【正文】 設(shè)計； 2. 熟悉硬件設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ)、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計要領(lǐng)，根據(jù)本課題的特點選擇相應(yīng)器件；3. 搜集素材，優(yōu)選素材，整理素材；4. 完成所硬件電路的裝配和調(diào)試，編寫程序?qū)崿F(xiàn)其功能；5. 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文。畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(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。控制系統(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。7第三章 硬件電路設(shè)計11第二章 整體設(shè)計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，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、PP3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,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，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。13第三章 硬件電路設(shè)計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XTALXTAL2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。 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。 手動復(fù)位電路 數(shù)碼管顯示電路 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。15第三章 硬件電路設(shè)計 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℃，℃。 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17第三章 硬件電路設(shè)計 智能溫度控制器實物圖