基于单片机的温度控制器设计实验.doc

攀枝花学院专业基础综合实验报告 基于单片机实现风扇红外遥控电路的设计学生姓名： XXX 学生学号： 2010105010004 院（系）： 电气信息工程学院 年级专业：电子信息工程1班 指导教师： X X 老 师 二一三年六月摘 要 本设计以AT89C52单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路、PC机与单片机串口通讯电路和一些接口电路 。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、继电器控制程序、超温报警程序。 关键词：AT89C52单片机 DS18B20温度芯片 温度控制 串口通信AbstractThis design take at89C51 monolithic integrated circuit as core temperature control systems principle of work and design method. The temperature signal by the temperature chip DS18B20 gathering, and transmits by digital signals way for the monolithic integrated circuit. In the article introduced this control systems hardware part, including: Temperature examination electric circuit, temperature-control circuit, PC machine and monolithic integrated circuit serial port communication channel and some interface circuit. The monolithic integrated circuit through carries on corresponding processing to the signal, thus realizes the temperature control goal. In the article also emphatically introduced the software design part, uses the modular structure in here, the main module includes: Nixietube display sequence, keyboard scanning and pressed key disposal procedure, temperature signal processing procedure, black-white control procedure, excess temperature warning procedure.Keywords：AT89C51 Monolithic Integrated Circuit ；DS18B20 Temperature Chip；Temperature Control；Serial Port Communication33目录摘 要IAbstractII1开题报告31.1选题意义31.1.1理论意义31.1.2现实意义31.2论文综述31.2.1国外研究综述31.2.2国内研究综述41.3论文提纲41.3.1问题的思路与方法41.3.2设计方案方框图41.3.3方案选择52方案设计62.1总体初步方案62.2 模块方案分析62.2.1微处理器模块62.2.2复位电路72.2.3 LED显示电路82.3 工作原理83电路图设计93.1 温度测量部分93.2 主控制电路104各单元的设计134.1键盘单元134.2温度控制134.2.1温度测试单元134.2.2报警电路154.2.3七段数码管显示单元165程序设计165.1 程序结构分析165.2主程序165.3 程序代码175.3.1数码管显示程序175.3.2键盘扫描程序185.3.3 温度信号处理程序195.4.4 LED灯控制程序206电路216.1实验原理图216.2 仿真图226.3 PCB图226.4实物图237 结 论258 参考文献269 附录271 开题报告1.1选题意义1.1.1理论意义本课程设计的目的主要是让我们将所学知识应用于生活当中，掌握设计电路图、PCB、仿真图的流程，及其对方案的论证，选择，实施与完善。通过对温度控制器的设计和制作，提高我们在电子工程设计和实际操作方面的综合能力。提高查阅资料、语言表达能力和理论联系实际的技能。1.1.2现实意义当今社会温度的测量与控制系统在生产与生活的各个领域中扮着越来越重要的角色，大到工业冶炼，物质分离，环境检测，电力机房，冷冻库，粮仓，医疗卫生等方面，小到家庭冰箱，空调，电饭煲，太阳能热水器等方面都得到了广泛的应用，温度控制系统的广泛应用也使得这方面研究意义非常的重要。1.2论文综述1.2.1国外研究综述1970年微型计算机研制成功之后，随之即出现了单片机(即单片微型计算机) 美国Intel公司1971年生产的4位单片机4004和1972年生产的雏形8位单片机8008。1976年Intel公司首先推出能称为单片机的MCS-48系列单片微型计算机。1978年下半年Motorola公司推出M6800系列单片机，Zilog公司相继推出Z8单片机系列。1980年Intel公司在MCS-48系列基础上又推出高性能的MCS-51系列单片机。1982年Mostek公司和Intel公司先后又推出了性能更高的16位单片机MK68200和MCS-96系列，NS公司和NEC公司也分别在原有8位单片机的基础上推出了16位单片机HPC16040和PD783系列。 1987年Intel公司又宣布了性能比8096高两倍的CMOS型80C196，1988年推出带EPROM的87C196单片机。纵观这短短的20年，经历了多次更新换代，单片机正朝着集成化、多功能、多选择、高速度、低功耗、扩大存储容量和加强I/O功能及结构兼容的方向发展。新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展和配置打下了良好的基础。1.2.2国内研究综述我国对于温度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。在今后的温控系统的研究中会趋于智能化，集成化，系统的各项性能指标更准确，更加稳定可靠。1.3论文提纲1.3.1问题的思路与方法解决的主要问题是温度自动控制问题，使得在一定的区间内，在自动控制系统的控制下，温度始终在人们要求的范围之内。解决问题的思路与方法有：本设计是基于AT89C52为核心的单片机温度控制系统，温度信号由18B20温度传感器进行采集，然后经过转换成数字信号后传入单片机，由单片机对数字信号进行相应的处理，从而得到温度控制的目的，然后输出在数码管上进行显示。首先要解决的是对18B20数字温度传感器本身的属性，它的用法，各个性能参数，内部功能有一个很好的掌握，还要对51单片机的用法，外围电路（温度检测电路，温度控制电路，单片机串口通信的电路，复位电路，数码管显示电路）的设计接法进行进一步的掌握，最后就是软件编写部分了，软件部分需要解决的问题有18B20初始化模块，18B20对温度的获取并转换模块，温度数据的处理模块，温度数据显示模块，超高（低）温控制模块，串口初始化模块。1.3.2设计方案方框图设计方案如下：方案一：LED显示键盘输入报警器AT89C52绿灯亮启动制冷系统温度传感器18B20 超过设定温度上限红灯亮启动制热系统 低于设定温度下限被控对象方案二：LED显示键盘输入报警器 AT89C52 A/D转换（ADC0809）绿灯亮启动制冷系统 超过设定温度上限红灯亮启动制热系统 低于设定温度下限信号放大器 温度传感器AD590被控对象1.3.3方案选择综上方案比较，方案一和方案二面临的问题是主要是温度传感器的选择问题，目前市场流行的有AD590和DS18B20温度传感器，AD590需要模拟转数字电路，成本高点，精确度低，测温点数量少，电路繁多，对线阻有要求。而DS18B20只需要一个元件，成本低，精确度高，单总线可同时连接很多温点，电路简单，信号线距离远，总的来说DS18B20的优点都是在弥补AD590的缺点的。综上所述，在器件的选取上，选择的是方案一。2 方案设计 2.1总体初步方案采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理和控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性质稳定，它温用作工业测温元件，此元件线性较好。在0-100摄氏度时，最大线性偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一是采用了单总数的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89C52构成温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接和计算机连接。这样温度系统的结构就比较简单，体积也不大。采用51单片机控制软件编程的自由度大，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。该系统利用AT89C52芯片控制温度传感器DS18B20进行温度的实时检测并显示，能够实现快速测量环境温度。硬件以微控制器为核心，外接时钟电路、复位电路、温度测量电路、LED显示电路组成。硬件设计方案如图所示。LED显示电路键盘模块 微控制器 模块复位电路温度传感器系统硬件框图2.2 模块方案分析2.2.1微处理器模块单片机AT89C52具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。AT89C52是一个低电压，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128 bytes的随机存取数据存储器（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，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C52提供了高性价比的解决方案。AT89C52是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。2.2.2复位电路在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：这段时间内让CPU保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。无论用户使用哪种类型的单片机,总要涉及到单片机复位电路的设计。而单片机复位电路设计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计完单片机系统,并在实验室调试成功后,在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象,这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位 。手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。AT89C51的上电复位，只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到地即可。对于CMOS型单片机，由于在RST端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至1F。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电 容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时，Vcc的上升时间约为10ms，而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为10MHz，起振时间为1ms；晶振频率为1MHz，起振时间则为10ms。如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。2.2.3 LED显示电路数码管也称LED数码管，晶美、光电、不同行业人士对数码管的称呼不一样，其实都是同样的产品。数码管按段数可分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等数码管。按发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。2.3 工作原理温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机 AT89S51 获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备 (压缩制冷器) ，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器)。本处由于条件限制，升温和降温设备用两个发光二极管代替。当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，二极管发光提示。 系统中将通过USB供电。PC机DS18B20 温度芯片数据传输键盘电路USB设备AT89C52数据显示超温报警3 电路图设计3.1 温度测量部分DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号（按9位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片，它具有三引脚TO-92小体积封装形式，温度测量范围55125，可编程为912位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，业可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到三根或者两根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。从而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。综上，在本系统中我采用温度芯片DS18B20测量温度。该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，且此元件线形较好。在0100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。温度芯片DS18B20特性：与单片机相互通讯时只要一根接口线就行了，实现双工通讯功能用来测量温度的范围是-55+125，分辨率为0.5 几个DS18B20可以挂在一条的总线上，但是数量不能超过8个工作电源35V/DC 在测量温度时，不要任何多余的元件，直接测出温度可以一次读出9位温度数字值 把温度转化成为数字量，只需要1秒左右的时间用户可以自己设置温度上下限的告警值3.2 主控制电路单片机AT89C2051具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。AT89C52是一个低电压，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128 bytes的随机存取数据存储器（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，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C52提供了高性价比的解决方案。AT89C52是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 AT89C52单片机的管脚图兼容MCS-51指令系统4k可反复擦写（1000次）Flash ROM32个双向I/O口可编程UARL通道两个16位可编程定时/计数器全静态操作0-24MHz1个串行中断128x8bit内部RAM两个外部中断源共6个中断源可直接驱动LED3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能AT89C52单片机的管脚功能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，如下所示：P3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（计时器0外部输入）P3.5 T1（计时器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。4 各单元的设计 4.1键盘单元单片机应用系统中除了复位按键有专门的复位电路,以及专一的复位功能外,其它的按键或键盘都是以开关状态来设置控制功能或输入数据。 电键开关状态的可靠输入 ：为了去抖动我采用软件方法，它是在检测到有键按下时，执行一个10ms的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如保持闭合状态电平则确认为真正键按下状态，从而消除了抖动影响。本次实验设置了两个电键，主要是设置报警温度的加减，来达到不同的需求，当环境温度高于设定温度，一个二极管发光，当环境温度低于设定温度，另一个二极管发光，两个温度相等时，两个二极管都不发光。4.2温度控制4.2.1温度测试单元采用温度芯片DS18B20。使用集成芯片，能够有效的减小外界的干扰，提高测量的精度，简化电路的结构。DS18B20应电压范围很宽，电压范围：3.05.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电，它有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可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，而且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，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，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，它具有负压特性，即电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。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引脚定义： (1)DQ为数字信号输入/输出端； GND为电源地； VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。 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。 DS18B20有4个主要的数据部件： （1）光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位 （28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用 是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 （2）DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以 0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位。 4.2.2报警电路本设计鉴于成本的原因，只使用LED灯作为报警电路。LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片， 发光二极管晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。 最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。 汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。 对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（p=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。4.2.3七段数码管显示单元 本部分电路主要使用七段数码管和移位寄存器芯片74LS164。单片机通过I2C总线将要显示的数据信号传送到移位寄存器芯片74LS164寄存，再由移位寄存器控制数码管的显示，从而实现移位寄存点亮数码管显示。由于单片机的时钟频率达到12M，移位寄存器的移位速度相当快，所以我们根本看不到数据是一位一位传输的。从人类视觉的角度上看，就仿佛是全部数码管同时显示的一样。5 程序设计5.1 程序结构分析主程序调用了5个子程序，分别是数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、延时程序、报警灯显示程序。键盘扫描电路及按键处理程序：实现键盘的输入按键的识别及进入相应的程序。温度信号处理程序：对温度芯片送过来的数据进行处理，进行判断和显示。数码管显示程序：向数码的显示送数，控制系统的显示部分。5.2主程序程序开始的时候先设置初始化，然后就控制数码管显示当前温度。接着就判断按键是否被按下。按下后就设定温度，并与环境温度对比，开始选择亮哪一个灯，并开始循环。5.3 程序代码5.3.1数码管显示程序其中包括段选和位选的数值，定义几个数组，一个函数，在之后的其他程序中调用。uchar code dispcode= /段码0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;uchar code table= /带小数点的段码0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef;uchar dispbitcode= /位选0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;uchar dispbuf8=0,0,0,0,0,0,0,0;显示的自定义函数如下：void Delay (uint num)/ 延时函数 while (-num);void digitalshow(uchar a4,uchar a3,uchar a1,uchar a0) dispbuf0=a0;dispbuf1=a1;dispbuf3=a3;dispbuf4=a4;P2=0xff;P0=dispcodedispbuf0;P2=dispbitcode5;Delay(1);P2=0xff;P0=dispcodedispbuf1;P2=dispbitcode4;Delay(1);P2=0xff;P0=tabledispbuf3;P2=dispbitcode1;Delay(1);P2=0xff;P0=dispcodedispbuf4;P2=dispbitcode0;Delay(1);5.3.2键盘扫描程序void keyscan(void) if(key1=0) dmsec(5);if(key1=0) sheding+;if(sheding=100)sheding=20;while(!key1);else if(key2=0) dmsec(5);if(key2=0) sheding-;if(sheding=0) sheding=20;while(!key2);5.3.3 温度信号处理程序void tmstart(void) /DS18B20开始转换 dmsec(1);tmreset();tmpre();dmsec(1);tmwbyte(0xcc); /skip romtmwbyte(0x44); /转换uchar tmrtemp(void) /读取温度 uchar a,b;tmreset();tmpre();dmsec();tmwbyte(0xcc); tmwbyte(0xbe); a=tmrbyte(); b=tmrbyte();y3=b;y3=y3|a;ff=y3*0.0625;y3=ff*10+0.5;return(y3);5.4.4 LED灯控制程序void LED() /LED灯控制 uint i;if(shi*10+ge)sheding)for(i=255;i0;i-) deng1=1; deng2=0; digitalshow(shi,ge,sheding/10,sheding%10); else if(shi*10+ge)0;i-) deng1=0; deng2=1; digitalshow(shi,ge,sheding/10,sheding%10);elsefor(i=255;i0;i-) deng1=1; deng2=1; digitalshow(shi,ge,sheding/10,sheding%10);（详见附录）6 电路6.1实验原理图 6.2 仿真图 6.3 PCB图 6.4实物图正面 背面7 结 论在工业生产和日常生活中，对温度控制系统的要求，主要是保证温度在一定温度范围内变化，稳定性好，不振荡，对系统的快速性要求不高。在论文中简单分析了单片机温度控制系统设计过程及实现方法。本系统温度检测系统根据用户设定的温度范围完成一定范围的温度控制。本制作的设计中使用了小型控制电路，因此，该系统的可扩展性很强。在本次设计中，主要是以AT89C52单片机为核心的，对温度的检测与显示进行了简单的设计与阐述。本次设计可以说是软硬结合，又以硬件为主。当今科技发展迅速，单片机嵌入式开发有着光明的前景。由于单片机经济实用、开发简便等特点依然在工业控制、家电等领域占据了广泛的市场。所以我选择这样的设计课题，并且能通过此次设计来提高自己软件编制和硬件电路设计的能力。在我完成这次毕业设计的过程中，当看到自己将专业知识用于解决实际的问题时，那份成就感和喜悦感是难以形容的。但是，在实际的编程以及调试程序过程中，我发现自己应该学的太多太多。光靠自己在书本上所学过的这点知识是远远不够的，真正地认识到了工作就是学习的道理。8 参考文献1曹巧媛主编. 单片机原理及应用(第二版). 北京:电子工业出版社,20022全国大学生电子设计竞赛组委会编.第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编(2001), 北京:北京理工大学出版社，20033何力民编. 单片机高级教程. 北京:北京航空大学出版社,20004金发庆等编. 传感器技术与应用.北京机械工业出版社,20025王锦标，方崇智过程计算机控制北京：清华大学出版社，1997；36406邵惠鹤工业过程高级控制上海：上海交通大学出版社，1997；5862，781017胡寿松自动控制原理北京：国防工业出版社，2000；1031248刘伯春智能PID调节器的设计及应用电子自动化，1995；(3)：20259 Katsuhiko OgataModen Control EngineeringPublishing house of electronics industry，2000：1 9620210 周润景，张丽娜基于PROTEUS 的电路及单片机系统设计与仿真M北京:航空航天大学出版社 ,2006.P321P32611王忠飞，胥芳MCS-51 单片机原理及嵌入式系统应用M西安：西安电子科技大学出版社，2007P268-27312 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