畢業(yè)論文-基于單片機stc89c52控制的數字溫度計設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著國民經濟的發(fā)展，人們需要對各中加熱爐、熱處理爐、反應爐和鍋爐中溫度進行監(jiān)測和控制。采用單片機來對他們控制不僅具有控制方便，簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大的提高產品的質量和數量。</p><p>　　在日常生活及工業(yè)生產過程中，經常要用到溫度的檢測及控制，溫

2、度是生產過程和科學實驗中普遍而且重要的物理參數之一。在生產過程中，為了高效地進行生產，必須對它的主要參數，如溫度、壓力、流量等進行有效的控制。溫度控制在生產過程中占有相當大的比例。溫度測量是溫度控制的基礎，技術已經比較成熟。傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和二電阻。而熱電偶和熱電阻測出的一般都是電壓，再轉換成對應的溫度，這些方法相對比較復雜，需要比較多的外部硬件支持。我們用一種相對比較簡單的方式來測量。 我們采用美國DALLAS半導體公司繼

3、DS18B20之后推出的一種改進型智能溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，溫度范圍為-55~125 ºC,最高分辨率可達0.0625 ºC。DS18B20可以直接讀出被側溫度值，而且采用三線制與單片機相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點。</p><p>　　本文介紹一種基于STC89C52單片機的一種溫度測量及報警電路,該電路采用DS18B20作為溫度監(jiān)測元件，測量范圍0℃

4、-～+100℃，使用LCD模塊顯示，能通過程序設置溫度報警上下限。正文著重給出了軟硬件系統(tǒng)的各部分電路，介紹了集成溫度傳感器DS18B20的原理，STC89C52單片機功能和應用。該電路設計新穎、功能強大、結構簡單。</p><p>　　關鍵詞：STC89C52,溫度傳感器18B20，液晶LCD1602,紅外遙控系統(tǒng)，繼電器</p><p><b>　　Abstract</

5、b></p><p>　　Along with the development of national economy, people need to different heating furnace, heat treatment furnace, reactors and boiler temperature monitoring and control. By single chip microco

6、mputer to control not only has to their control convenient, simple and flexible and other advantages, and can greatly increase the temperature of the accused technical indexes, which can greatly improve the quality and q

7、uantity of products.</p><p>　　In the daily life and the industrial production process, often should use the inspection and control of temperature, the temperature is the production process and scientific exp

8、eriments common but also one of the important physical parameter. In the production process, in order to highly efficient production, it needs to the main parameters, such as temperature, pressure, and flow rate of effec

9、tive control. Temperature control in production process occupies a large proportion. Temperature measur</p><p>　　We adopt the DALLAS semiconductor company following after DS18B20 launched a improved intellig

10、ent temperature sensor DS18B20 as the test components, temperature range for-55 to 125 DHS C, the highest resolution 0.0625 º C. DS18B20 can read out directly north of the temperature, and the use of three wire and

11、single-chip microcomputer is linked together, reduce the external hardware circuit, with low cost and easy to use features.</p><p>　　This paper introduces a STC89C52 based on a single chip microcomputer temp

12、erature measurement and alarm circuit, this circuit adopts DS18B20 as temperature monitoring components, measurement range 0 ℃ ~ + 100 ℃-use LCD module shows, by remote control to set temperature alarm upper. The text ma

13、inly gives all the parts of the circuit hardware and software system, this paper introduces the principle of integrated temperature sensor DS18B20, STC89C52 SCM functions and application. The circuit design</p>&l

14、t;p>　　Key words: STC89C52, temperature sensor 18 B20, liquid crystal LCD1602, infrared remote control system，relay</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p&g

15、t;<p>　　AbstractII</p><p><b>　　引 言1</b></p><p>　　第一章 系統(tǒng)的總體設計2</p><p>　　1.1 設計背景2</p><p>　　1.2 電路的總體工作原理2</p><p>　　第2章 方案論證4</

16、p><p>　　2.1 題目分析4</p><p>　　2.1.1 具體指標4</p><p>　　2.1.2 具體控制要求4</p><p>　　2.2 溫度傳感器的選擇4</p><p>　　2.2.1 采用模擬集成溫度傳感器4</p><p>　　2.2.2 采用數字單片智能溫度傳感

17、器5</p><p>　　2.3 顯示器的選擇6</p><p>　　2.3.1 LED顯示器6</p><p>　　2.3.2 LCD液晶屏6</p><p>　　2.4 單片機的選擇6</p><p>　　2.4.1 采用凌陽單片機6</p><p>　　2.4.2 采用STC

18、89C52單片機7</p><p>　　第三章 系統(tǒng)的硬件設計9</p><p>　　3.1 單片機最小系統(tǒng)的設計9</p><p>　　3.2 溫度傳感電路設計10</p><p>　　3.3 溫度控制電路的設計12</p><p>　　3.4 顯示電路的設計12</p><p>

19、;　　3.5遙控電路的設計14</p><p>　　第四章 系統(tǒng)的軟件設計18</p><p>　　4.1 系統(tǒng)的主程序設計18</p><p>　　4.2 中斷程序的設計18</p><p>　　第五章 系統(tǒng)的控制21</p><p>　　5.1 溫控電路及報警電路的控制21</p>&

20、lt;p>　　5.2 LCD顯示電路的控制21</p><p>　　5.3 系統(tǒng)設計的主要功能21</p><p>　　第六章 全文總結22</p><p>　　6.1 經濟效益分析22</p><p>　　6.2 社會效益分析22</p><p><b>　　致 謝24</b>

21、;</p><p><b>　　參考文獻25</b></p><p>　　附錄I 元器件清單27</p><p>　　附錄II 程序28</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　隨著科技的不斷發(fā)展，現代社會對各種信息參數的準確度和精確度的要求

22、都有了幾何級的增長，而如何準確而又迅速的獲得這些參數就需要受制于現代信息基礎的發(fā)展水平。在三大信息信息采集(即傳感器技術)、信息傳輸(通信技術)和信息處理(計算機技術)中，傳感器屬于信息技術的前沿尖端產品，尤其是溫度傳感器技術，在我國各領域已經引用的非常廣泛，可以說是滲透到社會的每一個領域，人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關，在工業(yè)生產過程中需要實時測量溫度，在農業(yè)生產中也離不開溫度的測量，因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要的意義。<

23、;/p><p>　　本次設計實現的功能為：液晶屏上能顯示當前時間和溫度，如果時間不準確，可以通過遙控上的按鍵來調時間，1鍵用來選擇，2鍵用來加時，3鍵用來減時，4鍵控制外接插座的的通電與否。按下4鍵可以在通斷之間進行切換，當外界溫度高于設定的上限值時，系統(tǒng)會報警，同時給外界插座通電，使外界負載工作，使溫度降下來。</p><p>　　第一章 系統(tǒng)的總體設計</p><p&

24、gt;　　1.1 設計背景 </p><p>　　溫度控制廣泛應用于人們的生產和生活中，人們使用溫度計來采集溫度，通過人工操作加熱、通風和降溫設備來控制溫度，這樣不但控制精度低、實時性差，而且操作人員的勞動強度大。即使有些用戶采用半導體二極管作溫度傳感器，但由于其互換性差，效果也不理想。在某些行業(yè)中對溫度的要求較高，由于工作環(huán)境溫度不合理而引發(fā)的事故時有發(fā)生。對工業(yè)生產可

25、靠進行造成影響，甚至操作人員的安全。為了避免這些缺點，需要在某些特定的環(huán)境里安裝數字溫度測量及控制設備。本設計由于采用了新型單片機對溫度進行控制，以其測量精度高，操作簡單?？蛇\行性強，價格低廉等優(yōu)點，特別適用于生活，醫(yī)療，工業(yè)生產等方面的溫度測量及控制。</p><p>　　1.2 電路的總體工作原理</p><p>　　溫度控制系統(tǒng)采用STC89C52八位機作為微處理單元進行控制。采用程

26、序把設定溫度的最高值和最低值存入單片機的數據存儲器，溫度傳感器把采集的信號與單片機里的數據相比較來控制溫度控制器。</p><p>　　系統(tǒng)框圖如圖1-1：</p><p>　　圖1-1 系統(tǒng)框圖</p><p>　　根據系統(tǒng)的設計要求，選擇DS18B20作為本系統(tǒng)的溫度傳感器，選擇單片機STC89C52為測控系統(tǒng)的核心來完成數據采集、處理、顯示、報警等功能。選用

27、數字溫度傳感器DS18B20，省卻了采樣／保持電路、運放、數／模轉換電路以及進行長距離傳輸時的串／并轉換電路，簡化了電路，縮短了系統(tǒng)的工作時間，降低了系統(tǒng)的硬件成本。</p><p>　　該系統(tǒng)的總體設計思路如下：溫度傳感器DS18B20把所測得的溫度發(fā)送到STC89C52單片機上，經過STC89C52單片機處理，將把溫度在顯示電路上顯示，本系統(tǒng)顯示器為點陣字符LCD1602液晶模塊。檢測范圍5攝氏度到60攝氏度

28、。本系統(tǒng)除了顯示溫度以外還可以設置一個溫度值，對所測溫度進行監(jiān)控，當溫度高于或低于設定溫度時，開始報警并啟動相應程序（溫度高于設定溫度時，風扇開；當溫度低于設定溫度時，加熱器開）。</p><p>　　中央微處理器STC89C52：STC89C52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器

29、，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及STC89C52引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的STC89C52可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。STC89C52具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內程序存儲器，128 bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中

30、斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內時鐘振蕩器。</p><p>　　此外，STC89C52設計和配置了振蕩頻率，并可通過軟件設置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存RAM的數據，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封

31、裝形式。STC89C52單片機綜合了微型處理器的基本功能。按照實際需要，同時也考慮到設計成本與整個系統(tǒng)的精巧性，所以在本系統(tǒng)中就選用價格較低、工作穩(wěn)定的STC89C52單片機作為整個系統(tǒng)的控制器。</p><p><b>　　第2章 方案論證</b></p><p>　　本章主要對畢業(yè)設計的題目進行了分析，根據要實現的功能，綜合比較幾種設計方法，提出了實現系統(tǒng)功能的

32、最佳方案。</p><p><b>　　2.1 題目分析</b></p><p>　　2.1.1 具體指標</p><p>　　正常工作溫度范圍： 20℃~40℃</p><p><b>　　溫度誤差：<1℃ </b></p><p>　　2.1.2 具體控制要求<

33、;/p><p>　　根據設計的要求，要利用溫度傳感器測量實時溫度。當溫度高于設定的溫度時（40℃），打開降溫裝置進行調整使溫度在設定的范圍內。設計中采用單片機來控制溫度，因此要有溫度的H采集電路，顯示電路，溫控電路，報警電路等幾個部分。</p><p>　　要實現系統(tǒng)的設計要用到的知識點有單片機的原理及其應用，溫度傳感器的原理和應用，及遙控和顯示電路的設計等。</p><p

34、>　　2.2 溫度傳感器的選擇</p><p>　　2.2.1 采用模擬集成溫度傳感器</p><p>　　集成傳感器是采用硅半導體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器，它是將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出功能的專用IC。模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價格低、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等，適合

35、遠距離測溫、控溫，不需要進行非線性校準，外圍電路簡單。因為流過AD590的電流與熱力學溫度成正比，當電阻R1和電位器R2的電阻之和為1kΩ時，輸出電壓隨溫度的變化為1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應對電路進行調整。調整的方法為：把AD590放于冰水混合物中，調整電位器R2，使=273.2mV?；蛟谑覝叵?25℃)條件下調整電位器,使=273.2+25=298.2（mV）。但這樣調整只可保證在0℃或25℃附近有

36、較高精度。</p><p>　　AD590把被測溫度轉換為電流再通過放大器和A/D轉換器，輸出數字量送給單片機進行溫度控制。</p><p>　　2.2.2 采用數字單片智能溫度傳感器</p><p>　　智能溫度傳感器(亦稱數字溫度傳感器)是微電子技術、計算機技術和自動測試技術(ATE)的結晶。目前，已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產品。智能溫度傳感器內部都包含溫度

37、傳感器、A/D轉換器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路。有的產品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數據及相關的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU). 智能溫度傳感器的總線技術也實現了標準化、規(guī)范化，所采用的總線主要有單線(1-WIRE)總線、I2C總線、SMBUS總線和SPI總線。溫度傳感器作為從機可通過專用總線接口與主機進行通信。智能溫度控制

38、器是在智能溫度傳感器的基礎上發(fā)展而成的。典型產品有DS18B20,智能溫度控制器適配各種微控制器,構成智能化溫控系統(tǒng);它們還可以脫離微控制器單獨工作,自行構成一個溫控儀。DS18B20是DALLAS公司生產的一線式數字溫度傳感器,具有3引腳TO－92小體積封裝形式;溫度測量范圍為－55℃～＋125℃,可編程為9位～12位A/D轉換精度,測溫分辨率可達0.0625℃,被測溫度用符號擴展的16位數字</p><p>

39、　　DALLAS 半導體公司的數字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念?，F在，新一代的“DS1820”體積更小、更經濟、更靈活。使您可以充分發(fā)揮“一線總線”的長處。 DS18B20、 DS1822 “一線總線”數字化溫度傳感器 。</p><p>　　由于DS18B20將溫度傳感器、信號放

40、大調理、A/D轉換、接口全部集成于一芯片，與單片機連接簡單、方便，與AD590相比是更新一代的溫度傳感器，所以溫度傳感器采用DS18B20。</p><p>　　2.3 顯示器的選擇</p><p>　　2.3.1 LED顯示器</p><p>　　采用傳統(tǒng)的七段數碼LED顯示器。LED雖然價格便宜，但在現代的許多儀表、各種電子產品中逐漸被LCD所取代。</p

41、><p>　　2.3.2 LCD液晶屏</p><p>　　采用LCD液晶屏進行顯示。LCD液晶顯示器是一種低壓、微功耗的顯示器件，只要2～3伏就可以工作，工作電流僅為幾微安，是任何顯示器無法比擬的，同時可以顯示大量信息，除數字外，還可以顯示文字、曲線，比傳統(tǒng)的數碼LED顯示器顯示的界面有了質的提高。在儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。優(yōu)點為：</p><p>　

42、　1 顯示質量高，由于液晶顯示器的每一個點收到信號后就一直保持那種色彩和亮度恒定發(fā)光，因此液晶顯示器的畫質高而且不會閃爍。</p><p>　　2 數字式接口，液晶顯示器都是數字式的，和單片機的接口簡單操作也很方便。</p><p>　　3 功率消耗小，相比而言液晶顯示器的主要功耗在內部電極和驅動IC上，因而耗電量比其他器件要小很多。</p><p>　　雖然LCD

43、顯示器的價格比數碼管要貴，但它的顯示效果好，是當今顯示器的主流，所以采用LCD1602 作為顯示器。</p><p>　　2.4 單片機的選擇</p><p>　　2.4.1 采用凌陽單片機</p><p>　　隨著單片機功能集成化的發(fā)展，其應用領域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制，擴展為控制處理、數據處理以及數字信號處理（DSP，Digital SignalProcessi

44、ng）等領域。凌陽的16位單片機就是為適應這種發(fā)展而設計的。它的CPU內核采用凌陽最新推出的µ’nSP?（Microcontroller and Signal Processor）16位微處理器芯片（以下簡稱µ’nSP?）。圍繞µ’nSP?所形成的16位µ’nSP?系列單片機（以下簡稱µ’nSP?家族）采用的是模塊式集成結構，它以µ’nSP?內核為中心集成不同規(guī)模的ROM、RA

45、M和功能豐富的各種外設接口部件。µ’nSP?內核是一個通用的核結構。除此之外的其它功能模塊均為可選結構，亦即這種結構可大可小或可有可無。借助這種通用結構附加可選結構的積木式的構成，便可形成各種不同系列派生產品，以適合不同的應用場合。這樣做無疑會使每一種派生產品具有更強的功能和更低的成本。</p><p>　　利用凌陽單片機有一定的好處凌陽的優(yōu)勢是硬件性能，抗干擾能力強，但凌陽單片機我們沒有系統(tǒng)的學習，這

46、對于剛接觸單片機的我們來說不是很容易上手，其價格也要比89S51昂貴一些，因此我們并沒有將其作為首選。</p><p>　　2.4.2 采用STC89C52單片機</p><p>　　由于單片機技術在各個領域正得到越來越廣泛的應用，世界上許多集成電路生產廠家相繼推出了各種類型的單片機，在單片機家族的眾多成員中，STC89C52系列單片機以其優(yōu)越的性能、成熟的技術及高可靠性和高性能價格比，迅

47、速占領了工業(yè)測控和自動化工程應用的主要市場，成為國內單片機應用領域中的主流。</p><p>　　單片機的誕生標志著計算機正式形成了通用計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)兩個分支。通用計算機系統(tǒng)主要用于海量高速數值運算，不必兼顧控制功能，其數據總線的寬度不斷更新，從8位、16位迅速過渡到32位、64位，并且不斷提高運算速度和完善通用操作系統(tǒng)，以突出其高速海量數值運算的能力，在數據處理、模擬仿真、人工智能、圖像處理、多媒

48、體、網絡通信中得到了廣泛應用；單片機作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，由于其微小的體積和極低的成本，廣泛應用于家用電器、機器人、儀器儀表、工業(yè)控制單元、辦公自動化設備以及通信產品中，成為現代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。因此，單片機的出現大大促進了現代計算機技術的飛速發(fā)展，成為近代計算機技術發(fā)展史上一個重要里程碑。</p><p>　　由于MCS系列單片機集成了幾乎完善的中央處理單元，處理功能強，中央處理單元中集成了方便靈

49、活的專用寄存器，這給我們利用單片機提供了極大的便利。單片機把微型計算機的主要部件都集成在一塊芯片上，使得數據傳送距離大大縮短，運行速度更快，可靠性更高，抗干擾能力更強。由于屬于芯片化的微型計算機，各功能部件在芯片中的布局和結構達到最優(yōu)化，工作也相對穩(wěn)定。51的優(yōu)點是價錢便宜,I/O口多,程序空間大。因此，測控系統(tǒng)中，使用51單片機是最理想的選擇。單片機屬于典型的嵌入式系統(tǒng)，所以它是低端控制系統(tǒng)最佳器件。單片機的開發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源

50、十分豐富，開發(fā)工具和語言也大大簡化。單片機的典型代表是Intel公司在20世紀80年代初研制出來的MCS51系列單片機。MCS51單片機很快在我國得到廣泛的推廣應用，成為電子系統(tǒng)中最普遍的應用手段，并在工業(yè)控制、交通運輸、家用電器、儀器儀表等領域取得了大量應用成果。</p><p>　　以MCS-51技術核心為主導的單片機已成為許多廠家、電氣公司競相選用的對象，并以此為基核，推出許多與MCS51有極好兼容性的CH

51、MOS單片機，同時增加了一些新的功能,所以用STC89C52。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)的硬件設計</p><p>　　3.1 單片機最小系統(tǒng)的設計</p><p>　　目前的單片機開發(fā)系統(tǒng)只能夠仿真單片機，卻沒有給用戶提供一個通用的最小系統(tǒng)。由設計的要求，只要做很小集成度的最小系統(tǒng)應用在一些小的控制單元。其應用特點是:</p><p&

52、gt;　?。?）全部I/O口線均可供用戶使用。 </p><p>　?。?）內部存儲器容量有限（只有4KB地址空間）。 </p><p>　?。?）應用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性</p><p>　　圖 3-1 最小系統(tǒng)圖</p><p>　　單片機最小系統(tǒng)如圖3.1所示，其中有4個雙向的8位并行I/O端口，分別記作P0、P1、P2、P3，都可以用于

53、數據的輸出和輸入，P3口具有第二功能為系統(tǒng)提供一些控制信號。時鐘電路用于產生MCS-51單片機工作所必須的時鐘控制信號，內部電路在時鐘信號的控制下，嚴格地按時序指令工作。MCS-51內部有一個用于構成振蕩器的高增益反向放大器，該高增益反向放大器的輸入端為芯片的引腳XTAL1，輸出端為XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調電容，就構成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的微調電容通常選擇為30pF左右，該電容的大小會影響到振蕩器頻率的高

54、低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶體的振蕩頻率為12MHz。</p><p>　　把EA腳接高電平，單片機訪問片內程序存儲器，但在PC值超過0FFFH（4Kbyte地址范圍）時，將自動轉向執(zhí)行外部程序存儲器內的程序。</p><p>　　MCS-51的復位是由外部的復位電路來實現。采用最簡單的外部按鍵復位電路。按鍵自動復位是通過外部復位電路的來實現的.我們選用時鐘頻率為12MHz,C1取

55、10μf。</p><p>　　3.2 溫度傳感電路設計</p><p>　　DS18B20的性能特點：</p><p>　　采用單總線專用技術，既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機接口，無須經過其它變換電路，直接輸出被測溫度值（9位二進制數，含符號位）</p><p>　　測溫范圍為-55℃-+125℃，測量分辨率為0.0625℃

56、</p><p>　　內含64位經過激光修正的只讀存儲器ROM</p><p>　　適配各種單片機或系統(tǒng)機</p><p>　　用戶可分別設定各路溫度的上、下限</p><p><b>　　內含寄生電源。</b></p><p>　　DS18B20內部結構主要由四部分組成：64位光刻ROM,溫度傳

57、感器,非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL,高速暫存器。DS18B20的管腳排列如圖3.2所示。</p><p>　　圖 3-2 DS18B20管腳圖</p><p>　　在硬件上，DS18B20與單片機的連接有兩種方法，一種是VCC接外部電源，GND接地，I/O與單片機的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時UDD、GND接地，I/O接單片機I/O。無論是內部寄生電源還是外部供電，I

58、/O口線要接5KΩ左右的上拉電阻.我們采用的是第一種連接方法,如圖3.3所示:把DS18B20的數據線與單片機的13管腳連接,再加上上拉電阻。</p><p>　　圖 3-3 溫度傳感電路圖</p><p>　　DS18B20有六條控制命令，如表3-1所示：</p><p>　　表3-1 DS18B20控制命令</p><p>　　CP

59、U對DS18B20的訪問流程是：先對DS18B20初始化，再進行ROM操作命令，最后才能對存儲器操作，數據操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協(xié)議。如主機控制DS18B20完成溫度轉換這一過程，根據DS18B20的通訊協(xié)議，須經三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位，復位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預定的操作。</p><p>　　

60、3.3 溫度控制電路的設計</p><p>　　實際電路如圖3-4所示,通過鍵盤設定溫度的上下限。把實際測量的溫度和設定的上下限進行比較,來控制P0.0、P0.1、P0.7端口的高低電平。把P0.0、P0.1、P0.7端口分別與三極管的基極連接來控制溫度和報警。當測量的溫度超過了設定的最高溫度,P2.2由高電平變成低電平,就相當于基極輸入為“0”，這時三極管導通推動小風扇和控制電路工作，反之,當基極輸入為“1”時

61、，三極管不導通，報警器和控制電路都不工作。只要控制單片機的P0.0、P0.1、P0.7口的高低電平就可以控制模擬電路的工作。</p><p>　　3.4 顯示電路的設計</p><p>　　液晶顯示器是一種將液晶顯示器件,連接器件,集成電路,PCB線路板,背光源,結構器件裝配在一起的組件。</p><p>　　根據顯示內容和方式的不同可以分為,數顯LCD,點陣字符L

62、CD,點陣圖形LCD在此設計中我們采用點陣字符LCD，這里采用常用的2行16個字的1602液晶模塊。</p><p>　　1602采用標準的14腳接口，其中:</p><p>　　第1腳：VSS為地電源</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源</p><p>　　第3腳：V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對

63、比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度 第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數據。 第6腳：E端為使能

64、端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數據線。 第15～16腳：空腳。</p><p>　　與單片機的連接如圖3.7所示。</p><p>　　圖 3-5 液晶顯示電路圖</p><p>　　3.5遙控電路的設計</p><p>　　通用紅外遙控系

65、統(tǒng)由調制、發(fā)射和接收三大部分組成，本系統(tǒng)以ATmega8單片機作為紅外發(fā)射編碼和接收解碼芯片，另外再以HS5104作為發(fā)射編碼芯片，5個鍵盤輸入模塊中的三個用于給3路電燈分別進行亮滅操作，一個鍵盤輸入模塊用于操作所有燈的亮滅，最后剩下的一個鍵盤輸入模塊用于實現電燈在設定的時間內關閉的功能。紅外遙控系統(tǒng)如圖1所示：</p><p>　　圖3-6 紅外遙控系統(tǒng)</p><p><b>

66、;　?。?）發(fā)射系統(tǒng)</b></p><p>　　發(fā)射系統(tǒng)一般用電池供電，這就要求芯片的功耗要很低，芯片大多都設計成可以處于休眠狀態(tài)，當有按鍵按下時才工作，這樣可以降低功耗。紅外線通過紅外發(fā)光二極管（LED）發(fā)射出去，紅外發(fā)光二極管內部材料和普通發(fā)光二極管不同，在其兩端施加一定電壓時，它發(fā)出的是紅外線而不是可見光。</p><p>　　圖3-7 簡單驅動電路</p>

67、<p>　　圖3-8 射擊輸出驅動電路</p><p>　　如圖3-7和圖3-8是LED的驅動電路，圖3-7是最簡單電路， 選用元件時要注意三極管的開關速度要快，還要考慮到LED的正向電流和反向漏電流，一般流過LED的最大正向電流為100mA，電流越大，其發(fā)射的波形強度越大。</p><p>　　圖2a電路有一點缺陷，當電池電壓下降時，流過LED的電流會降低，發(fā)射波形強度降低

68、，遙控距離就會變小。圖3-8所示的射極輸出電路可以解決這個問題，兩個二極管把三級管基極電壓鉗位在1.2V左右，因此三級管發(fā)射極電壓固定在0.6V左右，發(fā)射極電流IE基本不變，根據IE≈IC,所以流過LED的電流也基本不變，這樣保證了當電池電壓降低時還可以保證一定的遙控距離。</p><p><b>　　（2）接收系統(tǒng)</b></p><p>　　紅外信號接收系統(tǒng)的典型

69、電路如圖3a所示：</p><p>　　圖3-9 紅外線接收頭內部電路</p><p>　　該電路包括紅外監(jiān)測二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外監(jiān)測二極管監(jiān)測到紅外信號，然后把信號送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠近。交流信號進入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過30khz到60khz的負載波，通過解調電路和積分電路

70、進入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號波形。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。</p><p>　　以上電路被集成在一個元件中，成為一體化紅外線接收頭，如圖3b所示：</p><p>　　圖3-10 紅外線接收頭</p><p>　　紅外線接收頭的種類很多，引腳定義也不相同，一般都有三個引腳，包括供電腳，接地和信號輸出

71、腳。根據發(fā)射端調制載波的不同應選用相應解調頻率的接收頭。</p><p>　　紅外線接收頭內部放大器的增益很大，很容易引起干擾，因此在接收頭的供電腳上須加上濾波電容，一般在22uf以上。有的廠家建議在供電腳和電源之間接入330歐電阻，進一步降低電源干擾。</p><p><b>　　（3）調制</b></p><p>　　紅外遙控發(fā)射數據時采用

72、調制的方式，即把數據和一定頻率的載波進行“與”操作，這樣可以提高發(fā)射效率和降低電源功耗。</p><p>　　調制載波頻率一般在30khz到60khz之間，大多數使用的是38kHz，占空比1/3的方波，如圖3.4所示，這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振決定的。在發(fā)射端要對晶振進行整數分頻，分頻系數一般取12，所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。</p><p>

73、;　　圖3-11 載波波形</p><p>　　第四章 系統(tǒng)的軟件設計</p><p>　　4.1 系統(tǒng)的主程序設計</p><p>　　主程序是系統(tǒng)的監(jiān)控程序，在程序運行的過程中必須先經過初始化，包括遙控程序，中斷程序，以及各個控制端口的初始化工作。流程圖如4.1 所示。系統(tǒng)在初始化完成后就進入溫度測量程序，實時的測量當前的溫度并通過顯示電路在LCD上顯示。根據

74、硬件設計完成對溫度的控制。系統(tǒng)軟件設計的總體流程圖</p><p>　　圖 4-1 系統(tǒng)總體設計流程圖</p><p>　　4.2 中斷程序的設計</p><p>　　MCS-51單片的中斷系統(tǒng)有5個中斷請求源，用戶可以用關中斷指令“CLR EA”來屏蔽所有的中斷請求，也可以用開中斷指令“SET EA”來允許CPU接收中斷請求。在本設計中我們選用INTO 來作為中

75、斷請求源。</p><p>　　INT1—外部中斷請求0，由INTO引腳輸入，中斷請求標志為IE0。</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　LJMP MAIN</p><p>　　ORG 0003H ;（中斷入口地址）</p><p><b>　　JMP INT0<

76、/b></p><p>　　ORG 0038H ;（主程序的起始地址） </p><p>　　MAIN: ;（主程序）</p><p>　　MCS-51響應中斷后，就進入中斷服務程序，中斷程序的基本流程圖如下圖 </p><p>　　圖 4-2 中斷服務程序基本流程</p><p>

77、　　第五章 系統(tǒng)的控制</p><p>　　本章對系統(tǒng)的硬件控制進行概述。分別對溫度控制電路，報警電路及LCD液晶顯示電路進行說明。</p><p>　　5.1 溫控電路及報警電路的控制</p><p>　　單片機的P1.1與三極管的基極連接來檢測溫度，P3.5來控制報警。利用面包板搭了一個PNP9012的偏置電路電路?；鶚O輸入為“0”時，這時三極管導通推動報警器

78、和控制電路工作，當基極輸入為“1”時，三極管不導通，報警器和控制電路都不工作。只要控制單片機的P1.1口的高低電平就可以控制模擬電路的工作。</p><p>　　5.2 LCD顯示電路的控制</p><p>　　把8根數據線和P2口連接，把3根控制線和P0.3、P0.2、P0.1連接。給VCC端加上+5V的電壓，GND端接地。VEE端的驅動電壓不要過大，要調節(jié)滑動變阻器使VEE在0.7伏以

79、下顯示器才能工作。</p><p>　　5.3 系統(tǒng)設計的主要功能</p><p>　　本設計的主要功能是測量外界的溫度，實時的在LCD1602液晶屏上顯示出來，液晶屏上還額外的加上了時間的顯示，能夠通過遙控來調節(jié)時間。利用遙控還可以控制外界設備的開關。具體實現過程如下：溫度傳感器18B20采集外界溫度，在傳感器內部實現溫度與電壓的數模轉換后，將數據傳給STC89C52單片機，單片機根據程

80、序設定的溫度上限值與實際測量值進行比較，如果實際測量值超過設定的溫度上限值，則利用單片機啟動蜂鳴器進行溫度過高報警，同時，單片機啟動繼電器來打開外部電源，使外界設備啟動，此外接設備有電風扇、空調等降溫設備，進而使外界溫度降下來。當外界溫度降到程序設定的溫度上限值以下，則蜂鳴器停止報警，外界設備電源由單片機控制其斷開。</p><p>　　此設計的另一個功能是可以當做遠程開關來使用，按下遙控上的對應鍵，紅外接收頭接

81、收到對應的編碼信號，此信號傳輸給單片機，當單片機檢測到此信號后，控制繼電器，使其閉合，外部負載與外界交流電源即可接通，負載正常工作。</p><p><b>　　第六章 全文總結</b></p><p>　　6.1 經濟效益分析</p><p>　　本系統(tǒng)的設計，是為了保證某特定環(huán)境溫度維持在設定的范圍內，以保證工作系統(tǒng)在穩(wěn)定的狀態(tài)下工作。本

82、系統(tǒng)的設計成本很低，總成本不超過50元人民幣。如果采用大批量生產的話，生產成本會更低。在市場上的溫度自動控制系統(tǒng)的價格在百元人民幣以上。對于本系統(tǒng)的使用者來說，本系統(tǒng)能夠很穩(wěn)定的控制溫度而且穩(wěn)定性很高。只要配上適當的溫度傳感器，這個系統(tǒng)便還可以實現很多領域的溫度自動控制。這對于提高系統(tǒng)的利用率，避免重復設計有很大的幫助的。在本系統(tǒng)的作用下，可以為工作系統(tǒng)提供一個良好的環(huán)境，使產品的數量和質量有很大的提高。使得產品的生產成本降低，從而使系

83、統(tǒng)的使用者獲得的利潤提高了。</p><p>　　通過分析表明：本系統(tǒng)是一個性價比比較好的系統(tǒng)，不論對于生產者還是使用者來說，它都可以帶來好的經濟效益。</p><p>　　6.2 社會效益分析</p><p>　　本設計是以STC89C52為核心，利用軟硬件相結合的自動控制的典型例子。在單片機自動控制已經廣泛的應用于人們的生產和生活的今天，傳統(tǒng)用模擬電路來控制溫度

84、的做法，已經逐漸被淘汰。這個系統(tǒng)的實現，改變了傳統(tǒng)的溫度控制方法，為溫度的控制開辟了一條新的道路。根據我國的科技和工業(yè)水平，這個系統(tǒng)的設計是符合工業(yè)生產的需要。實現我國的工業(yè)化，自動控制是其中的一個重要目標，自動控制系統(tǒng)正廣泛的應用于工業(yè)生產和人們的日常生活。本系統(tǒng)的設計成功知識實現自動控制的“冰山一角”，但它為以后更加智能化、人性化的自動控制系統(tǒng)的設計，作了鋪墊。因此這種系統(tǒng)的設計具有比較好的社會效益。</p><

85、p>　　經過四個多月的方案論證、系統(tǒng)的硬件和軟件的設計、系統(tǒng)的調試。查閱了大量的關于傳感器、單片機及其接口電路、以及控制方面的理論。經過了一番特殊的體驗后，經歷了失敗的痛苦，也嘗到了成功的喜悅。第一次靠用所學的專業(yè)知識來解決問題。檢查了自己的知識水平，使我對自己有一個全新的認識。通過這次畢業(yè)設計，不僅鍛煉自己分析問題、處理問題的能力，還提高了自己的動手能力。這些培養(yǎng)和鍛煉對于我們這些即將走向工作崗位的大學生來說，是很重要的。<

86、;/p><p>　　這次畢業(yè)設計基本的完成了任務書的要求，實現了溫度的控制。通過測試表明系統(tǒng)的設計是正確的，可行的。但是由于設計者的設計經驗和知識水平有限，系統(tǒng)還存在許多不足和缺陷。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 沙占友. 集成溫度傳感器原理與應用. [M] 北京：機械工業(yè)出版社，2002， 84~95.

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94、tor The datasheet of 18B20 </p><p>　　[24]Texas Instruments The datasheet of 18B20、LCD1602</p><p>　　[25]V. Yu. Teplov,A. V. Anisimov. Thermostatting System Using a Single-Chip Microcomput

95、er and Thermoelectric Modules Based on the Peltier Effect[J] ,2002 </p><p>　　[26] Yeager Brent.How to troubleshoot your electronic scale[J].. Powder and Bulk Engineering. 1995 </p><p>　　[27]Me

96、ehan Joanne,Muir Lindsey.SCM in Merseyside SMEs:Benefits and barriers[J].. TQM Journal. 2008 </p><p>　　附錄I 元器件清單</p><p>　　STC89C52單片機</p><p><b>　　1602液晶顯示屏</b></p&g

97、t;<p><b>　　萬能紅外接收頭</b></p><p>　　18B20溫度傳感器</p><p><b>　　12M晶振一個</b></p><p>　　10uF電解電容一個</p><p><b>　　22pF電容2個</b></p>&l

98、t;p><b>　　10K電阻若干</b></p><p><b>　　10K排阻一個</b></p><p><b>　　開關一個</b></p><p><b>　　蜂鳴器一個</b></p><p><b>　　下載串口一個</

99、b></p><p><b>　　外接電源插孔一個</b></p><p><b>　　附錄II 程序</b></p><p>　　/***************************************************************************</p><

100、p>　　該電子鐘具有遙控控制1602時間顯示和修改作用；還具有檢測溫度隨時變化的能力</p><p>　　**************************************************************************/</p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#include

101、 <intrins.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit ACC0=ACC^0;</p><p>　　sbit ACC7=ACC^7;</p><p>　　sbi

102、t clk=P0^7;//DS1302的接口</p><p>　　sbit IO=P0^1;</p><p>　　sbit rst=P0^0;</p><p>　　sbit key1=P3^7;//定時</p><p>　　sbit key2=P3^6;//加</p><p>　　sbit key3=P1^5;//減&

103、lt;/p><p><b>　　/***/</b></p><p>　　sbit FM=P3^5;//蜂鳴器的接口</p><p>　　sbit DQ=P1^1;//18B20的接口</p><p>　　sbit lcdrs=P0^3;//1602的接口</p><p>　　sbit lcde=P0^

104、2;</p><p>　　uchar data disdata[5];</p><p>　　uint wendu;//溫度值</p><p>　　uchar tflag;//溫度正負標志</p><p><b>　　/******/</b></p><p>　　sbit we=P2^7;</

105、p><p><b>　　/*****/</b></p><p>　　#define Imax 14000 //此處為晶振為11.0592時的取值, </p><p>　　#define Imin 8000 //如用其它頻率的晶振時,</p><p>　　#define Inum1 1450 //要改變相應的

106、取值。</p><p>　　#define Inum2 700 </p><p>　　#define Inum3 3000</p><p>　　unsigned long m,Tc;</p><p>　　uchar Im[4]={0x00,0x00,0x00,0x00};</p><p>　　uchar f,IrOK,

107、kkgbz,jdqbz,hpbz,pingbz,clkbz=0,dengbz=0,k11A,k11,k1;</p><p>　　uchar key1A,key2A,key3A,key4A,key5A,key6A,key7A,key8A,key9A;</p><p>　　uchar nian=12,yue=05,ri=01,xq=2,shi=20,fen=00,miao=00;</p&

108、gt;<p>　　uchar nian1,yue1,ri1,xq1,shi1,fen1,miao1;</p><p>　　uchar shi2=12,shi3=13,fen2=12,fen3=13;</p><p>　　uchar shi2A=14,shi3A=15,fen2A=14,fen3A=15;</p><p>　　void keyscan3A

109、BC();</p><p>　　void delay(uint z)//延時程序</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110

110、;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void fm()//蜂鳴器響的程序</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　FM=0;</b></p><p>　　delay(200)

111、;</p><p><b>　　FM=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void intersvr1() interrupt 2 using 1//外部中斷解碼程序</p><p><b>　　{</b></p><p