基于stc89c52的溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1、<p>　　計算機控制技術(shù)課程設(shè)計論文</p><p>　　題 目：基于STC89C52的溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 </p><p>　　院　 系： 電子電氣工程學院 </p><p>　　學 號： </p><p>　　姓

2、 名： </p><p>　　授課教師： </p><p>　　完成時間： 2015.6.15 </p><p&g

3、t;<b>　　摘 要</b></p><p>　　本次課程設(shè)計內(nèi)容是檢測溫度，進行顯示，并利用當前的溫度值實現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。為了實現(xiàn)溫度控制功能，該設(shè)計以STC89C52為主要控制器，通過DALLAS公司的DS18S20溫度傳感器測溫的新型數(shù)字溫度計。本數(shù)字溫度計設(shè)計采用美國DALLAS半導(dǎo)體公司推出的一種智能溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，測溫范圍為-55～125℃，最大分辨率可

4、達0.0625℃。主控制器采用單片機STC89C52，其集成度高，片內(nèi)資源豐富，接口模塊包括SPI、SCI、A/D、PWM 等。顯示電路采用3位共陽極LED數(shù)碼管，從P0口輸出段碼，列掃描用P1口來實現(xiàn)。由于采用了改進型智能溫度傳感器DS18B20 作為檢測元件，與傳統(tǒng)的溫度計相比，本數(shù)字溫度計減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點。DS18B20 溫度計還可以在高溫報警、遠距離多點測溫控制等方面進行應(yīng)用開發(fā)，具有很好的發(fā)展前景

5、。隨著微機測量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，以單片機為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用在很大程度上提高了生產(chǎn)生活中對溫度的控制水平。因此本次設(shè)計內(nèi)容的思想符合了市場的主潮流，有很好的應(yīng)用前景，同時對設(shè)計人員也是很</p><p>　　關(guān)鍵詞： STC89C52，DS18B20，溫度控制，數(shù)碼管顯示</p><p><b>　　目錄</b></p>

6、<p><b>　　一 引言1</b></p><p>　　（一）課題研究的背景1</p><p>　?。ǘ┱n題研究的目的和意義1</p><p>　　二 硬件電路的設(shè)計2</p><p>　　（一）系統(tǒng)設(shè)計的框架2</p><p>　?。ǘ﹩纹瑱C最小系統(tǒng)電路3</

7、p><p>　　1.STC89C52單片機的特性及引腳介紹4</p><p>　　2.STC89C52單片機的時序介紹6</p><p>　?。ㄈ囟葯z測系統(tǒng)電路6</p><p>　　1.溫度檢測電路6</p><p>　　2.DS18B20的介紹7</p><p>　　3.DS18B

8、20的引腳及其功能8</p><p>　　4.DS18B20的使用方法8</p><p>　?。ㄋ模┫到y(tǒng)電源電路設(shè)計8</p><p>　?。ㄎ澹┫到y(tǒng)按鍵電路設(shè)計9</p><p>　　（六）直流電機控制電路設(shè)計10</p><p>　?。ㄆ撸囟蕊@示電路設(shè)計12</p><p>　

9、　三 系統(tǒng)的調(diào)試與軟件設(shè)計15</p><p>　?。ㄒ唬┐谕ㄓ嵐ぞ?5</p><p>　?。ǘ┫到y(tǒng)軟件設(shè)計18</p><p>　　1.系統(tǒng)程序總流程圖18</p><p>　　2.溫度采集子程序流程圖19</p><p>　　3.標度變換子程序流程圖20</p><p>　

10、　4.數(shù)碼管顯示子程序流程圖21</p><p>　　5.電機控制子程序流程圖22</p><p>　　四 總結(jié)與體會23</p><p><b>　　參考文獻24</b></p><p><b>　　致謝25</b></p><p><b>　　附錄Ⅰ

11、26</b></p><p><b>　　附錄Ⅱ28</b></p><p>　　基于STC89C52的溫度控制系統(tǒng)的</p><p><b>　　硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　一 引言</b></p><p>　?。ㄒ唬┱n

12、題研究的背景</p><p>　　隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，微型計算機的應(yīng)用愈加廣泛、日益深入。其中，由單片機微型計算機構(gòu)成的控制系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)愈來愈受到人們的關(guān)注?？梢赃@樣說，沒有微型計算機的儀器不能稱為先進的儀器，沒有微型計算機的控制系統(tǒng)不能稱其為現(xiàn)代控制系統(tǒng)。在科技日益發(fā)展的今天微型計算機控制系統(tǒng)已經(jīng)深入到我們的日常生活之中。如溫度、煙霧報警系統(tǒng)，溫濕度檢測系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)，紅綠燈控制系統(tǒng)，等等。無一不用了微型

13、計算機的控制思想。隨著微機測量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，以單片機為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用在很大程度上提高了生產(chǎn)生活中對溫度的控制水平。本次設(shè)計以STC89C52單片機為主要控制器，DS18B20溫度傳感器為溫度檢測元件，LED數(shù)碼管為溫度顯示元件，直流電機為被控對象實現(xiàn)溫度的顯示控制功能。通過本次課程實踐，我們更加的明確了單片機的廣泛用途和使用方法，以及其工作的原理。</p><p>　?。ǘ?/p>

14、）課題研究的目的和意義</p><p>　　隨著社會的發(fā)展，溫度的測量及控制變得越來越重要，溫度控制系統(tǒng)已應(yīng)用到人們生活的各個方面，溫度控制的開發(fā)與人們工作生活息息相關(guān)。本文采用單片機STC89C52設(shè)計了溫度實時測量及控制系統(tǒng)。單片機STC89C52 能夠根據(jù)溫度傳感器DS18B20 所采集的溫度在數(shù)碼管上實時顯示，并根據(jù)溫度是否達到上限閾值，來決定是否啟動風扇進行扇熱，以達到將溫度控制在允許的范圍內(nèi)。<

15、/p><p>　　通過本次的課程設(shè)計，使我們對單片機的結(jié)構(gòu)和工作原理有了更深的了解，掌握了微機控制系統(tǒng)中軟硬件的設(shè)計方法，提高了自己的動手能力，及分析問題解決問題的能力，理論聯(lián)系實際，使自己所學的知識更好的應(yīng)用到實際生活中，防止了課上說起理論滔滔不絕，一進實驗室不知所措的尷尬局面的發(fā)生。同時也提升了個人的綜合競爭力，為自己今后進入社會打下了堅硬的理論和實踐基礎(chǔ)。</p><p><b&g

16、t;　　二 硬件電路的設(shè)計</b></p><p>　?。ㄒ唬┫到y(tǒng)設(shè)計的框架</p><p>　　本課題設(shè)計的是一種以STC89C52單片機為主控制器，以DS18B20為溫度傳感器，LED為顯示器，直流電機為執(zhí)行元件的溫度控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可以實時顯示當前的溫度，并根據(jù)溫度是否達到上限閾值，來決定是否啟動風扇進行扇熱，以達到將溫度控制在允許的范圍內(nèi)。其主要包括：電源模塊、溫度

17、采集模塊、按鍵處理模塊、實時時鐘模塊、LED顯示模塊、通訊模塊以及單片機最小系統(tǒng)。下面主要介紹溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計方法以及各顯示模塊的功能。</p><p><b>　　圖1 系統(tǒng)框架設(shè)計</b></p><p>　　圖1為溫度控制器的主要思路，在進行控制系統(tǒng)的設(shè)計時，總體的思路和框架是很重要的，它決定了在后來能否正確實現(xiàn)期望功能以及系統(tǒng)的可靠性的高低。正確合理的系

18、統(tǒng)設(shè)計框架會提高電路設(shè)計實施階段的效率，同時也保證了在電路設(shè)計階段時能對全局進行把握，對各個模塊詳實了解，以致在系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，能準確對電路進行測試檢驗，來找出問題的所在處。所以在系統(tǒng)的實際設(shè)計階段之前，系統(tǒng)框架設(shè)計是必要的，這也是評價系統(tǒng)合理、穩(wěn)定性的一部分。</p><p>　?。ǘ﹩纹瑱C最小系統(tǒng)電路</p><p>　　在課題設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計中，控制核心是STC89C52單片

19、機，該單片機為51系列增強型8位單片機，它有32個I/O口，片內(nèi)含4K FLASH工藝的程序存儲器，便于用電的方式瞬間擦除和改寫，而且價格便宜，其外部晶振為12MHz，一個指令周期為1μS。使用該單片機完全可以完成設(shè)計任務(wù)，其最小系統(tǒng)主要包括：復(fù)位電路、震蕩電路以及存儲器選擇模式（EA腳的高低電平選擇），電路如下圖2所示：</p><p>　　圖2 單片機最小系統(tǒng)電路</p><p>　　

20、1.STC89C52單片機的特性及引腳介紹</p><p>　　STC89C52RC單片機是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以任意選擇。</p><p><b>　　主要特性如下： </b></p><p>　　增強型8051單片機，6時鐘

21、/機器周期和12時鐘/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051. ? </p><p>　　工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機）/3.8V～2.0V（3V單片機） ? </p><p>　　工作頻率范圍：0～40MHz，相當于普通8051的0～80MHz，實際工作頻率可達48MHz ? </p>&l

22、t;p>　　用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)，片上集成512字節(jié)RAM </p><p>　　通用I/O口（32個），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻? </p><p>　　ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口

23、（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 ? </p><p>　　具有EEPROM功能，具有看門狗功能，共3個16位定時器/計數(shù)器。即定時器T0、T1、T2 </p><p>　　外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 ? </p

24、><p>　　通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART</p><p>　　圖3 STC89C52引腳圖</p><p>　　STC89C52RC引腳功能說明 </p><p>　　VCC（40引腳）：電源電壓 VSS（20引腳）：接地 </p><p>　　P0端口（P0

25、.0～P0.7，39～32引腳）：P0口是一個漏極開路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個引腳能驅(qū)動8個TTL負載，對端口P0寫入“1”時，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在Flash ROM編程時，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。 </p><p>

26、;　　P1端口（P1.0～P1.7，1～8引腳）：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或者輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1口作輸入口使用時，因為有內(nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流。 </p><p>　　此外，P1.0和P1.1還可以作為定時器/計數(shù)器2的外部技術(shù)輸入（P1.0/

27、T2）和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。</p><p>　　2.STC89C52單片機的時序介紹</p><p>　　STC89C52單片機的時序的定時單元有4個，它們分別為震蕩周期、時鐘周期、機器周期以及指令周期，且時間長度由小到大依次排列。</p><p>　　所謂震蕩周期，就是一個震蕩脈沖的持續(xù)時間，也可以稱之為節(jié)拍。它是晶體振蕩器產(chǎn)生的時

28、鐘頻率的倒數(shù)，也是單片機系統(tǒng)中最小、最基本的時序定時單位。兩個震蕩周期加起來就稱為時鐘周期，一個狀態(tài)包含兩個節(jié)拍，分別為前拍P1和后拍P2在狀態(tài)的前拍P1有效時，通常完成算數(shù)邏輯操作；在后拍P2有效時，一般進行內(nèi)部寄存器之間的傳輸。機器周期是CPU訪問存儲器或I/O端口一次所需的時間，并且規(guī)定一個機器周期包括個狀態(tài)或者個振蕩周期。指令周期則是CPU取出一條指令，一直到該指令執(zhí)行完成所需的時間，它以機器周期為單位。通常一條指令執(zhí)行所需的時

29、間為1～4個機器周期。在51系列單片機中，除乘法、除法指令是四周期指令外，其它的都是單周期指令或雙周期指令。</p><p>　　綜上所述，一個機器周期包含12個振蕩周期或6個時鐘周期，指令的執(zhí)行時間稱為指令周期，單片機按照指令執(zhí)行所需的時間將其分為單周期指令、雙周期指令和四周期指令3種，全部指令按其長度可分為單字節(jié)指令、雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令，各指令的操作在時間上有嚴格的次序，這種次序便稱之為時序。</p

30、><p>　　（三）溫度檢測系統(tǒng)電路</p><p><b>　　1.溫度檢測電路</b></p><p>　　溫度檢測控制系統(tǒng)中采用的檢測元件是DS18B20，在該電路中，DS18B20的通信線是與單片機的P2.7口相連。DS18B20溫度傳感器只有三根外引線：單線數(shù)據(jù)傳輸總線端口DQ ，外供電源線VDD，共用地線GND。DS18B20有兩種供電

31、方式：一種為數(shù)據(jù)線供電方式，此時VDD接地，它是通過內(nèi)部電容在空閑時從數(shù)據(jù)線獲取能量，來完成溫度轉(zhuǎn)換，相應(yīng)的完成溫度轉(zhuǎn)換的時間較長。這種情況下，用單片機的一個I/O口來完成對DS18B20總線的上拉。另一種是外部供電方式(VDD接+5V)，相應(yīng)的完成溫度測量的時間較短。</p><p>　　在本設(shè)計中采用外部供電方式實現(xiàn)DS18B20傳感器與單片機的連接，其接口電路如圖4所示。</p><p&

32、gt;<b>　　圖4 溫度采集模塊</b></p><p>　　2.DS18B20的介紹</p><p>　　溫度檢測控制系統(tǒng)的主要元器件是DS18B20溫度傳感器DS18B20數(shù)字溫度傳感器，它是DALLAS 公司生產(chǎn)的1－Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計。DS1

33、8B20主要有以下特點：</p><p>　　只要求一個I/O 口即可實現(xiàn)通信；</p><p>　　在DS18B20 中的每個器件上都有獨一無二的序列號；</p><p>　　實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫；</p><p>　　測量溫度范圍在－55 到＋125℃之間; 在-10 ~ +85℃范圍內(nèi)誤差為±5℃；<

34、;/p><p>　　數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從9 位到12 位選擇。將12位的溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量所需時間不超過750ms；</p><p>　　內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。</p><p>　　因此由于DS18B20有諸如此類的優(yōu)點，使其在溫度檢測系統(tǒng)中被大量應(yīng)用。這在本次設(shè)計中是深有體會的，憑借它極其簡單的電路連接和通信協(xié)議，使我們在實際的電路調(diào)試過程中節(jié)省了不小的

35、精力。</p><p>　　3.DS18B20的引腳及其功能</p><p>　　圖5 DS18B20的引腳圖</p><p>　　DS18B20引腳功能描述：</p><p><b>　　GND 地信號；</b></p><p>　　DQ數(shù)據(jù)輸入出引腳。開漏單總線接口引腳。當被用在寄生電源下，此

36、引腳可以向器件提供電源；漏極開路, 常太下高電平. 通常要求外接一個約5kΩ的上拉電阻；</p><p>　　VDD可選擇的VDD 引腳。電壓范圍:3~5.5V; 當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。</p><p>　　4.DS18B20的使用方法</p><p>　　DS18B20與單片機的通信是在一根線上完成的，即在一根總線上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，因此在一根I/

37、O線上讀寫數(shù)據(jù)時必須遵循嚴格的讀寫時序要求。18B20有自己的通信協(xié)議，該協(xié)議規(guī)定了三種時序：初始化時序、讀時序、寫時序。在對DS18B20進行讀寫操作時必須按照該時序進行操作，否則不能進行通訊。</p><p>　?。ㄋ模┫到y(tǒng)電源電路設(shè)計</p><p>　　為了電路實現(xiàn)上的簡潔高效，防止因電源模塊電路的復(fù)雜原因而導(dǎo)致故障的發(fā)生，本次的電源部分設(shè)計比較簡單，其結(jié)構(gòu)如下圖：</p&g

38、t;<p><b>　　圖6 電源模塊</b></p><p>　　該電源模塊中主要由兩個濾波電容構(gòu)成，一個濾除高頻干擾，一個用于低頻干擾，這樣使電源電路更加可靠，不易受到干擾。而不加濾波電容，直接單片機供電口與電源相連，則使單片機極不穩(wěn)定，稍有外部干擾作用到單片機的電源口，都會使單片機產(chǎn)生波動，從而造成整個電路的工作的不穩(wěn)定個，可靠性不高。因此，在該電源模塊設(shè)計中，濾波電路是

39、提高電源穩(wěn)定性所必需的。</p><p>　　（五）系統(tǒng)按鍵電路設(shè)計</p><p>　　為了提高系統(tǒng)的可操作性和實際應(yīng)用的方便性，在需要時可以對系統(tǒng)進行手動操作，在本次電路設(shè)計中，添加了幾個按鍵，分別為復(fù)位按鍵與控制直流電機正反轉(zhuǎn)的按鍵，其接口電路如下圖:</p><p>　　圖7 系統(tǒng)按鍵開關(guān)模塊</p><p>　　復(fù)位按鍵是當電路出現(xiàn)

40、故障或程序出現(xiàn)問題時，只要按下該鍵，系統(tǒng)程序就會從開始出執(zhí)行。該按鍵的存在提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，防止了程序進入死循環(huán)。直流電機控制按鍵是為了控制電機的轉(zhuǎn)向的，按下該鍵時，就會給單片機一個脈沖，系統(tǒng)程序檢測到該脈沖后，就會改變電機的控制信號，使其改變轉(zhuǎn)向，沒按下一次，電機轉(zhuǎn)向就改變一次。該按鍵的設(shè)計也很好的適應(yīng)了實際的環(huán)境因素，使電機的轉(zhuǎn)向根據(jù)實際情況而調(diào)整。</p><p>　?。┲绷麟姍C控制電路設(shè)計&

41、lt;/p><p>　　該部分電路是系統(tǒng)控制的一個控制對象，該電機的控制是以溫度為基礎(chǔ)的，當溫度達到上限閾值時，就會啟動電機轉(zhuǎn)動，帶動電機上的扇葉旋轉(zhuǎn)進行扇熱，控制溫度在上限閾值以下，從而達到控制溫度的效果。直流電機電路的設(shè)計成功與否決定了該系統(tǒng)的實際可用性，因此該部分電路必須嚴格設(shè)計，使電機控制電路能穩(wěn)定、可靠、安全的運行。其接口電路如下圖：</p><p>　　圖8 直流電機控制模塊<

42、;/p><p>　　如圖可知電機控制電路的控制口為P3.4和P3.5兩個I/O端口，該兩個控制口與直流電機驅(qū)動相連，通過對輸出功率的放大以及對輸出電壓的極性的轉(zhuǎn)換來控制電機的轉(zhuǎn)動。至于為什么需要加電機驅(qū)動，那是因為，單片機的I/O口的輸出電流很小，根本不足以直接驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動，這就要在主控制器與被控對象之間加一個控制單元，來間接控制電機的轉(zhuǎn)動。還有，即使是單片機可以直接驅(qū)動直流電機，這兩者也不能直接相連，因為若電機出

43、現(xiàn)故障會直接影響到主控制器的工作，后果嚴重的話會使系統(tǒng)癱瘓。</p><p>　　在本直流電機控制模塊中，驅(qū)動選擇的是L9110。L9110是為控制和驅(qū)動電機設(shè)計的兩通道推挽式功率放大專用集成電路器件，將分立電路集成在單片IC之中，使外圍器件成本降低，整機可靠性提高。該芯片有兩個TTL/CMOS兼容電平的輸入，具有良好的抗干擾性；兩個輸出端能直接驅(qū)動電機的正反向運動，它具有較大的電流驅(qū)動能力，每通道能通過800m

44、A的持續(xù)電流，峰值電流能力可達1.5A；同時它具有較低的輸出飽和壓降；內(nèi)置的鉗位二極管能釋放感性負載的反向沖擊電流，使它在驅(qū)動繼電器、直流電機、步進電機或開關(guān)功率管的使用上安全可靠。其引腳圖如下：</p><p>　　圖9 L9110引腳圖</p><p>　　L9110具有以下以下特性</p><p><b>　　低靜態(tài)工作電流；</b>&

45、lt;/p><p>　　寬電源電壓范圍：2.5V-12V；</p><p>　　每通道具有800mA連續(xù)電流輸出能力；</p><p><b>　　較低的飽和壓降；</b></p><p>　　TTL/CMOS輸出電平兼容，可直接連CPU；</p><p>　　輸出內(nèi)置鉗位二極管，適用于感性負載；&l

46、t;/p><p>　　控制和驅(qū)動集成于單片IC之中；</p><p>　　具備管腳高壓保護功能；</p><p>　　工作溫度：-20°C-80°C。</p><p>　　L9110引腳功能，由圖8可看出，L9110有8個引腳，其中分別有兩個電源口和接地口，兩個輸入引腳，兩個輸出引腳，如下表所示：</p><

47、;p>　　表1 L9110引腳功能</p><p>　?。ㄆ撸囟蕊@示電路設(shè)計</p><p>　　該電路的主要功能是對溫度實時顯示，使系統(tǒng)具有更好的可觀性。溫度傳感器DS18B20采集當前溫度值并以數(shù)字量的形式送給單片機處理，控制器根據(jù)數(shù)字量與模擬量之間的對應(yīng)關(guān)系，通過標度變換將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為工程上易于觀測的十進制量。 由于DS18B20的精度很高，最高位0.0625℃，遠遠超過了系

48、統(tǒng)所需要的精度。該系統(tǒng)要求能顯示0～99℃之間的溫度，精度控制在0.1℃，因此顯示電路部分需要三個數(shù)碼管，分別用于顯示小數(shù)位、各位與十位。其接口電路如圖10：</p><p>　　圖10 溫度顯示電路</p><p>　　在該溫度顯示電路中LED數(shù)碼管使用的是共陽極的，它與共陰極的控制邏輯是反過來的，即每個共陽極數(shù)碼管的電源端接在一起，通過控制陰極的電平高低來控制數(shù)碼管的亮與滅。在本系統(tǒng)

49、中，數(shù)碼管的段選信號是由P1.1、P1.2、P1.3控制的，位選信號是由P1.0～P1.7八個引腳控制的，通過控制相應(yīng)的位選信號信號就能使相應(yīng)的數(shù)碼管選通，再通過控制相應(yīng)的段選信號就能顯示相應(yīng)的數(shù)字。因此用數(shù)碼管做顯示使用，是比較方便的，而且價格便宜，調(diào)試簡單。</p><p>　　但是在利用共陽極數(shù)碼管進行溫度顯示時，我們犯了一個很大的錯誤，那就是將LED數(shù)碼管直接用I/O口進行驅(qū)動顯示，指示在后期調(diào)試階段，總

50、不能正確顯示溫度值，要么不顯示，要么顯示特別暗。剛開始總找不到解決方法，最后才發(fā)現(xiàn)此類問題和電機控制是相似的，那就是，I/O口的驅(qū)動電流是很小的，讓它同時驅(qū)動如此多的數(shù)碼管顯示，已經(jīng)超過了I/O的能力，致使在進行溫度顯示時出現(xiàn)顯示錯誤。因此為了正確顯示溫度，需要在I/O口與LED之間加一個三極管進行放大，其接口電路如圖11：</p><p>　　圖11 LED顯示信號放大電路</p><p&g

51、t;　　至此已經(jīng)完成了整個控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計，其主要由單片機最小系統(tǒng)、溫度檢測模塊、電源模塊、按鍵開關(guān)模塊、LED溫度顯示模塊、電機驅(qū)動模塊等六大模塊構(gòu)成。每個模塊有自己獨立功能，但又相互連接起來，相互作用。溫度檢測模塊檢測當前溫度值并以數(shù)字量的形式送給單片機；控制器根據(jù)數(shù)字量與模擬量之間的對應(yīng)關(guān)系，通過標度變換將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為工程上易于觀測的十進制量；然后將該數(shù)字量通過一定的顯示規(guī)則送給LED顯示模塊進行實時顯示，同時判斷當前溫度值

52、是否超過溫度上限閾值，并由此決定是否驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動進行扇熱；若溫度超過閾值，主控制輸出控制信號，來啟動電機轉(zhuǎn)動進行扇熱，以使溫度降到閾值以下，并且根據(jù)正反轉(zhuǎn)開關(guān)的狀態(tài)來決定電機的轉(zhuǎn)向。由此得到整個系統(tǒng)的接口電路圖：</p><p>　　圖12 溫度控制系統(tǒng)總接口電路圖</p><p>　　三 系統(tǒng)的調(diào)試與軟件設(shè)計</p><p>　　雖然從硬件連接圖上看，系統(tǒng)的硬件設(shè)

53、計已經(jīng)結(jié)束，但是電路是否存在細小缺陷，如，焊點有沒有虛焊，有沒有短路，硬件設(shè)計的是否合理，是否有元器件損壞，電路工作是否可靠，等等，諸如此類的問題都是未知數(shù)。這些問題對于后續(xù)工作來說是很重要的，如果解決不了，那么上面說設(shè)計的電路板就如同一塊廢料。因此為了實現(xiàn)說需的功能還需要進行系統(tǒng)的調(diào)試，找出電路硬件上的缺陷與不足，同時進行軟件的設(shè)計，而只有硬件電路上設(shè)計準確無誤后，軟件才能在硬件上實現(xiàn)其應(yīng)有的功能。在本次課程設(shè)計中，我是主攻硬件設(shè)計的

54、，我的搭檔是專門進行軟件的設(shè)計，因此在這里軟件部分的設(shè)計我就簡略介紹一下，主要的工作還是硬件的設(shè)計與系統(tǒng)的調(diào)試，如果大家想詳細了解該設(shè)計軟件部分的設(shè)計信息，可以去看我的搭檔的論文。</p><p>　　在實際進行測試時，畢竟要有通訊模塊，將程序燒到單片機中，這就需要專門的下載工具，而由于市場上的下載器特別昂貴，甚至比我們整個電路板的設(shè)計成本還要高。因此如果不是大量生產(chǎn)，購買這種下載器是不明智的，那要怎么做呢。對于

55、我們做一次就行的，只要用一個串口下載工具就可以解決，因為STC89C52單片機上有串口通訊口，可以將程序燒到單片機中，同時串口的成本是很低的，也就兩三塊錢一個，且在實驗室也是有很多的。因此在本實驗中就使用串口進行通訊。</p><p><b>　?。ㄒ唬┐谕ㄓ嵐ぞ?lt;/b></p><p>　　串口通訊軟件還是挺多的，這里我們就隨便用了一個通訊通訊軟件，其界面如下圖：

56、</p><p>　　圖13 串口通訊助手界面</p><p>　　當然，有了這個通訊助手還是不行的，因為計算機識別不了，這里還需要安裝一個串口驅(qū)動。這里使用的是CH340USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動，其界面如下圖：</p><p><b>　　圖14 串口驅(qū)動</b></p><p>　　驅(qū)動安裝好之后，我們就可以將程序燒到單片機

57、中，具體操作如下：</p><p>　?。?）將USB轉(zhuǎn)串口接口接到電腦上，并將串口上的RxD、TxD分別與電腦單片機上的TxD、RxD接口相連；</p><p>　?。?）在串口助手上打開相應(yīng)的“串口號”，如果正確安裝串口驅(qū)動后，在串口中會顯示出來的；</p><p>　?。?）再選擇“打開程序文件”，找到keil生成的.hex文件，這一點需要先對keil進行配置

58、，打開options for target ‘target1’,然后勾選create HEX file，最后對程序進行編譯。具體操作界面如下：</p><p><b>　　圖15</b></p><p>　　打開相對應(yīng)的.hex文件之后，就可以燒程序了，燒程序時，先將單片機斷電，然后點擊“下載/編程”，接著對單片機進行供電，然后就可以看到程序被燒到單片機中了。接下來就

59、可以看到在程序的作用下，單片機的工作情況。</p><p><b>　?。ǘ┫到y(tǒng)軟件設(shè)計</b></p><p>　　在本次課程設(shè)計中，我是主攻硬件設(shè)計的，我的搭檔是專門進行軟件的設(shè)計，因此在這里軟件部分的設(shè)計我就簡略介紹一下，主要的工作還是硬件的設(shè)計與系統(tǒng)的調(diào)試，如果大家想詳細了解該設(shè)計軟件部分的設(shè)計信息，可以去看我的搭檔的論文。這里為了使大家對系統(tǒng)的工作流程進行

60、了解，我就簡略的介紹程序流程圖。</p><p>　　1.系統(tǒng)程序總流程圖</p><p>　　圖16 系統(tǒng)程序總流程圖</p><p>　　2.溫度采集子程序流程圖</p><p>　　圖17 溫度采集程序流程圖</p><p>　　3.標度變換子程序流程圖</p><p>　　圖18 標度變

61、換子程序流程圖</p><p>　　4.數(shù)碼管顯示子程序流程圖</p><p>　　圖19 LED溫度顯示程序流程圖</p><p>　　5.電機控制子程序流程圖</p><p>　　圖20 電機控制子程序流程圖</p><p>　　至此，整個電路的軟件部分已經(jīng)做完。可以看到，整個電路的程序功能設(shè)計是完全按照電路的整體

62、構(gòu)造設(shè)計為依據(jù)的。在設(shè)計時，先把整體程序框架構(gòu)造出來，再對電路的各個模塊的程序?qū)懗鰜恚缓笤俑鶕?jù)電路之間的相互聯(lián)系，這種聯(lián)系一般是通過各個模塊的信號為基礎(chǔ)的，及各個模塊實際上是在進行數(shù)據(jù)的交換與傳輸，</p><p>　　從而是各個模塊得到自己所需的數(shù)據(jù)，進而達到相應(yīng)的控制功能。因此，在進行程序的設(shè)計時，一定要以實際電路的結(jié)構(gòu)和聯(lián)系為基礎(chǔ)，不可憑空想象來寫。</p><p><b&g

63、t;　　四 總結(jié)與體會</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計，使我受益匪淺，不僅是理論層面還是實際應(yīng)用層面，都收益頗豐。學會了如何把理論應(yīng)用到實際當中，畢竟理論只是理論，理論的最終價值是指導(dǎo)我們的實踐，在實踐中應(yīng)用理論，檢驗理論，豐富理論，這才是理論的目的的。這種將理論聯(lián)系實踐的課程設(shè)計，避免使我們走到說起理論滔滔不絕，一到應(yīng)用不知所措的境地。同時本次課程設(shè)計加深了對理論的了解，這是親身體會到

64、的，這不是書本能帶給我們的；也提升了我們的實際動手能力，以及理論分析解決問題的能力，作為工科生，以后畢竟要與各種各樣的設(shè)備打交道，要想熟練掌握運用它們，不僅需要理論知識作為基礎(chǔ)，熟練地操作能力也是必不可少的；同時也培養(yǎng)了我們的合作意識，與伙伴共同解決問題，因為工科內(nèi)容是很龐大的，內(nèi)容繁多，而一個人擅長的方面又不同，想要一個人單打獨干，不僅困難，而且效率低下，如果有了伙伴之間的相互幫助，就可以事半功倍。這就是整個課程設(shè)計我的收獲，很難得，

65、也很珍貴，必將在我今后的學習工作中給我極大地啟示和幫助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 李廣弟，朱月秀，王秀山.《單片機基礎(chǔ)》北京航空航天大學出版社，2001(07).</p><p>　　[2] 蔡美琴,張為民等.《MCS-51系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用》高等教育出版社，2004(06).</p&

66、gt;<p>　　[3] 張毅剛,等.MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計[M].哈爾濱工業(yè)大學出版社,1997.</p><p>　　[4] 劉瑞星,胡健等.《Protel DXP 實用教程》機械工業(yè)出版社，2003(04).</p><p>　　[5] 于海生. 《計算機控制技術(shù)》 機械工業(yè)出版社 2007(05).</p><p>　　[6] 譚浩強. 《

67、C程序設(shè)計》 清華大學出版社.</p><p>　　[7] 康華光. 《電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分》 高等教育出版社 1998(08).</p><p>　　[8] 余錫存. 《單片機原理與接口技術(shù)》 西安電子科技大學出版社，2003.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本論文是在我的指導(dǎo)老師密切

68、關(guān)心和悉心指導(dǎo)下完成的。老師在課題開題期間和論文寫作的過程中給予了我許多指導(dǎo)，導(dǎo)師總是以認真負責、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)良的作風和嚴謹治學的態(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！</p><p>　　同時我要感謝我的同學，特別是我的室友們，正是他們在這幾年里陪我一起成長，一起學習，才讓我有了今天的成績。他們在平時的學習和生活中他們給予了我無私的關(guān)懷和幫助，在此表

69、示我最誠摯的謝意。</p><p><b>　　附錄Ⅰ</b></p><p><b>　　原理圖</b></p><p><b>　　實物圖</b></p><p><b>　　附錄Ⅱ</b></p><p><b>