課程設(shè)計(jì)論文范俊

1、重慶三峽學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）題目 數(shù)字溫度計(jì) 院 系 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械電子工程（數(shù)控加工） 年 級(jí) 2012級(jí) 學(xué)生姓名 范俊 學(xué)生學(xué)號(hào) 201207124243 指導(dǎo)教師 吳光杰 職稱 教授 完成設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間 2014 年 12 月目 錄摘 要1關(guān)鍵詞11課題調(diào)查21.1本課題的研究意義，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)21.2本課題的基本內(nèi)容，預(yù)計(jì)可能遇到的困難，提出解決問題的方法31.3本課題擬采用的研究手段（途徑）和可行性分析31.4 DS18B20的主要特性42方案設(shè)計(jì)42.1總體初步方案42.2 模塊方案分析5模塊一 微處理器模塊5模塊二 復(fù)位電路7模塊三 時(shí)鐘電路8模

2、塊四 溫度傳感器9模塊五 LED顯示電路93 整機(jī)電路104 制作及調(diào)試過程105 結(jié) 論11附錄一：源程序12附錄二：原理圖17附錄三：實(shí)物圖18參 考 文 獻(xiàn)19數(shù)字溫度計(jì)范俊重慶三峽學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械電子專業(yè)2012級(jí)2班 重慶萬州 404000摘 要在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要檢測(cè)溫度，傳統(tǒng)的方式是采用熱電偶或熱電阻。其硬件電路和軟件調(diào)試比較復(fù)雜，制作成本較高。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正不斷走向深入。所以我們選用單片機(jī)作為核心部件進(jìn)行邏輯控制及信號(hào)的產(chǎn)生，用單片機(jī)本生的優(yōu)勢(shì)節(jié)約成本，使電路更簡(jiǎn)單。溫度的檢測(cè)與控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中比較典型的應(yīng)用之一，隨著傳感器在生產(chǎn)和生

3、活中的更加廣泛的應(yīng)用，利用新型單總線式數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)試與控制得到更快的開發(fā)。在這里介紹了一種基于AT89C52單片機(jī)的溫度測(cè)量及控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)以及C語言程序設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布線簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比高，擴(kuò)展方便，在大型倉庫，工廠，智能化建筑等領(lǐng)域的多點(diǎn)溫度檢測(cè)中有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞 DS18B20 AT89C51 溫度測(cè)量 1課題調(diào)查 1.1本課題的研究意義，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)溫度的測(cè)量對(duì)人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)報(bào)、物資倉儲(chǔ)等都起著極其重要的作用，因此研究溫度的測(cè)量方法和裝置具有重要的意義。近年來，溫度檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)展迅速，并

4、且隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，溫度的測(cè)控芯片也相應(yīng)的登上歷史 的舞臺(tái)，能夠在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域中廣泛使用。溫度的測(cè)量的關(guān)鍵之處是溫度傳感器，其往往決定著一個(gè)溫度檢測(cè)系統(tǒng)的性能。傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻和AD590為溫度敏感元件。熱敏電阻雖成本低， 但需信號(hào)處理電路，電路復(fù)雜，可靠性較低，測(cè)溫準(zhǔn)確度及抗干擾能力也有一定的不足。近年來，傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段。新型的溫度傳感器的特點(diǎn)是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它提高了抗干擾能力和可靠性，而且使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)潔，維護(hù)方便，縮小了空間。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)，因

5、此往往采用單片機(jī)作為數(shù)字控制器取代模擬控制器。溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比，仍然有著較大的差距。成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國(guó)內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入WTO，我國(guó)政府及企業(yè)對(duì)此都非常重視，對(duì)相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國(guó)家、企業(yè)的研發(fā)中心，開展創(chuàng)新性研究，使我國(guó)儀表工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。 目前國(guó)際通用的溫標(biāo)是1975 年第

6、15屆國(guó)際權(quán)度大會(huì)通過的1968 年國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)-1975年修訂版，記為：IPTS-68（Rev-75）。但由于 IPTS-68 溫標(biāo)存在一定的不足，國(guó)際計(jì)量委員會(huì)在18屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)第七號(hào)決議授權(quán)予 1989 年會(huì)議通過了 1990 年國(guó)際溫標(biāo) ITS-90，ITS-90 溫標(biāo)替代了 IPTS-68。1.2 溫度檢測(cè)的發(fā)展背景在眾多溫度儀表中溫度傳感器是開發(fā)最早,也是現(xiàn)在應(yīng)用最廣的一類溫度儀表?，F(xiàn)在溫度儀市場(chǎng)中溫度傳感器的份額已大大超過了其他的傳感器。從17世紀(jì)初人們開始利用溫度進(jìn)行測(cè)量。溫度檢測(cè)在各個(gè)領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用，隨著傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，為智能溫度測(cè)控系統(tǒng)

7、測(cè)控功能的完善、測(cè)控精度的提高 和抗干擾能力的增強(qiáng)等提供了條件。再則人們?cè)跍囟葯z測(cè)的準(zhǔn)確度、便捷、快速 等方面有著越來越高的要求。而傳統(tǒng)的溫度傳感器已經(jīng)不能滿足人們的需求，所以新型的溫度傳感器將逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的溫度傳感器。溫度檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)隨著工業(yè)生產(chǎn)效率的不斷提高，自動(dòng)化水平與范圍也不斷擴(kuò)大，因而對(duì)溫度 檢測(cè)技術(shù)的要求也愈來愈高， 現(xiàn)在工業(yè)上通用的溫度檢測(cè)范圍為200-3000 C，而今后要求能測(cè)量超高溫與超低溫。尤其是液化氣體的極低溫度檢測(cè)更為迫切，如 1OK 以下的溫度檢測(cè) 是當(dāng)前重點(diǎn)研究課題。 溫度檢測(cè)技術(shù)將會(huì)由點(diǎn)測(cè)溫發(fā)展到線、面，甚至立體的測(cè)量。應(yīng)用范圍己經(jīng) 從土業(yè)領(lǐng)域延伸到環(huán)境保

8、護(hù)、家用電器、汽車工業(yè)及航天工業(yè)領(lǐng)域。 利用以前的檢測(cè)技術(shù)生產(chǎn)出適應(yīng)于不同場(chǎng)合、不同工況要求的新型產(chǎn)品，以滿足用戶需要。同時(shí)利用新的檢測(cè)技術(shù)制造出新的產(chǎn)品。 對(duì)許多場(chǎng)合中的溫度檢測(cè)器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求; 又如移動(dòng)物體和高速旋轉(zhuǎn)物體的測(cè)溫、鋼水的連續(xù)測(cè)溫、火焰溫度檢測(cè)等。 溫度儀表向數(shù)字化方向發(fā)展。其最大優(yōu)點(diǎn)是直觀、無讀數(shù)誤差、分辨率高、測(cè)量誤差小，因而有廣闊的銷售市場(chǎng)。所以說數(shù)字溫度計(jì)的發(fā)展前景是相當(dāng)可觀的。1.2 本課題的基本內(nèi)容，預(yù)計(jì)可能遇到的困難，提出解決問題的方法數(shù)字溫度計(jì)采用溫度敏感元件也就是溫度傳感器（如鉑電阻，熱電偶，半導(dǎo)體，熱敏電阻等），將溫度的變化轉(zhuǎn)換成

9、電信號(hào)的變化，如電壓和電流的變化，溫度變化和電信號(hào)的變化有一定的關(guān)系，如線性關(guān)系，一定的曲線關(guān)系等，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。如單片機(jī)或者PC機(jī)等，處理單元經(jīng)過內(nèi)部的軟件計(jì)算將這個(gè)數(shù)字信號(hào)和溫度聯(lián)系起來，成為可以顯示出來的溫度數(shù)值，如25.0攝氏度，然后通過顯示單元，如LED,LCD或者電腦屏幕等顯示出來給人觀察。這樣就完成了數(shù)字溫度計(jì)的基本測(cè)溫功能。 該系統(tǒng)利用AT89C51芯片控制溫度傳感器DS18B20進(jìn)行時(shí)溫度檢測(cè)并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速檢測(cè)環(huán)境溫度。可能遇到的問題及注意事項(xiàng)：(1)較小的硬件開銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)DS18B

10、20進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測(cè)溫結(jié)果。 (2)在DS18B20的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS18B20數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè)DS18B20，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。 (3)連接DS18B20的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。(4)在DS18B20測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號(hào)，一旦某一個(gè)DS18B20接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20時(shí)，將沒有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。1.3本課題擬采用的研究手段（途徑）和可行性分析采用數(shù)字溫度芯片DS18B20 測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

11、就比較簡(jiǎn)單,體積也不大。采用51 單片機(jī)控制，軟件編程的自由度大，可通過編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安裝方便。既可以單獨(dú)對(duì)多DS18B20控制工作，還可以與PC 機(jī)通信上傳數(shù)據(jù)，另外AT89C51 在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。因此可行性還是很高。1.4 DS18B20的主要特性 （1）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 （2）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 （3）DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)

12、DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫 （4）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) （5）溫范圍55125，在-10+85時(shí)精度為0.5 （6）可編程的分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫 （7）在9位分辨率時(shí)最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 （8）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，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)的抗干擾糾錯(cuò)能力 （9）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯

13、片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。2方案設(shè)計(jì)2.1總體初步方案采用數(shù)字溫度芯片DS18B20測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理和控制，省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，它溫用作工業(yè)測(cè)溫元件，此元件線性較好。在0-100攝氏度時(shí)，最大線性偏差小于1攝氏度。DS18B20的最大特點(diǎn)之一是采用了單總數(shù)的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì)DS18B20和微控制器AT89C51構(gòu)成溫度測(cè)量裝置，它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào)，可直接和計(jì)算機(jī)連接。這樣溫度系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單，體積也不大。采用51單片機(jī)控制軟件編程的自由度大，而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安裝方便。該系統(tǒng)利用AT89C51

14、芯片控制溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測(cè)量環(huán)境溫度。DS18B20的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與DS1822相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。 DS18B20測(cè)溫原理如圖1所示，低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)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，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，

15、計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖1硬件以微控制器為核心，外接時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、溫度測(cè)量電路、LED顯示電路組成。硬件設(shè)計(jì)方案如圖2所示。圖2 系統(tǒng)硬件框圖 2.2 模塊方案分析模塊一 微處理器模塊單片機(jī)AT89C2051具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128 by

16、tes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，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(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51提供了高性價(jià)比的解決方案。AT89C51是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2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，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。圖3 AT89C51單片機(jī)的管腳圖兼容MCS-51指令系統(tǒng)4k可反復(fù)擦寫（1000次）Flash ROM32個(gè)雙向I/O口可編程UARL通道兩個(gè)1

17、6位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器全靜態(tài)操作0-24MHz1個(gè)串行中斷128x8bit內(nèi)部RAM兩個(gè)外部中斷源共6個(gè)中斷源可直接驅(qū)動(dòng)LED3級(jí)加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能表2 AT89C51單片機(jī)的管腳功能VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩

18、沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸

19、出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（計(jì)時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（計(jì)時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存

20、儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作

21、用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。

22、模塊二 復(fù)位電路為確保兩點(diǎn)間溫度控制系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般電路正常工作需要供電電源為5V5%，即4.755.25V。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其目的是使CPU及各專用寄存器處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)。如：把PC的內(nèi)容初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要復(fù)位以使其恢復(fù)正常工作狀態(tài)。RST端的外部復(fù)位電路有兩種操作方式：上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位，如圖4所

23、示。上電復(fù)位是直接將RST端通過電阻接高電平來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。圖4復(fù)位電路模塊三 時(shí)鐘電路單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來提供單片機(jī)內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到:內(nèi)部振蕩和外部振蕩。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用內(nèi)部振蕩方式，如圖5所示。MCS-51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大電器的輸入端和輸出端，由于采用內(nèi)部方式時(shí)，電路簡(jiǎn)單，所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)際使用中常采用這種方式。圖5時(shí)鐘電路 模塊四 溫度傳感器溫度傳感器DS18B20將被

24、測(cè)環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成帶符號(hào)的數(shù)字信號(hào)（以十六位補(bǔ)碼形式，占兩個(gè)字節(jié)）在通過單片機(jī)發(fā)出命令送給顯示器。它的輸出腳I/O直接與單片機(jī)相連，并接一個(gè)上拉電阻，傳感器采用外部電源供電。傳感器控制程序是按照DS18B20的通信協(xié)議編制。系統(tǒng)的工作是在程序控制下，完成對(duì)傳感器的讀寫和對(duì)溫度的顯示。DS18B20特點(diǎn) 采用單總線專用技術(shù)，既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機(jī)接口，無須經(jīng)過其它變換電路，直接輸出被測(cè)溫度值（9位二進(jìn)制數(shù)，含符號(hào)位）；(1) 測(cè)溫范圍為-55+125，測(cè)量分辨率為0.0625；(2) 內(nèi)含64位經(jīng)過激光修正的只讀存儲(chǔ)器ROM；(3) 適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)；(4) 用戶可分

25、別設(shè)定各路溫度的上、下限；(5) 內(nèi)含寄生電源。其管腳圖如圖6圖6模塊五 LED顯示電路通過排阻與LED顯示器相連組成，電路圖如圖7圖73 整機(jī)電路當(dāng)接通電源以后，溫度傳感器正常工作，溫度傳感器將根據(jù)被測(cè)溫度的不同來采集不同的數(shù)據(jù)，然后將所采集到的數(shù)據(jù)傳送到比較器到中，然后由比較器將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成高低電平，在送入單片機(jī)，單片機(jī)通過控制各個(gè)引腳電平的高低來來控制溫度的顯示輸出。整機(jī)電路圖如圖8圖8 整機(jī)電路4 制作及調(diào)試過程本次設(shè)計(jì)采用的是萬用板直接焊接。使用萬用板焊接跳線比較多，應(yīng)該避免漏接或者短路。整個(gè)制作過程比較順利，未出現(xiàn)嚴(yán)重問題。制作完的成品要進(jìn)行不同溫度下的調(diào)試測(cè)試。將制作好的數(shù)

26、字顯示溫度計(jì)接入電源，查看顯示器中各個(gè)功能模塊顯示是否正常，像時(shí)鐘模塊若異常，則會(huì)顯示問號(hào)；溫度感應(yīng)模塊若異常則表現(xiàn)為當(dāng)前溫度為負(fù)零度。若出現(xiàn)以上這些情況，應(yīng)該檢查相應(yīng)模塊電路連接是否正確，是否短路，是否有某些電路漏接。當(dāng)所有模塊均正常工作以后，便要開始檢測(cè)溫度感應(yīng)是否靈敏了。我們可以模擬不同溫度下看看顯示器中的溫度是否有變化，若條件不允許，可以直接用手捂住DS18B20芯片，觀察溫度是否有變化。經(jīng)過各項(xiàng)調(diào)試后，各模塊功能正常，溫度感應(yīng)正常，可以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。5 結(jié) 論本次的課程設(shè)計(jì)使我們進(jìn)一步鞏固了書本上的知識(shí)，做到了學(xué)以致用。通過系統(tǒng)仿真軟件protues和編譯軟件keil，使我們進(jìn)一步

27、了解了單片機(jī)的設(shè)計(jì)制作過程，其中最為困難的是軟件部分，即編程部分，我們上網(wǎng)找了好多資料，雖然經(jīng)過自己的修改，但還是有很多功能不能實(shí)現(xiàn)，如溫度上下限設(shè)置?？偨Y(jié)經(jīng)驗(yàn)的時(shí)候我們得出這樣的結(jié)論，學(xué)習(xí)應(yīng)該學(xué)以致用，有目的的去學(xué)習(xí)，如果學(xué)了不用等于沒學(xué)。其次，要學(xué)致用，理論聯(lián)系實(shí)際，這樣才會(huì)取得事半功倍的效果。此次課程設(shè)計(jì)斷斷續(xù)續(xù)經(jīng)歷了5個(gè)星期，我從中學(xué)到了許多。從最開始的資料的收集，核對(duì)元器件，中間的電路板的焊接，程序的設(shè)計(jì)，到最好的調(diào)試和再調(diào)試。這些都使我學(xué)到了好多，成長(zhǎng)了好多。通過查找各種資料，我更加熟練的運(yùn)用所學(xué)過的信息檢索方法。也懂得了耐心的重要性,焊接電路培養(yǎng)了我的細(xì)心，調(diào)試過程挑戰(zhàn)了我的堅(jiān)持

28、能力，打磨了我的性格。這次經(jīng)歷不僅僅擴(kuò)充了我的知識(shí)面，培養(yǎng)了動(dòng)手能力，還教會(huì)了我怎樣做好一件事的方法。課程設(shè)計(jì)的過程帶給我的是對(duì)所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)，是對(duì)新知識(shí)的拓展.是對(duì)遇到各種困難的堅(jiān)持，也是對(duì)堅(jiān)持就是勝利這種信仰的肯定。雖然在這中間走過許多歪路，遇到很多失敗，但是最終帶給我是成功，是勝利的微笑。附錄一：源程序#include #define ui unsigned int#define uc unsigned char /宏定義sbit DQ =P37; /定義DS18B20總線I/Obit bdata fuhao;uc qian,bai,shi,ge;uc code led=0x5F,0x4

29、4,0x9D,0xD5,0xC6,0xD3,0xDB,0x47,0xDF,0xD7;uc code led_dian=0x7f,0x64,0xbd,0xf5,0xe6,0xf3,0xfb,0x67,0xff,0xf7;/=/=DS18B20=/=/*延時(shí)子程序*/void Delay(int num)while(num-) ;/*初始化DS18B20*/void Init_DS18B20()DQ = 1; /DQ復(fù)位Delay(8); /稍做延時(shí)DQ = 0; /單片機(jī)將DQ拉低Delay(80); /精確延時(shí)，大于480usDQ = 1; /拉高總線Delay(40);/*讀一個(gè)字節(jié)*/uc

30、 ReadOneChar()uc i=0;uc dat = 0;for (i=8;i0;i-)DQ = 0; / 給脈沖信號(hào)dat=1;DQ = 1; / 給脈沖信號(hào)if(DQ)dat|=0x80;Delay(4);return(dat);/*寫一個(gè)字節(jié)*/void WriteOneChar(uc dat)uc i=0;for (i=8; i0; i-)DQ = 0;DQ = dat&0x01;Delay(5);DQ = 1;dat=1;/*讀取溫度*/ui ReadTemperature() ui a=0,b=0,t=0; float tt=0; Init_DS18B20(); WriteO

31、neChar(0xCC); /跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteOneChar(0x44); /啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); /跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteOneChar(0xBE); /讀取溫度寄存器 a=ReadOneChar(); /讀低8位 b=ReadOneChar(); /讀高8位 t=b; t=8; t=t|a; if(t&0xf800) t=t+1;fuhao=1; else fuhao=0; tt=t*0.0625; t=tt*10+0.5; /放大10倍輸出并四舍五入 return(t);/*讀取溫度*/void check_wendu()ui f;f=ReadTemperature(); /獲取溫度值并減去DS18B20的溫漂誤差qian=f/1000;bai=(f%1000)/100; /計(jì)算得到十位數(shù)字shi=(f%1000)%100)/10; /計(jì)算得到個(gè)位數(shù)字ge=(f%1000)%100)%10; /計(jì)算得到小數(shù)位