AT89C52單片機(jī)為核心的電烤箱溫度控制系統(tǒng)-單片機(jī)課程設(shè)計

西華大學(xué)課程設(shè)計摘要溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制，有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因而設(shè)計一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價值的。本設(shè)計是利用單片機(jī)的控制功能來設(shè)計一種智能的電烤箱系統(tǒng)，保證使用安全又達(dá)到節(jié)能的作用。本文介紹了以AT89C52單片機(jī)為核心的電烤箱溫度控制系統(tǒng)。電烤箱的溫度控制系統(tǒng)有兩部分組成：硬件部分和軟件部分。其中硬件部分包括：單片機(jī)最小系統(tǒng)、驅(qū)動電路、報警電路、溫度檢測電路、以及鍵盤電路。軟件部分包括：主程序、運(yùn)算控制程序、以及各功能實(shí)現(xiàn)模塊的程序。溫度采集由DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集。DS18B20測溫范圍為-55°C～+125°C，測溫分辨率可達(dá)0.0625°C，被測溫度用符號擴(kuò)展的16位補(bǔ)碼形式串行輸。CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。關(guān)鍵詞:溫度控制；電烤箱；單片機(jī)目錄TOC\o"1-3"\f\h\z第1章緒論 3第2章課程設(shè)計的方案 42.1概述 42.2系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu) 4第3章硬件設(shè)計 63.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計 63.1.1時鐘電路設(shè)計 83.1.2復(fù)位電路設(shè)計 93.2溫度檢測模塊的設(shè)計 103.2.1DS18B20芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 113.2.2DS18B20的測溫原理 113.2.3DS18B20數(shù)據(jù)處理 123.2.4DS18B20溫度檢測電路設(shè)計 133.3報警電路的設(shè)計 143.4按鍵電路的設(shè)計 153.5驅(qū)動模塊的設(shè)計 15第4章軟件設(shè)計 174.1主程序流程圖 174.2溫度檢測模塊 18第5章課程設(shè)計總結(jié) 20參考文獻(xiàn) 21緒論隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)的逐步改造，溫度自動檢測和顯示功能在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。人們在溫度檢測的準(zhǔn)確度、便捷性和快速等方面有著越來越高的要求。本文以電烤箱的溫度控制為模型，設(shè)計了以AT89C52單片機(jī)為檢測控制中心的溫度控制系統(tǒng)。

單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長，但發(fā)展迅猛。自1975年美國德克斯儀器公司首次推出8位單片機(jī)TMS-1000后才開始快速發(fā)展。1976年9月，美國Intel公司首次推出MCS-48系列8位單片機(jī)以后，單片機(jī)發(fā)展進(jìn)入了一個新的階段。1983年Intel公司推出的MCS-96系列、1987年Intel公司又推出的80C96等位16位單片機(jī)。近年來各個計算機(jī)生產(chǎn)廠家已進(jìn)入更高性能的32位單片機(jī)研制、生產(chǎn)階段。單片機(jī)發(fā)展之快、品種之多,其中最常用的主要有：AT89系列單片機(jī)、AVR單片機(jī)Motorola公司的M68HC08系列單片機(jī)以及PIC單片機(jī)。隨著社會的發(fā)展，單片機(jī)的特點(diǎn)體現(xiàn)在體積小、可靠性高、使用方便等方面。根據(jù)溫度控制的特點(diǎn)，本次設(shè)計采用AT89C52單片機(jī)為控制核心，采用數(shù)字PID控制算法。實(shí)現(xiàn)對電烤箱的溫度的控制。通過本次設(shè)計進(jìn)一步詳細(xì)說明單片機(jī)控制系統(tǒng)在社會生活中的應(yīng)用。為以后進(jìn)一步應(yīng)用單片機(jī)系統(tǒng)提供幫助。AT89C52單片機(jī)是美國Intel公司的8位高檔單片機(jī)的系列。也是目前應(yīng)用最為廣泛的一種單片機(jī)系列。AT89C52系列單片機(jī)主要有CPU、存儲器，I\O接口電路及時鐘電路等部分組成。此電烤箱溫度控制系統(tǒng)利用單片機(jī)的控制功能來設(shè)計一種智能的烤箱系統(tǒng)。本文利用由DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集溫度。這種溫度控制系統(tǒng)能過通過LCD1602顯示屏直觀的來觀察電烤箱溫度，通過按鈕調(diào)節(jié)上限和下限溫度的值。DS18B20測溫范圍為-55°C～+125°C，測溫分辨率可達(dá)0.0625°C，被測溫度用符號擴(kuò)展的16位補(bǔ)碼形式串行輸出。CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。課程設(shè)計的方案2.1概述本次設(shè)計主要是綜合應(yīng)用所學(xué)知識，設(shè)計基于單片機(jī)的電烤箱溫度控制系統(tǒng)，并在實(shí)踐的基本技能方面進(jìn)行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“單片機(jī)”課程中所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握小型單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的基本方法。應(yīng)用場合:溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制，有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因而設(shè)計一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價值的。此電烤箱溫度控制系統(tǒng)利用單片機(jī)的控制功能來設(shè)計一種智能的烤箱系統(tǒng)，避免電烤箱加熱過程中發(fā)生安全事故。主要應(yīng)用于需要根據(jù)外界的需要自動調(diào)節(jié)溫度范圍的場合。系統(tǒng)功能介紹:當(dāng)DS18B20檢測到溫度超過設(shè)定的值時，發(fā)出信號到單片機(jī)AT89C52的中斷端口，由AT89C52單片機(jī)控制加熱系統(tǒng)斷電，這樣就能很好的解決溫度過高的問題，起到一個很好的保護(hù)的作用。當(dāng)DS18B20傳感器檢測到溫度低于設(shè)定的下限值時，又會給AT89C52單片機(jī)一個啟動信號，AT89C52就又會重啟加熱系統(tǒng)開始工作，這樣就能保證電烤箱能正常加熱了。當(dāng)DS18B20傳感器檢測溫度達(dá)到燃燒的臨界點(diǎn)時，會給AT89C52輸入一個預(yù)報警信號，AT89C52就會控制報警系統(tǒng)報警，這樣就起到一個很好的保護(hù)作用。2.2系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要包括單片機(jī)控制模塊，驅(qū)動模塊，溫度檢測模塊，按鍵模塊，報警模塊等五大部分。AT89C52AT89C52溫度顯示溫度顯示溫度傳感器溫度傳感器報警電路時鐘與復(fù)位電路報警電路時鐘與復(fù)位電路按鍵輸入按鍵輸入電爐驅(qū)動裝置穩(wěn)壓電源電爐驅(qū)動裝置穩(wěn)壓電源圖2.1系統(tǒng)組成總體框結(jié)構(gòu)圖控制模塊主要由單片機(jī)AT89C52構(gòu)成，溫度檢測由DS18B20傳感器完成。穩(wěn)壓電源為整個系統(tǒng)提供+5V的直流電壓。系統(tǒng)通過按鍵電路輸入溫度的設(shè)定值，通過溫度檢測電路檢測當(dāng)前的溫度范圍，通過單片機(jī)的控制作用得到想要的溫度值，通過驅(qū)動電路來驅(qū)動電爐。當(dāng)DS18B20傳感器檢測溫度達(dá)到燃燒的臨界點(diǎn)時，會給AT89C52輸入一個預(yù)報警信號，AT89C52就會作用于報警電路發(fā)出報警。第3章硬件設(shè)計3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計數(shù)據(jù)處理過程是主要由AT89C52單片機(jī)等芯片完成的。AT89C52是一種帶4K字節(jié)的閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM-FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。其中包括128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，2個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C52降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種可選的節(jié)電工作模式[26]?？臻e方式體制CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器體制工作并禁止其他所有不見工作直到下一個硬件復(fù)位。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(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和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C52是一種高效微控制器。AT89C52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廉價的方案。AT89C52單片機(jī)是美國Intel公司的8位高檔單片機(jī)的系列。也是目前應(yīng)用最為廣泛的一種單片機(jī)系列。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化框圖如下所示。AT89C52系列單片機(jī)主要有CPU、存儲器，I\O接口電路及時鐘電路等部分組成。AT89C52單片機(jī)管腳圖如圖3.1所示

圖3.1單片機(jī)引腳圖引腳功能說明如下：·VCC：電源電壓·GND：地·P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”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，這組口線分時轉(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)部上拉電阻。在Flash編程時，P0口接受指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時，要求外接上拉電阻?！1口:P1是一個帶內(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（吸收或輸出電流）4個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，此時可作輸入口。作為輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接受低8位地址?！2口：P2是一個帶有內(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（吸收或輸出電流）4個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，此時可作輸入口。作為輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或16位四肢的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時，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（例如執(zhí)行MOVX@RI指令）時，P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中R2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。Flash編程和程序校驗(yàn)時，P2也接收高位地址和其他控制信號。·P3口：P3是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個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，此時可作輸入口。作為輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。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?！ST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位?！LE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元D0位置位，可禁止ALE操作。該位置，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE無效?！SEN：程序存儲允許輸出是外部程序存儲器的讀選通型號，當(dāng)89C51由外部存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的PSEN信號不出現(xiàn)。·EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H—FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12v的編程允許電源VPP，當(dāng)然這必須是該器件使用12v編程電壓VPP?！TAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。·XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。89C51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，外接石英晶體或陶瓷諧振器及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對電容C1、C2雖沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30Pf±10Pf，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40Pf±10Pf。用戶也可以采用外部時鐘。這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端XTAL則懸空。3.1.1時鐘電路設(shè)計單片機(jī)工作時，從取指令到譯碼再進(jìn)行微操作，必須在時鐘信號控制下才能有序地進(jìn)行，時鐘電路就是為單片機(jī)工作提供基本時鐘的。單片機(jī)的時鐘信號通常有兩種產(chǎn)生方式：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本課題采用內(nèi)部時鐘方式。在單片機(jī)XTAL1和XTAL2引腳上跨接上一個晶振和兩個穩(wěn)頻電容，可以與單片機(jī)片內(nèi)的電路構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。晶振頻率取12MHz。外接電容的作用是對振蕩器進(jìn)行頻率微調(diào)，使振蕩信號頻率與晶振頻率一致，同時起到穩(wěn)定頻率的作用，本課題選用33pF的電容。易知：本單片機(jī)最小系統(tǒng)的振蕩周期=1/(12MHz)=1/12us，時鐘周期=1/6us，機(jī)器周期=1us。圖3.2時鐘電路原理圖3.1.2復(fù)位電路設(shè)計無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時，還是運(yùn)行過程中發(fā)生故障都需要復(fù)位。復(fù)位電路用于將單片機(jī)內(nèi)部各電路的狀態(tài)恢復(fù)到一個確定的初始值，并從這個狀態(tài)開始工作。單片機(jī)的復(fù)位條件：必須使其RST引腳上持續(xù)出現(xiàn)兩個(或以上)機(jī)器周期的高電平。單片機(jī)的復(fù)位形式：上電復(fù)位、按鍵復(fù)位。本課題采用按鍵復(fù)位。在單片機(jī)啟動0.1S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時候10K電阻兩端的電壓接近于0V，RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時候，開關(guān)導(dǎo)通，這個時候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個過程中，電容開始釋放之前充的電量。隨著時間的推移，電容的電壓在0.1S內(nèi)，從5V釋放到變?yōu)榱?.5V，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個時候10K電阻兩端的電壓為3.5V，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動復(fù)位。圖3.3復(fù)位電路原理圖單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由組成單片機(jī)系統(tǒng)必需的一些元件構(gòu)成的，除了單片機(jī)之外，還需要包括電源供電電路、時鐘電路、復(fù)位電路。圖3.4單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖3.2溫度檢測模塊的設(shè)計溫度檢測模塊主要是由DS18B20傳感器構(gòu)成。該產(chǎn)品采用美國DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，它能夠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實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e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。3.2.1DS18B20芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（1）獨(dú)特的單線接口方式：DS18B20與微處理器連接時僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。

（2）在使用中不需要任何外圍元件。

（3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：+3.0~+5.5V。

（4）測溫范圍：-55~+125℃。固有測溫分辨率為0.5℃。（5）通過編程可實(shí)現(xiàn)9~12位的數(shù)字讀數(shù)方式。

（6）用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限值。

（7）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫。

存儲器與控制邏輯64位ROM存儲器與控制邏輯64位ROM和單線接口高速緩存高速緩存溫度傳感器高溫觸發(fā)器TH高溫觸發(fā)器TH低溫觸發(fā)器TL低溫觸發(fā)器TL配置寄存器配置寄存器8位8位CRC發(fā)生器圖3.5DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖3.2.2DS18B20的測溫原理

DS18B20的測溫原理如圖3.6所示，圖中低溫度系數(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數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進(jìn)行計數(shù)，進(jìn)而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將-55℃所對應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)1的預(yù)置值減到0時溫度寄存器的值將加1，減法計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(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)行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖3.6中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器1的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。斜率累加器計數(shù)比較器斜率累加器計數(shù)比較器減法計數(shù)器1預(yù)置減法計數(shù)器1預(yù)置預(yù)置低溫度系數(shù)振蕩器預(yù)置低溫度系數(shù)振蕩器減到0減到0增加增加溫度寄存器溫度寄存器停止停止減到0減法計數(shù)器2高溫度系數(shù)振蕩器減到0減法計數(shù)器2高溫度系數(shù)振蕩器圖3.6DS18B20的測溫原理3.2.3DS18B20數(shù)據(jù)處理

DS18B20的高速暫存存儲器由9個字節(jié)組成，其分配如表3.1所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲器的第0和第1個字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后。下表是DS18B20溫度采集轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在DS18B20的兩個8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于或等于0，這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度。溫度轉(zhuǎn)換計算方法舉例：例如當(dāng)DS18B20采集到+125℃的實(shí)際溫度后，輸出為07D0H，則：實(shí)際溫度=07D0H╳0.0625=2000╳0.0625=125℃。例如當(dāng)DS18B20采集到-55℃的實(shí)際溫度后，輸出為FC90H，則應(yīng)先將11位數(shù)據(jù)位取反加1得370H（符號位不變，也不作為計算），則：實(shí)際溫度=370H╳0.0625=880╳0.0625=55℃。表3.1DS18B20溫度與表示值對應(yīng)表溫度二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+125000001111101000007D0H+8500000101010100000550H+25.062500000001100100010191H+10.125000000001010001000A2H+0.500000000000010000008H000000000000000000000H-0.51111111111111000FFF8H-10.1251111111101011110FF5EH-25.06251111111001101111FE6FH-551111110010010000FC90H3.2.4DS18B20溫度檢測電路設(shè)計

D1S18B20有兩種供電模式：外部供電模式和寄生供電模式，本設(shè)計供電模式。圖3.7溫度檢測電路3.3報警電路的設(shè)計當(dāng)溫度超過設(shè)定值時，人又沒又在旁邊，就會帶來不便，所以設(shè)計一個報警電路，當(dāng)檢測到溫度超過設(shè)定值時提醒使用者關(guān)注電烤箱的狀態(tài)。本設(shè)計的報警電路主要由蜂鳴器和2N3702型號的三極管構(gòu)成,由于AT89C52的端口輸出電流小驅(qū)動能力弱所以接一個2N3702放大電流驅(qū)動蜂鳴器。當(dāng)電池放電結(jié)束后單片機(jī)控制P2.4輸出固定頻率的高低電平從而使蜂鳴器發(fā)出聲音。報警電路如圖3.8所示：圖3,8報警電路3.4按鍵電路的設(shè)計由下圖可以看出按鍵電路的工作原理。通過按鍵來設(shè)定溫度的調(diào)節(jié)范圍，確定設(shè)定值，若需要修改時，重新輸入相應(yīng)的數(shù)值即可。S2到s6按鍵功能分別為：設(shè)置、增加、減小、確定、復(fù)位。下面為按鍵硬件電路:圖3.9按鍵電路3.5驅(qū)動模塊的設(shè)計為保證驅(qū)動電路可靠工作，其驅(qū)動電路應(yīng)滿足如下要求：1）動態(tài)驅(qū)動能力強(qiáng)，能提供驅(qū)動脈沖，使加熱電路迅速導(dǎo)通。2）能提供適當(dāng)?shù)恼蚱珘汉妥銐虻姆聪蚱珘?，使加熱電路可靠的開通和關(guān)斷。3)有足夠的輸入輸出電氣隔離能力，使信號電路與柵極驅(qū)動電路隔離，且具有靈敏的短路、過流保護(hù)功能。所設(shè)計的驅(qū)動電路如圖3.10所示。圖3.10驅(qū)動電路Q1，Q2組成功率放大電路，單片機(jī)I/O接口為P2.0。該驅(qū)動電路能安全接受輸入信號，在接到正確的控制信號后對加熱電路進(jìn)行驅(qū)動,從而實(shí)現(xiàn)電烤箱的加熱過程。第4章軟件設(shè)計4.1主程序流程圖主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時顯示、讀出并處理DS18B20的溫度值。主程序的另一功能是判斷溫度是否超過設(shè)定極限。其程序流程見圖4.1所示。由總的流程圖可以分析出，在整個程序中應(yīng)該包括如下幾個部分取DS18B20溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換子程序，溫度計算子程序，數(shù)據(jù)顯示子程序等。主程序流程圖如下所示。開始顯示溫度顯示溫度系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化溫度超過設(shè)定極限？溫度超過設(shè)定極限？按鍵設(shè)定初值Y按鍵設(shè)定初值Y報警程序報警程序從DS18B20中讀取溫度從DS18B20中讀取溫度N返回N返回YN是否小于設(shè)定值？YN是否小于設(shè)定值？加熱加熱4.1主程序流程圖讀出溫度程序的主要功能是讀出RAM中的數(shù)據(jù)。在讀出時需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯時不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的讀取。其程序流程圖如圖4.2所示。發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)DS18B20復(fù)位命令N發(fā)跳過ROM命令N發(fā)跳過ROM命令CRC校驗(yàn)？CRC校驗(yàn)？Y發(fā)讀取溫度命令Y發(fā)讀取溫度命令移入溫度寄存器移入溫度寄存器讀取操作讀取操作NN全部讀完？結(jié)束全部讀完？結(jié)束YYYY圖4.2讀出溫度程序流程圖4.2溫度檢測模塊溫度采集部分軟件編程包括溫度轉(zhuǎn)換程序、溫度計算程序及溫度顯示程序。溫度轉(zhuǎn)換程序是從發(fā)溫度轉(zhuǎn)化命令開始。當(dāng)采用12位分辨率時，轉(zhuǎn)換時間約為750ms。溫度轉(zhuǎn)化命令程序流程圖如下所示。發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令結(jié)束結(jié)束圖4.3溫度轉(zhuǎn)化程序流程圖溫度計算程序?qū)AM中讀取的值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)化運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定。計算溫度程序流程圖如下所示。開始開始計算小數(shù)位溫度BCD值計算小數(shù)位溫度BCD值N溫度零下？N溫度零下？無標(biāo)志無標(biāo)志Y計算整數(shù)位溫度BCD值Y計算整數(shù)位溫度BCD值溫度值取補(bǔ)碼置“-”標(biāo)志結(jié)束溫度值取補(bǔ)碼置“-”標(biāo)志結(jié)束圖4.4溫度計算程序流程圖第5章課程設(shè)計總結(jié)在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，對溫度控制系統(tǒng)的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內(nèi)微變，穩(wěn)定性好，不振蕩，對系統(tǒng)的快速性要求高。在論文中簡單分析了單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計過程及實(shí)現(xiàn)方法。我的課設(shè)題目是基于單片機(jī)的電烤箱溫度控制設(shè)計。本次課程設(shè)計的溫度檢測電路由DS18B20來實(shí)現(xiàn)，以AT89C52作為溫度控制系統(tǒng)，因此需要通過查閱資料來了解器件的基本結(jié)構(gòu)、主要功能和注意事項(xiàng)等。通過了解器件，比較彼此之間的優(yōu)缺點(diǎn)，來確定設(shè)計所需的器件，如何更好的利用器件的特點(diǎn)成為本次設(shè)計重要的一方面。在確定了器材之后，如何利用使之最大限度的體現(xiàn)設(shè)計的功能，完成設(shè)計目標(biāo)，這又是需要花大量時間去思考的。在此期間經(jīng)歷了多次的方案論證、系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計以及查閱了大量的關(guān)于傳感器、單片機(jī)接口電路、控制方面的理論。經(jīng)過了一番特殊的體驗(yàn)后，經(jīng)歷了失敗的痛苦，也嘗到了成功的喜悅，第一次通過所學(xué)的專業(yè)知識來解決問題。此過程檢查了自己的知識水平，使我對自己有一個全新的認(rèn)識。通過這次課程設(shè)計，不僅鍛煉了自己分析問題、處理問題的能力，還提高了自己的動手能力，這些培養(yǎng)和鍛煉對于我們大學(xué)生來說，是很重要的。參考文獻(xiàn)[1]華成英，童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社，2000[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社，1997：12-121[3]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版，2007:3-64[4]樓然苗.單片機(jī)課程設(shè)計指導(dǎo).北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2012:13-134[5]康萬新.應(yīng)用電子技術(shù)方向.北京：清華大學(xué)出版，2009(2):8-356[6]張毅剛.基于Protel的單片機(jī)課程的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計.人民郵電出版社，2012:4-65[7]周景潤.Protel入門實(shí)用教程.機(jī)械工業(yè)出版社，2007[8]郁有文.傳感器原理及工程應(yīng)用.西安：西安電子科技大學(xué)出版，2010:1-127[9]劉暢生.電源集成電路使用速查手冊.中國電力出版社,2010[10]楊永.模擬電子技術(shù)設(shè)計、仿真與制作.電子工業(yè)出版社,2012:2-232[11]余道衡,徐乘和.電子電路手冊.北京：北京大學(xué)出版社，1996[12]王宗信，謝萬新.傳感器基礎(chǔ)知識.煤炭工業(yè)出版社，1988:4-412[13]楊亭.單片機(jī)C51程序設(shè)計教程與實(shí)驗(yàn).北京：北京航天航空出版，2006:4-211[14]張偉.單片機(jī)原理及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2002:5-112[15]馬樹華.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京:北京郵電大學(xué)出版社,2005附錄程序清單#include<reg52.H>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintintbaii,shii,gee,sheding1;ucharflag;uintbaid,shid,ged;uinttvalue;//溫度值ucharcodetable[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};sbitDQ=P3^7;//ds18b20與單片機(jī)連接口sbitkong1=P3^0;sbitkong2=P3^1;sbitkong3=P3^2;sbitkong4=P3^3;sbitkong5=P3^4;sbitkong6=P3^5;sbitbai=P1^0;sbitshi=P1^1;sbitge=P1^2;sbitqueren=P1^3;sbitkaoxiang=P1^4;voiddelay(ucharz){ucharx,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=123;y>0;y--);}voiddisplay(){P2=table[baii];kong1=1;delay(10);kong1=0;P2=table[shii];kong2=1;delay(10);kong2=0;P2=table[gee];kong3=1;delay(10);kong3=0; }voiddisplay1(){P0=table[baid];kong4=1;delay(10);kong4=0;P0=table[shid];kong5=1;delay(10);kong5=0;P0=table[ged];kong6=1;delay(10);kong6=0; }anjian(){if(queren==0){delay(10);if(queren==0){flag=1;delay(500);}delay(1500);}if(bai==0){delay(10);if(bai==0){baii=1;delay(500);}delay(1500);} if(shi==0){delay(10);if(shi==0){shii++;delay(500);if(shii==10)shii=0;}delay(1500);} if(ge==0){delay(10);if(ge==0){gee++;delay(500);if(gee==10)gee=0;}delay(1500);} sheding1=baii*100+shii*10+gee; if(sheding1>120){} if(flag==1){returnsheding1;} } //ds18b20程序voiddelay_18b20(uinti)//延時1微秒{ while(i--);}voidds18b20rst()//ds18b20初始化子函數(shù)//要求"數(shù)據(jù)線拉高-延時-數(shù)據(jù)線拉低-延時大于480微妙-數(shù)據(jù)線拉高-延時等待"{ ucharx=0; DQ=1;//信號線DQ復(fù)位 delay_18b20(4);//延時 DQ=0;//DQ拉低 delay_18b20(100);//精確延時大于480us DQ=1;//拉高 delay_18b20(40);}voidds18b20wr(ucharwdata)/*寫數(shù)據(jù)子函數(shù),無返回值，含參數(shù)*/{ uchari=0; for(i=8;i>0;i--)//要寫完一個字節(jié)，故需要重復(fù)8次以下操作 { DQ=0;//數(shù)據(jù)線拉低 DQ=wdata&0x01;//wdata是一個形參，將其與00000001進(jìn)行按位與//按從低到高的順序發(fā)送數(shù)據(jù)（一次發(fā)送一位) delay_18b20(10); DQ=1;//最后將數(shù)據(jù)線拉高 wdata>>=1;//將wdata右移1位 }}uchards18b20rd()//讀數(shù)據(jù)子函數(shù),是有返回值dat{ uchari=0; uchardat=0; for(i=8;i>0;i--)//要讀完一個字節(jié)，故需要重復(fù)8次以下操作 { DQ=0;//給脈沖信號 dat>>=1; DQ=1;//給脈沖信號 if(DQ) dat|=0x80; delay_18b20(10); } return(dat);//返回dat}read_temp()//讀取溫度值并轉(zhuǎn)換的子函數(shù)，有返回值溫度值tvalue{ uchara,b; ds18b20rst();//調(diào)用ds18b20初始化子函數(shù) ds18b20wr(0xcc);//調(diào)用寫數(shù)據(jù)子函數(shù)，向ds18b20寫命令0xcc//ccH表示跳過ROM讀序列號，適用于單機(jī)工作，直接向18b20發(fā)送溫度變換命令 ds18b20wr(0x44);//調(diào)用寫數(shù)據(jù)子函數(shù)，向ds18b20寫命令0x44//44H表示啟動ds18b20溫度轉(zhuǎn)換,結(jié)果自行存入9字節(jié)的RAM中 ds18b20rst();//調(diào)用ds18b20初始化子函數(shù) ds18b20wr(0xcc);//同上 ds18b20wr(0xbe);//調(diào)用寫數(shù)據(jù)子函數(shù)，向ds18b20寫命令0xbe//beH表示讀取RAM中9字節(jié)的溫度數(shù)據(jù) a=ds18b20rd();//調(diào)用讀數(shù)據(jù)子函數(shù)，并將所得數(shù)據(jù)給a b=ds18b20rd();// tvalue=b;//把b的值給tvalue tvalue<<=8;//tvalue左移8位 tvalue=tvalue|a;//tvalue與a進(jìn)行按位或 tvalue=tvalue*(0.625);//溫度值擴(kuò)大10倍，精確到1位小數(shù) return(tvalue);//返回溫度值}//溫度值顯示voidds18b20disp()//溫度值顯示{baid=tvalue/1000;//百位數(shù)shid=tvalue%1000/100;//十位數(shù)ged=tvalue%100/10;//個位數(shù)}voidmain(){flag=0;baii=0; shii=0; gee=0; while(1){display();anjian(); read_temp();//調(diào)用ds18b20讀取溫度ds18b20disp(); display1();//調(diào)用溫度顯示子函數(shù) if(tvalue<sheding1){kaoxiang=0;} //溫度小于設(shè)定值，加熱，P14輸出低電平(見驅(qū)動電路) if(tvalue>sheding1){kaoxiang=1;} delay(4000);}}基于C8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機(jī)的低壓無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究