課程設計說明書恒溫箱

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要- 2 -</p><p>　　1 引 言- 3 -</p><p>　　1.1 問題的提出- 3 -</p><p>　　1.2所在研究領域的歷史和現(xiàn)狀，前沿的主要問題及遇到的問題- 3 -</p><p>

2、;　　1.3論文研究意義- 4 -</p><p>　　1.4研究成果- 4 -</p><p>　　1.5任務與分析- 4 -</p><p>　　2方案設計- 5 -</p><p>　　2.1總體設計和方案論證- 5 -</p><p>　　2.1.1系統(tǒng)硬件結構圖- 5 -</p>&

3、lt;p>　　2.1.2總體方案論證- 6 -</p><p>　　2.1.3溫度采集模塊方案論證- 7 -</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電路設計- 8 -</p><p>　　3.1 89C51單片機- 8 -</p><p>　　3.2.1 DS18B20的內部結構- 11 -</p><p>

4、　　3.2.2 DS18B20的外形及引腳說明- 12 -</p><p>　　3.2.3 DS18B20內部結構- 12 -</p><p>　　3.2.4 DS18B20溫度傳感器的存儲器- 13 -</p><p>　　3.2.5 DS18B20的特性- 14 -</p><p>　　3.2.6 DS18B20工作原理- 16

5、 -</p><p>　　3.2.7 DS18B20與單片機的連接圖：- 16 -</p><p>　　3.2.8 DS18B20使用中注意事項- 17 -</p><p>　　3.3恒壓恒流橋式2A驅動芯片L298N介紹- 18 -</p><p>　　3.3.1 L298N的內部結構- 18 -</p><p&

6、gt;　　3.3.2 L298N的引腳圖- 18 -</p><p>　　3.3.4 L298N與單片機的連接圖- 19 -</p><p>　　3.4時鐘電路：- 20 -</p><p>　　3.5復位電路：- 20 -</p><p>　　3.6 LED顯示電路：- 20 -</p><p>　　4 系

7、統(tǒng)軟件設計- 21 -</p><p>　　4.1 Proteus軟件環(huán)境介紹- 21 -</p><p>　　4.2 Protel軟件環(huán)境介紹- 22 -</p><p>　　4.3 程序流程圖：- 23 -</p><p>　　5 系統(tǒng)調試過程- 24 -</p><p>　　結 論- 26 -<

8、;/p><p>　　參考文獻- 28 -</p><p>　　附錄A 程序代碼- 29 -</p><p>　　附錄B 電路原理圖- 35 -</p><p>　　附錄C 電路PCB圖- 36 -</p><p>　　附錄D 電路仿真圖- 37 -</p><p><b>

9、;　　摘 要</b></p><p>　　在日常生活、工業(yè)生產和實驗室中電熱恒溫箱的應用隨處可以見到：在生活中我們保存食物用到恒溫箱;工業(yè)生產中一些生產原料的保存用到恒溫箱;實驗室里，特別是生物的培育實驗室，恒溫箱的應用更是普遍。</p><p>　　在本設計中，通過對恒溫系統(tǒng)溫度的檢測與變送傳到單片機，與給定值進行比較，單片機對數(shù)據(jù)進行處理，當溫度達到報警的上、下限值時，

10、即觸發(fā)報警器報警，同時驅動電機轉動。電機與調壓器相連，當溫度高于25度的時候，電機順時針旋轉，電壓變?。划敎囟鹊陀?5度時，電機逆時針旋轉，電壓變大；當溫度值在此之間時電機不轉動，蜂鳴器不報警，與此同時數(shù)碼管顯示各種狀態(tài)下的溫度值，并可隨之改變。如此反復以達到恒溫控制的目的。</p><p>　　關鍵詞：單片機 恒溫控制，電機，蜂鳴器； </p><p><b>　　1

11、引 言 </b></p><p>　　1.1 問題的提出 </p><p>　　溫度控制，在工業(yè)自動化控制中占有非常重要的地位。單片機系統(tǒng)的開發(fā)應用給現(xiàn)代工業(yè)測控領域帶來了一次新的技術革命，自動化、智能化均離不開單片機的應用[1]。將單片機控制方法運用到溫度控制系統(tǒng)中，可以克服溫度控制系統(tǒng)中存在的嚴重滯后現(xiàn)象，同時在提高采樣頻率的基礎上可以很大程度的提高控制效果和控制精度?，F(xiàn)

12、代自動控制越來越朝著智能化發(fā)展，在很多自動控制系統(tǒng)中都用到了工控機，小型機、甚至是巨型機處理機等，當然這些處理機有一個很大的特點，那就是很高的運行速度，很大的內存，大量的數(shù)據(jù)存儲器。但隨之而來的是巨額的成本。在很多的小型系統(tǒng)中，處理機的成本占系統(tǒng)成本的比例高達20%，而對于這些小型的系統(tǒng)來說，配置一個如此高速的處理機沒有任何必要，因為這些小系統(tǒng)追求經(jīng)濟效益，而不是最在乎系統(tǒng)的快速性，所以用成本低廉的單片機控制小型的，而又不是很復雜，不需

13、要大量復雜運算的系統(tǒng)中是非常適合的。課題基于AT89C51單片機，以PID控制算法為核心算法，設計了恒溫控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了系統(tǒng)的溫度控制。</p><p>　　1.2所在研究領域的歷史和現(xiàn)狀，前沿的主要問題及遇到的問題</p><p>　　不同的產品需要通過不同溫度的控制來生產，這就要求有效的利用溫度控制來掌握所需要的產品了。在日常人們的生活中，溫度控制系統(tǒng)的應用和作用也體現(xiàn)到了各個方面，隨

14、著人們生活質量的提高，酒店廠房及家庭生活中都會見到溫度控制的影子，溫度控制將更好的服務于社會。隨著電子技術的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路的產生，給人們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計算機的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學研究得到了質的飛躍，那么單片機技術的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制測控領域帶來了一次新的革命。目前，單片機在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領域得到了極為廣泛的應用。特別是其中的C51系列單片機的出現(xiàn)，由于它具有極好的穩(wěn)定性，更快和更準確的運算精度。因此，

15、它的出現(xiàn)不但推動了工業(yè)的生產，也影響著人們的工作和學習。采用單片機來對它們進行控制不僅具有控制方便、簡單和靈活性大的優(yōu)點，而且可以大幅度提高被測溫度的技術指標，從而能夠大大提高產品的質量和數(shù)量。</p><p><b>　　1.3論文研究意義</b></p><p>　　近年來，隨著計算機技術的發(fā)展，各企業(yè)對溫度檢測技術提出了更高的要求，希望制造出適應性更強、精度更高

16、、性能更穩(wěn)定、并具有智能功能的新一代溫度檢測儀表。單片微處理器具有高精確度、高靈敏度、高響應速度，以及耗能少、機構小、可以連續(xù)測量、自動控制、安全可靠等優(yōu)點。同時，其邏輯控制運算是由軟件來進行的,可以容易的實現(xiàn)各種控制規(guī)則，甚至是比較復雜的控制算法的實現(xiàn)，而且不受外界的工作環(huán)境的影響。因此，基于單片機的溫度控制器可以安全可靠地運行，智能地控制環(huán)境溫度穩(wěn)定在某一給定值，或者給定值附近，可以大幅度提高被測溫度的技術指標。</p>

17、<p><b>　　1.4研究成果</b></p><p>　　系統(tǒng)按軟硬件獨立配合完成，在參閱大量文獻資料，總結吸取前人的經(jīng)驗，經(jīng)過設計，焊接，調試，成功地實現(xiàn)了系統(tǒng)的各個功能，達到了以下技術指標：</p><p>　　1.通過鍵盤控制，輸入要控制的溫度值。</p><p>　　2.正常運行時，能根據(jù)輸入值控制輸出。</p

18、><p>　　3.系統(tǒng)的控制溫度可以通過鍵盤任意控制（在允許的范圍內）。</p><p>　　4.數(shù)據(jù)掉電不丟失。</p><p><b>　　1.5任務與分析 </b></p><p>　　本設計是對恒溫系統(tǒng)進行的溫度控制。從系統(tǒng)內溫度的檢測、變換到信號的轉換和傳送這一系列的過程都牽扯到很多的知識，在設計過程中我們也遇到很

19、多困難，比如說溫度測量器件的選用，變換成電壓信號還是電流信號，相應的怎么傳送等，都經(jīng)過了考慮才選擇了這個方案。單片機的設計中，單片機外部線路的設計，端口的分配和選用，復位和內部時鐘的配合和電路的驅動等方面也遇到了不少問題，經(jīng)過討論我都基本上解決了。</p><p>　　這里利用芯片DS18B20作為恒溫箱的溫度檢測元件。DS18B20芯片可以直接把測量的溫度值變換成單片機可以讀取的標準電壓信號。單片機從DS18B

20、20讀入的數(shù)據(jù)與預置數(shù)進行比較，當達到溫度上下限值即驅動電機轉動，調節(jié)電壓器的值，進而對溫度進行調節(jié)。</p><p><b>　　2方案設計 </b></p><p>　　2.1總體設計和方案論證 </p><p>　　系統(tǒng)總體設計分為硬件和軟件兩個部分，文章主要為軟件方面的設計?？傮w結構包括AT89C51的主控芯片，溫度采集電路，電機

21、驅動電路，數(shù)碼管顯示電路，蜂鳴器報警電路。</p><p>　　2.1.1系統(tǒng)硬件結構圖 </p><p>　　圖2-1 溫度控制結構框圖</p><p>　　如上圖所示，系統(tǒng)以AT89C51為控制核心，在基于外圍采集，控制電路的配合下，完成對溫度的控制。主要的軟件模塊為，溫度采集模塊，數(shù)碼管顯示模塊，電機控制模塊，蜂鳴器報警控制模塊。</p>&l

22、t;p>　　2.1.2總體方案論證</p><p>　　方案一：采用傳統(tǒng)的模擬控制方法，選用模擬電路，用電位器設定給定值，采用上下限比較電路將實測的溫度值與給定的溫度值進行比較，決定加熱或者降溫。由于采用模擬控制方式，系統(tǒng)受環(huán)境的影響大，不能實現(xiàn)復雜的控制算法使控制精度做得較高，而且不能用液晶顯示和鍵盤設定。方案一系統(tǒng)框圖如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 方案一系統(tǒng)框

23、圖</p><p>　　方案二：采用單片機為控制核心。采用了DS18B20芯片對溫度進行采集（芯片內部會進行AD轉換）通過單片機處理后去控制溫度，使其達到穩(wěn)定。使用單片機具有編程靈活，控制簡單的優(yōu)點，使系統(tǒng)能簡單的實現(xiàn)溫度的控制及顯示，并且通過軟件編程能實現(xiàn)各種控制算法使系統(tǒng)還具有控制精度高的特點。方案二系統(tǒng)框圖如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 方案二系統(tǒng)框圖</p&

24、gt;<p>　　對比方案一，方案二明顯的改善了方案一的不足及缺點，并具有控制簡單、控制溫度精度高的特點，因此設計電路采用方案二。</p><p>　　2.1.3溫度采集模塊方案論證</p><p>　　方案一：采用熱敏電阻，可滿足測量范圍，但熱敏電阻精度、重復性和可靠性都比較差，對于檢測精度小于1℃的溫度信號是不適用的。 方案二：采用溫度傳感器AD590K。AD59

25、0K具有較高精度和重復性，良好的非線性保證±0.1℃的測量精度。加上軟件非線性補償可以實現(xiàn)高精度測量。AD590將溫度轉化為電流信號，因此要加相應的調理電路，將電流信號轉化為電壓信號，送入A/D轉換器，最終送往單片機。</p><p>　　方案三：采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20。DS18B20為數(shù)字式溫度傳感器，無需其他外加電路，直接輸出數(shù)字量，轉換速度快，精度高，可靠性高。可直接與單片機通信，讀取測

26、溫數(shù)據(jù)，電路簡單。</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電路設計</p><p>　　3.1 89C51單片機</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的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

27、器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器， AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。如圖3-1所示為單片機引腳圖：</p><p>　　圖3-1 89C51單片機引腳圖</p><p>　　89C51單片機與早期Intel的8051/8751/8031芯片的外部引腳和指令系統(tǒng)完全兼容，只不過用Flash ROM 替代了ROM/EPRO

28、M而已。89C51單片機內部結構如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 89C51單片機內部結構示意圖</p><p><b>　　各引腳的功能如下：</b></p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b>&l

29、t;/p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口

30、緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，

31、將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1

32、”后，它們被內部上拉為高電平，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。</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。</p><p>　　ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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，ALE端以不

33、變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR 8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。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。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外

34、部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA：當/EA保持低電平時，則在此期間CPU只訪問外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，則執(zhí)行內部程序存儲器中的程序。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（V

35、PP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 </p><p>　　3.2數(shù)字溫控芯片DS18B20介紹</p><p>　　在本設計中，選用的是溫度測量的專用芯片DS18B20。</p><p>　　DALL

36、AS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20為新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟。DALLAS半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。一線總接獨特而且經(jīng)濟的特點，是用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的建構引入全新的概念。DS18B20、DS1822“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器同DS1820一樣，DS18B20也支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為-50℃~+125℃,在-10℃

37、~+85℃范圍內，精度為±0.5℃。DS1822的精度較差為±2℃。現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測量類消費電子產品等。與前一代產品不同，新產品支持3v~5.5v的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。而且新一代產品更便宜，體積更小。DS18B20、DS1822的特性DS18B20可以程序設定9~12位的分辨率，精度為

38、77;0.5℃?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設定，及用戶設定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20的</p><p>　　3.2.1 DS18B20的內部結構</p><p>　　DS18B20內部結構主要由四個部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL配置寄存器。</p><p>　　光刻R

39、OM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校檢碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。</p><p>　　DS18B20中的溫度傳感器可完

40、成對溫度的測量，以12位轉化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達，其中S為符號位。</p><p>　　這是12位轉化后得到的12位數(shù)據(jù),存儲在18B20的兩個比特的RAM中,二進制中的前面5位符號,如果測得的溫度大于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即可得到實際溫度。&

41、lt;/p><p>　　例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H,+25.0625℃的數(shù)字輸出為0191H,-25.0625的數(shù)字輸出為FF6FH,-55℃的數(shù)字輸出為FC90H。表3.1為溫度與數(shù)據(jù)關系表：</p><p>　　表3.1 溫度與數(shù)據(jù)關系</p><p>　　3.2.2 DS18B20的外形及引腳說明</p><p>　　外形如圖3

42、-3所示：</p><p>　　圖3-3 DS18B20外形圖</p><p>　　1（GND）：地。2（DQ）：單線運用的數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。3（VDD）：可選的電源引腳。</p><p>　　3.2.3 DS18B20內部結構</p><p>　　DS18B20的內部結構如圖3-4所示：</p><p>　　圖

43、3-4 DS18B20的內部結構</p><p>　　3.2.4 DS18B20溫度傳感器的存儲器</p><p>　　DS18B20溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦的E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結構寄存器。</p><p>　　暫存存儲器包含了8個連續(xù)字節(jié),前兩個字節(jié)是測得的溫度信息,第一個字節(jié)的內容是溫

44、度的低八位,第二個字節(jié)是溫度的高八位。第三個和第四個字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝,第五個字節(jié)是結構寄存的易失性拷貝,這三個字節(jié)的內容在每一次上電復位時被刷新。第六、七、八個字節(jié)用于內部計算。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。</p><p>　　低五位一直都是1,TM是測試模式位,用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式,在DS18B20出廠時該設置為0,用戶不要去改動.R1和R0用來設置分辨率,如下表所示(DS1

45、8B20出廠時被設置為12位)，圖表3.4為分辨率設置。</p><p>　　表3.4 分辨率設置</p><p>　　根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議,主機控制DS18B20完成溫度轉換必須經(jīng)過三個步驟: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.復位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒,然后釋放, D

46、S18B20收到信號后等待16~60微秒左右,后發(fā)出60~240微秒的存在低脈沖,主CPU收到此信號表示復位成功。表3.5為DS18B20的功能指令表：</p><p>　　表3.5 功能指令表</p><p>　　3.2.5 DS18B20的特性</p><p>　　DS18B20可以程序設定9~12位的分辨率，精度為±0.5℃。可選更小的封裝方式，更

47、寬的電壓適用范圍。分辨率設定，及用戶設定的報警溫度，存儲在EEPROM，掉電后依然保存。DS18B20的性能是新一代產品中最好的，性能價格比也非常出色！</p><p>　　DS1822與DS18B20軟件兼容，是DS18B20的簡化版本，省略了存儲用戶定義報警溫度，分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為±2℃。適用于對性能要求不高，成本控制嚴格的應用，是經(jīng)濟型產品。表3.6為DS18B20的特性指標：

48、 </p><p>　　表3.6 特性指標</p><p>　　3.2.6 DS18B20工作原理</p><p>　　DS18B20的讀寫時序和測溫原理與DS1820相同,只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉換時的延時時間由2s減為750ms。下圖是DS18B20的讀寫時序圖：<

49、/p><p>　　圖3-5 DS18B20的讀寫時序圖</p><p>　　3.2.7 DS18B20與單片機的連接圖：</p><p>　　圖3-6 DS18B20與單片機的連接圖</p><p>　　3.2.8 DS18B20使用中注意事項</p><p>　　DS18B20雖然具有測溫系統(tǒng)簡單，測溫精度高，連接

50、方便，占用口線少等優(yōu)點，但實際應用中也應注意以下幾方面的問題：</p><p>　　(1). 較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送。因此，在對DS18B20進行讀寫編程時，必須嚴格地保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結果。在使用PL/M，C等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時，對DS18B20操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。</p><p>　　(2

51、).在DS18B20的有關資料中，均未提及單總線上所掛DS18B20數(shù)量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個DS18B20，在實際應用中并未如此。當單總線上所掛DS18B20超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時，要加以注意。</p><p>　　(3).連接DS18B20的總線電纜是有長度限制的，試驗中，當采用普通信號電纜傳輸長度超過50米時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當將總

52、線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達150米。當采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產生畸變造成地。因此，在使用DS18B20進行長距離測溫系統(tǒng)設計時，要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。</p><p>　　(4).在DS18B20測溫程序設計中，向DS18B20發(fā)出溫度轉換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號，一但某個DS

53、18B20接觸不好或斷線，當程序讀該DS18B20時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。這一點在進行DS18B20硬件連接和軟件設計時也要給以一定的重視。</p><p>　　3.3恒壓恒流橋式2A驅動芯片L298N介紹</p><p>　　3.3.1 L298N的內部結構</p><p>　　L298是SGS公司的產品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L2

54、98N，內部同樣包含4通道邏輯驅動電路?？梢苑奖愕尿寗觾蓚€直流電機，或一個兩相步進電機。</p><p>　　L298N芯片可以驅動兩個二相電機，也可以驅動一個四相電機，輸出電壓最高可達50V，可以直接通過電源來調節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的IO口提供信號，而且電路簡單。圖3-7為L298N的內部結構圖：</p><p>　　圖3-7 L298N的內部結構圖</p>&l

55、t;p>　　3.3.2 L298N的引腳圖</p><p>　　圖3-8 L298的引腳圖</p><p>　　3.3.4 L298N與單片機的連接圖</p><p>　　圖3-9 L298與單片機連接圖</p><p><b>　　3.4時鐘電路：</b></p><p>　　圖3-1

56、0 時鐘電路圖</p><p>　　單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，該增益反相放大器的輸入端為X1，輸出引腳為X2。兩個引腳跨接晶振和微調電阻，就構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。</p><p><b>　　3.5復位電路：</b></p><p>　　本設計用的是手動復位電路中的按鍵電平復位電路。通過RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接

57、通而實現(xiàn)。如圖3-11所示：</p><p>　　圖3-11 復位電路</p><p>　　3.6 LED顯示電路：</p><p>　　單片機對數(shù)據(jù)進行處理后通過LED進行顯示。LED接成共陰，位選用譯碼器控制，段選由鎖存器鎖存，同時考慮的LED的擴流電路。LED各管腳如圖3-12所示，接單片機的P0口和P2口。</p><p>　　圖3

58、-12 LED顯示電路</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設計</b></p><p>　　4.1 Proteus軟件環(huán)境介紹</p><p>　　本系統(tǒng)的硬件設計首先是在Proteus軟件環(huán)境中仿真實現(xiàn)的。Proteus軟件是來自英國Labcenter electronics公司的EDA工具軟件，Proteus軟件有十多年的歷史，在全

59、球廣泛使用，除了具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，它的電路仿真是互動的。針對微處理器的應用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實現(xiàn)軟件源碼級的實時調試。如果有顯示及輸出，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，還能看到運行后輸入輸出的效果。Proteus建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境，尤其重要的是Proteus Lite可以完全免費，也可以花微不足道的費用注冊達到更

60、好的效果。</p><p>　　Proteus是目前最好的模擬單片機外圍器件的工具?？梢苑抡?1系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外圍電路（如LCD，RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件...）。其實Proteus 與 Multisim比較類似，只不過它可以仿真MCU，當然，軟件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相應的仿真模型，用開發(fā)板和仿真器當然是最好選擇，

61、可是初學者擁有它們的可能性比較小。當然，硬件實踐還是必不可少的。在沒有硬件的情況下，Proteus能像Pspice 仿真模擬/數(shù)字電路那樣仿真MCU及外圍電路。另外，即使有硬件，在程序編寫早期用軟件仿真一下也是很有必要的。Proteus軟件主要具有以下幾個方面的特點：</p><p>　　1、設計和仿真軟件Proteus 是一個很有用的工具，它可以幫助學生和專業(yè)人士提高他們的模擬和數(shù)字電路的設計能力。</p

62、><p>　　2、它允許對電路設計采用圖形環(huán)境，在這種環(huán)境中，可以使用一個特定符號來代替元器件，并完成不會對真實電路造成任何損害的電路仿真操作。</p><p>　　3、它可以仿真儀表以及可描述在仿真過程中所獲得的信號的圖表。</p><p>　　4、它可以仿真目前流行的單片機，如PICS, ATMEL-AVR, MOTOROLA, 8051 等。</p>

63、<p>　　5、在設計綜合性方案中,還可以利用ARES開發(fā)印制電路板。</p><p>　　4.2 Protel軟件環(huán)境介紹</p><p>　　Protel印制板設計軟件包是澳大利亞Protel Technology公司與1990年推出的電子CAD產品，具有方便、易學、實用、快速以及高速度、高步通率的特點。它采用了分層次下拉窗口菜單結構形式，用戶基本上不需要記背太多的鍵盤命令

64、，用鼠標點擊菜單命令就能操作，Protel有著很高的自動布線布通率。布通率是電子產CAD產品的一項重要指標，它反映電子元件在電路圖中連接關系有多少能在印刷版圖中實現(xiàn)。在設計常用的單、雙面印制板時只要選擇適當?shù)脑季趾筒季€策略方法，Protel就可以輕易的達到98%-100%的布通率。對于極少數(shù)不能布通的定方，Protel可以用飛線指示出來，引導用戶用手工方法連通。另外，Protel有強大的宏命令設置功能，利用宏命令功能多定義的熱鍵可以

65、大大提高操作速度。</p><p>　　Protel對微機的軟硬件配置要求很低：cpu在8088以上，dos2.0以上版本，內存640kb以上，雙軟件（或一個軟件一個硬盤），單色顯示器（多層板設計時最好用彩色），各種兼容打印機。也能在Windows9X平臺的模擬DOS下運行。</p><p>　　Protel已成為印制板設計加工方面的工業(yè)標準。據(jù)初步統(tǒng)計Protel在CAD的市場占有率達

66、95%，成為電子產品制造業(yè)界的首選CAD軟件。</p><p>　　4.3 程序流程圖：</p><p>　?。?）主程序流程圖：</p><p>　　圖4-1 主程序流程圖</p><p>　?。?）DS18B20程序流程圖如圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2 DS18B20工作流程圖</p>

67、<p><b>　　5 系統(tǒng)調試過程</b></p><p>　　通過上面的硬件設計和軟件設計過程，設計的工作已經(jīng)基本完成，接下來的工作就是對所設計好的應用系統(tǒng)進行調試。通過調試可以檢查出系統(tǒng)出現(xiàn)的一些錯誤，從而進行下一步的修改。</p><p>　?。?）在Protel 99 SE中，對硬件電路圖進行ERC電氣規(guī)則檢查。 </p>&l

68、t;p>　　圖5-1 ERC電氣規(guī)則檢查結果</p><p><b>　?。?）程序調試</b></p><p>　　程序經(jīng)過調試顯示“0錯誤，0警告”。表示程序調試通過。</p><p>　　圖5-2 程序調試通過示意圖</p><p>　?。?）Proteus調試仿真</p><p>

69、;　　圖5-3 Proteus仿真圖</p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　在這次的課程設計中我學到了許多東西，整個做設計的過程是訓練我獨立進行科學研究的過程。按照老師給予我們的題目及其要求，可以使我們了解科學研究的過程，掌握如何收集、整理和利用材料；如何觀察、如何調查、作樣本分析；如何利用圖書館，檢索文獻資料；如何操作文本及其它一些軟件等

70、方法。</p><p>　　整個設計的過程，同時也是專業(yè)知識的學習過程，而且是更生動、更切實、更深入的專業(yè)知識的學習。首先，一個設計是結合科研課題，把學過的專業(yè)知識運用于實際，在理論和實際結合過程中進一步消化、加深和鞏固所學的專業(yè)知識，并把所學的專業(yè)知識轉化為分析和解決問題的能力。其次，在搜集材料、調查研究、接觸實際的過程中，既可以印證學過的書本知識，又可以學到許多課堂和書本里學不到的活生生的新知識。

71、 致 謝</p><p>　　在XX老師的指導下，我完成了本次設計。他們的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多為人處世的道理。本設計從選題到完成，每一步都是在他們的指導下完成的，傾注了老師大量的心

72、血。</p><p>　　在此課程設計期間。XX那嚴謹求實的治學態(tài)度，踏實堅韌的工作精神，使我感觸頗深。彭老師的這種精神使我們都不由自主的更加嚴格的要求自己，提高自己的標準，同學們一個個都努力的使自己做的更好。另外，本設計的完成也離不開其他老師和各位同學給我的建議和幫助，是他們讓我明白了團隊合作的精神。此時，再多華麗的言語也顯得蒼白。在此，謹向XX致以誠摯的謝意和崇高的敬意！</p><p&g

73、t;<b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]蔣輝平.數(shù)字PID溫度自動控制系統(tǒng)的應用[J].湖南科技學院學報，2005,26(11):71-72</p><p>　　[2]李曉妮.單片機溫度控制系統(tǒng)的設計[J].九江學院學報,2005,2(6)：2O-23</p><p>　　[3]馮博琴.微型計算機原理與接口技術[M].北京:

74、清華大學出版社,2006.154-193</p><p>　　[4]劉守義.單片機應用技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2002.260-269</p><p>　　[5]張開生,郭國法.51單片機溫度控制系統(tǒng)的設計[J].微計算機信息2005,21(7):59-61</p><p>　　[6]葉景.基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的設計[N].中國新通信(技術版)

75、 2008.7</p><p>　　[7]明鑫，陳可中等.基于單片機水溫控制系統(tǒng)[N].現(xiàn)代電子技術 2005.6</p><p>　　[8]胡明.溫度控制[EB/OL]http://www.cybosoft.com.cn/solutions/temperature.html</p><p>　　[9]劉綠山,劉建群等.基于AT89S52單片機的溫度控制系統(tǒng)[J].

76、微計算機信息   </p><p>　　2007,23(6):98-100</p><p>　　[10]高峰.單片微型計算機原理與接口技術[M].北京:科學出版社,2005.15-210</p><p>　　[11]耿方志.基于89C51的單片機智能溫度控制系統(tǒng)的設計[J].現(xiàn)代電子工程</p><p>　　20

77、03,1(45):45-50</p><p><b>　　附錄A 程序代碼</b></p><p><b>　　程序：</b></p><p><b>　　主程序：</b></p><p>　　#include "ds18b20.h"</p>

78、<p>　　#include"beep.h"</p><p>　　#include"smg.h"</p><p>　　#include"delay.h"</p><p>　　#include"motor.h"</p><p>　　#define alm

79、temp 25 //溫度報警器，高于25度時報警</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char temp;</p><p>　　beepoff();</p><p><b>　　motor1=0

80、;</b></p><p><b>　　motor2=0;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　temp=readtemperature();</p><p&

81、gt;　　display(temp);</p><p>　　display(temp);</p><p>　　display(temp);</p><p>　　display(temp);</p><p>　　display(temp);</p><p>　　if (temp>almtemp)</p>

82、<p><b>　　{</b></p><p><b>　　beepon();</b></p><p>　　motor_a();</p><p>　　display(temp);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　

83、if(temp<15)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　beepon();</b></p><p>　　motor_b();</p><p>　　display(temp);</p><p><b>　　}</b>

84、;</p><p>　　if(temp>15 & temp<=25)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　beepoff();</p><p><b>　　motor1=0;</b></p><p><b>　　motor

85、2=0;</b></p><p>　　display(temp);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　（2）DS18B20程序</p><p>　　void init_ds18b20(void)&l

86、t;/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar n;</b></p><p>　　DQ=1; //DQ復位</p><p>　　delay(10); //稍作延時</p><p>　　DQ=0; //單片機將總線拉低&

87、lt;/p><p>　　delay(80);//延時要求大于480us小于960us ,發(fā)出一個復位脈沖</p><p>　　DQ=1;//拉高，釋放總線，構成上升沿，</p><p>　　delay(20);//等待15US后，ds18b20發(fā)出一個60—240us存在脈沖</p><p>　　n=DQ;//檢測是否存在，若DQ=1

88、,存在</p><p>　　delay(30);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*--------------------------------寫一個字節(jié)---------------------------- */</p><p>　　void write_byte(uchar dat

89、)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　for(i=0; i<8;i++)//循環(huán)8次</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　DQ

90、=0;</b></p><p>　　DQ=dat&0x01;//先寫最低位</p><p>　　delay(10);</p><p><b>　　DQ=1;</b></p><p>　　dat>>=1;//右移一位</p><p><b>　　}</

91、b></p><p><b>　　delay(8);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*--------------------------------讀一個字節(jié)---------------------------- */</p><p>　　uchar

92、 read_byte(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i,value=0;</p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　DQ=0;

93、</b></p><p>　　value>>=1;</p><p><b>　　DQ=1;</b></p><p><b>　　if(DQ)</b></p><p>　　value|=0x80;</p><p><b>　　delay(8);

94、</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　return (value);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*--------------------------------讀取溫度值------------------------

95、-- */</p><p>　　uchar readtemperature(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar a=0,b=0;</p><p>　　init_ds18b20();</p><p>　　write_byte(0xcc);</p&

96、gt;<p>　　write_byte(0x44);</p><p>　　delay(450);</p><p>　　init_ds18b20();</p><p>　　write_byte(0xcc);</p><p>　　write_byte(0xbe);</p><p>　　a=read_byte(

97、);</p><p>　　b=read_byte();</p><p><b>　　b<<=4;</b></p><p>　　b+=(a&0xf0)>>4;</p><p>　　return (b);</p><p><b>　　}</b>&l

98、t;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　?。?）電機驅動模塊</b></p><p>　　void motor_a(void)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;<

99、/b></p><p>　　for(i=10;i>0;i--)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　motor1=1;</b></p><p>　　motor2=0; }</p><p><b>　　}</b>

100、</p><p>　　void motor_b(void)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　for(i=10;i>0;i--)</p><p><b>　　{</b>

101、</p><p><b>　　motor1=0;</b></p><p><b>　　motor2=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　

102、（4）顯示模塊</b></p><p>　　void display(uchar temp)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　D=1;</b></p><p><b>　　smg3=0;</b></p><p

103、><b>　　smg2=0;</b></p><p><b>　　smg1=0;</b></p><p>　　P0=smg_du[temp/10];</p><p><b>　　D=0;</b></p><p>　　delay_50us(50);</p>&

104、lt;p><b>　　D=1;</b></p><p><b>　　smg2=0;</b></p><p><b>　　smg1=1;</b></p><p><b>　　smg3=0;</b></p><p>　　P0=smg_du[temp%10

105、];</p><p>　　delay_50us(20);</p><p><b>　　D=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　?。?）蜂鳴器報警模塊：</p><p>　　void beepon(void)</p><p

106、><b>　　{int i;</b></p><p>　　for(i=0;i<100;i++)//喇叭發(fā)聲的時間循環(huán)，改變大小可以改變發(fā)聲時間長短</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(80); //參數(shù)決定發(fā)聲的頻率，估算值，可以自行更改參數(shù)并</p>

107、<p>　　beep=!beep;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　beep=1; //喇叭停止工作，間歇的時間，可更改</p><p>　　delay(2000);</p><p><b>　　}</b></p><

108、p>　　void beepoff(void)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　beep=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　附錄B 電路原理圖</p><p><b

109、>　　原理圖：</b></p><p>　　附錄C 電路PCB圖</p><p><b>　　PCB圖：</b></p><p>　　附錄D 電路仿真圖</p><p>　　畢業(yè)論文寫作流程一覽表</p><p>　　畢業(yè)論文是教學科研過程的一個環(huán)節(jié)，也是學業(yè)成績考核和評定的

110、一種重要方式。畢業(yè)論文的目的在于總結學生在校期間的學習成果，培養(yǎng)學生具有綜合地創(chuàng)造性地運用所學的全部專業(yè)知識和技能解決較為復雜問題的能力并使他們受到科學研究的基本訓練。</p><p>　　畢業(yè)論文的撰寫主要包括幾個方面的內容：</p><p>　　1.論文的選題;2.論文寫作框架的確定;3.文獻綜述;4.開題報告; 5.論文的撰寫。</p><p><b&g

111、t;　　一、論文的選題</b></p><p>　　選題是論文撰寫成敗的關鍵。因為，選題是畢業(yè)論文撰寫的第一步，它實際上就是確定“寫什么”的問題，亦即確定科學研究的方向。如果“寫什么”不明確，“怎么寫”就無從談起。</p><p>　　選題首先要符合專業(yè)培養(yǎng)目標，要與所學專業(yè)相關;其次，選題要有理論和現(xiàn)實意義，使其論文形成后既有理論支撐，同時要對現(xiàn)實有所促進;再次選題要注意一些

112、有價值的課題，比如本專業(yè)的研究空白、有爭議的話題，或者從一個新的角度來研究本專業(yè)的老話題、與研究領域有關的當前熱點問題、新問題、親自參與實踐調查的課題;第四，選題要結合考慮資料的利用。能找到比較充分的資料來源對于作者寫作論文有重要幫助;最后，選題宜小不宜大。題目范圍太大易導致內容空泛，難于駕馭。</p><p>　　(一)論文的選題的依據(jù)：1、依據(jù)個人興趣愛好;2、依據(jù)個人知識結構;3、依據(jù)當前本專業(yè)的研究熱點;

113、4、依據(jù)當前國際國內經(jīng)濟政治局勢;5、依據(jù)管理學權威刊物的近期發(fā)表論文;6、請教他人。</p><p>　　(二)畢業(yè)論文的選題原則和要求：</p><p>　　1、注重選題的實用價值，選擇具有現(xiàn)實意義的題目。(1)理論聯(lián)系實際，注重現(xiàn)實意義;(2)要注重選題的理論價值。</p><p>　　2、勤于思考，刻意求新。(1)從觀點、題目到材料直至論證方法全是新的;(2

114、)以新的材料論證舊的課題，從而提出新的或部分新的觀點、新的看法;(3)以新的角度或新的研究方法重做已有的課題，從而得出全部或部分新觀點;(4)對已有的觀點、材料、研究方法提出質疑，雖然沒有提出自己新的看法，但能夠啟發(fā)人們重新思考問題。以上四個方面并不是對“新意”的全部概括，但只要能做到其中一點，就可以認為文章的選題有了新意。</p><p>　　二、論文寫作框架的確定</p><p>　　

115、論文寫作框架起疏通思路、安排材料、形成結構的作用。一般來講，學術論文框架需要采用遞進的邏輯體系，不建議采用并列的邏輯體系，即論文的各個部分應該是層層遞進，有一定的邏輯關系的。如：第一部分是相關概念和涵義，第二部分是問題提出，第三部分是分析問題，第四部分是解決問題的辦法，第五部分是解決問題需要實現(xiàn)的一些條件和保障措施，第六部分是總結。可以根據(jù)具體情況進行刪減和添加。</p><p>　　論文框架確定后，應交給導師審

116、閱，再與導師仔細探討行文的思路，聽取導師的指導意見，最后確認論文寫作內容框架，作為開題報告中的內容部分。</p><p><b>　　三、文獻綜述</b></p><p>　　(一)文獻綜述的介紹</p><p>　　文獻綜述是在確定了選題后，在對選題所涉及的研究領域的文獻進行廣泛閱讀和理解的基礎上，對該研究領域的研究現(xiàn)狀(包括主要學術觀點、前

117、人研究成果和研究水平、爭論焦點、存在的問題及可能的原因等)、新水平、新動態(tài)、新技術和新發(fā)現(xiàn)、發(fā)展前景等內容進行綜合分析、歸納整理和評論，并提出自己的見解和研究思路而寫成的一種不同于畢業(yè)論文的文體。它要求作者既要對所查閱資料的主要觀點進行綜合整理、陳述，還要根據(jù)自己的理解和認識，對綜合整理后的文獻進行比較專門的、全面的、深入的、系統(tǒng)的論述和相應的評價，而不僅僅是相關領域學術研究的“堆砌”。</p><p><

118、b>　　(二)文獻來源</b></p><p>　　論文查閱的資料來源有：1、電子期刊。包括電子期刊網(wǎng)上的期刊論文、碩士博士的學位論文以及一些電子書籍。2、紙質書籍。如圖書、期刊雜志、報紙等。</p><p>　　(三)文獻綜述的寫作</p><p>　　文獻綜述基本由前言(引言)、正文、結論和參考文獻四大部分組成。</p><

119、p>　　1、前言(引言)：簡要介紹所綜述的課題，研究目的及意義。說明有關概念，規(guī)定綜述范圍，介紹本課題的基本內容：包括研究的歷史、現(xiàn)狀、前景和爭論焦點等，使讀者對全文有一個概括的了解。</p><p>　　2、正文：是綜述的主體部分，對某專業(yè)、學科在某階段的發(fā)展歷史和當前實際工作水平、成就和展望，以及有關各種情況都應作詳細敘述，還要把同行對該方面的不同看法也寫進去，進行分析研究。此部分要特別注意兩個問題，一

120、是查閱文獻的內容要圍繞我們選題需要研究的主題內容，以為我們后續(xù)研究提供理論支持和依據(jù)，嚴禁文獻綜述的內容和查閱的資料和論文寫作不相關;二是對文獻查閱后，不能簡單羅列，文獻綜述的重點在“綜述述”，應該通過自己的歸納、總結和整理，進行綜合的評述，不能只“述”不評，即只對觀點、數(shù)據(jù)、事實等作純客觀的分析和介紹，不作評價、評議。</p><p>　　3、結論：結論是綜述的結束語。一般包括研究的結論，本課題研究的意義，存在