單片機(jī)室內(nèi)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)論文,設(shè)計(jì)提目：?jiǎn)纹瑱C(jī)室內(nèi)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)SCM indoor temperature automatic control system design,學(xué) 院（部）：班 級(jí)：姓 名：指 導(dǎo) 老 師：,2012年6月1日,基于單片機(jī)室內(nèi)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),1. 摘要 在人們的日常生活及生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常要用到溫度的檢測(cè)和控制，在新世紀(jì)科

2、學(xué)技術(shù)得到了空前的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)有力推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度提高，同時(shí)也是現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)和研究新技術(shù)具有實(shí)際意義。不僅可以學(xué)好專業(yè)知識(shí)，還可以增強(qiáng)動(dòng)手能力。 溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域 ,如家電、汽車、材料、電力電子等 ,常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和所要求的性能指標(biāo)有所不同 , 在工業(yè)企業(yè)中,如何提高溫度控制對(duì)象的運(yùn)行性能一直以來(lái)都是控

3、制人員和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員努力解決的問(wèn)題。這類控制對(duì)象慣性大,滯后現(xiàn)象嚴(yán)重,存在很多不確定的因素,難以建立精確的數(shù)學(xué)模型,從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能不佳,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象。傳統(tǒng)的繼電器調(diào)溫電路簡(jiǎn)單實(shí)用 ,但由于繼電器動(dòng)作頻繁 ,可能會(huì)因觸點(diǎn)不良而影響正常工作?？刂祁I(lǐng)域還大量采用傳統(tǒng)的PID控制方式,但PID控制對(duì)象的模型難以建立,并且當(dāng)擾動(dòng)因素不明確時(shí),參數(shù)調(diào)整不便仍是普遍存在的問(wèn)題。而采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，因其內(nèi)部集成了A

4、/D轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，而且減少了溫度測(cè)量轉(zhuǎn)換時(shí)的精度損失，使得測(cè)量溫度更加精確。數(shù)字溫度傳感器DS18B20只用一個(gè)引腳即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機(jī)更加具有擴(kuò)展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通過(guò)單跳數(shù)據(jù)線就可以和主電路連接，故可以把數(shù)字溫度傳感器DS18B20做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實(shí)用性。更能串接多個(gè)數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行范圍的溫度檢測(cè)。,關(guān)鍵詞：AT89S51單

5、片機(jī) DS18B20溫度芯片 溫度控制 串口通訊,2.設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的室內(nèi)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，用于控制溫度，具體要求如下： 1.溫度連續(xù)可調(diào)，范圍為0℃-40℃ 2.超調(diào)量σ%≤20% 3.溫度誤差≤±0.5℃3.工作原理 溫度傳感器 DS18B20 從設(shè)備環(huán)境的不同位置采集溫度，單片機(jī) AT89S51 獲取采集的溫度值，經(jīng)

6、處理后得到當(dāng)前環(huán)境中一個(gè)比較穩(wěn)定的溫度值，再根據(jù)當(dāng)前設(shè)定的溫度上下限值，通過(guò)加熱和降溫對(duì)當(dāng)前溫度進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后超過(guò)設(shè)定溫度的上限時(shí)，單片機(jī)通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)繼電器開(kāi)啟降溫設(shè)備 (壓縮制冷器) ，當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后低于設(shè)定溫度的下時(shí) , 單片機(jī)通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)繼電器開(kāi)啟升溫設(shè)備 (加熱器) 。 當(dāng)由于環(huán)境溫度變化太劇烈或由于加熱或降溫設(shè)備出現(xiàn)故障，或者溫度傳感頭出現(xiàn)故障導(dǎo)致在一段時(shí)間內(nèi)不能將環(huán)境溫度調(diào)整到規(guī)定的溫度限內(nèi)

7、的時(shí)候，單片機(jī)通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出警笛聲。 系統(tǒng)中將通過(guò)串口通訊連接PC機(jī)存儲(chǔ)溫度變化時(shí)的歷史據(jù)，以便觀察以后整個(gè)溫度控制過(guò)程及監(jiān)控溫度變化的全過(guò)程。,,PC機(jī),,,MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片 片,,,AT89S518BIT CPU,,,數(shù)據(jù)顯示,超溫報(bào)警,鍵盤電路,DS18B20 溫度芯片數(shù)據(jù)傳輸,輸入電源,繼電器1,繼電器2,加熱器,壓縮制冷器,,,,,,,,工作原理圖,4.方案設(shè)計(jì),1.溫度測(cè)量方案

8、 DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干擾能力、強(qiáng)易配處理器等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)（按9位二進(jìn)制數(shù)字）給單片機(jī)處理，且在同一總線上可以掛接多個(gè)傳感器芯片，它具有三引腳TO-92小體積封裝形式，溫度測(cè)量范圍－55～＋125℃，可編程為9～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量

9、方式串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，業(yè)可采用寄生電源方式產(chǎn)生，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到三根或者兩根線上，CPU只需一根端口線就能與多個(gè)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。從而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。 綜上，在本系統(tǒng)中我采用溫度芯片DS18B20測(cè)量溫度。該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，且此元件線形較好。在0—100攝氏度

10、時(shí)，最大線形偏差小于1攝氏度。該芯片直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)處理及控制。,溫度芯片DS18B20,2.主控制部分方案 AT89S51 是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP（in-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集

11、成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAR,), 32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，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，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。

12、 此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 由于系統(tǒng)控制方案簡(jiǎn)單 ,數(shù)據(jù)量也不大 ,考慮到電路的簡(jiǎn)單和成本等因素 ,因此在本設(shè)計(jì)中選用 A T

13、MEL 公司的 A T89S51單片機(jī)作為主控芯片。主控模塊采用單片機(jī)最小系統(tǒng)是由于 A T89S51芯片內(nèi)含有4 KB的 E2PROM ,無(wú)需外擴(kuò)存儲(chǔ)器 ,電路簡(jiǎn)單可靠 ,其時(shí)鐘頻率為 0～24 MHz ,并且價(jià)格低廉 ,批量?jī)r(jià)在 10元以內(nèi)。 其主要功能特性： 兼容MCS-51指令系統(tǒng) 4k可反復(fù)擦寫(>1000次）ISP Flash ROM 32個(gè)雙向I/

14、O口 4.5-5.5V工作電 2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率0-33MHz 全雙工UART串行中斷口線 128x8 bit內(nèi)部RAM 2個(gè)外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3級(jí)加密位 看門狗（WD

15、T）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的ISP字節(jié)和分頁(yè)編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 可以看出AT89S51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，看門狗（WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘。同時(shí),,AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作

16、，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式何在RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一個(gè)硬件復(fù)位。 AT89S51引角功能說(shuō)明 Vcc：電源電壓 GND：地 P0口：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口寫“1”可作

17、為高阻抗輸入端口。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)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(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。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口：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(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，

18、因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。下表為P1口第二功能。,P2口：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(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流I。在訪問(wèn)８位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行：MOVX @Ri 指令）時(shí)，P2口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存

19、器，在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2也接收高位地址和其它控制信號(hào)。）,RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。WDT益出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置SFR AUXR 的 DISRTO 位（地址8EH）可打開(kāi)或關(guān)閉該功能。DISRTO 位缺省為RESET輸出高電平打開(kāi)狀態(tài)。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖

20、存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目地，要注意的是：第當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位禁位后，只有一條MOVX 和MOVC指令A(yù)LE才會(huì)被激活。此外，該引腳伎被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無(wú)效。 PSEN：程序儲(chǔ)存允

21、許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89S51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，高有兩次有效的PSEN信號(hào)。EA/VPP：外部訪問(wèn)允許。欲使CPU公訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址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(shí)內(nèi)部會(huì)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(chǔ)器中

22、的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí),該引腳加上＋12V的編程電壓Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器及內(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。 AT89S51單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)造及功能： 特殊功能寄存器：特殊功能寄存器的片內(nèi)空間分存如下圖3-2所示。這些地址并沒(méi)有全部占用，沒(méi)有占用的地址不可使用，讀這些地址將得到一個(gè)隨意的數(shù)值。而寫這些地址單元將不能得到預(yù)期的結(jié)果。

23、 中斷寄存器：各中斷允許控制位于IE寄存器，5個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)控制位于IP寄存器。圖4-2為AUXR輔助寄存器。,AUXR輔助寄存器,雙時(shí)鐘指針寄存器：為方便地訪問(wèn)內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，提供了兩個(gè)16位數(shù)據(jù)指針寄存儲(chǔ)器：PD0位于SFR區(qū)塊中的地址82H、83H和DP1位于地址84H、85H，當(dāng)SFR中的位DPS=0時(shí)選擇DP0,而DPS=1時(shí)選擇DP1。在使用前初始化DPS。,,雙時(shí)鐘指針寄存器,電源空閑標(biāo)志：

24、電源空閑標(biāo)志（POF）在特殊功能寄存儲(chǔ)器SFR中PCON的第4位（PCON.4）,電源打開(kāi)時(shí)POF置“1”,它可由軟件設(shè)置睡眠狀態(tài)并不為復(fù)位所影響。 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)：MCS-51單片機(jī)內(nèi)核采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間分開(kāi)的結(jié)構(gòu)，均具有64KB外部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間。 程序存儲(chǔ)器：如果EA引腳接地（GND），全部程序均執(zhí)行外部存儲(chǔ)器。在AT89S51,假如接至Vcc（電源＋），程序首先執(zhí)行從地址0000H－0

25、FFFH（4KB）內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，再執(zhí)行地址為1000H－FFFFH（60KB）的外部程序存儲(chǔ)器。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：在AT89S51的具有128字節(jié)的內(nèi)部RAM，這128字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問(wèn)，堆棧操作可利用間接尋址方式進(jìn)行，128字節(jié)均可設(shè)置為堆棧區(qū)空間。 看門狗定時(shí)器（WDT）：WDT是為了解決CPU程序運(yùn)行時(shí)可能進(jìn)入混亂或死循環(huán)而設(shè)置，它由一個(gè)14bit計(jì)數(shù)器和看狗復(fù)位SFR（WDTRST）構(gòu)成

26、。外部復(fù)位時(shí)，WDT默認(rèn)為關(guān)閉狀態(tài)，要打開(kāi)WDT，必按順序?qū)?1H和0E1H寫到WDTRST寄存器，當(dāng)啟動(dòng)了WDT，它會(huì)隨晶體振蕩器在每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)，除硬件復(fù)位或WDT溢出復(fù)位外沒(méi)有其它方法關(guān)閉WDT，當(dāng)WDT溢出，將使RST引腳輸出高電平的復(fù)位脈沖。引腳圖詳見(jiàn)下圖：,AT89S51單片機(jī)引腳圖,5 各單元的設(shè)計(jì),1.鍵盤單元 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路,以及專一的復(fù)位功能外,其它的按鍵或鍵盤都是以開(kāi)關(guān)

27、狀態(tài)來(lái)設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。 鍵開(kāi)關(guān)狀態(tài)的可靠輸入 ：為了去抖動(dòng)我采用軟件方法，它是在檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè)10ms的延時(shí)程序后，再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正鍵按下?tīng)顟B(tài)，從而消除了抖動(dòng)影響 在這種行列式矩陣鍵盤非編碼鍵盤的單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認(rèn)有無(wú)按鍵按下的程序段。當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后，下一步就要識(shí)別哪一個(gè)按鍵按下。對(duì)鍵的識(shí)別通常有兩種方

28、法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。 對(duì)照?qǐng)D示的4*4鍵盤，說(shuō)明線反轉(zhuǎn)法工作原理。首先辨別鍵盤中有無(wú)鍵按下，有單片機(jī)I/O口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來(lái)判斷。方法是：向行線輸出全掃描字00H，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器A中。如果有按鍵按下，總會(huì)有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為1。判斷鍵盤中哪一個(gè)鍵被按下是通過(guò)將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。方

29、法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為1，則所按下的鍵不在此列；如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點(diǎn)上的那個(gè)鍵。鍵盤共有16個(gè)按鍵，用于方便設(shè)定溫度。,0,9,…,數(shù)字按鍵，輸入數(shù)字0----9,確認(rèn),設(shè)置的確認(rèn)，修改設(shè)置溫度時(shí)進(jìn)行確認(rèn),清除,設(shè)置的清除，修改設(shè)置溫度時(shí)進(jìn)行刪除,開(kāi)啟,開(kāi)啟電源,關(guān)閉,關(guān)閉電源,F1,顯示及設(shè)置轉(zhuǎn)換到溫度點(diǎn)1，按此按鍵后，顯示預(yù)設(shè)置溫度的數(shù)碼管閃爍,F2,顯

30、示及設(shè)置轉(zhuǎn)換到溫度點(diǎn)2，按此按鍵后，顯示預(yù)設(shè)置溫度的數(shù)碼管閃爍,2.溫度控制及超溫和超溫警報(bào)單元,,當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后超過(guò)規(guī)定溫度上限時(shí)，單片機(jī)通過(guò) P1.4 輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管 D1 ，使繼電器 K1 開(kāi)啟降溫設(shè)備 ( 壓縮制冷設(shè)備) ：當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后低于設(shè)定溫度下限時(shí)，單片機(jī)通過(guò) P1.5 輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管 D2 ，使繼電器 K2 開(kāi)啟升溫設(shè)備 ( 加熱器1) 當(dāng)由于環(huán)境溫度變化太劇烈或由于加熱或降溫設(shè)備

31、出現(xiàn)故障，或者溫度傳感頭出現(xiàn)故障導(dǎo)致在一段時(shí)間內(nèi)不能將環(huán)境溫度調(diào)整到規(guī)定的溫度限內(nèi)的時(shí)候，單片機(jī)通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出警笛聲。具體電路連接如下圖 所示 ：,具體電路連接圖,3.溫度測(cè)試單元,采用溫度芯片DS18B20。使用集成芯片，能夠有效的減小外界的干擾，提高測(cè)量的精度，簡(jiǎn)化電路的結(jié)構(gòu) 。,4.溫度控制器件電路,單片機(jī)通過(guò)三極管控制繼電器的通斷，最后達(dá)到控制電熱器的目的。當(dāng)溫度未達(dá)到要求時(shí)，單片機(jī)發(fā)送高電平信號(hào)使三極管飽和

32、導(dǎo)通，繼電器使電源與電熱器接通，電熱器加熱。溫度慢慢升高。當(dāng)溫度上升到預(yù)定溫度時(shí)，單片機(jī)發(fā)送低電平信號(hào)三極管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，繼電器的彈片打到另一側(cè)，使電熱器與電源斷開(kāi)，電熱器停止加熱。繼電器電路中有一個(gè)三極管8050的保護(hù)電路，即將一個(gè)二極管反向接到三機(jī)管的兩端。連接方法如下圖所示,單片機(jī)控制信號(hào),其原理是：當(dāng)繼電器突然斷電時(shí)，繼電器產(chǎn)生很大的反向電流。二極管的作用是將反向電流分流，使流過(guò)三級(jí)管8050的電流比較小，達(dá)到保護(hù)

33、三極管8050的作用。,5.七段數(shù)碼管顯示單元,本部分電路主要使用七段數(shù)碼管和移位寄存器芯片74LS164。單片機(jī)通過(guò)I2C總線將要顯示的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到移位寄存器芯片74LS164寄存，再由移位寄存器控制數(shù)碼管的顯示，從而實(shí)現(xiàn)移位寄存點(diǎn)亮數(shù)碼管顯示。由于單片機(jī)的時(shí)鐘頻率達(dá)到12M，移位寄存器的移位速度相當(dāng)快，所以我們根本看不到數(shù)據(jù)是一位一位傳輸?shù)?。從人類視覺(jué)的角度上看，就仿佛是全部數(shù)碼管同時(shí)顯示的一樣。具體見(jiàn)實(shí)際連線圖如下圖。

34、,當(dāng)清除端（CLEAR）為低電平時(shí)，輸出端（QA－QH）均為低電平。 串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)。當(dāng) A、B 任意一個(gè)為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時(shí)鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下 Q0 為電平。當(dāng) A、B 有一個(gè)為高電平，則另一個(gè)就允許輸入數(shù)據(jù)，并在 CLOCK 上升沿作用下決定 Q0 的狀態(tài)，邏輯封裝圖如上圖。引出端符號(hào)：CLOCK 時(shí)鐘輸入端；CLEAR 同步清除輸入端（低電平有效）；A，B 串行數(shù)據(jù)輸入端；

35、QA－QH 輸出端。真值表如下表：,實(shí)際連線圖,6.接口通訊單元 max232資料簡(jiǎn)介： 該產(chǎn)品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。由于電腦串口rs232電平是-10v +10v，而一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號(hào)電壓是ttl電平0 +5v,max232就是用來(lái)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的,該器件包含2驅(qū)動(dòng)器、2接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。該器件符合TIA

36、/EIA-232-F標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5-V TTL/CMOS電平。每一個(gè)發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平。主要特點(diǎn) ：1、單5V電源工作2、 LinBiCMOSTM工藝技術(shù)3、 兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器及兩個(gè)接收器4、 ±30V輸入電平5、低電源電流：典型值是8mA6、符合甚至優(yōu)于ANSI標(biāo)準(zhǔn) EIA/TIA-232-E及ITU推薦標(biāo)準(zhǔn)V.287、ES

37、D保護(hù)大于MIL-STD-883（方 法3015）標(biāo)準(zhǔn)的2000V,51單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時(shí)要滿足一定的條件，比如電腦的串口是RS232電平的，而單片機(jī)的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，我采用了專用芯片MAX232進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個(gè)三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡(jiǎn)單可靠。 在本設(shè)計(jì)中采用了三線制連接串口，也就是說(shuō)和電

38、腦的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。這是最簡(jiǎn)單的連接方法，但是對(duì)我來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠使用了，電路如下圖所示，MAX232的第10腳和單片機(jī)的11腳連接，第9腳和單片機(jī)的10腳連接，第15腳和單片機(jī)的20腳連接，串口通訊具體如下圖：,通訊接口連線圖,6 .電源輸入部分,控制系統(tǒng)主控制部分電源需要用5V直流電源供電，其電路如下圖所示，把頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的5V直

39、流電壓。其主要原理是把單相交流電經(jīng)過(guò)電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。,由于輸入電壓為電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而電源變壓器的作用顯現(xiàn)出來(lái)起到降壓作用。降壓后還是交流電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。由于經(jīng)整流電路整流后的電壓含有較大的交流分量，會(huì)影響到負(fù)載電路的正常工作。需通過(guò)低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)

40、電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流電壓。本電路使用集成穩(wěn)壓芯片7805解決了電源穩(wěn)壓?jiǎn)栴}。,7 程序設(shè)計(jì),電源部分連線圖,7.1 程序結(jié)構(gòu)分析,主程序調(diào)用了5個(gè)子程序，分別是數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號(hào)處理程序、繼電器控制程序、單片機(jī)與PC機(jī)串口通訊程序。鍵盤掃描電路及按鍵處理程序：實(shí)現(xiàn)鍵盤的輸入按鍵的識(shí)別及進(jìn)入相應(yīng)的程序。溫度信號(hào)處理程序：對(duì)溫度芯片送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示。

41、數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。繼電器控制程序：控制繼電器動(dòng)作串口通訊程序：實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)通訊，將溫度數(shù)據(jù)傳送給PC機(jī)。,程序結(jié)構(gòu)圖,7.2主程序,,程序開(kāi)始的時(shí)候先設(shè)置初始化，然后就控制數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度。接著就判斷F1、F2按鍵是否被按下。按下F1進(jìn)入溫度控制點(diǎn)1的程序、按下F2進(jìn)入溫度控制點(diǎn)2的程序。程序控制設(shè)置溫度的兩個(gè)數(shù)碼管閃爍的，此時(shí)鍵盤輸入有效。有按鍵按下的時(shí)候進(jìn)入按鍵處理程序。按下“確定”按

42、鍵后，程序進(jìn)入判斷程序和繼電器控制程序。繼電器動(dòng)作后，程序回到顯示當(dāng)前程序，并開(kāi)始循環(huán)。 7.3 程序代碼（詳見(jiàn)附錄 程序清單） 8. 測(cè)設(shè)分析 1、測(cè)試環(huán)境 環(huán)境溫度28攝氏度，室內(nèi)面積20平方米 測(cè)試儀器：數(shù)字萬(wàn)用表，溫度計(jì)0----100攝氏度 2、測(cè)試方法 使系統(tǒng)運(yùn)行，采用溫度計(jì)同時(shí)測(cè)量室內(nèi)度變化情況，得出系統(tǒng) 測(cè)量的溫度。 3、測(cè)試結(jié)果 設(shè)定溫度由0攝氏

43、度到40攝氏度 標(biāo)定溫差<=1攝氏度 調(diào)節(jié)時(shí)間 15s（具體視現(xiàn)場(chǎng)情況） 靜態(tài)誤差<=0.5攝氏度 最大超調(diào)量1攝氏度 4、通過(guò)測(cè)試分析，對(duì)于實(shí)際室內(nèi)的溫度控制，可以再提出以下 2 點(diǎn)方法 ： Ⅰ增加傳感器個(gè)數(shù)，對(duì)各個(gè)溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行求算術(shù)平均，可得到較為準(zhǔn)確的溫度值。 Ⅱ?qū)?shí)際室內(nèi)的溫度控制，可采用功率較大的電爐，并且通過(guò)風(fēng)扇對(duì)箱內(nèi)溫度進(jìn)行充分?jǐn)嚭?，降溫設(shè)備可采用空氣壓縮機(jī)

44、等制冷設(shè)備。 5、通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試和分析，發(fā)現(xiàn)雖然傳感器的溫度采集精度最高可得到 0.06 ℃，但測(cè)試得到的數(shù)據(jù)最小間隔為 0.03 ℃ 。通過(guò)分析，當(dāng)對(duì)浮點(diǎn)數(shù)求平均處理時(shí)，遇到同一時(shí)刻兩個(gè)傳感頭采集的溫度相差不大，使 0.06 ℃ 時(shí)求出平均溫度變?yōu)?0.03 ℃ 為了解該數(shù)據(jù)是否真實(shí)，可采用一個(gè)高精度的數(shù)字溫度計(jì)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)讀出的值與其基本一致，由此推斷如果在同一,時(shí)間增加采集溫度的個(gè)數(shù)，則可以進(jìn)一步提高溫度的精度。謝辭

45、 本論文是在我的指導(dǎo)老師密切關(guān)心和悉心指導(dǎo)下完成的。老師在課題開(kāi)題期間和論文寫作的過(guò)程中給予了我許多指導(dǎo)，導(dǎo)師總是以認(rèn)真負(fù)責(zé)、一絲不茍的工作態(tài)度閱讀并修改文章中不足的地方，他優(yōu)良的作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度深深影響著我，至此,向恩師致以最真摯的感謝和最崇高的敬意！ 同時(shí)我要感謝我的同學(xué)，特別是我的室友們，正是他們?cè)谶@幾年里陪我一起成長(zhǎng)，一起學(xué)習(xí)，才讓我有了今天的成績(jī)。他們?cè)谄綍r(shí)的學(xué)習(xí)和生活中他們給予了我無(wú)私的關(guān)懷和幫助，

46、在此表示我最誠(chéng)摯的謝意。,程序清單,主程序： ORG 0000H ;DS18B20.ASM DS18SL EQU 41H ;用于保存讀出溫度的低8位 DS18SH EQU 40H ;用于保存讀出溫度的高8位DS18FIG EQU 8H ;是否檢測(cè)到DS18B20標(biāo)志位A_BIT1 EQU 31H ;數(shù)碼管個(gè)位數(shù)存

47、放內(nèi)存位置B_BIT1 EQU 32H ;數(shù)碼管十位數(shù)存放內(nèi)存位置D_BIT1 EQU 35H  ;數(shù)碼管百位數(shù)存放內(nèi)存位置DS18CD1 EQU 42H ;DS18CD1-DS18CD8暫存64位ROMDS18CD2 EQU 43H ;從低到高DS18CD3 EQU 44HDS18CD4 EQU 45H D

48、S18CD5 EQU 46HDS18CD6 EQU 47HDS18CD7 EQU 48HDS18CD8 EQU 49HDS1864B EQU 4AHDS18ADS EQU 4BHDS18DQ EQU P1.0 ;30H,31H,32H,33H: X 個(gè)位 十位 XMOD7: MOV SP,#60HLCALL GET_TEMPER ;調(diào)用讀溫度子程序LCALL

49、READCODEAJMP MOD7 INIT_1820:    ;DS18B20初始化 SETB DS18DQ CLR DS18DQ  ;延時(shí),500US低MC MOV R7,#250 DJNZ R7,$ MOV R7,#150 DJNZ R7,$ SETB DS18DQ  

50、 ;釋放總線 LCALL DELAY60US   ;15-60US的等待時(shí)間 MOV R6,#4 SETDSDQ:,LCALL DELAY60USJNB DS18DQ,SETDSDQFH ;60-240US內(nèi)是否有返回信號(hào),為0跳DJNZ R6,SETDSDQMOV R7,#250DJNZ R7,$CLR DS18FIGRETSETDSDQFH:

51、SETB DS18FIGMOV R7,#250  DJNZ R7,$MOV R7,#100DJNZ R7,$RET; 數(shù)據(jù)處理程序： TEMP0: INC AAJMP TEMP1TEMPCOV: MOV A,DS18SL ;數(shù)據(jù)處理子程序 TEMPCOVMOV B,#16DIV ABJB B.3,TEMP0TEMP1: MOV 34H,A ;將DS18SL的高四位右移四位,存入

52、34H中（溫度值）MOV A,B ;將DS18SL的低四位X10/16得小數(shù)后一位數(shù).MOV B,#10MUL ABMOV B,#16DIV ABMOV 30H,A ;將小數(shù)后一位數(shù).存入30H中MOV A,DS18SH ;DS18SH中存放高8位數(shù),權(quán)重16,MOV B,#16MUL ABADD A,34H ;34H中存入溫度值的整數(shù)部分MOV B,#10 DIV ABMOV 31H,B ;個(gè)位存入31H中

53、MOV B,#10 ;DIV AB ;MOV 32H,B ;十位存入32H中MOV B,#10 ;DIV AB ;MOV 35H,B ;百位存入33H中MOV A,DS18SHMOV 33H,#10H ;JB ACC.7,EXIT7MOV 33H,#00HEXIT7: RET GET_TEMPER: ;讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值,并顯示SETB DS18DQLCALL INIT_1820 ;先復(fù)位DS18B20

54、JB DS18FIG,TSS2RET ;判斷DS1820是否存在?若DS18B20不存在則返TSS2: MOV DS18ADS,#0DS18JX:LCALL DS18CODPMOV A,DS18ADSADD A,#9MOV DS18ADS,ACJNE A,#63,DS18JXRETDS18CODP:LCALL MRCOVT ;轉(zhuǎn)換指定的DS18B20的溫度LCALL MRRDTEDP ;顯示溫度,RETTEM

55、P:LCALL INIT_1820JB DS18FIG,NEXT4RETNEXT4:MOV DS18ADS,#9MOV A,#0CCH ;SKIP ROMLCALL WRITE_1820MOV A,#44H ;溫度轉(zhuǎn)換命令LCALL WRITE_1820LCALL DELAY1SLCALL MRRDTEDPRET;寫DS18B20的子程序(有具體的時(shí)序要求)WRITE_1820:  

56、0;  ;寫DS18B20MOV R5,#8DS18JXWE:SETB DS18DQ   ;初始化CLR DS18DQCLR DS18DQMOV R7,#5DJNZ R7,$ ;拉低15US內(nèi),寫入數(shù)據(jù)CLR CRRC AMOV DS18DQ,CLCALL DELAY60US ;持續(xù)60USSETB DS18DQ   ;寫完一個(gè)位DJNZ R5,DS18JXWE

57、RETREAD_1820_CODE:   ;讀取CODE 64位 MOV R4,#8   ;讀8次數(shù) MOV R1,#DS18CD1   ;低位地址存在R1 DS18JXRD3:,MOV R5,#8   ;8位數(shù)據(jù)DS18JXRD2:SETB DS18DQ  CLR DS18DQ   ;

58、前兩句完成初始化NOPNOP    ;延時(shí)至少1USSETB DS18DQ   ;上升沿,并在,15US內(nèi)讀數(shù)MOV R7,#5DJNZ R7,$MOV C,DS18DQRRC ALCALL DELAY60US   ;讀時(shí)序,最少60USDJNZ R5,DS18JXRD2MOV @R1,AINC R1DJNZ R4,DS18JXRD3SETB

59、 DS18DQRET;讀DS18B20的程序,從DS18B20中讀出兩個(gè)字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)READ_18200:MOV R4,#2   ;讀兩次數(shù)MOV R1,#DS18SL   ;低位地址存在R1DS18JXRD1:MOV R5,#8   ;8位數(shù)據(jù)DS18JXRD:SETB DS18DQ  CLR DS18DQ   ;前

60、兩句完成初始化NOPNOP    ;延時(shí)至少1USSETB DS18DQ   ;上升沿,并在,15US內(nèi)讀數(shù)MOV R7,#5DJNZ R7,$ MOV C,DS18DQRRC ALCALL DELAY60US   ;讀時(shí)序,最少60US,DJNZ R5,DS18JXRDMOV @R1,ADEC R1DJNZ R4,DS18JXRD1SET

61、B DS18DQRETREAD_1820_1:    ;讀取1位SETB DS18DQCLR DS18DQCLR DS18DQCLR DS18DQSETB DS18DQMOV R7,#5DJNZ R7,$JB DS18DQ,WEFHLCALL DELAY10MSWEFH:LCALL DELAY60USRETREADCODE:    ;讀取64位RO

62、M,并顯示出來(lái)SETB DS18DQLCALL INIT_1820JB DS18FIG,NEXTRETNEXT:MOV A,#33HLCALL WRITE_1820LCALL READ_1820_CODELCALL DISPLAYCD RETDS1864SEN:    ;送出64個(gè)位的數(shù)據(jù)MOV R4,#8MOV DPTR,#DS18TAB,DS1864SEN1:MOV A,

63、DS1864BMOVC A,@A+DPTRLCALL WRITE_1820INC DS1864BDJNZ R4,DS1864SEN1RETMATCHROM:LCALL INIT_1820MOV A,#55H ;MARCH ROMLCALL WRITE_1820MOV DS1864B,DS18ADSLCALL DS1864SENRETMRCOVT:    ;匹配ROM并發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命

64、令LCALL MATCHROMMOV A,#44H ;發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令LCALL WRITE_1820LCALL DELAY1SRETMRRDTEDP:   ;匹配ROM并顯示轉(zhuǎn)換溫度LCALL INIT_1820LCALL MATCHROMMOV A,#0BEH ;發(fā)出讀取命令 LCALL WRITE_1820LCALL READ_18200LCALL TEMPCOVLCALL DISPL

65、AY ;調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序RET鍵盤子程序 START:NOP ;程序開(kāi)始 LCALL CH_KEY ;檢查鍵盤 AJMP START ;返回,CH_KEY:LCALL KS ;檢查有沒(méi)有按鍵按下 JNZ LK1 AJMP CH_KEY LK1:LCALL T12MS

66、 ACALL KS JNZ LK2 RET LK2:NOP LCALL SBIE ;按鍵識(shí)別子程序 MOV BUFF, A ;送緩沖區(qū)以識(shí)別是數(shù)字鍵還是功能鍵？ LCALL CH_KF ;判斷按鍵功能。 JB FLAG1 ,KEY_FUN ;標(biāo)志為1，則為功能鍵超溫報(bào)警程序： DIV:   

67、;MOV R2,#08H;1kz持續(xù)時(shí)間  DIV1:MOV R3,#0FAH  DIV2:CPL P3.3;輸出1khz方波   LCALL D5ms;調(diào)用延時(shí)程序1   DJNZR3,DLV2;持續(xù)1秒   DJNZ R2,DIV1  &#

68、160;MOV R2,#10H;2khz持續(xù)時(shí)間 DIV3:MOV R3,#0FAH  DI4:CPL P3.3;輸出2khz方波   LCALL D25ms;調(diào)用延時(shí)程序2   DJNZ R3,DIV4  DJNZ R2,DIV3   

69、SIMP DIV;反復(fù)循環(huán)  D5MS：MOV R7，#0FFH;延時(shí)子程序1  LOOP：NOP   NOP   DJNZ R7，LOOP   RET,D25MS：MOVR6，#0FFH;延時(shí)子程序2 LIN：DJNZ R6，LIN RET繼電器控

70、制程序：START1:MOV     SP,#60HJD:      CPL     P2.6       ;P2.6取反       

71、60;LCALL   DELAY       ;延時(shí)        NOP         SJMP    JDDELAY: 

72、60;MOV     R0,#0AH      ;延時(shí)子程序(1秒)DELAY33: MOV     R1,#00HDELAY44: MOV     R2,#0B2H   &

73、#160;     DJNZ    R2,$         DJNZ    R1,DELAY44         DJNZ