智能溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　溫度是日常生活中無(wú)時(shí)不在的物理量，溫度的控制在各個(gè)領(lǐng)域都有積極的意義。很多行業(yè)中都有大量的用電加熱設(shè)備，如用于熱處理的加熱爐，用于融化金屬的坩鍋電阻爐及各種不同用途的溫度箱等，采用單片機(jī)對(duì)它們進(jìn)行控制不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單、靈活性大等特點(diǎn)，而且還可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，智能化溫度控制

2、技術(shù)正被廣泛地采用。</p><p>　　本溫度設(shè)計(jì)采用現(xiàn)在流行的AT89S52單片機(jī)，配以DS18B20數(shù)字溫度傳感器，該溫度傳感器可自行設(shè)置溫度上下限。單片機(jī)將檢測(cè)到的溫度信號(hào)與輸入的溫度上、下限進(jìn)行比較，由此作出判斷是否啟動(dòng)繼電器以開(kāi)啟設(shè)備。</p><p>　　本文對(duì)溫度控制的發(fā)展現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)意義做了介紹，而后對(duì)全部的硬件電路進(jìn)行了詳細(xì)的討論，包括串行LED驅(qū)動(dòng)器的控制方式和工作原理

3、，A/D轉(zhuǎn)換器，查詢(xún)式鍵盤(pán)，溫度傳感器的應(yīng)用等。接著對(duì)軟件部分也作了仔細(xì)的思考，按模塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，包括顯示、鍵盤(pán)、A/D轉(zhuǎn)換、溫度控制和溫度傳感器的程序說(shuō)明并畫(huà)出各子程序流程圖等。最后進(jìn)行了系統(tǒng)整體調(diào)試。</p><p>　　溫度控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)將溫度經(jīng)過(guò)熱敏電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)放大器放大后進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過(guò)LED靜態(tài)顯示電路以十進(jìn)制形式顯示出來(lái)，同時(shí)顯示電路還將顯示設(shè)定的恒溫值且

4、通過(guò)鍵盤(pán)可以改變?cè)O(shè)定值的大小。</p><p>　　索引關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用；溫度采集控制；DS18B20應(yīng)用</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　智能溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-------------------------------------------------------------------1</p

5、><p>　　第一章 緒論----------------------------------------------------------------------------------1</p><p>　　1.1 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景、發(fā)展歷史及意義------------------------------1</p><p>　　1.2 溫度控制系統(tǒng)的

6、目的------------------------------------------------------------1</p><p>　　1.3 溫度控制系統(tǒng)完成的功能------------------------------------------------------1</p><p>　　第二章 總體設(shè)計(jì)方案-----------------------------

7、-----------------------------------------1</p><p>　　2.1 控制部分---------------------------------------------------------------------------1</p><p>　　2.2 顯示部分--------------------------------------

8、-------------------------------------1</p><p>　　2.3 溫度采集部分---------------------------------------------------------------------1</p><p>　　第三章 智能溫度控制系統(tǒng)基本構(gòu)成及工作原理---------------------------------

9、----1</p><p>　　3.1 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成------------------------------------------------------------------1</p><p>　　3.2 系統(tǒng)的軟件構(gòu)成------------------------------------------------------------------1</p>

10、<p>　　3.3 系統(tǒng)的工作原理------------------------------------------------------------------1</p><p>　　第四章 智能溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)----------------------------------------------------1</p><p>　　4.1 A/D轉(zhuǎn)換器--

11、----------------------------------------------------------------------1</p><p>　　4.2 查詢(xún)式鍵盤(pán)------------------------------------------------------------------------1</p><p>　　4.3 溫度傳感器----------

12、--------------------------------------------------------------1</p><p>　　第五章 DS18B20的測(cè)溫原理------------------------------------------------------------1</p><p>　　5.1 DS18B20的測(cè)溫原理----------------

13、-------------------------------------------1</p><p>　　5.2 DS18B20的測(cè)溫流程-----------------------------------------------------------1</p><p>　　5.3 顯示溫度值的LED顯示器接口簡(jiǎn)介--------------------------------

14、--------1</p><p>　　第六章 智能溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)---------------------------------------------------1</p><p>　　6.1 顯示部分--------------------------------------------------------------------------1</p>

15、<p>　　6.2 A/D轉(zhuǎn)換部分--------------------------------------------------------------------1</p><p>　　6.3 鍵盤(pán)部分--------------------------------------------------------------------------1</p><p>

16、　　6.4 溫度傳感器部分-----------------------------------------------------------------1</p><p>　　6.5 溫度控制部分--------------------------------------------------------------------1</p><p>　　第七章 系統(tǒng)總流程圖---

17、------------------------------------------------------------------1</p><p>　　第八章 結(jié)論---------------------------------------------------------------------------------1</p><p>　　第九章 致謝-----------

18、----------------------------------------------------------------------1</p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)-----------------------------------------------------------------------------------1</p><p>　　智能溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)&

19、lt;/p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景、發(fā)展歷史及意義</p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，以及測(cè)溫儀器在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。特別是近年來(lái)，溫度控制系統(tǒng)已應(yīng)用到人們生活的各個(gè)方面，但溫度控制一直是一個(gè)未開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域，卻又是與人們息息相關(guān)

20、的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題。針對(duì)這種實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景與實(shí)際意義。</p><p>　　溫度是科學(xué)技術(shù)中最基本的物理量之一，物理、化學(xué)、生物等學(xué)科都離不開(kāi)溫度。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中，像電力、化工、石油、冶金、航空航天、機(jī)械制造、糧食存儲(chǔ)、酒類(lèi)生產(chǎn)等領(lǐng)域內(nèi)，溫度常常是表征對(duì)象和過(guò)程狀態(tài)的最重要的參數(shù)之一。比如，發(fā)電廠(chǎng)鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)反應(yīng)的工藝過(guò)程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏?/p>

21、能正常進(jìn)行；煉油過(guò)程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。沒(méi)有合適的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備就不能正常工作，糧倉(cāng)的儲(chǔ)糧就會(huì)變質(zhì)霉?fàn)€，酒類(lèi)的品質(zhì)就沒(méi)有保障。因此，各行各業(yè)對(duì)溫度控制的要求都越來(lái)越高?？梢?jiàn)，溫度的測(cè)量和控制是非常重要的。</p><p>　　單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了溫度檢測(cè)和溫度控制。隨著溫度控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣，

22、各種適用于不同場(chǎng)合的智能溫度控制器應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>　　1.2溫度控制系統(tǒng)的目的</p><p>　　本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是溫度測(cè)試控制系統(tǒng)，控制對(duì)象是溫度。溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比如溫室、水池、發(fā)酵缸、電源等場(chǎng)所的溫度控制。而以往溫度控制是由人工完成的而且不夠重視，其實(shí)在很多場(chǎng)所溫度都需要監(jiān)控以防止發(fā)生意外。針對(duì)此問(wèn)題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)一種可連續(xù)高精度調(diào)溫的溫

23、度控制系統(tǒng)，它應(yīng)用廣泛，功能強(qiáng)大，小巧美觀(guān)，便于攜帶，是一款既實(shí)用又廉價(jià)的控制系統(tǒng)。</p><p>　　1.3溫度控制系統(tǒng)完成的功能</p><p>　　本設(shè)計(jì)是對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本的溫度控制功能：當(dāng)溫度低于設(shè)定下限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)加熱繼電器加溫，使溫度上升，同時(shí)綠燈亮。當(dāng)溫度上升到下限溫度以上時(shí)，停止加溫；當(dāng)溫度高于設(shè)定上限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇

24、降溫，使溫度下降，同時(shí)紅燈亮。當(dāng)溫度下降到上限溫度以下時(shí)，停止降溫。溫度在上下限溫度之間時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不執(zhí)行。數(shù)碼管即時(shí)顯示溫度，精確到小數(shù)點(diǎn)一位。</p><p><b>　　總體設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　考慮使用溫度傳感器,結(jié)合單片機(jī)電路設(shè)計(jì),采用一只 DS18B20 溫度傳感器,直接讀 取被測(cè)溫度值,之后進(jìn)行轉(zhuǎn)換,依次完成設(shè)計(jì)要求. 在本系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)

25、方框圖如圖 2.1 所示,它由三部分組成:①控制部分主芯片采用 單片機(jī) AT89S51;②顯示部分采用 3 位 LED 數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描方式實(shí)現(xiàn)溫度顯示;③溫度 采集部分采用 DS18B20 溫度傳感器.</p><p>　　圖2.1 溫度計(jì)電路總體設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　2.1控制部分</b></p><p>　　單片機(jī)AT89

26、S52具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿(mǎn)足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用，系統(tǒng)應(yīng)用三節(jié)電池供電。</p><p><b>　　2.2 顯示部分</b></p><p>　　顯示電路采用4位共陽(yáng)LED數(shù)碼管。</p><p>　　2.3 溫度采集部分</p><p>　　DS18B

27、20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ON-B0ARD）專(zhuān)利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。與其它溫度傳感器相比，DS18B20具有以下特性：</p><p>　　a) 獨(dú)特的單線(xiàn)接口方式：DS18B20與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。    b) 在使用中不需要任何

28、外圍元件。    c) 可用數(shù)據(jù)線(xiàn)供電，電壓范圍：+3.0 V～+5.5 V。   d) 測(cè)溫范圍：-55 ℃～+125 ℃。固有測(cè)溫分辨率為0.1℃。    e) 通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字讀數(shù)方式。    f）用戶(hù)可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。    g）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B

29、20可以并聯(lián)在惟一的三線(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。</p><p>　　第三章 智能溫度控制系統(tǒng)基本構(gòu)成及工作原理</p><p>　　3.1系統(tǒng)的硬件構(gòu)成</p><p>　　課題設(shè)計(jì)的硬件部分由89S52單片機(jī)、DS18B20、74LS14、74LS273鎖存器以及若干電容、7個(gè)發(fā)光二極管、4只數(shù)碼管、5個(gè)按鍵、11.0592MHZ晶振組成。（結(jié)構(gòu)如圖3.1）<

30、/p><p>　　圖3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　以下對(duì)各組成部件功能進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：</p><p>　　89S52單片機(jī)用于溫度的采集，數(shù)據(jù)處理，存儲(chǔ)溫度上下限和超溫控制。</p><p>　　DS18B20是單總線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器，輸出方式為串行單線(xiàn)輸出，主要作用是把溫度值以數(shù)字形式輸出和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換精度控制字。第三章將作出詳細(xì)介紹，

31、此處不做過(guò)多贅述。</p><p>　　74LS02或非門(mén)，用于選擇鎖存器（與寫(xiě)信號(hào)或非）。</p><p>　　74LS14施密特觸發(fā)器，用于鍵盤(pán)消抖。</p><p>　　74LS273鎖存器。用鎖存顯示位、段碼以及指示信號(hào)。</p><p>　　按鍵用于輸入和查看溫度上下限，使單片機(jī)復(fù)位，每隔2小時(shí)發(fā)送0.5秒的啟動(dòng)電機(jī)的正脈沖。<

32、;/p><p>　　晶振是為單片機(jī)提供工作脈沖。</p><p>　　數(shù)碼管用于顯示溫度值。</p><p>　　發(fā)光二極管用于上下限溢出報(bào)警，溫度超限報(bào)警及控制，設(shè)置上/下限指示，正常工作指示。各功能對(duì)應(yīng)的指示燈設(shè)置如表3.1：</p><p>　　表3.1 指示燈設(shè)置</p><p>　　3.2 系統(tǒng)的軟件構(gòu)成&l

33、t;/p><p>　　課題原計(jì)劃用匯編語(yǔ)言完成。后來(lái)決定使用C語(yǔ)音編寫(xiě)程序，系統(tǒng)的軟件由溫度數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、溫度顯示及按鍵處理等部分組成。89S52完成的功能主要是數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、控制計(jì)算、進(jìn)制轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示、按鍵處理以及電機(jī)控制等。溫度采樣和轉(zhuǎn)換部分由DS18B20來(lái)完成。</p><p>　　3.3 系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　首先，由溫度傳感器DS

34、18B20對(duì)溫度進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換，將測(cè)量結(jié)果送給單片機(jī)，單片機(jī)將輸入的溫度值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將溫度值與設(shè)定的溫度值上下限進(jìn)行比較。根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的處理。若溫度超限則報(bào)警指示燈亮，以便進(jìn)行及時(shí)處理。</p><p>　　系統(tǒng)原理框圖如圖3.2所示：</p><p>　　圖3.2 系統(tǒng)原理圖</p><p>　　第四章 智能溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p>

35、<p>　　溫度控制系統(tǒng)是由單片機(jī)AT89C51、溫度控制電路、ADC0809、鍵盤(pán)控制電路和靜態(tài)串行顯示電路等部分組成。</p><p>　　系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)框圖如4.1所示：</p><p>　　圖4.1 硬件電路圖</p><p>　　4.1 A/D轉(zhuǎn)換器</p><p>　　ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路

36、多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖4.2所示：</p><p>　　圖4.2 ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　由圖4.2可知，ADC0809由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用

37、A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸j出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大，輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。</p><p>　　地址輸入和控制線(xiàn)：4條。 </p><p><b

38、>　　4.2 查詢(xún)式鍵盤(pán)</b></p><p>　　查詢(xún)式鍵盤(pán)屬于獨(dú)立式鍵盤(pán)，鍵盤(pán)的各個(gè)按鍵之間彼此是獨(dú)立的且是最簡(jiǎn)單的鍵盤(pán)電路。每個(gè)鍵地接入一根數(shù)據(jù)輸入線(xiàn)。如圖2-5所示。注意：由于每一個(gè)按鍵均需要一根I/O口線(xiàn) ，當(dāng)鍵盤(pán)按鍵數(shù)量比較多時(shí)，需要的I/O口線(xiàn)也較多，因此獨(dú)立式鍵盤(pán)只適合于按鍵較少的應(yīng)用場(chǎng)合。一般情況下，按鍵數(shù)等于占用I/O端口數(shù)。</p><p>　　查

39、詢(xún)式鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)圖如圖4.3所示：</p><p>　　圖4.3 查詢(xún)式鍵盤(pán)的接口電路</p><p>　　查詢(xún)式鍵盤(pán)可以工作在多種方式下，中斷方式、程序查詢(xún)方式、定時(shí)查詢(xún)發(fā)送和中斷查詢(xún)方式。</p><p>　　在中斷模式下，按鍵的數(shù)量受到外部中斷源的限制。在有特殊需要的場(chǎng)合，還可以借用內(nèi)部的定時(shí)器中斷。所以在這種模式下，按鍵的數(shù)目小于外部中斷源和單片機(jī)定時(shí)器數(shù)量

40、之和。</p><p>　　程序查詢(xún)和定時(shí)查詢(xún)類(lèi)似，都是通過(guò)讀I/O狀態(tài)，當(dāng)有鍵被按下時(shí)相應(yīng)的I/O口線(xiàn)變?yōu)榈碗娖?，而未被按下的鍵對(duì)應(yīng)的I/O口線(xiàn)保持為高電平，這樣通過(guò)讀I/O口狀態(tài)可判斷是否有鍵按下和哪一個(gè)鍵被按下。</p><p>　　4.3 溫度傳感器</p><p>　　溫度傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量變化裝置。</p><p>

41、;　　將溫度變化轉(zhuǎn)換為熱電勢(shì)變化的稱(chēng)熱電偶傳感器。將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱(chēng)為熱電阻傳感器；金屬熱電阻式傳感器簡(jiǎn)稱(chēng)為熱電阻，半導(dǎo)體熱電阻式傳感器簡(jiǎn)稱(chēng)為熱敏電阻。溫度傳感在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究、民用生活等許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。電阻式傳感器廣泛被用于-200～960℃范圍內(nèi)的溫度。是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而變化的性質(zhì)而工作的，用儀表測(cè)量出熱電阻的阻值變化，從而得到與電阻值對(duì)應(yīng)的溫度值。電阻式傳感器分為金屬熱電阻傳感器和半導(dǎo)體熱電阻

42、傳感器兩大類(lèi)。前者稱(chēng)為熱電阻，后者稱(chēng)為熱敏電阻。</p><p>　　對(duì)于熱敏電阻，需要了解以下幾點(diǎn)：</p><p>　?。?）測(cè)溫原理及特性</p><p>　　NTC熱敏電阻研制的較早，也較成熟。最常見(jiàn)的是由金屬氧化物組成。根據(jù)不同的用途，NTC又可以分為兩大類(lèi)。第一類(lèi)用于測(cè)量溫度。它的電阻值與溫度之間呈負(fù)的指</p><p>　　數(shù)關(guān)

43、系。第二類(lèi)為負(fù)的突變型，當(dāng)其溫度上升到某設(shè)定值時(shí)，其電阻值突然下降，多用于各種電子電路中抑制浪涌電流，起保護(hù)作用。</p><p>　　典型的PTC熱敏電阻通常是在鈦酸鋇陶瓷中加入施主雜質(zhì)以增大電阻溫度系數(shù)。</p><p>　　（2）熱敏電阻的應(yīng)用</p><p>　　熱敏電阻具有尺寸小、響應(yīng)速度快、阻值大、靈敏度高等特點(diǎn)，因此它在許多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。</p

44、><p>　?。?）熱敏電阻的溫度補(bǔ)償</p><p>　　熱敏電阻可以在一定的溫度范圍內(nèi)對(duì)某些元件進(jìn)行溫度補(bǔ)償。</p><p>　　熱敏電阻可以用于溫度控制：</p><p>　　溫度傳感器的作用是將溫度經(jīng)過(guò)熱敏電阻Rt轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。在本課題中溫度范圍的計(jì)算原理：首先把A/D轉(zhuǎn)換中電位器旋鈕順時(shí)針旋到底，即模擬信號(hào)的輸入不衰減，選取兩個(gè)溫度

45、狀態(tài)T1、T2,分別測(cè)量出其模擬輸出電壓V1、V2；根據(jù)0809的輸入范圍在0到5伏，即可計(jì)算出溫度極限。0伏時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度TL:T1-（V1-0）(T2-T1)/(V2-V1)。</p><p>　　5伏時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度TH: T1-（V1-5）(T2-T1)/(V2-V1)</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)中近似計(jì)算TH為150攝氏度，TL為-50攝氏度。</p><p>

46、　　程序溫度的計(jì)算原理：首先用溫度范圍除以0到256（即每個(gè)十六進(jìn)制數(shù)的溫度增長(zhǎng)率），然后乘以模擬轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，即得到升高的溫度，在和最低溫度相加，就可以得到實(shí)際的溫度值。其公式為：TL+AX(TH-TL)/256</p><p>　　TL:顯示的最低溫度</p><p>　　TH:顯示的最高溫度</p><p>　　AX:模擬電壓所轉(zhuǎn)換的數(shù)字量</p>

47、<p>　　第五章 DS18B20的測(cè)溫原理</p><p>　　5.1 DS18B20的測(cè)溫原理</p><p>　　每一片DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列號(hào)，在出廠(chǎng)前已寫(xiě)入片內(nèi)ROM 中。主機(jī)在進(jìn)入操作程序前必須用讀ROM(33H)命令將該DSl8B20的序列號(hào)讀出。</p><p>　　程序可以先跳過(guò)ROM，啟動(dòng)所有DSl8B

48、20進(jìn)行溫度變換，之后通過(guò)匹配ROM，再逐一地讀回每個(gè)DSl8B20的溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　DS18B20的測(cè)溫原理如圖5.1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(hào)送給減法計(jì)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(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而

49、完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將-55 ℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55 ℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄

50、存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線(xiàn)性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值. </p><p>　　表5－1 ROM操作命令</p><p>　　另外，由于DS18B20單線(xiàn)通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫(xiě)時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按

51、協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖5.1 測(cè)溫原理內(nèi)部裝置</p><p>　　5.2 DS18B20的測(cè)溫流程</p><p>　　圖5.2 DS18B20測(cè)溫流程</p><p>　　5.3 顯示溫度值的LED顯示器接口簡(jiǎn)介 </p>

52、<p>　　LED顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的廉價(jià)輸出設(shè)備。它是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成的，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)一個(gè)筆畫(huà)劃發(fā)光，控制某段發(fā)光二極管導(dǎo)通，就能顯示出某個(gè)數(shù)碼或字符。</p><p>　　在靜態(tài)顯示系統(tǒng)中，每位顯示器都應(yīng)有各自的鎖存器、譯碼器（若采用軟件譯碼，譯碼器可省去）與驅(qū)動(dòng)器，用以鎖存各自待顯示數(shù)字的BCD碼或字段碼。因此，靜態(tài)顯示系統(tǒng)在每一次顯示輸出后能夠保持顯示不變，僅在待

53、顯示數(shù)字需要改變時(shí)，才更新其數(shù)字顯示鎖存器中的內(nèi)容。這種顯示占用CPU的時(shí)間少，顯示穩(wěn)定可靠。缺點(diǎn)是，當(dāng)顯示的位數(shù)較多時(shí)，占用的I/O口較多。</p><p>　　在動(dòng)態(tài)顯示的系統(tǒng)中，CPU需定時(shí)地對(duì)每位LED顯示器進(jìn)行掃描，每位LED顯示器分時(shí)輪流工作，每次只能使一位LED顯示，但由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，仍感覺(jué)所有的LED顯示器都在同時(shí)顯示。這種顯示的優(yōu)點(diǎn)是使用硬件少，占用I/O口少。缺點(diǎn)是占用 CPU時(shí)間長(zhǎng)，只

54、要不執(zhí)行顯示程序，就立刻停止顯示。但隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，目前已有能自動(dòng)對(duì)顯示器進(jìn)行掃描的專(zhuān)用顯示芯片，使電路既簡(jiǎn)單又占用CPU時(shí)間。在我們所設(shè)計(jì)的溫度計(jì)中數(shù)碼管顯示就是利用的動(dòng)態(tài)顯示。</p><p>　　第6章 溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　6.1 顯示部分</b></p><p>　　6.1.1 顯示程序設(shè)計(jì)

55、</p><p>　　置存儲(chǔ)取首址；顯示緩沖區(qū)首址（對(duì)應(yīng)字形碼）；置串行輸出口即RXD，置時(shí)鐘輸出口即TXD；存入顯示數(shù)據(jù)。</p><p>　　表頭地址；查表指令；段碼地址指針，顯示段碼字節(jié)數(shù)；輸出子程序；取段碼；段碼左移則輸出一位段碼然后發(fā)送脈沖一位。</p><p>　　6.1.2 顯示程序流程圖</p><p>　　LED顯示器流程

56、圖如圖6.1所示：</p><p>　　圖6.1 LED顯示器流程圖</p><p>　　6.2 A/D 轉(zhuǎn)換部分</p><p>　　6.2.1A/D轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì) </p><p>　　顯示緩沖器存放0AH，0DH，－，0XH，0XH；串行靜態(tài)顯示“AD–XX”XX表示0～F；A/D地址清零，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器，延時(shí)等待轉(zhuǎn)換結(jié)果然后讀入結(jié)

57、果送入數(shù)碼管顯示。</p><p>　　累加器內(nèi)容存入B中，A的內(nèi)容高四位與低四位交換，A的內(nèi)容高四位清零，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果高位送入DBUF3中，取出A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果，A的內(nèi)容高四位清零則結(jié)果低位送入DBF4中；串行靜態(tài)顯示“AD–XX”。</p><p>　　靜態(tài)顯示子程序；顯示表頭地址；取段碼到TEMP中去顯示段碼地址指針讀出段碼字節(jié)數(shù)；移位次數(shù)取段碼；段碼左移；輸出一位段碼；發(fā)送一個(gè)

58、一位脈沖。</p><p>　　6.2.2 A/D轉(zhuǎn)換流程圖</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換流程圖如圖6.2所示：</p><p>　　圖6.2 A/D轉(zhuǎn)換流程圖</p><p><b>　　6.3 鍵盤(pán)部分</b></p><p>　　6.3.1 查詢(xún)式鍵盤(pán)程序設(shè)計(jì)</p>

59、<p>　　先初始化地址參數(shù),顯示緩沖區(qū)初始；輸入前，鎖存器置“1”；讀取鍵盤(pán)狀況；有鍵按下，若無(wú)鍵按下返回；延時(shí)去抖動(dòng)；確有鍵按下則從鍵表中取鍵值然后相比較，若相等則等鍵釋放，延時(shí)去抖動(dòng)得鍵碼；若不相等，到繼續(xù)訪(fǎng)問(wèn)鍵值表，鍵值不在鍵值中，即多鍵同時(shí)按下；然后鍵表值靜態(tài)顯示。</p><p><b>　　查詢(xún)式鍵盤(pán)流程圖</b></p><p>　　查詢(xún)式

60、鍵盤(pán)流程圖如圖6.3所示：</p><p>　　圖6.3 查詢(xún)式鍵盤(pán)流程圖</p><p>　　6.4 溫度傳感器部分</p><p>　　6.4.1 溫度傳感器的程序設(shè)計(jì)</p><p>　　輸入A/D端口地址；顯示溫度，將正負(fù)值區(qū)分顯示；顯示“–”號(hào)時(shí)求補(bǔ)碼；顯示“ ”時(shí)存入顯示內(nèi)容，讀入結(jié)果，計(jì)算溫度。其公式為：TL+AX(TH-T

61、L)/256（TL:顯示的最低溫度TH：顯示的最高溫度AX：模擬電壓所轉(zhuǎn)換的數(shù)字量）</p><p>　　6.4.2 溫度檢測(cè)的流程圖</p><p>　　溫度檢測(cè)流程圖如圖6.4所示： </p><p>　　圖6.4 溫度檢測(cè)流程圖</p><p>　　6.5 溫度控制部分</p><p>　　6.5.1 溫度

62、控制的程序設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)定初始化溫度,采樣實(shí)際溫度,把實(shí)際溫度與設(shè)定恒定溫度相比較。若溫度相等時(shí)顯示溫度。若當(dāng)前顯示溫度低與恒定溫度2°C時(shí)，由單片機(jī)發(fā)出的指令信號(hào)使加熱電阻開(kāi)始加熱。若當(dāng)前顯示的溫度高與恒定溫度2°C時(shí),單片機(jī)發(fā)出指令信號(hào)，斷開(kāi)繼電器，加熱電阻停止加熱，制冷采用自然冷卻。</p><p>　　6.5.2 溫度控制的流程圖</p&g

63、t;<p>　　溫度控制的流程圖如圖6.5所示：</p><p>　　圖6.5 溫度控制流程圖</p><p>　　第七章 系統(tǒng)總流程圖</p><p>　　溫度控制系統(tǒng)的總流程圖如圖7.1所示：</p><p>　　圖7.1 溫度控制系統(tǒng)的總流程圖</p><p><b>　　第八章

64、結(jié)論</b></p><p>　　在基于單片機(jī)的智能溫度控制系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)過(guò)程中，借鑒已有的一些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)理論,使系統(tǒng)主要具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　a)󰀡采用AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心單元，在開(kāi)發(fā)上省去了很多精力，并且功能強(qiáng)大，方便用戶(hù)操作，成本上比專(zhuān)用DSP芯片要低得多。</p><p>　　b) 利用DS18B

65、20做傳感器，測(cè)溫范圍為—55℃～+125℃，測(cè)溫度精度可達(dá)到0.0625℃。由于傳送的是串行放大器和A/D轉(zhuǎn)換器可以統(tǒng)統(tǒng)被省卻，因而這種測(cè)溫方式大大提高了各種溫度測(cè)控系統(tǒng)的可靠性，降低了成本，縮小了體積。</p><p>　　c) 系統(tǒng)顯示電路設(shè)計(jì)采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單片機(jī)CPU開(kāi)銷(xiāo)小，能顯著降低顯示器的功耗。

66、

67、 </p><p>　　d) 系統(tǒng)每?jī)尚r(shí)發(fā)送

68、0.5秒的脈沖。溫度會(huì)隨著時(shí)間下降，每2個(gè)小時(shí)啟動(dòng)一次電機(jī)，自動(dòng)修正溫度。</p><p>　　現(xiàn)今，智能溫度控制系統(tǒng)在）dddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddd感器8B20測(cè)溫精度、分辨力和測(cè)試功能

69、有所提高。測(cè)溫精度越來(lái)越高、分辨力越來(lái)越強(qiáng)、測(cè)試功能越來(lái)越多。比如：</p><p>　　a) 美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司新研制的DS1624型高分辨力智能溫度傳感器，能輸出13位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，其分辨力高達(dá)0.03125°C，測(cè)溫精度為±0.2°C。為了提高多通道智能溫度傳感器的轉(zhuǎn)換速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。以AD7817型5通道智能溫度傳感器為例，它對(duì)本地傳感器

70、、每一路遠(yuǎn)程傳感器的轉(zhuǎn)換時(shí)間分別僅為27us、9us。</p><p>　　b) 新型智能溫度傳感器的測(cè)試功能也在不斷增強(qiáng)。DS1629型單線(xiàn)智能溫度傳感器增加了實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘（RTC），使其功能更加完善。DS1624還增加了存儲(chǔ)功能，利用芯片內(nèi)部256字節(jié)的EEPROM存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)用戶(hù)的短信息。</p><p>　?。ヾdddddddddddddddddddddddddddddddddd

71、ddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddd感器8B20第九章 致 謝</p><p>　　在論文完成之際，回顧大學(xué)的成長(zhǎng)道路，我在學(xué)業(yè)和生活上得到了眾多老師、同學(xué)和朋友們的熱心幫助和大力支持。在此，我要向你們表示我最誠(chéng)摯的謝意！</p><p>

72、;　　本論文是在**老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在此我首先對(duì)*老師表示誠(chéng)摯的謝意。 在我的整個(gè)學(xué)習(xí)階段，無(wú)論在專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)，還是在課題研究和論文撰寫(xiě)上，老師都給予了極大的關(guān)心、指導(dǎo)和鼓勵(lì)。*老師求真務(wù)實(shí)的治學(xué)精神、淵博的知識(shí)、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、勇于開(kāi)拓的科學(xué)精神和平易近人的態(tài)度，是我終身難忘，并將深深影響我以后的工作和學(xué)習(xí)，再次感謝老師對(duì)我不倦的栽培。</p><p>　　白駒過(guò)隙，日月如梭。一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)走入最后

73、的階段。大學(xué)的生活也即將落幕，但對(duì)于我來(lái)說(shuō)，才是真正踏入社會(huì)工作、生活的預(yù)演。畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成是一個(gè)階段的完成，也是另一種生活的開(kāi)始。人生道路的轉(zhuǎn)角已經(jīng)露出了端倪，前方的道路也許更難，但我有信心。</p><p>　　很高心能順利的完成本課題的設(shè)計(jì)工作。雖然設(shè)計(jì)談不上完美，還有很多欠缺的地方需要改進(jìn)，但讓我學(xué)到了很多知識(shí)。</p><p>　　在課題的研究過(guò)程中，我的同學(xué)，同事都給予了大量的

74、指導(dǎo)、幫助和支持，在此表示衷心的感謝！在此，對(duì)**老師的悉心培養(yǎng)謹(jǐn)致以最衷心的感謝.</p><p>　　感謝默默的支持著我的親人，是他們給我學(xué)習(xí)創(chuàng)造了很好的條件。給了我前進(jìn)的永遠(yuǎn)動(dòng)力。感謝母校四年來(lái)的栽培，是您給了我美好的大學(xué)時(shí)光，讓我學(xué)有所成。</p><p>　　最后，向所有關(guān)心、幫助過(guò)我的老師、同學(xué)、朋友表示衷心的感謝！</p><p><b>　

75、　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 趙麗娟，邵欣.基于單片機(jī)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).機(jī)械制造，2006，44(1)</p><p>　　[2] 張開(kāi)生，郭國(guó)法.MCS-51 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).微計(jì)算機(jī)信息，2005，(7)</p><p>　　[3] 沈建華，楊艷琴，翟驍曙..MSP430 系列16 位超低功耗單片機(jī)原理與應(yīng)

76、用.清華大學(xué)出版社，2004，148-155</p><p>　　[4] 賴(lài)壽宏.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1994:90-95</p><p>　?。?］劉國(guó)鈞，陳紹業(yè)，王鳳翥.圖書(shū)館目錄.第1版.北京：高等教育出版社，1957</p><p>　?。?］傅承義，陳運(yùn)泰，祁貴中.地球物理學(xué)基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社，1985，447</p>