【正文】 適應(yīng)這一領(lǐng)域的需要而發(fā)展起來的一門專業(yè)技術(shù)，它主要研究如何將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通過信息技術(shù)和自動(dòng)控制理論應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程，并設(shè)計(jì)出所需要的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。硬 件電路主要包括 STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)，測(cè)溫電路 、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 、 LCD 液晶 顯示電路 以及通訊模塊電路 等 。 該控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)存儲(chǔ)相關(guān)的溫度數(shù)據(jù)并記錄當(dāng)前的時(shí)間。畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 27 頁 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 中文 摘要 隨著微機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，以單片機(jī)為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用在很大程度上提高了生產(chǎn)生活中對(duì)溫度的控制水平。 本設(shè)計(jì)論述了一種以 STC89C52 單片機(jī)為主控制單元 ，以 DS18B20 為溫度傳感器的溫度控制系統(tǒng)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)了相關(guān)的硬件 電路和相關(guān)應(yīng)用程序。 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度 子程序 ，計(jì)算溫度子程序、按鍵處理程序 、 LCD 顯示程序 以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序 等。隨著微機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，以單片機(jī)為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用在很大程度上提高了生產(chǎn)生活中對(duì)溫度的控制水平。 (二 )課題研究的目的和意義 隨著社會(huì)的發(fā)展，溫度的測(cè)量及控制變得越來越重要。單片機(jī) STC89C52 能夠根據(jù)溫度傳感器 DS18B20 所采集的溫度在液晶屏上實(shí)時(shí)顯示，通過控制從而把溫度控制在設(shè)定的范圍之內(nèi)。系統(tǒng)可以根據(jù)時(shí)鐘存儲(chǔ)相關(guān)的數(shù)據(jù)。 二、硬件電路的設(shè)計(jì) (一 )系統(tǒng)設(shè)計(jì)的框架 本課題設(shè)計(jì)的是一種以 STC89C52 單片機(jī)為主控制單元，以 DS18B20 為溫度傳感器的溫度控制系統(tǒng)。其主要包括：電源模塊、溫度采集模塊、按鍵處理模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、 LCD 顯示模塊、通訊模塊以及單片機(jī)最小系統(tǒng)。使用該單片機(jī)完全可以完成設(shè)計(jì)任務(wù)， 其最小系統(tǒng)主要包括：復(fù)位電路、震蕩電路以及存儲(chǔ)器選擇模式（ EA 腳的高低電平選擇），電路如下圖 2所示： 圖 2 單片機(jī)最小系統(tǒng) 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 27 頁 (三 )單片機(jī)的選型 本課題設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)主控制芯片選型為 STC89C52 單片機(jī)，其特點(diǎn)如下： 單片機(jī)簡(jiǎn)介 目前， 51 系列單片機(jī)在工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，因此我們可以在許多單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中，配接各種類型的語音接口，構(gòu)成具有合成 語音輸出能力的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，以增強(qiáng)人機(jī)對(duì)話的功能。每一個(gè)單片機(jī)包括：一個(gè) 8位的微型處理器 CPU；一個(gè) 512K 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM； 4K 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器；四個(gè) 8 位并行的I/O 接口 P0P3，每個(gè)接口既可以輸入，也可以輸出；兩個(gè)定時(shí)器 /記數(shù)器；五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個(gè)全雙工 UART 的串行 I/O 口；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。以上各個(gè)部分通 過內(nèi)部總線相連接。這樣，一個(gè)機(jī)器周期由 12 個(gè)振蕩周期組成。對(duì)于單周期指令，當(dāng)指令操作碼讀人指令寄存器時(shí)，使從 S1P2 開始執(zhí)行指令。若為單字 節(jié)指令，則在 51 期間仍進(jìn)行讀，但所讀入的字節(jié)操作碼被忽略，且程序計(jì)數(shù)據(jù)也不加 1。多數(shù) STC89C52 指令周期為 1— 2 個(gè)機(jī)器周期，只有乘法和除法指令需要兩個(gè)以上機(jī)器周期的指令，它們需 4個(gè)機(jī)器周期。 單片機(jī)引腳介紹 STC89C52 單片機(jī)的 40 個(gè)引腳 中有 2個(gè)專用于主電源引腳， 2 個(gè)外接晶振的引腳， 4個(gè)控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及 32 條輸入輸出 I/O 引腳。 （ 1）電源引腳 Vcc 和 Vss Vcc（ 40 腳）：接 +5V 電源正端； Vss（ 20 腳）：接 +5V 電源正端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于 HMOS 單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于 CHOMS 單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。對(duì)于 CHMOS 芯片，該引腳懸空不接。 （ A）． RST/VPD（ 9 腳）： RST 即為 RESET， VPD 為備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。 當(dāng) VCC 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，該引腳可接上備用電源 VPD（ +5V）為內(nèi)部 RAM 供電，以保證 RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期 PESN 兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。 （ D）． EA/Vpp（ 31 腳）： EA 為訪問外部程序儲(chǔ)器控制信號(hào)，低電平有效。若超出該范圍時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。對(duì)于片內(nèi)含有 EPROM 的單片機(jī)，在 EPROM 編程期間，該引腳用于接 21V 的編程電源 Vpp。當(dāng)不接外部存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展 I/O畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 27 頁 接口時(shí)，它可作為準(zhǔn)雙向 8 位輸入 /輸出接口。它分時(shí)提供 8位雙向數(shù)據(jù)總線。 (B).P1 口（ 1腳～ 8腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P1口，可作為準(zhǔn)雙向 I/O 接口使用。對(duì)于 EPROM 編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)， P0口接收輸入的低 8位地址。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展 I/O 接口且尋址范圍超過 256 個(gè)字節(jié)時(shí)， P2 口用于高 8 位地址總線送出高 8 位地址。 (D).P3 口（ 10 腳～ 17 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P3 口。 P3口的第 2 功能見下表 表 1 單片機(jī) 管腳含義 綜上所述，MCS— 51系列單片機(jī)的引腳作用可歸納為以下兩點(diǎn)： 1).單片機(jī)功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳具有第 2 功能； 2).單片機(jī)對(duì)外呈 3 總線形式，由 P P0 口組成 16 位地址總線；由 P0口分時(shí)復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線。傳感器輸出信號(hào)進(jìn) 的上拉電阻直接接到單片機(jī)的 引腳上。該器件將半導(dǎo)體溫敏器件、 A/D 轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器等做在一個(gè)很小的集成電路芯片上。 （ 2）系統(tǒng)成本：由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，新型大規(guī)模集成電路功能越來越強(qiáng)大，體積越來越小，而價(jià)格也越來越低。 （ 3）系統(tǒng)復(fù)雜度：由于 DS18B20 是單總線器件，微處理器與其接口時(shí)僅需占用 1 個(gè)I/O 端口且一條總線上可以掛接幾十個(gè) DS18B20，測(cè)溫時(shí)無需任何外部元件，因此，與模擬傳感器相比，可以大大減少接線的數(shù)量，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，減少工程的施工量。同時(shí)因?yàn)?DS18B20 是全數(shù)字元器件，故障率很低，抗干擾性強(qiáng)，因此，減少了系統(tǒng)的日常維護(hù)工作。 DS18B20 有兩種供電方式：一種為數(shù)據(jù)線供電方式，此時(shí) VDD 接地，它是通過內(nèi)部電容在空閑時(shí)從數(shù)據(jù)線獲取能量，來完成溫度轉(zhuǎn)換，相應(yīng)的完成溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間較長(zhǎng)。另一種是外部供電方式 (VDD 接 +5V)，相應(yīng)的完成溫度測(cè)量的時(shí)間較短。 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 27 頁 圖 3 溫度傳感器接口 (五 )LCD 顯示電路 本課題設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)是采用液晶屏 128*64 作為顯示模塊，其接口原理圖如下圖 6 所示： 圖 4液晶顯示接口電路 (六 )按鍵接口電路 本課題設(shè)計(jì) 采用的 鍵盤模塊，其接口原理圖如下圖 8 所示： 圖 6 鍵盤模塊電路 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 27 頁 (七 )升溫降溫 電路 本設(shè)計(jì)采用了光電耦合器控制三極管 ，再 進(jìn)一步控 制繼電器線圈，這樣做的好處：信號(hào)單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無觸點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高。 圖 7 升降溫 模塊電路 (八 )報(bào)警 電路 本設(shè)計(jì)采用蜂鳴音報(bào)警電路。 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 27 頁 圖 8 三極管驅(qū)動(dòng)的蜂鳴音報(bào)警電路 報(bào)警電路與單片機(jī)的 口相連，當(dāng)單片機(jī)輸出一個(gè)低電平時(shí)，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)， 說明溫度已經(jīng)超過規(guī)定的上下限值，外部輸出設(shè)備應(yīng)該啟動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的措施。 三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的軟件主要是采用 C語言，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行變成實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。用