毕业设计（论文）-单片机全自动智能取暖桌系统的设计.doc

全自动智能取暖桌引言随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。温度传感器是其中重要的一类传感器。其发展速度之快，以及其应用之广，并且还有很大潜力。为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转换的原理过程。本设计应用性比较强，设计系统可以作为生物培养液温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。本设计系统包括数字式温度传感器，液晶显示器，调节驱动电路三个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。目录第一章单片机简介1.1单片机发展史第二章控制元件2.1 控制元件(单片机)2.1.1单片机引脚介绍 2.1.2单片机芯片的擦出2.2 显示元件(TC160)2.2.1TC1602引脚介绍2.2.2内部储存器地址表及字符表2.2.3主要技术参数 2.3测量元件(DS18B20) 2.3.1 DS18B20主要特性及应用范围2.3.2 DS18B20的外形和内部结构2.3.3 DS18B20工作原理及其储存器第三章总体流程3.1总流程图及其程序3.1.1总流程图3.1.2总程序3.2 设计总结.第四章 控制器的使用说明4.1各部分的接线图4.1.1 液晶、温度传感器接线图4.1.2 按键及输出原件接线图4.2 各元件使用说明参考文献第一章单片机简介1.1 单片机发展史单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。 1）SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。 2） MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。 Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。3）单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。第二章控制元件2.1 控制元件(单片机)2.1.1单片机引脚介绍VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH）,不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.1.2 单片机芯片的擦出 整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合,并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中,代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前,该操作必须被执行。此外,AT89C51设有稳态逻辑,可以在低到零频率的条件下静态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下,CPU停止工作。但RAM,定时器,计数器,串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下,保存RAM的内容并且冻结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止。 2.2 显示元件(TC160)2.2.1 TC1602引脚介绍字符型型液晶是一种用57点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等，最常用的为2行16个字，即我们马上要学习的1602液晶模块就是TC1602液晶模块的正面第1脚：VSS为电源地，接GND。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：BLA背光电源正极(+5V)输入引脚。第16脚：BLK背光电源负极，接GND。 2.2.2 内部储存器地址表及字符表TC1602液晶模块内带标准字库，内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了192个57点阵字符，32个510点阵字符。另外还有字符生成RAM（CGRAM）512字节，供用户自定义字符。”。 CGROM和CGRAM中字符代码与字符图形对应关系指令1：光标复位，光标返回到地址00H 指令2：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效指令3：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁指令4：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标指令5：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符指令6：字符发生器RAM地址设置指令7：DDRAM地址设置指令8：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令9：写数据指令10：读数据 2.2.3 主要技术参数1、逻辑工作电压（VDD）：+4.5 +5.5V2、LCD驱动电压（VDD - VL）：+4.5 +13.0V3、工作温度（Ta）： 0 60C（常温）/-20 75 C（宽温）4、工作电流： 0F0-NX0降温加热工程量变换发送数据到液晶命令识别程序从传感器接受数据YYNNN判别温度 3.1.2总程序RSEQU P3.4RWEQU P3.5E EQU P3.6TEMPEQU 30HTEMP1 EQU 40HTEMP2 EQU 41H主程序ORG 0000HAJMP START ORG 0003HLJMP ZHDUORG 0013HLJMP ZHDU1ORG 0033HSTART:MOV SP,#60HMOV 47H,#00 CLR P3.0 CLRP3.1SETB EASETB IT0SETB EX0SETB EX1 LCALL DELAYMOV P1,#01HLCALL ENABLEMOV P1,#38HLCALL ENABLEMOV P1,#0CHLCALL ENABLEMOV P1,#06HLCALL ENABLE MOV P1,#80HLCALL ENABLE MOV DPTR,#TABLE1LCALL DISPMOV P1,#0C0HLCALL ENABLEMOV DPTR,#TABLE2LCALLDISP2LCALL ENABLEMOV P1,#8EHLCALL ENABLEMOVA,#43HLCALL DISP1LJMPWENDU 读指令子程序ENABLE: CLRRSCLR RW CLRE LCALLDELAYSETB E RET数据内转换子程序DISP: MOVR1,#10AJMP LPDISP2: MOV R1,#10LP:MOVA,#00H MOVC A,A+DPTR LCALL DISP1 INC DPTR DJNZ R1,LP RET数据发送子程序DISP1: MOV P1,A SETB RSCLR RW CLR E LCALL DELAY1 SETB E RET延时20MS子程序DELAY:MOV R7,#255D1: MOVR6,#255D2: DJNZ R6,D2DJNZ R7,D1RETTABLE1: DB T E M P:TABLE2: DB DANGWEI:中断0子程序ZHDU: CLR EX0JNB P3.0, B4LCALL DLY1SB4:JNB P3.0, B1INC 47HMOV A,47HCJNE A,#6, B1MOV 47H,#5B1:JNB P3.1, B2MOV A,47HCJNE A,#00, B5MOV 47H,#00LJMP B2B5:DEC 47HB2:SETB EX0 RETI 中断1子程序ZHDU1:CLR P2.5RETI数据显示子程序WENDU: LCALL QQQLCALL RESETMOV A,#0CCHLCALL WRITEMOV A,#44HLCALL WRITELCALL DLY1SLCALL RESET MOV A ,#0CCHLCALL WRITEMOV A ,#0BEHLCALL WRITELCALL READMOV TEMP2,TEMP LCALL READ MOV TEMP1,TEMPNOPLCALL QQQ LCALL LOOP JB P2.7, B7 CLR P3.3 B7:LJMP WENDUQQQ:MOVDPTR,#TABLEMOV A,47H MOV B,#10 DIV AB MOV 55H,A MOV 56H,B MOV A,55H MOV P1,#0CBH LCALL ENABLE MOVC A,A+DPTR LCALLDISP1 MOV A,56H MOVP1,#0CCH LCALLENABLE MOVC A,A+DPTR LCALL DISP1 RET数据调整子程序LOOP: MOVDPTR,#TABLE MOV A,#0FH ANL A,40H SWAP A MOV 40H,A MOV A,#0F0H ANL A,41H SWAP A ORL A,40H MOV B,#10 DIV AB MOV 50H,A MOV 51H,B MOV A,51H MOVP1,#8CH LCALLENABLE MOV A,#30H LCALL DISP1 MOV A,50H MOV P1,#8BH LCALL ENABLE MOVC A,A+DPTR LCALLDISP1 LCALL DLY1S RETTABLE: DB 30H,31H,32H,33H,34H DB 35H,36H,37H,38H,39H程序初始化子程序RESET: NOPL0:CLR P2.0 MOV R2,#230L1:NOP DJNZ R2,L1 SETB P2.0 MOV R2,#35L4:DJNZ R2,L4 CLR C ORL C,P2.0 JC L0 MOV R6,#90L5:ORL C,P2.0 JC L3 DJNZ R6,L5 SJMP L0L3:MOV R2,#250L2:DJNZ R2,L2RETREAD:MOV R6,#8RE1: CLR P2.0 MOV R4,#8 NOP NOP SETB P2.0RE2:DJNZ R4,RE2MOV C,P2.0 RRC A MOV R5,#35RE3:DJNZ R5,RE3DJNZ R6,RE1 MOV TEMP,A SETB P2.0 RETWRITE:MOV R3,#8WR1:SETB P2.0MOV R4,#10RRC ACLR P2.0WR2: DJNZ R4,WR2 MOV P2.0,C MOV R4,#35WR3: DJNZ R4,WR3 DJNZ R3,WR1 SETB P2.0 RETDLY1S:MOV R7,#200DLYB: NOPDJNZ R7,DLYBRETDELAY1: MOV P1,#0FFH CLR RSSETB RWCLR ENOPSETB EJB P1.7,DELAY1 RETEND 3.2 设计总结.通过本次温度监控系统的设计,我大有收获，在制作过程中，一定要注意的每个工作步骤的检查，确保制作成功。比如在合理布线无误的情况下，如果还出现电路无输出的情况，那么可以肯定是原理图错误，这时就要回到原理图进行检查。总体的检查顺序应该是原理图。从整体来说这是一个复杂的过程，要细心谨慎，沉着冷静，反复检查，直到找到原因为止。这次毕业设计历时至少2个月，从一开始的确定课题，到后来的资料查找、理论学习，再有就是近来的调试和测试过程。这一切都使我的理论知识和动手能力进一步得到频率合成电路课题中包含了单片机部分知识。在画原理图中不可避免地遇到各种问题，这要求保持沉着冷静，联系书本理论知识积极地思考，实在解决不了可以请教同学或指导老师。虽然在制作过程中不可避免地遇到很多问题，但是最后还是在老师以及同学的帮助下圆满解决了这些问题，实现了整个系统设计与最后调试，相关指标达到期望的要求，很好地完成了本次设计任务。经过三年学习的积累，在已经掌握相关专业方面知识及其它各方面知识的情况下，我认真严肃的完成了我的毕业设计。从得到题目到查找资料，从电路板的调试到失败后再一次全部重新开始在这一个充满挑战伴随挫折，充满热情伴随打击的过程中，我感触颇深，它已不仅是一个对我三年学习知识情况和我的应用动手能力的检验，而且还是对我的钻研精神，面对困难的心态，做事的毅力和耐心的考验。我在这个过程中