毕业设计（论文）-基于单片机系统控制的电脑机箱温控系统.doc

2016届毕业设计说明书 基于单片机的电脑机箱风扇温控系统 系 、 部： 电气与信息工程系 学生姓名： 指导教师： 职称 讲师 专 业： 电气工程及其自动化班 级： 1 完成时间： 2016年6月 摘 要随着电子技术的高速发展，信息时代的来临，计算机的应用已经融入我们的生活，计算机跟新换代速度之快，显卡，CPU性能的提升加快了计算机的运行和处理速度，但随之而来也产生了散热过高的问题。电脑机箱散热是一个人们一直比较关注的问题，良好的散热可以延长硬件的使用寿命，人们在处理工作文件时也能更加高效。电脑机箱温控系统基于51单片机所使用的的AT889S52最小系统。电脑机箱风扇温控系统硬件电路包括DS18B20温度传感器，风扇驱动电路，看门狗电路，LCD显示电路。软件系统包括各个硬件系统对应的模块驱动程序，由主函数调度。通过硬件，软件系统的联调，测试。电脑机箱风扇温控系统的功能和性能指标完全符合设计任务书的要求。系统成本低廉、应用范围较广、操作简单等优点，具有一定推广价值。电脑机箱风扇的温控系统对于人们日常生活使用电脑有着重要的意义和广泛的应用前景，使CPU得到充分散热，提高电脑运行速度，让人们得到一个高效愉悦的工作生活环境。关键词： 单片机；温度传感器；看门狗电路；LCD显示电路ABSTRACTWith the rapid development of electronic technology, the advent of the information age, the application of computer has been integrated into our lives, computers and updating speed, graphics, CPU performance improvement accelerated the computer operation and processing speed, but it also produces a high heat dissipation. PC chassis cooling is a problem that people have been more concerned about, good heat can extend the life of the hardware, people can be more efficient in the treatment of working papers. The computer case temperature control system based on 51 single chip microcomputer used in the AT889S52 minimum system. The hardware circuit of the temperature control system of the computer cabinet fan comprises a DS18B20 temperature sensor, a fan driving circuit, a watchdog circuit, and a LCD display circuit. The software system includes the corresponding module driver, which is the main function of the hardware system. Through hardware, software system, test. The function and performance index of the fan temperature control system of the computer cabinet fully meet the requirements of the design task. The system has the advantages of low cost, wide application range, simple operation and so on.Temperature control system of computer chassis fan to peoples daily life using a computer has a important significance and wide application prospect, the CPU can be fully cooling, improve the running speed of the computer, let people get a pleasant and efficient working and living environment.Key words： MCU; temperature sensor; watchdog circuit; LCD display circuit目 录1 绪论11.1 课题的背景11.2 课题的意义11.3 课题的内容22 设计思想与方案32.1 设计思想32.2 设计方案33 硬件电路的设计53.1 AT89S52单片机53.2 MAX706“看门狗”芯片63.3 时钟电路的设计73.4 复位电路的设计73.5 显示电路的设计93.6 PWM电路的设计93.7 报警电路的设计113.8 DS18B20温度传感器电路123.9 看门狗电路的设计123.10 电源的设计134 系统软件设计154.1 应用软件简介15 4.1.1 Keil软件简介15 4.1.2 protues简介154.2 单片机资源的描述164.3 系统程序设计16 4.3.1 系统运行程序设计16 4.3.2 LCD1602液晶显示驱动程序设计17 4.3.3 DS18B20温度传感器驱动程序设计185 系统调试运行及结果分析205.1 系统的使用说明205.2 系统运行的结果205.3 误差分析225.4 设计结论22结束语23参考文献24致谢27附录281 绪论1.1 课题的背景时光飞逝，日新月异，人类已经进入21世纪，从1945年世界上第一台计算机的诞生，到现在超级计算机的技术成熟到应用，计算机已经进入到我们平常生活和工作之中。信息时代的高速发展，人们的通讯，数据的交流都离不开计算机。人们可以使用计算机，敲一敲键盘就可以完成手中的工作，甚至可以用计算机预定人们的衣食住行。再加之现在电子竞技的加速发展，计算机已经与我们有着密不可分的联系。计算机的跟新换代是基于更大功率的计算机CPU和显卡，CPU和显卡对于计算机运行速度的提升是不可全少的一环，英特尔公司最新一代的CPU第六代I7 6700K为四核八线程已经达到100W的功率。英伟达公司的旗舰产品980TI的功率达到近400W。功率提升随之也带来一个功耗的问题，最显著的问题还是散热的问题，在散热不良好的机箱内，显卡温度高达80摄氏度，CPU温度甚至达到90摄氏度，机箱内的平均温度也将近60摄氏度，在高温的情况下，显卡和CPU不能发挥自身的潜力，导致系统运行缓慢，程序停止，出现死机，甚至会伤害到硬件的本身，导致显卡，CPU，电源的烧毁。1.2 课题的意义大家都知道，高温是集成电路的杀手，电脑机箱内部到处充斥这集成电路，不光显卡，CPU需要散热，甚至连电源，硬盘，主板，光驱都需要一定的散热能力。为了电脑机箱内部的散热，人们也津津乐道研究与此，在同一时期出现多种电脑机箱内部散热的方式，水冷散热，液氮散热，风扇散热。水冷散热是通过高速流动的制冷液通过热传导的方式强行降低电脑机箱温度。液氮在常温下会直接汽化吸收大量热量，追求极限的电脑发烧友在超频时会采用液氮散热，能将显卡降低到零下两百度的超低温。但是水冷散热要求机箱内部空间及其广阔，液氮散热结束后会在主板上留下冰霜，并且两者的价格都极其昂贵，所以平常我们都会首选风扇散热。在机箱内部加装风扇，让机箱内部形成顺畅的风道，将机箱内部的热气排出，降低机箱内部的温度，是计算机稳定的运行。但是当机箱内部温度低于一定值时，风扇就没有必要一直高速旋转，第一会产生一定的噪声，对人们的生活和工作产生一定影响。第二风扇运行也有一定的能耗，对于我们现在所倡导的绿色低碳生活相违背。为了在一定程度上解决这样的问题，所以便产生了今天的这个研究课题。1.3 课题的内容在电脑机箱内部加装可以控制的风扇，当温度达到不同温度值时，风扇的转速也会不同。同时还设有高温报警系统，显示风扇运行时间，机箱内部温度。当机箱内部温度低于预设的温度值时，机箱风扇为0转速，当机箱内部温度在某个温度区间范围内，随着温度的升高，风扇的的转速也会增加，加快机箱内部的散热，当温度高于预设的临界值时，蜂鸣器报警，提醒机箱内部高温。同时系统电路内加装一个“看门狗”电路来监测系统的运行，维持系统的正常初始化和工作，当系统出现问题时会自动初始化。 2 设计思想与方案2.1 设计思想当电脑机箱内部温度低于二十五摄氏度，风扇停止转动，转速显示为零，同时显示内部机箱温度，当机箱内部温度处于与二十五摄氏度到五十摄氏度这一区间时，随着区间内温度的升高，风扇运行速度逐渐加快，显示屏上不停刷新显示机箱内部的温度，显示风扇转动的转速，以及系统运行的时间，当温度高于五十摄氏度时，蜂鸣器会产生报警，并且显示系统运行时间，当温度传感器未检测到温度时，显示屏会不停闪烁并伴随着报警。监测系统的看门狗电路会在系统运行不正常的时候重置系统。基于单片机控制的电脑机箱风扇温控系统设计主要研究并且注意以下几点： （1）机箱内的温度的改变会造成风扇运转速率的改变，当测到温度如果小 于二十五度，风扇不会转动，如果里面温度比五十度还高，为了散热， 风扇就会以最快的速率转动，可想而知，如果温度处于二十五度和五 十度之间，风扇速率就会依据温度变化做出调整。（2）整个系统运行的时间可以让用户清楚看到。（3）风扇的运转速率用户可以清楚看到。（4）测到的温度情况用户能够清楚看到。 （5）当没有测到机箱内部温度时，蜂鸣器会发出声音提醒用户，液晶屏也 会一闪一闪说明出故障了。相反的还有一种情况就是里面温度过高了， 超过了五十度，用户也能通过声音和显示屏了解到。2.2设计方案基于单片机控制的电脑机箱温控系统采用AT89S52芯片作为主要的系统控制芯片，其中还包括时钟晶振电路，复位电路，测温点路，看门狗电路，显示电路，报警电路，PWM风扇控制电路。大概工作流程是首先系统初始化，计时程序开始运行，温度传感器监测温度将测到的温度提交给AT89S52，根据温度分析控制PWM电路改变风扇转速，同事显示电路显示数据。单片机控制各个电路之间协同工作，使系统稳定运行，达到设计的要求。系统框图如图1所示。 图1 风扇温控系统系统框图3 硬件电路的设计3.1 AT89S52单片机AT89S52是80C52单片机中的一种高速高性能的单片机，与之前的51和52单片机一样，也是40个引脚，双列直插式。有4组每组8个共32根I/O口线(P0、P1、P2、P3、)，两个定时器/计数器T0和T1。AT89S52相对于AT89S51来说，它的可编程只读存储器ROM是8K，比AT89S51多了4K。就可以存储更大的程序，运行更多的功能。相对来说ATA89S52更适合于该设计。P0和P2以及P1.2-P1.4都是单一功能，而其他的引脚都有第二功能。定时器/计数器有定时和计数的功能，这一次设计就用到了两个定时器/计数器。其中T1进行计时，T0对频率信号进行计数。AT89S52是80C52单片机中的一种高速高性能的单片机，与之前的51和52单片机一样，也是40个引脚，双列直插式。有4组每组8个共32根I/O口线(P0、P1、P2、P3、)，两个定时器/计数器T0和T112。AT89S52相对于AT89S51来说，它的可编程只读存储器ROM是8K，比AT89S51多了4K。就可以存储更大的程序，运行更多的功能。相对来说ATA89S52更适合于该设计。P0和P2以及P1.2-P1.4都是单一功能，而其他的引脚都有第二功能。定时器/计数器有定时和计数的功能，这一次设计就用到了两个定时器/计数器。其中T1进行计时，T0对频率信号进行计数。一个集成芯片上有一个运算器和一个控制器，将之称为中央处理单元，简称CPU，是微型计算机的核心部分。外部设备存、存储器、I/O接口电路和CPU就形成了单片机的硬件系统。微型计算机系统使用的所有程序称为软件系统，它的任务就是按照人们的意愿对微型计算机的控制以及系统间信息的交流完成指定的要求和任务。一个完整的单片机系统由软件系统和硬件系统共同组成，二者之间不可缺少，协同工作。AT89S52是8位单片机，它的优点是具有低功耗和高性能的CMOS，片内含8KB ISP，通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元集成在芯片之中，很多嵌入式控制应用系统都会使用到AT89S52芯片。AT89S52可以通过软件设置为节电模式，最低振荡频率为0赫兹。在无工作模式下，CPU停止运行，但是外中断系统，串行口，数据存储定时计数器仍然可以继续工作，掉电模式下数据存储器的数据因为振荡器被冻结而被保存，外中断激活或硬件复位才能够促使芯片的其他功能恢复工作。 AT89S52单片机的引脚图如图2所示。图2 AT89S52单片机引脚图 3.2 MAX706“看门狗”芯片CMOS监控电路是MAX706，可以监管和控制电源的电压，电池出现的故障以及微处理器和微控制器。引脚如图3所示。图3 MAX706引脚引脚1具有复位功能，引脚2接地，引脚4是检测电压的输出，第6引脚是芯片的输入。第7引脚是复位信号的输出，第8引脚是芯片的输出。芯片的基本工作电压在一到五点五伏，输出电压为零点四伏，芯片运行的周期大约为一点六秒，复位脉冲的宽度大约在一百四到两百八十毫米，芯片储存温度范围在零下六十五摄氏度到一百六十摄氏度，工作温度范围大约在零下四十摄氏度到八十五摄氏度。3.3 时钟电路的设计单片机是一个复杂的高度集成的系统。虽然它的体积很小，但是内部含有成千上万个元件和集成模块，里面每个元件和模块需要同时工作，因此需要相同的同步时序。要实现这个，就需要一个时钟信号来组织协调它们工作。这个时候我们设计一个电路可以产生这个时钟信号，我们把这个电路叫做晶振电路。AT89S52芯片中的高增益反相放大器，其输入输出脚分别是19号与18号。经过18号和19号脚在外部接上晶振和两个电容器C1和C2，再将两个电容的一端都接到电源地。晶振是一种用石英制作成的晶体谐振器。它可以起到产生特定频率的作用，它具有抗干扰性好，稳定性好，被广泛的应用于现代各种电子产品之中。现在市场上经常使用的石英晶振的频率范围在1.00MHz200MHz之间，有2.5MHz、5MHz、10MHz、12MHz、24MHz、48MHz、100MHz等。该设计采用的晶振频率是12M，这样单片机的一个机器周期就是它的1/12即1us。两个电容器的值都为30pF。晶振电路原理图如图4所示。 图4 晶振电路3.4 复位电路的设计我们在生活学习中经常听说过初始化，特别是用过电脑的同学，大家在打开电脑或软件时经常出现“正在初始化”字样。那初始化是什么意思呢？其实它相当于一个开始按钮，只有初始化之后系统才能开始工作。没有初始化相当于进入了睡眠模式。而单片机也需要进行初始化，这样他才能正常工作。AT89S52芯片拥有复位信号9号引脚RST，可以用于从外界引入复位信号。它的复位只有两种方式，即上电和手动。上电复位是指通过专用的单片机复位电路产生复位信号，它是单片机系统的最原始复位方式，它发生在开机上电时，是单片机系统自己自动完成的。上电复位是最基础的、每一款单片机都必须具有的功能。AT89S52的手动复位也是通过专用的复位电路。在单片机系统中，手动复位也是必须具有的功能。该设计中复位电路采用按键电平复位的方式，由一个按键和一个电容器并联再串联一个电阻器再接到正电源上，另一端接到电源地端，其中电容器是10uF，电阻器值是1K。当按下复位按键时，会产生低电平复位信号。复位电路图如图5所示，单片机复位后内部各单元的状态如表1所示.图5 复位电路 表1 MCS-51系列单片机复位后内部各单元的初始状态寄存器初始状态值寄存器初始状态值PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP1、P2、P3、P40FFHSCON00HIPxxx00000BPCON0xxx0000BIE0xx00000BSBUF不定3.5 显示电路的设计显示电路有多种方式方法，可以是液晶屏、点阵屏或者是数码管都可以。液晶显示可以方便的显示设计所要求的数值，还可以显示一些数码管所不能显示的东西像比较复杂的字符、文字和符号等，这个是它的优点。但是它也有一定的缺点，就是它的显示驱动程序比较复杂，驱动电路比较麻烦，价格成本相对较高。1602液晶也叫1602字符型液晶，内部具有一百六十个点阵，可以用来显示数字，字母以及各种符号，显示的每一个数字，字母以及符号都有一个相应的代码，1602识别的是ASCII码，1602可以显示三十个字符，显示两行十六列它基于单片机控制的电脑机箱温控系统采用LCD1602液晶屏作为信息的显示。通过显示屏可以对运行时间，风扇的转速，温度等信息进行显示。1602一共有十六个引脚，GND脚为接地电源。VCC脚用来连接电源5V的正极，VL脚是显示对比度的调整，RS脚位寄存器的选择，RW脚为读写信号线，EN脚为使能端，D0，D1，D2，D3，D4,D5，D6，D7为双向的数据端口，BL+脚为背光的正极，BL为背光的负极。液晶显示器引脚图如图3所示。图6 LCD1602引脚图3.6 PWM电路的设计PWM是利用芯片对数字信号经过处理来控制模拟电路的一种方法，这种方法非常简单，而且反应迅速，在通讯，电子，制造诸多领域有着广泛的应用，科技的发展离不开技术的创新，技术创新之后得到应用更是一个关键。因为PWM控制电路三个重要优点，使得它在电力电子技术得到人们广泛的研究以及应用，当今科学已没有国界，更没有学界的冲突，结合电力电子相信PWM控制技术会牢牢地占据控制领域的重要位置。基于单片机控制的电脑机箱风扇温控系统中单片机输出产生的波形的占空比，可以通过控制三极管达到控制风扇转速的目的，本设计的PWM控制电路入图7所示。 图7 PWM电路由图7可以看出本设计的PWM控制电路是由两个型号为8050的三极管并联而形成的电路，是因为考虑到电极电流输出可能到不到要求的原因。8050三极管是一个采用硅制造的开关类型的三极管，它的功耗只有六百二十五毫瓦，频率达到一百五十兆赫兹，寄存电流的最大值为零点五安培。本系统设计所使用的风扇是先马游戏风暴12厘米LED机箱风扇，风扇如图8所示，风扇规格如下尺寸：120MM*120MM*25MM转速：1200RPM10%电压：12VDC启动：5VDC电流：0.1A轴承：sleeve bearing风量：43.2CFM噪音：23.4DBA寿命：30000H接口：3PIN用途：机箱散热 图8风扇风扇采用黑色排线设计，电源设计有主板的3PIN风扇接口，和电源的大4PIN接口。因为本次基于单片机控制的风扇温控系统是基于PWM控制电路的设计，由此在此电路几处修改之后方可融入本系统。3.7 报警电路的设计任何完美的系统设计都会有一个报警电路的设计，一是保证电路安全运行，二是在电路发生故障时提醒人们第一时间解除故障，同事报警电路还可以时刻了解到系统是否为正常运行，当数据达到人们预设值也会得到警告。由于本温控系统的需要，当没有测量到温度时和温度高于五十摄氏度时系统会产生报警，蜂鸣器发出蜂鸣声。报警电路入图9所示。 图9 报警电路本次设计的报警电路由三个元器件组成：一个1K的电阻，一个型号为9012的三极管，还有一个蜂鸣器。P20口一直有一个高电平，当温度达到50摄氏度时或者未检测到温度是会产生一个低电平，这时激活了9012三极管，蜂鸣器产生报警，发出“滴”的长鸣报警声。3.8 DS18B20温度传感器电路在单片机的应用中，一个很重要的应用就是对温度进行检测。温度的检测是万年历系统的扩展功能，采用DS18B20温度传感器完成了对实时温度数据的采集，为实现温度报警的实现打下基础。DS18B20温度传感器是通过1-Wire总线和单片机进行通讯，最终将温度读出。只需要把传感器的数据引脚与单片机相连即可。由于传感器为单总线通讯，即发送和接收都是一个引脚进行。发送时是开漏输出，即输出0时通过三极管下拉为低电平，而输出1时，则为高阻，需要外接上拉电阻将其拉为高电平。 因此，需要外接上拉电阻，否则无法输出1。根据数据手册选择4.7K的电阻即可。温度传感器电路图如图10所示。图10 DS18B20温度传感器电路3.9 看门狗电路的设计由于现在科技的发展，我们的生活处在各种电磁信号之中，电器，电路会产生各种电磁场，单片机在运行时，也会受到这些电磁的干扰，导致程序不能正常运行，电路出现混乱等一系列问题，AT89S52本身也有一个监测电路，但考虑到系统的稳定性，本次设计采用了看门狗电路进行电路的监测，因为它对系统资源的要求不高，并且线路简单，易于控制。看门狗电路入图11所示。 图11 看门狗电路看门狗电路有一个型号为MAX706的芯片，一个电阻，和一个9012的三极管组成。主控芯片AT89S52是高电平复位，三极管9012在此的作用就是转换电平。看门狗电路在此设计中实质上可以看成是一个定时计数器，当温控系统的程序在AT89S52中运行一遍之后，看门狗电路会清0一次，并且没有最大计数限制。如果温控系统的程序运行不正常那么看门狗就会将AT89S52重新复位。3.10 电源的设计由于电脑机箱的风扇温控系统是内置于机箱之中，我们可以使用机箱内部的电源，主板和电源上提供有3PIN，4PIN，6PIN，8PIN还有SATA接口，所以不需要制作额外的电源。但是为了前期方便测试电路可以设计一个USB电路，该设计中使用的电源都是+5V电源，如果重新设计一个独立的电源电路，就会使得原理图非常复杂，如果使用普通的220V/50Hz交流电转换而来，还需要降压变压器等电气设备，这些电气设备体积大、成本价格高。使用时危险系数高，不宜采用。如果使用干电池，一般一节5号干电池是1.5V电压，要达到5V电源则需要3至4节干电池串联供电，这样的话3至4节干电池需要占用很大一部分的空间，而且干电池有使用寿命，当使用一段时间后，它的电压会下降，工作不稳定，就会造成电子设备无法正常工作，如果频繁使用成本太高。所以该设计采用了USB电源，因为电脑的USB接口会输出稳定的+5V电源，而且随插随用，现在一般家庭基本上都配备有电脑，现在的大都数智能手机也是使用USB充电器，这个也可以使用与所设计的频率计中。所以说，USB电源是非常理想的电源电路之一。USB电源电路如图12所示。图13 USB电源电路图4 系统软件设计4.1 应用软件简介4.1.1 Keil软件简介Keil 是美国Keil Software公司出品的兼容单片机C语言和汇编语言软件开发系统，它不仅可以进行C语言编程，还可以进行汇编语言编程，对于单片机来说是一个非常好用的编程软件。汇编语言是单片机的初始语言，用它编写的程序通俗易懂。它只有111条指令和44个操作码助记符。只要记住他们的含义和用途就可以看懂和编写大多数的程序。非常适合于单片机初学者。但是，它毕竟只是一门低级语言，相对于C语言这门高级语言来说，它更显得语句繁琐，而且C语言更符合我们人类的思维方式。同样实现一条功能，C语言可能只需要一条或两条语句，但汇编语言就需要好几条甚至数十条语句才能实现。所以，对于一些比较复杂的工程，使用C语言编程比汇编语言编程更合适。而Keil软件兼容了两种语言的不同要求，可以满足不同人群和不同工程的需求。因此，赢得了广大人群的青睐。但有一个问题需要注意，如果是汇编语言编程，就需要保存为“*.asm”文件。如果是C语言编程时，就要保存为“*.C”文件。不能弄错，否则程序编译时会出错。编译时如果出现错误，就需要返回去修改直到没有错误为止。有时程序编译时会出现零错误但有警告的情况，这个一般对程序运行没有影响。不需要特别处理，但处理也没关系。4.1.2 protues简介Protues仿真软件是Labcenter公司设计出的集电子电路分析、电路仿真系统于一体。市面上有许多款电子仿真软件，像WEB软件、Multisim仿真软件等。虽然这些软件都简单实用，但是它们不能与单片机进行很好的配合。而PROTEUS软件就可以和单片机完美的结合，实现单片机及其电路的各种功能。因此选择了PROTEUS软件。使用时从元件库查找出设计所需要的所有元器件，里面拥有当前市场上大多数的电子元器件。根据设计的原理图连接好各个元器件及芯片，之后对单片机导入所设计的程序文件即“*.hex”文件，点击开始仿真按钮，就可以在显示器、示波器、测量表等观察参数，如果需要更改元器件参数，需要先停止仿真再修改，修改完成后再次进行仿真。4.2 单片机资源的描述温控系统主要使用了单片机内部定时器0定时1毫秒，并以中断方式工作，使用定时器模拟PWM输出。单片机的P0口线与LCD1602的数据总线相连，LCD的RS、RW、EN引脚分别接到P2.5、P2.6、P2.7实现对液晶的控制。温度传感器DS18B20则与P2.3相连即可通讯。蜂鸣器的报警输出则是与P2.0相接。PWM输出驱动风扇为P1.0。4.3 系统程序设计系统的软件包含有：系统主程序、系统中断、温度上下限判断、LCD1602液晶驱动程序、DS18B20温度传感器驱动程序、PWM驱动程序等模块化程序。其中每个硬件模块的程序代码对应着一个头文件进行一些必要的声明。方便其他模块的相互使用。温控系统的程序设计主要根据硬件的各个模块进行的模块化设计，这样有利于程序的维护和调试修改。以下对系统的各个模块进行介绍。4.3.1 系统运行程序设计系统主程序完成的功能有：上电后对各个模块进行初始化、判断当前系统运行的温度、判断温度上下限值是否越过等。系统流程图如图14所示。图14 系统流程图4.3.2 LCD1602液晶显示驱动程序设计万年历系统采用并行方式对LCD进行驱动，对于LCD1602液晶显示器，最常用的是写操作、初始化操作、开关光标操作等。通过对RS数据命令引脚、RW读写引脚和E使能引脚的控制完成对液晶的读写操作。液晶显示驱动程序流程图如图15所示。图15 LCD驱动程序4.3.3 DS18B20温度传感器驱动程序设计DS18B20使用单总线就可以对其进行复位、数据读写操作等。其驱动程序包括总线复位、总线读写、温度读取等。DS18B20温度传感器驱动程序流程图如图16所示。图16 DS18B20驱动程序流程图5 系统调试运行及结果分析5.1 系统的使用说明首先把把编译好的程序进行加载到目标系统中。对系统进行模拟等操作检查系统功能是否正常运行。当系统上电后，完成相应的初始化操作，开始检测温度。当温度小于25时，系统的PWM输出0，风扇不运行。当温度达到25时，系统的PWM输出50%的占空比的波形，驱动风扇以50%的转速运行。每当检测到温度上升时，系统更新PWM值，温度没上升一度，PWM的输出占空比梯度增加一，共25级，直到50，PWM全高输出。风扇全速运行。温度达到50时，蜂鸣器开始报警。知道系统运行温度降低到报警温度的临界点。5.2 系统运行的结果系统开机后。系统开始不断检测运行温度，LCD开始显示相应的信息。当系统获得的温度低于25时，此时PWM不做输出，风扇不运行。LCD显示系统当前运行的时间，当前的温度和转速等信息。如图17所示。图17 温度低于25当温度达到25时，系统开始以50%的占空比输出，以驱动风扇转动。LCD实时更新风扇的转速和温度等信息。如图18所示。图18 温度为25当温度达到35时，系统开始以75%的占空比输出，以驱动风扇转动。LCD实时更新风扇的转速和温度等信息。如图19所示。图19 温度为35当温度达到45时，系统开始以90%的占空比输出，以驱动风扇转动。LCD实时更新风扇的转速和温度等信息。如图20所示。图20 温度为45当温度达到50时，系统开始以99%的占空比输出，以驱动风扇转动。LCD实时更新风扇的转速和温度等信息。如图21所示。图21 温度为50当温度达到56时，此时蜂鸣器开始报警。提示用户温度过高。系统输出全高。驱动风扇全力运行来降低温度。其仿真效果图如图22所示。图22 温度为565.3 误差分析误差是指测量值与实际值的差距，任何的测量系统或测量工具在测量时都存在着误差。只是误差的大小不一样而已，误差越小，精度越高，越接近实际值。误差越大，精度越低，与实际值差距越大。我们应该尽量减少测量误差，或将误差降低到可允许范围内。系统的温度测量传感器为DS18B20，其获得的温度数据能精确到0.0625。但是其传感器的误差在+-0.5，而且只是在-10至85这个区间内，超出这个范围误差更为明显，所以获取小数点后的几位数基本无意义。不过系统一般运行在-10至100这个范围内。若是要进行精确的温度控制可选用精确度更高的，误差更小的传感器。5.4 设计结论温控系统系统经调试，测试后，完成温度的实时显示，风扇转速的显示，起到报警作用。由上述运行结果分析来看各项要求足以满足设计任务书的要求。结束语经过长达半年时间的翻阅各种资料查阅各种文献和老师对我的指导，我终于完成了我的毕业设计，心里还是挺激动的，刚开始拿到这个课题无从下手，只知道用单片机控制，但是具体操作在大脑中还是一片空白，不知道需要用到哪些电路。通过每天去图书馆的学习，翻阅各种的资料，日积月累，我了解了单片机的控制的基本原理，以及各种电路在不同情况下的作用，每个电路模块在温控系统下所完成的任务，需要用到哪些电路模块，这些电路模块是怎样设计。有了以上这些对于单片机频率计的认识之后，我就开始设计它的整体电路框架，它包含有单片机、看门狗电路，复位和晶振电路、报警电路，测温点路以及PWM控制电路。软件使用了编程软件Keil和Proteus仿真软件。复位和晶振电路都是每一个单片机系统都必须具备的基本功能。在Keil软件中编好程序后在Proteus中仿真运行，可以了解他是否能达到设计的要求。在电路的仿真中中学习到很多知识，而且有些是课本以外的知识，感觉对我有很大的帮助。 从这次的设计中，我真正的意识到，在过去四年的学习中，我太过于注重课本知识的学习，缺少实践的锻炼。而且课本的知识又非常多、概括性很强、理解不是很深刻。每个知识点也只是理解了大概，并没有深入理解。但通过毕业设计，使我对相关知识点理解的更深入，更彻底。让我知道只有实践结合课本知识才能更好的掌握知识。总之这次毕业设计对我而言，既对过去四年所学知识有了新的认识，又使得专业能力得到了加强，动手能力也得到了提高，也加强了我独立思考问题，解决问题的能力。这对我以后的学习和生活都有非常重要的意义。参考文献1 当方.微型计算机控制技术M.北京：中国水利水电出版社.2001.4553 Dang Fang.Microcomputer control technologyM.Beijing：China water conservancy and hydropower Press.2001.4553(in Chinese)2 殷斌.基于单片机的温度控制系统的研究J.机电工程.2015,06.878890 Yin Bin.Based on singlechip microcomputer temperature control system of the studyJ.Mechanical and electrical enginering.2015，06:878890(in Chinese)3 胡汉才.单片机原理及其接口技术M.北京：清华大学出版社，1996. 132140 Hu Hancai.Single chip microcomputer principle and interface technologyM. Beijing：Tsinghua university Press,1996,132140( in Chinese)4 张伟.单片机原理及应用M.北京:机械工业出版社,2003.3436 Zhang Wei.Single chip microcomputer principle and application M.Beijing: Mechanical industry Press,2003.3436(in Chinese)5 王福瑞.单片微型机测控技术大全M.北京：北京航空航天大学出版社 2003.104110 Wang Furui.Single chip microcomputer measurement and control techniques M.Beijing:Beijing university of aeronautics and astronautics Press.2003. 104110(in Chinese)6 何立民.单片机应用系统设计M.北京:清华大学出版社，2006.7882 He Limin.Single chip microcomputer applicetion systion system designM. Beijing:Tsinghua Univercity Press.2006.7882(in Chinese)7 高海生.单片机及应用技术大全M.成都:西南交通大学出版社，2006. 8694 Gao Haisheng.Single chip microcomputer and application technologyM. Chengdu:Southwest jiaotong univercity Press 2006.8694(in Chinese)8 赵洪军.软硬件看门狗技术研究J.电子世界，2012,08:1315 Zhao Hongjun.Hardware and software watchdog technology researchJ.The electronic world,2012,08:1315(in Chinese)9 赵海,陈长华,王建锋. 微控制器电路LCD显示原理J. 电子与封装, 2009，05:31-34 Zhao Hai,Chen Changhua.Wang Jianfeng.Microcontroller circuit principle of LCD display J. Journal of electronics and encapsulation,2009，05:31-34(in Chinese)10 王瑞.基于AT89S52单片机的PWM电机控制风扇转速系统J.陕西:延安职 业技术学院学报,2012,01:102104 Wang rui. PWM motor fan speed control system based on AT89S52 single chip microcomputer J.Shanxi: journal of yanan vocational and technical college, 2012,01:102104(in Chinese)11 赵新民.智能仪器设计基础M.黑龙江：哈尔滨工业大学出版社1999 5560 Zhao Xinmin.Intelligent instrument designM.Heilongjiang:Harbin industrial university Press, 1999.5560(in Chinese)12 李钟实.使用电子报警器精选百例M.北京：科技技术文献出版社,2002. 3436 Li Zhongshi. Use electronic alarm selected best exampleM.Beijing:science and technology literature Press, 2002.3436(in Chinese)13 胡屏,柏军. 单片机应用系统中的看门狗技术J. 吉林大学学报(信息科 学版),2003,02:205208 Hu Ping,Bai Jun.Watchdog technology of single chip microcomputer Application system J. Journal of jilin university (information sciences,2003, 02:205208（in Chinese）14 王海宁.基于单片机的温度控制系统的研究D.安徽：合肥大学，2008 8994 Wang Haining.Based on single chip microcomputer temperature control system researchD.Anhui:Hefei univercity,2008 8994(in Chinese)15 马忠梅.单片机的C语言应用程序设计M.第四版.北京：北航大学出版 社，2010.6775 Ma Zhongmei.Singlechip C language application designM.The forth edition Beijing:Beihang Univercity Press,2010.6775(in Chinese)16 谭浩强.C程序设计M.北京:清华大学出版社，1999.4549 Tan Haoqiang.C program designM.Beijing：Tsinghua University Press，1999. 4549（in Chinese）17 殷士勇. Keil和Proteus在单片机实