【正文】 .......................................................................................................................... 30 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 31 附錄 1 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)整體電路圖 ................................................................................... 32 附錄 2 系統(tǒng)完整程序 ................................................................................................. 32 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 前言 1 前 言 緒論 溫度與我們生活息息相關(guān)，是重要的物理量。在生活環(huán)境過(guò)程中，溫度起到非常的重要的作用。自從十八世紀(jì)工業(yè)革命，是不是能掌握溫度，對(duì)工業(yè)的發(fā)展起到極其重要的聯(lián)系。 鑒于溫度對(duì)工農(nóng)業(yè)、生活上如此的重要，溫度傳感器的發(fā)展從而得到了推進(jìn)。在監(jiān)控控制的領(lǐng)域里，溫度是最熟悉不過(guò)的名詞，由溫度帶來(lái)的技術(shù)上的問(wèn)題相對(duì)于其起到的作用來(lái)比是不同一般的。在控制的領(lǐng)域中，溫度的被監(jiān)控有極為重要的作用。 因此，在一些環(huán)境里都要用到溫度報(bào)警器來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)控，并做到低溫或超溫報(bào)警。從而能夠很大程度上提升產(chǎn)品的質(zhì)量與數(shù)量。溫度控制器在信息技術(shù)中被廣泛地利用在生活各項(xiàng)領(lǐng)域中。 [6] 21世紀(jì)之后，溫度控制器更偏向智能化、安全性及高可靠性等。除此之外，溫度控 制器漸漸從簡(jiǎn)單化向多樣化的方向迅速發(fā)展，為研發(fā)智能溫度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造出更有利的條件。它是在芯片上集成一個(gè)系統(tǒng)，集成度達(dá)到 108～ 109 元件 /片，這給 IC產(chǎn)業(yè)的前進(jìn)鼓足的動(dòng)力。這種溫度采集電路有時(shí)候需要用到冷端補(bǔ)償電路，這樣使電路復(fù)雜性；而且電路容易受到干擾，導(dǎo)致采集到的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。微型計(jì)算機(jī)的誕生給人們的生活帶來(lái)了質(zhì)的飛躍，它 促進(jìn)著現(xiàn)代科技研發(fā)的進(jìn)步，也給現(xiàn)代智能溫度測(cè)控技術(shù)帶來(lái)了全新的更新。也給它們帶來(lái)各方面領(lǐng)域的應(yīng)用。 把單片機(jī)應(yīng)用到溫度檢測(cè)控制中。 溫度傳感器的經(jīng)歷了 ：分立式、模擬集成式、智能型溫度傳感器，這三個(gè)發(fā)展階段。在生活領(lǐng)域中 ，廣泛被利用在各個(gè)角落，在人們看得見(jiàn)的地方或是一些人們不宜接觸的地方使用。溫度傳感器的發(fā)展方向?yàn)椋憾喙δ堋⒏呔?、高安全可靠性等。所以電子技術(shù)的發(fā)展，都牽動(dòng)著社會(huì)的進(jìn)步，帶來(lái)非常有效的動(dòng)力，讓其大步向前邁進(jìn)。等到人們意識(shí)到要去保護(hù)的時(shí)候，卻又面臨到很多問(wèn)題，其中最為重要的就是動(dòng)植物生長(zhǎng)環(huán)境的溫度 控制。不僅僅帶來(lái)不好的影響，更是給人們帶來(lái)物種上的不可代替的損失。造成內(nèi)室溫度異常的情況一般是電氣線路的短路，是因?yàn)槭覂?nèi)的用電設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作，導(dǎo)致設(shè)備的老化，所以容易發(fā)生故障。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 前言 3 該溫度報(bào)警器是用熱敏電阻來(lái)設(shè)計(jì)的，檢測(cè)溫度后傳感到開(kāi)關(guān)，溫度低于 或者超過(guò)預(yù)定值，使報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，這時(shí)的發(fā)聲、發(fā)光的報(bào)警裝置可以選擇一些比較合適的方案。電路不報(bào)警時(shí)為綠燈，預(yù)警為黃燈，報(bào)警時(shí)為紅。利用所學(xué)的理論知識(shí)，設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的溫度報(bào)警系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)方案。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 4 第二章 硬 件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)工作的原理與設(shè)計(jì)整體框圖 首先通過(guò)溫度傳感器將所采集到的信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再送入到單片 機(jī)里。 如果當(dāng)前溫低于或高于設(shè)定值的時(shí)候，則警報(bào)燈亮光、蜂鳴器報(bào)警。 AT89S52的不斷更新，使得它在很多領(lǐng)域被采用。 AT89S52的主要性能參數(shù)： 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器； 與 MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容； 32個(gè)可編程 I/O口線； 1000次擦寫周期； 單 片 機(jī) 顯示模塊 測(cè)溫模塊 復(fù)位模塊 報(bào)警模塊 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 5 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器； 全靜態(tài)操作 :0Hz33MHz； 8個(gè)中斷源； 1000次擦寫周期； 16位定時(shí)、計(jì)數(shù)器有 3個(gè)； 1000次擦寫周期； 低功耗空閑和掉電模式；全雙工 UART串行通道； 掉電后中斷可喚醒； 1掉電標(biāo)識(shí)符。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL邏 輯電平。 當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。 在 flash編程時(shí)， P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 6 P1口 P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， p1輸 出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL邏輯電平。在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口接收低 8位地址字節(jié)。對(duì) P2 端口寫 “1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時(shí)， P2口送出高八位地址。在使用 8位地址（如 MOVX RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ， P2口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。 P3 口 P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū) 動(dòng) 4個(gè) TTL邏輯電平。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號(hào)。 RST 復(fù)位輸入。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 7 ALE/PROG 當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH單元的 D0位置位，可禁止 ALE操作。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE禁止位無(wú)效。 EA/VPP 外部訪問(wèn)允許，欲使 CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址 0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。如 EA端為高電平（接 Vcc端）， CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 XTAL1 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 Ⅱ、 寄存器： 整個(gè)編譯過(guò)程中要用到的地址 必須通過(guò)定義才能使用。 如果 復(fù)位 ， 位都 將是“ 0”。 表 2：寄存器 定時(shí)器 2寄存器 寄存器控 制位 、 狀態(tài)位 ： T2CON 如表 3 所示。 雙數(shù)據(jù)指針寄存器 有 2 路 16 位數(shù)據(jù)指針寄存器。在訪問(wèn)該寄存器前，應(yīng)該先初始化 DPS 適當(dāng)?shù)闹?。必須軟件清?0”。 EXF2 定時(shí)器 2外部標(biāo)志位。 RLCLK 串行口接收數(shù)據(jù)時(shí)鐘標(biāo)志位。 TCLK 串行口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)鐘標(biāo)志位。 EXEN2 外部允許標(biāo)志位。當(dāng) EXEN2=0時(shí)， T2EX 端的信號(hào)視為無(wú)效。 TR2=1，定時(shí)器 2開(kāi)始工作。 C/T2 =0，定時(shí)； C/T2 =1，外部事件計(jì)數(shù) (下降沿觸發(fā) )。當(dāng) EXEN2=1 時(shí)， CP/RL2=1， T2EX出現(xiàn)負(fù)脈沖，會(huì)引起捕捉操作；當(dāng)定時(shí)器 2 溢出或 EXEN2=1時(shí) T2EX 出現(xiàn)負(fù)跳變，都會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)重載操作。當(dāng) RCKL=1 或 TCKL=1時(shí)，此標(biāo)志位無(wú)效，定時(shí)器 2溢出時(shí)，強(qiáng)制做自動(dòng)重載操作。 DISRTO 復(fù)位輸出標(biāo)志位 Reset 輸出“ 1”， 0看門狗定時(shí)結(jié)束 。 WDIDLE 復(fù)位輸出標(biāo)志位 1 空閑模式下， WDT 停止計(jì)數(shù)。 掉電標(biāo)志位 掉電標(biāo)志位 (POF)位于特殊寄存器 PCON 的第四位()。 POF 可以軟件控制使用與否，但不受復(fù)位影響。地址為：0000H~1FFFH。 [1] 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：片內(nèi)有 256字節(jié)。 看門狗定時(shí)器的復(fù)位需要軟件的編寫來(lái)控制； UART、定時(shí)器 0和定時(shí)器 1的操作與單片機(jī) C51/C52一樣；定時(shí)器 2相當(dāng)于是一個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器，它有三種工作模式：波特率發(fā)生器、向下或向上計(jì)數(shù)、捕捉方式。其中每一種中斷源通過(guò) IE都可以使中斷源有效或者無(wú)效。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 10 表 10： IE功能 符號(hào) 位地址 功能（允許控制位） EA 中斷總允許控制位。 預(yù)留 ET2 定時(shí)器 2中斷 ES 串行口中斷 ET1 定時(shí)器 1中斷 EX1 外部中斷 1 ET0 定時(shí)器 0中斷 EX0 外部中斷 0 主控電路 主控電路由單片機(jī)最小的系統(tǒng)組成，包括時(shí)鐘電路，復(fù)位電路和主芯片AT89S52。 內(nèi)部時(shí)鐘電路如圖 3所示，它是由 C C2 兩個(gè)電容，再并聯(lián)上一個(gè)石英體振蕩器，組成一個(gè)并聯(lián)諧振回路。單片機(jī)的運(yùn)行速度與晶振的頻率息息相關(guān)，晶振選擇的 頻率越高，時(shí)鐘頻率也隨著變高。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 11 芯片上的 XTAL1 和 XTAL2 分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。在電路中， C C2 電容的值雖然沒(méi)有被規(guī)定，但是它們卻可以影響到整個(gè)振蕩器。使用溫度特性好的電容，可以提供溫度穩(wěn)定性。 圖 4： 復(fù)位電路 復(fù)位電路的作用是 把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。然后還原到初始時(shí)候的狀態(tài)進(jìn)行按鍵操作。在單片機(jī)要開(kāi)始工作的之前要先復(fù)位，這樣會(huì)讓其在一個(gè)沒(méi)有經(jīng)過(guò)運(yùn)行的初始狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)開(kāi)始工作的時(shí)候， RST 端口得到高電平。如果在 2個(gè)周期內(nèi)該 I/O 口都一直是高電平的話，則復(fù)位，要是再這樣下去，則循環(huán)復(fù)位。它由 C3 電容并聯(lián)一個(gè) 1kΩ 的 R1 電阻 ，外接電源后再并聯(lián)一個(gè)下拉 的 電阻 R2，構(gòu)成的一個(gè)復(fù)位電路。 手動(dòng)復(fù)位，從字面上就可以看出它不是自動(dòng)是要人工操作的。在需要進(jìn)行復(fù)位操作的時(shí)候，只需按下按鍵，則電源的電壓便會(huì)流入進(jìn) RST 接口處。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 12 溫度采集模塊設(shè)計(jì) 溫度采集模塊設(shè)計(jì)方案的選擇 方案一：輸出用模擬型的溫度傳感器。 方案二：輸出用數(shù)字型的溫度傳感器 DS18B20。 對(duì)比以上兩個(gè)方案，方案二更為合適， 選擇采用 DS18B20。 在外部連接 VDD 和 GND， 總線連接一個(gè)阻值為 的電阻為上拉作用 。 微 控 制 器V p c 4 . 7 K單 總 線D S 1 8 B 2 0G N D D Q V d d V d d （ 外 部 電 源 ） 連 接 到 另 外 的 單 總 線 器 件圖 5 ： D S 1 8 B 2 0 原 理 圖 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 13 1. 該元件主要特性 （ 1）電壓范圍： ~； （ 2）與單片機(jī)連接時(shí)，連接時(shí)一條口線就可實(shí)現(xiàn)雙向通訊； （ 3）多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)該元器件可以并聯(lián)在唯一的三線上，可以測(cè)量多個(gè)點(diǎn)的溫度； （ 4）全部的傳感元件和相關(guān)的轉(zhuǎn)換電路都集成在該電路內(nèi)，使用時(shí)候可以不用到外 圍的元件； （ 5）測(cè)溫范圍下限為：－ 55℃、上限為：＋ 12