1、精選優質文檔-傾情為你奉上基于單片機的空調溫度控制系統設計作者姓名：楊耀武專業名稱：信息工程指導教師：黃宇講師專心-專注-專業摘要在自動控制領域中，溫度檢測與控制占有很重要地位。溫度測控系統在工農業生產、科學研究和在人們的生活領域，也得到了廣泛應用。因此，溫度傳感器的應用數量居各種傳感器之首。目前，溫度傳感器正從模擬式向數字集成式方向飛速發展。本論文概述了溫控器的發展及基本原理，介紹了溫度傳感器的原理及特性。分析了DS18B20溫度傳感器的優劣。在此基礎上描述了系統研制的理論基礎，溫度采集等部分的電路設計，并對測溫系統的一些主要參數進行了討論。同時在介紹溫度控制系統功能的基礎上，提出了系統的總

2、體構成。針對測溫系統溫度采集、接收、處理、顯示部分的總體設計方案進行了論證，進一步介紹了單片機在系統中的應用，分析了系統各部分的硬件及軟件實現。利用Proteus7.6進行了可行性的仿真，利用單片機開發板驗證在實際電路中能起到的效果。試驗證明，這套溫度控制器具有較強的可操作性，很好的可拓展性，控制簡單方便。課題初步計劃是在普通環境下的測溫，系統的設計及器件的選擇也正是在這個基礎上進行的。關鍵詞：DS18B20 單片機 溫度控制 1602液晶顯示AbstractIn the automatic control area,temperature monitoring and controling

3、have a very important position. The temperature monitoring system has a wildly applying in industry, agriculture, science reasearching and daily life of people. Therefore, the number of applying of the temperature monitoring comes first of all kinds of sensor. At present, the temperature monitoring

4、is transformed from analog type to digital integrated type with a very fast speed.This paper introduces the developing and fundamental of the temperature monitoring, including the character of this kind of sensor. It also analyses the advantage and disadvantage of the temperature monitoring which na

5、med DS18B20. On that basis, the paper also has a further analysis of the theoretical basis of the system developing and the circuit design of temperature monitoring. Besides, some discussions about the important parameters also took on desk. At the same time, the auther of this paper also puts forwa

6、rd the composition of totality about this system, which including the different function of the thermometer system. Then a detailed analysis which is about the applying of Microcontrollers and the applying of different parts made by different hardwares and softwares in the system. In order to check

7、the maneuverability and the expansibility of the Microcontrollers system, the auther used Proteus 7.6 to do the testing and got a pretty good result.This system puts the temperature measured in normal situation as a confirm condition. All design and selection of component is also based on this suppo

8、se.keywords: DS18B20, Microcontrollers, Temeperature Controling, 1602 Liquid Crystal Display目錄前言現代信息技術的三大基礎是信息采集控制(即溫度控制器技術)、信息傳輸(通信技術)和信息處理(計算機技術)。溫度控制器屬于信息技術的前沿尖端產品，尤其是溫度控制器被廣泛用于工農業生產、科學研究和生活等領域，數量日漸上升。溫度控制器是一種溫度控制裝置，它根據用戶所需溫度與設定溫度之差值來控制中央空調末端之水閥（風閥）及風機，從而達到改變用戶所需溫度的目的。實現以上目的的方法理論上有很多，但目前業界主要有機械式溫

9、度控制器及智能電子式兩大系列。 普通風機盤管空調溫控器基本上是一個獨立的閉環溫度調節系統，主要由溫度傳感器、雙位控制器、溫度設定機構、手動三速開關和冷熱切換裝置組成。其控制原理是空調溫控器根據溫度傳感器測得的室溫與設定值的比較結果發生雙位控制信號，控制冷熱水循環管路電動水閥（兩通閥或三通閥）的開關，即用切斷和打開盤管內水流循環的方式，調節送風溫度（供冷量）。 第一代空調溫控器主要是電氣式產品，空調溫控器的溫度傳感器采用雙金屬片或氣動溫包，通過“給定溫度盤”調整預緊力來設定溫度，風機三速開關和季節轉換開關為潑檔式機械開關。這類空調溫控器產品普遍存在“溫度設定分度值過粗”、“時間常數太大”、“機械

10、開關易損壞”等問題。  第二代空調溫控器為電子式產品，溫度傳感器采用熱敏電阻或熱電阻，部分產品的溫度設定和風速開關通過觸摸鍵和液晶顯示屏實現人機交互界面，冷熱切換自動完成，運算放大電路和開關電路實現雙位調節。這類智能空調溫控器產品改善了人機交互界面，解決了“溫度設定分度值過粗”等問題，但仍存在“控制精度不高”、“時間常數大”、“操作較復雜”等問題。  目前國內外生產廠家正在研究開發第三代智能型室溫空調溫控器，應用新型控制模型和數控芯片實現智能控制?，F在已有國內廠家生產出了智能型室溫空調溫控器，并已應用于實際工程。1 系統總體設計方案及功能1.1 溫度傳感器產品分類與選擇溫度

11、是日常生活中經常遇到的一個物理量，它也是科研和生產中最常見、最基本的常量之一。在很多場合都需要對溫度進行測控，而溫度測控離不開溫度傳感器，因此，掌握正確的測溫方法及溫度傳感器的使用方法極為重要。1.1.1 常用的測溫方法物體受熱后溫度就要升高，任何兩個溫度不同的物體相接觸都必然產生熱交換，直到兩者的溫度達到平衡為止。據此，可以選擇某種溫度傳感器與被測物體接觸進行溫度測量，這種方法稱為接觸式測溫。接觸式測溫常用于較低溫度的測量。此外，物體受熱后溫度升高的同時還伴有熱輻射，因此，可利用溫度傳感器接收被測物體在不同溫度下輻射能量的不同來測量溫度，這種測溫方法稱為非接觸式測溫。非接觸式測溫常用于高溫測

12、量。 1.1.2 溫度傳感器產品分類目前，溫度傳感器沒有統一分類方法。按輸出量分類有模擬式溫度傳感器和數字式溫度傳感器。按測溫方式分類有接觸式溫度傳感器和非接觸式溫度傳感器。按類型分類有分立式溫度傳感器、模擬集成式溫度傳感器和智能溫度傳感器（數字溫度傳感器）。模擬式溫度傳感器輸出的是隨溫度變化的模擬量信號。其特點是輸出響應速度較快和MPU（微處理器）接口較復雜。數字式溫度傳感器輸出的是隨溫度變化的數字量，同模擬輸出相比，它輸出響應較慢，但容易與MPU接口。下面對工程中常用的溫度傳感器做簡單介紹。1、熱敏電阻式溫度傳感器 電阻式溫度傳感器分為熱電阻式溫度傳感器和熱敏電阻溫度傳感器，他們的特點是自

13、身的電阻值隨溫度而變化。熱敏電阻式利用半導體材料制成的敏感組件，通常所用的熱敏電阻溫度傳感器都是具有負溫度系數的熱敏電阻，它的電阻率受溫度的影響很大，而且隨溫度的升高而減少，簡稱NTC。其優點是靈敏度高，體積小，壽命長，工作穩定，易于實現遠距離；缺點是互換性差，非線性嚴重。 2、熱電阻式溫度傳感器利用熱電阻溫度系數隨溫度變化的特性而制成的溫度傳感器。稱為熱電阻溫度傳感器。對于大多數金屬導體，其電阻值都具有隨溫度升高而增大的特性。由于純金屬的溫度系數比合金的高，因此均采用純金屬作為熱電阻組件。常用的金屬導體材料有鉑、銅、鐵和鎳。3、熱電偶式溫度傳感器熱電偶是一種傳統的溫度傳感器，其測溫范圍一般為

14、-50到+1600，最高可達+2800，并且有較高的測量精度。另外，熱電偶產品已實現標準化、系列化，使用時易于選擇，可方便地用計算機做線性補償，因此，至今在測溫領域內仍被廣泛使用。它的理論基礎是建立在熱電效應上，將熱能轉化為電能。4、模擬集成溫度傳感器 集成傳感器是采用硅半導體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世紀80年代問世的。它是將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出功能的專用IC，它屬于最簡單的一種集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一（僅測量溫度）、測溫誤差小、價格低、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗

15、，適合遠距離測溫、控溫，不需要進行非線性校準。外圍電路簡單，它是目前在國內外應用較為普遍的一種集成傳感器。5、智能溫度傳感器 智能溫度傳感器（亦稱數字溫度傳感器）是在20世紀90年代中期問世的。智能溫度傳感器是微電子技術、計算機技術和自動測試技術的結晶，它也是集成溫度傳感器領域中最具活力和發展前途的一種新產品。目前，行許多著名的集成電路生產已開發出上百種智能溫度傳感器產品。智能溫度傳感器具有以下三個顯著特點：第一，能輸出溫度數據及相關的溫度控制量，適配各種微控制器（MCU）；第二，能以最簡方式構成高性價比、多功能的智能化溫度測控系統；第三，它是在硬件的基礎上通過軟件來實現測試功能的，其智能化程

16、度也取決于軟件的開發水平。智能溫度傳感器內部都包含溫度傳感器、A/D傳感器、存儲器（或寄存器）和接口電路。有的產品還帶多路控制器、中央控制器（CPU）、隨機存取儲存器（RAM）和只讀存儲器（ROM）。1.1.3 溫度傳感器的選擇在介紹溫度傳感器的選擇原則之前，首先介紹在測控系統中選擇傳感器的總原則，本原則適用于各種傳感器的選擇。1、選擇傳感器的總原則現代傳感器在原理和結構上千差萬別，如何根據具體的測控目的、測控對象以及測控環境合理地選擇傳感器，是單片機測控系統首先要解決的溫度。當傳感器選定之后，與之相配套的測控電路也就可以確定了。測控結果的成敗，在很大程度取決于傳感器的選擇是否合理。作為單片機

17、測控系統前向通道的關鍵部件，在選擇傳感器時應考慮一下幾個方面：（1）根據測控對象與測控環境確定傳感器的類型首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選擇，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據被測量對象的特點和傳感器的使用條件綜合考慮一下一些具體問題：1）傳感器的量程；2）被測位置對傳感器體積的要求；3）測量方式為接觸式還是非接觸式；4）傳感器信號的引出是有線還是無線；5）是購買傳感器還是自行研制傳感器以及價格因素等。 在綜合考慮上述因素之后就能確定選擇何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標。（2）靈敏度的

18、選擇 通常情況下，在傳感器的線性范圍內，希望傳感器的靈敏度越高越好。（3）頻率響應特性 傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，傳感器的頻率響應好，可測的信號頻率范圍就寬，傳感器的輸出信號必須在允許的頻率范圍內保持不失真，實際上傳感器的響應總有一定得延遲，希望延遲時間越短越好。（4）線性范圍 傳感器的線形范圍是指輸出信號與輸入量成正比的范圍。從理論上講，在此范圍內靈敏度應保持定值。傳感器的線性范圍越寬，其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當傳感器的種類確定之后首先要看其量程是否滿足要求。（5）穩定性 傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱為穩定性。影響傳感器長期穩

19、定性的因素除傳感器本身結構外，主要是傳感器的使用環境。因此，要使傳感器具有良好的穩定性，傳感器必須要有較強的環境適應能力。（6）精度的選擇精度是傳感器的一個重要的性能指標，它是關系到整個測控系統測量精度的一個重要環節。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要能滿足整個測控系統的精度要求就可以了，不必選得太高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。2、溫度傳感器的選擇溫度傳感器技術被廣泛應用于消費類電子產品、玩具、家用電子產品、工業測控系統以及個人計算機應用中。傳統上分立式溫度傳感器是最常用的溫度傳感器元件，而集成溫度傳感器特點是測溫誤差小、價格低、

20、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗，適合遠距離測溫、控溫，不需要進行非線性校準，外圍電路簡單，它是目前在國內外應用最為普遍的一種溫度傳感器。綜上所述，不同的傳感器具有不同的應用場合，由于在溫度測控系統中，傳感器是前向通道的關鍵部件，因此選擇合適的傳感器是非常重要的。選擇的原則要考慮溫度范圍、溫控精度、測溫場合、價格等幾方面的因素。1.2 總體方案的確定考慮到該制冷控制系統功能比較少，由單片機控制即可實現。而89C52單片機體積小、重量輕、抗干擾能力強、對環境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈活性好,故本系統選擇采用89C52單片機。在溫度采集方面，采用單線數字溫度傳感器DS18B20進行數據

21、采集。DSB18B20S數字溫度計提供9到12位溫度讀數，指示器件的溫度信息經過單線接口送入DS18B20送出，因此從中央處理器到DS18B20僅需連接一條線和地，讀寫和完成溫度變換所需的電源可以由數據線本身提供，甚至不需要外部電源。而總體方案和系統電路圖方面基本上和熱敏式傳感器相同，只在數據采集方面有所差別。在上面也已經提及，熱敏電阻式溫度傳感器互換性差，非線性嚴重。而數字溫度傳感器DS18B20接線簡單，數字輸出量能直接作為單片機的輸入數據， 同時考慮到只是在普通環境下測量，無論在靈敏度、線性范圍、穩定性，還是在精度方面，DS18B20的強大功能已足夠滿足設計需要。但是DS18B20也有缺

22、點，就是軟件實施方面比較復雜，但相對于模擬量輸出的硬件實現方面來說會簡單很多。在本次設計中，溫度數據采集用到的傳感器是DS18B20。1.3 系統實現框圖圖1 單片機控制溫度調節系統結構圖2 系統單元電路設計2.1 系統工作原理該空調控制系統用到89C52單片機作為系統的CPU進行控制控制，由數字傳感器DS18B20進行數據采集，89C52對采集到的數據進行處理，得到各種信號。而這些信號將分別作為1602液晶顯示的信號輸入、啟動報警裝置的信號輸入和啟動制冷設備、電暖設備的輸入。同時將利用單片機的其它使能端口實現系統的復位，手動調節和自動調節。2.2 系統相關硬件及模塊介紹2.2.1 溫度采集電

23、路本系統中采集溫度使用的是DS18B20數字溫度傳感器。DS18B20是Dallas 半導體公司生產的世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。與之前的傳感器相比，DS18B20體積更小、適用電壓更寬、更經濟。一線總線獨特而且經濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網絡，為測量系統的構建引入全新概念。DS18B20 “一線總線”數字化溫度傳感器支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 -55到+125，在-10到+85范圍內,精度為±0.5?，F場溫度直接以“一線總線”的數字方式傳輸，大大提高了系統的抗干擾性。適合于惡劣環境的現場溫度測量，如：環境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產品

24、等。與前一代產品不同，新的產品支持3V到5.5V的電壓范圍，使系統設計更靈活、方便。而且新一代產品更便宜，體積更小。DS18B20可以程序設定9到12位的分辨率，精度為±0.5。當分辨率為12位時，轉換時間為750ms。使得用戶可選擇更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍和分辨率設定，同時用戶設定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20一般為三極管型封裝，其引腳圖如圖4所示。這三個引腳分別為：GND電源地；QD數字信號輸入/輸出端；VDD外接供電電源（可選5V）。圖2.1 DS18B20引腳圖在該系統中，DS18B20的數字信號輸入/輸出端連接到89C52的P2.3

25、中，作為89C52的數據輸入。2.2.2 信號處理與控制電路信號處理與控制采用52單片機基本電路。此電路以52單片機為核心，52的具體引腳圖如圖2.2。圖2.2 89C52引腳圖在該系統中，要使單片機實現信號處理與控制，則要使單片機的20腳（GND）接地，40腳（Vcc）和31腳（/EA）接正5V電源。18、19腳（XTAL2、XTAL1）接12MHz的晶振和兩個電容，組成片內振蕩電路，為單片機提供時鐘脈沖。9腳（RST）接按鍵復位電路，提供復位信號給單片機。89C52芯片內部有一個高增益反相放大器，用于構成振蕩器。反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個電容

26、就可以構成穩定的自激振蕩器。兩個電容通常取30pF左右，穩定頻率并對震蕩頻率有微調作用。如圖2.3所示。圖 2.3 時鐘電路手動復位是通過接通一按鈕開關，使單片機進入復位狀態。系統上電運行后，若需要復位，則通過手動復位來實現的。如圖2.4所示。圖2.4 復位電路2.2.3 溫度顯示電路本系統中，溫度顯示硬件由lcd1602液晶和上拉電阻構成。1602采用標準14腳接口，其中：包括8根數據線(D0-D7)，三根控制線（rs,rw,e）電源地，電源以及液晶驅動電壓引腳(VSS,VDD,VEE)。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液

27、晶顯示器具有厚度薄、適用于大規模集成電路直接驅動、易于實現全彩色顯示的特點，目前已經被廣泛應用在便攜式電腦、數字攝像機、PDA移動通信工具等眾多領域。圖2.5 液晶顯示電路2.2.4 按鍵功能設置電路溫度調節由三個不鎖按鍵電路實現。電路圖如圖2.6所示。按鍵K1一端與單片機的外部中斷0（/INT0,12腳）相連，另一端接地。其功能是當按鍵按下一次時，給單片機一個低電平，進入溫度設定狀態；再次按下時，進入風速設計狀態，再次按下時則退出溫度設定狀態。按鍵K2、K3，一端接地，另一端與單片機的13腳、14腳相連，其功能是每按下一次按鍵，顯示設定值加1或減1。圖2.6 溫度設置電路2.2.5 繼電器控

28、制電路繼電器控制電路由兩個繼電器構成，由單片機P3.0、P3.1輸出控制信號，控制繼電器。在該系統中，當溫度超過設定值，單片機P3.1輸出高電平，驅動制冷電路繼電器，啟動制冷設備。當溫度低于設定值時，單片機P3.0輸出高電平，驅動供暖繼電器，啟動電暖設備。當不滿足條件時，不工作。繼電器是一種電控制。它具有控制系統（又稱輸入回路）和被控制系統（又稱輸出回路）之間的互動關系。通常應用于自動化的控制中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。圖2.7 繼電器原理圖2.2.6 存儲數據電路儲存數據電路由24C02芯片構成，有256字節，由

29、單片機P3.5、P3.6輸出信號。在該系統中，每隔20ms記錄一次測得溫度，實現實時的溫度存儲。24C02是串行E2PROM，基于I2C-BUS 的存儲器件，遵循二線制協議，由于其具有接口方便，體積小，數據掉電不丟失等特點，在儀器儀表及工業自動化控制中得到大量的應用。2.2.7 報警、音樂電路蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用供電，廣泛應用于、打印機、復印機、報警器、汽車電子設備、電話機、等電子產品中作發聲。由單片機P3.7輸出信號。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。通過輸出方波，這個方波輸入進蜂鳴器就會產生聲音，通過控制方波的頻率、時間，還能產生簡單的音樂。圖2.8 蜂

30、鳴器報警電路2.2.8 電動機電路步進由單片機P1.4、P1.5、P1.6、P1.7輸出信號。是將電信號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的和脈沖數，而不受負載變化的影響，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的；同時可以通過控制來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。通常電機的轉子為永磁體，當電流流過時，定子繞組產生一矢量。該磁場會帶動轉子旋轉一角度，使得轉子的一對磁場方

31、向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一個角度。轉子也隨著該磁場轉一個角度。每輸入一個電，電動機轉動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數成正比、轉速與成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉。所以可用控制脈沖數量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉動。圖2.9 步進電機工作原理圖3 仿真軟件介紹3.1 Keil uVision2軟件Keil c51開發工具提供數個十分有用的特性，可以幫助你快速地成功開發嵌入式應用。這些工具使用簡單并保證你達到你的設計目的uVision2 IDE 是一個基于Window的開發平臺，包含一個高效的編輯器，一個項目管理器和一個MAKE工

32、具。uVision2支持所有的KEIL 8051工具，包括C編譯器，宏匯編器，連接/定位器，目標代碼到HEX的轉換器。uVision2通過以下特性加速你的嵌入式系統的開發過程：l 全功能的源代碼編輯器。l 器件庫用來配置開發工具設置。l 項目管理器用來創建和維護你的項目。l 集成的MAKE工具可以匯編，編譯和連接你的嵌入式應用。l 所有開發工具的設置都是對話框形式的。l 真正的源代碼級的對CPU和外圍器件的調試器。l 高級GDI（AGDI）接口用來在目標硬件上進行軟件調試，以及和Monitor-51進行通信。l 與開發工具手冊和器件數據手冊和用戶指南有直接的鏈接。uVision2 界面提供一個

33、菜單，一個工具條以便你快速選擇命令按鈕，另外還有源代碼的顯示窗口，對話框和信息顯示。uVision2允許同時打開瀏覽多個源文件。圖3.1 keil uVision2軟件界面3.2 Proteus軟件Proteus是英國Labcenter公司開發的電路及單片機系統設計與仿真軟件。l Proteus可以實現數字電路、模擬電路及微控制器系統與外設的混合電路系統的電路仿真、軟件仿真、系統協同仿真和PCB設計等功能。l Proteus是目前唯一能對各種處理器進行實時仿真、調試與測試的EDA工具，真正實現了在沒有目標原形時就可對系統進行調試、測試和驗證。l Proteus軟件大大提高了企業的產品開發效率，

34、降低了開發風險。Proteus主要由兩個設計平臺組成：l ISIS（Intelligent Schematic Input System）原理圖設計與仿真平臺，它用于電路原理圖的設計以及交互式仿真。l ARES（Advanced Routing and Editing Software）高級布線和編輯軟件平臺，它用于印制電路板的設計，并產生光繪輸出文件。在Proteus中，從原理圖設計、單片機編程、系統仿真到PCB設計可以一氣呵成，具有從概念到產品的完整設計能力。Proteus ISIS的工作界面是一種標準的Windows界面，如圖所示。包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態欄、對

35、象選擇按鈕、預覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。圖3.2 Proteus ISIS軟件界面4 系統硬件設計確定了相關模塊功能、功能以及用到的器件后，系統做如下連接設計：圖4.1 總體硬件電路圖其中各引腳對應的端口如下表所示：表4.1 單片機引腳與各器件對應表接口對應器件引腳接口對應器件引腳P0.0接LCD1602的D0端P2.4空置P0.1接LCD1602的D1端P2.5接LCD1602的RS端P0.2接LCD1602的D2端P2.6接LCD1602的R/W端P0.3接LCD1602的D3端P2.7接LCD1602的E端P0.4接LCD1602的D4

36、端P3.0接warm繼電器端接口對應器件引腳接口對應器件引腳P0.5接LCD1602的D5端P3.1接cool繼電器端P0.6接LCD1602的D6端P3.2接S1按鍵P0.7接LCD1602的D7端P3.3接S2按鍵P1.0空置P3.4接S3按鍵P1.1空置P3.5接24C02的SCK端P1.2空置P3.6接24C02的SDA端P1.3空置P3.7接蜂鳴器報警電路P1.4接步進電機A極XTAL1接晶振時鐘電路P1.5接步進電機B極XPAL2接晶振時鐘電路P1.6接步進電機C極RST接復位電路P1.7接步進電機D極空置P2.0空置ALE空置P2.1空置空置P2.2空置VCC接電源P2.3接DS

37、18B20的DQ端GND接地5 系統軟件設計5.1 DS18B20數據通信概述和DS18B20通信，其命令序列有3步：初始化、ROM命令（跟隨需要交換的數據）和功能命令（跟隨需要交換的數據）。每次訪問DS18B20，必須嚴格遵守這個命令時序，如果出現序列混亂，則單總線則單總線器件不會響應主機。這個準則對于搜索ROM命令和報警搜索命令例外，在執行兩者中任何一條命令之后，主機不能執行其后的功能命令，而必須返回至第一步。1.初始化單總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，初始化過程由主機發出的復位脈沖和從機響應的應答脈沖組成，應答脈沖使主機知道總線上有從機設備且準備就緒。2.ROM命令在主機檢測到應

38、答脈沖后，就可以發出ROM命令。ROM命令與各個從機設備的唯一64位ROM代碼相關，允許主機在單總線上連接多個從機設備時，指定操作某個從機設備。ROM命令還允許能夠檢測到總線上有多少個從機設備及其設備類型，或者有沒有設備處于報警狀態。(1)搜索ROMF0h當系統初始上電時，主機必須找出總線上所有從機設備的ROM代碼，這樣主機才能夠判斷出從機的數目和類型。主機通過重復執行搜索ROM循環（搜索ROM命令跟隨著位數據交換），以找出總線上所有的從機設備。如果總線只有一個從機設備，則可以采用讀ROM命令來替代搜索ROM命令。在每次執行完搜索ROM循環后，主機必須返回至命令序列的第一步：初始化。(2)讀R

39、OM33h（僅適合于單節點）該命令僅適用于總線上只有一個從機設備，它允許主機直接讀出從機的64位ROM代碼，而無須執行搜索ROM過程。如果該命令用于多節點，系統則必然發生數據沖突，因為每個從機設備都會響應該命令。(3)匹配ROM55h匹配ROM命令跟隨64位ROM代碼，從而允許主機訪問多節點系統中某個指定的從機設備。僅當從機完全匹配64位ROM代碼時，才會響應主機隨后發出的功能命令，其他設備將處于等待復位脈沖狀態。(4)跳躍ROMCCh(僅適合于單節點) 主機能夠采用該命令同時訪問總線上的所有從機設備，而無須發出任何ROM代碼信息。例如，主機通過在發出跳越ROM命令后，跟隨轉換溫度命令44h就

40、可以同時命令總線上所有的DS18B20開始轉換速度，這樣大大節省了主機的時間。注意：如果跳越ROM命令跟隨的是讀操作命令，則該命令只能應用于單節點系統，否則將由于多個節點都響應該命令而引起數據沖突。(5)報警搜索Ech 除那些設置了報警標志的從機響應外，該命令的工作方式完全等同于搜索ROM命令，該命令允許主機設備判斷哪些從機設備發生了報警（如最近的測量溫度過高或過低等）。同搜索ROM命令一樣，在完成報警搜索循環后，主機必須返回至命令序列的第一步。3.功能命令在主機發出ROM命令，以訪問某個指定的DS18B20，接著就可以發出DS18B20的某個功能命令。這些命令允許主機寫入或讀出DS18B20

41、的存儲器，啟動溫度轉換以及判斷從機的供電方式。(1)讀RAM存儲器BEh 此命令讀RAM存儲器的內容，開始讀字節0，并繼續讀到第九個字節（CRC）。如果不是所有位置均可讀，那么主機可以再任何時候發出一復位命令以中止讀操作。(2)復制RAM存儲器（48h） 此命令讀RAM存儲器的內容，開始讀字節0，并繼續讀到第九個字節（CRC）。如果不是所有位置均可讀，那么主機可以再任何時候發出一復位命令以中止讀操作。(3)重新調出EERAMB8h 此命令把存儲在EERAM中TH、TL、CONF的值重新調至RAM存儲器。這種重新調出的操作在對DS18B20上電時也自動發生，因此只要器件一接電，暫存存儲器內就有有

42、效的數據可供使用。(4)讀電源B4h 在此命令送至DS18B20之后最先發出的讀數據時間片，器件都會給其電源方式的信號：0=強上拉電阻供電；1=電源供電。(5)寫RAM存儲器44h 寫數據到RAM存儲器，地址為第2、第3、第4字節（TH、TL、CONF）。(6)溫度變換44h 此命令開始溫度變換，不需要另外的數據。溫度變換將被執行，接著DS18B20便保持在空閑狀態。5.2 LCD1602液晶數據顯示概述5.2.1 接口信號說明表5.1編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2Data I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3VL液晶顯示偏壓信號11D4Data I/O4RS

43、數據/命令選擇端（H/L）12D5Data I/O5R/W讀/寫選擇端（H/L）13D6Data I/O6E使能信號14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正極8D1Data I/O16BLK背光源負極5.2.2 控制器接口說明1、基本操作時序讀狀態：輸入：RS=L,RW=H,E=H輸出：D0D7=狀態字寫指令：輸入：RS=L,RW=L,D0D7=指令碼，E=高電平輸出：無讀數據：輸入：RS=H,RW=H,E=H輸出：D0D7=數據寫數據：輸入：RS=H,RW=L,D0D7=數據，E=高脈沖輸出：無2、狀態字說明表5.2STA7D7STA6D6STA5D5STA4D4ST

44、A3D3STA2D2STA1D1STA0D0STA0-6當前數據地址指針的數值STA7讀寫操作時能1： 禁止 0： 允許注：對控制器每次進行讀寫操作前，都必須進行讀寫檢測，確保STA7為03、指令說明表5.3顯示模式設置指令碼功能00111000設置16×2顯示，5×7點陣，8位數據口表5.4 初始化設置指令碼功能00001DCBD=1 開顯示； D=0 關顯示C=1 顯示光標； C=0不顯示光標B=1 光標閃爍； B=0 光標不顯示000001NSN=1 當讀或寫一個字符后地址指針加一，且光標加一N=0當讀或寫一個字符后地址指針減一，且光標減一S=1 當寫一個字符，整屏顯

45、示左移（N=1）或右移（N=0），以得到光標不移動而屏幕移動的效果。S=0 當寫一個字符，整屏顯示不移動4、數據控制控制器內部設有一個數據地址指針，用戶可通過他們來訪問內部的全部80字節RAM。表5.5 數據指針設置指令碼功能80H+地址碼（0-27H，40H-67H）設置數據地址指針5.2.3 控制接口時序說明1讀操作時序圖 5.12寫操作時序圖5.25.3 存儲器24C02數據存儲概述5.3.1 I2C 總線的定義1、是 PHLIPS 公司推出的一種兩線制串行總線，簡單地說，就是用于連接到總線的器件間傳遞信息的通道。2、是一個多主機的總線，具備多主機系統所需的包括總線裁決和高低速器件同步功

46、能的高性能串行總線。3、是一種雙向兩線總線，包括一條串行數據線（SDA）,一條串行時鐘線（SCL），總線空閑時這兩條線路都是高電平。 I2C總線上所有外圍器件都有規范的器件地址，器件地址由7位組成。主機發送地址時，總線上的每個從機都將這7 位地址碼與自己的地址進行比較，如果相同，則認為自己正被主機尋址，根據R/W位將自己確定為發送器或接收器。其格式如下：表5.6 D7D6D5D4D3D2D1D0DA3DA2DA1DA0A2A1A0R/W其中DA3DA0是器件地址為廠家設置，A2A0為引腳地址，最多可連8個，R/W位為數據傳輸方向控制位。5.3.2 I2C 總線的時序1、只有在總線空閑時才允許啟

47、動數據傳送。圖5.3 I2C總線時序圖2、在數據傳送過程中，當時鐘線為高電平時，數據線必須保持穩定狀態，不允許有跳變。時鐘線為高電平時，數據線的任何電平變化將被看做總線的起始或停止信號。起始信號：時鐘線保持高電平期間，數據線電平從高到低的跳變作為I2C總線的起始信號。 停止信號：時鐘線保持高電平期間，數據線電平從低到高的跳變作為I2C總線的停止信號。 5.3.3 數據傳送 I2C總線上數據傳送的每一幀數據均為一字節。但啟動I2C總線后，傳送的字節數沒有限制，只要求每傳送一字節后，對方回答一個應答位。相關的響應時鐘脈沖由主機產生，在響應的時鐘脈沖期間發送器釋放SDA 線拉高。作為響應，在時鐘脈沖

48、期間接收器必須將SDA 線拉低，使它在這個時鐘脈沖的高電平期間保持穩定的低電平。圖5.4 數據傳送時序5.4 軟件程序設計1、模塊流程圖1.1主程序模塊流程圖（圖5.5）1.2 DS18B20通訊模塊流程圖（圖5.6）1.3 鍵掃描模塊流程圖（圖5.7）圖5.5 主程序流程圖圖5.6 DS18B20通訊模塊流程圖圖5.7 鍵掃描模塊流程圖6 仿真及實驗結果6.1 程序調試過程中遇到的問題及解決辦法1.較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于DS18B20與微處理器采用串行數據傳送，因此，在對DS18B20進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結果。2.在DS18B20

49、測溫程序設計中，向DS18B20發出溫度轉換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號，一旦某個DS18B20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。這一點在進行DS1820硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。3.編程時要注意，在程序開始時，要寫入各定時器中斷的入口地址。4.編程過程中要注意加注釋或分割線，否則，在程序過長時容易變得很亂，不便于查找或更改。5.程序的結構要設計的合理，避免上下亂調用的現象，這樣會使程序更加清晰化。6.編程前要加流程圖，這樣會使思路清晰。 6.2 調試結果圖6.1 開發板上的顯示結果圖6.2 仿真電路及結果圖6.3 開發板

50、上的實驗結果總結近三個月的畢業設計即將結束，這意味著我們的大學生活也要結束了，但我的學習沒有結束，在本次設計中，我所學過的理論知識接受了實踐的檢驗，增強了我的綜合運用所學知識的能力及動手能力，為以后的學習工作打下了良好的基礎。本設計使用AT80C52作為主控芯片進行控制，單片機具有集成度高，通用性好，功能強，特別是體積小，重量輕，耗能低可靠性高，抗干擾能力強和使用方便等獨特優點，在數字、智能化方面有廣泛的用途。其中的溫度控制系統采用DS18B20 “一線總線”數字化溫度傳感器，支持“一線總線”接口，大大提高了系統的抗干擾性測量溫度范圍為 -55到+125，在-10到+85范圍內,精度為

51、7;0.5。而且體積小價格實惠，溫度設定采用按鍵設定，風速控制則由步進電機的轉速控制得以實現，軟件算法采用設定值和測量值相比較的算法。在單片機應用的基礎上，實現了一種用帶有EEPROM的AT89C52單片機控制傳感器的自動化溫度監控系統。最后敬請各位專家、老師和同學對論文和今后的研究工作提出寶貴的指導意見和建議。致謝在幾個月的學習研究中，課題受到了許多老師和同學的熱心關注和支持。他們對空調溫度控制系統的研究開發提出了寶貴意見，并在物質和精神上給予了大力支持。在我即將結束對課題的研究時，整個系統的硬件和軟件系統已初步成型，并通過了實驗，這與支持我的老師和同學的關心是分不開的。衷心感謝我的導師老師

52、，正是因為黃宇老師的悉心指導和諄諄教誨，我的設計才得以順利完成。黃老師淵博的知識、豐富科研經驗、不計名利、兢兢業業的治學精神使我受益非淺。他無私奉獻的高貴品質和平易近人的長者作風，使我在學習科學知識的同時也學會了做人的道理。至此論文完成之際，謹向老師表示由衷的感謝。尤其感謝我的父母，無論我在順境還是逆境，他們始終是我最堅強的后盾，感謝他們對我多年的培養和支持。最后感謝所有曾經鼓勵過我，幫助過我的人們。參考文獻1 姜志海,黃玉清,劉連鑫. 單片機原理及應用（第2版）M. 電子工業出版社, 2009.2 魏澤鼎. 單片機應用技術與實例M. 電子工業出版社, 2005.3 宋亞偉. 基于DS18B2

53、9的溫度控制采集系統J. 機電工程技術, 2008, 37(09)：89-91.4 齊建家,胡天明. 基于DS18B20的數字溫度設計及其應用J. 黑龍江工程學院學報,2001, 22(2)：59-62.5 張洪潤,張亞凡. 單片機原理及應用M. 清華大學出版社，2005.6 李玉峰. MCS-51系列單片機原理與接口技術M. 人民郵電出版社, 2004.7 馬忠梅. 單片機的C語言應用程序設計M. 北京航空航天大學出版社, 2007.附件1 系統硬件電路圖附件2 系統軟件程序/*文件名：溫度采集DS18B20.C*描述：實現用溫度傳感器DS18B20對溫度的采集 并用1602液晶顯示*創建人：楊耀