花卉溫室控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(論文).doc

南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)作 者:教學(xué)點(diǎn):專 業(yè):題 目:指導(dǎo)者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))評閱者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))2015年 4 月畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中文摘要進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國園藝產(chǎn)業(yè)得到迅猛的發(fā)展，以花卉為主的作為觀賞和禮品的植物設(shè)施栽培在大江南北遍地開花，設(shè)施園藝被看作是21世紀(jì)最具活力的新產(chǎn)業(yè)。溫室是觀賞植物栽培生產(chǎn)中必不可少的設(shè)施之一，不同種類觀賞花卉對溫度的要求也不盡相同。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)已用于控制溫室環(huán)境。控制系統(tǒng)由中央控制裝置、終端控制設(shè)備、傳感器等組成。先編制出溫室花卉各生育階段最適環(huán)境條件的管理程序表，存儲于電子計(jì)算機(jī)的記憶裝置中，電子計(jì)算機(jī)根據(jù)程序表確認(rèn)、修正各棟溫室內(nèi)的參數(shù)，并給終端控制系統(tǒng)指令。終端控制設(shè)備向中央控制裝置輸送檢測信息，根據(jù)中央控制裝置的指令輸出控制信號，使電器機(jī)械設(shè)備執(zhí)行動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)可自動(dòng)控制加熱、降溫、加濕、灌溉、通風(fēng)。根據(jù)需要，通過鍵盤將信息輸入中央管理室，根據(jù)情況可隨時(shí)調(diào)節(jié)環(huán)境。溫室環(huán)境自動(dòng)化控制系統(tǒng)在大型現(xiàn)代化溫室的利用，是設(shè)施栽培高新技術(shù)的體現(xiàn)。本文將使用單片機(jī)對溫度控制的基本原理實(shí)例化，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)時(shí)控制花房內(nèi)的溫度的花房溫度控制系統(tǒng)。目的是利用課程設(shè)計(jì)的這段時(shí)間學(xué)習(xí)一種利用單片機(jī)對花房溫度進(jìn)行控制的方法。關(guān)鍵詞：單片機(jī) 控制技術(shù) 溫度計(jì) DS18B20應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文摘要Title : microcomputer-based control of digital thermometers from the hardware description greenhouse flowers temperature control system design Abstract Since the 21st century, gardening industry get rapid development, flower cultivation as ornamental and gift plant facilities in the great river north and south Facility horticulture is regarded as the most dynamic new industries in the 21st century. Greenhouse is one of the indispensable facilities in the production of ornamental plant cultivation, different kinds of ornamental flowers and plants also have different requirements for temperature. With the development of modern science and technology, computers have been used to control the greenhouse environment. Control system is controlled by a central control unit, terminal equipment, sensors, etc. To develop the greenhouse flowers first optimum growth stage and environmental conditions of manager table, stored in computer memory in the device, the electronic computer according to the schedule to confirm and correction within the parameters of greenhouse.We design a real time control the greenhouse temperature control system of temperature in the greenhouse. Purpose is to use the curriculum design of this period of time to learn a kind of the method of using single-chip microcomputer to control the greenhouse temperature.keywords: Single-chip microcomputer, digital control, thermometer, DS18B20 目 次1 引言11.1 研究目的11.2 研究現(xiàn)狀12 系統(tǒng)設(shè)計(jì)32.1 設(shè)計(jì)要求32.2 設(shè)計(jì)方案42.3 系統(tǒng)框圖53 硬件設(shè)計(jì)63.1 單片機(jī)簡介63.2 溫度傳感器簡介103.3 溫度轉(zhuǎn)換和顯示模塊163.4 溫度控制模塊183.5 總電路圖204軟件設(shè)計(jì)214.1 開發(fā)軟件介紹214.2 軟件流程設(shè)計(jì)235系統(tǒng)仿真275.1 仿真圖275.2 數(shù)據(jù)分析28結(jié)論30致謝31參考文獻(xiàn)32IV 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 33 頁 共 32 頁1 引言1.1 研究目的 花卉溫室就是建立一個(gè)適合花卉生長的氣候條件，創(chuàng)造一個(gè)人工氣象環(huán)境，來消除溫度對花卉生長的限制，使花卉能夠在自然環(huán)境不適合的情況下正常生長。由于花卉溫室能克服環(huán)境對花卉生長的限制，所以這種技術(shù)能使不同的花卉在不適合生長的季節(jié)產(chǎn)出，使季節(jié)對花卉的生長影響不大，部分或完全擺脫了農(nóng)作物對自然條件的依賴。人們身體要保持健康就需要蔬菜提供營養(yǎng)，而植物生長需要特定的自然環(huán)境，在我國的三北地區(qū)（西北，華北，東北），在冬季和春季均滿足不了綠色食品的需求，而溫室，正是一種人造的適合花卉生長的小型氣候環(huán)境，由于溫室能夠使花卉在不適合生長的季節(jié)產(chǎn)出，溫室控溫技術(shù)為社會帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了社會的和諧發(fā)展。1.2 研究現(xiàn)狀隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，花卉溫室的發(fā)展以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為目標(biāo)，其技術(shù)創(chuàng)新貫穿于相關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)?；ɑ軠厥倚录夹g(shù)日新月異，曰外發(fā)展迅速，發(fā)達(dá)國家的沒施同藝已具備了技術(shù)成套、沒施設(shè)備完善、生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范、質(zhì)量保證性強(qiáng)、產(chǎn)量穩(wěn)定等特點(diǎn)。形成了設(shè)施制造、環(huán)控調(diào)控、生產(chǎn)資捌為一體的多功能體系，并在向高層次、高科技以及自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了周年生產(chǎn)、均衡上市?；ɑ軠厥艺詣?dòng)化、無人化的方向發(fā)展，其主要目的是提高控制及作業(yè)精度，提高作業(yè)效率，增加作業(yè)者的舒適性及安全性。遙測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制局域網(wǎng)已逐漸應(yīng)用于溫室的管理與控制中，溫室網(wǎng)絡(luò)管理體系可將環(huán)境調(diào)控、灌溉系統(tǒng)或營養(yǎng)液的供給。系統(tǒng)作為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。溫室是一種可以改變植物生長環(huán)境、為植物生長創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱鏊Ｋ圆晒飧采w材料作為全部或部分結(jié)構(gòu)材料，可在冬季或其他不適宜露地植物生長的季節(jié)栽培植物。溫室生產(chǎn)以達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進(jìn)生長發(fā)育，防治病蟲害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量等為目的。而溫室設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境控制，該技術(shù)的最終目標(biāo)是提高控制與作業(yè)精度。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，設(shè)施園藝工程因其涉及學(xué)科廣、科技含量高、與人民生活關(guān)系密切，己越來越受到世界各國的重視。這也為我國大型現(xiàn)代化溫室的發(fā)展提供了極好的機(jī)遇，并產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。我國的現(xiàn)代化溫室是在引進(jìn)與自我開發(fā)并進(jìn)的過程中發(fā)展起來的。國外對溫室環(huán)境控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前正開發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國的溫室控制技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無人化的方向發(fā)展。從國內(nèi)外溫室控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來看，溫室環(huán)境控制技術(shù)大致經(jīng)歷三個(gè)發(fā)展階段: 手動(dòng)控制，自動(dòng)控制，智能化控制。本設(shè)計(jì)是對花卉溫室溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本的溫度控制功能。當(dāng)花卉溫室溫度低于設(shè)定下限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)加熱繼電器加溫，使溫度上升，同時(shí)綠燈亮。當(dāng)溫度上升到下限溫度以上時(shí)，停止加溫；當(dāng)花卉溫室內(nèi)溫度高于設(shè)定上限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇降溫，使溫度下降。當(dāng)溫度下降到上限溫度以下時(shí)，停止降溫。數(shù)碼管即時(shí)顯示溫度，精確到小數(shù)點(diǎn)一位。 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)要求對于溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先要選擇的是溫度相對應(yīng)的數(shù)據(jù)的輸入，這就需要一個(gè)溫度傳感器來對進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和對數(shù)據(jù)的分析處理，并以此來控制顯示溫度。對于傳感器來說，其種類很多，在最開始我選擇的是TC620作為傳感器，它有許多的優(yōu)點(diǎn)，它是集控制于一體，并且可以設(shè)定溫度的上下限，用起來是比較的方便，但是它是模擬型輸出溫度傳感器，它在溫度設(shè)置方面采用的是外接電阻，電阻值容易受到外界環(huán)境因素的影響，例如溫度，濕度等因素，從而影響控制精度。而現(xiàn)在我選用的是DS18B20數(shù)字溫度傳感器，傳感器選用DS18B20，它由溫度上、下限LED顯示電路，可控硅控制電路，模擬聲電路和交流降壓整流電路等組成。該溫控電路可按設(shè)定的上、下限溫度內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)控制，測溫精度在1范圍內(nèi)，控溫效果理想，還可進(jìn)行超溫指示。當(dāng)當(dāng)前溫度超出設(shè)定范圍時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音。利用雙點(diǎn)溫控帶動(dòng)熱風(fēng)機(jī)，在溫度超出或低出適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷷r(shí)起降溫和加熱的作用。該電路具有0.1的分辨能力。供電電路由LM317可調(diào)集成穩(wěn)壓器構(gòu)成，最大輸出電流為2.2A，輸出電壓范圍為1.2537V。它的工作不受外界影響，采集到的數(shù)字信號方便處理，而且在溫度設(shè)置上更加靈活方便，并且精度更高。其次本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)對傳感器DS18B20送來的溫度數(shù)據(jù)與設(shè)定值進(jìn)行比較，并做出相應(yīng)的控制，同時(shí)在LED顯示電路輸出當(dāng)前溫度值。最后繼電器對單片機(jī)輸出信號做出相應(yīng)的響應(yīng)，如果輸出值高于或者低于設(shè)定溫度上下限則帶動(dòng)交流接觸器吸合，同時(shí)帶動(dòng)熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行加熱或者是降溫。雙點(diǎn)溫控帶動(dòng)熱風(fēng)機(jī)，上下超溫報(bào)警和恒溫控制，熱風(fēng)機(jī)過流保護(hù)電路設(shè)計(jì)，具體指標(biāo)要求如下:（1） 供電電路設(shè)計(jì)，溫度控制范圍10-30攝氏度 ；（2） 電路具有0.1的分辨能力；（3） 溫度在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，測溫精度在1范圍內(nèi)；（4） 具備溫度自動(dòng)控制檢測和自動(dòng)恒溫控制和超溫警報(bào)功能；（5） 單片機(jī)所需5V電壓，及超溫報(bào)警器35V電壓；（6） 最大輸出電流為2.2A，輸出電壓范圍為1.2537V；2.2 設(shè)計(jì)方案方案一：由于本設(shè)計(jì)的是測溫電路，是可以使用熱敏電阻之類的器件，利用其感溫效應(yīng)，將被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，然后就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路的設(shè)計(jì)也有點(diǎn)復(fù)雜。方案二：在我們?nèi)粘Ｉ钪屑肮まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常會遇到溫度的檢測和控制；傳統(tǒng)的測溫原件有熱電偶和熱電阻，然而熱電偶和熱電阻測出的大都是電壓，在轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度時(shí)，需要比較多的外部硬件支持；它的缺點(diǎn)如下：制作成本高；硬件電路復(fù)雜；軟件調(diào)試復(fù)雜。方案三：采用智能溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，測溫范圍為-55125，其最高分辨率可達(dá)0.0625。DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度并且可以根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。可以分別在93.75 ms和750 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫,溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總 線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源，因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。他在測溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、 傳輸距離、分辨率等方面都有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。特點(diǎn)：獨(dú)特的單線接口方式：DS18B20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；在使用中不需要任何外圍元件；可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍： 3.0 5.5 V；測溫范圍：-55 125 。固有測溫分辨率為0.5 ；通過編程可實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字讀數(shù)方式；用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值；支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫；負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。從以上三種方案，很容易看出，采用方案三，電路比較簡單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡單，本文采用了方案三。2.3系統(tǒng)框圖本系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方框圖如圖1所示，它由這幾個(gè)部分組成:控制部分主芯片采用單片機(jī)AT89C52，顯示部分采用4位LED數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描方式實(shí)現(xiàn)溫度顯示，溫度采集部分采用DS18B20溫度傳感器以及加熱制冷控制電路。加熱繼電器風(fēng)扇繼電器溫度傳感器DS18B20主控制器AT89C52LED顯示電路驅(qū)動(dòng)掃描PC機(jī)圖1 系統(tǒng)電路總體框圖3 硬件設(shè)計(jì)本次論文設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用51系列單片機(jī)，來設(shè)計(jì)一個(gè)花卉溫室控制系統(tǒng)，這次設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的相比，具有讀取數(shù)據(jù)方便，測量溫度準(zhǔn)確，測溫范圍廣，控制精確的特點(diǎn)。，本次設(shè)計(jì)控制器系統(tǒng)使用單片機(jī)AT89C52，測溫傳感器使用DS18B20， 顯示電路采用4位共陽LED數(shù)碼管。該電路由溫度傳感器，單片機(jī)，溫度顯示電路，溫度設(shè)置，報(bào)警電路，控制器供電電路，繼電器控制電路等。3.1單片機(jī)簡介3.1.1 AT89C52的簡介圖2 AT89C52管腳圖本次設(shè)計(jì)采用的是單片機(jī)AT89C52,如圖2所示,此芯片共有40個(gè)引腳，引腳的排列順序?yàn)閺目啃酒娜笨冢鐖D3所示。左邊那列逆時(shí)針數(shù)起，排列依次為1，2，3，4.40，其中芯片的1腳頂上有一個(gè)凹點(diǎn)。在單片機(jī)的40個(gè)引腳中，電源引腳2根，外接晶體振蕩器引腳2根，控制引腳4根以及4組8位可編程I/O引腳32根。單片機(jī)AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，它的片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，元器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，而且兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，并且內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2 個(gè)讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。它將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本，AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式。單片機(jī)AT89C52簡介:兼容MCS51指令系統(tǒng)；8kB可反復(fù)擦寫(大于1000次)Flash ROM；32個(gè)雙向I/O口；內(nèi)部RAM 256x8bit；3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷；時(shí)鐘頻率0-24MHz；2個(gè)串行中斷，可編程UART串行通道；2個(gè)外部中斷源，共8個(gè)中斷源；2個(gè)讀寫中斷口線，3級加密位；低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。單片機(jī)AT89C52的工作原理：AT89C52是8 位通用微處理器，應(yīng)用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，他主要用于會聚調(diào)整時(shí)的功能控制，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通信等等。主要管腳有:XTAL1(19 腳)和XTAL2(18 腳)為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。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。VCC(40 腳)和VSS(20 腳)為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0 端口(3239 腳)被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS(18腳)和SCLS(19腳)端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU 的相應(yīng)功能端，應(yīng)用于當(dāng)前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。管腳介紹：P0：P0 口是一組8 位漏極開路型雙向I/O 口， 也是地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8 個(gè)TTL邏輯門電路，對端口P0 寫1時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址(低8 位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部的上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1:P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4 個(gè)TTL 邏輯門電路，對端口寫1，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入；作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，其某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流(IIL)。與AT89C51 不同之處是，P1.0 和P1.1 還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的外部計(jì)數(shù)輸入(P1.0/T2)和輸入(P1.1/T2EX)，F(xiàn)lash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接收低8 位地址。P1.0和P1.1的第二功能如下表1。表1 P1.0和P1.1的第二功能引腳號功能特性P1.0T2，時(shí)鐘輸出P1.1T2EX(定時(shí)/計(jì)數(shù)器2)P2:P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對端口P2 寫1，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以作為輸入口，當(dāng)作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，其某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問外部程序存儲器或16 位地?cái)?shù)據(jù)存儲器(例如執(zhí)行MOVX DPTR 指令)時(shí)，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(如執(zhí)行MOVXRI 指令)時(shí)，P2 口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號。P3:P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對P3 口寫入1時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流(IIL)。P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能P3 口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。3.1.2 復(fù)位電路RST：當(dāng)AT89S52單片機(jī)的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。上電后，由于電容的充電和反相門的作用，使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平。復(fù)位輸入，電路接通，當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位，如圖3所示。圖3 復(fù)位電路3.1.3 晶振電路XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。單片機(jī)XIAL1和XIAL2分別接30PF的電容，中間再并個(gè)12MHZ的晶振，形成單片機(jī)的晶振電路。晶體振蕩器在固定頻率振蕩器中能夠提供較高的精度，絕大多數(shù)RTC采用32.768kHz的晶體，晶體振蕩器輸出經(jīng)過分頻后會產(chǎn)生1Hz的基準(zhǔn)來刷新時(shí)間和日期。RTC的精度主要取決于晶振的精度，晶體振蕩器在固定頻率振蕩器中能夠提供較高的精度，絕大多數(shù)RTC采用32.768kHz的晶體，晶體振蕩器輸出經(jīng)過分頻后會產(chǎn)生1Hz的基準(zhǔn)來刷新時(shí)間和日期。RTC的精度主要取決于晶振的精度，晶振一般在特定的電容負(fù)載下，其調(diào)諧振蕩在正確的頻點(diǎn)，而當(dāng)晶振調(diào)諧于12.5pF負(fù)載的RTC電路中時(shí)，使用6pF負(fù)載的晶振將會使時(shí)鐘變快。Dallas Semiconductor提供的所有RTC均采用內(nèi)部偏置網(wǎng)絡(luò)，因而晶振可直接連接到RTC的X1、X2引腳，而不需要額外的元件。由于RTC的晶振輸入電路具有很高的輸入阻抗，因此，它與晶振的連線猶如一個(gè)天線，很容易耦合系統(tǒng)其余電路的高頻干擾。而干擾信號被耦合到晶振引腳將導(dǎo)致時(shí)鐘數(shù)的增加或減少?？紤]到線路板上大多數(shù)信號的頻率高于32.768kHz，所以，通常會產(chǎn)生額外的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)。因此，晶振應(yīng)盡可能靠近X1、X2引腳安裝，同時(shí)晶振、X1/X2引腳的下方最好布成地平面。晶振電路如圖4所示。圖4 晶振電路3.2溫度傳感器簡介3.2.1 溫度傳感器DS18B20簡述DS18B20 是美國DALLAS 公司生產(chǎn)的可完全替代DS1820 的全新型單線數(shù)字式溫度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡單，不需外接元件，采用一根I/O 數(shù)據(jù)線既可供電又可傳輸數(shù)據(jù)、并可由用戶設(shè)置溫度報(bào)警界限等特點(diǎn)，可廣泛用于食品庫、冷庫、糧庫等需要控制溫度的地方。DS18B20的主要特性：溫度傳感器DS18B20適應(yīng)電壓范圍的更寬，電壓范圍為35.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電，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以實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊；另外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，另外它耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。溫度傳感器DS18B20在使用過程中不需要任何外圍元件，全部傳感器元件及其轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。測溫范圍為-55125，在-1085時(shí)精確度為正負(fù)0.5；可編程的分辨率為912位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125、0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫；在9位分辨率時(shí)最多可以在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多可以在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字；測溫結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾能力和糾錯(cuò)能力；用戶可定義非易失性報(bào)警設(shè)置；負(fù)壓特性:電源極性接反時(shí)，芯片不會因發(fā)熱而被燒毀，但其不能正常工作。DS18B20外形和引腳：DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器，DS18B20的外形及管腳排列如圖5所示。 圖5 DS18B20的外形圖DS18B20的引腳定義：GND為接地端；DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。DS18B20的結(jié)構(gòu)：DS18B20采用3腳PR35封裝或8腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示圖6 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.2.2 DS18B20系列的性能特點(diǎn)從64位ROM的結(jié)構(gòu)開始8位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個(gè)器件的惟一的序號，一共有48位，最后8位是前面56位的CRC檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信的原因，溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫入戶報(bào)警上下限。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EERAM，高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為9字節(jié)的存儲器，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。它的頭2個(gè)字節(jié)包含測得的溫度信息，第3和第4字節(jié)TH和TL的拷貝，并是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第5個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率,第6、7、8字節(jié)保留；第9字節(jié)即作循環(huán)冗余校檢。在溫度傳感器DS18B20工作時(shí)，寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值，該字節(jié)各位的定義如圖8所示。低5位一直為1，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式保持在測試模式，另外DS18B20在出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶需要去改動(dòng)，通過R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。其中，TM 為測試模式位，為1 表示測試模式，為0 表示工作模式，出廠時(shí)該位設(shè)為0，且不可改變。R1 和R0 的設(shè)置組合與溫度分辨率有關(guān)。溫度 LSB溫度 MSBTH用戶字節(jié)1TL用戶字節(jié)2配置寄存器保留保留保留CRC 圖8 DS18B20字節(jié)定義 圖7 RAM的9字節(jié)定義由表2可見，DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間是比較長的，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的時(shí)間越長，因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡一定要考慮在其中。DS18B20中的高速暫存RAM的第6、7、8字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯1，第9字節(jié)讀出前面所有8字節(jié)的CRC碼，可以用來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。表2 溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表R1R0分辨率位溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間ms00993.80110187.510113751112750當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換的命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲在高速暫存存儲器的第1、2字節(jié)。單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(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0.0625LSB形式表示。低字節(jié)8421121418116高字節(jié) SSSSS643216圖9 溫度數(shù)據(jù)值格式圖9中，S表示符號位，當(dāng)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)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，然后再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值，表3是一部分溫度值對應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就得把測得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內(nèi)容進(jìn)行比較，若TH或TTL，則要將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只DS18B20同時(shí)測量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC）。主機(jī)ROM的前56位來計(jì)算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。DS18B20的測溫原理：DS18B20的測溫原理是這樣的,元器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計(jì)數(shù)器1，而高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。器件中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門，當(dāng)這個(gè)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，溫度傳感器DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成對溫度的測量，一般的計(jì)數(shù)門開啟的時(shí)間都是由高溫度系數(shù)振蕩器來決定的，然而在每次溫度測量前，首先要將55所對應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別放置到減法計(jì)數(shù)器中，另外在溫度寄存器中，計(jì)數(shù)器1以及溫度寄存器會被預(yù)先置在55所對應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值上。表3一部分溫度對應(yīng)值表溫度/二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00000191H+10.1250000 0000 1010 000100A2H+0.50000 0000 0000 00100008H00000 0000 0000 10000000H-0.51111 1111 1111 0000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1110 0110 1111FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90H減法計(jì)數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值。另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫的時(shí)序很重要；系統(tǒng)對DS18B20的各種操作按協(xié)議進(jìn)行，它的操作協(xié)議為：初使化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）發(fā)ROM功能命令發(fā)存儲器操作命令處理數(shù)據(jù)。 3.2.3 DS18B20 的應(yīng)用DS18B20 采用3 腳TO-92 封裝或8 腳SOIC 封裝。圖3-3是其采用8 腳SOIC 封裝的引腳排列圖。圖3-4是其采用3 腳SOIC 封裝的引腳排列圖。其中GND 接地；VDD 為電源端；DQ 是數(shù)據(jù)輸入/輸出端；其余為空腳。如圖10所示圖10 DS18B20的引腳封裝DS18B20 的供電方式有兩種：一種為寄生電源，另一種為外加電源。同DS1820 一樣，用戶也可通過1 線端口對DS18B20 進(jìn)行操作，其步驟為：復(fù)位ROM 功能命令存儲器功能命令執(zhí)行/數(shù)據(jù)DSB1820 的ROM命令有5 個(gè)，存儲器命令有6 個(gè)，這些命令字和功能同DS1820 完全一樣。命令的執(zhí)行都是由復(fù)位、多個(gè)讀時(shí)隙或/和寫時(shí)隙基本時(shí)序單元組成。因此，只要將復(fù)位、讀時(shí)隙、寫時(shí)隙的時(shí)序了解清楚，使用DS18B20 就比較容易了。使用DS18B20 時(shí)，首先需將其復(fù)位，然后才能執(zhí)行其它命令。復(fù)位時(shí)，主機(jī)將數(shù)據(jù)線激發(fā)為低電平并保持480s960s，然后釋放數(shù)據(jù)線，再由上拉電阻將數(shù)據(jù)線拉升1560s。然后再由DS18B20 發(fā)出響應(yīng)信號，以將數(shù)據(jù)線激發(fā)成低電平60240s，這樣，就完成了復(fù)位操作。DS18B20的寫時(shí)序 ：對于溫度傳感器DS18B20的寫時(shí)序：分為寫0時(shí)序和寫1時(shí)序兩個(gè)過程，然而對于DS18B20寫0時(shí)序和寫1時(shí)序的要求卻不同，當(dāng)要寫0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少60us，來保證DS18B20能夠在15us到45us之間可以能正確地采樣I/O總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，來得到在15us之內(nèi)的釋放單總線。在主機(jī)對DS18B20 寫數(shù)據(jù)（主機(jī)對DS18B20 發(fā)送各種命令）時(shí)，先將數(shù)據(jù)線激發(fā)為低電平，該低電閏應(yīng)大于1s。然后根據(jù)寫“1”或?qū)憽?”來使數(shù)據(jù)線變高或繼續(xù)為低。DS18B20 將在數(shù)據(jù)線變成低電平后15s60s 對數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣。要求寫入DS18B20 的數(shù)據(jù)持續(xù)時(shí)間應(yīng)大于60s 而小于120s，兩次寫數(shù)據(jù)之間的時(shí)間間隔應(yīng)大于1s。當(dāng)主機(jī)從DS18B20 讀數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)先數(shù)據(jù)線激發(fā)出低電平，然后釋放，以使數(shù)據(jù)線再升為高電平。DS18B20 在數(shù)據(jù)線從高電平變?yōu)榈碗娖降?5s 內(nèi)將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線上。主機(jī)可在15s 后讀取數(shù)據(jù)線以獲得數(shù)據(jù)。DS18B20的讀時(shí)序：DS18B20的讀時(shí)序分為讀0時(shí)序和讀1時(shí)序兩個(gè)過程，DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上；DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過程，至少需要60us才能完成。3.3 溫度轉(zhuǎn)換和顯示模塊3.3.1 溫度轉(zhuǎn)換電路溫度傳感器部分由DS18B20和上拉電阻R2組成，如圖11所示，其作用是采集溫度信號，供單片機(jī)處理。溫度檢測是溫度控制系統(tǒng)的一個(gè)很重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到系統(tǒng)性能。溫度檢測需要傳感器件對溫度信號的采集,溫度傳感器件在其中起到了很大的作用。首先就是對溫度傳感器件的選擇。溫度傳感器種類繁多，但在微機(jī)系統(tǒng)中使用的傳感器，必須是能夠?qū)⒎请娏哭D(zhuǎn)換成電量的傳感器，目前常用的有熱電偶傳感器，熱電阻傳感器和半導(dǎo)體集成溫度傳感器，數(shù)字式溫度傳感器等。熱電偶傳感器是利用兩種不同材料的金屬連在一起構(gòu)成的具有熱電效應(yīng)原理的一種感溫元件。其優(yōu)點(diǎn)為精確度高、測量范圍廣、構(gòu)造簡單、使用方便，型號種類比較多且技術(shù)成熟等。目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用產(chǎn)品中。熱電偶的種類很多,在選擇時(shí)必須考慮其靈敏度、精確度、可靠性、穩(wěn)定性等條件。不同分度號的熱電偶，有不同的溫度電動(dòng)勢關(guān)系，分度表是冷端為0時(shí)的工作端溫度電動(dòng)勢關(guān)系的表格表示，分度曲線則用其圖形表示，它們都是設(shè)計(jì)溫度檢測環(huán)節(jié)的重要依據(jù)。圖11 溫度轉(zhuǎn)換電路半導(dǎo)體IC溫度傳感器是利用半導(dǎo)體PN結(jié)的電流、電壓與溫度（或電壓）變換關(guān)系來測溫的一種感溫元件。這種傳感器輸出線性好、精度高，而且可把傳感驅(qū)動(dòng)電路、信號處理電路等與溫度傳感器部分集成在同一硅片上，體積小，使用方便，如AN6701、LM134、AD590等。IC溫度傳感器在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，通常用于室溫或環(huán)境溫度的檢測，以便微型計(jì)算機(jī)對溫度測量值進(jìn)行補(bǔ)償。數(shù)字式溫度傳感器DS18B20是由Dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的第一片支持單總線接口的溫度傳感器，它可以使用戶可輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的夠建引入全新概念，它的體積更小，更經(jīng)濟(jì)，更靈活。它的溫度測量范圍為-55+125，在-1085范圍內(nèi)，精度為0.5。現(xiàn)場溫度直接以總線的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合惡劣環(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。它可以程序設(shè)定912位的分辨率，精度為0.5?？梢赃x更小的封裝方式，更寬的電壓使用范圍。3.3.2 顯示電路LED顯示電路部分由各段上拉電阻及2個(gè)7段數(shù)碼管組成，其作用是顯示用戶的設(shè)置值和當(dāng)前溫度值，如圖12所示。常用的數(shù)碼管顯示器為8段，每一段對應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管，分為共陽和共陰兩種。共陰極LED顯示的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地。當(dāng)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽極LED的發(fā)光二極管的樣機(jī)連接在一起，通常此公共陽極接高電平，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。圖12 LED顯示電路3.4 溫度控制模塊3.4.1 溫度設(shè)置輸入鍵盤電路溫度設(shè)置輸入鍵盤部分由3各按鍵和各自的上拉電阻組成，其作用是供用戶設(shè)置溫度值，如圖13所示。圖13溫度設(shè)置輸入鍵盤電路3.4.2報(bào)警電路報(bào)警電路由電阻R2,R3，三極管Q1及蜂鳴器組成，其作用是當(dāng)當(dāng)前溫度超過或者低于設(shè)置的上限或者下限溫度值時(shí)單片機(jī)P3.7腳輸出低電平三極管Q1導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警，如圖14所示。 圖14 報(bào)警電路3.4.3溫度控制電路繼電器控制電路由R11,R12,R13,R14,三極管Q1,Q2及繼電器K1,K2組成，當(dāng)當(dāng)前溫度超過設(shè)置的上限值時(shí)單片機(jī)P2.2輸出低電平三極管Q2導(dǎo)通繼電器K1吸合，帶動(dòng)交流接觸器1閉合以啟動(dòng)冷卻設(shè)備進(jìn)行降溫。當(dāng)當(dāng)前溫度低于設(shè)置的下限溫度值時(shí)單片機(jī)P2.3腳輸出低電平三極管Q3導(dǎo)通，繼電器K2吸合，帶動(dòng)交流接觸器2閉合以啟動(dòng)加熱設(shè)備進(jìn)行升溫。其中保險(xiǎn)絲F1,F2為起過流保護(hù)的作用。該電路作用是當(dāng)當(dāng)前溫度超過或者低于設(shè)置的上限或者下限溫度值時(shí)，對單片機(jī)發(fā)出的控制信號做出響應(yīng)，以控制冷卻或加熱設(shè)備，如圖15所示。圖15加熱和制冷電路3.5 總電路圖本次設(shè)計(jì)控制器系統(tǒng)使用單片機(jī)AT89C52，測溫傳感器使用DS18B20， 顯示電路采用4位共陽LED數(shù)碼管。該電路由溫度傳感器，單片機(jī)，溫度顯示電路，溫度設(shè)置，報(bào)警電路，控制器供電電路，繼電器控制電路等，總電路圖如如16所示。圖16 總電路圖 4軟件設(shè)計(jì)4.1開發(fā)軟件介紹4.1.1 Proteus軟件簡介Protues軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯；它的功能特點(diǎn)如下: Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：原理布圖；PCB自動(dòng)或人工布線；SPICE電路仿真。革命性的特點(diǎn)：互動(dòng)的電路仿真；用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來對設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。仿真處理器及其外圍電路；可以仿真51系列、AVR、PIC等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。具有3大功能模塊:個(gè)易用而又功能強(qiáng)大的ISIS原理布圖工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真； ARES PCB設(shè)計(jì)。PROTEUS不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于PROTEUS提供了實(shí)驗(yàn)室無法相比的大量的元器件庫，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺。隨著科技的發(fā)展，“計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)”已成為許多設(shè)計(jì)部門重要的前期設(shè)計(jì)手段。它具有設(shè)計(jì)靈活，結(jié)果、過程的統(tǒng)一的特點(diǎn)?？墒乖O(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。相信在單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用中PROTEUS也能茯得愈來愈廣泛的應(yīng)用。軟件缺點(diǎn):器件庫比較潰乏，庫中缺少很多重要芯片，嚴(yán)重影響電路仿真；軟件出錯(cuò)或著出現(xiàn)亂碼，此時(shí)仿真效果不及硬件仿真。4.1.2 keil軟件簡介keilKeil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。但如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會讓你事半功倍。 C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，Vision與Ishell分別是C51 for Windows 和for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境(IDE），可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件（.obj）。