1、XXXXXXXXX畢 業 設 計 (論 文)XXXXXX系（院） XXXXXXXX專業畢業設計（論文）題目 智能溫度控制系統（硬件設計） 學生姓名 XXXXX班 級 XXXXXXXXXXX學 號 XXXXXXX指導教師 XXXXXX完成日期 2013年5 月 8 日智能溫度控制系統（硬件設計）Intelligent temperature control system (hardware)總計：畢業設計（論文） 36 頁 表 格 4 個 插 圖 16 幅摘要在現代的各種工業生產中 ,隨著電子技術和微型計算機的迅速發展，微機測量和控制技術得到了迅速的發展和廣泛的應用。傳統的人工監測由于存在很大的

2、的缺點正在逐漸被智能電子監測所取代。本設計主要做了如下幾方面的工作：一是確定系統的總體設計方案，包括其功能設計；設計原則；組成與工作原理；二是進行智能傳感器的硬件電路設計；包括硬件電路構成及測量原理；溫度傳感器的選擇；單片機的選擇；輸入輸出通道設計；三是進行了調試和仿真，包括硬件仿真和軟件仿真。在此背景之下我們以專業知識為背景，進行智能溫控系統的設計及實驗。本系統是一個自動反饋調節系統。以STC89C52單片機為主控制單元，以DS18B20為溫度傳感器的溫度控制系統。其中主要模塊包括：主控單元模塊、溫度檢測模塊、1602液晶顯示模塊、按鍵輸入模塊、蜂鳴器報警模塊、溫度控制模塊。關鍵字：STC8

3、9C52單片機DS18B20 1602液晶 主控單元AbstractIn a variety of modern industrial production, with the rapid development of electronic technology and microcomputer microcomputer measurement and control technology has been rapid development and wide application. Traditional manual monitoring is gradually due to th

4、e presence of a lot of the shortcomings of intelligent electronic monitoring replaced.Designed primarily to do the work of the following aspects: First, determine the overall system design, including its functional design; design principles; composition and working principle; intelligent sensor hard

5、ware circuit design; including hardware circuit and measuring principle ; temperature sensor selection; microcontroller choice; design of the input and output channels; debugging and emulation, including hardware emulation and software simulation.In this context, our expertise and background, intell

6、igent temperature control system design and experiments. This system is an automatic feedback control system. STC89C52 microcontroller-based control unit, temperature sensor DS18B20 temperature control system. Main modules: the main control unit module, the temperature detection module 1602 LCD modu

7、le, the key input module, the buzzer alarm module, temperature control module.Key words: STC89C52 SCM DS18B20 1602 LCD main control unit目錄摘要IAbstractII第一章總體設計方案11.1智能溫控系統設計方案論證11.2 方案要求11.3 方案總體設計框圖11.4 方案選擇31.4.1 主控單元的選擇31.4.2 溫度檢測單元的選擇31.4.3 溫度顯示器件的選擇5第二章 各單元模塊的硬件設計62.1 系統主要器件的介紹62.1.1 AT89C52單片機的

8、介紹62.1.2 1602LCD液晶顯示的介紹92.1.3 DS18B20數字溫度傳感器介紹142.2 各部分電路設計172.2.1 晶振電路和復位電路172.2.2 按鍵輸入電路182.2.3 溫度采集電路192.2.4 液晶顯示電路192.2.5 報警電路202.2.6 溫度控制電路21第三章 軟件部分223.1 系統主程序流程圖22總結23參考文獻24附錄一：電路原理圖26附錄二：仿真圖27第一章總體設計方案1.1智能溫控系統設計方案論證本設計方案為智能溫控系統，首先需要對待測溫度進行檢測處理，根據方案設計要求本設計需要以單片機為基礎進行設計拓展。所以需要選擇合適的溫度檢測器件將所測得溫

9、度進行合適的轉換成為單片機能夠識別的信號，進而單片機對所接受的信號進行處理，輸出合適的信號進而驅動報警電路和加熱電路或者散熱電路工作。從而達到設計方案所要求的對溫度的智能檢測調節功能。1.2 方案要求用單片機設計一個溫度控制系統，自動控制一個溫室的溫度，功能要求如下：（1）要求溫室溫度分為兩檔：第一檔為室溫（25左右），第二檔為40，要求溫度控制誤差2。（2）升溫由2臺1000W的電爐實現。（3）要求實時顯示溫室溫度，顯示位數為3位，即.。（4）當不能保證所要求溫度范圍時，發出聲光報警信號。（5）對升溫和降溫過程的時間不作要求。要求采用單片機控制實現。1.3 方案總體設計框圖 溫度傳感器將檢測

10、溫度信息轉變為模擬電壓信號之后，將電壓信號放大并且傳輸到單片機可以接受的處理能力范圍內，然后經過低通濾波，去除掉雜亂信號并送入單片機。單片機將檢測到的待測溫度的信息與設定的值進行比較之后，如果檢測的值相比較設定的要高，單片機輸出的低電平驅動了報警的系統自動的報警提示溫度過高，同時散熱電路開始工作，實現散熱功能；當溫度較設定的值低時，單片機輸出高電平，同時加熱電路開始工作，實現加熱的功能。從而實現對溫度的一個動態平衡的控制調節。該單片機溫度控制系統是以STC89C52單片機為主控核心，用溫度傳感器DS18B20進行溫度采樣收集。整個系統的硬件部分包括溫度檢測系統、單片機控制系統和報警系統、加熱系

11、統、散熱系統等。溫度檢測報警器是能夠檢測環境中溫度，具有報警功能的儀器，儀器的基本組成部分應為：溫度采集電路、單片機控制電路、數字顯示電路及控制報警電路、加熱電路還有散 熱電路。基本方案：本方案是基于單片機進行溫度數據的采集及處理，由于數字溫度傳感器DS18B20內部集成有模數轉換部件，芯片可將采集到的溫度模擬數據進行數字化并通過單總線傳輸給單片機。所以單片機將接收到的數據進行分析和處理，并將數據顯示在液晶屏幕上。通過按鍵輸入預設溫度，如果不在溫度范圍內，便驅動蜂鳴器報警，同時驅動電爐進行加熱，以達到控制溫度的效果。具體實驗過程：1.先收集與實驗有關的參考資料，如單片機原理等書籍 2.對于使用

12、的元器件進行篩選與整理，并設計相關電路與參數計算 3.進行硬件原理圖仿真，采用proteus仿真軟件， 4.根據軟件代碼及仿真效果對參數進行調整單片機主控制器鍵盤輸入DS18B20液晶顯示蜂鳴器報警加熱（散熱）電路圖1.1溫控系統設計框圖1.4 方案選擇1.4.1主控單元的選擇 隨著如今科技的發展，單片機可謂種類繁多。在此方案設計中，單片機是最核心的主控原件。所以單片機的選取尤為重要。通常選擇單片機主要從指令結構、運行速度、程序存儲方式和功能等幾個方面為原則進行選取。AT89C52單片機和AT89C51單片機都是常見的的單片機芯片。在本設計中需要選取合適的單片機作為控制核心，通過軟件的編的程的

13、方法進行溫度的檢測和判斷檢測，并在其I/O口輸出控制信號。相對于AT89C51單片機而言，AT89C52單片機具有性能高、工作的電壓低等特點。另外AT89C52多一個定時器T2，ROM多4K，RAM多128B，中斷多2個，多一個看門狗,在數據和指針、掉電等方面還有一些改進。最重要的是它兼容標準的MCS-51指令系統，在實際的試驗的應用中更具實用性了，并且AT89C52單片機價格也經濟和實惠，符合本設計系統的要求。綜合以上所述最終選擇AT89C52作為本方案的主控芯片。1.4.2溫度檢測單元的選擇根據方案設計要求，需要對待測溫度進行相對準確的測定。方案要求溫度控制誤差2，所以選擇合適的溫度檢測方

14、案是很重要的。經過討論論證最終確定兩個方案待選。方案一選擇熱敏電阻對待測溫度進行檢測。熱敏電阻將檢測引起的微小電壓變化通過運算放大器放大，再通過數模轉換芯片ADC0809將微弱電壓變化信號轉化為數字信號輸入單片機處理。熱敏電阻器是敏感元件的中一種，通常按照溫度系數不同分為正溫度系數熱敏電阻器（PTC）和負溫度系數熱敏電阻器（NTC）。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現出不同的電阻值。正溫度系數熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導體器件。 圖1.2 熱敏電阻的電阻溫度特性圖熱敏電阻的電阻溫度特性可近似地用

15、上圖表示 。在實際中，熱敏電阻的B值并非是恒定不變的，其變化幅度大小因材料的材質和構成的不同而異，最大甚至可達5KC。因此，在較大的溫度范圍內應用時，將與實測值之間存在一定誤差。熱敏電阻的過載能力強，成本低廉。但熱敏電阻的阻值與溫度為非線性關系，所以它只能在較窄的范圍內用于精確測量。熱敏電阻在一些精度要求不高的測量和控制裝置中得到廣泛應用。同樣熱敏電阻也存在一定的缺點：阻值與溫度的關系非線性嚴重元件易老化，穩定性較差元件的一致性差，互換性差除特殊高溫熱敏電阻外，絕大多數熱敏電阻僅適合0150范圍方案二 對于待測溫度選擇DS18B20進行檢測。DS18B20數字溫度傳感器是DALLAS公司生產的

16、1Wire，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，具有線路簡單，在一根通信線，可以連接多個這樣的數字溫度計，十分方便。DS18B20有以下幾個突出特點：接口簡單用一個接口就可實現通信每一個DS18B20都有與之相對應的唯一的64位ROM序列碼在使用過程中不需要外加其他外圍器件可用外部電源供電和寄生電源供電數據線供電電壓范圍:+3.0V+5.0 VDS18B20在范圍為-55+125之間的精度為+0.5，分辨率為0.0625DS18B20的報警上下限值可以根據實際需求自行設置超過報警限值的DS18B20可以通過報警搜索命令定位識別多個DS18B20可以并聯在同一線

17、上也可以達到測溫的目的電源極性接反時，DS18B20不會因發熱而燒毀但不能正常工作綜合以上兩種方案可以清晰的看出。方案二中的數字式集成溫度傳感器DS18B20的高度集成化是其主要的特點，這種特點有效的避免了外接運放放大器轉換等電路原因引起的誤差。此外DS18B20相對熱敏電阻對溫度的敏感度較高，符合本實驗要求的2的誤差要求。在工作過程中，DS18B20將溫度值直接轉換為數字信號量直接輸出，使得系統的程序設計得以簡化。因此，方案二更適合本方案。1.4.3 溫度顯示器件的選擇方案一：采用1602LCD液晶顯示屏顯示溫度。液晶顯示在我們日常生活中應用廣泛，它是利用了液晶的物理性質的原理。1602LC

18、D是數字式的接口，具有顯示質量高、體積小、質量輕和功耗低等特點。方案二：應用動態掃描方式，采用LED共陰極數碼管顯示溫度。LED是利用PN結把電能轉換為 形數碼管。在數字和文字顯示是，較為常用的是8段數碼管。以上兩個方案相比較，再根據方案要求：需要同時對檢測溫度和設定溫度同時進行顯示。考慮到顯示的效果和質量高和功耗低等特性。再此方案中采用方案一中的1602LCD液晶顯示。第二章 各單元模塊的硬件設計2.1 系統主要器件的介紹硬件系統中包括：AT89C52單片機、DS18B20溫度傳感器、1602LCD液晶顯示等。2.1.1 AT89C52單片機的介紹AT89C52是51系列單片機的一個常用型號

19、，它是ATMEL公司生產的。AT89C52是一個高性能CMOS8位、低電壓單片機，包含8 k字節可以擦拭閃存反復只讀程序存儲器和256字節的隨機存取存儲器（RAM），數據器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS - 51指令系統，內置一般8位CPU和Flash存儲單元，功能強大的單片機AT89C52可以提供許多復雜的系統控制應用。AT89C52有以下特點：可以兼容MCS51指令系統 8k可反復擦寫(1000次）Flash ROM 有32個雙向I/O口 256x8bit內部RAM 3個16位可編程定時/計數器中斷時鐘頻率范圍為0-24MHz 2個可編程UART串行通道

20、串行中斷有6個中斷源和2個外部中斷源2個中斷讀寫口線還有3個加密碼位 功耗低空閑功率丟失模式和軟件可設置睡眠功能和喚醒功能AT89C52單片機的引腳介紹AT89C52P為40 腳雙列直插封裝的8 位通用微處理器，采用工業標準的C51內核，在內部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調整時的功能控制。功能包括對會聚主IC 內部寄存器、數據RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復

21、位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。Vcc（40 腳）和Vss（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。P0P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設計中，P0 端口（3239 腳）被定義為N1 功能端口，分別與N1的相應功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU 的相應功能端，用于當前制式的檢測及會聚調整狀態進入的控制功能。圖2.1 AT89C52的引腳圖P0口P0口是一組8 位漏極開路型雙向I/O 口，

22、也即地址/數據總線復用口。作為輸出口用時，每位能以吸收電流的方式驅動8個TTL邏輯門電路，對端口P0 寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數據存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8 位）和數據總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在Flash 編程時，P0 口接收指令字節，而在程序校驗時，輸出指令字節，校驗時，要求外接上拉電阻。P1口P1口是一個帶內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅動4 個TTL 邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流

23、。與AT89C51 不同之處是，P1.0 和P1.1 還可分別作為定時/計數器2 的外部計數輸入端和控制端。引腳號功能特性P1.0T2，時鐘輸出P1.1T2EX（定時/計數器2）圖2.2 引腳功能圖P2 口P2口是一個帶有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅動4 個TTL 邏輯門電路。對端口P2 寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流在訪問外部程序存儲器或16 位地址的外部數據存儲器，P2 口送出高8 位地址數據。在訪問8 位地址的外部數據存儲器時，P2 口輸出P2 鎖存器

24、的內容。Flash 編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。P3 口P3口是一組帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。RST復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。ALE/PROG 當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時，ALE（地址鎖存允許

25、）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節。一般情況下，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個ALE 脈沖。對Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條MOVX 和MOVC指令才能將ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執行外部程序時，應設置ALE 禁止位無效。PSEN程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52 由外部程序存儲

26、器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數據存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP外部訪問允許。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，復位時內部會鎖存EA端狀態。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU 則執行內部程序存儲器中的指令。Flash 存儲器編程時，該引腳加上+12V 的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V 編程電壓Vpp。2.1.2 1602LCD液晶顯示的介紹1602LCD顯示的特點在日常生活中，液晶顯示器用途廣泛。液

27、晶顯示模塊已作為很多電子產品的通過器件，如在計算器、電視、電子表及很多家用電子產品中都可以看到，顯示的主要是數字、專用符號和圖形文字。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：LED、發光管、液晶顯示器、數碼管。發光管和LED數碼管比較常用在單片機系統中應用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優點：質量高由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種亮度和色彩，恒定發光，而不 同于陰極射線管顯示器那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質高清且不會閃爍。數字式接口液晶顯示器都是數字式的，和單片機系統的接口更加簡單可靠，操作更加方便。功耗低相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電

28、極和驅動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。體積小、重量輕液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態來達到顯示的目的，在重量上比相 同顯示面積的傳統顯示器要輕得多。1602LCD的原理及分類液晶顯示是利用液晶的物理特性原理，通過電壓對其顯示區域進行控制，有電即有顯示，這樣就可以顯示出圖形。液晶顯示器具有易于實現全彩色顯示、厚度薄、適用于大規模集成電路直接驅動的特點，目前在便攜式電腦、數字攝像機、PDA移動通信工具等眾多領域都得到應用。液晶顯示器的分類液晶顯示有多種顯示方式，按其顯示方式通常可分為點陣式、段式、字符式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。根據驅動方式來區分，

29、可以分為靜態驅動（Static）、主動矩陣驅動（Active Matrix）和單純矩陣驅動（Simple Matx）三種。字符的顯示用LCD顯示一個字符時相對比較復雜，因為一個字符由68或88點陣組成，不但要找到和顯示屏幕上某幾個位置對對應的顯示RAM區的8字節，而且還要使每字節的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個字符串。但由于內帶字符發生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據在LCD上顯示的行列號和每行的列數找出顯示RAM對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼。線段的顯示 點陣圖形式液晶由MN個顯示單元組

30、成，假設LCD顯示屏有32行，每行有124列，每8列對應1字節的8位，即每行由16字節，共168=128個點組成，屏上3216個顯示單元與顯示RAM區1024字節相對應，每一字節的內容和顯示屏上相應位置的亮暗對應。例如屏的第一行的亮暗由RAM區的000H00FH的16字節的內容決定，當（3FFH）=FFH時，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當（000H）=FFH時，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為8個點；當（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H時，則在屏幕的頂部顯示一條由8段暗線和8條亮線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本

31、原理。漢字的顯示漢字通常采用圖形的方式顯示，從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼（一般用字模提取軟件），每個漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為1、3、5右邊為2、4、6根據在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數可找出顯示RAM對應的地址，設立光標，送上要顯示的漢字的第一字節，光標位置加1，送第二個字節，換行按列對齊，送第三個字節直到32B顯示完就可以LCD上得到一個完整漢字。字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。以下面的1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。一般1602字符型液晶顯示器實物如圖2.

32、3 1602LCD實物圖1602LCD的基本參數及引腳1602LCD分為不帶背光和帶背光兩種，大部分基控制器是HD44780，不帶背光的相比帶背光的較薄，在實際應用中有無背光無要求，兩者尺寸差別如下圖所示：圖2.4 1602LCD實際尺寸圖1602LCD主要技術參數：顯示容量:162個字符芯片工作電壓:4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引腳及功能說明第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過

33、一個10K的電位器調整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數據。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數據線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。1602LCD指令1602LCD操作時序00寫入指令碼D0D701讀取輸出的D0D7狀態字RSR/W操作說明10寫入數據D0D711從

34、D0D7讀取數據圖2.5 1602LCD操作時序圖1602LCD的指令集：LCD_1602 初始化指令小結：0x38 設置16*2顯示，5*7點陣，8位數據接口0x01 清屏0x0F 開顯示，顯示光標，光標閃爍0x08 只開顯示0x0e 開顯示，顯示光標，光標不閃爍0x0c 開顯示，不顯示光標0x06 地址加1，當寫入數據的時候光標右移0x02 地址計數器AC=0;（此時地址為0x80） 光標歸原點，但是DDRAM中斷內容不變0x18 光標和顯示一起向左移動1602LCD的硬件原理圖1602液晶顯示模塊可以和單片機AT89C52直接接口，電路如下圖所示圖2.6 1602LCD的硬件原理圖2.1

35、.3 DS18B20數字溫度傳感器介紹DS18B20的簡介DS18B20是DALLAS公司生產的高性能數字溫度傳感器，它提供了912位的溫度讀數；可實現55到+125范圍內的溫度測量，增量值為0.5。現場測量的溫度數值通過單總線接口傳給單片機微處理器，多個DS18B20可以在于同一條單線總線上。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，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這種數字溫度計，十分便捷。DS18B20產品的特點只要求一個端口即可實現通信。在DS18B20中的每個器件上都有獨一無二的序列號。實際應用中不需要外部任何元器件即可實現測溫。測量溫度范圍在55到1

36、25之間。 數字溫度計的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。內部有溫度上、下限告警設置。DS1820引腳功能 DS18B20有三個引腳如圖所示圖2.7 封裝的DS18B20的引腳排列圖序號名稱引腳功能描述1GND接地信號2DQ數字輸入輸出引腳,開漏單總線接口引腳,當使用寄生電源時,可向電源提供電源3VDD可選擇的VDD引腳,當工作于寄生電源時,該引腳必須接地圖2.8 DS18B20各引腳的功能DS18B20的供電方式在DS18B20 的內部有64 位的ROM 單元和9 字節的暫存器單元。64位ROM存儲器件有獨一無二的序列號。其中暫存器包含兩字節（0和1字節）的溫度寄存器，作用是存儲溫度傳感器的

37、數字輸出。暫存器還提供一字節的上線警報觸發（TH）和下線警報觸發（TL）寄存器（2和3字節），和一字節的配置寄存器（4字節），可以通過配置寄存器來設置溫度轉換的精度。暫存器的5、6和7字節器件內部保留使用。第八字節含有循環冗余碼（CRC ）。使用寄生電源時，DS18B20不需額外的供電電源；當總線為高電平時，功率由單總線上的上拉電阻通過DQ引腳提供；高電平總線信號同時也向內部電容CPP充電，CPP在總線低電平時為器件供電。以下為DS18B20的兩種供電方式：方式一.寄生電源供電電路 VDD DQ GDNDS18B20I/O口 單片機Vcc圖2.9 DS18B20的寄生電路供電示意圖方式二.外部

38、電源供電電路VCCI/O口單片機 VDD QD GND DS18B20圖2.10 DS18B20的外部電源供電示意圖 當采用方式一的寄生電源供電的時候，需要特別注意的是VDD引腳必須接地才有效，由IO口為DS18B20供電。相對于方式二的外部電源供電而言，寄生電源供電有兩大優點：1.充分利用了元件的引腳，簡略了本地電源的供電，較為便捷：2.在缺少了正常電源供電的時候還可以讀ROM.正是由于此，在用使用寄生電源供電時DS18B20無法進行準確的溫度轉存在一定的弊端。在此設計方案中，為了達到精確測量的目的，我們采用外部電源圖2.11 DS18B20的外部供電電路圖2.2 各部分電路設計2.2.1晶

39、振電路和復位電路在此設計方案中，單片機應用系統除單片機本身需要復位以外，同樣外部擴展I/O接口電路也需要復位，因此需要一個包括按鍵復位和上電在內的系統同步復位電路。控制部件是單片機的神經中樞，它包括定時、控制電路和指令寄存器、譯碼器以及學習傳送控制等部件。它先以主振頻率為基準發出CPU的時序，對指令進行譯碼，然后發出各種指令信號，完成一系列的定時控制的微操做。圖2.12 晶振電路和復位電路2.2.2 按鍵輸入電路在次系統中需要對預設溫度值輸入單片機。本設計方案中設有4個獨立按鍵，其中一端分別和單片機的P2.0、P2.1。P2.2和P2.3連接，另一端接地。當按下任意按鍵時，P2.0口讀取低電平

40、有效，在系統上電后，進入鍵盤掃描子程序，以查詢的方式確定各按鍵。達到溫度預設值的設定。圖2.13 按鍵電路2.2.3 溫度采集電路數字溫度傳感器DS18B20是通過其內部計數時鐘周期還起作用的。達到測量溫度的目的。在上文介紹了DS18B20的兩種供電方式：寄生電源供電和外部電源供電。在這里我們采用測溫更為精確的外部電源供電方式進行供電。低溫系數振蕩器輸出的時鐘信號通過由高溫度系數振蕩器產生的門周期而被計數，計數器預先置有與-55相對應的一個基權值。如果計數器計數到0時，高溫度系數振蕩周期還未結束，則表示測量的溫度值高于-55，被預置在-55的溫度寄存器中的值就增加1，然后這個過程不斷重復，直到

41、高溫度系數振蕩周期結束為止。此時溫度寄存器中的值即為被測溫度值，這個值以16位二進制形式存放在存儲器中，通過主機發送存儲器讀命令可讀出此溫度值，讀取時低位在前，高位在后，依次進行。由于溫度振蕩器的拋物線特性的影響，其內用斜率累加器進行補償。圖2.14溫度采集電路2.2.4 液晶顯示電路1602LCD液晶顯示的相關介紹在上文已有詳細說明，此處就不在多述。1602LCD的顯示屏幕與顯示字符都相對較小，但并不影響其實用性，它仍不失為一個常用的輸出顯示設備。1602LCD與單片機連接的線路共有11條，其中有8條數據線，3條控制線。如圖把它們都連接上，將占用較多的單片機的接口。 圖2.15 1602LC

42、D液晶電路2.2.5 報警電路在方案設計中，設置了高溫報警裝置，這里選擇蜂鳴器報警。蜂鳴器是一種一體化結構的電訊器，主要有壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種。如下圖當待測溫度超過設定溫度的最大上限時，單片機P3.0口輸出高電平時，三極管導通。VCC形成回路驅動蜂鳴器工作，達到報警的目的，反之亦然。圖2.16 報警電路2.2.6 溫度控制電路溫度控制部分是本設計方案的關鍵所在，最重要達到智能調節溫度的目的，需要風扇散熱和電路加熱分別實現。如圖所用的光耦合器件是由發光二極管與受光源封裝在一起，構成的電光電轉換的器件。當檢測到溫度低與設定值時，單片機P3.1端口輸出高電平時，此時二極管不放光，光耦不工作

43、，后面的繼電器處于常閉狀態，也就是加熱狀態。當檢測到溫度高于設定值時，單片機P3.1口輸出低電平，此時二極管發光，驅動三級管導通，光耦也開始工作。接著繼電器轉換到常開狀態，也就是風扇散熱狀態。進而對高溫進行散熱調節。如此往復達到溫度的動態平衡。圖2.17溫度控制電路第三章 軟件部分3.1 系統主程序流程圖開始系統初始化，開中斷溫度設定檢測溫度顯示溫度控制溫度報警電路圖3.1 系統主程序流程圖由圖3.1主程序流程圖我們可以看出，首先是對系統初始化，開中斷，然后再包括以下幾個模塊：1.溫度設定模塊，采用外部中斷形式2.溫度采集模塊，采用DS18B20傳感器3.液晶顯示模塊，采用的是LCD1602，

44、2*16字的顯示格式4.溫度控制模塊，采用的是定時中斷的方式5.聲光報警模塊系統在軟件設計的過程中，將報警部分和溫度控制部分形成了一個結合。總結大學四年的時光伴隨著這篇畢業設計的完成走向尾聲。經過幾個月的自己的努力還有指導老師和同學的協作下，終于完成了設計方案。大學四年做過不少相關課程設計，每次都會有新的收獲，但從始至終對做電子設計的熱情和團隊合作的巨大創造力從未消退。俗話說：興趣是自己最好的老師。回首自己走過的大學歷程也充分印證了這句話。從最初一顆好奇的心將我帶上了電子設計這條路。一路上有過迷茫也有過希望，有過成功的喜悅也有過失敗的無奈。四年時間讓我收獲頗豐，更加堅定的走電子這條路的決心。在

45、做方案設計的過程中是一個不斷學習的過程，不斷完善自己知識體系的過程。正所謂學無止境。在這個過程中我深刻的體會到我們課堂所學知識的局限性和理論性。先輩們說過：紙上學來終覺淺，絕知此事要躬行。就比如說我們學過的protel和proteus在課堂上做練習都感覺比較容易，但要我們獨立做一個完全陌生的課題是就會遇到種種困難。所以作為我們沒有實際工作經驗的畢業生來說快速把所學的理論知識和設計生產相結合尤為關鍵。另一方面，我們不難發現此次畢業設計的相關題目都是很貼合我們的生活實際的。就比如我們的這個“智能溫控系統”在實際的生產生活中就有廣泛的應用。比如；溫室大棚、火宅報警等等都是與我們生活息息相關的。所以這

46、也對我們提出新的要求：要學以致用，用我們在書本上學到的理論知識轉化為社會需求的創造力、生產力。做一個對社會有貢獻的人才，為國家建設奉獻我們的力量。但是，我們仍然要認識到，畢業設計的結束也是另一個開始。我們所掌握的內容依然不足，需要在以后的學習和工作中不斷豐富，不斷補充。就以這次畢業設計為例吧，這次畢業設計其實就是模仿，學習論文的格式、寫作方法、注意事項等，如果要寫一篇好的論文僅靠這些是遠遠不夠的。寫一篇好的論文必須學會創新，要有創新意識。我們要努力用新的方法去解決以前的問題，看一看是否你的方法有提高，至少我們對以前的方法加以改進，這就是創新！然而，在我看過的大多數文章中，好多都是用舊的方法去解

47、決新的問題，這并沒有實質效率上的提高，因此這樣的文章也很難成為優秀的文章。這對于我們來說有很大難度，但我們一定要有這種意識，思想有多遠路才能走多遠！無論我們繼續深造還是走向工作崗位都應該如此，嚴格要求自己。參考文獻1 李朝青.單片機原理及接口技術M.第3版.北京：北京航空航天大學出版社，2005. 2張齊.單片機原理與應用系統設計M.北京：電子工業出版社，2010. 3曹天漢等. 單片機原理與接口技術M.第2版.北京：電子工業出版社，2006. 4陳杰 黃鴻編著. 傳感器與檢測技術M.北京：高等教育出版社，2002. 5李興山，翟衛青. 基于溫室溫濕度控制系統的研究J. 安徽農業科學. 2009（22）：10704,10740. 6王寶芹等. 基于單片機的溫室溫濕度控制系統設計J. 林業機械與木工設備. 2008（3）：3941. 7譚偉，徐玲.智能溫室溫濕度控制系統設計及其仿真J.東北林業大學報，