【正文】 對溫度傳感器 DS18B20 的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和控制，將采集的溫度用 LCD 液晶顯示出來，通過按鍵設(shè)定溫度控制的范圍，并利用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，以達(dá)到恒溫的效果。經(jīng)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)， 25℃的環(huán)境最適宜人類生活。伴隨著各種新的技術(shù)不斷應(yīng)用于人們生活，單片機(jī)產(chǎn)品更是得到了飛速發(fā)展， 在各種微機(jī)測量和控制技術(shù)里得到了廣泛的應(yīng)用， 所以基于以單片機(jī)為核心的溫度采集和控制的系統(tǒng)出現(xiàn)滿足了人們的這一要求， 數(shù)字溫度控制系統(tǒng)便是其中之一。而 使用單片機(jī)作為核心 的數(shù)字溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng) 使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決 ， 簡化數(shù)據(jù)傳輸與處理過程 ， 具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)， 因此在生產(chǎn)和生活中得到了廣泛應(yīng)用。 硬件部分設(shè)計(jì)思想基于單片機(jī)，溫度傳感器，液晶顯示，按鍵控制和電機(jī)控制幾個(gè)部分，利用溫度傳感器對溫度進(jìn)行采集，再將采集到的數(shù)據(jù)送到單片 機(jī)處理，然后再將處理后的溫度值顯示用 LCD12864 液晶顯示出來，通過按鍵調(diào)節(jié)溫度范圍的上下限，再將當(dāng)前的溫度值與上下限進(jìn)行比較，利用比較結(jié)果來控制電機(jī)的工作狀態(tài)。該程序采用模塊化設(shè)計(jì)，把問題分成幾個(gè)模塊，每個(gè)模塊又分成若干個(gè)小模塊，逐步細(xì)化，然后通過函數(shù)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)全部功能。本程序采用的是 C語言編程，用到的編程軟件是 KEIL 軟件。 方案二 進(jìn)而考慮采用數(shù)字溫度傳感器，所以可以采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20， 數(shù)字溫度計(jì)具有讀數(shù)方便， 電路簡單， 測 量 范圍廣，測 量 精確，數(shù)字顯示， 軟硬件都以實(shí)現(xiàn)，而且使用單片機(jī)的接口便于系統(tǒng)的再擴(kuò)展，滿足設(shè)計(jì)要求。 系統(tǒng)框圖 圖 溫度控制系統(tǒng)框圖 如圖 所示，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，溫度傳感器 DS18B20檢測環(huán)境中的溫度，并傳給單片機(jī)，單片機(jī)將溫度值通過液晶顯示出來，并將當(dāng)前溫度值與設(shè)定值比較控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，同時(shí)還掃描按鍵檢測程序，當(dāng)有按鍵按下時(shí)處理按鍵程序。 單片機(jī) STC89C52RC 溫 度檢測模塊 LCD12864 顯示模塊 按鍵檢測單元 電機(jī)控制模塊 4 2 硬件電路設(shè)計(jì) STC89C52RC單片機(jī)簡介 STC89C52是 中國本土 STC公司生產(chǎn)的一 款 低功耗、高性能 CMOS8位微控制器， 與傳統(tǒng)的 51單片機(jī)相比具有很大的優(yōu)勢。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外 STC89C52 可降至 0Hz 靜 態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護(hù)方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 STC89C52RC單片機(jī)管腳圖 圖 STC89C52RC單片機(jī)管腳圖 5 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 圖 STC89C52RC單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)在啟動時(shí)都需要復(fù)位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。當(dāng)系統(tǒng) 處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個(gè)高電平并維持 2 個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。 LCD12864液晶簡介 12864是一款 帶中文字庫的 LCD是一種具有 4位 /8位并行、 2線或 3線串行多種接 口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置 8192個(gè) 16*16點(diǎn)漢字，和 128個(gè) 16*8點(diǎn) ASCII字符集 .利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。 6 LCD12864的接口原理圖 圖 LCD12864與單片機(jī)的接口圖 按鍵工作原理 按鍵模塊由 4個(gè)鍵組成，采用獨(dú)立按鍵式鍵盤， 4個(gè)鍵分別與單片機(jī) 、 、 、每個(gè)按鍵單獨(dú)連接一條輸入線，另一端接地，通過檢測輸入線的電平就可以判斷該鍵是否被按下。該芯片采用 15 腳封裝。內(nèi)含兩個(gè) H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)、繼電器線圈等感 性負(fù)載； 采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制； 具有兩個(gè)使 能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。 L298N原理圖 8 圖 L298N原理圖 DS18B20溫度傳感器簡介 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的 編程 設(shè)定 9~12位的分辨率，精度為 177。C。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲在 EPROM中，掉電后依然保存。它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī) ，它 電磁感應(yīng)的作用而使電動機(jī)轉(zhuǎn)動，同時(shí)利用換向器及時(shí)改變線圈中的電流方向，從而保持線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動。 系統(tǒng)總電路原理圖 圖 系統(tǒng)總原理圖 上圖為系統(tǒng)總原理圖，該系統(tǒng)采用分時(shí)控制原理，當(dāng)給該系統(tǒng)通電，單片機(jī)上電復(fù)位后進(jìn)行系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)初始化完成后開始對溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并通過 LCD12864液晶顯示當(dāng)前溫度值，并用當(dāng)前溫度值與設(shè)定的溫度值范圍進(jìn)行比較，如果當(dāng)前溫度值高于設(shè)定溫度上限值時(shí)，電動機(jī)反轉(zhuǎn)；如果當(dāng)前溫度值低于設(shè)定溫度下限值時(shí)，電動機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)溫度在設(shè)定溫 度范圍內(nèi)時(shí)電機(jī)就停止轉(zhuǎn)動。 10 3 軟件設(shè)計(jì) 軟件整體設(shè)計(jì) 本軟件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，主要包括以下模塊： （ 1） 主程序初始化：主要完成系統(tǒng)上電后進(jìn)行 LCD液晶模塊初始化，設(shè)定各個(gè)數(shù)據(jù)的存儲單元地址。 （ 2） 鍵盤掃描子程序：提供人機(jī)信息交換接口，完成溫度上、下限值的設(shè)定。在完成測量后，再將測量結(jié)果返回給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 （ 5） 控制子程序：微控制器比較溫度的預(yù)設(shè)值和實(shí)際值的大小，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)溫度。 溫度控 制主程序 系統(tǒng)初始化 按鍵處理 溫度采集 LCD 顯示 輸出控制 11 圖 主程序模塊框圖 溫度采集子程序 采用單總線技術(shù)，與單片機(jī)通信只需要一根 I/O 線，硬件接口設(shè)計(jì)十分簡單，通信協(xié)議是芯片廠家自行定義，所以才采用單片機(jī)與 DS18B20進(jìn)行通信測溫時(shí)，單片機(jī)必須使用 DS18B20 的“語言”來與它進(jìn)行交流，即必須遵循 DS18B20 的讀寫時(shí)序才能完成溫度的采集和讀取，如“ DS18B20 的初始化”、“寫一個(gè)字節(jié)”、“讀一個(gè)字節(jié)”等。在測量完成以后，調(diào)用讀時(shí)序讀回測量結(jié)果。 LCD 顯示流程圖如圖 所示： 開始 初始化 輸出測 量命令 等待讀取數(shù)據(jù) 讀取數(shù)據(jù) 低 字節(jié) 讀取數(shù)據(jù) 高 字節(jié) Y 復(fù)位 N 返回 13 圖 LCD 顯示流程圖 電機(jī)控制處理程序 圖 為電機(jī)控制處理流程圖，電機(jī)控制子程序根據(jù)溫度檢測程序所得到的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，再根據(jù)的比較結(jié)果將執(zhí)行命令發(fā)送到外部設(shè)備。 圖 電機(jī)控制流程圖 開始 LCD 初始化 設(shè)定數(shù)據(jù)位置 輸入顯示數(shù)據(jù) 結(jié)束 高于設(shè)定值 高于設(shè)定值 開始 將檢測值與 設(shè)計(jì)值相比較 返回 N N 電機(jī)反轉(zhuǎn)降溫 電機(jī)正轉(zhuǎn)升溫 Y Y 14 按鍵處理程序 按鍵軟件消抖 在這個(gè)系統(tǒng)中使用了四個(gè)按鍵，即一個(gè)界面切換鍵，一個(gè)設(shè)置鍵和上下限值加減鍵各一個(gè)（一個(gè)增加和一個(gè)減?。Ｎ覀兗纫ＷC按鍵按下立刻響應(yīng)，又要做到當(dāng)外界干擾時(shí)不會造成程序的跑飛。 另外 ，由于按鍵的物理特性，我們在操作按鍵時(shí)會發(fā)生抖動，如 下圖 所示。如圖 按鍵的抖動時(shí)間約為 1020ms，所以我們檢測按鍵時(shí)， 通過軟件的方法將這段時(shí)間過濾掉，這樣才能得到準(zhǔn)確的信息。 下面給大家介紹一種提高效率的方法。 我們可以將時(shí)間片的操作思想運(yùn)用到按鍵檢測，就是每隔 20MS（按鍵抖動時(shí)間）檢測一下按鍵，如果連前后 2次都檢測到按鍵按下，那么我們可以確認(rèn)按鍵確實(shí)是按下了，否則就是抖動造成的 ，返回沒有按鍵按下 。所以程序中就是要將這三個(gè)狀態(tài)的時(shí)間間隔設(shè)為 20MS，就可以將消抖的時(shí)間來運(yùn)行其他程序成功的 避開 這一段時(shí)間，所以就可以成功的完 成按鍵檢測了。然后對該電路進(jìn)行測試，采用加熱的電烙鐵靠近溫度傳感器 DS18B20，看溫度是否發(fā)生變化，由于條件限制沒有一個(gè)精確的溫度校正裝置，只能看到顯示溫度發(fā)生變化。 編譯軟件 KIEL4 的使用 A: 編譯軟件的裝載： 打開 keil 軟件，打開 file 選擇 License Management 獲得 ID號，再打開 keil目錄下的 將 ID 號粘貼進(jìn)去獲得 Liscense ID 號，復(fù)制 License ID號，粘貼到 License Management 中的相應(yīng)位置，點(diǎn)擊 ok 既可。 C．點(diǎn)擊文件，新建一個(gè)文件，將源程序輸入后保存（生成 .c 文件）。 圖 KIEL4 軟件圖標(biāo) 17 圖 編譯使用界面 程序的燒錄 程序的燒錄又稱燒片， 燒片用的是 STC_ISP 軟件，它的使用方法如下： 先配置 STC_ISP 軟件， 如下圖所示； 選擇 STC89C52RC； 燒片時(shí)應(yīng)注意的問題： （ 1）將單片機(jī)準(zhǔn)確放入插槽中，不要 放反了否則有燒單片機(jī)的危險(xiǎn)。 （ 3）打開要下載的文件，即 kile 的 .hex 文件 （ 4） 選擇對應(yīng)的 COM 口，可以在設(shè)備管理器中查到使用哪個(gè) COM 口。） 18 圖 程序下載軟件圖標(biāo) 圖 下載軟件界面 19 結(jié)論 經(jīng)過幾個(gè)月的努力并在指導(dǎo)老師的悉心教導(dǎo)下 ，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成并達(dá)到了預(yù)期的效果，以下是本人對于這次設(shè)計(jì)的一些總結(jié)。通過本次設(shè)計(jì)對單片機(jī)有了更加深層次的了解，對 C 語言也是有很大的提高尤其是對于一個(gè)系統(tǒng)的整體的流程包括流程圖到具體的程序的編寫的能力大大的提高。慶幸的是這些都在老師和同學(xué)的幫助下一一解決了，有些只是自己的太粗心導(dǎo)致的，讓系統(tǒng)不能正常的工作。在這段時(shí)間里我也發(fā)現(xiàn)了自己一些不足，一開始對于問題沒有一個(gè)總體的把握，總是感到無從下手，對于當(dāng)中遇到的問題開始也不能很好的解決，可能由于缺少經(jīng)驗(yàn)，很多問題都是要花費(fèi)好多的時(shí)間。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也讓我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。我還要感謝在設(shè)計(jì)過程中所有給予我真誠熱情幫助的老師和同學(xué)。 unsigned char code dis2[]={溫度控制系統(tǒng) }。 unsigned char code dis4[]={溫度值 T=}。 unsigned char code dis6[]={176。 unsigned char code dis7[]={上限值