【正文】 摘 要 IAbstract II目 錄 III第一章 緒 論 1 1 1 2 2 2 3 4 5第三章 硬件電路設(shè)計 6 單片機的設(shè)計 6 單片機的選擇 6 STC89C52單片機功能特性 6 引腳功能(摘自參考目錄中《單片機原理及應(yīng)用》一書） 7 溫度傳感器的設(shè)計 9 DS18B20溫度傳感器的特點 9 DS18B20引腳定義 9 DS18B20工作原理 10 DS18B20與單片機連接 11 串口通信 12 輸入模塊 12 顯示電路 13 數(shù)碼管的選擇 13 LED數(shù)碼管工作原理 13 LED數(shù)碼管顯示方式 14 蜂鳴報警器設(shè)計 15 繼電器電路設(shè)計 16 電源電路設(shè)計 16第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 18 軟件設(shè)計原則 18 程序結(jié)構(gòu)分析 18 溫度信號處理子程序 20 鍵盤輸入模塊掃描子程序 21 數(shù)碼管顯示子程序 22 繼電器控制子程序 22 報警子程序 23 串口通信子程序 23總 結(jié) 25參考文獻 26附 錄 28第一章 緒 論第一章 緒 論溫度是一個普遍但又極為重要的參數(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)，科學(xué)研究等諸多領(lǐng)域?qū)囟鹊目刂婆c檢測都有極高的要求。隨著社會的發(fā)展，人們對測溫精度、控制范圍的要求也越來越高，有時極小的溫度差異也會對工業(yè)生產(chǎn)，科研等帶來極大地影響。傳統(tǒng)的溫度測量方法即使用溫度計對環(huán)境溫度進行測量，然后根據(jù)環(huán)境對溫度的要求再選擇加熱或降溫處理，這種測控方法不僅流程繁瑣，需要大量的人力物力，又不能對超出控制范圍的情況作出即時反應(yīng)，對生產(chǎn)、儲藏帶來極大的影響，同時，滿足不了當(dāng)今社會人們對溫度檢測控制精度的要求，給生產(chǎn)、科研等帶來不必要的麻煩。近年來，隨著電子技術(shù)和微型計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，利用微機以及電子技術(shù)進行測控的應(yīng)用也得到了長足的進步?，F(xiàn)在世界各國溫度測控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展很快，很多國家在實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。近年來溫度檢測在理論上發(fā)展較成熟，但是在實際應(yīng)用中，如何保證實時的，快速的對溫度進行檢測，傳輸，并能夠快速的做出響應(yīng)控制，仍是需要解決的問題?，F(xiàn)代信息技術(shù)基礎(chǔ)是信息采集、信息傳輸、信息處理，而傳感器則是信息采集的尖端技術(shù)，尤其是溫度傳感器被廣泛應(yīng)用于各生產(chǎn)工藝中，數(shù)量高居各傳感器之首。在20世紀(jì)90年代中期最早推出的智能化溫度傳感器，采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測溫精度低分辨率只能達到1℃。目前，物聯(lián)網(wǎng)概念的逐漸普及，基于單片機的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，已在各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，溫度監(jiān)控領(lǐng)域也發(fā)生了翻天覆地的變化，基于單片機的溫度監(jiān)控系統(tǒng)因其操作簡單，性價比高，同時具有極高的精確度和分辨率，使得傳統(tǒng)的測控技術(shù)將被逐漸取代。溫度測量范圍：30℃～+50℃；測量精度：℃；顯示方式：分時四位顯示；報警方式：三極管驅(qū)動的蜂鳴音報警。27 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計選用傳統(tǒng)的溫度傳感器，用電位器設(shè)定溫度上下限，將反饋的溫度值與設(shè)定的溫度值進行比較，通過負載進行加熱或降溫處理。工作原理框圖如圖21所示。這種方案還是模擬控制方式，因此也不能實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法使控制精度更高，而且不能用數(shù)碼管顯示。負載固態(tài)繼電器信號處理上限比較信號放大信號采集溫度預(yù)置下限比較圖22 方案二原理框圖采用智能溫度傳感器DS18B20，將采集到的信息直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，通過單片機控制溫度上下限，用外部電路產(chǎn)生顯示和控制加熱及降溫，并設(shè)置鍵盤輸入模塊，LED顯示模塊，溫度控制模塊，報警模塊等，便于溫度控制。LED顯示模塊下位機控制模塊(STC89C52)通信模塊上位機監(jiān)控系統(tǒng)溫度檢測模塊繼電器鍵盤輸入模塊報警模塊溫度控制器圖23 方案三原理框圖方案三中采用STC89C52單片機作為控制器，單片機軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程來實現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。不需要外擴展存儲器，使系統(tǒng)設(shè)計更為簡單。另外，其電源可有數(shù)據(jù)線提供而不需要外接電源，使的系統(tǒng)設(shè)計更加簡單清晰。本課題中所使用的溫度控制系統(tǒng)是以單片機為核心控制器的單總線控制系統(tǒng)。通過智能溫度傳感器對倉庫內(nèi)的溫度進行采集，并將溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，直接傳送至單片機中，通過由鍵盤輸入模塊輸入的溫度范圍進行計較，如當(dāng)前溫度超出了所要求的溫度范圍，報警器會立即報警，同時單片機驅(qū)動溫度控制模塊進行相應(yīng)的升溫或降溫操作，并將數(shù)據(jù)儲存在單片機中，而且單片機還會通過串口通信的方式把數(shù)據(jù)傳送至PC機中，將數(shù)據(jù)保存在上位機中，顯示模塊則負責(zé)對倉庫內(nèi)溫度的實時顯示。其管腳圖如圖31所示。8KB可反復(fù)擦寫Flash ROM。2568bit內(nèi)部RAM。 時鐘頻率024MHz。 2個讀寫中斷口線，3級加密。功能包括對會聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。P0P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義。當(dāng)P1口的管腳寫“1”時，被定義為高阻輸入。Flash編程過程中，P0作為原碼輸出口，校驗時，會由P0口輸出原碼，但是這時需要拉高P0外部電源。P1口緩沖器能接受輸出4TTL門電流。在Flash編程和校驗時，P1口作為第八位地址接受。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接受，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入，此時，P2 口的管腳電位被外部拉低，輸出電流。在給出地址“1”時，他利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3口：P3口管腳是8個帶有內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接受輸出4個TTL門電流。作為輸入時，由于外部下拉為低電平，P3口會輸出電流。 表31 P3口的第二功能端口引腳第二功能RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0(外中斷0) INT1(外中斷1) T0（定時/計數(shù)器0外部輸入） T1（定時/計數(shù)器1外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。需要注意的是：當(dāng)作為外部數(shù)據(jù)存儲器使用時，將跳過一個ALE脈沖。另外，該管腳被略微拉高。PSEN：外部程序存儲器的選通信號，當(dāng)外部程序存儲器進行讀取指令時，每個機器周期兩次/PSEN有效。EA/VPP在/EA是低電平時，這時外部程序存儲器，無論有沒有內(nèi)部程序存儲器。當(dāng)在進行FLASH時，也可用作12V電源。 測溫范圍 －55～+125。 可以直接通過數(shù)據(jù)線供電。 負電壓特性，當(dāng)接反電源極性時，溫度計不會因為發(fā)熱而燒毀，但此時不能正常工作，接反是導(dǎo)致該傳感器總是顯示85℃的原因。 GND：接地。 DS18B20工作原理智能溫度傳感器DS18B20主要由64位ROM、溫度傳感器、高速緩存器、配置寄存器等部分組成。高溫度系數(shù)振蕩器決定著計數(shù)門的開啟時間，溫度測量前，55℃所對應(yīng)的基數(shù)會被分別置入減法計數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計數(shù)器1主要的工作是對低溫度系數(shù)晶振所產(chǎn)生的固定頻率的脈沖信號實施減法計數(shù)，減法計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時溫度寄存器的值加1，這時減法計數(shù)器的預(yù)置將會被重新裝入