本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 智能溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：在日常生活中，溫度和溫差對(duì)我們的生活都有非常大的影響。目前在大城市許多的高檔公寓已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫，然而在普通公寓并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)此類控溫系統(tǒng)，因此同高檔公寓形成了對(duì)比，為實(shí)現(xiàn)更多的地方使用自動(dòng)控溫系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的恒定控制，更廉價(jià)，更方便，適用于普及大多數(shù)家庭的使用。對(duì)我們的生活會(huì)有很大的幫助。智能自動(dòng)控溫全面實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化、無(wú)人化，都可減少可控因素帶來(lái)的損失。設(shè)計(jì)智能自動(dòng)控溫系統(tǒng)，利用溫度感應(yīng)器、報(bào)警器、LED顯示器通過(guò)對(duì)單片機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)控溫，解決由于溫度不穩(wěn)定而帶來(lái)的一系列問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)主要以AT89C51單片機(jī)為主控核心，與LED顯示器、鍵盤(pán)、報(bào)警模塊等相關(guān)電路結(jié)合。利用單片機(jī)為設(shè)計(jì)主核心，外接電路連接LED顯示器、鍵盤(pán)、報(bào)警模塊。預(yù)定溫室內(nèi)部溫度，當(dāng)溫室內(nèi)部溫度有所升高或降低時(shí)，此時(shí)通過(guò)外接電路連接的報(bào)警模塊發(fā)出警報(bào)，通過(guò)電加熱器來(lái)調(diào)節(jié)溫室內(nèi)部溫度從而達(dá)到溫室內(nèi)部溫度恒定。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，溫度傳感器，鍵盤(pán)，LED顯示器，電加熱器 Design of a Temperature-Control System Abstract In everyday life , the temperature and the temperature difference to our lives have a very big impact. Currently many of the luxury apartments in big cities have automatic temperature control, however, did not materialize in apartments such temperature control system , thus forming a contrast with the high-end apartments , to achieve more places to use automatic temperature control system , the design by MCU constant control of temperature , cheaper , more convenient, suitable for universal use in most families . Our life will be a great help . Intelligent fully automatic temperature control fully automated , unmanned , can reduce the losses caused by uncontrollable factors . Intelligent automatic temperature control system design , the use of temperature sensors, alarm , LED display microcontroller achieved through intelligent automatic temperature control , solve a series of problems due to temperature instability brought about .The design is mainly to AT89C51 master core, combined with the associated circuitry LED monitors, keyboards, alarm module. Use microcontroller as the main core of the design , external circuit connecting the LED display, keyboard, alarm module . The predetermined temperature inside the greenhouse , while the temperature inside the greenhouse be raised or lowered , this time through the external circuit connected to the alarm module alarm , an electric heater to adjust the temperature inside the greenhouse so as to achieve a constant temperature inside the greenhouse .Keywords: microcontroller, temperature sensor, keyboard, LED displays, electric heater 本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 目錄第一章 緒論11.1論文背景及意義21.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀31.3論文結(jié)構(gòu)與內(nèi)容4第二章 總體設(shè)計(jì)方案42.1單片機(jī)的選擇與簡(jiǎn)介52.2溫度傳感器的選擇62.3LED顯示器選擇82.4鍵盤(pán)的選擇102.5 其他外圍器件14第三章 軟件程序設(shè)計(jì)153.1 軟件設(shè)計(jì)思路：153.2智能控溫系統(tǒng)總流程圖163.3DS18B20子程序流程圖173.4溫差子程序流程圖173.5根據(jù)溫差的大小使電加熱器的子程序流程圖18第四章結(jié)論20致謝21參考文獻(xiàn)22第 23 頁(yè) 本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 第一章 緒論計(jì)算機(jī)的發(fā)明把人類科技推向更高層次科技，從銀河系列到現(xiàn)在的微型計(jì)算機(jī)，充分的證明隨著時(shí)間的不斷增加，社會(huì)也正在不斷的發(fā)展。在古代，我們就能看出人們?yōu)榱擞?jì)算某些東西從而發(fā)明的算盤(pán)，在當(dāng)代我們又發(fā)明了計(jì)算機(jī)，然而計(jì)算機(jī)并非只用于計(jì)算，它已經(jīng)更廣泛的滲入到各個(gè)領(lǐng)域，從小到大的說(shuō)，我們?nèi)粘Ｉ钪心芾玫接?jì)算機(jī)，簡(jiǎn)單的利用計(jì)算機(jī)功能來(lái)控制或者代替我們可以不利用人工能做的事情，在工業(yè)上我們也能利用更多計(jì)算機(jī)的功能來(lái)控制機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)，在學(xué)習(xí)我們上可以利用計(jì)算機(jī)通過(guò)Internet上網(wǎng)學(xué)習(xí)、看電影、購(gòu)物等等。未來(lái)計(jì)算機(jī)的使用及普及能使我們的生活更加的美好、方便?？傊?，我們的生活是離不開(kāi)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)已然成為我們未來(lái)生活中不可缺少的一部分，計(jì)算機(jī)也在不斷的推動(dòng)著我們的生產(chǎn)生活。從古至今來(lái)說(shuō)，我們有著五千年的文化歷史，到現(xiàn)在計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為促進(jìn)現(xiàn)代文明的進(jìn)步，推動(dòng)人類社會(huì)發(fā)展的“智能工具”。 微處理器芯片微型計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）被稱為微控制器，它被設(shè)計(jì)用于各種特殊的控制器的一般或特殊的微機(jī)系統(tǒng)，普通計(jì)算機(jī)的高密度集成，以及RAM和ROM的卷，以及輸入/輸出接口，計(jì)時(shí)器和其它電路在單芯片上構(gòu)成。MCU被廣泛使用，它具有以下特定特征：小的、靈活的、低成本的、易于商品化。它可以非常容易地被組裝成各種智能控制設(shè)備，可以有效地解決各種從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的控制任務(wù)，從而使復(fù)雜的工作簡(jiǎn)單化，避免人工控制不當(dāng)帶來(lái)的損失。抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)溫度范圍寬，可以在惡劣的環(huán)境條件下進(jìn)行可靠地工作，這是其他機(jī)型無(wú)法比擬的。在生活工作中可以很便捷地進(jìn)行多種機(jī)型控制，使全部系統(tǒng)的效率大大的提高。單片機(jī)具有體積小、功耗低、價(jià)格低等多方面有點(diǎn)，現(xiàn)如今已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一些主微控制器（如8051 ），在所需硬件上嵌入更多更專業(yè)的專用型單片機(jī)，因此單片機(jī)廣泛的應(yīng)用已經(jīng)在計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域達(dá)到了一個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的效果。 MCU應(yīng)用的意義不僅帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。更重要的意義在于，單片機(jī)的應(yīng)用正在從根本上改變了傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。原來(lái)為了實(shí)現(xiàn)大部分的功能，必須利用模擬電路或者數(shù)字電路才能完成，現(xiàn)在看來(lái)我們只需要利用單片機(jī)通過(guò)軟件控制就能完成原來(lái)復(fù)雜的問(wèn)題。我們把這種控制稱之為為控制技術(shù)，這種技術(shù)給我們帶來(lái)最大化的利益，它的出現(xiàn)是具有非常大的意義。我們也可以說(shuō)這是又一次的技術(shù)革命，這種技術(shù)的出現(xiàn)將在日后的生活生產(chǎn)中進(jìn)一步的完善，進(jìn)一步的發(fā)展。1.1論文背景及意義在人們的日常生活、工業(yè)制造、制冷等領(lǐng)域，溫度作為當(dāng)前環(huán)境的重要因素之一，被人們廣泛的作為參考因素來(lái)使用，從而保證各項(xiàng)工作的正常運(yùn)行，如火災(zāi)報(bào)警、溫室或糧倉(cāng)中溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、冷庫(kù)溫度的調(diào)節(jié)等，因此以溫度參數(shù)為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)被廣泛開(kāi)發(fā)和使用。使用傳統(tǒng)意義上的溫度計(jì)采集溫度信息，不但采集精度低，實(shí)時(shí)性差，而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度高，不利于廣泛的推廣。此外由于環(huán)境因素導(dǎo)致的數(shù)據(jù)難以采集的問(wèn)題，特別是在工廠，火災(zāi)等的現(xiàn)場(chǎng)，工作人員不能長(zhǎng)時(shí)間停留在現(xiàn)場(chǎng)觀察和采集溫度，就需要實(shí)現(xiàn)能夠?qū)?shù)據(jù)采集并將其傳送到一個(gè)地方集中進(jìn)行處理，以節(jié)省人力，提高效率，但這樣就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題，由于廠房大、需要傳輸數(shù)據(jù)多，使用傳統(tǒng)方法容易造成資源浪費(fèi)而且可操作性差，精度不高，這都在不同程度上限制了工作的進(jìn)行和展開(kāi)。因此，高精度，低成本，實(shí)時(shí)性好的溫度控制系統(tǒng)亟待人們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)。市場(chǎng)決定技術(shù)，技術(shù)引導(dǎo)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，在這樣的環(huán)境下，與溫度控制相關(guān)的電子類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。隨著單片機(jī)技術(shù)的日益成熟，應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大，以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，逐漸應(yīng)用到生活中的很多方面，這不僅克服了溫度控制系統(tǒng)中存在的嚴(yán)重時(shí)延，節(jié)省了人力，提高了采樣頻率，而且在很大程度上提高了控制效果和控制精度。進(jìn)入21世紀(jì)后，溫度檢測(cè)系統(tǒng)已逐步走向復(fù)合型和智能化，溫度作為其中的重要參數(shù)，其測(cè)量的準(zhǔn)確性對(duì)提高正確性是很重要的，研究和設(shè)計(jì)高性能的溫度控制系統(tǒng)具有非常重要的意義，而其中最重要的器件就是溫度傳感器，它的性能也直接影響到了采集的溫度數(shù)據(jù)的精度和時(shí)效性?，F(xiàn)如今，智能溫度傳感器正迅速朝著高精度、高可靠性及安全性等高科技的方向發(fā)展，提高溫度傳感器測(cè)溫精度和分辨力，增加傳感器測(cè)試功能，提高總線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化，增強(qiáng)可靠性及安全性設(shè)計(jì)，虛擬溫度傳感器和網(wǎng)絡(luò)溫度控制器的設(shè)計(jì)成為當(dāng)前要解決的主要問(wèn)題。由美國(guó)Dallas公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器具有單總線，兩種工作模式，能夠直接讀出被測(cè)溫度等特點(diǎn)，特別是它的單總線設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以節(jié)省單片機(jī)的I/O接口的開(kāi)銷，多個(gè)傳感器可共用一個(gè)接口而不會(huì)產(chǎn)生干擾；雖然軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜，但通過(guò)軟件的設(shè)計(jì)，可以提高可靠性，增強(qiáng)抗干擾能力，適合于惡劣的環(huán)境，共地模式2使得它耗電量小，支持串行數(shù)據(jù)傳輸，傳輸距離遠(yuǎn)；溫度測(cè)量范圍廣，精度高，可根據(jù)實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)精度的變換，因而成為目前各類有關(guān)溫度采集工作的首選。1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀（1）國(guó)外溫度測(cè)控系統(tǒng)研究國(guó)外對(duì)溫度控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前正開(kāi)發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國(guó)的溫度測(cè)控技術(shù)發(fā)展很快，一些國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無(wú)人化的方向發(fā)展。（2）國(guó)內(nèi)溫度測(cè)控系統(tǒng)研究我國(guó)對(duì)于溫度測(cè)控技術(shù)的研究較晚，始于20世紀(jì)80年代。我國(guó)工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國(guó)家溫度測(cè)控技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了溫度室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于對(duì)溫度的單項(xiàng)環(huán)境因子的控制。我國(guó)溫度測(cè)控設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡(jiǎn)單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過(guò)渡和發(fā)展。在技術(shù)上，以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無(wú)真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在較大差距。我國(guó)溫度測(cè)量控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到工廠化的程度，生產(chǎn)實(shí)際中仍然有許多問(wèn)題困擾著我們，存在著裝備配套能力差，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點(diǎn)。1.3論文結(jié)構(gòu)與內(nèi)容 本設(shè)計(jì)最終目的是實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)室內(nèi)溫度變化的功能檢測(cè)系統(tǒng)，要求其精度高，使用范圍適合與家庭、綜合辦公樓等室內(nèi)監(jiān)測(cè)。具有操作簡(jiǎn)便、成本低的特點(diǎn)。通過(guò)充分的調(diào)研、綜合分析、比較各種測(cè)量方法以及各種改善室內(nèi)溫度的方法，本設(shè)計(jì)以單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心，采用LED顯示及報(bào)警模塊系統(tǒng)和外接電路等來(lái)實(shí)現(xiàn)，將室內(nèi)溫度測(cè)量和控制有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。主要完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：（1） 主控制核心，采用AT89C51單片機(jī)為主控單元。（2） 溫度傳感器，使用DS18B20來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。（3） 報(bào)警模塊，溫度變化的大小觸發(fā)模塊報(bào)警。（4） 顯示器，采用LED顯示器。（5） 電加熱器，通過(guò)報(bào)警模塊的警報(bào)觸發(fā)電加熱器自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度。 第二章總體設(shè)計(jì)方案程序電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖（1-1）所示，控制器采用單片機(jī)AT89C51，溫度傳感器采用DS18B20，用4位LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度輪流顯示。單片機(jī)主控制器時(shí)鐘震蕩電路復(fù)位電路DS18B20-1DS18B20-2LED顯示黃色警告和電加熱器驅(qū)動(dòng)電路紅色警告和電加熱器驅(qū)動(dòng)電路 圖1-1程序電路總體設(shè)計(jì)框圖2.1單片機(jī)的選擇與簡(jiǎn)介本次設(shè)計(jì)主要是以單片機(jī)AT89C51作為主控核心，單片機(jī)是一種集成的電路芯片，主要是利用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的CPU(中央處理器)、RAM（隨機(jī)存儲(chǔ)器）、ROM(只讀存儲(chǔ)器)等功能集成在一塊硅片上來(lái)構(gòu)成規(guī)模小、攜帶方便、實(shí)用的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)（MCU）又名為單片微控制器，它不具有完整邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)縮小拓展到一個(gè)可以承載的芯片上。單片機(jī)是由4部分組成，其基本組成類似最小系統(tǒng)的微型單片機(jī)，但是和計(jì)算機(jī)相比，它缺少了計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備。簡(jiǎn)單地說(shuō)：一塊芯片類似一臺(tái)計(jì)算機(jī)。在早期，單片機(jī)僅僅是由CPU的專用處理器芯片發(fā)展而來(lái)的，其中最主要是的設(shè)計(jì)理念是將大量的外圍設(shè)備和CPU集成到一起，使得系統(tǒng)小，而更容易進(jìn)行復(fù)雜的控制中。INTEL的8080就是按照這種設(shè)計(jì)理念設(shè)計(jì)的，其規(guī)格都是8-4位的，其中最成功的是INTEL的8051，隨后發(fā)展出來(lái)的MCS51系列單片機(jī)就是在INTEL基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出來(lái)的，因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得廣大用戶的好評(píng)。雖然2000年以來(lái)ARM發(fā)展出32位的超高主頻300M的高級(jí)單片機(jī)，但是基于8051單片機(jī)已經(jīng)被廣泛使用并且使用后的效果已被眾人所青睞。本次設(shè)計(jì)利用的單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)所需目的，考慮在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的種種因素我們不得不考慮單片機(jī)的選擇。按照單片機(jī)的應(yīng)用分類，我們不能去選擇那種控制大型的即工控型，我們要選擇那種適合我們做本次設(shè)計(jì)的單片機(jī)。例如：80C51類單片機(jī)即是通用型又是總線型的，它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格還便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)都提供著不可或缺的條件，同時(shí)它的功能很適合本次設(shè)計(jì)的實(shí)施。外形及引腳如圖2-1所示。 圖2-1單片機(jī)的種類2.2溫度傳感器的選擇溫度傳感器是指能感受溫度變化，把這種變化轉(zhuǎn)成可用輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器的種類是非常多的，按照測(cè)量方式：接觸式和非接觸式兩種，按照傳感器的制作材料及電子元件特性：熱電阻和熱電偶兩種。利用傳感器DS18B20來(lái)實(shí)現(xiàn)控制溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)，DS18B20作為新的一線器件，具有體積更小、適用電壓更寬廣、更經(jīng)濟(jì)的數(shù)字化傳感器，結(jié)合一線總線特性，可以使用戶輕松地組建傳感器，為測(cè)量系統(tǒng)溫度的構(gòu)建引入全新的理念。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(cè)量溫度范圍為 -55C+125C，在-10+85C范圍內(nèi),精度為0.5C。DS1822的精度較差為 2C ?，F(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。新的產(chǎn)品支持3V5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。 DS18B20、 DS1822 的特性 DS18B20可以程序設(shè)定912位的分辨率，精度為0.5C。可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價(jià)格比也非常出色！ DS1822與 DS18B20軟件兼容，是DS18B20的簡(jiǎn)化版本。省略了存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為2C，適用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。 繼“一線總線”的早期產(chǎn)品后，DS1820開(kāi)辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。DS18B20和DS1822使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的。 圖2-2 DS18B20結(jié)構(gòu)圖溫度傳感器DS1820雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際運(yùn)用中應(yīng)該注意一下幾點(diǎn)：較小的硬件開(kāi)銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì) DS1820進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)DS1820操作部分最好采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。在DS1820的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS1820數(shù)量問(wèn)題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè)DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛DS1820超過(guò)8個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。連接DS1820的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò)50m時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離可達(dá)150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長(zhǎng)。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻?。因此，在用DS1820進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問(wèn)題。在DS1820測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向DS1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號(hào)，一旦某個(gè)DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行DS1820硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。2.3LED顯示器選擇為了能夠顯示所測(cè)得溫度值實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)為了節(jié)約成本我們將利用多支LED數(shù)碼顯示管而且還要達(dá)到顯示器呈動(dòng)態(tài)顯示狀態(tài)。下面列出了LED的七段碼表（字型碼）7406和7407的結(jié)構(gòu)和功能如下：它們的外部引角完全相同，不同的是7406是集電極開(kāi)路反向驅(qū)動(dòng)y=a，7407是集電極開(kāi)路同向驅(qū)動(dòng)Y=A。 7406、7407電路的外部引腳圖如下： VCC：正電源端，+5VGND：接地端XA：輸入端XY：輸出端 圖2-3-1 7406、7407外部結(jié)構(gòu)圖 圖2-3-2 7406、7407主要參數(shù) 圖2-3-3 并行借口顯示電路2.4鍵盤(pán)的選擇在微機(jī)系統(tǒng)中鍵盤(pán)是最常用的輸入設(shè)備，鍵盤(pán)通常由數(shù)字鍵和功能鍵組成，其規(guī)模取決于系統(tǒng)的要求。 鍵盤(pán)可以分為編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)，編碼鍵盤(pán)的按鍵識(shí)別、去抖動(dòng)、鍵編碼都由硬件完成；非編碼鍵的上述功能在少量的硬件支持下由軟件完成。由此可見(jiàn)編碼鍵盤(pán)產(chǎn)生鍵編碼的速度快且基本不占CPU的時(shí)間，但硬件開(kāi)銷大，電路復(fù)雜，成本高；非編碼鍵盤(pán)則硬件電路簡(jiǎn)單，成本低，但占用CPU的時(shí)間長(zhǎng)。 鍵盤(pán)接口電路有兩個(gè)基本特點(diǎn)：（1）.是隨機(jī)性，系統(tǒng)操作人員對(duì)鍵盤(pán)的操作是隨機(jī)的，所以操作的鍵也是隨機(jī)的；（2）.是抖動(dòng)性，這是鍵盤(pán)的機(jī)械特性決定的。根據(jù)這兩個(gè)特點(diǎn)可以得出以下的接口設(shè)計(jì)原則：l 鍵盤(pán)的電平與系統(tǒng)總線電平兼容。l 單片機(jī)能夠有效地抑制鍵盤(pán)抖動(dòng)。抑制抖動(dòng)是由軟件實(shí)現(xiàn)的，一般采用多數(shù)為主 的原則。l 單片機(jī)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤(pán)的有效控制。單片機(jī)系統(tǒng)鍵盤(pán)接口的目的是為了控制鍵盤(pán) ，而鍵盤(pán)電路不能影響總線。（1）消抖措施 ：在一般電路設(shè)計(jì)中，按鍵按下閉合后，應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)一個(gè)負(fù)脈沖。但由于在按鍵按動(dòng)時(shí)總有一些抖動(dòng)，因此在負(fù)脈沖的開(kāi)始和末尾部位總要出現(xiàn)一些毛齒波，其長(zhǎng)短與開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為510ms。除了抖動(dòng)之外還有重鍵，即一個(gè)鍵按下后緊接著又按下一個(gè)鍵，或者兩個(gè)鍵同時(shí)按下，這些需要采取一定的措施加以消除。目前消除抖動(dòng)的方法有兩種，一種是用硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，即用RC濾波電路濾除抖動(dòng)。另一種就是軟件延時(shí)的方法來(lái)解決。在本設(shè)計(jì)中主要以軟件去抖動(dòng)。主要通過(guò)延時(shí)來(lái)等待信號(hào)穩(wěn)定，在信號(hào)穩(wěn)定后查詢健碼。其過(guò)程是在查詢到有按健按下后延時(shí)一段時(shí)間（12ms20ms）,再查詢一次看是否有按健按下，若第一次查詢不到，則說(shuō)明前一次查詢結(jié)果為干擾或抖動(dòng)，若這一次查詢到有按健按下，則說(shuō)明信號(hào)已經(jīng)穩(wěn)定，然后判斷閉和按健的按碼。當(dāng)閉和按健的健碼確定之后，再去查詢按鍵是否釋放，待按鍵釋放后再進(jìn)行處理，這樣即可消除釋放抖動(dòng)的干擾。重鍵則以后一次查詢?yōu)樽詈蠼Y(jié)果。（2）鍵盤(pán)接口及掃描方式說(shuō)明：通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)要求的具體分析，在這里采用矩陣式鍵盤(pán)來(lái)控制系統(tǒng)參數(shù)的輸入和調(diào)整。矩陣式鍵盤(pán)又成為行列式鍵盤(pán)。 假設(shè)0鍵被按下,稱為被按鍵或閉合鍵,這時(shí),鍵盤(pán)矩陣中A點(diǎn)的行線和列線相通.行掃描法的基本原理是這樣的:使一條列線為低電平,如果這條列線上沒(méi)有閉合鍵,則各行線的狀態(tài)都為高電平;如果列線上有閉合鍵,則相應(yīng)的那條行線即變?yōu)榈碗娖?這樣,就可以根據(jù)行線號(hào)和列線號(hào)求得閉合鍵的鍵碼.行掃描的過(guò)程是:先使輸出口輸出FEH,然后輸入行線狀態(tài),判斷行線狀態(tài)中是否有低電平,如果沒(méi)有低電平,則使輸出口輸出FDH,再判斷行線狀態(tài).到輸出口輸出FCH時(shí),行線中有狀態(tài)為低電平,則閉合鍵找到.至此,行掃描似乎可以結(jié)束,但實(shí)際上掃描往往繼續(xù)進(jìn)行下去,以排除可能出現(xiàn)的多鍵同時(shí)被按下的現(xiàn)象.鍵盤(pán)中有4根行線和4根列線，經(jīng)限流電阻接+5V電源上，按鍵跨接在行線和列線上，44行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成16個(gè)按鍵。當(dāng)無(wú)鍵閉合時(shí)，74922芯片的x、y接口處于開(kāi)路狀態(tài)。當(dāng)有鍵閉合時(shí)，與閉合鍵相連的兩條I/O口線之間短路。判斷有無(wú)按鍵按下的方法是：一，置74922的x1、x2、x3、x4為輸入狀態(tài)，從行線輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，若某一列線為低電平，則該列線上有鍵按下。第二步，置74922的y1、y2、y3、y4口為輸入狀態(tài)，從列線輸出低電平，讀入行線數(shù)據(jù)，若某一行為低電平，則該行線上有按鍵按下。綜合一、二兩步的結(jié)果，可確定按鍵的編碼號(hào)。但是鍵閉合一次只能進(jìn)行一次鍵功能任務(wù)，因此須等待按鍵釋放后，在進(jìn)行鍵功能操作。通過(guò)循環(huán)掃描方式可以重復(fù)掃描是否有鍵按下，并在鍵按下后等待一定時(shí)間，在這段時(shí)間可以消除按鍵的抖動(dòng)。（3）鍵盤(pán)功能說(shuō)明：通過(guò)鍵盤(pán)的不同鍵來(lái)設(shè)定我們需要的數(shù)值，對(duì)數(shù)字的輸入設(shè)定用“*”鍵，當(dāng)正確無(wú)誤時(shí)按“ENTER”鍵，有誤時(shí)按下“CENCER”鍵以便重新輸入。按 “#”鍵來(lái)進(jìn)行設(shè)定溫度與實(shí)測(cè)溫度的顯示變換?！癛UN”鍵用來(lái)啟動(dòng)系統(tǒng)工作，當(dāng)沒(méi)有按該鍵時(shí)系統(tǒng)處于爐溫預(yù)熱狀態(tài)，也就是爐溫保持在700的狀態(tài)，該狀態(tài)由加熱器進(jìn)行控制這里不進(jìn)行介紹。上限、下限兩鍵是分別進(jìn)行溫度上下限設(shè)定的按鍵。（4）鍵盤(pán)與8051實(shí)際接線圖如下： 圖2-4 人機(jī)控制顯示通道本電路經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換、十進(jìn)制、乘4、顯示，省略D1（小數(shù)）取3位數(shù)整數(shù)輸出，最大轉(zhuǎn)值=FFH（225），放大器741為放大101倍時(shí)，則本電路的最大顯示值值為750。（5）求鍵值 根據(jù)按鍵的位置求鍵值的方法很多，對(duì)于44的鍵盤(pán)，采用查表法求?。?鍵識(shí)別碼=行碼求反（高4位）+列碼（低4位） 按鍵 行碼 列碼 鍵識(shí)別碼 0 1110 0111 00010111 17H 1 1110 1011 00011011 1BH 2 1110 1101 00011101 1DH 3 1110 1110 00011110 1EH 4 1101 0111 00100111 27H 5 1101 1011 00101011 2BH 6 1101 1101 00101101 2DH 7 1101 1110 00101110 2EH 8 1011 0111 01000111 47H 9 1011 1011 01001011 4BH * 1011 1101 01001101 4DH 上限 1011 1110 01001110 4EH 下限 0111 0111 10000111 87H ENTER 0111 1011 10001011 8BH # 0111 1101 10001101 8DH CANCER 0111 1110 10001110 8EH鍵功能說(shuō)明如下：上限鍵設(shè)定上限溫度，再按一次可以取消設(shè)定值下限鍵設(shè)定下限溫度再，按一次可以取消設(shè)定值“*” 鍵進(jìn)行工作溫度段設(shè)定模式，當(dāng)設(shè)定溫度和實(shí)際溫度相等時(shí)電機(jī)動(dòng)作。“ENTER”鍵對(duì)設(shè)定的溫度進(jìn)行確定，重復(fù)按下即可以使系統(tǒng)轉(zhuǎn)到運(yùn)行狀態(tài)“CANCER” 鍵對(duì)設(shè)定的溫度進(jìn)行取消操作。 “#” 鍵用來(lái)顯示系統(tǒng)當(dāng)前實(shí)際溫度和設(shè)定溫度值。 5.4.2 74922引腳說(shuō)明及功能OSC：震蕩消除抖動(dòng)電路，并發(fā)出兩種信號(hào)： 內(nèi)部計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù) 使DA腳（未按鍵時(shí)保持在LO的電平）變?yōu)镠I的電平，若按鍵未放開(kāi)會(huì)一直保持HI電平，當(dāng)按鍵放開(kāi)時(shí)，才轉(zhuǎn)為L(zhǎng)O的電平。DA：數(shù)據(jù)有效信號(hào)。/OE：輸出使能。DA：按鍵值輸出，依BCD碼輸出。功能說(shuō)明：在設(shè)計(jì)軟件程序中，有時(shí)在硬件電路增加一些專用IC，就可簡(jiǎn)化軟件程序的設(shè)計(jì)，但唯一缺點(diǎn)就是提高了成本。本電路將鍵盤(pán)掃描交給74922IC來(lái)完成，只要檢測(cè)DA腳由LO HI（按）、HILO（放），就將74922的D、C、B、A讀入8051。2.5 其他外圍器件 手動(dòng)及自動(dòng)復(fù)位電路電源采用雙刀雙擲開(kāi)關(guān)。S1a為電源開(kāi)關(guān)，S1b為上電復(fù)位開(kāi)關(guān)，二者同步動(dòng)作。剛開(kāi)機(jī)時(shí)S1a閉合， S1b斷開(kāi)，電源立即工作并建立起電壓UCC。由于電容器C3兩端的壓降不能突變，就使C點(diǎn)電位UC=UCC;依次經(jīng)過(guò)反相器F1和F2放大整形，C4與R2微分后，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)(正脈沖)，將80C31和8279復(fù)位。然后電源又沿著UCCC3R1GND的途徑迅速給C3充C5電，使UC不斷下降，當(dāng)UC低于F1的開(kāi)戶電壓時(shí)，F(xiàn)2的輸出又恢復(fù)成低電平。因此，每次開(kāi)機(jī)時(shí)都產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖，將整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位，關(guān)機(jī)后， S1b撥至a將C3短路， C3上的電荷立即被泄放掉，保證再次重新開(kāi)機(jī)時(shí)仍能產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。鑒于開(kāi)關(guān)閉合需一定的時(shí)間且會(huì)拌有抖動(dòng)現(xiàn)象，致使UC的上升沿不陡峭，現(xiàn)利用F1， F2對(duì)UC的波形進(jìn)行放大和整形，使復(fù)位脈沖的沿口陡直，此外， F1和F2隔離作用,能提高復(fù)位電路帶負(fù)載的能力。 看門(mén)狗電路 在控制系統(tǒng)中，當(dāng)出現(xiàn)干擾或軟件錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)導(dǎo)致程序亂飛和系統(tǒng)癱瘓。改善這類系統(tǒng)可靠性的一種簡(jiǎn)單、有效的措施是采用看門(mén)狗電路。為提高系統(tǒng)的可靠性，由硬件和軟件組成兩級(jí)(看門(mén)狗).由NE555定時(shí)器構(gòu)成的看門(mén)狗電路，R3、C5為定時(shí)元件，由單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生的正脈沖寬度為tw=1.1R3C6=123S. C5e用于濾除高頻干擾。當(dāng)系統(tǒng)工作正常時(shí)，看門(mén)狗電路不起作用，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行不正常時(shí)，8051不能給定時(shí)器送去觸發(fā)脈沖； NE555中的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器就輸出脈寬大于4S的負(fù)脈沖，經(jīng)F6反相后加至8051的復(fù)位端，使系統(tǒng)能可靠地復(fù)位，迅速恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。（3）時(shí)鐘電路、復(fù)位、看門(mén)狗 與8051電路接線圖 圖2-5 時(shí)鐘及復(fù)位電路XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度. 第三章 軟件程序設(shè)計(jì)3.1 軟件設(shè)計(jì)思路： 智能溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證:考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用兩只溫度傳感器DS18B20。通過(guò)此傳感器，單片機(jī)可以很容易讀取被測(cè)溫度值，將溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出，再將兩溫度進(jìn)行相減得出溫差輸出，最后根據(jù)的溫度和溫差的大小，使電加熱器進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作，即可滿足設(shè)計(jì)要求。3.2智能控溫系統(tǒng)總流程圖采集并顯示第一個(gè)溫度根據(jù)溫度的大小使電加熱器做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)延時(shí)采集并顯示第二個(gè)溫度根據(jù)溫度的大小使電加熱器做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)延時(shí)顯示溫度根據(jù)溫度的大小使電加熱器做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)延時(shí)結(jié)束開(kāi)始 圖3-2 控溫系統(tǒng)總流程圖3.3DS18B20子程序流程圖 圖3-3 DS18B20子程序流程圖3.4溫差子程序流程圖說(shuō)明：溫差為溫度一減溫度二，第一位顯示3表示此數(shù)據(jù)是溫差，第二位顯示0表示溫度一大于溫度二、顯示1表示溫度二大于溫度一，三四位為溫差大小值。開(kāi)始R5R6R3R4H或=R3R4R2=3R3=0R4R5=R5R6R3R4R2=3R3=1R4R5=R3R4R5R6結(jié)束 圖3-4 溫差子程序流程圖3.5根據(jù)溫差的大小使電加熱器的子程序流程圖說(shuō)明：當(dāng)溫差大于或等于20時(shí)，發(fā)出紅色警告并啟動(dòng)電加熱器；當(dāng)溫差大于或等于10而小于20時(shí)，發(fā)出黃色警告并啟動(dòng)電加熱器。開(kāi)始R3R420或=20發(fā)出紅色警告并啟動(dòng)電加熱器R5R610或=10發(fā)出黃色警告并啟動(dòng)電加熱器結(jié)束關(guān)閉所有的警告和電加熱器YNNY 圖3-5 驅(qū)動(dòng)電加熱器工作流程圖 第四章結(jié)論本次設(shè)計(jì)主要以單片機(jī)為控制核心，通過(guò)軟硬件設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，本次設(shè)計(jì)采用最小單片機(jī)和簡(jiǎn)單電路等來(lái)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)具有很好的控制效果，當(dāng)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部溫度降低或者升高時(shí)，該設(shè)備將自發(fā)的進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，使溫度達(dá)到適合的室溫。 致謝 從畢業(yè)論文開(kāi)題到目前為止，歷經(jīng)將近三個(gè)月的時(shí)間，在這個(gè)漫長(zhǎng)而短暫的過(guò)程中，我在論文寫(xiě)作方面遇到了很多障礙和困難，但幸運(yùn)的是，在老師和同學(xué)們的幫助下，我順利克服了這些困難，這其中最感謝的是我的論文指導(dǎo)老師王樹(shù)彬老師，每當(dāng)我遇到困難的時(shí)候?qū)で笏膸椭偸遣粎捚錈┑脑诘谝粫r(shí)間給予我?guī)椭?，?duì)我進(jìn)行悉心地指導(dǎo)，幫我進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。大學(xué)四年，任課老師的諄諄教誨讓我沒(méi)齒難忘，是他們教會(huì)我知識(shí)，是他們讓我學(xué)會(huì)了為人處世。另外，在我查找資料和論文排版的時(shí)候，很多同學(xué)也曾向我提供熱情的幫助，在此向幫助我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝。 感謝這篇論文涉及到的學(xué)者，他們之前的研究為我現(xiàn)在的論文提供了指導(dǎo)性意見(jiàn)，沒(méi)有他們的幫助，我論文的思路將不會(huì)如此清晰，寫(xiě)作也不會(huì)如此順利。 感謝我生活學(xué)習(xí)了四年的母校內(nèi)蒙古大學(xué)創(chuàng)業(yè)學(xué)院，是母校給我提供了優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境，并給予我展示自己提高自己的平臺(tái)，我會(huì)不斷的完善自己、充實(shí)自己。 感謝我的父母，他們不辭勞苦，為了照顧我不惜付出辛勤的汗水，他們?yōu)槲覄?chuàng)造了美好的家庭和良好的生活條件，伴我成長(zhǎng)，他們偉大和無(wú)私的愛(ài)就是我前進(jìn)和奮斗的動(dòng)力。 我的學(xué)術(shù)水平和想法有限，論文的寫(xiě)作還有很多不足之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 參考文獻(xiàn)1周航慈編著.單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù)M.北京航空航天大學(xué)出版社,2010年2胡壽松.自動(dòng)控制原理M.國(guó)防工業(yè)出版社,2011年3李廣弟,朱月秀,王秀山.單片機(jī)基礎(chǔ)M.2009年4 吳金戌,沈慶陽(yáng),郭庭吉.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M.2009年5梅曉榕,蘭樸森,柏桂珍編著.自動(dòng)控制元件及線路M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,2009年6黃勝軍編著.微機(jī)控制應(yīng)用實(shí)驗(yàn)與實(shí)例M.清華大學(xué)出版社,2009年7邱關(guān)源主編電路第四版M高等教育出版社，20108賈伯年.傳感器技術(shù)J 福建東南大學(xué)機(jī)械工業(yè)出版社, 2011,150-1559韋瓏, 楊榮松.基于DS18B20的單片機(jī)多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)M. 機(jī)械與電子, 2007, 21(1): 36-3910丁幼春, 李文新和黃劍. 基于AT98S52和DS18B20的多點(diǎn)溫度檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)D. 農(nóng)機(jī)化研究, 2007, 5(3): 60-63