PAGEII畢業(yè)設(shè)計（論文）任務書設(shè)計（論文）題目：基于單片機的溫度控制系統(tǒng)下達日期：開始日期：完成日期：專業(yè)：計算機控制技術(shù)學生姓名：***、***、***指導教師：***信息工程學院二〇年十一月二十日5-基于單片機的溫度控制系統(tǒng)摘要溫度是日常生活中無時不在的物理量，溫度的控制在各個領(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，采用單片機對它們進行控制不僅具有控制方便、簡單、靈活性大等特點，而且還可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，智能化溫度控制技術(shù)正被廣泛地采用。本溫度設(shè)計采用現(xiàn)在流行的AT89S51單片機，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。單片機將檢測到的溫度信號與輸入的溫度上、下限進行比較，由此作出判斷是否啟動繼電器以開啟設(shè)備。本設(shè)計還加入了常用的數(shù)碼管顯示及狀態(tài)燈顯示燈常用電路，使得整個設(shè)計更加完整，更加靈活。該設(shè)計已應用于花房，可對花房溫度進行智能監(jiān)控?！娟P(guān)鍵詞】溫度箱，AT89S51，單片機，控制，模擬TemperaturecontrolsystemusedsinglechipcomputerABSTRACTThetemperatureisconstantlyinthedailylifeofphysicalandtemperaturecontrolsinvariousfieldshaveapositivemeaning.Alotofbusinesseshavealotofpowerheatingequipment,suchasthatusedfortheheattreatmentfurnace,formeltingmetalcrucibleresistanceheatersandthevarioususesoftemperaturebins,SCMusingtheirrighttocontrolnotonlyeasytocontrol,simple,suchasthecharacteristicsofflexibility,butcanalsosignificantlyincreasethetemperaturewaschargedwiththetechnicalindicators,whichcangreatlyenhancethequalityoftheproducts.Therefore,intelligenttemperaturecontroltechnologyisbeingwidelyadopted.ThetemperaturewasdesignedwiththenowpopularAT89S51SCM,andwithDS18B20digitaltemperaturesensor,Thetemperaturesensorcansetuptheirowntemperaturecollars.SCMwilldetectthatthetemperatureoftheinputsignalandtemperature,thelowercomparisonsthisjudgmentwhethertoactivatetherelaytoopentheequipment.Thedesignalsoincludescommonlyuseddigitaldisplayandcontrolstatelightscommonlyusedcircuit,makingthewholedesignmorecomplete,moreflexible.Thedesignhasbeenappliedtosomeone,tosomeoneintelligenttemperaturecontrol.【Keyword】Temperature，AT89S51，SCM，Control，Simulation目錄一、引言 11.1 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計的背景、發(fā)展歷史及意義 11.2 溫度控制系統(tǒng)的目的 11.3溫度控制系統(tǒng)完成的功能 2二、總體設(shè)計方案 22.1方案一 22.2方案二 2三、DS18B20溫度傳感器簡介 93.1溫度傳感器的歷史及簡介 93.2DS18B20的工作原理 93.2.1DS18B20工作時序 93.2.2ROM操作命令 113.3DS18B20的測溫原理 113.3.1DS18B20的測溫原理: 113.3.2DS18B20的測溫流程 13四、單片機接口設(shè)計 144.1設(shè)計原則 144.2引腳連接 144.2.1晶振電路 144.2.2串口引腳 144.2.3其它引腳 15五、系統(tǒng)整體設(shè)計 165.1系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 165.1.1主板電路設(shè)計 165.1.2各部分電路 165.2系統(tǒng)軟件設(shè)計 185.2.1系統(tǒng)軟件設(shè)計整體思路 185.2.2系統(tǒng)程序流圖 195.3調(diào)試 24六、結(jié)束語 26附錄 27參考文獻 35致謝 36PAGE6一、引言溫度控制系統(tǒng)設(shè)計的背景、發(fā)展歷史及意義隨著社會的發(fā)展，科技的進步，以及測溫儀器在各個領(lǐng)域的應用，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，溫度控制系統(tǒng)已應用到人們生活的各個方面，但溫度控制一直是一個未開發(fā)的領(lǐng)域，卻又是與人們息息相關(guān)的一個實際問題。針對這種實際情況，設(shè)計一個溫度控制系統(tǒng)，具有廣泛的應用前景與實際意義。溫度是科學技術(shù)中最基本的物理量之一，物理、化學、生物等學科都離不開溫度。在工業(yè)生產(chǎn)和實驗研究中，像電力、化工、石油、冶金、航空航天、機械制造、糧食存儲、酒類生產(chǎn)等領(lǐng)域內(nèi)，溫度常常是表征對象和過程狀態(tài)的最重要的參數(shù)之一。比如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學反應的工藝過程必須在適當?shù)臏囟认虏拍苷＿M行；煉油過程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。沒有合適的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備就不能正常工作，糧倉的儲糧就會變質(zhì)霉爛，酒類的品質(zhì)就沒有保障。因此，各行各業(yè)對溫度控制的要求都越來越高。可見，溫度的測量和控制是非常重要的。單片機在電子產(chǎn)品中的應用已經(jīng)越來越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了溫度檢測和溫度控制。隨著溫度控制器應用范圍的日益廣泛和多樣，各種適用于不同場合的智能溫度控制器應運而生。溫度控制系統(tǒng)的目的本設(shè)計的內(nèi)容是溫度測試控制系統(tǒng)，控制對象是溫度。溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域應用相當廣泛，比如溫室、水池、發(fā)酵缸、電源等場所的溫度控制。而以往溫度控制是由人工完成的而且不夠重視，其實在很多場所溫度都需要監(jiān)控以防止發(fā)生意外。針對此問題，本系統(tǒng)設(shè)計的目的是實現(xiàn)一種可連續(xù)高精度調(diào)溫的溫度控制系統(tǒng)，它應用廣泛，功能強大，小巧美觀，便于攜帶，是一款既實用又廉價的控制系統(tǒng)。1.3溫度控制系統(tǒng)完成的功能本設(shè)計是對溫度進行實時監(jiān)測與控制，設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)實現(xiàn)了基本的溫度控制功能：當溫度低于設(shè)定下限溫度時，系統(tǒng)自動啟動加熱繼電器加溫，使溫度上升，同時綠燈亮。當溫度上升到下限溫度以上時，停止加溫；當溫度高于設(shè)定上限溫度時，系統(tǒng)自動啟動風扇降溫，使溫度下降，同時紅燈亮。當溫度下降到上限溫度以下時，停止降溫。溫度在上下限溫度之間時，執(zhí)行機構(gòu)不執(zhí)行。三個數(shù)碼管即時顯示溫度，精確到小數(shù)點一位。二、總體設(shè)計方案2.1方案一測溫電路的設(shè)計，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。2.2方案二考慮使用溫度傳感器，結(jié)合單片機電路設(shè)計，采用一只DS18B20溫度傳感器，直接讀取被測溫度值，之后進行轉(zhuǎn)換，依次完成設(shè)計要求。比較以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設(shè)計容易實現(xiàn)，故實際設(shè)計中擬采用方案二。在本系統(tǒng)的電路設(shè)計方框圖如圖2.1所示，它由三部分組成:①控制部分主芯片采用單片機AT89S51；②顯示部分采用3位LED數(shù)碼管以動態(tài)掃描方式實現(xiàn)溫度顯示；③溫度采集部分采用DS18B20溫度傳感器。加熱繼電器電風扇繼電器加熱繼電器電風扇繼電器單片機DS18B20LED顯示指示燈圖2－1溫度計電路總體設(shè)計方案（1）控制部分單片機AT89S51具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用，系統(tǒng)應用三節(jié)電池供電。（2）顯示部分顯示電路采用3位共陽LED數(shù)碼管，從P0口送數(shù)，P2口掃描。（3）溫度采集部分DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫。這一部分主要完成對溫度信號的采集和轉(zhuǎn)換工作，由DS18B20數(shù)字溫度傳感器及其與單片機的接口部分組成。數(shù)字溫度傳感器DS18B20把采集到的溫度通過數(shù)據(jù)引腳傳到單片機的P1.0口，單片機接受溫度并存儲。此部分只用到DS18B20和單片機，硬件很簡單1)DS18B20的性能特點如下[9]：1)獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；2)多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；3)無須外部器件；4)可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0～5.5V；5)零待機功耗；6)溫度以3位數(shù)字顯示；7)用戶可定義報警設(shè)置；8)報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；9)負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。(2)DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20采用3腳PR－35封裝，如圖2.2所示；DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖2－2DS18B20封裝(3)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成[5]：1)64位光刻ROM。開始8位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48位，最后8位是前56位的CRC校驗碼，這也是多個DS18B20可以采用一線進行通信的原因[10]。64位閃速ROM的結(jié)構(gòu)如下.表2－1ROM結(jié)構(gòu)8b檢驗CRC48b序列號8b工廠代碼（10H）MSBLSBMSBLSBMSBLSB圖2－3DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)2)非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫入用戶報警上下限值。3)高速暫存存儲，可以設(shè)置DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的精度。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的E2PRAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。頭2個字節(jié)包含測得的溫度信息，第3和第4字節(jié)TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。第5個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應精度的溫度數(shù)值。它的內(nèi)部存儲器結(jié)構(gòu)和字節(jié)定義如圖1.3所示。低5位一直為１，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。表2－2DS18B20內(nèi)部存儲器結(jié)構(gòu)Byte0溫度測量值LSB（50H）Byte1溫度測量值MSB（50H）E2PROMByte2TH高溫寄存器TH高溫寄存器Byte3TL低溫寄存器TL低溫寄存器Byte4配位寄存器配位寄存器Byte5預留（FFH）Byte6預留（0CH）Byte7預留（IOH）Byte8循環(huán)冗余碼校驗（CRC）PAGE402)非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫入用戶報警上下限值。3)高速暫存存儲，可以設(shè)置DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的精度。DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0，用戶要去改動，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率,如圖1.4。圖2－3DS18B20字節(jié)定義TMR1R011111由表1.1可見，分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間越長。因此，在實際應用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。高速暫存RAM的第6、7、8字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯1。第9字節(jié)讀出前面所有8字節(jié)的CRC碼，可用來檢驗數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。當DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第1、2字節(jié)。單片機可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625℃當符號位S＝0時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當符號位S＝1時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數(shù)值。表1.2是一部分溫度值對應的二進制溫度數(shù)據(jù)[6]。表2－4DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時間表R1R0分辨率/位溫度最大轉(zhuǎn)向時間/ms00993.750110187.510113751112750表2－5一部分溫度對應值表溫度/℃二進制表示十六進制表示+125000001111101000007D0H+8500000101010100000550H+25.062500000001100100000191H+10.125000000001010000100A2H+0.500000000000000100008H000000000000010000000H-0.51111111111110000FFF8H續(xù)表2－5-10.1251111111101011110FF5EH-25.06251111111001101111FE6FH-551111110010010000FC90H4)CRC的產(chǎn)生

在64bROM的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余校驗碼（CRC）。主機根據(jù)ROM的前56位來計算CRC值，并和存入DS18B20中的CRC值做比較，以判斷主機收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。另外，由于DS18B20單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初使化DS18B20（發(fā)復位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。三、DS18B20溫度傳感器簡介3.1溫度傳感器的歷史及簡介溫度的測量是從金屬(物質(zhì))的熱脹冷縮開始。水銀溫度計至今仍是各種溫度測量的計量標準?？墒撬娜秉c是只能近距離觀測，而且水銀有毒，玻璃管易碎。代替水銀的有酒精溫度計和金屬簧片溫度計，它們雖然沒有毒性，但測量精度很低，只能作為一個概略指示。不過在居民住宅中使用已可滿足要求。在工業(yè)生產(chǎn)和實驗研究中為了配合遠傳儀表指示，出現(xiàn)了許多不同的溫度檢測方法，常用的有電阻式、熱電偶式、PN結(jié)型、輻射型、光纖式及石英諧振型等。它們都是基于溫度變化引起其物理參數(shù)(如電阻值，熱電勢等)的變化的原理。隨著大規(guī)模集成電路工藝的提高，出現(xiàn)了多種集成的數(shù)字化溫度傳感器。3.2DS18B20的工作原理3.2.1DS18B20工作時序根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：1.每一次讀寫之前都必須要對DS18B20進行復位；2.復位成功后發(fā)送一條ROM指令；3.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，DS18B20收到信號后等待15～60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。其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序，具體工作方法如圖2.1，2.2，2.3所示。(1)初始化時序圖3－1初始化時序總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，主機響應應答脈沖。應答脈沖使主機知道，總線上有從機設(shè)備，且準備就緒。主機輸出低電平，保持低電平時間至少480us，以產(chǎn)生復位脈沖。接著主機釋放總線，4.7KΩ上拉電阻將總線拉高，延時15～60us，并進入接受模式，以產(chǎn)生低電平應答脈沖，若為低電平，再延時480us[12]。(2)寫時序圖3－2寫時序?qū)憰r序包括寫0時序和寫1時序。所有寫時序至少需要60us，且在2次獨立的寫時序之間至少需要1us的恢復時間，都是以總線拉低開始。寫1時序，主機輸出低電平，延時2us，然后釋放總線，延時60us。寫0時序，主機輸出低電平，延時60us，然后釋放總線，延時2us[8]。(3)讀時序圖3－3讀時序總線器件僅在主機發(fā)出讀時序是，才向主機傳輸數(shù)據(jù)，所以，在主機發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時序，以便從機能夠傳輸數(shù)據(jù)。所有讀時序至少需要60us，且在2次獨立的讀時序之間至少需要1us的恢復時間。每個讀時序都由主機發(fā)起，至少拉低總線1us。主機在讀時序期間必須釋放總線，并且在時序起始后的15us之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。主機輸出低電平延時2us，然后主機轉(zhuǎn)入輸入模式延時12us，然后讀取總線當前電平，然后延時50us[4]3.2.2ROM操作命令當主機收到DSl8B20的響應信號后，便可以發(fā)出ROM操作命令之一，這些命令如表2.2：ROM操作命令。3.3DS18B20的測溫原理3.3.1DS18B20的測溫原理:每一片DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列號，在出廠前已寫入片內(nèi)ROM中。主機在進入操作程序前必須用讀ROM(33H)命令將該DSl8B20的序列號讀出。程序可以先跳過ROM，啟動所有DSl8B20進行溫度變換，之后通過匹配ROM，再逐一地讀回每個DSl8B20的溫度數(shù)據(jù)。DS18B20的測溫原理如圖2.4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送給減法計數(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)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進行計數(shù)，進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將-55℃所對應的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在-55℃所對應的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器1的預置值減到0時溫度寄存器的值將加1，減法計數(shù)器1的預置將重新被裝入，減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖2.3中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值.表3－1ROM操作命令指令約定代碼功能讀ROM33H讀DS18B20ROM中的編碼符合ROM55H發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單線總線上與該編碼相對應的DS18B20使之作出響應，為下一步對該DS18B20的讀寫作準備搜索ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上DS18B20的個數(shù)和識別64位ROM地址，為操作各器件作好準備跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發(fā)溫度變換命令，適用于單片工作。續(xù)表3－1告警搜索命令0ECH執(zhí)行后，只有溫度超過設(shè)定值上限或者下限的片子才做出響應溫度變換44H啟動DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間最長為500MS，結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)RAM中讀暫存器0BEH讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)的內(nèi)容寫暫存器4EH發(fā)出向內(nèi)部RAM的第3，4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟讀命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)復制暫存器48H將E2PRAM中第3，4字節(jié)內(nèi)容復制到E2PRAM中重調(diào)E2PRAM0BBH將E2PRAM中內(nèi)容恢復到RAM中的第3，4字節(jié)讀供電方式0B4H讀DS18B20的供電模式，寄生供電時DS18B20發(fā)送“0”，外接電源供電DS18B20發(fā)送“1”

另外，由于DS18B20單線通信功能是分時完成的，他有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。減法計數(shù)器減法計數(shù)器斜坡累加器減到0減法計數(shù)器預置低溫度系數(shù)振蕩器高溫度系數(shù)振蕩器計數(shù)比較器預置溫度寄存器減到0圖3－4測溫原理內(nèi)部裝置3.3.2DS18B20的測溫流程初始化初始化DS18B20跳過ROM匹配溫度變換延時1S跳過ROM匹配讀暫存器轉(zhuǎn)換成顯示碼數(shù)碼管顯示圖3－5DS18B20測溫流程.四、單片機接口設(shè)計4.1設(shè)計原則DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時DS18B20的1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖3.1所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個MOSFET管來完成對總線的上拉。本設(shè)計采用電源供電方式，P1.1口接單線總線為保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個MOSFET管和89S51的P1.0來完成對總線的上拉。當DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10μs。采用寄生電源供電方式是VDD和GND端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三狀態(tài)的。主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個步驟：初始化；ROM操作指令；存儲器操作指令。4.2引腳連接4.2.1晶振電路單片機XIAL1和XIAL2分別接30PF的電容，中間再并個12MHZ的晶振，形成單片機的晶振電路。4.2.2串口引腳P0口接9個2.2K的排阻然后接到顯示電路上。P1.0溫度傳感器DS18B20如圖3.1所示。18B20單片機18B20單片機P1.0P1.0VCCVCCGND圖4－1DS18B20與單片機的接口電路P1.1和P1.2引腳接繼電器電路的4.7K電阻上，P1口其他引腳懸空P2口中P2.0、P2.1、P2.2、P2.3分別接到顯示電路的4.7K電阻上，P2.5接蜂鳴器電路，其他引腳懸空P3口中P3.5、P3.6、P3.7接到按鍵電路4.2.3其它引腳ALE引腳懸空，復位引腳接到復位電路、VCC接電源、VSS接地、EA接電源五、系統(tǒng)整體設(shè)計5.1系統(tǒng)硬件電路設(shè)計5.1.1主板電路設(shè)計單片機的P1.0接DS18B20的2號引腳，P0口送數(shù)P2口掃描，P1.1、P1.2控制加熱器和電風扇的繼電器。如附錄2。5.1.2各部分電路(1)顯示電路顯示電路采用了7段共陰數(shù)碼管掃描電路，節(jié)約了單片機的輸出端口，便于程序的編寫。圖5－1顯示電路圖(2)單片機電路圖5－2單片機電路引腳圖(3)DS18B20溫度傳感器電路圖5-3溫度傳感器電路引腳圖(4)繼電器電路圖中P1.1引腳控制加熱器繼電器。給.P1.1低電平，三極管導通，電磁鐵觸頭放下來開始工作.圖5-4繼電器電路圖(5)晶振控制電路圖5-5晶振控制電路圖(6)復位電路圖5-6復位電路圖5.2系統(tǒng)軟件設(shè)計5.2.1系統(tǒng)軟件設(shè)計整體思路一個應用系統(tǒng)要完成各項功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時還必須得到相應設(shè)計合理的軟件的支持，尤其是微機應用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時會變得很簡單，如數(shù)字濾波，信號處理等。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與S51系列單片機相對應的51匯編語言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法進行軟件編程。程序設(shè)計語言有三種：機器語言、匯編語言和高級語言。機器語言是機器唯一能“懂”的語言，用匯編語言或高級語言編寫的程序（稱為源程序）最終都必須翻譯成機器語言的程序（成為目標程序），計算機才能“看懂”，然后逐一執(zhí)行。高級語言是面向問題和計算過程的語言，它可通過于各種不同的計算機，用戶編程時不必仔細了解所用的計算機的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語句的功能強，常常一個語句已相當于很多條計算機指令，于是用高級語言編制程序的速度比較快，也便于學習和交流，但是本系統(tǒng)卻選用了匯編語言。原因在于，本系統(tǒng)是編制程序工作量不大、規(guī)模較小的單片機微控制系統(tǒng)，使用匯編語言可以不用像高級語言那樣占用較多的存儲空間，適合于存儲容量較小的系統(tǒng)。同時，本系統(tǒng)對位處理要求很高，需要解決大量的邏輯控制問題。MCS—51指令系統(tǒng)的指令長度較短，它在存儲空間和執(zhí)行時間方面具有較高的效率，編成的程序占用內(nèi)存單元少，執(zhí)行也非常的快捷，與本系統(tǒng)的應用要求很適合。而且MCS—51指令系統(tǒng)有豐富的位操作（或稱位處理）指令，可以形成一個相當完整的位操作指令子集，這是MCS—51指令系統(tǒng)主要的優(yōu)點之一。對于要求反應靈敏與控制及時的工控、檢測等實時控制系統(tǒng)以及要求體積小、系統(tǒng)小的許多“電腦化”產(chǎn)品，可以充分體現(xiàn)出匯編語言簡明、整齊、執(zhí)行時間短和易于使用的特點。本裝置的軟件包括主程序、讀出溫度子程序、復位應答子程序、寫入子程序、以及有關(guān)DS18B20的程序（初始化子程序、寫程序和讀程序）5.2.2系統(tǒng)程序流圖系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，復位應答子程序，寫入子程序等。1）主程序主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當前溫度值，溫度測量每1s進行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖19所示。通過調(diào)用讀溫度子程序把存入內(nèi)存儲中的整數(shù)部分與小數(shù)部分分開存放在不同的兩個單元中，然后通過調(diào)用顯示子程序顯示出來圖5-7主程序流程圖DS18B20復位、應答子程序DS18B20復位、應答子程序跳過ROM匹配命令跳過ROM匹配命令寫入子程序?qū)懭胱映绦驕囟绒D(zhuǎn)換命令溫度轉(zhuǎn)換命令寫入子程序?qū)懭胱映绦蝻@示子程序(延時)顯示子程序(延時)DS18B20復位、應答子程序DS18B20復位、應答子程序跳過ROM匹配命令 跳過ROM匹配命令寫入子程序?qū)懭胱映绦蜃x溫度命令子程序讀溫度命令子程序終止終止圖5-8讀出溫度子程序2）讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時需進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。DS18B20的各個命令對時序的要求特別嚴格，所以必須按照所要求的時序才能達到預期的目的，同時，要注意讀進來的是高位在后低位在前，共有12位數(shù)，小數(shù)4位，整數(shù)7位，還有一位符號位。3）復位、應答子程序P1.0口清0開始P1.0口清0開始延時537US延時537USP1.0口置1P1.0口置1否50US是否有低電平否50US是否有低電平是標志位置1P1.0口置1有234US低電平標志位置1是標志位置1P1.0口置1有234US低電平標志位置1終止終止圖5-9復位、應答子程序4）寫入子程序開始開始進位C清0進位C清0終止R2是否為0P1.0置0延時46US帶進位右移延時12USP1.0清0終止R2是否為0P1.0置0延時46US帶進位右移延時12USP1.0清0 圖5-10寫入子程序5)系統(tǒng)總的流程圖開始開始初始化DS18B20顯示當前溫度判斷當前溫度值超過設(shè)定溫度上限啟動風扇降低溫度紅燈亮設(shè)定溫度上、下限啟動電熱爐升高溫度是否低于設(shè)定溫度下限是綠燈亮否圖5-11系統(tǒng)總的流程圖5.3調(diào)試主程序的功能是：啟動DS18B20測量溫度，將測量值與給定值進行比較，若測得溫度小于設(shè)定值，則進入加熱階段，置P1.1為低電平，這期間繼續(xù)對溫度進行監(jiān)測，直到溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，置P1.1為高電平斷開可控硅，關(guān)閉加熱器，等待下一次的啟動命令。當測得溫度大于設(shè)定值，則進入降溫階段，則置P1.2為低電平，這期間繼續(xù)對溫度進行監(jiān)測，直到溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，置P1.2為高電平斷開，關(guān)閉風扇，等待下一次的啟動命令。第一次接電調(diào)試，設(shè)置溫度上限為90攝氏度，溫度下限為20攝氏度。加熱后，溫度有時超過90攝氏度卻不報警，后經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)是進位C沒有清0，于是在如下寫入程序中加入進位C清零，便排除了這個異常。WR1:CLRP1.0MOVR3,#6DJNZR3,$RRCAMOVP1.0,CMOVR3,#23DJNZR3,$SETBP1.0NOPDJNZR2,WR1RET;讀DS18B2再經(jīng)實際接電調(diào)試，一切運行正常。加熱到90攝氏度時，紅燈亮起，自動斷電，而低于20攝氏度時，綠燈亮起，開始加熱。六、結(jié)束語經(jīng)過近兩個月的努力，我的畢業(yè)設(shè)計——基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計已經(jīng)基本完成。在設(shè)計過程中，力求系統(tǒng)的實現(xiàn)電路簡單、成本低，系統(tǒng)的功能快捷易用并且完善。但是由于一些條件的限制，所設(shè)計系統(tǒng)仍然存在一些不足，有待改進。本測量系統(tǒng)溫度控制器結(jié)構(gòu)簡單、測溫準確，具有一定的實際應用價值。該智能溫度控制器只是DS18B20在溫度控制領(lǐng)域的一個簡單實例，還有許多需要完善的地方，例如可以將測得的溫度通過單片機與通訊模塊相連接，以短消息的方式發(fā)送給用戶，使用戶能夠隨時對溫度進行監(jiān)控。此外，還能廣泛地應用于其他一些工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，如建筑，倉儲等行業(yè)。本溫度控制系統(tǒng)可用于多種場合,像的溫度、育嬰房的溫度、水溫的控制。用戶可靈活選擇本設(shè)計的用途，其有很強的使用價值。這是我第一次利用單片機來實現(xiàn)一個應用系統(tǒng)的設(shè)計，通過實踐，我對匯編語言和單片機有了新的認識和理解，并且學會了Proteus和Keil軟件的使用，掌握了從系統(tǒng)的需求、方案論證、功能模塊的劃分、原理圖的設(shè)計和繪制、電路圖仿真、程序設(shè)計到軟件仿真調(diào)試的設(shè)計流程，積累了硬件設(shè)計的經(jīng)驗?；陔娐返脑O(shè)計方法有利于電子電路初學者加深對電路原理、器件資料、電路板設(shè)計和電路的硬件調(diào)試認識和理解。由于初次接觸單片機類的設(shè)計項目，在設(shè)計過程中也出現(xiàn)了一些問題，以前學習的專業(yè)知識掌握的不夠好，對電路的理解不是很透徹，設(shè)計的電路布局布線不是很合理，理論聯(lián)系實際的能力還需要進一步的加強。還由于元器件的多樣性和可選型號的廣泛性，在此系統(tǒng)中運用的型號的芯片不一定是最佳的?，F(xiàn)在電子器件發(fā)展日新月異，新的器件如雨后春筍般出現(xiàn)，也不可能一一嘗試，所以還肯定有很多值得改進的地方。在以后的實踐中，我將繼續(xù)努力學習電子電路設(shè)計，力爭取得更大的進步。附錄附錄1電源線插接說明：所提供的電池盒，紅線為正，黑線為負。板子所留出來的電源插口用VCC（表示電源正）和GND（表示電源負）標明。若沒有標明，我們會刻有記號，刻有+號處為電源正。附錄2主板電路圖：附錄3程序代碼：ORG0000HTEMPER_LEQU29HTEMPER_HEQU28HFLAG1EQU38H;是否檢測到DS18B20標志位A_BITEQU20H;數(shù)碼管個位數(shù)存放內(nèi)存位置B_BITEQU21H;數(shù)碼管十位數(shù)存放內(nèi)存位置XSEQU30HMOVA,#00HMOVP2,AMAIN:LCALLGET_TEMPER;調(diào)用讀溫度子程序MOVA,29HMOVB,ACLRCRLCACLRCRLCACLRCRLCACLRCRLCASWAPAMOV31H,AMOVA,BMOVC,40H;將28H中的最低位移入CRRCAMOVC,41HRRCAMOVC,42HRRCAMOVC,43HRRCAMOV29H,ALCALLDISPLAY;調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序AJMPMAIN;這是DS18B20復位初始化子程序INIT_1820:SETBP1.0NOPCLRP1.0;主機發(fā)出延時537微秒的復位低脈沖MOVR1,#3TSR1:MOVR0,#107DJNZR0,$DJNZR1,TSR1SETBP1.0;然后拉高數(shù)據(jù)線NOPNOPNOPMOVR0,#25HTSR2:JNBP1.0,TSR3;等待DS18B20回應DJNZR0,TSR2LJMPTSR4;延時TSR3:SETBFLAG1;置標志位,表示DS1820存在LJMPTSR5TSR4:CLRFLAG1;清標志位,表示DS1820不存在LJMPTSR7TSR5:MOVR0,#117TSR6:DJNZR0,TSR6;時序要求延時一段時間TSR7:SETBP1.0RET;讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值GET_TEMPER:SETBP1.0LCALLINIT_1820;先復位DS18B20JBFLAG1,TSS2RET;判斷DS1820是否存在?若DS18B20不存在則返回TSS2:MOVA,#0CCH;跳過ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#44H;發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令LCALLWRITE_1820;這里通過調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時一段時間,等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束,12位的話750微秒LCALLDISPLAYLCALLINIT_1820;準備讀溫度前先復位MOVA,#0CCH;跳過ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#0BEH;發(fā)出讀溫度命令LCALLWRITE_1820LCALLREAD_18200;將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到35H/36HRET;寫DS18B20的子程序(有具體的時序要求)WRITE_1820:MOVR2,#8;一共8位數(shù)據(jù)CLRCWR1:CLRP1.0MOVR3,#6DJNZR3,$RRCAMOVP1.0,CMOVR3,#23DJNZR3,$SETBP1.0NOPDJNZR2,WR1RET;讀DS18B20的程序,從DS18B20中讀出兩個字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)READ_18200:MOVR4,#2;將溫度高位和低位從DS18B20中讀出MOVR1,#29H;低位存入29H(TEMPER_L),高位存入28H(TEMPER_H)RE00:MOVR2,#8;數(shù)據(jù)一共有8位RE01:CLRCSETBP1.0NOPNOPCLRP1.0NOPNOPNOPSETBP1.0MOVR3,#9RE10:DJNZR3,RE10MOVC,P1.0MOVR3,#23RE20:DJNZR3,RE20RRCADJNZR2,RE01MOV@R1,ADECR1DJNZR4,RE00RETDISPLAY:CLRCSUBBA,#30JNBCY,T1MOVA,BCLRCSUBBA,#25JNBCY,XIANSHICLRP1.1LJMPXIANSHIT1:CLRP1.2XIANSHI:MOVA,BMOVB,#10;10進制/10=10進制DIVABMOVB_BIT,A;十位在AMOVA_BIT,B;個位在BMOVR0,#4CLRC;多加的DPL1:MOVR1,#250;顯示1000次DPLOP:MOVDPTR,#NUMTAB1MOVA,A_BIT;取個位數(shù)MOVCA,@A+DPTR;查個位數(shù)的7段代碼MOVP0,A;送出個位的7段代碼CLRP2.1;開個位顯示ACALLD1MS;顯示1MSSETBP2.1MOVDPTR,#NUMTABMOVA,B_BIT;取十位數(shù)MOVCA,@A+DPTR;查十位數(shù)的7段代碼MOVP0,A;送出十位的7段代碼CLRP2.2;開十位顯示 ACALLD1MS;顯示1MSSETBP2.2JCXSW;多加的MOVA,31HMOVB,#160DIVABMOVXS,BXSW:MOVA,XSMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ACLRP2.0ACALLD1MSSETBP2.0SETBC;多加的DJNZR1,DPLOP;250次沒完循環(huán)DJNZR0,DPL1;4個250次沒完循環(huán)RET;1MS延時(按12MHZ算)D1MS:MOVR7,#80DJNZR7,$RETNUMTAB:DB3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，7FH，6FH，7FH，7FH,7FH,7FH,7FH,7FHNUMTAB1:DB0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFHEND

參考文獻[1]．李朝青,單片機原理及接口技術(shù)(簡明修訂版)［M］.北京:北京航空航天大學出版社，2021[2]．李廣弟.單片機基礎(chǔ)[M].北京:北京航空航天大學出版社，1994[3]．金偉正.單線數(shù)字溫度傳感器的原理與應用[J].電子技術(shù)與應用，2021[4]．李鋼.1-Wire總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20原理及應用.現(xiàn)代電子技術(shù)[J],2021[5]StevenF.Barrett,DanielJ.Pack.EmbeddedSystem[M].北京：電子工業(yè)出版社，2021[6].陳躍東.DS18B20集成溫度傳感器原理與應用[J].安徽機電學院學報,2021[7].閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1989致謝大學四年的學習和生活就要隨著這篇論文的答辯而結(jié)束了。有許許多多的舍不得，也有許許多多的感謝要說。首先要衷心感謝的是我的指導教師朱春媚老師！在我學習期間不僅傳授了做學問的秘訣，還傳授了做人的準則。這些都將使我終生受益。無論是在理論學習階段，還是在論文的選題、資料查詢、開題、研究和撰寫的每一個環(huán)節(jié)，無不得到導師的悉心指導和幫助。我愿借此機會向?qū)煴硎局孕牡母兄x！其次要感謝所有教育過我的老師！你們傳授給我的專業(yè)知識是我不斷成長的源泉，也是完成本論文的基礎(chǔ)。我還要向關(guān)心和支持我學習的朋友們表示真摯的謝意！感謝他們對我的關(guān)心、關(guān)注和支持！大學的生活讓我有了堅強的性格，冷靜的頭腦和永遠樂觀的態(tài)度。最重要的是讓我有了責任感，對自己、對家人和對社會。我愿在未來的學習過程中，以更加豐厚的成果來答謝曾經(jīng)關(guān)心、幫助和支持過我的所有領(lǐng)導、老師、同學和朋友。永遠以一顆為人民服務的心。

本科生學位論文論多媒體技術(shù)在教學中的應用姓名：指導教師：專業(yè)：教育管理專業(yè)年級：完成時間