【正文】 ................................................ 25 致 謝 ....................................................................................................................... 25 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................... 26 附錄一：系統(tǒng)原理圖 ........................................................................................... 27 附錄二 : 程序代碼 ................................................................................................ 28 2 摘 要 隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，在 生產(chǎn)中溫度的準(zhǔn)確測量是一個(gè)比較困難的事情從最初的酒精、水銀溫度計(jì)到現(xiàn)在的數(shù)字化、集成化的溫度檢測系統(tǒng)?？梢妭鞲衅?的發(fā)展是飛快的。 本文從硬軟件兩個(gè)方面介紹了基于 AT89S52 單片機(jī) 水溫測量及控制系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì) 從設(shè)計(jì)思路、軟件系統(tǒng)框圖出發(fā)，先介紹整體的思路后，再逐一分析各模塊程序算法的實(shí)現(xiàn)，最終編寫出滿足任務(wù)需求的程序。 基本上滿足了溫度檢測與報(bào)警的要求，具有超調(diào)量小，采樣值與設(shè)定值基本一致，操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 ： 溫度檢測 AT89S52 LED 顯示器 DS18B20 溫度傳感器 4 第一章 緒 論 系統(tǒng)背景 測量控制的作用是從生產(chǎn)現(xiàn)場中獲取各種參數(shù) ， 運(yùn)用科學(xué)計(jì)算的方法，綜合各種先進(jìn)技術(shù)，使每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都能夠得到有效的控制，不但保證了生產(chǎn)的規(guī)范化、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本，還確保了生產(chǎn)安全。 單片機(jī)以其集成度高、運(yùn)算速度快、體積小、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉等優(yōu)勢，在過程控制、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) 技術(shù)的開發(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。目前國內(nèi)外各大電氣公司，大的半導(dǎo)體廠商正在不斷的開發(fā)、使用單片機(jī)，使其無論在控制能力，減小體積，降低成本，還是開發(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)過程中，很多時(shí)候都需要對溫度進(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。 溫度檢測系統(tǒng)應(yīng)用十分廣闊。 溫度測試控制系統(tǒng)，控制對象是溫度。而以往溫度控制是由人工完成的而且不夠重視，其實(shí)在很多場所溫度都需要監(jiān)控以防止發(fā)生意外。 特別是 近年來，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)際問題。 本機(jī)實(shí)現(xiàn) 的功能 ： 利用溫度傳感器采集到當(dāng)前的溫度，通過 AT89S52 單片機(jī)進(jìn)行控制，最后通過 LED 數(shù)碼管以串行口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度顯示。 將水環(huán)境數(shù)據(jù)與所設(shè)置的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)水溫低于設(shè)定值時(shí)，開啟加熱設(shè)備，進(jìn)行加熱；當(dāng)水溫高于設(shè)定溫度時(shí)，停止加熱，從而實(shí)現(xiàn)對水溫的自動(dòng)控制。 6 第二章 系統(tǒng)方案設(shè) 計(jì) 方案一 采用普通電阻式溫度傳感器，放大器， A/D 轉(zhuǎn)換器作為測量溫度的電路 。這個(gè)電位差的數(shù)值與不加熱部位測量點(diǎn)的溫度有關(guān)，和這兩種導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān)。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，所以稱之為“熱電偶”。熱電偶的靈敏度是指加 熱點(diǎn)溫度變化 1℃時(shí)，輸出電位差的變化量。 熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺陷，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，因此不適合測量微小的溫度變化。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細(xì)微的測溫元件有極高的響應(yīng)速度，可以測量快速變化的過程。數(shù)字可 編程溫度傳感器可以直接讀出被測溫度值。 7 美國 Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ ONB0ARD）專利技術(shù)?！耙痪€總線”獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。使你可以充分發(fā)揮“一線總 線”的優(yōu)點(diǎn)。 C～ +125176。 C范圍內(nèi)，精度為177。 C。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小 它還有很多特性：適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供； 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊； DS18B20 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫； DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，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)；溫范圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10～ +85℃時(shí)精度為177。 8 方案論證 方案一硬件電路復(fù)雜，需要設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換電路，以及與其相關(guān)的編程，總體設(shè)計(jì)起來較困難，軟件、硬件調(diào)試復(fù)雜，硬件成本較高。所以 總體來說，方案一在硬件、軟件上的成本都比較高，而且易受外部環(huán)境的影響，系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。軟件、硬件易于調(diào)試，制作成本較低。 經(jīng)過對這兩種方案的比較，本設(shè)計(jì)決定采用方案二。它的整體思想是先通過鍵盤輸入設(shè)定溫度 ，保存在 AT89S52 的 指定單元 中 ，再利用溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行信號(hào)的采集，送入單片機(jī)中，保存在采樣值單元。 單片機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)完整的智能化的集數(shù)據(jù)采集、顯示、處理、控制于一體的系統(tǒng)。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 如圖 9 所示 。通常時(shí)鐘由于兩種形式：內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘。 AT89S52 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為 XTAL1 和XTAL2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào) 的電容，便構(gòu)成了一個(gè)自激勵(lì)振蕩 DS18B20 LED 顯示 指示燈 單 片 機(jī) 加熱繼電器 按鍵 10 器。晶振頻率為在 ～ 12MHZ 之間，頻率越高單片機(jī)的速度就越快，但對存儲(chǔ)器速度要求就高。 本次系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)如圖 所示?；蛴捎?( VCC 加入并超過復(fù)位門限電壓 ) 引起系統(tǒng)正常復(fù)位。其方法就是把計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)或 記過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標(biāo)度變換之后，與該參數(shù)設(shè)定值進(jìn)行比較，如果高于設(shè)置值 1 度（或低于設(shè)置數(shù) 1 度 ）則進(jìn)行報(bào)警，否則就作為采樣的正常值，進(jìn)行顯示和控制。 可以顯示 ： 時(shí)間 、 日期 、 溫度等可以用數(shù)字代替的參數(shù) 。共陽 極 數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。 14 圖 顯示電路圖 溫度檢測電路設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)所采用的溫度傳感器為 Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20，它是世界上第一片支持 “ 一線總線 ” 接口的溫度傳感器。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) 。℃ 。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 EEPROM 中，掉電后依然保存。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第 2字節(jié)。 當(dāng)符號(hào)位 S＝ 0時(shí)，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位 S＝ 1時(shí)，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。 圖 DS18B20 與 AT89S52 單片機(jī)的連接 DS18B20 支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 55176。 C，在10+85176。 176?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字 16 方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 產(chǎn)品的特點(diǎn) （ 1）只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。 （ 3）實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測溫。 C +125176。 （ 5）數(shù)字溫