畢業(yè)設(shè)計（論文）基于AT89S52單片機的智能溫度系統(tǒng)的設(shè)計與制作

1、北北 京京 電電 子子 科科 技技 職職 業(yè)業(yè) 學(xué)學(xué) 院院 beijingbeijing electronicelectronic sciencescience andand technologytechnology vocationalvocational collegecollege畢 業(yè) 設(shè) 計設(shè)計題目智能溫度系統(tǒng)的設(shè)計與制作系 部 電子工程系 專 業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級 08 應(yīng)用電子技術(shù) 姓 名 指導(dǎo)教師 2011 年 4 月基于單片機溫度控制電路的設(shè)計與制作基于單片機溫度控制電路的設(shè)計與制作摘 要：單片機在檢測和控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用, 溫度則是系統(tǒng)常需要測量、控制和保持的一個

2、量。本設(shè)計以 at89s52 單片機為控制核心，由實時時鐘芯片 ds1302 和數(shù)字溫度傳感器 ds18b20 構(gòu)成了一個高溫和低溫時,分別對相應(yīng)的器件進行控制的系統(tǒng)。詳細(xì)地介紹了整個系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)、工作原理和系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計，重點闡述了時鐘模塊、顯示模塊、溫度檢測模塊及相關(guān)控制模塊等的模塊化設(shè)計思路與制作。系統(tǒng)采用液晶 lcd1602 作為顯示器，具有實時時間顯示、環(huán)境溫度顯示，顯示系統(tǒng)連續(xù)工作前 24 小時整點的溫度值。關(guān)鍵詞：at89s52 單片機；ds1302；ds18b20；lcd1602；ad；智能溫控；abstract：microcomputer in the detect

3、ion and control system has been widely used in the temperature is system, usually need to be measurement, control and maintain a quantity. this design with at89s52 microcontroller as control core, by real time clock chip ds1302 and digital temperature sensor ds18b20 constitute a high temperature and

4、 low temperature respectively on the corresponding device to control system. introduced the whole systems hardware structure, working principle and system software program design in detail, expounds the clock module, display module, temperature detecting module and related control module of modulari

5、zation design and production. system adopts lcd monitor, lcd1602 as with real-time time display, environmental temperature display, display the system worked 24 hours before the temperature on the hour value. key words: at89s52single-chip； ds1302；ds18b20； lcd1602；ad；intelligent temperature controlle

6、r ；目錄目錄第一章 單片機介紹 .1.1 單片機.1.2 單片機的特點.1.3 單片機的分類.1.4 單片機的發(fā)展.第二章 設(shè)計方案 .2.1 硬件設(shè)計方案.2.2 軟件設(shè)計方案 .第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 .3.1 總體電路框圖.3.2 單元電路設(shè)計. 3.2.1 單片機模塊. 3.2.2 時鐘模塊. 3.2.3 溫度采集模塊. 3.2.4 液晶顯示模塊. 3.2.5 電源電路 .第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .4.1 總體軟件設(shè)計圖.4.2 時鐘驅(qū)動程序：.4.3 溫度數(shù)據(jù)采集：.4.4 液晶驅(qū)動程序：.第五章 綜合調(diào)試 .第六章 總結(jié) .附錄 .第一章單片機介紹第一章單片機介紹1.1 單片機單片機

7、是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 cpu 隨機存儲器 ram、只讀存儲器 rom、多種 i/o 口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、a/d 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。 1.2 單片機的特點1、芯片雖小，五臟俱全，是單片機主要特點之一。其內(nèi)部設(shè)有程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、各種接口電路。而大型的處理器運算速度較高，運算器位數(shù)較多，處理能力較強，但需要在外部配置接口電路。2、單片機主頻一般在100mhz 以下，適合用于獨立工作的小型產(chǎn)品之中，引腳數(shù)量從幾個到百余個。3

8、、應(yīng)用簡單、靈活，可用匯編語言及 c 語言開發(fā)單片機產(chǎn)品。1.3 單片機的分類1. 按應(yīng)用領(lǐng)域可分為：家電類，工控類，通信類，個人信息終端類等等；2. 按通用性可分為：通用型和專用型。 通用型單片機的主要特點是：內(nèi)部資源比較豐富，性能全面，而且通用性強，可履蓋多種應(yīng)用要求。所謂資源豐富就是指功能強。性能全面通用性強就是指可以應(yīng)用在非常廣泛的領(lǐng)域。通用型單片機的用途很廣泛，使用不同的接口電路及編制不同的應(yīng)用程序就可完成不同的功能。小到家用電器儀器儀表，大到機器設(shè)備和整套生產(chǎn)線都可用單片機來實現(xiàn)自動化控制。 專用型單片機的主要特點是：針對某一種產(chǎn)品或某一種控制應(yīng)用而專門設(shè)計的，設(shè)計時已使結(jié)構(gòu)最簡，

9、軟硬件應(yīng)用最優(yōu)，可靠性及應(yīng)用成本最佳。專用型單片機用途比較專一，出廠時程序已經(jīng)一次性固化好，不能再修該的單片機。例如電子表里的單片機就是其中的一種。其生產(chǎn)成本很低。3.按總線結(jié)構(gòu)可分為總線型和非總線型。如我們常常見到的89c51單片機就是總線結(jié)構(gòu)。89c51單片機內(nèi)部有數(shù)據(jù)總線，地址總線，還有控制總線（wr，rd，ea，ale 等）。1.4 單片機的發(fā)展與前景現(xiàn)在可以說單片機是百花齊放，百家爭鳴的時期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機，從 8 位、16 位到 32 位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流 c51 系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補，為單片機的應(yīng)用提供廣闊的天

10、地?？v觀單片機的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機的發(fā)展趨勢，大致有：1.低功耗 cmos 化 mcs-51 系列的 8031 推出時的功耗達(dá) 630mw，而現(xiàn)在的單片機普遍都在100mw 左右，隨著對單片機功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個單片機制造商基本都采用了 cmos(互補金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。象 80c51 就采用了 hmos(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)和 chmos(互補高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。cmos雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而 chmos 則具備了高速和低功耗的特點，這些特征，更適合于在要求低功耗象電池供電的應(yīng)用場合。所以這種工藝將是今后一段時期單片機發(fā)展

11、的主要途徑2.微型單片化 現(xiàn)在常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器(cpu)、隨機存取數(shù)據(jù)存儲(ram)、只讀程序存儲器(rom)、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強型的單片機集成了如 a/d 轉(zhuǎn)換器、pmw(脈寬調(diào)制電路)、wdt(看門狗)、有些單片機將 lcd(液晶)驅(qū)動電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機包含的單元電路就更多，功能就越強大。甚至單片機廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機芯片。此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機除了功能強和功耗低外，還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機都具有多種封裝形式，其中sm

12、d(表面封裝)越來越受歡迎，使得由單片機構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。3.主流與多品種共存 現(xiàn)在雖然單片機的品種繁多，各具特色，但仍以 80c51 為核心的單片機占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有 philips 公司的產(chǎn)品，atmel 公司的產(chǎn)品和中國臺灣的 winbond 系列單片機。所以 c8051 為核心的單片機占據(jù)了半壁江山。而 microchip 公司的 pic 精簡指令集(risc)也有著強勁的發(fā)展勢頭，中國臺灣的 holtek 公司近年的單片機產(chǎn)量與日俱增，與其低價質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢，占據(jù)一定的市場分額。此外還有 motorola 公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機。在一定的時期內(nèi)，這

13、種情形將得以延續(xù)，將不存在某個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補，相輔相成、共同發(fā)展的道路。單片機的發(fā)展趨勢 目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著 cmos 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。下面是單片機的主要發(fā)展趨勢。 cmos 化 近年，由于 chmos 技術(shù)的進小，大大地促進了單片機的 cmos 化。cmos芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機可以工作在功耗精細(xì)管理狀態(tài)。這也是今后以 80c51 取代 8051 為標(biāo)準(zhǔn) mcu 芯片的原因。因為單片機芯片多數(shù)是采用 cmos（金屬柵氧化物）半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。

14、cmos 電路的特點是低功耗、高密度、低速度、低價格。采用雙極型半導(dǎo)體工藝的 ttl 電路速度快，但功耗和芯片面積較大。隨著技術(shù)和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了 hmos（高密度、高速度 mos）和 chmos 工藝。chmos 和 hmos 工藝的結(jié)合。目前生產(chǎn)的 chmos 電路已達(dá)到 lsttl 的速度，傳輸延遲時間小于 2ns，它的綜合優(yōu)勢已在于 ttl 電路。因而，在單片機領(lǐng)域 cmos 正在逐漸取代 ttl 電路。 低功耗化 單片機的功耗已從 ma 級，甚至 1ua 以下；使用電壓在 36v 之間，完全適應(yīng)電池工作。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)砹水a(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)

15、品的便攜化。 低電壓化 幾乎所有的單片機都有 wait、stop 等省電運行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在 36v 范圍內(nèi)工作。低電壓供電的單片機電源下限已可達(dá) 12v。目前 0.8v 供電的單片機已經(jīng)問世。 低噪聲與高可靠性 為提高單片機的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片廠家在單片機內(nèi)部電路中都采用了新的技術(shù)措施。 大容量化 以往單片機內(nèi)的 rom 為 1kb4kb，ram 為 64128b。但在需要復(fù)雜控制的場合，該存儲容量是不夠的，必須進行外接擴充。為了適應(yīng)這種領(lǐng)域的要求，須運用新的工藝，使片內(nèi)存儲器大容量化。目前，單片機內(nèi)

16、rom 最大可達(dá)64kb，ram 最大為 2kb。 高性能化 主要是指進一步改進 cpu 的性能，加快指令運算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡指令集（risc）結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可以大幅度提高運行速度。現(xiàn)指令速度最高者已達(dá) 100mips（million instruction per seconds，即兆指令每秒） ，并加強了位處理功能、中斷和定時控制功能。這類單片機的運算速度比標(biāo)準(zhǔn)的單片機高出 10 倍以上。由于這類單片機有極高的指令速度，就可以用軟件模擬其 i/o 功能，由此引入了虛擬外設(shè)的新概念。 小容量、低價格化 與上述相反，以 4 位、8 位機為中心的小容量、低價格化也是發(fā)展

17、動向之一。這類單片機的用途是把以往用數(shù)字邏輯集成電路組成的控制電路單片化，可廣泛用于家電產(chǎn)品。 外圍電路內(nèi)裝化 這也是單片機發(fā)展的主要方向。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的各種處圍功能器件集成在片內(nèi)。除了一般必須具有的cpu、rom、ram、定時器/計數(shù)器等以外，片內(nèi)集成的部件還有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、dma 控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時器、液晶顯示驅(qū)動器、彩色電視機和錄像機用的鎖相電路等。 串行擴展技術(shù) 在很長一段時間里，通用型單片機通過三總線結(jié)構(gòu)擴展外圍器件成為單片機應(yīng)用的主流結(jié)構(gòu)。隨著低價位 otp（one time programble）及各種類型片內(nèi)程序存儲器的發(fā)展，加之處圍接口不斷進入

18、片內(nèi)，推動了單片機“單片”應(yīng)用結(jié)構(gòu)的發(fā)展。特別是 i c、spi 等串行總線的引入，可以使單片機的引腳設(shè)計得更少，單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡化及規(guī)范化。 第第 2 2 章章. .設(shè)計方案設(shè)計方案系統(tǒng)硬件設(shè)計單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計就是為本單片機溫控系統(tǒng)選擇合適的、最優(yōu)的系統(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機、a/d轉(zhuǎn)換器、設(shè)計合適的接口電路等。系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)本著以下原則： (1) 盡可能選擇典型電路，并符合單片機常規(guī)用法。本設(shè)計采用了典型的顯示電路、a/d 轉(zhuǎn)化電路，為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好的基礎(chǔ)。(2) 硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。軟件能實現(xiàn)的功能盡可能

19、由軟件實現(xiàn)，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。由軟件實現(xiàn)的硬件功能，一般響應(yīng)時間比硬件實現(xiàn)長，且占用 cpu 時間。由于本設(shè)計的響應(yīng)時間要求不高，所以有一些功能可以用軟件編程實現(xiàn)，如鍵盤的去抖動問題。(3) 系統(tǒng)中的相關(guān)器件要盡可能做到性能匹配。系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡可能選擇低功耗產(chǎn)品。系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計，采用模塊化設(shè)計可以簡化系統(tǒng)軟件的編寫，使軟件編寫思路更加簡單明了。系統(tǒng)軟件主要由三大模塊組成：主程序模塊、功能實現(xiàn)模塊和運算控制模塊。主程序模塊用于實現(xiàn)各個子程序間的跳轉(zhuǎn)。功能實現(xiàn)模塊主要由 a/d 轉(zhuǎn)換子程序、鍵盤處理子程序、顯示子程序、繼電器控制程序等部分組成。運算控制模塊涉及標(biāo)度轉(zhuǎn)換子程序

20、等。 第三章第三章. .系統(tǒng)的硬件設(shè)計系統(tǒng)的硬件設(shè)計 3.1 總體電路圖 本設(shè)計以 at89s52 單片機為主控核心設(shè)計的一個溫度控制系統(tǒng)，低溫時可控制加熱設(shè)備，高溫時控制風(fēng)扇，超出設(shè)定最高溫度值時蜂鳴器發(fā)出聲響報警。硬件方框圖如圖 3 所示：ds18b20溫度檢測模塊ds1302時鐘模塊鍵盤at89s52 單片機lcd 顯示模塊蜂鳴器繼電器光耦可控硅加熱設(shè)備風(fēng)扇 總體硬件方框圖3.2 單元電路設(shè)計 3.21 單片機模塊at89s52 單片機資源簡介at89s52 是一種低功耗、高性能 cmos8 位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲器。使用 atmel 公司高密度非易失性存儲

21、器技術(shù)制造，與工業(yè)8031、80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程（isp 下載） ，亦適于常規(guī)編程器。其引 dip 封裝的腳圖如下：在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 cpu 和在系統(tǒng)可編程 flash，使得 at89s52 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。at89s52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) flash256 字節(jié) ram32 位 i/o 口線看門狗定時器2 個數(shù)據(jù)指針三個 16 位定時器/計數(shù)器一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)全雙工串行口片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，at89s52 可降至 0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種

22、軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，cpu 停止工作，允許 ram、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，ram 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。8 位微控制器 8k 字節(jié)在系統(tǒng)可編程。at89s52 單片機時鐘和復(fù)位電路時鐘電路單片機內(nèi)部有一個高增益反向放大器，輸入端為芯片引腳，輸出端1xtal為引腳。而在芯片外部和 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，2xtal1xtal2xtal從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。晶體震蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機運行速度也就快，但反過來運行速度快對存儲器的速度要求就高，對印制電路板的工藝要求也高，所以

23、，這里使用震蕩頻率為 6mhz 的石英晶體。震蕩電路產(chǎn)生的震蕩脈沖并不直接是使用，而是經(jīng)分頻后再為系統(tǒng)所用，震蕩脈沖經(jīng)過二分頻后才作為系統(tǒng)的時鐘信號。在設(shè)計電路板時，振蕩器和電容應(yīng)盡量靠近單片機，以避免干擾。需要注意的是：電路板時，振蕩器和電容應(yīng)盡量安裝得與單片機靠近，以減小寄生電容的存在更好的保障振蕩器穩(wěn)定、可靠的工作電路圖如圖 2.2 所示復(fù)位電路單片機的復(fù)位電路分上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方式。 （a）上電復(fù)位： 在加電之后通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。當(dāng)?shù)纳仙龝r間不超過 1ms，就可以ccv實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的初始化電路原理圖。rst 上的電壓必須保證在斯密特觸

24、發(fā)器的閥值電壓以上足夠長時間，滿足復(fù)位操作的要求。 (b) 按鍵復(fù)位：程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為了擺脫困境，也需按復(fù)位鍵以重新啟動。rst 引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號是高電平有效。按鍵復(fù)位又分按鍵脈沖復(fù)位（圖2.3）和按鍵電平復(fù)位。電平復(fù)位將復(fù)位端通過電阻與相連，按鍵脈沖復(fù)位是利用 rc 分電路產(chǎn)生正脈沖ccv來達(dá)到復(fù)位的。(c) 注意：因為按鍵脈沖復(fù)位是利用 rc 微分電路產(chǎn)生正脈沖來達(dá)到復(fù)位的。所以電平復(fù)位要將復(fù)位端通過電阻與相連.如復(fù)位電路中 r、c 的值選擇不當(dāng)，使復(fù)位時ccv間過長，單片機將處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。故本設(shè)計采用按鍵復(fù)位。3.22 時鐘模塊 ds13

25、02 的引腳排列,其中 vcc1 為后備電源，vcc2 為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。ds1302 由 vcc1 或 vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng) vcc2 大于 vcc10.2v 時，vcc2 給 ds1302 供電。當(dāng) vcc2 小于 vcc1時，ds1302 由 vcc1 供電。x1 和 x2 是振蕩源，外接 32.768khz 晶振。rst 是復(fù)位/片選線，通過把 rst 輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。rst 輸入有兩種功能：首先，rst 接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，rst 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) rst

26、 為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 ds1302 進行操作。如果在傳送過程中 rst 置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，i/o 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在vcc2.0v 之前，rst 必須保持低電平。只有在 sclk 為低電平時，才能將 rst 置為高電平。i/o 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說明。sclk 為時鐘輸入端。 3.23溫度采集模塊 獨特的一線接口，只需要一條口線通信 多點能力，簡化了分布式溫度傳感應(yīng)用 無需外部元件 可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為 3.0 v 至 5.5 v 無需備用電源 測量溫度范圍為-55 c 至+125 。華氏相當(dāng)于是-67 f 到

27、257華氏度 -10 c 至+85 c 范圍內(nèi)精度為0.5 c溫度傳感器可編程的分辨率為 912 位 溫度轉(zhuǎn)換為 12 位數(shù)字格式最大值為 750毫秒 用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置 應(yīng)用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費電子產(chǎn)品溫度計，或任何熱敏感系統(tǒng)描述該 ds18b20 的數(shù)字溫度計提供 9 至 12 位（可編程設(shè)備溫度讀數(shù)。信息被發(fā)送到/從 ds18b20 通過 1 線接口，所以中央微處理器與 ds18b20 只有一個一條口線連接。為讀寫以及溫度轉(zhuǎn)換可以從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，不需要外接電源。 因為每一個 ds18b20 的包含一個獨特的序號，多個 ds18b20s 可以同時存在于一條總

28、線。這使得溫度傳感器放置在許多不同的地方。它的用途很多，包括空調(diào)環(huán)境控制，感測建筑物內(nèi)溫設(shè)備或機器，并進行過程監(jiān)測和控制。 ds18b20 的主要特點：適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5v，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電；獨特的單線接口方式，ds18b20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 ds18b20 的雙向通訊；ds18b20 支持多點組網(wǎng)功能，多個 ds18b20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫；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55125，在-10+85時精度為0.5；可編程的分

29、辨率為 912 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 0.5、0.25、0.125和 0.0625，可實現(xiàn)高精度測溫；在 9 位分辨率時最多在 93.75ms 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12 位分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快；測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以一線總線串行傳送給 cpu，同時可傳送 crc 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力；負(fù)壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作249-256。對 ds18b20 的設(shè)計外部供電方式單點測溫。在這種外部電源供電方式下，ds18b20 工作電源由 vdd 引腳接入，因為由 vdd 接入電源不存在電源電流不足的問題，

30、可以保證轉(zhuǎn)換精度。不過要注意。在這種外部供電的方式下，ds18b20的 gnd 腳不能懸空，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是 80 oc。ds18b20 的硬件電路連接如下圖 6 所示： ds18b20 原理圖3.24led 顯示模塊 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、版本號等的點陣式液晶顯示模塊。它是由若干個 57 或 511 等點陣符位組成的，第一個點陣字符位都可以顯示一個字符。點陣字符位之間有一定點距的間隔，這樣就起到了字符間距和行距的作用。本系統(tǒng)采用字符型液晶顯示模塊 1602，我設(shè)置單片機驅(qū)動 lcd1602 采用并行方式，rs,rw,en 分別接主控單片機的 p25,

31、p26,p27 腳，db0db7 接到主控單片機的 p0 數(shù)據(jù)接口。bla 接口通過一個+5v 電源,blk 接地。lcd1602 的硬件連接原理圖如圖 7 所示：3.25 電源電路電源變壓器變壓部分其實就是一個變壓器，變壓器作用是將 220v 的交流電壓變換成我們所需的電壓 5v。然后再送去整流和濾波。整流濾波電路變壓部分其實就是一個變壓器，變壓器作用是將 220v 的交流電壓變換成我們所需的電壓 5v。然后再送去整流和濾波。穩(wěn)壓電路 整流電路將交流電壓變成單向脈動的直流電壓；濾波電路用來濾除整流后單向脈動電壓中的交流成份，合之成為平滑的直流電壓。濾波電路常見的有電容濾波電路、電感濾波電路。

32、一般的整流有全波整流、單相半流整流、橋式整流、及變壓整流。第四章第四章. . 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計 4.1 總體軟件設(shè)計圖 4.2 時鐘驅(qū)動 ds1302 是 spi 總線驅(qū)動方式。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。下圖圖 10 是 ds1302 的控制字。控制字的最高有效位（位 7）必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到 ds1302 中。位 6：如果為 0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 ram 數(shù)據(jù)；位 5 至位 1（a4a0）：指示操作單元的地址；位 0（最低有效位）：如為0，表示要進行寫操作，為 1 表示進行讀操作。控制字總是從最低位開始

33、輸出。在控制字指令輸入后的下一個 sclk 時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入ds1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（0 位）開始。同樣，在緊跟 8 位的控制字指令后的下一個 sclk 脈沖的下降沿，讀出 ds1302 的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。數(shù)據(jù)讀寫時序如下圖 11 所示：圖 11 ds1302 讀寫時序圖4.3 溫度數(shù)據(jù)采集：根據(jù) ds18b20 的通訊協(xié)議，單片機控制 ds18b20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對 ds18b20 進行復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條rom 指令，最后發(fā)送 ram 指令，這樣才能對 ds18b20 進行預(yù)定的操作，復(fù)位要求單片機將數(shù)據(jù)線下

34、拉 50 微秒，然后釋放，當(dāng) ds18b20 受到信號后等待1660 微秒左右，然后發(fā)出 60240 微秒的存在低脈沖，主 cpu 收到此信號表示復(fù)位成功。圖 10 控制字（即地址和命令字節(jié)）指令約定代碼功能讀 rom33h讀 ds1820 溫度傳感器 rom 中的編碼（即 64 位地址）符合 rom55h發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 rom 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的 bs1820 使之作出響應(yīng)，為下一步對該 ds1820 的讀寫作準(zhǔn)備。搜索 romofoh用于確定掛接在同一總線上 ds1820 的個數(shù)和識別 64位 rom 地址。為操作各器件作好準(zhǔn)備。跳過 romocch忽略

35、 64 位 rom 地址，直接向 ds1820 發(fā)溫度變換命令。適用與單片工作。告警搜索命令oech執(zhí)行后只有溫度超過設(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。指令約定代碼功能溫度變換44h啟動 ds1820 進行溫度轉(zhuǎn)換 12 位轉(zhuǎn)換時最廠為750ms（9 位為 93.75ms） 。結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié) ram 中。讀暫存器obeh讀內(nèi)部 ram 中 9 字節(jié)的內(nèi)容。寫暫存器4eh發(fā)出向內(nèi)部 ram 的 3、4 字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。復(fù)制暫存器48h將 ram 中第 3、4 字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到 eeprom 中重調(diào) eepromob8h將 eeprom 中內(nèi)

36、容恢復(fù)到 ram 中的第 3、4 字節(jié)。讀供電方式ob4h讀 ds1820 的供電模式。寄生東佃時 ds1820 發(fā)送“0” ，外界電源供電 ds1820 發(fā)送“1” 。4.4 液晶驅(qū)動程序 lcd 使用之前須對它進行初始初始化可通過復(fù)位完成，也可在復(fù)位后完成，初始化過程如下：(1)清屏。將顯示緩沖區(qū) ddram 的內(nèi)容全部寫入空格(ascii20h)。(2)功能設(shè)置。(3)開/關(guān)顯示設(shè)置。控制顯示的開關(guān)，當(dāng) d=1 時顯示，d=0 時不顯示。控制光標(biāo)開關(guān)，當(dāng) c=1 時光標(biāo)顯示，c=0 時光標(biāo)不顯示?？刂谱址欠耖W爍，當(dāng) b=0 時字符閃爍，b=0 時字符不閃爍。 (4)輸入方式設(shè)置。初始化

37、過程：（1）延時 15ms；（2）寫指令 38h（不檢測忙信號） ；（3）延時 5 ms；（4）寫指令 38h（不檢測忙信號） ；（5）延時5ms；（6）寫指令 38h（不檢測忙信號） ；（7）以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作之前均需檢測忙信號；（8）寫指令 38h：顯 示模式設(shè)置；（9）寫指令 08h：顯示關(guān)閉；（10）寫指令 01h：顯示清屏；（11）寫指令 06h：顯示光標(biāo)移動設(shè)置；（12）寫指令 0ch：顯示開及光標(biāo)設(shè)置。第第 5 5 章章. .綜合調(diào)試綜合調(diào)試 硬件調(diào)試在本溫度控制電路的設(shè)計調(diào)試中遇到了很多的問題?；叵脒@些問題只要認(rèn)真多思考都是可以避免的，以下為主要的問題：（1） 開始

38、調(diào)試時發(fā)現(xiàn)時鐘芯片 ds1302 發(fā)熱很厲害,后來發(fā)現(xiàn)電路沒有給它加上拉電阻，加上上拉電阻后問題就解決了。（2） 雙向可控硅 bta12-600b 高壓部分電路，加 104 電容時，發(fā)生擊穿現(xiàn)象，導(dǎo)致光耦控制部分電路癱瘓，原因是耐壓值不夠。解決的方法有兩種，第一種是更換耐壓值更高的電容；由于該電容的作用是吸收可控硅元件的殘余電量，使得可控硅能夠正常導(dǎo)通截止，而根據(jù)使用的負(fù)載（交流電機） ，去掉該電容后，該電路能夠正常的工作，所以第二種是在電路可以運行的狀況下去掉該104 電容相連的電路。我采取的是第二種方法。軟件調(diào)試 在軟件調(diào)試時也出現(xiàn)了一些問題，其中主要的問題有以下兩個方面：（1） 程序讀取

39、溫度值時，出現(xiàn)的現(xiàn)象，造成風(fēng)扇溫度在判斷時出現(xiàn)錯誤，使風(fēng)扇經(jīng)常性突快突慢變化，蜂鳴器也不斷的蜂鳴報警。解決的方法是在讀取溫度判斷時加延時，并且多次判斷，防止跳變。（2） 調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)時，液晶光標(biāo)太快以致調(diào)節(jié)的時候觀察困難，原因是刷新液晶太快。解決的方法是在相應(yīng)數(shù)據(jù)更該時，才開始刷新液晶內(nèi)容。第六章第六章. .總結(jié)總結(jié) 我的畢業(yè)設(shè)計課題即將將告一段落。設(shè)計實物也基本達(dá)到預(yù)期的效果，但由于能力和時間的關(guān)系，總是覺得有很多不盡人意的地方，譬如功能不全、外觀粗糙數(shù)不勝數(shù)。但我可以自豪的說，這里面的每一段代碼，都有我的勞動。當(dāng)看著自己的程序，自己成天相伴的系統(tǒng)能夠健康的運行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信

40、其中的酸甜苦辣最終都會化為甜美的甘泉。 畢業(yè)設(shè)計，也許是我大學(xué)生涯交上的最后一個作業(yè)了。想借此機會感謝一直以來給我?guī)椭乃欣蠋?、同學(xué)，你們的友誼是我人生的財富，是我生命中不可或缺的一部分。我的畢業(yè)指導(dǎo)老師王琳娜老師，她一直都以一位長輩的風(fēng)范來容諒我的無知和沖動，給我不厭其煩的指導(dǎo)。在此，特向她道聲謝謝。這次做論文的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵我繼續(xù)進步。附錄電路圖程序#include#include#i

41、nclude#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define lcd_dat p0 /定義 lcd 數(shù)據(jù)口sbit lcd_e=p27; /定義 lcd 控制口sbit lcd_rw=p26; /定義 lcd 控制口sbit lcd_rs=p25; /定義 lcd 控制口sbit ds18b20_dq =p15; /定義 ds18b20 通信端口sbit led1=p12;sbit led2=p13;sbit speaker=p11; /蜂鳴器接口sbit fan=p21;/風(fēng)扇 pwm 輸出控制口bit fan_flag=

42、0;sbit key_model=p31;/模式鍵sbit key_set=p32;/設(shè)置鍵sbit key_add=p35;/加鍵sbit key_sub=p34;/減鍵sbit key_left=p30;/左移鍵sbit key_right=p33;/右移鍵sbit e_sw=p10;/繼電器控制uchar sw_flag=0;/繼電器自動手動切換標(biāo)志uchar switch_flag=0;/繼電器液晶設(shè)置切換標(biāo)志int sw_open_temperature=100;/繼電器開啟的溫度值設(shè)置 uchar restrict_hour=0;/設(shè)定時間風(fēng)扇不能轉(zhuǎn)uint temp=0; /溫度

43、緩存uint fan_count=0;/風(fēng)扇計數(shù)bit fan_auto=0;/自動風(fēng)扇自動或手動控制標(biāo)志uchar model_flag=0;/總的模式標(biāo)志uchar code num_to_char = 0123456789abcdef; /*定義數(shù)字跟ascii 碼的關(guān)系*/uchar data lcd1602_line1= 2010/00/00 tue ; /時間顯示緩存數(shù)組uchar data lcd1602_line2= 00:00:00 00.0c ; /時間顯示緩存數(shù)組uchar data lcd1602_line3= 00:00:00set time; /時間設(shè)置緩存數(shù)組uc

44、har idata temp_record_line1=temperature note;/溫度記錄顯示緩存數(shù)組uchar idata temp_record_line2=time 00 t:00.0c ;/溫度記錄顯示緩存數(shù)組uchar xdata temp_highter_line1=sw t on/off ;/繼電器手動自動切換和自動時開啟電壓uchar xdata temp_highter_line2=auto t=00.0c ;/繼電器手動自動切換和自動時開啟電壓uchar xdata temp_time_unable_line1=fan time unable; /顯示風(fēng)扇禁止打開

45、的時間段uchar xdata temp_time_unable_line2=f:4 t:7 oclock; /顯示風(fēng)扇禁止打開的時間段uchar code temp_auto_switch6=auto ,manuel; /自動，手動切換值uchar idata temp_record=010000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;/保存每天對應(yīng)鐘點的溫度值uchar code weeks4=sun ,mon ,tue ,wed ,thu ,fri ,sat ,sun ; /星期數(shù)組/時鐘標(biāo)志u

46、int data year=0; /時間設(shè)置標(biāo)志，數(shù)據(jù)uchar data set_time=0,time_flag=0,day_flag=0,hour=0,minute=0,second=0,day=0,month=0,week=0;/時間設(shè)置標(biāo)志，數(shù)據(jù)uint speaker_count=0; /喇叭蜂鳴計數(shù)uchar record_hour,record_minute,record_second,record_hour_count=0; /溫度記錄的時間設(shè)置/小延時程序void delay(uint x) while(x-);/*1ms 為單位的延時程序*/void delay_1ms(

47、uint x) uchar j; while(x-) for(j=0;j0;i-)ds18b20_dq = 0; / 給脈沖信號dat=1;ds18b20_dq = 1; / 給脈沖信號if(ds18b20_dq) dat|=0 x80;delay(4);return(dat);/寫一個字節(jié)void writeonechar(uchar dat)uchar i=0;for (i=8; i0; i-)ds18b20_dq = 0;ds18b20_dq= dat&0 x01;delay(5);ds18b20_dq = 1;dat=1;/讀取溫度readtemperature(void)uchar

48、a=0;uchar b=0;uint t=0;float tt=0;init_ds18b20();writeonechar(0 xcc); / 跳過讀序號列號的操作writeonechar(0 x44); / 啟動溫度轉(zhuǎn)換init_ds18b20();writeonechar(0 xcc); /跳過讀序號列號的操作writeonechar(0 xbe); /讀取溫度寄存器等（共可讀 9 個寄存器） 前兩個就是溫度a=readonechar();b=readonechar();t=b;t=8;t=t|a;tt=t*0.0625; /將溫度的高位與低位合并t= tt*10+0.5; /對結(jié)果進行

49、4 舍 5 入return(t);/以上是 ds18b20 驅(qū)動程序/ /以下是溫度高時處理程序void temp_hight(void)if(fan_auto=0) /自動 led1=1; /亮燈說明是自動控制 if(temp230&temp270&temp320&temp400) fan_count=1; temp=readtemperature(); /防止跳變干擾，再讀一次溫度 delay_1ms(5000); /防止跳變干擾，再讀一次溫度 if(temp400)tr1=1; /防止跳變干擾，再讀一次溫度 if(fan_flag=1) /這部分作為 pwm 控制程序 /這部分作為 pw

50、m 控制程序 fan=1; /這部分作為 pwm 控制程序 delay_1ms(fan_count);/控制風(fēng)扇關(guān)閉的時間，以達(dá)到控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的目的 fan=0; /這部分作為 pwm 控制程序 if(fan_auto=1)/手動 led1=0; /滅燈說明是手動控制 fan=0; /表示風(fēng)扇一直開著 /以上是溫度高時處理程序/以下是溫度低時處理程序void temp_low(void) if(sw_flag=0)/自動的時候繼電器根據(jù)溫度值判斷開啟 led2=1; /亮燈說明是自動控制 if(temp=4&restrict_hour7) /限制的時間為早上 4 點到 7點 fan_flag=

51、0;/允許標(biāo)志，0 表示不允許 else fan_flag=1;fan=1; /t1 用于蜂鳴警報void t1_set(void)tmod=0x11;th1=(65536-1000)/256;tl1=(65536-1000)%256;ea=1;et1=1;/ tr1=0;return;/t1 中斷，用于蜂鳴警報void t1_()interrupt 3uchar i;th1=(65536-1000)/256;tl1=(65536-1000)%256;i+;if(i=150)speaker=speaker;i=0; speaker_count+; if(speaker_count=1000)

52、speaker=1; speaker_count=0; tr1=0; /主函數(shù)void main() uchar i; bit dis_flag=0; t1_set();/初始化定時器，用于高溫警報 fan=1; init_lcd();/初始化 lcd /set1302(time_data_buff); /設(shè)置時間 fan=1; while(1) /模式設(shè)置 if(key_model=0) delay_1ms(20); while(key_model=0);model_flag+;time_flag=0;if(model_flag=5)model_flag=0;write_instructio

53、n(0 x0c);cls();if(model_flag=1) write_string(0 xc8,set time); write_instruction(0 x0c); if(model_flag=3)write_instruction(0 x0e);/這部分是用于設(shè)置繼電器的開啟狀態(tài) for(i=0;i6;i+)temp_highter_line2i=temp_auto_switchsw_flagi;/讀取緩存值 temp_highter_line29=num_to_charsw_open_temperature/100; temp_highter_line210=num_to_cha

54、rsw_open_temperature%100/10; temp_highter_line212=num_to_charsw_open_temperature%10; write_string(0 x80,temp_highter_line1); write_string(0 xc0,temp_highter_line2); write_instruction(0 xc0); /顯示時間 if(model_flag=0) time_restrict(); temp_hight(); temp_low(); if(key_set=0) /風(fēng)扇自動手動切換 delay_1ms(20); whil

55、e(key_set=0); fan_auto=fan_auto; get1302(time_data_buff); /讀取當(dāng)前時間 temp=readtemperature(); record(); lcd1602_line13 = num_to_chartime_data_buff6/0 x10; lcd1602_line14 = num_to_chartime_data_buff6%0 x10; /*年*/ lcd1602_line16 = num_to_chartime_data_buff4/0 x10; lcd1602_line17 = num_to_chartime_data_buf

56、f4%0 x10; /*月*/ lcd1602_line19 = num_to_chartime_data_buff3/0 x10; lcd1602_line110 = num_to_chartime_data_buff3%0 x10; /*日*/ for(i=0;i4;i+) lcd1602_line1i+12=weekstime_data_buff5&0 x07i; /*星期*/ lcd1602_line20 = num_to_chartime_data_buff2/0 x10; lcd1602_line21 = num_to_chartime_data_buff2%0 x10; /*時*

57、/ lcd1602_line23 = num_to_chartime_data_buff1/0 x10; lcd1602_line24 = num_to_chartime_data_buff1%0 x10; /*分*/ lcd1602_line26 = num_to_chartime_data_buff0/16; lcd1602_line27 = num_to_chartime_data_buff0%16; /*秒*/ lcd1602_line29 = num_to_char(temp)/100; /*溫度*/ lcd1602_line210 = num_to_char(temp)%100/1

58、0; /*溫度*/ lcd1602_line212 = num_to_char(temp)%10; /*溫度*/ delay_1ms(100); write_string(0 x80,lcd1602_line1); write_string(0 xc0,lcd1602_line2); /以上顯示正常運行的時間/以下設(shè)置時間 if(model_flag=1) if(key_set=0) delay_1ms(20); while(key_set=0); set_time+; if(set_time=3)set_time=0; if(set_time=1)write_instruction(0 xc

59、6); write_instruction(0 x0e);/顯示光標(biāo) if(set_time=0) write_instruction(0 x0c);/關(guān)掉光標(biāo) write_string(0 xc8,set time); if(set_time=1) if(key_left=0) /設(shè)置時分秒星期日月年的標(biāo)志 delay_1ms(20); while(key_left=0); time_flag+;/設(shè)置時分秒星期日月年的標(biāo)志 dis_flag=1; if(time_flag=7)time_flag=0; if(key_right=0) /設(shè)置時分秒星期日月年的標(biāo)志 delay_1ms(20)

60、; while(key_right=0); dis_flag=1; time_flag-; /設(shè)置時分秒星期日月年的標(biāo)志 if(time_flag=-1)time_flag=6; second= (time_data_buff0/0 x10)*10+time_data_buff0%0 x10; / minute= (time_data_buff1/0 x10)*10+time_data_buff1%0 x10; / hour = (time_data_buff2/0 x10)*10+time_data_buff2%0 x10; / day = (time_data_buff3/0 x10)*1