毕业设计基于at89s5单片机的暖风机设计

湖州职业技术学院毕业论文题目基于AT89S5单片机的暖风机设计学生黄方亮专业应用电子技术指导教师赵高峰讲师完成日期2010年1月摘要本文设计了一种以AT89S52单片机为核心的低成本、高精度、微型化LED显示温湿度监测系统，并使用一些常用芯片如DS18B20、GHS20E等。系统由单片机、温度检测电路、电机驱动电路、报警电路以及显示电路构成。由芯片AT89S52控制温湿度传感器检测到的温湿度值进行存储转换，从而在显示电路中数码管中显示出来。本系统具有易安装检测、软件功能完善，工作可靠、准确度高等优点。本文论述了单片机技术研制成功的暖风机的监测系统的基本原理，温湿度传感器信号采集通过单片机来实现方案。采用软件校正，提高了测量精度和整机的可靠性。实际使用表明，极大的提高了安全性、可靠性和准确度。关键词暖风机，温湿度传感器，单片机AT89S52目录摘要I目录II第1章概述2011选题背景2012设计过程及工艺要求2013设计的重点与难点20第2章方案论证与比较2121温度传感器的选择2122湿度传感器的选择21第3章系统总体设计2331系统设计2332芯片AT89S52介绍2333传感器的介绍26331传感器的定义及作用26332传感器的特性26333温度传感器DS18B2026334湿度传感器GHS20E31335A/D转换TLC5493134温湿度采集电路设计3335显示电路的设计3436报警电路的设计3537按键电路的设计36第4章系统调试3741软硬件的调试3742系统软件设计37总结40致谢41参考文献42附录43第1章概述11选题背景带液晶显示屏的暖风机，越来越受到用户的欢迎，配合液晶屏显示，可显示环境温度及设定状态，大大方便了产品的使用。目前，各大厂商为了在市场上占有一席之地，纷纷在遥控型暖风机的性能参数标准，重量，体积，厚度，色彩，价格大大下功夫。如海宝驰的奔驰暖风取暖器NSB200遥控型暖风机，SANYO的三洋暖风机RP201MR等，样式新颖，都占有很高的性价比。消费者可以量身挑选适合自己的。12设计过程及工艺要求一、基本功能吹出恒定的暖风检测温度显示温度过限报警二、主要技术参数温度检测范围050测量精度05检测精度1RH显示方式温度二位显示湿度四位显示报警方式三极管驱动的蜂鸣音报警13设计的重点与难点本设计的任务是设计一个暖风机系统，可以应用于温湿度有一定要求的区域。测量时能够清晰稳定地显示出监测结果。系统组成的设计各部分硬件的选取很有讲究，要十分合理。设计的难点是1、温度湿度模块设计2、电机驱动模块3、显示电路设计4、流程图及程序的设计第2章方案论证与比较当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号懂得输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。21温度传感器的选择方案一采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围200650，百度电阻比W（100）13850时，R0为100和10，其允许的测量误差A级为（0150002|T|），B级为（030005|T|）。铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于50180测温。方案二采用DS18S20，独特的单线接口，多点能力使分布式温度检测应用简单，不需要外部元件和备份电源，可用数据线供电，测量范围从55125，增量值为05，并且以9位数值方式读出温度且可在1秒内把温度变成数字。综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。22电机选择与论证方案一采用步进电机，步进电机的一个显著特点就是具有快速启停能力，如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值，就能够立即使步进电机启动或反转。另一个显著特点是转换精度高，正转反转控制灵活。但是步进电机价格昂贵。方案二采用直流伺服电机，直流伺服电机具有优良的速度控制性能，它输出较大的转矩，直接拖动负载运行，同时它又受控制信号的直接控制进行转速调节，在很多方面具有优越性，但是直流伺服电机价格昂贵，且不易购买。方案三采用普通的直流电机，直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围广；过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速启动、制动和反转；能满足各种不同的特殊运行要求，且价格实惠，容易购买。由于普通的直流电机价廉物美，且能完成所需的功能，故我们采用方案三作为小车的动力源。22测速模块方案1采用采用霍尔开关元器件A44E检测轮子上的小磁铁从而给单片机中断脉冲，达到测量速度的作用。霍尔元件具有体积小，频率响应宽度大，动态特性好，对外围电路要求简单，使用寿命长，价格低廉等特点，电源要求不高，安装也较为方便。霍尔开关只对一定强度的磁场起作用，抗干扰能力强，因此可以在车轮上安装小磁铁，而将霍尔器件安装在固定轴上，通过对脉冲的计数进行车速测量。232方案2采用红外传感器进行测速。但无论是反射式红外传感器还是对射式红外传感器，他们对都对外围环境要求较高，易受外部环境的影响，稳定性不高，且价格较为昂贵。通过对方案1、方案2的比较其优缺点，综合多方面因素决定选用方案1，其原理图接线如（图5）所示（图5）第3章系统总体设计31系统设计本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和A/D模拟数字转换芯片的性能，我设计了以AT89S52基本系统为核心的一套检测系统，其中包括A/D转换、单片机、复位电路、温度检测、按键及显示、报警电路、系统软件等部分的设计。见图31所示红外传感器TLC549单片机AT89S52串行口LED显示DS18B20温度传感器报警电路图31系统总体框图本设计由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。（一）信号采集由红外传感器、DS18B20及TLC549组成；（二）信号分析由A/D转换器TLC549、单片机89S52基本系统组成；（三）信号处理由串行口LED显示器和报警系统等组成。32芯片AT89S52介绍AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程FLASH存储器。使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上FLASH允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程FLASH，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。由于此单片机应用在仓库温湿度检测上，所以本设计选用了低功耗、高性能、低价格、小管脚40脚的AT89S52单片机。如图32所示图32AT89S52芯片引脚图AT89S52具有以下标准功能8K字节FLASH，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0HZ静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。引脚功能介绍1VCC电源电压。2GND地。3P0口P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。在FLASH编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。4P1口P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P10和P12分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P10/T2）和时器/计数器2的触发输入（P11/T2EX），具体如表31所示在FLASH编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。表31P1口的第二功能引脚号第二功能P10T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P11T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P15MOSI（在系统编程用）P16MISO（在系统编程用）P17SCK（在系统编程用）5P2口P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVXRI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在FLASH编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。6P3口P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表32所示。在FLASH编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。表32P3口的第二功能端口引脚第二功能P30RXD串行输入口P31TXD串行输出口P32INTO外中断0P33INT1外中断1P34TO定时/计数器0P35T1定时/计数器1P36WR外部数据存储器写选通P37RD外部数据存储器读选通此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ALE/PROG当访问外部程存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。33传感器的介绍331传感器的定义及作用一、广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会IECINTERNATIONALELECTROTECHNICALCOMMITTEE的定义为“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照GOPEL等的说法是“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理模拟或数字能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测信号输入的第一道关口。二、传感器的作用1信息的收集；2信息数据的交换；3控制信息的采集。332传感器的特性1、灵敏度高、可靠性强、稳定性好；2、防尘耐湿、耐高低温、耐冲击、耐振动等严酷环境条件；3、收发兼用，使用方便。333温度传感器DS18B20数字温度传感器DS18B20是美国DALLAS公司生产的DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。一、主要特性DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温。这一部分主要完成对温度信号的采集和转换工作，由DS18B20数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。数字温度传感器DS18B20把采集到的温度通过数据引脚传到单片机。1DS18B20的性能特点如下91独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；2多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；3无须外部器件；4可通过数据线供电，电压范围为3055V；5零待机功耗；6温度以3位数字显示；7用户可定义报警设置；8报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；9负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。2DS18B20的内部结构DS18B20采用3脚PR35封装，DS18B20的内部结构，如图33所示引脚说明地数据线可选图33DS18B20封装64位ROM和单线端口存储器和控制逻辑暂存器温度传感器上限触发TH下限触发TL8位CRC产生器电源控制DQVDD图34DS18B20内部结构二DS18B20的工作原理1DS18B20的工作时序根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换须经过三个步骤1）每一次读写之前都必须要对DS18B20进行复位；2）复位成功后发送一条ROM指令；3）最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待1560微秒左右后发出60240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序，具体工作方法见图35，36，37所示。1初始化时序响应脉冲6024等待15主机最小8主机复位脉冲最小480US图35初始化时序总线上的所有传输过程都是以初始化开始的，主机响应应答脉冲。应答脉冲使主机知道，总线上有从机设备，且准备就绪。主机输出低电平，保持低电平时间至少480US，以产生复位脉冲。接着主机释放总线，47K上拉电阻将总线拉高，延时1560US，并进入接受模式，以产生低电平应答脉冲，若为低电平，再延时480US12。2写时序采样154采样1541主机写“1时序主机写“0时序图36写时序写时序包括写0时序和写1时序。所有写时序至少需要60US，且在2次独立的写时序之间至少需要1US的恢复时间，都是以总线拉低开始。写1时序，主机输出低电平，延时2US，然后释放总线，延时60US。写0时序，主机输出低电平，延时60US，然后释放总线，延时2US8。3读时序主机采样主机采样45451主机写“时序主机写“0时序图37读时序总线器件仅在主机发出读时序是，才向主机传输数据，所以，在主机发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便从机能够传输数据。所有读时序至少需要60US，且在2次独立的读时序之间至少需要1US的恢复时间。每个读时序都由主机发起，至少拉低总线1US。主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起始后的15US之内采样总线状态。主机输出低电平延时2US，然后主机转入输入模式延时12US，然后读取总线当前电平，然后延时50US4。2ROM操作命令当主机收到DSL8B20的响应信号后，便可以发出ROM操作命令之一，这些命令如表313ROM操作命令。三DS18B20的测温原理每一片DSL8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列号，在出厂前已写入片内ROM中。主机在进入操作程序前必须用读ROM33H命令将该DSL8B20的序列号读出。程序可以先跳过ROM，启动所有DSL8B20进行温度变换，之后通过匹配ROM，再逐一地读回每个DSL8B20的温度数据。DS18B20的测温原理如图39所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将55所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图35中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为初始化DS18B20（发复位脉冲）发ROM功能命令发存储器操作命令处理数据。见图38所示初始化DS18B20跳过ROM匹配温度变换延时1S跳过ROM匹配读暂存器转换成显示码数码管显示图38DS18B20测温流程减法计数器斜坡累加器减到0减法计数器预置低温度系数振荡器高温度系数振荡器计数比较器预置温度寄存器减到0图39测温原理内部装置334TLC549特性一A/D转换器的特点TLC549是美国德州仪器公司生产的8位串行A/D转换器芯片可与通用微处理器控制器通过I/OCLOCKCSDATAOUT三条口线进行串行接口具有4MHZ片内系统时钟和软硬件控制电路转换时间最长45500次/S,TLC549允许的最高转换速率为40000次/STLC549为40000次/S总失调误差最大为05LSB典型功耗值为6MW采用差分参考电压高阻输入抗干扰可按比例量程校准转换范围。为了把湿度检测电路测出的模拟信号转换成数字量送CPU处理，本系设计选用了A/D转换器TLC549，它片型小采样速度快功耗低价格便宜控制简单。二TLC549转换器件简介TLC549的内部框图和引脚名称如图310所示8位模数转换器输出数据寄存器81数据选择器和驱动器控制逻辑和输出数据内部系统时钟采样保持REFREF312ANALOGINCS5886DATAOUT47I/OCLOCK图310TLC549转换器的内部逻辑框图TLC549均有片内系统时钟该时钟与I/OCLOCK是独立工作的无须特殊的速度或相位匹配“其工作时序如图311所示,当CS为高时数据输出DATAOUT端处于高阻状态此时I/OCLOCK不起作用“这种CS控制作用允许在同时使用多片TLC549时共用以减少多路片A/D并用时的I/O控制端口一组通常的控制时序为1将CS置低“内部电路在测得下降沿后再等待两个内部时钟上升沿和一个下降沿后然后确认这一变化最后自动将前一次转换结果的最高位D7位输出到DATAOUT端上2前四个I/OCLOCK周期的下降沿依次移出第234和第5个位DD6D5D4D3片上采样保持电路在第4个I/OCLOCK下降沿开始采样模拟输入3接下来的3个I/OCLOCK周期的下降沿将移出第6、7、8（D2、D1、D0）个转换位图311工作时序图（4）最后片上采样保持电路在第8个I/OCLOCK周期的下降沿将移出第6、7、8（D2、D1、D0）个转换位“保持功能将持续4个内部时钟周期，然后开始进行32个内部时钟周期的A/D转换“第8个I/OCLOCK后CS必须为高或I/OCLOCK保持低电平这种状态需要维持36个内部系统时钟周期以等待保持和转换工作的完成“如果CS为低时I/OCLOCK上出现一个有效干扰脉冲则微处理器/控制器将与器件的I/O时序失去同步若CS为高时出现一次有效低电平则将使引脚重新初始化从而脱离原转换过程。在36个内部系统时钟周期结束之前实施步骤14,可重新启动一次新的A/D转换与此同时正在进行的转换终止此时的输出是前一次的结果而不是正在进行的转换结果。若要在特定的时刻采样模拟信号应使第8个I/OCLOCK时钟的下降沿与该时刻对应因为芯片虽在第4个I/OCLOCK时钟下降沿开始采样却在第8个I/OCLOCK的下降沿开始保存。35显示电路的设计LED数码显示管有两种，一种是共阳极数码管，其内部是由八个阳极相连接的发光二极管组成；另一种是共阴极数码管，其内部是由四个阳极相连接的发光二极管组成。二者原理不同但功能相同。其外形和内部结构如下图313所示图313LED的管脚和电路原理共阳极LED数码显示管是将二极管的阳极连接在一起，形成共阳极LED数码显示块的公共端，该公共端接5V，在共阳极LED数码显示块中如某个发光二极管的阴极为低电平时，该发光二极管被点亮；而共阴极LED数码显示块的发光二极管阴极连接在一起，形成该模块的公共端（通常称为位选端），因此称为共阴极LED数码显示器，8个数码管的另一端通常称为段选端，当显示器的公共端接低电平，某个发光二极管的阳极接高电平时，该发光二极管被点亮。用单片机驱动LED数码管分为静态显示和动态显示。静态显示就是显示驱动电路具有锁存功能，单片机将所要显示的数据送出后就不再控制LED，直到下次显示时再传送一次新的显示数据。静态显示的数据稳定，占用的CPU时间少。静态显示中，每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口，该接口用于笔划段字型代码。这样单片机只要把显示的字形代码发送到接口电路，该字段就可以显示发送的字形。要显示新的数据时，单片机再发送新的数据。另一种方法是动态扫描显示。由于单片机本生具有较强的逻辑控制能力，所以采用动态扫描软件译码并不复杂。而且软件译码其译码逻辑可随意编程设定，不受硬件译码逻辑限制。采用动态扫描软件译码地方式能大大简化硬件电路结构，降低系统成本。它用分时地方法轮流控制各个显示器地COM端，使各个显示器轮流点亮。在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间极为短暂，但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，给人的印象就是一组稳定的显示数据。静态显示数据稳定，占用很少的CPU时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用的电路硬件较少；动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。本设计的显示电路采用共阳LED四位数码管和二位数码管，位码用PNP三极管驱动。如图314所示图314温湿度显示电路36报警电路的设计报警器的种类很多，比如扬声器、蜂鸣器等。本设计中选用压电式蜂鸣器作为报警器。压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1525KHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。9设计要求定时时间到时要有声音提醒信号产生，可选择一只蜂鸣器来实现这一功能。压电式蜂鸣器工作时约需10MA的驱动电流，并设计一个相应的驱动及控制电路。电路设计如图315所示，蜂鸣器作为三极管Q1的集电极负载，当Q1导通时，蜂鸣器发出鸣叫声音，VT1截止时，蜂鸣器不发声。蜂鸣器电路与单片机的接口Q1的基极接到单片机P1口的P15引脚，135引脚作为输出口使用。当P161时，Q1导通时，使蜂鸣器的两个引脚间获得将近5V的直流电压，蜂鸣器中有电流通过，而产生蜂鸣音。当P160时，Q5截止，蜂鸣器的两引脚间的直流电压接近于0V，蜂鸣器不发声。图315蜂鸣器报警电路37按键电路的设计本设计在按键上运用了按键1、按键2、按键3分别用于设置、设置、设置，三个按键与单片机P3口的P37、P36、P35一一连接，如图316所示图316按键设置电路第4章系统调试41软硬件的调试暖风机系统的制作和调试，利用温度度传感器来采集周围环境的温度。根据设定温度的不同，可适当调整温度正常范围的区间值。当达不到或者超过范围的通过报警电路进行报警。当再正常范围内时则显示出温度的具体温度值。硬件电路制作完成并调试好后，便可将程序编译好下载到单片机试运行。根据实际情况可以修改温度的初始范围，以适应不同地方，不同条件下的检测需要。根据所设计的电路参数和程序，温度检测的范围为050、温度误差再05，系统调试完后应对测量误差和重复一致性进行多次实验分析，不断优化系统使其达到实际使用的测量要求。42系统软件设计本设计就是以AT89S52单片机为核心。它采用模块化设计，由主程序、549读取子程序、DS18B20读取子程序、键处理子程序、显示子程序等模块组成。该系统的主程序处于键控循环工作方式，当按下测量键时，主程序开始调用549读取子程序、DS18B20读取子程序、键处理子程序，并把测量结果用显示子程序在数码管上显示出来，从而完成整个程序过程。为了增强系统的可靠性，应在软硬件上采用一些特殊措施。主程序框图如下图41所示549读取子程序、DS18B20读取子程序作用是通过P10P14端口将采集到的信号发送给单片机进行处理，在单片机内部处理后，通过显示电路显示出温湿度值。549读取子程序、DS18B20读取子程序各自完成各自的信号的采集，另外549读取子程序还需要通过转换后才能让单片机读取来完成信号的采集。DS18B20读取子程序、549读取子程序如图42和图43所示。开始单片机初始化读取TLC549湿度值数据处理键处理设置读取DS18B20温度值数据处理显示结束温度过限蜂鸣器告警图41主程序框图开始总线复位读高位地位字节，并合并数据处理是否满足设限温度输出数据结束产生报警YN图42DS18B20读取子程序结束TLC549,CS置低14微秒后，置I/OCLOCK为高读DATAOUT，置I/OCLOCK为高CS置高是第8位吗初始化CS0；I/OCLOCK1，移位计数器为零YN图43549读取子程序总结本设计系统采用了美国ATMEL公司生产的单片机AT89S52芯片。以及其它常用芯片如温度传感器DS18B20、直流电机等来设计暖风机电路，实现了温湿度的读取和显示。本系统具有易安装检测、软件功能完善，工作可靠、准确度高等优点。这次毕业设计给我的感受很深刻，使我第一次系统全面的回顾了大学三年所有的课程模拟电路、数字电路、编程等等。从中我还体会到了所学理论知识的重要性知识掌握得越多，设计得就更全面、更顺利、更好。再有学会了怎样查阅资料和利用工具书。由于一个人不可能什么都学过，什么都懂，更加不可能一学就通，因此，当你在设计过程中需要用一些不曾学过的东西时，就要去有针对性地查找资料。在设计过程中，通过大量的查阅资料，认真研究教材，对单片机有了更为深刻的理解，在设计软件时，须仔细的分析硬件电路，画出程序流程图，按着各部分模块编写程序。毕业设计培养了严肃认真和实事求是的科学态度和吃苦耐劳的精神以及严谨的作风，提高了交流沟通和团体协作能力。这些对我以后的工作都非常有帮助的。致谢此次毕业设计，我遇到很多问题，通过向老师求教、和同学讨论让我知道真正完成一项设计是不容易的，在巩固专业知识的同时也让我学到了坚持和努力，在这里我要谢谢赵高峰老师的悉心指导，帮助解决毕业设计中遇到的许多问题，还不断向我们传授分析问题和解决问题的办法，并指出了正确的努力方向，使我在毕业设计过程中少走很多弯路。从他身上学到了很多东西，他认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我受益非浅。在此表示深深的敬意与感谢。并对多年来教导关心过我的老师表示深深的谢意和敬意。参考文献1李光飞2005单片机课程设计实例指导（第2版）北京航空航天出版社。2张志良2005单片机原理及控制技术（第2版）机械工业出版社。3刘笃仁、韩保君2003传感器原理及应用技术机械工业出版社。4刘华东2006单片机原理与应用（第2版）电子工业出版社。5沙占友2002智能化集成温度传感器原理与应用M机械工业出版社。6贾伯年2000传感器技术东南大学出版社。7周志文2007C语言程序设计机械工业出版社。8夏路易2002电路原理图与电路板设计教程北京希望电子出版社。9赵亮、侯国锐2003单片机C语言编程与实例人民邮电出版社。10吉雷2004PROTEL99从入门到精通西安电子科技大学出版社。三、源程序DEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINTDEFINEULONGUNSIGNEDLONGINCLUDE/导入头文件INCLUDE/导入头文件INCLUDE/导入头文件INCLUDE/导入头文件SBITSETDOWNP35/设置减SBITSETUPP36/设置加SBITSETP37/设置SBITJDQP13/继电器SBITSPEAKP15/报警SBITGWEIP24/千位SBITSWEIP23/十位SBITBWEIP22/十位SBITQWEIP25/个位SBITWEI6P26/位SBITWEI5P27/位SBITFANLEDP31/SBITHOTLEDP36/SBITHUMILEDP37/SBITFANJDQP14/SBITHOTJDQP15/SFRXSOUT0X80/P00X80,P10X90,P20XA0,P30XB0数据端口SBITTMDATP10/温度UCHARTMPBUF6/临时保存百位，十位，个位，点位，十点位，正负位，为1为负，为0为正/SBITTMDATP10/温度/UCHARCODETABLE0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F,0X77,0X7C,0X39,0X5E,0X79,0X71,0X00/显示表/UCHARCODETABLE0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90,0X88,0X83,0XC6,0XA1,0X86,0X8E/共阳表UCHARCODETABLE0XA0,0XBB,0X62,0X2A,0X39,0X2C,0X24,0XBA,0X20,0X28,0X30,0X25,0XE4,0X23,0X64,0X74/共阳表BITXSBZ,SETBZ,SETUPBZ,SETDOWNBZUCHARMS,ADJS,SETMAXT,SETMINT,SETMAXH,SETMINH,SETMODEUINTTMP/温度/UINTADMEZHI/UCHARTMPBUF5/临时保存/549控制引脚宏定义/SBITTLC549_SDOP13/数据SBITTLC549_CSP14/片选SBITTLC549_SCKP12/549时钟/UINTADZHIUINTADYZHIUINTADZZHIUINTADMEZHIUINTXIANZHIUINTSDZHIBITCLBZUCHARJS/AD相关/UINTTMP/温度UCHARSETZHI/设定值BITSETBZ,SETKBZ,SETUPBZ,SETDOWNBZ/设置标志VOIDDELAYINTUSECONDS/延时INTSFORS0SITEMPWRITE_BITTEMPDELAY5UCHARREAD_BITVOID/DS18B20读一位UCHARITMDAT0TMDAT1FORI0I8IFSIGN0XF0TMPTMP1/为负TMPBUF51/ELSESIGN_PORT1ELSETMPBUF50TMPLUCHARTMPTMPHUCHARTMP4TMPLTMPL625TMPBUF4TMPL10TMPBUF3TMPL/10TMPBUF2TMPH10TMPBUF1TMPH100/10TMPBUF0TMPH/100/IFTMPBUF00/TMPBUF010/IFTMPBUF10/TMPBUF110/处理DOINGUCHARTZHITZHITMPBUF110TMPBUF2IFTZHISETMAXT|TZHISETMAXH|SDZHISETMAXTFANJDQ1HOTJDQ0FANLED0HOTLED1SPEAK1IFTZHISETMINTSPEAK1IFSDZHISDZHIHUMILED1/关IFTZHISETMINT/显示处理/XIANSHIINTABCD0IFSETMODE0GOTOXSSETABCDSDZHI/ABCD100XSOUTTABLESDZHI/10WEI60DELAY60WEI61XSOUTTABLESDZHI10WEI50DELAY60WEI51XSOUTTABLE0QWEI0DELAY60QWEI1IFTMPBUF51XSOUT0X7FELSEXSOUTTABLETMPBUF1BWEI0DELAY60BWEI1XSOUTTABLETMPBUF2XSOUTSWEI0DELAY60SWEI1XSOUTTABLETMPBUF3GWEI0DELAY60GWEI1RETURN/设置显示XSSETXSOUTTABLESETMODEQWEI0DELAY60QWEI1XSOUTXSOUT0X7F/横BWEI0DELAY60BWEI1IFSETMODE1ABCDSETMAXTIFSETMODE2ABCDSETMINTIFSETMODE3ABCDSETMAXHIFSETMODE4ABCDSETMINHXSOUTTABLEABCD/10SWEI0DELAY60SWEI1XSOUTTABLEABCD10GWEI0DELAY60GWEI1VOIDKEYIFSETIFSETSETBZ0SETMODEIFSETMODE4SETMODE0IFSETIFSETSETBZ1IFSETUPIFSETUPSETUPBZ0IFSETMODE1IFSETMODE2IFSETMODE3IFSETMODE4IFSETDOWNIFSETDOWNSETDOWNBZ1/定时中断程序/VOIDT0VOIDINTERRUPT1USING0MSIFMS20MS0XSBZXSBZTH06553610000/256TL06553610000256TR01/开始计时ET01EA1/SPEEKSPEEK/产生报警/名称READ549功能TLC549驱动模块输入参数PORT通道号输出参数AD转换值/平光滑处理VOIDPFCLADJSADMEZHIADYZHIIFADJS10ADJS0ADMEZHI/10XIANZHIADMEZHIADMEZHI0VOIDREAD549UINTAD0,ITLC549_CS1_NOP_NOP_TLC549_SCK0_NOP_TLC549_CS0_NOP_NOP_NOP_FORI0I1ADYZHIAD/RETURNADPFCL/主程序VOIDMAINVOIDUINTITH06553610000/256TL06553610000256TR01/开始计时ET01EA0/SETMAXT50SETMINT5SETMAXH90SETMINH10SET1SETUP1SETDOWN1SPEAK0WHILE1READ549SDZHIXIANZHI167IFSDZHI99SDZHI99DS18B20_CL/读取温度值FORI0I0XFORY80Y0Y322液晶显示分数刷新子程序VOIDWRITSFMUNSIGNEDCHARDUI,UNSIGNEDCHARFENUNSIGNEDCHARI,J,K/用3位数显示分数IFEN/100JFEN100/10KFEN10IF0F|1F/上下半场A,B两队分数显示的位置不同IF0DUIWRITCOM0X804WRITDATAI0X30WRITDATAJ0X30WRITDATAK0X30IF1DUIWRITCOM0X8011WRITDATAI0X30WRITDATAJ0X30WRITDATAK0X30IF2F|3FIF0DUIWRITCOM0X8011WRITDATAI0X30WRITDATAJ0X30WRITDATAK0X30IF1DUIWRITCOM0X804WRITDATAI0X30WRITDATAJ0X30WRITDATAK0X30液晶显示控制分为写数据控制和写命令控制，写数据与写命令分时操作。由于液晶写数据和写命令子函数中都存在延时操作，且液晶写数据命令必须紧跟相应的写命令子函数后执行，所以分数刷新显示函数及下面的定时器中断后的时间刷新显示函数都应放在中断函数外执行，避免正在执行写命令操作时发生中断跳转，从而影响后面的写数据操作。323T0中断程序VOIDTIM0INTERRUPT1/定时器0中断入口TH06553650000/256TL06553650000256AAIF0F|1F|2FIFAA20AA0MIAOIF255MIAOMIAO59FENIF0FENFLAG0FENTIMETR00TR11IF3FIF20AAAA0MIAOIF255MIAOMIAO59FENIF0FEN/全场结束LED显示TR00324设置时间子函数VOIDSETTIMEVOID/设置时间函数入口UNSIGNEDCHARFLAGTIME0FENTIMEWRITTIMEWHILEFLAGIF0KEY3DELAY20IF0KEY3WHILEKEY3FLAG1IF0KEY1DELAY20IF0KEY1WHILEKEY1TIMEFENTIMEWRITTIMEIF0KEY2DELAY20IF0KEY2WHILEKEY2TIMEFENTIMEWRITTIME4硬件焊接与调试对照原理图进行焊接工作，应先把硬件依次正确插到电路板上相应的位置，然后再次检查器件是否都正确，确定无误后进行焊接。在焊接的过程中要注意不要将相临的两个引脚焊接在一起，防止短路影响使用。硬件连接好以后，通过ISP下载线向单片机内烧制HEX程序，观察各部分工作情况。硬件实物如图41。图41实物硬件图5PROTEUS仿真实验效果图51PROTEUS仿真效果图6总结在本次毕业设计中，我通过基于典型单片机AT89S52的设计和应用，对单片机的工作原理及功能有了更加深刻的了解，并对单片机程序语言设计有了新的、进一步的认识。在本次设计的过程中，我发现很多的问题，给我的感觉就是下手很难，很不顺手，看似很简单的电路，要动手把它给设计出来，是很难的一件事，主要原因是我们没有经常动手设计过电路。另外单片机系统的知识似懂非懂，而且很多知识当时弄明白了，现在要用的时候又不记得，造成我用了大量的时间去查阅各种资料和程序命令，因此整个过程时间安排不合理。由于设计的计划没有安排好，设计的时间极为仓促，尤其是在硬件调试的过程中出现了很大的问题。另外资料的查找也是一大难题，这就要求我们在以后的学习中，应该注意到这一点，更重要的是我们要学会把从书本中学到的知识和实际的电路联系起来，这不论是对我们以后的就业还是学习，都会起到很大的促进和帮助。参考文献1余发山单片机原理及应用技术M中国矿业大学出社，20032余锡存单片机原理及接口技术M西安西安电子科技大学出版社，20043刘法治常用电子器件及典型芯片应用技术M机械工业出版社，20074何立民MSC51系列单片机应用系统设计M北京航空航天大学出版社，19935刘建辉单片机智能控制技术M北京国防工业出版社，20076常斗南可编程控制器M北京机械工业出版社，19987马潮AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践M北京航空航天大学出版社，20098求是科技单片机典型模块设计实例导航M人民邮电出版社，20089戴佳，苗龙，陈斌单片机应用系统开发典型实例M北京中国电力出版社，200510沈红卫基于单片机的智能系统设计与实现M北京电子工业出版社，200511李东生PROTEL99SE电路设计技术入门与应用M北京电子工业出版社，2002附录源程序/足球比赛计时计分器MCUAT89S5212MHZ晶振频率EDITEDBYLIUJUNJIE20100419/INCLUDEVOIDWRITDATAUNSIGNEDCHAR/写液晶数据VOIDWRITCOMUNSIGNEDCHAR/写液晶命令VOIDINITVOID/初始化VOIDWRITSFMUNSIGNEDCHAR,UNSIGNEDCHAR/写分数刷新VOIDWRITTIMEVOID/写时间刷新VOIDSETTIMEVOID/设置比赛时间SBITRSP24/液晶控制位定义SBITRWP25SBITENP26SBITKEY0P10/独立键盘位定义SBITKEY1P11SBITKEY2P12SBITKEY3P13UNSIGNEDCHARTIME,FEN,MIAO,AA,BB,F,NUMA,NUMB,FLAGVOIDDELAYUNSIGNEDCHARC/延时子数UNSIGNEDCHARX,YFORXCX0XFORY80Y0YVOIDMAIN/主函数入口INITSETTIMEWHILE1UNSIGNEDCHARGB,I/定义光标闪烁位置变量WRITCOM0X80/显示当前比赛节数WRITDATAF0X31IF2FWRITCOM0X802WRITDATABWRITCOM0X809WRITDATAAWRITSFM