機(jī)電系統(tǒng)檢測與控制課程設(shè)計(jì)-測溫控制系統(tǒng)

1、機(jī)電系統(tǒng)檢測與控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告（測溫控制系統(tǒng)）專 業(yè) 機(jī)械電子 班 級 _機(jī)電142_ 姓 名 _ 指導(dǎo)教師 _ _ 提交日期 _2017年_6月_9_日目錄一、設(shè)計(jì)目的和內(nèi)容2二、測溫控制系統(tǒng)21、硬件設(shè)計(jì)21.2.1 顯示電路設(shè)計(jì)31.2.2 單片機(jī)電路圖51.2.3 溫度傳感器電路圖61.2.4繼電器電路91.2.5 晶振控制電路91.2.6 復(fù)位電路101.2.7蜂鳴器電路圖101.2.8 按鍵電路設(shè)計(jì)112軟件設(shè)計(jì)112.1主程序流程圖112.2 讀出溫度子程序流程圖122.3顯示溫度子程序流程圖14三、測溫控制系統(tǒng)的仿真過程15四、仿真分析20五、總結(jié)和體會(huì)20參考文獻(xiàn)21一、設(shè)計(jì)

2、目的和內(nèi)容目前，測控系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中起著把關(guān)者和指導(dǎo)者的作用，它從生產(chǎn)現(xiàn)場到各種參數(shù)的獲取，運(yùn)用科學(xué)規(guī)律和系統(tǒng)工程的做法，綜合有效地利用各種先進(jìn)技術(shù)，通過自動(dòng)手段和裝備，使每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)得到優(yōu)化，進(jìn)而保證生產(chǎn)規(guī)范化，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，滿足需要，保證安全生產(chǎn)。傳統(tǒng)的測控系統(tǒng)主要由“測控電路”組成，所具備的功能較少，也比較弱。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得傳統(tǒng)的系統(tǒng)發(fā)生了根本性的變化，即采用微型計(jì)算機(jī)作為測控系統(tǒng)的主題和核心，代替?zhèn)鹘y(tǒng)測控系統(tǒng)的常規(guī)電子線路，從而成為新一代的微機(jī)化測控系統(tǒng)。而由于單片機(jī)具有集成度高、功能強(qiáng)、體積小、價(jià)格低、抗干擾能力等優(yōu)于一般CPU的優(yōu)點(diǎn)，故在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)

3、域得到了極為廣泛的應(yīng)用。將其引人到測控系統(tǒng)中,可在很大程度上提升自動(dòng)化水平,促進(jìn)控制質(zhì)量的進(jìn)一步提高,經(jīng)濟(jì)效益顯著,極具推廣價(jià)值。在現(xiàn)代生產(chǎn)當(dāng)中,對于溫度的測量與控制是十分必要的,且有著普遍的應(yīng)用, 在生活中，例如：人們需要對飲水機(jī)、熱水器的溫度進(jìn)行控制；在養(yǎng)殖業(yè)中，人們需要對孵化箱的溫度進(jìn)行控制；在工業(yè)生產(chǎn)中，人們需要對各種加熱爐、反應(yīng)爐和鍋爐的溫度進(jìn)行控制等。因此，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的大幅提高，一個(gè)簡單，穩(wěn)定的溫度控制系統(tǒng)能更好的適應(yīng)市場。為了滿足當(dāng)前社會(huì)市場需求，故設(shè)計(jì)了此溫度控制系統(tǒng)，以AT89C51為核心，以及LM016L液晶顯示器，電磁繼電器，電阻，按鍵等元件作為輔助

4、，以電路分析作為理論指導(dǎo)和理論基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出此系統(tǒng)，將被控對象的溫度控制在一定的范圍內(nèi)，通過LM016L液晶顯示器直觀的顯示出來，并且通過發(fā)光二極管，蜂鳴器等不同的信號(hào)告訴我們現(xiàn)在的溫度在什么范圍內(nèi)，以便于我們做出相應(yīng)的處理措施。本文針對的是飲水機(jī)的水溫控制。溫度控制的基本思路是：通過采集到的溫度與設(shè)定溫度之間對比，若溫度比設(shè)定溫度低，則控制負(fù)載（加熱器）對水溫進(jìn)行加熱，當(dāng)超過設(shè)定值時(shí)，停止負(fù)載工作。二、測溫控制系統(tǒng)1、硬件設(shè)計(jì)1.1主板電路設(shè)計(jì)1.1.1 AT89C51單片機(jī)各引腳設(shè)計(jì)單片機(jī)引腳電器元件P1.0蜂鳴器P1.1繼電器P3.4DS18B20P3.5LED的RE端口P3.6LED的R

5、W端口P3.7LED的E端口P2.0按鍵1P2.1按鍵2P2.2按鍵3P2.3按鍵4表1-1 單片機(jī)各引腳接線1.2各部分電路設(shè)計(jì)1.2.1 顯示電路設(shè)計(jì)在當(dāng)今社會(huì)上，液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計(jì)算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和LED數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡單，液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示

6、器要輕得多。固有體積小、重量輕的特點(diǎn)，本文就選擇了LM016L液晶顯示器作為DS18B20溫度檢測器的顯示單位。LM016L液晶模塊采用HD44780控制器，hd44780具有簡單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)，閃爍等功能，LM016L與單片機(jī)MCU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，hd44780控制器由兩個(gè)8位寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標(biāo)志（BF），顯示數(shù)RAM（DDRAM），字符發(fā)生器ROMA（CGOROM）字符發(fā)生器RAM（CGRAM），地址計(jì)數(shù)器RAM(AC)。IR用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出，DR用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動(dòng)寫入DDRAM和CG

7、RAM,或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的數(shù)據(jù)，BF為1時(shí)，液晶模塊處于內(nèi)部模式，不響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，DDTAM用來存儲(chǔ)顯示的字符，能存儲(chǔ)80個(gè)字符碼，CGROM由8位字符碼生成5*7點(diǎn)陣字符160中和5*10點(diǎn)陣字符32種.8位字符編碼和字符的對應(yīng)關(guān)系，可以查看參考文獻(xiàn)（30）中的表4. CGRAM是為用戶編寫特殊字符留用的，它的容量僅64字節(jié)，可以自定義8個(gè)5*7點(diǎn)陣字符或者4個(gè)5*10點(diǎn)陣字符，AC可以存儲(chǔ)DDRAM和CGRAM的地址，如果地址碼隨指令寫入IR,則IR自動(dòng)把地址碼裝入AC，同時(shí)選擇DDRAM或CGRAM。在proteus仿真中，使用Proteus仿

8、真1602-即LM016L-依照數(shù)據(jù)手冊說明可能遇到困難，可以嘗試采用以下方案解決：   1、數(shù)據(jù)手冊中可能介紹1602內(nèi)部D0D7已有上拉，可以使用P0口直接驅(qū)動(dòng)。在Proteus里L(fēng)M016L內(nèi)部可能沒有,應(yīng)該人為加上拉電阻。建議不要使用排阻，使用普通電阻一個(gè)一個(gè)拉應(yīng)該可以解決問題；   2、可能碰到不能檢測忙信號(hào)的問題，嘗試使用延時(shí)把忙信號(hào)拖過去1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣。電路接口設(shè)計(jì)，AT88

9、9C51 的P0口作為數(shù)據(jù)的輸出端，P3.5和P3.6, P3.7 作為控制信號(hào)的輸出端，連接圖如圖1-1所示：圖1-1 顯示電路圖1.2.2 單片機(jī)電路圖單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroler），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。單片機(jī)又稱單片微控制器,概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。在本文中，選擇了AT89C5

10、1單片機(jī)作為控制元件。 AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C051是它的一種精簡版本。AT89C51

11、單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C51有3個(gè)并行I/O端口，P0:P0.0P0.7、P1.0P1.7、P2.0P2.7。P0端口在沒有片內(nèi)存儲(chǔ)器時(shí)，可以作為普通I/O口使用，外接存儲(chǔ)器時(shí)作為地址線/數(shù)據(jù)線使用。P1端口可以作為普通I/O口使用，同時(shí)P1.0、P1.1、P1.5P1.7還具備特殊功能，如表3.4所示。P2端口在沒有片外存儲(chǔ)器時(shí)，可以作為普通I/O口使用，外接存儲(chǔ)器時(shí)作為高8位地址使用。引腳特殊功能P1.0T2: 定時(shí)器|計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)器輸入P1.1T2EX: 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的捕捉/重載觸發(fā)及方向控制P1.5MOSI:&#

12、160;用于在線編程（ISP）P1.6MOSI: 用于在線編程（ISP）P1.7SCK: 用于在線編程（ISP）表1-2 AT89C51 P3端口的特殊功能引腳特殊功能P3.0RXD (串行口輸入) P3.1TXD (串行口輸入)P3.2INT0 (外部中斷輸入0)P3.3INT1 (外部中斷輸入1)P3.4T0（定時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（定時(shí)器1外部輸入）P3.6WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫控制）P3.7RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀控制）表1-3 AT89C51 P3端口的特殊功能外形及引腳排列如圖1-2

13、所示。圖1-2 AT89C51引腳圖1.2.3 溫度傳感器電路圖 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，溫度傳感器的種類日益繁多，數(shù)字溫度傳感器更因適用于各種微處理器接口組成的自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)具有可以克服模擬傳感器與微處理器接口時(shí)需要信號(hào)調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換器的弊端等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子測溫計(jì)、醫(yī)療儀器等各種溫度控制系統(tǒng)中。其中，比較有代表性的數(shù)字溫度傳感器有DS18B20、MAX6575、DS1722、MAX6635等。相比較而言，傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件，熱敏電阻成本低，但需要后續(xù)信號(hào)處理電路，而且熱敏電阻的可靠性相對較差，測量溫度的準(zhǔn)確度低，檢測系統(tǒng)的精度差。

14、數(shù)字式溫度傳感器的種類也不少，并且在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)。本文采用DS18B20溫度傳感器。DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器，與其它溫度傳感器相比，DS18B20具有以下特性：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，全部傳感器元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。溫度范圍55125，固有測溫分辨率±0.5；測量結(jié)果直接輸出數(shù)字

15、溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC效驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力；測量結(jié)果以9位數(shù)字量方式串行傳送。圖1-3 DS18B20溫度值表示方法D9為符號(hào)位，0表示正，1表示負(fù)，高字節(jié)的其他位（D10D15）是以符號(hào)位的擴(kuò)展位表示的；D0D8為數(shù)據(jù)位，以二進(jìn)制補(bǔ)碼表示。溫度是以1/2LSB形式表示的。表1-4為數(shù)值和溫度的關(guān)系。溫度數(shù)字輸出（二進(jìn)制）數(shù)字輸出（十六進(jìn)制）+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00010191H+10.1250000 0001

16、1010 001000A2H+0.50000 0001 1010 10000008H00000 0000 0000 00000000H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1110 0101 1111 FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90H表1-4 DS18B20輸出數(shù)據(jù)與溫度的對應(yīng)關(guān)系DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由64bit閃速ROM、溫度傳感器、非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、高速暫存存儲(chǔ)四部分組成，如圖1-4所示。圖1-4 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度傳感器電路圖如圖1-5所示圖1-5 DS18B20電路圖 原理：

17、DS18B20在出廠時(shí)默認(rèn)配置為十二位，其中最高位是符號(hào)位，因此溫度值共11位，單片機(jī)在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，一次會(huì)讀2字節(jié)共十六位，讀完后將低11位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)再乘以0.0625便為所測的真實(shí)值。另外，還需要判斷溫度的正負(fù)。前五位數(shù)字是符號(hào)位，這五位同時(shí)變化，我們只需要判斷11位就可以了。前五位為1時(shí)，讀取溫度為負(fù)值，則測量到的數(shù)值需要求出補(bǔ)碼（求反加一），再乘以0.0625才得到實(shí)際溫度值。前五位為0時(shí)，讀取溫度為正值，只要將測得數(shù)值乘以0.0625即可得到實(shí)際溫度值。1.2.4繼電器電路圖1-6中P1.1引腳控制加熱器繼電器，給P1.1低電平，三極管導(dǎo)通，電觸頭放下開始工作。圖1-6繼

18、電器電路 原理：當(dāng)單片機(jī)P1.1引腳輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，則繼電器線圈中會(huì)有電流流過，電流會(huì)產(chǎn)生電磁場，在電磁場的作用下，開關(guān)會(huì)被吸合。當(dāng)P1.1為高電平時(shí)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，則線圈中沒有電流流過，因此開關(guān)因失去磁場的吸合力而斷開。1.2.5 晶振控制電路單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)是由時(shí)鐘電路提供的，單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘電路如圖2-1所示圖2-1晶振控制電路圖電路中的器件選擇是可以通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定，也可以參考一些典型電路參數(shù)。電路中，電容器C2和C3對振蕩頻率有微調(diào)作用，幫助振蕩器起振，通常的取值范圍30±10pF；石英晶體選擇6MHz或12MHz都可以。其結(jié)果只是機(jī)器周期不同，從而影

19、響計(jì)數(shù)器的計(jì)算初值。1.2.6 復(fù)位電路復(fù)位電路圖如圖2-2所示圖2-2復(fù)位電路圖單片機(jī)的RST引腳為主機(jī)提供一個(gè)外部復(fù)位信號(hào)輸出端口，復(fù)位信號(hào)是高電平有效，高電平有效持續(xù)時(shí)間應(yīng)為2個(gè)機(jī)器周期以上。1.2.7蜂鳴器電路圖蜂鳴器電路圖如圖2-3所示圖2-3蜂鳴器電路圖原理：當(dāng)P1.0為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，則蜂鳴器中有電流流過，因此蜂鳴器發(fā)聲。當(dāng)P1.0為高電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器由于沒有電流通過，因此停止發(fā)聲1.2.8 按鍵電路設(shè)計(jì)按鍵電路如圖2-4所示說明：按鍵1-顯示溫度TH（最高值）和TL（最小值） 按鍵2-調(diào)整TH（最高值） 按鍵3-調(diào)整TL（最小值） 按鍵4-確認(rèn)調(diào)整值2軟件設(shè)計(jì)系

20、統(tǒng)的軟件部分由主程序流程圖、讀溫度程序流程圖、顯示溫度流程圖三部分組成。2.1主程序流程圖系統(tǒng)的主程序流程圖如圖3-1，當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，主程序啟動(dòng)，根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的條件逐步運(yùn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。加熱是否大于？比較設(shè)定溫度值和實(shí)際溫度溫度值顯示實(shí)際溫度數(shù)值處理啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換設(shè)定溫度值并顯示初始化開始 NY圖3-1 主程序流程圖2.2 讀出溫度子程序流程圖讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。DS18B20每一次溫度測量若要讀出當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)需要執(zhí)行兩次工作周期，如圖3-2所示。DS18B20的各個(gè)命令對時(shí)序的要求特別嚴(yán)格，所以必須按照所

21、要求的時(shí)序才能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，同時(shí)，要注意讀進(jìn)來的是高位在后低位在前，共有12位數(shù)，小數(shù)4位，整數(shù)7位，還有一位符號(hào)位。讀出溫度子程序：讀RAM9字節(jié)數(shù)據(jù)跳過ROM匹配命令DS18B20復(fù)位、應(yīng)答子程序顯示子程序?qū)懭胱映绦騿?dòng)溫度轉(zhuǎn)換命令跳過ROM匹配命令DS18B20復(fù)位、應(yīng)答子程序終止開始圖3-2讀出溫度子程序2.3顯示溫度子程序流程圖顯示溫度子程序流程圖如下圖3-3所示開始初始化LM016L繼續(xù)檢測？顯示錯(cuò)誤信息顯示溫度值溫度轉(zhuǎn)換讀取溫度值顯示說明信息DS18B20正常？退出延時(shí)延時(shí)NYYN 圖3-3 顯示溫度流程圖單片機(jī)從DS18B20中讀到的溫度值是16位的數(shù)字信息，其中高5位是表示

22、溫度正負(fù)的符號(hào)位。數(shù)字溫度值的讀取并轉(zhuǎn)換成實(shí)際溫度十進(jìn)制值的子程序流程圖如圖3-4所示。開始讀溫度值的低8位讀取溫度值的高8位計(jì)算實(shí)際溫度值取高8位的低4位數(shù)值取低8位的高4位數(shù)值設(shè)置符號(hào)標(biāo)志為0溫度低于0？N二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制溫度值的百、十、個(gè)位及小數(shù)位退出求補(bǔ)碼，設(shè)置符號(hào)標(biāo)志為1 Y圖3-4 溫度轉(zhuǎn)換子程序流程圖三、測溫控制系統(tǒng)的仿真過程Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。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。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目

23、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是英國著名的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(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了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MPL

24、AB等多種編譯器。Proteus可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個(gè)元件庫。Proteus可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外，Proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結(jié)果的影響。Proteus可提供的調(diào)試手段 P

25、roteus提供了比較豐富的測試信號(hào)用于電路的測試。這些測試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。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)。故本文采用proteus對所設(shè)計(jì)的溫度測控系統(tǒng)進(jìn)行仿真測試。測試過程如下：3.1 查找電器元件并連線（1）查找電器元件如圖3-1和圖3-2所示，連線圖見總電路圖。圖3-1圖3-23.2導(dǎo)入單片機(jī)程序在PROTEUS繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程，導(dǎo)入單片機(jī)

26、程序如圖3-3所示圖3-33.3設(shè)置溫度最高值和最低值按按鍵設(shè)置TH和TL，如圖3-4所示圖3-43.4測試設(shè)置的溫度上下限為6070，當(dāng)DS18B20檢測到溫度低于60時(shí)，繼電器閉合（即打開加熱元件給飲水機(jī)里的水加熱）。仿真圖如圖3-5所示。圖3-5當(dāng)DS18B20檢測到水溫的溫度高于70時(shí)，蜂鳴器響，繼電器斷開。如下圖3-6所示圖3-6仿真成功。四、仿真分析 在仿真的過程中，遇到了許許多多的問題，對于proteus這個(gè)軟件，我是不熟悉的，它要怎么仿真，怎么添加元件都不知道。還好，通過網(wǎng)絡(luò)上的各種查找，初步學(xué)會(huì)了這個(gè)軟件的操作。第一次仿真時(shí)，軟件就提示我把那個(gè)DS18B20的元件名稱和AT8

27、9C51單片機(jī)的名稱符號(hào)重合了，出現(xiàn)了錯(cuò)誤。還有就是接電源和地線時(shí)提示出現(xiàn)了一次短路現(xiàn)象。導(dǎo)入單片機(jī)程序后又出現(xiàn)了各種問題，例如：顯示器不顯示溫度，按鍵無法調(diào)整溫度上限和下限，蜂鳴器不響等等。不過都通過查找各種資料、論壇找到了解決方法，最后完成了這個(gè)設(shè)計(jì)的仿真模擬。可以由按鍵控制溫度的上線限，通過采集到的溫度與設(shè)定溫度之間對比，若溫度比設(shè)定溫度低，則控制負(fù)載（加熱器）對水溫進(jìn)行加熱，當(dāng)超過設(shè)定值時(shí)，停止負(fù)載工作并報(bào)警。五、總結(jié)和體會(huì)在剛做這個(gè)課程設(shè)計(jì)時(shí)，老師讓我們隨便選一個(gè)測控系統(tǒng)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，一開始，我是不知道要做什么的，茫然了好幾天才選擇了進(jìn)行做這個(gè)飲水機(jī)的溫度控制系統(tǒng)。隨后就開始查找關(guān)于溫

28、度控制系統(tǒng)的各種文獻(xiàn)與資料，進(jìn)行準(zhǔn)備工作。通過網(wǎng)絡(luò)和書籍查找自己所需元件的特性和使用方法。便開始設(shè)計(jì)自己的電路圖，這個(gè)真是難的要死，設(shè)計(jì)完電路圖后，就開始了控制電路圖的單片機(jī)程序的設(shè)計(jì)，因?yàn)槲覀円郧皩W(xué)過的是匯編語言，故選擇了匯編語言進(jìn)行這個(gè)單片機(jī)程序的設(shè)計(jì)。經(jīng)過幾天反復(fù)的編寫，在軟件中編譯，調(diào)試，糾錯(cuò)，最終編譯結(jié)果終于通過。接下來就是進(jìn)行軟件仿真，結(jié)果與所期待的相差有點(diǎn)大，出現(xiàn)了各種錯(cuò)誤，然后通過查找資料，逛單片機(jī)論壇，重新修改了一些程序和電路圖，最終我的電路終于達(dá)到了我所預(yù)期的結(jié)果。那一個(gè)，我很興奮，高興的無法用語言來描述。通過這次的課程設(shè)計(jì)，我懂得了如何將自己學(xué)過的東西用于實(shí)踐，即理論和實(shí)

29、踐相結(jié)合。知道了該如何去查找自己想要的資料，要點(diǎn)。學(xué)到了許多知識(shí)，真是應(yīng)了那句老話，活到老，學(xué)到老，以為自己懂的很多，沒想到自己不懂的更多。參考文獻(xiàn)1.基于AT89C51單片機(jī)的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)_黃保瑞2.王振紅.綜合電子技術(shù)與實(shí)踐M.北京:清華大學(xué)出版社,2005.2:28-33.3.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003.74基于DS18B20的數(shù)字式溫度采集報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì).湯鍇,重慶交通大學(xué)機(jī)電與汽車工程學(xué)院, 1000-9787附錄一 電路總圖附錄二 源代碼; ; 溫度值存放單元 TEMP_ZH EQU 24H TEMPL EQU 25H TEMPH EQU 26H

30、 TEMP_TH EQU 27H TEMP_TL EQU 28H TEMPHC EQU 29H TEMPLC EQU 2AH ; ;按鍵輸入引腳定義 K1 EQU P1.0 K2 EQU P2.1 K3 EQU P2.2 K4 EQU P2.3 ; SPK EQU P1.0 ;蜂鳴器引腳 RELAY1 EQU P1.1 ;繼電器引腳 X EQU 2FH ; ;LCD控制引腳 RS EQU P3.5 RW EQU P3.6 E EQU P3.7 ; FLAG EQU 20H.0 KEY_UD EQU 20H.1 DQ EQU P3.4;-; 主程序 MAIN: LCALL SET_LCD ACA

31、LL WR_THL TOOP: ACALL RESET_1820 JNB FLAG,TOOP1 ACALL MEU_OK ACALL RE_THL ACALL TEMP_BJ JMP TOOP2 TOOP1: ACALL MEU_ERROR ACALL TEMP_BJ JMP $ ; TOOP2: ACALL RE_TEMP ACALL SET_DATA ACALL TEMP_COMP ACALL P_KEY SJMP TOOP2 ; 讀取溫度數(shù)據(jù)子程序 RE_TEMP: ACALL RESET_1820 JNB FLAG,TOOP1 MOV A,#0CCH ACALL WRITE_1820

32、MOV A,#44H ACALL WRITE_1820 ACALL RESET_1820 MOV A,#0CCH ACALL WRITE_1820 MOV A,#0BEH ACALL WRITE_1820 ACALL READ_1820 RET ; 溫度數(shù)據(jù)處理顯示子程序 SET_DATA: ACALL CONV_TEMP ACALL DISP_BCD ACALL CONV RET; 按鍵鍵掃描子程序 P_KEY: ;按鍵K1處理 JB K1, PK1 ACALL SPK_BZ JNB K1,$ MOV DPTR,#M_ALAX1 MOV A,#1 ACALL LCD_PRINT ACALL

33、LOOK_ALARM JB K3, $ ACALL SPK_BZ JMP PK2 PK1: JB K2, PK3 ACALL SPK_BZ JNB K2,$ MOV DPTR, #TA1 MOV A,#1 ACALL LCD_PRINT ACALL SET_ALARM ;設(shè)定報(bào)警值 TH、TL ACALL WR_THL ;將設(shè)定的TH,TL值寫入DS18B20內(nèi) ACALL WRITE_E2 PK2: ACALL MEU_OK ;顯示"OK"信息子程序 ACALL TEMP_BJ ;顯示溫度標(biāo)記子程序 PK3: RET ; TA1: DB "RESET ALERT

34、 CODE" ; ; 設(shè)定報(bào)警值 TH、TL子程序 SET_ALARM: ACALL LOOK_ALARM A0: JB K1,A2 ACALL SPK_BZ JNB K1,$ CPL 20H.1 A2: JB 20H.1,A3 JMP A8 ; ; TH值調(diào)整（增加） A3: JB K2, A5 ACALL SPK_BZ INC TEMP_TH MOV A,TEMP_TH CJNE A,#120,A4 MOV TEMP_TH,#0 A4: ACALL LOOK_ALARM MOV R5, #10 ACALL DELAY JMP A3 ; ;TL值調(diào)整（增加） A5: JB K3,A

35、7 ACALL SPK_BZ INC TEMP_TL MOV A, TEMP_TL CJNE A,#80,A6 MOV TEMP_TL,#00H A6: ACALL LOOK_ALARM MOV R5, #10 ACALL DELAY JMP A5 ; ;確定調(diào)整 OK A7: JB K4, A0 ACALL SPK_BZ JNB K4, $ RET ; ;TH值調(diào)整 （減少） A8: JB K2, A10 ACALL SPK_BZ DEC TEMP_TH MOV A,TEMP_TH CJNE A,#0FFH,A9 JMP A12 A9: ACALL LOOK_ALARM MOV R5, #1

36、0 ACALL DELAY JMP A0 ; ;TL值調(diào)整（減少） A10: JB K3, A13 ACALL SPK_BZ DEC TEMP_TL MOV A,TEMP_TL CJNE A,#0FFH,A11 JMP A12 A11: ACALL LOOK_ALARM MOV R5, #10 ACALL DELAY JMP A0 A12: CPL 20H.1 JMP A3 A13: JMP A7 RET ; 顯示信息區(qū)子程序 LOOK_ALARM: MOV DPTR,#M_ALAX2 MOV A,#2 ACALL LCD_PRINT MOV A,#0C6H ACALL TEMP_BJ1 MO

37、V A,TEMP_TH MOV X,#3 ACALL SHOW_LINE2H MOV A,#0CEH ACALL TEMP_BJ1 MOV A,TEMP_TL MOV X,#12 ACALL SHOW_LINE2L RETM_ALAX1: DB " LOOK ALERT CODE",0 M_ALAX2: DB "TH: TL: ",0;顯示溫度標(biāo)記子程序 TEMP_BJ1: ACALL WR_COMM MOV DPTR,#BJ2 MOV R1,#0 MOV R0,#2 B0: MOV A,R1 MOVC A,A+DPTR ACALL WR_DATA IN

38、C R1 DJNZ R0,B0 RET ; BJ2: DB 00H,"C" ; ;在 LCD 的第二行顯示高溫?cái)?shù)字 SHOW_LINE2H: MOV B,#100 DIV AB ADD A,#30H PUSH B MOV B,X ACALL LCDP2 ; POP B MOV A,#0AH XCH A,B DIV AB ADD A,#30H INC X PUSH B MOV B,X ACALL LCDP2 POP B INC X MOV A,B MOV B,X ADD A,#30H ACALL LCDP2 RET ;在 LCD 的第二行顯示低溫?cái)?shù)字 SHOW_LINE2L:

39、 MOV B,#100 DIV AB MOV A,#0AH XCH A,B DIV AB ADD A,#30H PUSH B MOV B,X CALL LCDP2 ; POP B INC X MOV A,B MOV B,X ADD A,#30H ACALL LCDP2 RET ; 溫度值比較子程序 ;實(shí)際溫度值與標(biāo)記溫度值比較 TEMP_COMP: MOV A,TEMP_TH SUBB A,TEMP_ZH JC TCL1 ;借位標(biāo)志位C=1，轉(zhuǎn)TCL1 MOV A,TEMP_ZH SUBB A,TEMP_TL JC TCL2 ;借位標(biāo)志位C=1，轉(zhuǎn)TCL2 MOV DPTR,#BJ5 ACAL

40、L TEMP_BJ3 CLR RELAY1 RET ; TCL1: ;實(shí)時(shí)溫度>高溫報(bào)警值的處理程序 MOV DPTR,#BJ3 ACALL TEMP_BJ3 SETB RELAY1 ACALL SPK_BZ RET ; TCL2: ;實(shí)時(shí)溫度<低溫報(bào)警值的處理程序 MOV DPTR,#BJ4 ACALL TEMP_BJ3 CLR RELAY1 ; ACALL SPK_BZ RET ; 顯示高、低溫度及加熱標(biāo)記程序 TEMP_BJ3: MOV A,#0CEH ACALL WR_COMM MOV R1,#0 MOV R0,#2 BJJ: MOV A,R1 MOVC A,A+DPTR ACALL WR_DATA INC R1 DJNZ R0,BJJ RET ; BJ3: DB ">H" BJ4: DB "<L" BJ5: DB &