溫度計(jì)的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展趨勢(shì)，以及主要任務(wù)和要達(dá)到的目標(biāo)。將數(shù)字溫度計(jì)分為4個(gè)模塊，比較論證幾種典型的芯片，從中選取的合適的芯片。第四章講述了結(jié)合硬件的軟件設(shè)計(jì)，對(duì)程序流程圖進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，程序編碼的注意事項(xiàng)與工作原理。2 方案的選擇 本課題的實(shí)現(xiàn)方法是通過(guò)溫度采集系統(tǒng)將采集的溫度經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)發(fā)送到單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)處理判斷分別發(fā)送信號(hào)到顯示模塊和報(bào)警模塊。本課題的實(shí)現(xiàn)方案是以P89V51RD2為主控芯片、DS18B20為溫度采集芯片、AMPIRE128X64是顯示器件和蜂鳴器報(bào)警芯片。AT89C52是最基礎(chǔ)的一款單片機(jī)，許多功能需要外接才能實(shí)現(xiàn)。給低功耗設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的方便，但是MSP430系列的價(jià)格非常高，與其他芯片在都能實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上，并沒(méi)有突出的優(yōu)勢(shì)。此外，P89V51RD2完全兼容MUC51指令系統(tǒng)，而且一樣有32個(gè)I/O口，工作電壓是5V，但是該芯片的3組I/O做了擴(kuò)展——內(nèi)置了電阻，此外ROM、RAM的存儲(chǔ)空間都擴(kuò)大了。綜上所述，P89V51RD2兼容MUC51，是基礎(chǔ)51芯片的擴(kuò)展芯片，且功耗較低，價(jià)格便宜，比較MSP430F4013和AT89C52而言是一款較合理的芯片。 邏輯輸出溫度傳感器邏輯輸出式溫度傳感器并不能?chē)?yán)格的測(cè)出溫度值，而是測(cè)出大概的溫度范圍，該溫度傳感器適用于報(bào)警系統(tǒng)等其他控制設(shè)備，不適于溫度計(jì)的制作。 模擬式溫度傳感器模擬式溫度傳感器是傳統(tǒng)的傳感器的統(tǒng)稱(chēng)，常見(jiàn)的有熱電偶、電阻等，利用敏感元件的感溫特性，在溫度變化是，測(cè)出其電壓或電流或電阻值的變化，信號(hào)經(jīng)過(guò)采集、A/D轉(zhuǎn)換等步驟，在經(jīng)過(guò)微處理器的數(shù)據(jù)處理后，將其傳送到顯示電路。即在0~100℃內(nèi)，降低了誤差——℃內(nèi)。此外，信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換可能存在失真和漂移，測(cè)量并不是非常精確，實(shí)際操作有點(diǎn)麻煩。 數(shù)字式溫度傳感器如果采用數(shù)字式溫度傳感器上述問(wèn)題在得到簡(jiǎn)化的同時(shí)，在減少A/D轉(zhuǎn)換的同時(shí)節(jié)省了I/O口，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)電路。綜上所述，DS18B20具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活、無(wú)須外接電路的優(yōu)點(diǎn)，符合本設(shè)計(jì)要求[10]。為了顯示字母和數(shù)字，需要通過(guò)軟件編碼或硬件譯碼來(lái)顯示數(shù)字或字母。 字符型1602字符型1602是工業(yè)級(jí)的液晶顯示屏，同一屏幕能顯示32個(gè)字符。此外，不能顯示漢字也是一個(gè)弊端。點(diǎn)陣式12864不僅具有的顯示字符、數(shù)字的功能，還可以顯示圖形、曲線及漢字。而且，不帶字庫(kù)的液晶顯示器可以根據(jù)自己的需求選擇想要的字體，方便又靈活，而帶字庫(kù)的液晶顯示屏只能顯示GB2312的宋體，而想要顯示其他形式的字體則必須以圖片的形式展現(xiàn)。2．4 報(bào)警器的選擇蜂鳴器是常見(jiàn)的一種結(jié)構(gòu)化的訊響器，廣泛由于各種需要聲音報(bào)警或提醒的設(shè)備中。此外，在實(shí)際實(shí)物制作中，蜂鳴器具有價(jià)格低廉、體積小，便于攜帶等優(yōu)勢(shì)，蜂鳴器是報(bào)警模塊的不二選擇。：本課題的硬件仿真是基于Lab Center Electronics公司的 PROTEUS軟件，PROTEUS實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的設(shè)計(jì),與Keil能聯(lián)立調(diào)試，完成程序與硬件的搭建。 硬件仿真電路圖3．1 最小系統(tǒng)，是由單片機(jī)芯片、晶振振蕩電路、復(fù)位電路組成的。P89V51RD2的工作電壓是，的RAM, 的Flash,增加了3個(gè)中斷源和2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)、低電磁干擾方式以及雙DPTR指針。當(dāng)然，最重要的是具有低功耗模式：（1）外部中斷喚醒的掉電模式（2）空閑模式。在MCS－51系列單片機(jī)片內(nèi)置有一個(gè)高增益的反相放大器，放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，由該放大器構(gòu)成的振蕩電路和時(shí)鐘電路一起構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘方式。復(fù)位電路包括電解電容器、電阻器、按鍵,單片機(jī)復(fù)位條件是連接高電平。當(dāng)按鈕被按下時(shí),開(kāi)關(guān)打開(kāi),這一次,形成一個(gè)循環(huán)在電容器,電容器短路,所以電容器是放電。根據(jù)串聯(lián)電路電壓的總和,這一次通過(guò)電阻器的電壓為，甚至更多,RST相當(dāng)于高電平，系統(tǒng)自動(dòng)重置。DS18B20完成對(duì)溫度的測(cè)量以及獨(dú)立的將測(cè)量結(jié)果送給單片機(jī)的任務(wù),單片機(jī)完成對(duì)溫度的轉(zhuǎn)換和計(jì)算工作,再經(jīng)顯示電路顯示出來(lái),同時(shí)設(shè)有報(bào)警電路 [13]。該芯片是1wire接口的數(shù)字溫度傳感器，能有效地提高抗干擾性，測(cè)溫范圍是55℃～+125℃，可以在編程時(shí)設(shè)置9～12位分辨率。： 溫度采集電路 DS18B20供電方式DS18B20供電的方式有2種，一種是較為常見(jiàn)的直接接電源，即DS18B20的1號(hào)引腳接GND，2號(hào)引腳接I/O口，3號(hào)引腳接VCC；而另外一種是由寄生電源供電，單片機(jī)端口接信號(hào)口，UDD、GND接地，為保證在有效的的足夠的電流在DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)被提供，可用一個(gè)MOSFET管來(lái)完成對(duì)總線的上拉。 DS18B20測(cè)溫原理3．3 顯示電路由于LCD獨(dú)具低壓和微功耗性，液晶顯示器在單片機(jī)系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，AMPIRE128X64顯示器是一款漢字圖形型液晶顯示模塊，： 顯示電路 AMPIRE128X64顯示器的引腳接口在顯示電路中，VBB 接地，VDD 接+5V，VEE 為液晶對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高；為了獲得最佳對(duì)比度，VEE 接地[2]。與有字庫(kù)的液晶顯示屏不同的是AMPIRE128X64被分成2個(gè)液晶驅(qū)動(dòng)，分左右顯示，所有有CSCS2。AMPIRE128X64有5條與CPU相連的控制總線，8位并行I/O數(shù)據(jù)總線。當(dāng)片選有效則實(shí)現(xiàn)通訊，否則中斷聯(lián)系，呈現(xiàn)高阻態(tài)，不影響其他功能的實(shí)現(xiàn)。（4） 輸出寄存器:用于暫時(shí)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。（6） 狀態(tài)寄存器:表示液晶屏的當(dāng)時(shí)工作狀態(tài)，尤其“忙”狀態(tài)是標(biāo)志MPU對(duì)LCM訪問(wèn)必須判別的狀態(tài)，處于“忙”是，輸入輸出緩沖器被鎖，任何操作無(wú)效。（8） Y地址計(jì)數(shù)器:管理64個(gè)單元的六位循環(huán)加一計(jì)數(shù)器，和X地址寄存器結(jié)合選通唯一的顯示單元，Y地址計(jì)數(shù)器有自動(dòng)加1的功能，讀寫(xiě)操作后加一，加滿0X3F后循環(huán)歸零再加一。4 軟件電路的設(shè)計(jì)在軟件設(shè)計(jì)方面中, 筆者使用的是模塊化設(shè)計(jì)程序方法，這種方法優(yōu)勢(shì)如下:①模塊化編程不僅簡(jiǎn)化了程序開(kāi)發(fā),而且便于理解和調(diào)試；②當(dāng)有相同作用的程序,需要2次以上的使用時(shí)， 程序可以編寫(xiě)成函數(shù),在以后需使用時(shí)，可以直接調(diào)用而不需重新編寫(xiě)；③對(duì)數(shù)字溫度計(jì)而言，日后需要增減某一功能時(shí)，只需要調(diào)節(jié)相應(yīng)程序模塊即可，靈活性高。主程序關(guān)鍵語(yǔ)句：void main(){ LCD_init()。 //初始化 show()。 read_18B20()。 //讀溫度 while (1) { if(flag)