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单片机课程设计 温度控制器毕业论文温度控制器毕业论文 目目 录录 第一章 绪论 7 1 1 课题的背景及意义 7 1 2 相关技术的发展概况 7 1 2 1 温度调节系统构成 7 1 2 2 近年来国内温度调节系统的发展 8 1 2 3 近年来国外温度调节系统的发展 8 1 3 本文研究内容 9 第二章 控制器方案 10 2 1 控制器方案设计 10 2 2 控制器功能及原理 10 2 2 1 控制器的基本功 10 2 2 2 控制器原理图 11 2 3 主要芯片概述 11 2 3 1 单片机 AT89C51 11 2 3 2 数字温度传感器 DS18B20 12 2 3 3 二四译码器 14 2 3 4 锁存 译码驱动芯片芯片 MC14995 15 第三章 硬件电路设计 17 3 1 主模块 17 3 2 键盘设定温度模块温度上下限设置模块 17 3 3 温度采集模块 18 3 4 报警电路 19 3 5 温度控制模块 19 3 6 源模块 20 3 7 总结 20 第四章 课题设计总结 22 参考文献 23 附录 1 24 附录 2 47 致谢 49 2 第一章 绪论 1 1 课题的背景及意义 温度控制系统在国内各行各业的应用虽然己经十分广泛 但从国内生产的 温度控制器来讲 总体发展水平仍然不高 同日本 美国 德国等先进国家相 比 仍然有着较大的差距 成熟的温控产品主要以 点位 控制及常规的 PID 控制器为主 它们只能适应一般温度系统控制 而用于较高控制场合的智能化 自适应控制仪表 国内技术还不十分成熟 形成商品化并广泛应用的控制仪表 较少 随着我国经济的发展及加入 WTO 我国政府及企业对此都非常重视 对相 关企业资源进行了重组 相继建立了一些国家 企业的研发中心 开展创新性 研究 使我国仪表工业得到了迅速的发展 目前 温度控制器产品从模拟 集成温度控制器发展到智能数码温度控制 器 智能温控器 数字温控器 是微电子技术 计算机技术和自动测试技术的 结合 特点是能输出温度数据及相关的温度控制量 适配各种控制器 并且它 是在硬件的基础上通过软件来实现控制功能的 其智能化程度也取决于软件的 开发水平 现阶段正朝着高精度高质量的方向发展 相信以我国的实力 温控技 术在不久的将来一定会为于世界前列 1 2 相关技术的发展概况 1 2 1 温度调节系统构成 系统主要包括单片机控制模块 温度采集模块 温度显示模块 温度上下 限调整模块 温度调整模块等五大部分 系统总体框架如图 1 所示 温度显示模块 温度采集模块温度上下调限整模块 温度调整模块 单片机控制模块 XXXXXX 毕业论文 3 1 2 2 近年来国内温度调节系统的发展 1 温度控制器广泛应用于家用电器 主要为冰箱 冷柜 空调 饮水机 微波炉等制冷制热产品配置 2 在工业园购地或新建厂房 增添设备 可年产温度控制器 500 万只 目 前国内市场价每只温度控制器 11 元 出口价每只 2 美元 年产 500 万只温度控 制器 年产值可达 6000 万元 年利润可达 1500 万元 投资回收期 3 5 年左右 3 目前国内温度控制器生产企业较少 仅广东 江苏 辽宁 江西各有一 家规模稍大一点的生产厂家 他们的生产能力远远不能满足电子温度控制器市 场的需求 4 温度控制器不仅在国内市场销售顺畅 而且在国际市场也十分看好 特 别是日本 意大利 美国等国家对温度控制器产品的需求量很大 出口前景十 分乐观 5 由于沿海发达地区产业的梯度转移 科龙集团已在南昌新建分厂 上海 华意集团也与江西签订了投资意向 江西境内的昌河集团微型汽车规模日益壮 大 汽车 空调用温度控制器需求量也必将增大 1 2 3 近年来国外温度调节系统的发展 因为温度控制器环节已经被纳入为分布式控制系统 DCS 个人电脑 PC 和可编程逻辑控制器 PLC 工业电子温度控制器全球市场的增长率在 2003 年为 3 6 2004 年为 3 5 2005 年为 2 5 预计 2006 年全球市场的 增长率仅为 1 2 而预测 2010 年的综合年度增长率 CAGR 仅为 0 7 欧洲和北美工业电子温度控制器市场受到这一趋势的影响最大 这两个较 大地区的市场预计将在 2010 年出现负增长 然而 亚太市场 较小的拉丁美洲 和其他地区的市场预计仍将保持增长 中国作为一个主要的制造中心和工业电子温度控制器市场的崛起是这一增 长的驱动因素 OEM 厂商以及众多的终端工业厂商已经开始转移到中国大陆 以获得低成本的劳动力和原料优势 日本经济的复苏同样推动该地区走出了停 滞发展时期 OEM 厂家和主要终端工业公司将制造业务向中国的转移 以及温 度控制器价格的下降 是欧洲和北美工业电子温度控制器市场预测下降的主要 原因 此外 许多位于欧洲和北美的工业电子温度控制器供应商已经表明一旦准 备充分 他们将很快在中国展开他们的制造工业电子温度控制器业务 通过在 4 中国生产电子温度控制器 供应商不但可以获得更便宜的劳动力和原料的竞争 优势 而且他们这样更接近主要的发展市场 1 3 本文研究内容 本文重点对该系统的硬件 软件进行分析设计 在硬件上对各部分电路一 一进行了理论分析与方案论证进行了设计 介绍了 DS18B20 数字温度传感器在 单片机下的硬件连接及软件编程 并给出了软件流程图 最终设计完成了该系 统的硬件电路 在软件设计上根据硬件电路和该温度采集系统所需要实现的功 能 经过反复的模拟运行 调试 修改 最终完成了该系统的软件设计 通过 硬件与软件的密切配合 最终设计完成达到了题目所要求的功能 本设计采用 的是 AT89S51 单片机 对多点温度进行采集 通过集成温度传感器 DS18B20 将 温度值转换为电量输出 通过键盘实现增加或减少温度上下限模式的切换 可 以利用小键盘设定温度的最大值和最小值 当温度高于设定的上限值时 单片 机停止加热器加热 同时点亮红色发光二极管 当温度低于设定的下限时 单 片机启动加热器加热 同时点亮绿色发光二极管 在软件上进行主程序和子程 序的编程 使该温度控制系统实现智能化发展 精度更高 XXXXXX 毕业论文 5 第二章 控制器方案 2 1 控制器方案设计 本系统采用了单片机 AT89C51 利用数字温度传感器 DS18B20 对环境进行 测温 同时采用二四译码器对四段 LED 进行选通显示 同时还采用了锁存器 MC14495 对以显示的 LED 所存 进行下一段 LED 的显示 此外还有键盘设备来 实现温度上下限值的调试 红绿灯报警温度的越线 热电阻丝对温度进行调整 等来实现该温度控制器的智能化 总体硬件结构框图如图 2 1 显示 2 2 控制器功能及原理 2 2 1 控制器的基本功 本设计的目的是以单片机为核心设计出一个温度采集系统 通过本课题设 计 综合运用单片机及接口技术 微机原理 微电子技术 锻炼动手操作能力 综合运用能力 学习论文的写作方法和步骤 设计的温度控制器有以下功能 1 测温范围 55 125 2 测温分辨力 0 5 3 测温准确度 0 5 4 测温点数 在此设计中可测 4 个点 也可以扩展到 8 点 5 温度显示 采用 4 个 7 段数码管 6 温限可经键盘实现简单的人机互动 灵活设定温度范围 6 7 超温度范围报警 8 本设计利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度控制系统 文 中传感器理论单片机实际应用有机结合 简单讲述了利用新型芯片探测环境温 度的过程 以及实现模数转换的原理过程 通过对本设计 提高我对传感器的 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 2 2 2 控制器原理图 所设计系统的原理图共分为七大模块 主模块 指示灯 加热器启动或停 止模块 温度的测量模块 键盘模块 报警模块和电源设计模块 如下图 2 2 所示 EA VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD P3 7 17 WR P3 6 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE P 30 TXD 11 RXD 10 U1 89C51 a b c d e f g LE A D C B M C14995 a b c d e f g LE A D C B M C14995 a b c d e f g LE A D C B M C14995 a b c d e f g LE A D C B M C14995 e 1 d 2 com 3 c 4 dp 5 b 6 a 7 com 8 f 9 g 10 DS3 e 1 d 2 com 3 c 4 dp 5 b 6 a 7 com 8 f 9 g 10 DS2 e 1 d 2 com 3 c 4 dp 5 b 6 a 7 com 8 f 9 g 10 DS1 e 1 d 2 com 3 c 4 dp 5 b 6 a 7 com 8 f 9 g 10 DS4 Z0 Z1 Z2 Z3 X0 X1 LE 2 4上上上 R E D LE D GR E EN L ED R1 R2 R3 R4 5 Q PNP SPEAKER 5 12 NPN R5 S1 5 VCC 3 DQ 2 GND 1 L1 DS18B20 R6 S2 S3 S1 S4 上上上上 上上 上上 上上上上 上 上上 上 上上 上上上上上上上 上 上上 上 上 上 上上 上 上上 上 上 上 上上 上 上上 上 上 上 上上 上 on o ff上 C1 C2 Y1 C3 R7 S5 5 上上上 5 5 图 2 2 2 3 主要芯片概述 2 3 1 单片机 AT89C51 1 AT89S51 是一个低功耗 高性能 CMOS 8 位单片机 片内含 4k Bytes ISP In system programmable 的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器 器件采用 ATMEL 公司的高密度 非易失性存储技术制造 兼容标准 MCS 51 指令 XXXXXX 毕业论文 7 系统及 80C51 引脚结构 芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储 单元 功能强大的微型计算机的 AT89S51 可为许多嵌入式控制应用系统提供高 性价比的解决方案 AT89S51 具有如下特点 40 个引脚 4k Bytes Flash 片内程序存储器 128 bytes 的随机存取数据存储器 RAM 32 个外部双向输入 输出 I O 口 5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断 2 个 16 位可编程定时计数器 2 个全双工串 行通信口 看门狗 WDT 电路 片内时钟振荡器 2 功能特性 兼容 MCS 51 指令系统 32 个双向 I O 口 2 个 16 位可编程定时 计数器 全双工 UART 串行中断口线 2 个外部中断源 中断唤醒省电模式 看门狗 WDT 电路 灵活的 ISP 字节和分页编程 4k 可 反复擦写 1000 次 ISP Flash ROM 4 5 5 5V 工作电压 时钟频率 0 33MHz128x8bit 内部 RAM 低功耗空闲和省电模式 3 级加密位软件设置空闲和 省电功能 3 系统中所用一些引脚的简介 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 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 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 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 3 2 数字温度传感器 DS18B20 1 适应电压范围更宽 电压范围 3 0 5 5V 在寄生电源方式下可由数 据线供电 2 独特的单线接口方式 DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即 8 可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯 3 DS18B20 支持多点组网功能 多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上 实现组网多点测温 4 DS18B20 在使用中不需要任何外围元件 全部传感元件及转换电路集成 在形如一只三极管的集成电路内 5 温范围 55 125 在 10 85 时精度为 0 5 6 可编程的分辨率为 9 12 位 对应的可分辨温度分别为 0 5 0 25 0 125 和 0 0625 可实现高精度测温 7 在 9 位分辨率时最多在 93 75ms 内把温度转换为数字 12 位分辨率时 最多在 750ms 内把温度值转换为数字 速度更快 8 测量结果直接输出数字温度信号 以 一线总线 串行传送给 CPU 同时 可传送 CRC 校验码 具有极强的抗干扰纠错能力 9 负压特性 电源极性接反时 芯片不会因发热而烧毁 但不能正常工作 2 DS18B20 的外形和内部结构 DS18B20 内部结构主要由四部分组成 64 位光刻 ROM 温度传感器 非挥 发的温度报警触发器 TH 和 TL 配置寄存器 DS18B20 的外形及管脚排列如下图 DS18B20 引脚定义引脚定义 1 DQ 为数字信号输入 输出端 2 GND 为电源地 3 VDD 为外接供电电源输入端 在寄生电源接线方式时接地 DS18B20 VCC DC GND R RES2 VCC 3 DQ 2 GND 1 U2 DS18B20 XXXXXX 毕业论文 9 图图 2 DS18B20 内部结构图 3 DS18B20 工作原理 DS18B20 的读写时序和测温原理与 DS1820 相同 只是得到的温度值的位数 因分辨率不同而不同 且温度转换时的延时时间由 2s 减为 750ms DS18B20 测 温原理如图 3 所示 图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小 用于产 生固定频率的脉冲信号送给计数器 1 高温度系数晶振随温度变化其振荡率明 显改变 所产生的信号作为计数器 2 的脉冲输入 计数器 1 和温度寄存器被预 置在 55 所对应的一个基数值 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 当计数器 1 的预置值减到 0 时 温度寄存器的值将加 1 计数 器 1 的预置将重新被装入 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 3 中的斜率累加器用于补偿和修正 测温过程中的非线性 其输出用于修正计数器 1 的预置值 图 3 DS18B20 测温原理框 10 2 3 3 二四译码器 译码的的含义就是把输入的二进制代码的特定含义翻译成被编码的信息 译码器是以一种常见的组合逻辑电路 它的输入代码组合会在某一个输出端产 生特定的信号 译码器按照用途可分为 3 类 变量译码器 码制编码器和显示 译码器 本系统用到了变量译码器 所以在这里我们只介绍变量译码器 变量译码器有 n 个输入端 m 个输出端 它们的关系应满足 m 10 时 h I 端输出 1 电平 另外还有输入数据时 电路输入端 VCR 为 0 电平 其他输入状态时为高阻 的功能 电路内部还有一个 290 的限流电阻 而为选通端 电路中的锁存器 在 LE 为 0 时输入数据 在 LE 1 时锁存数据 下表为 4511 的真值表 从表中 可以看出 当显示数据大于等于 10 时 h I 端输出 1 电平 4511 真值表及显示内容表 输 入 输 出显 示 D C B Aa b c d e f g h I 数 值 0 0 0 01 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 10 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 01 1 0 1 1 0 1 0 2 0 0 1 11 1 1 1 0 0 1 0 3 0 1 0 00 1 1 0 0 1 1 0 4 0 1 0 11 0 1 1 0 1 1 0 5 0 1 1 01 0 1 1 1 1 1 0 6 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 7 1 0 0 01 1 1 1 1 1 1 0 8 1 0 0 11 1 1 1 0 1 1 0 9 12 1 0 1 01 1 1 0 1 1 1 1 A 1 0 1 10 0 1 1 1 1 1 1 B 1 1 0 01 0 0 1 1 1 0 1 C 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 D 1 1 1 01 0 0 1 1 1 1 1 E 1 1 1 11 0 0 0 1 1 1 0 F 如附图 2 所示的 LED 显示部分是使用 4511 的多位静态 LED 显示接口电路如 附图 2 所示的 LED 显示部分是使用 4511 的多位静态 LED 显示接口电路 该电路 中可直接显示多位 16 进制数 若要显示带小数点的十进制数 则只要在 LED 的 dp 端另加驱动控制即可 LED 显示块采用共阴极 在 4511 内部有输出限流 电阻 故 LED 不需要外加限流电阻 该接口软件十分简单 当给 P1 7 高电平时 开显示 由 P1 4 P1 5 P1 6 控制而一次选中一位 LED 然后由 P1 0 P1 3 送入 BCD 码 在 LE 转高电平时锁存该位数据并译码 驱动显示 显示方法如下 XXXXXX 毕业论文 13 第三章 硬件电路设计 3 1 主模块 单片机控制模块是温度控制器的核心 它控制了温度的采集 处理与显示 温度上下限值的设定与温度越限时加热器的启动与停止 本文选用 AT89C5 作为控制器件 AT89C5 单片机是美国 ATMEL 公司生产的 低电压 高性能 CMOS 8 位单片机 片内含 4K bytes 的可反复擦写的 Flash 只 读程序存储器和 128bytes 的随机数据存储器 RAM 器件采用 ATMEL 公司的高 密度 非易失性存储技术生产 兼容标准 MCS 51 指令系统 功能强大的 AT89C51 单片机可为您提供许多高性价比的应用场合 可灵活应用于各种控制 领域 P0 0 A D0 39 P0 1 A D1 38 P0 2 A D2 37 P0 3 A D3 36 P0 4 A D4 35 P0 5 A D5 34 P0 6 A D6 33 P0 7 A D7 32 P2 0 A D8 21 P2 1 A D9 22 P2 2 A D10 23 P2 3 A D11 24 P2 4 A D12 25 P2 5 A D13 26 P2 6 A D14 27 P2 7 A D15 28 P3 0 R XD 10 P3 1 T XD 11 P3 2 IN T 0 12 P3 3 IN T 1 13 P3 4 T 0 14 P3 5 T 1 15 P3 6 W R 16 P3 7 R D 17 P1 7 8 P1 6 7 P1 5 6 P1 4 5 P1 3 4 P1 2 3 P1 1 2 P1 0 1 E A 31 A LE 30 PES N 29 X TA L 1 18 X TA L 2 19 R ST 9 U 1 A T89C 51 C 1 33pF C 2 33pF X 1 C RY ST A L C 3 22uF R 8 1K 12 34 56 78 910 1112 1314 1516 JP H EA D ER 8X 2 上上上 2 1 主模块 14 3 2 键盘设定温度模块温度上下限设置模块 温度上下限设置模块包括四个按键 1 模式切换键 进行模式之间的切换 模式包括设置温度上限模式 设 置温度下限模式 每次按下该键就在这两种模式之间切换 2 温度上下限增加键 增加温度上下限的值 3 温度上下限减少键 减少温度上下限的值 4 温控开关键 是温控与非温控之间的切换键 它用于设置是否进行温 度控制即是否让越界的温度值触发加热器的启动或停止 图 2 2 温度上下限设 置模块 上上上上 上上上上上上上 上上上上上上上 上上上上O N O FF 图 2 3 度上下限设置模块 3 3 温度采集模块 数字化温度传感器 DS1820 是世界上第一片支持 一线总线 接口的温度 传感器 一线总线独特而且经济的特点 使用户可轻松地组建传感器网络 为测 量系统的构建引入全新概念 DS18B20 数字化温度传感器 DS18B20 也 测量温 度范围为 55 C 125 C 在 10 85 C 范围内 精度为 0 5 C 并且还可 选更小的封装方式 更宽的电压适用范围 图 2 3 为温度采集模块 XXXXXX 毕业论文 15 R R ES 2 V CC 3 D Q 2 G ND 1 U 2 D S1 8B 20 图 2 4 温模块 3 4 报警电路 路由一个三极管和蜂鸣器组成 当温度值在设定的范围时 单片机 AT89C51 的 P3 7 口高电平引脚始终保持高电平 当所采集的温度越限时 P3 7 口便由高电平改为低电平 使三极管导通从而发出蜂鸣声进行报警来提醒操作 人员实施相应的措施 如图 2 4 所示 L S SPE AK E R R 10K Q PNP1 5 图 2 5 报警模块 3 5 温度控制模块 该温控系统中设有两个模块 分别接于单片机 AT89C51 的 P3 6 和 P3 7 口 当红灯亮时 说明所测温度以高于设定的温度 系统将停止加热器的加热 当 绿灯亮时 说明所测温度低于设定的温度 系统将启动加热器的加热 使温度 始终保持在所设温度中 以实现智能化 16 U 3 O PT O ISO 2 220 G reenL E D R 2 10K R 4 1K Q 1 N PN 1 R L1 12 12 5 V CC 图 2 6 灯加热模块 3 6 源模块 电源模块为系统板上其它模块提供 5V 电源 电源输入有两种方式 一种 为交直流电源从电源插座输入 输入的电压要求 直流输入应大于 7 5V 交流 输入应大于 5V 通过 7805 三端稳压器得到 5V 的直流电源供给系统其它模块工 作 另一种为从 USB 接口获取 5V 电源 只要用相应配套的 USB 线从电脑主机 获取 5V 直流电源 在电源模块中加有保护电路 即电路中有短路 不会对 7805 三端稳压器及电脑主机电源有损害 其电路原理图如图 2 7 所示 XXXXXX 毕业论文 17 3 7 总结 整个系统的工作原理是 由 AT89C51 单片机控制 按预先编制的程序定时 对被测信号进行采样 并自动进行零漂校正 最后显示所测温度值 同时按设 定值 所测温度值 温度变化速率 自动进行温度值的控制 并输出 0 10mA 控 制电流 配以主回路实现温度的控制及显示 系统程序分传感器控制程序和显 示器程序和温度控制程序三部分 传感器控制程序是按照 DS18B20 的通信协议 编制 系统的工作是在程序控制下 完成对传感器的读写和对温度的显示 标 度转换程序根据温度检测值求的实际炉温 数字调节器程序根据恒温给定值与 实际值的偏差 调节温度的变化使之与给定恒温值一致 AT89C51 对温度的控 制是通过双向可控硅实现的 双向可控硅管和加热丝串接在交流 220V 50Hz 市 电回路 在给定周期 T 内 AT89C51 只要改变可控硅管的接通时间即可改变加 热丝的功率 以达到调节温度的目的 18 第四章 课题设计总结 毕业设计是学生即将完成学业的最后一个重要环节 它既是对学校所学知 识的全面总结和综合应用 又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好 的开端 所以在此有必要对这次的毕业设计作一个系统的总结 这次毕业设计 我选择了实做的题目 这不仅是对我的一种锻炼 也是对 我大学三年所学知识的综合检查 从开始设计到设计的完成 我感觉收获很多 不仅在理论上有了很大的升华 并且还在实践中锻炼了自己 使自己成长了许多 本文首先对整个系统的工作原理和实现方法进行了简单的介绍 给出了系 统工作的整体框图 在此基础上 介绍了系统设计用到的各个模块的功能特性 并进性了方案比较 选择出了最优越的方案 在理论上对整个系统有一定了解 的情况下 进行了系统模块的电路的设计 充分利用各方面的资料 发挥我所 学的特长 整个系统的开发过程是曲折的 首先在硬件设计上 由于以前所学课程有 一定的基础 我多方查阅资料 不断的向老师 同学学习请教 以确保设计的 电路系统完整 并能实现最完美的系统功能 经过几个月学习 我设计出了各 个部分的电路图 并实现了电路图的组合 经过测试与修改 最终完善了硬件 电路的设计 并能够比较理想的完成本次毕业设计功能 温度控制器 对于软件设计 因为以前的编程经验不够 因此 在这方面花费了很多的 精力和时间 尽管过程很艰难 但是在真正意义上学到了知识 为以后的工作 和学习积累了宝贵的经验 在研制过程中注重先进 适用的原则 注重科技与应用结合 来用产 学 研结合 侧重于科研技术转化为生产力 本系统经过了设计阶段 开发实现阶 段以及最后的应用测试阶段 经过 2 个月的努力 核心问题已经全部解决 所 有功能均已基本实现 只是在通用性上还有待提高 这次毕业设计的经历使我 对 51 单片机的一些特征 性能 以及应用及原理有了深刻的了解 真正做到了 学有所得 学有所用 可以说获益匪浅 但是 总的说来 由于我在理论和实践方面存在一定的不足 所以在设计 思路和实现功能上难免有不足之处 请各位老师多多批评指正 XXXXXX 毕业论文 19 参考文献 1 廖德荣 自动控制温度的方法 北京航空航天大学出版社 2006 2 2 李军 检测技术及仪表 中国轻工业出版社 2008 7 第二版 3 李广弟 朱月秀 冷祖祁 单片机基础 北京航空航天大学出版社 2008 1 第三版 4 孙亮 杨鹏 自动控制原理 北京工业大学出版社 2006 5 第二版 5 刘守义 钟苏 数字电子技术 西安电子科技大学出版社 2003 6 第二版 6 FA PLAZA OMRON 感測器技術與溫度控制器 2009 6 20 附录 1 A51 MACRO ASSEMBLER 18B20 26 03 07 10 50 52 PAGE 1 DOS MACRO ASSEMBLER A51 X4 86 OBJECT MODULE PLACED IN 18B20 OBJ ASSEMBLER INVOKED BY C FLYTO C51 COMPILER BIN A51 EXE 18B20 ASM DEBUG MACRO SYMBOLS MOD51 LIST LOC OBJ LINE SOURCE 1 2 DS18B20 温 度计 3 采用 4 位 LED 共阳显示器显示测温值 显 示精度 0 1 度 测温范围 55 度至 125 度 4 用 AT89C2051 单片机 12MHZ 晶振 设计 日期 2004 02 27 5 6 7 8 9 常数定义 10 11 00E0 12 TIMEL EQU 0E0H 20MS 定时器 0 时间常数 XXXXXX 毕业论文 21 00B1 13 TIMEH EQU 0B1H 0036 14 TEMPHEAD EQU 36H 15 16 17 18 工作内存定义 19 20 0020 21 BITST DATA 20H 0001 22 TIME1SOK BIT BITST 1 0002 23 TEMPONEOK BIT BITST 2 0026 24 TEMPL DATA 26H 0027 25 TEMPH DATA 27H 0028 26 TEMPHC DATA 28H 0029 27 TEMPLC DATA 29H 28 29 30 31 32 引脚定义 33 34 35 00A5 36 TEMPDIN BIT P2 5 37 38 39 40 中断向量区 41 42 0000 43 ORG 0000H 0000 020100 44 LJMP START 45 22 0003 46 ORG 0003H 0003 32 47 RETI 48 000B 49 ORG 00BH 000B 02012D 50 LJMP T0IT 51 0013 52 ORG 0013H 0013 32 53 RETI 54 001B 55 ORG 001BH 001B 32 56 RETI 57 XXXXXX 毕业论文 23 A51 MACRO ASSEMBLER 18B20 26 03 07 10 50 52 PAGE 2 58 59 60 系统初始化 61 62 0100 63 ORG 100H 0100 758160 64 START MOV SP 60H 0103 C293 65 clr p1 3 0105 7820 66 CLSMEM MOV R0 20H 0107 7960 67 MOV R1 60H 0109 7600 68 CLSMEM1 MOV R0 00H 010B 08 69 INC R0 010C D9FB 70 DJNZ R1 CLSMEM1 71 010E 758921 72 MOV TMOD 00100001B 定时器 0 作方式 1 16BIT 0111 758CE0 73 MOV TH0 TIMEL 0114 758AB1 74 MOV TL0 TIMEH 20ms 0117 8005 75 SJMP INIT 76 0119 00 77 ERROR NOP 011A 020100 78 LJMP START 79 011D 00 80 NOP 011E 00 81 INIT NOP 011F D2A9 82 SETB ET0 0121 D28C 83 SETB TR0 0123 D2AF 84 SETB EA 0125 75D000 85 MOV PSW 00H 0128 C202 86 CLR TEMPONEOK 012A 020143 87 LJMP MAIN 88 89 90 定时器 0 中断服务程序 91 24 012D C0D0 92 T0IT PUSH PSW 012F 75D010 93 MOV PSW 10H 0132 758CB1 94 MOV TH0 TIMEH 0135 758AE0 95 MOV TL0 TIMEL 0138 0F 96 INC R7 0139 BF3204 97 CJNE R7 32H T0IT1 013C 7F00 98 MOV R7 00H 013E D201 99 SETB TIME1SOK 1S 定时到标志 0140 D0D0 100 T0IT1 POP PSW 0142 32 101 RETI 102 103 104 主程序 105 106 0143 1202AD 107 MAIN LCALL DISP1 调用显示子程序 0146 3001FA 108 JNB TIME1SOK MAIN 0149 C201 109 CLR TIME1SOK 测温每 1S 一次 014B 30020C 110 JNB TEMPONEOK MAIN2 上电时先温度转换一次 014E 1201D7 111 LCALL READTEMP1 读出温度值子程序 0151 12020A 112 LCALL CONVTEMP 温度 BCD 码计算处理子程序 0154 120279 113 LCALL DISPBCD 显示区 BCD 码温度值涮新子程序 0157 1202AD 114 LCALL DISP1 消闪烁 显示一次 015A 1201C1 115 MAIN2 LCALL READTEMP 温度转换开始 015D D202 116 SETB TEMPONEOK 015F 020143 117 LJMP MAIN 118 119 XXXXXX 毕业论文 25 120 子程序区 121 122 123 RESET DS18B20 26 A51 MACRO ASSEMBLER 18B20 26 03 07 10 50 52 PAGE 3 124 0162 D2A5 125 INITDS1820 SETB TEMPDIN 0164 00 126 NOP 0165 00 127 NOP 0166 C2A5 128 CLR TEMPDIN 0168 7EA0 129 MOV R6 0A0H DELAY 480us 016A DEFE 130 DJNZ R6 016C 7EA0 131 MOV R6 0A0H 016E DEFE 132 DJNZ R6 0170 D2A5 133 SETB TEMPDIN 0172 7E32 134 MOV R6 32H DELAY 70us 0174 DEFE 135 DJNZ R6 0176 7E3C 136 MOV R6 3CH 0178 A2A5 137 LOOP1820 MOV C TEMPDIN 017A 4009 138 JC INITDS1820OUT 017C DEFA 139 DJNZ R6 LOOP1820 017E 7E64 140 MOV R6 064H DELAY 200us 0180 DEFE 141 DJNZ R6 0182 80DE 142 SJMP INITDS1820 0184 22 143 RET 144 0185 D2A5 145 INITDS1820OUT SETB TEMPDIN 0187 22 146 RET 147 148 149 150 读 DS18B20 的程序 从 DS18B20 中读出一个字节的数据 151 0188 7F08 152 READDS1820 MOV R7 08H 018A D2A5 153 SETB TEMPDIN 018C 00 154 NOP 018D 00 155 NOP XXXXXX 毕业论文 27 018E C2A5 156 READDS1820LOOP CLR TEMPDIN 0190 00 157 NOP 0191 00 158 NOP 0192 00 159 NOP 0193 D2A5 160 SETB TEMPDIN 0195 7E07 161 MOV R6 07H DELAY 15us 0197 DEFE 162 DJNZ R6 0199 A2A5 163 MOV C TEMPDIN 019B 7E3C 164 MOV R6 3CH DELAY 120us 019D DEFE 165 DJNZ R6 019F 13 166 RRC A 01A0 D2A5 167 SETB TEMPDIN 01A2 DFEA 168 DJNZ R7 READDS1820LOOP 01A4 7E3C 169 MOV R6 3CH DELAY 120us 01A6 DEFE 170 DJNZ R6 01A8 22 171 RET 172 173 174 175 写 DS18B20 的程序 从 DS18B20 中写一个字节的数据 176 01A9 7F08 177 WRITEDS1820 MOV R7 08H 01AB D2A5 178 SETB TEMPDIN 01AD 00 179 NOP 01AE 00 180 NOP 01AF C2A5 181 WRITEDS1820LOP CLR TEMPDIN 01B1 7E07 182 MOV R6 07H DELAY 15us 01B3 DEFE 183 DJNZ R6 01B5 13 184 RRC A 01B6 92A5 185 MOV TEMPDIN C 01B8 7E34 186 MOV R6 34H DELAY 104us 01BA DEFE 187 DJNZ R6 01BC D2A5 188 SETB TEMPDIN 28 01BE DFEF 189 DJNZ R7 WRITEDS1820LOP XXXXXX 毕业论文 29 A51 MACRO ASSEMBLER 18B20 26 03 07 10 50 52 PAGE 4 01C0 22 190 RET 191 192 193 194 READ TEMP 195 01C1 120162 196 READTEMP LCALL INITDS1820 01C4 74CC 197 MOV A 0CCH 01C6 1201A9 198 LCALL WRITEDS1820 SKIP ROM 01C9 7E34 199 MOV R6 34H DELAY 104us 01CB DEFE 200 DJNZ R6 01CD 7444 201 MOV A 44H 01CF 1201A9 202 LCALL WRITEDS1820 START CONVERSION 01D2 7E34 203 MOV R6 34H DELAY 104us 01D4 DEFE 204 DJNZ R6 01D6 22 205 RET 206 01D7 120162 207 READTEMP1 LCALL INITDS1820 01DA 74CC 208 MOV A 0CCH 01DC 1201A9 209 LCALL WRITEDS1820 SKIP ROM 01DF 7E34 210 MOV R6 34H DELAY 104us 01E1 DEFE 211 DJNZ R6 01E3 74BE 212 MOV A 0BEH 01E5 1201A9 213 LCALL WRITEDS1820 SCRATCHPAD 01E8 7E34 214 MOV R6 34H DELAY 104us 01EA DEFE 215 DJNZ R6 01EC 7D09 216 MOV R5 09H 01EE 7836 217 MOV R0 TEMPHEAD 01F0 75F000 218 MOV B 00H 30 01F3 120188 219 READTEMP2 LCALL READDS1820 01F6 F6 220 MOV R0 A 01F7 08 221 INC R0 01F8 120317 222 READTEMP21 LCALL CRC8CAL 01FB DDF6 223 DJNZ R5 READTEMP2 01FD E5F0 224 MOV A B 01FF 7008 225 JNZ READTEMPOUT 0201 E536 226 MOV A TEMPHEAD 0 0203 F526 227 MOV TEMPL A 0205 E537 228 MOV A TEMPHEAD 1 0207 F527 229 MOV TEMPH A 0209 22 230 READTEMPOUT RET 231 232 233 234 处理温度 BCD 码子程序 235 020A E527 236 CONVTEMP MOV A TEMPH 020C 5480 237 ANL A 80H 020E 6014 238 JZ TEMPC1 0210 C3 239 CLR C 0211 E526 240 MOV A TEMPL 0213 F4 241 CPL A 0214 2401 242 ADD A 01H 0216 F526 243 MOV TEMPL A 0218 E527 244 MOV A TEMPH 021A F4 245 CPL A 021B 3400 246 ADDC A 00H 021D F527 247 MOV TEMPH A TEMPHC HI 符号位 021F 75280B 248 MOV TEMPHC 0BH 0222 8003 249 SJMP TEMPC11 250 0224 75280A 251 TEMPC1 MOV TEMPHC 0AH 0227 E528 252 TEMPC11 MOV A TEMPHC 0229 C4 253 SWAP A XXXXXX 毕业论文 31 022A F528 254 MOV TEMPHC A 022C E526 255 MOV A TEMPL 32 A51 MACRO ASSEMBLER 18B20 26 03 07 10 50 52 PAGE 5 022E 540F 256 ANL A 0FH 乘 0 0625 0230 900268 257 MOV DPTR TEMPDOTTAB 0233 93 258 MOVC A A DPTR 0234 F529 259 MOV TEMPLC A TEMPLC LOW 小数部分 BCD 260 0236 E526 261 MOV A TEMPL 整数部分 0238 54F0 262 ANL A 0F0H 023A C4 263 SWAP A 023B F526 264 MOV TEMPL A 023D E527 265 MOV A TEMPH 023F 540F 266 ANL A 0FH 0241 C4 267 SWAP A 0242 4526 268 ORL A TEMPL 0244 120309 269 LCALL HEX2BCD1 0247 F526 270 MOV TEMPL A 0249 54F0 271 ANL A 0F0H 024B C4 272 SWAP A 024C 4528 273 ORL A TEMPHC TEMPHC LOW 十位数 BCD 024E F528 274 MOV TEMPHC A 0250 E526 275 MOV A TEMPL 0252 540F 276 ANL A 0FH 0254 C4 277 SWAP A TEMPLC HI 个位数 BCD 0255 4529 278 ORL A TEMPLC 0257 F529 279 MOV TEMPLC A 0259 EF 280 MOV A R7 025A 600B 281 JZ TEMPC12 025C 540F 282 ANL A 0FH 025E C4 283 SWAP A 025F FF 284 MOV R7 A 0260 E528 285 MOV A TEMPHC TEMPHC HI 百位数 BCD 0262 540F 286 ANL A 0FH 0264 4F 287 ORL A R7 XXXXXX 毕业论文 33 0265 F528 288 MOV TEMPHC A 0267 22 289 TEMPC12 RET 290 291 292 小数部分码表 293 0268 00010102 294 TEMPDOTTAB DB 00H 01H