【正文】 在過(guò)程控制、數(shù)據(jù)采集、機(jī)電一體化、智能化儀表、家用電器以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用，特別是單片機(jī)嵌入式技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)發(fā)展史上又一個(gè)新的里程碑。目前國(guó)內(nèi)外各大電氣公司，大的半導(dǎo)體廠商正在不斷的開(kāi)發(fā)、使用單片機(jī)，使其無(wú)論 在控制能力，減小體積，降低成本，還是開(kāi)發(fā)環(huán)境的改善等方面，都得到空前迅速的發(fā)展。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，很多時(shí)候都需要對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，以使得生產(chǎn)能夠順利的進(jìn)行，產(chǎn)品的質(zhì)量才能夠得到充分的保證。 溫度檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用十分廣闊。 溫度測(cè)試控制系統(tǒng)，控制對(duì)象是溫度。而以往溫度控制是由人工完成的而且不夠重視，其實(shí)在很多場(chǎng)所溫度都需要監(jiān)控以防止發(fā)生意外。 特別是 近年來(lái)，溫度控制系統(tǒng)已應(yīng)用到人們生活的各個(gè)方面，但溫度控制一直是一個(gè)未開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域，卻又是與人們息息相關(guān)的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題。 本機(jī)實(shí)現(xiàn) 的功能 ： 1. 當(dāng)溫度低于設(shè)定下限溫度時(shí)，低溫發(fā)光二極管閃爍，蜂鳴器報(bào)警； 2. 當(dāng)溫度上升到下限溫度以上時(shí)，高溫發(fā)光二極管閃爍，蜂鳴器報(bào)警； 3. 數(shù)碼管即時(shí)顯示溫度。采用兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，如在某點(diǎn)互相連 接在一起，對(duì)這個(gè)連接點(diǎn)加熱，在它們不加熱的部位就會(huì)出現(xiàn)電位差。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如果精確測(cè)量這個(gè)電位差，再測(cè)出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準(zhǔn)確知道加熱點(diǎn)的溫度。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。對(duì)于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個(gè)數(shù)值大約在 5～ 40 微伏／℃之間。由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無(wú)關(guān)，用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度傳感器。 方案二 采用數(shù)字可編程溫度傳感器作為溫度檢測(cè)元件。不需要將溫度傳感器的輸出信號(hào)接到 A/D 轉(zhuǎn)換器上，減少了系統(tǒng)的硬件電路的成本和整個(gè)系統(tǒng)的 體積。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)?，F(xiàn)在，新一代的 DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。 同 DS1820 一樣， DS18B20 也支持“一線(xiàn)總線(xiàn)”接口，測(cè)量溫度范圍為 55176。 C，在 10～ +85176。 176。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線(xiàn)總線(xiàn)”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V～ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便?！?；可編程的分辨率為 9～ 12 位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、℃和 ℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫；在 9 位分辨率時(shí)最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快；測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“ 一線(xiàn)總線(xiàn)”串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力；負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。而且器傳感器 8 有以下缺點(diǎn)：它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號(hào)的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響。 方案二由于采用的是具有一總線(xiàn)特點(diǎn)的溫 度傳感器，所以電路連接簡(jiǎn)單；而且該傳感器擁有強(qiáng)大的通信協(xié)議，同過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的操作就可以實(shí)現(xiàn)傳感器與單片機(jī)的交互，包括復(fù)位傳感器、對(duì)傳感器讀寫(xiě)數(shù)據(jù)、對(duì)傳感器寫(xiě)命令。也使得系統(tǒng)所測(cè)結(jié)果精度大大提高。 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)采用采樣值和鍵盤(pán)設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算的方法來(lái)簡(jiǎn)單精確地控制溫度。然后把采樣值與設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算，得出控制量，從而調(diào)節(jié)繼電器觸發(fā)端的通斷，來(lái)實(shí)現(xiàn)將溫度控制在一定的范圍內(nèi)。由傳感器、 LED 顯示單片機(jī)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制部分等組成 。 9 圖 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 各部分硬件電路設(shè)計(jì) 、時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路是用來(lái)產(chǎn)生 AT89S52 單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘信號(hào)， AT89C52本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)， AT89C52 在唯一的時(shí)鐘信號(hào)的控制下嚴(yán)格的按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作 ，時(shí)鐘的頻率影響單片機(jī)的速度和穩(wěn)定性。 我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式來(lái)為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。 電路中的 C C2 的選擇在 30PF 左右，但電容太小會(huì)影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的 NPO 電容，采用的晶振頻率為 12MHZ。 圖 時(shí)鐘電路圖 系統(tǒng)復(fù)位電路 在圖 中復(fù)位開(kāi)關(guān) K 被按下并松開(kāi)，使 MR 端獲得低電平， RST 端輸出復(fù)位信號(hào)，單片機(jī)復(fù)位。 11 圖 復(fù)位電路圖 報(bào)警與控制電路設(shè)計(jì) 在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對(duì)于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。 同樣室內(nèi)的溫度低高設(shè)定的溫度范圍內(nèi)時(shí)當(dāng) 輸出高電平“ 1”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約 +5V 電壓而鳴叫，出報(bào)警聲音；單片機(jī)的 電平，此時(shí)紅色指示燈亮起并接通風(fēng)降溫設(shè)備，直到低于設(shè)定的最低溫度時(shí)， 輸出低電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲， 出高電平片機(jī)的 為 1，此時(shí)綠色指示燈滅并停止加溫設(shè)備；外的警電路與控制電路如圖 所示 12 圖 報(bào)警與控制電路與單片機(jī)的連接 LED 顯示電路設(shè)計(jì) LED 數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管 ， 通過(guò)對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流 ， 會(huì)使其發(fā)亮 ， 從而顯示出數(shù)字 。 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(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè) “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(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng) 極 數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。 13 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè) 數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，通過(guò) 由各自獨(dú)立的 I/O 線(xiàn)控制，當(dāng)單片機(jī) 的 P0口 輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì) 位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。 在本設(shè)計(jì)中采用了三位七段數(shù)碼管，用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)來(lái)顯示溫度的值，如圖 所示。 “ 一線(xiàn)器件 ” 體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。 DS18B20 可以程序設(shè)定 9－ 12位的分辨率，精度為 177?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。 DS18B20 與 AT89S52 單片機(jī)接口電路的設(shè)計(jì) DSl8B20 數(shù)字溫度計(jì)提供 9 位 (二進(jìn)制 )溫度讀數(shù) ， 指示器件的溫度信息經(jīng)過(guò)單線(xiàn)接口送入 DSl8B20 或從 DSl8B20 送出，因此從主機(jī) CPU 到 DSl8B20 僅需一條線(xiàn)， 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。單片機(jī)可以通過(guò)單線(xiàn)接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃／ LSB 形式表示。表 2是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù) [6]。 C+125176。 C范圍內(nèi) ,精度為177。 C。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類(lèi)消費(fèi)電子產(chǎn)品等。 （ 2）在 DS18B20 中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。 （ 4）測(cè)量溫度范圍在 55176。 C之間。 （ 6）內(nèi)部有溫度上、下限設(shè)置 。 16 表 1 DS18B20 詳細(xì)引腳功能描述 序號(hào) 名稱(chēng) 引腳功能描述 1 GND 地信號(hào) 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。主要首先 DS18B20 提供以下功能命令之一：讀 ROM， ROM 匹配，搜索 ROM，跳過(guò) ROM，報(bào)警檢查。一個(gè)控制功能指揮指示 DS18B20 的演出測(cè)溫。溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL 都有一字節(jié) EEPROM 的數(shù)據(jù)。在片上還載有配置字節(jié)以理想的解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換。所有的數(shù)據(jù)的讀、寫(xiě)都是從最低位開(kāi)始。 3個(gè)鍵 K3~K5 的功能定義如表所示。 本部分詳細(xì)介紹了基于 AT89S52單片機(jī)的多路溫度采集控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。采用 Kiel uVision3集成編譯環(huán)境和匯編語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。 并對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。通過(guò)定時(shí)器 T0 , 在此不再贅述。 主程序（見(jiàn)附錄 2）調(diào)用四個(gè)子程序，分別是溫度采集程序、數(shù)碼管顯示程序、溫度處理程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序。 數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序：對(duì)鍵盤(pán)的設(shè)置的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。 ds=0。 //延時(shí)最短 480us 21 while(i0) i。 //等待 1660us，收到低電平一個(gè)約 60240us 則復(fù)位成功 i=4。 } bit tempreadbit(void) //讀 1 位數(shù)據(jù)函數(shù) { uint i。 ds=0。 ds=1。i++。 i=8。 return(dat)。 dat=0。i=8。 dat=(j7)|(dat1)。 22 } void tempwritebyte(uchar dat) //向 DS18B20 寫(xiě)一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)函數(shù) { uint i。 bit testb。j=8。0x01。 if(testb) //寫(xiě) 1 { ds=0。i++。 i=8。 } else //寫(xiě) 0 { ds=0。 while(i0) i。 i++