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毕业设计论文
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鸡舍温度控制系统毕业设计上下限温度控制,毕业设计论文
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引言 - 1 - 1 引言 1.1 鸡舍温度控制系统 设计 的 意义 随着社会的发展，科技的进步，以及测温 仪器 在 各个 领域的 应用 ， 智能化已是现代 温度控制系统 发展的主流方向。 特别是 近年来，温度控制系统 已应用到人们生活的各个方面，但鸡舍温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题 。 针对这种实际情况， 设计 一个鸡舍温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义 。 1.2 鸡舍温度控制系统的 设计 背景 温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天 、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内 ； 许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行 ； 炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量和控制是非常重要的。 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到 了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。 1.3 鸡舍温度控制系统的 设计 目的 本 设计 的内容是温度测试控制系统，控制对象是温度。温度控制在日常生活及工业领域应用相当广泛，比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制。而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问题，本 系统设计的 目的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。 1.4 鸡舍温度控制系统 完成的功能 本 设计 是对温度进行实时监测与控制， 设计 的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：当温度低于设定下限温度时，系统自动启动 加热继电器 加温，使温度上升，同时绿灯nts鸡舍温度控制系统 - 2 - 亮。当温度上升到下限温度以上时，停止加温；当温度高于设定上限温度时，系统自动启动风扇降温，使温度下降，同时红灯亮。当温度下降到上限温度以下时，停止降温。温度在上下限温度之间时，执行机构不执行。三个数码管即时显示温度，精确到小数点一位。 2 总体设计方案 2.1 方案一 测温电路 的 设计 ，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将 随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行 A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到 A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。 2.2 方案二 考虑使 用温度传感器， 结合单片机电路设计 ，采用一只 DS18B20 温度传感器， 直 接读取被测温度值， 之后 进行转换， 依次完成 设计要求 。 比较 以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计 容易实现 ，故 实际设计中拟采用 方案二。 2.3 方案二的总体设计 本系统的 电路设计方框图如图 1 所示， 它由三部分组成 : 控制 部分主芯 片 采用单片机 AT89S51； 显示部分采 用 3 位 LED 数码管以动态扫描 方式 实现温度显示 ； 温 度 采集部分 采用 DS18B20 温度 传感器 。 图 1 温度计电路总体设计方案 (1) 控制 部分 单 片 机 DS18B20 LED 显示 指示灯 加热继电器 电风扇继电器 nts总体设计方案 - 3 - 单片机 AT89S51 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，系统应用 三节电池供电。 (2) 显示 部分 显示电路采用 3位共阳 LED 数码管，从 P0 口送数， P2口扫描。 (3) 温度 采集部分 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 脚传到单片机的 P1.0 口，单片机接受温度并存储。此部分只用到 DS18B20 和单片机，硬件很简单。 a. DS18B20 的性能特点如下 9： 1) 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 3.0 5.5V； 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 。 b. DS18B20 的内部结构 DS18B20 采用 3脚 PR 35 封装 ， 如图 2所示； DS18B20 的内部结构，如图 3 所示。 引脚说明：地数据线可选引脚说明：地数据线可选图 2 DS18B20 封装 c.DS18B20 内部结构主要由四部分组成 5： 1) 64 位光刻 ROM。 开始 8 位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共nts鸡舍温度控制系统 - 4 - 有 48 位，最后 8位是前 56 位的 CRC 校验码，这也是多个 DS18B20 可以采用一线进行通信的原因 10。 64 位 闪速 ROM 的结构如下： 8b 检验 CRC 48b 序列号 8b 工厂代码（ 10H） MSB LSB MSB LSB MSB LSB 内部电源探测位和单线端口位产生器暂存器下限触发上限触发温度传感器存储器和控制逻辑图 3 DS18B20 内部结构 2) 非挥发的温度报警触发器 TH和 TL，可通过软件写入用户报警上下限值。 3) 高速暂存存储 ， 可以设置 DS18B20 温度转换的精度。 DS18B20 温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存 RAM 和一个非易失性的可电擦除的 E2PRAM。高速暂存 RAM 的结构为 8字节的存储器，结构如图 3所示。头 2个字节包 含测得的温度信息，第 3 和第 4 字节 TH 和 TL 的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第 5 个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。 DS18B20 工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。 它的内部存储器结构和 字节定义 如图 3所示。低 5 位一直为， TM 是工作模式位，用于设置 DS18B20 在工作模式还是在测试模式， Byte0 温度测量值 LSB（ 50H） Byte1 温度测量值 MSB（ 50H） E2PROM Byte2 TH 高温寄存器 - TH 高温寄存器 Byte3 TL 低温寄存器 - TL 低温寄存器 Byte4 配位寄存器 - 配位寄存器 Byte5 预留（ FFH） Byte6 预留（ 0CH） Byte7 预留（ IOH） Byte8 循环冗余码校验（ CRC） 图 4 DS18B20 内部存储器结构 nts总体设计方案 - 5 - DS18B20 出厂时该位被设置为 0，用户要去改动， R1和 R0 决定温度转换的精度位数，来设置分辨率 ,如图 4。 TM R1 R0 1 1 1 1 1 图 5 DS18B20 字节定义 由表 1 可见，分辨率越高，所 需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。 高速暂存 RAM 的第 6、 7、 8 字节保留未用，表现为全逻辑 1。第 9 字节读出前面所有8字节的 CRC 码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。 当 DS18B20 接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以 16 位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第 1、 2 字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以 0.0625 LSB 形式表示。 当符号位 S 0 时，表示测得的温度值为正值，可以 直接将二进制位转换为十进制；当符号位 S 1 时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表 2 是一部分温度值对应的二进制温度数据 6。 表 1 DS18B20 温度转换时间表： R1 R0 分辨率 /位 温度最大转向时间 /ms 0 0 9 93.75 0 1 10 187.5 1 0 11 375 1 1 12 750 表 2 一部分温度对应值表 温度 / 二进制表示 十六进制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H +25.0625 0000 0001 1001 0000 0191H +10.125 0000 0000 1010 0001 00A2H +0.5 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H -0.5 1111 1111 1111 0000 FFF8H -10.125 1111 1111 0101 1110 FF5EH -25.0625 1111 1110 0110 1111 FE6FH -55 1111 1100 1001 0000 FC90H nts鸡舍温度控制系统 - 6 - 4) CRC 的产生 在 64 b ROM 的最高有效字节中存储有循环冗余校验码（ CRC）。主机根据 ROM 的前 56位来计 算 CRC 值，并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比较，以判断主机收到的 ROM 数据是否正确。 另外，由于 DS18B20 单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对 DS18B20 的各种操作按协议进行。操作协议为：初使化 DS18B20（发复位脉冲）发 ROM 功能命令发存储器操作命令处理数据。 3 DS18B20 温度传感器 简介 3.1 温度传感器的历史及简介 温度的测量是 从金属 (物质 )的热胀冷缩开始。水银温度计至今仍是各种温度测量的计量标准。可是它的缺点是只能近距离观测，而且水银有毒，玻璃管易碎。代替水银的有酒精温度计和金属簧片温度计，它们虽然没有毒性，但测量精度很低，只能作为一个概略指示。不过在居民住宅中使用已可满足要求。在工业生产和实验研究中为了配合远传仪表指示，出现了许多不同的温度检测方法，常用的有电阻式、热电偶式、 PN结型、辐射型、光纤式及石英谐振型等。它们都是基于温度变化引起其物理参数 (如电阻值，热电势等 )的变化的原理。随着大规模集成电路工艺的提高，出现了多种集成 的数字化温度传感器。 3.2 DS18B20工作原理 3.2.1 DS18B20 的工作时序 根据 DS18B20 的通讯协议，主机控制 DS18B20 完成温度转换必须经过三个步骤： (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 60 240 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 如图 5， 6， 7 所示。 a.初始化时序 nts DS18B20 温度传感器简介 - 7 - 响应脉冲 6 0 2 4 0等 待 1 5 - 6 0主机 最 小 4 8 0主机复位脉冲最 小 4 8 0 U S图 6 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， 4.7K上拉电阻将总线拉高，延时 15 60us，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。 b.写时序 采样 1 5 4 5采样 1 5 4 511主 机 写 1 时 序主 机 写 0 时 序图 7 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。 c.读时序 nts鸡舍温度控制系统 - 8 - 主机采样主机采样454511主 机 写 1 时 序主 机 写 0 时 序图 8 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。 3.2.2 ROM 操作命令 3 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 3：ROM操作命令 。 3.3 DS18B20 的测温原理 3.3.1 DS18B20 的测温原理 6 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 ROM(33H)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 9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 nts DS18B20 温度传感器简介 - 9 - 表 3 ROM操作命令 指令 约定代码 功 能 读 ROM 33H 读 DS18B20 ROM 中的编码 符合 ROM 55H 发出此命令之后，接着发出 64 位 ROM 编码，访问单线总线上与该编码相对应的 DS18B20 使之作出响应，为下一步对该 DS18B20 的读写作准备 搜索 ROM 0F0H 用于确定挂接在同一总线上 DS18B20 的个数和识别 64 位ROM 地址，为操作各器件作好准备 跳过 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 发温度变换命令，适用于单片工作。 告警搜索 命 令 0ECH 执行后，只有温度超过设定值上限或者下限的片子才做出响应 温度变换 44H 启动 DS18B20 进行温度转换，转换时间最长为 500MS，结果存入内部 9字节 RAM 中 读暂存器 0BEH 读内部 RAM 中 9 字节的内容 写暂存器 4EH 发出向内部 RAM 的第 3， 4字节写上、下限温度数据命令，紧跟读命令之后，是传送两字节的数据 复制暂存器 48H 将 E2PRAM 中第 3， 4 字节内容复制到 E2PRAM 中 重调 E2PRAM 0BBH 将 E2PRAM 中内容恢复到 RAM 中的第 3， 4字节 读 供 电 方 式 0B4H 读 DS18B20 的供电模式，寄生供电时 DS18B20 发 送“ 0”，外接电源供电 DS18B20 发送“ 1” 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 8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。 nts鸡舍温度控制系统 - 10 - 图 9 测温原理内部装置 3.3.2 DS18B20 的测温流程 图 10 DS18B20 测温流程 4 单片机接口 设计 DS18B20 可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时 DS18B20 的 1 脚接地， 2脚作为信号线， 3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图 11 所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的 DS18B20 时钟周期内提供足够的电流，可用一个 MOSFET 管来完成对总线的上拉。 本设计 采用电源供电方式， P1.1 口接单线总线为保证在有效的DS18B20 时钟周期内提供足够的电流，可用一个 MOSFET 管和 89S51 的 P1.0 来完成对总线的上拉。当 DS18B20 处于写存储器操作和温度 A/D 变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为 10 s 。采用寄生电源供电方式是 VDD和 GND 端均接地。由于单 线制只有一根线，因此发送接收口必须是三 状态 的。主机控制 DS18B20 完成温度转换必须经过3个步骤：初始化、 ROM 操作指令、存储器操作指令。 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 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 nts 单片机接 口设计 - 11 - 图 11 DS18B20 与单片机的接口电路 5 系统整体 设计 5.1 系统硬件电路设计 5.1.1 主板电路 设计 (如附录 2) 单片机的 P1.0 接 DS18B20 的 2 号引脚， P0 口送数 P2 口扫描， P1.1、 P1.2 控制加热器和电风扇的继电器。 5.1.2 各部分 电路 (1) 显示电路 显示电路 采用了 7 段共阴数码 管扫描电路，节约了单片机的输出端口，便于程序的编写。 图 12 显示电路图 单 片 机 18B20 VCC GND P1.0 nts鸡舍温度控制系统 - 12 - (2) 单片机电路 图 13 单片机电路引脚图 (3) AT89SISP 下载口电路 图 14 下载口电路引脚图 此电路 连 接单片机。 (4) DS18B20 温度传感器 电路 图 15 温度传感器电路引脚图 nts 系统整体设计 - 13 - (5) 继电器电路 图中 P1.1 引脚控制加热器继电器 ， P1.2 引脚控制电风扇继电器。给 .P1.1 低电平，三极管导通，电磁铁触头放下来开始工作；同样给 P1.2 低电平，三极管导通，电磁铁触头放下来开始工作。 图 16 继电器电路 图 (6) 晶振控制电路 图 17 晶振控制 电路图 (7) 复位电路 图 18 复位电路 图 nts鸡舍温度控制系统 - 14 - 5.2 系统软件 设计 5.2.1 系统 软件设计的整体思想 一个应用系统要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件作保证。同时还必须得到相应设计合理的软件的支持，尤其是微机应用高速发展的今天，许多由硬件完成的工作，都可通过软件编程而代替。甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作，用软件编程有时会变得很简单，如数字滤波，信号处理等。因此充分利用其内部丰富的硬件资源和软件资源，采用与 S51 系列单片机相对应的 51 汇编语言和结构化程序设计方法进行软件编程。 程序设计语言有三种：机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言是机器唯一能“懂”的语言，用汇编语言或高级语言编写的程序（称为源程序）最终都必须翻译成机器语言的程序（成为目标程序），计算机才能“看懂”，然后逐一执行。 高级语言是面向问题和计算过程的语言，它可通过于各种不同的计算机，用户编程时不必仔细了解所用的计算机的具体性能与指令系统，而且语句的功能强，常常一个语句已相当于很多条计算机指令，于是用高级语言编制程序的速度比较快，也便于学习和交流，但是本系统却选用了汇编语言 。原因在于，本系统是编制程序工作量不大、规模较小的单片机微控制系统，使用汇编语言可以不用像高级语言那样占用较多的存储空间，适合于存储容量较小的系统。同时，本系统对位处理要求很高，需要解决大量的逻辑控制问题。 MCS 51 指令系统的指令长度较短，它在存储空间和执行时间方面具有较高的效率，编成的程序占用内存单元少，执行也非常的快捷，与本系统的应用要求很适合。而且 MCS 51 指令系统有丰富的位操作（或称位处理）指令，可以形成一个相当完整的位操作指令子集，这是 MCS 51 指令系统主要的优点之一。对于要求反应灵敏与控 制及时的工控、检测等实时控制系统以及要求体积小、系统小的许多“电脑化”产品，可以充分体现出汇编语言简明、整齐、执行时间短和易于使用的特点。 本装置的软件包括主程序、读出温度子程序、 复位应答 子程序、 写入 子程序、以及有关 DS18B20 的程序（初始化子程序、写程序和读程序）等。 主程序的功能是：启动 DS18B20 测量温度，将测量值与给定值进行比较，若测得温度小于设定值，则进入加热阶段，置 P1.1 为低电平，这期间继续对温度进行监测，直到温度在设定范围内，置 P1.1 为高电平断开可控硅，关闭加热器，等待下一次的启动命令 。当测得温度大于设定值，则进入降温阶段，则置 P1.2 为低电平，这期间继续对温度进行监测，直到温度在设定范围内，置 P1.2 为高电平断开，关闭风扇，等待下一次的启动命。 5.2.2 系统程序流程图 nts 系统整体设计 - 15 - 系统程序主要包括主程序，读出温度子程序， 复位应答 子程序， 写入 子程序等。 1） 主程序 主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理 DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每 1s 进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度， 其程序流程见图 19 所示。 通过 调用读温度子程序把存入内存储中的整数部分与小数部分分开存放在 不同的两个单元中，然后通过调用显示子程序显示出来。 图 19 主程序流程图 2） 读出温度子程序 读出温度子程序的主要功能是读出 RAM 中的 9字节，在读出时需进行 CRC 校验，校验有错时不进行温度数据的改写。 nts鸡舍温度控制系统 - 16 - 图 20 读 出温度子程序 DS18B20 的各个命令对时序的要求特别严格，所以必须按照所要求的时序才能达到预期的目的，同时，要注意读进来的是高位在后低位在前，共有 12 位数，小数 4位，整数 7位，还有一位 符号位。 3） 复位、应答子程序 跳过 ROM 匹配命令 写入子程序 温度转换命令 显示子程序 (延时 ) 写入子程序 写入子程序 DS18B20 复位、应答子程序 DS18B20 复位、应答子程序 跳过 ROM 匹配命令 读温度命令子程序 终 止 nts 系统整体设计 - 17 - 图 21 复位、应答子程序 4） 写入子程序 开始 P1.0 口清 0 延时 537US P1.0 口置 1 标志位置 1 50US 是否有低电平 有 234US低电平 P1.0 口置 1 终止 标志位置 1 nts鸡舍温度控制系统 - 18 - 图 22 写入子程序 5)系统总的流程图 进位 C 清 0 P1.0 清 0 延时 12US 带进位右移 延时 46US P1.0 置 0 R2 是否为 0 终止 开始 nts 总结与体会 - 19 - 图 23 系统总的流程图 6 总结与体会 经过将近三周 努力，完成了 鸡舍温度控制系统 的设计， 达到 预计的设计目标 ， 从心底里说，非常高兴 ， 通过 这次设计 将硬、软件 做了出来， 并能 按照预定的要求工作了， 但 高兴之余不得不深思呀！ 开 始 初始化 DS18B20 显示当前温度 判断当前温度值 超过设定 温度上限 启动风扇 降低温度 红灯亮 设定温度上、下限 启动电热炉升高温度 是 否 低于设定 温度下限 是 绿灯亮 否 nts鸡舍温度控制系统 - 20 - 在本次设计的过程中，我发现很多的问题，虽然以前 没有独立 做过这样的设计 ， 但这次设计真的让我长进了很多，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，虽然以前写过几次程序，但我觉的写好一个程序并不是一件简单的事，举个例子，以前写的那几次，数据加减时，我用的都是 BCD 码，这一次，我全部用的都是 16进制的数直接加减，显示处理时在用除法去删分 ,感觉效果比较好，有好多的东西，只有我们去试着做了，才能真正 的掌握，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。 从这次的设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识 运 用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次设计中的最大收获。 通过对多种温度控制系统的分析研究，本论文自行设计并实现了一种温度测试控制系统。该系统基于 51 系列单片机的控制，通过 AT89S51 处理温度传感器检测的数字信号，从而控制固态继电器的打开和关闭，实现对温度的控制，同时配合按键的手动控制，使得系统操作更加方便、人 性化。通过对硬件与软件的调试情况，系统基本能实现论文所预期的设计功能，不过系统仍然存在一些不足之处，有待改进。 从设计方案的选择到最终系统功能的实现，我在这个过程中学到了许多新的知识。首先是阅读了一些 参考文献，使我对温度控制系统有了全新的认识。 在 这次系统设计的过程中 遇到了很多困难， 但 通过自己的努力都一一克服了。这次 设计 我不光在硬件方面有很大提高，在理论上也学到了很多。 当然由于自己前一段时间不抓紧，搞的到最后几天拼命赶论文，弄的自己很狼狈，这是我以后要吸取教训的地方，凡事都得有计划。 7 结束语 本设计使 用的 温度控制器结构简单、测温准确，具有一定的实际应用价值。该智能温度控制器只是 DS18B20 在温度控制领域的一个简单实例，还有许多需要完善的地方，例如可以将测得的温度通过单片机与通讯模块相连接，以手机短消息的方式发送给用户，使用户能够随时对温度进行监控。此外，还能广泛地应用于其他一些工业生产领域，如建筑，仓储等行业。 本温度控制系统可以应用于多种场合，像鸡舍的温度、育婴房的温度、水温的控制。用户可灵活选择本设计的用途，有很强的实用价值 8 致谢 nts 参考文献 - 21 - 大学四年 的学习和生活就要随着这篇论文的答辩而结束了。有许许多 多的舍不得，也有许许多多的感谢要说。 首先要衷心感谢的是我 的 指导教师畅福善 老师！ 在我学习期间不仅传授了做学问的秘诀，还传授了做人的准则。这些都将使我终生受益。无论是在理论学习阶段，还是在论文的选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节，无不得到导师的悉心指导和帮助。我愿借此机会向导师表示衷心的感谢！ 其次要 感谢所有教育过我的老师！你们传授给我的专业知识是我不断成长的源泉，也是完成本论文的基础。 我还要向关心和支持我学习的朋友们表示真挚的谢意！感谢他们对我的关心、关注和支持！ 大学的生活让我有了坚强的性格， 冷静的头脑和永远乐观的态度。最重要的是让我有了责任感，对自己、对家人和对社会。 在即将毕业离校之际，我要感谢 孙国力和薛新龙同学 给予我的指点，感谢信 物理系的同学 给予我的 帮助和勉励。同窗之谊和手足之情，我将终生难忘！ 我愿在未来的学习过程中，以更加丰厚的成果来答谢曾经关心、帮助和支持过我的所有领导、老师、同学和朋友。永远以一颗为人民服务的心来 回报 社会。 9 参考文献 1.李朝青， 单片机原理及接口技术 （简明修订版） M ， 北京航空航天大学出版社，1998 2.李广弟， 单 片机基础 M ， 北京航空 航天大学出版社， 1994 3.阎 石， 数字电子技术基础 （第三版） M ， 高等教育出版社， 1989 4.廖常初，现场总线概述 J， 电工技术， 1999 5.于永学、 葛建 ， 1-WIRE 总线数字温度传感器 DS18B20 及应用 J， 电子产品世界， 2003 6.陈跃东， DS18B20 集成温度传感器原理与应用 J，安徽机电学院学报 ， 2002 7.胡振宇 、 刘鲁源 、 杜振辉 ， DS18B20 接口的 C 语言程序设计 J ， 单片机与 嵌入式系统应用， 2002 8.金伟正 ， 单线数字温度传感器的原理与应用 J ， 电子技术 与应 用， 2000 9.Maxim 公司 ， 1-Wire 单总线的基本原理 EB/ OL 10.马云峰 、 陈子夫 、 李培全 ， 数字温度传感器 DS18B20 的原理与应用 EB/ OL 11.Dallas Corp， DS18B20 EB/ OL 12.李 钢， 1-Wire总线数字温度传感器 DS18B20原理及应用， 现代电子技术 J， 2005 nts鸡舍温度控制系统 - 22 - 10 附录 附录 1 1.下载线插接说明： 两排十针下载口，板图上都有一个小方框，为 1 号引角；下载线的凸口为正方向， 凸口的右侧边的第一个插孔为 1 号引角，这一点一定要切记，不然的话程序下载不进去。 2.电源线插接说明 ： 所提供的电池盒，红线为正，黑线为负。板子所留出来的电源插口用 VCC（表示电源正）和 GND（表示电源负）标明。若没有标明，我们会刻有记号，刻有 +号处为电源正 。 附录 2 主板电路图 nts 附录 - 23 - nts鸡舍温度控制系统 - 24 - 附录 3 程序代码 ORG 0000H TEMPER_L EQU 29H TEMPER_H EQU 28H FLAG1 EQU 38H;是否检测到 DS18B20 标志位 A_BIT EQU 20H ;数码管个位数存放内存位置 B_BIT EQU 21H ;数码管十位数存放内存位置 XS EQU 30H MOV A,#00H MOV P2,A MAIN:LCALL GET_TEMPER;调用读温度子程序 MOV A,29H MOV B,A CLR C RLC A CLR C RLC A CLR C RLC A CLR C RLC A SWAP A MOV 31H,A MOV A,B MOV C,40H;将 28H 中的最低位移入 C RRC A MOV C,41H RRC A MOV C,42H RRC A nts 附录 - 25 - MOV C,43H RRC A MOV 29H,A LCALL DISPLAY;调用数码管显示子程序 AJMP MAIN; 这是 DS18B20 复位初始化子程序 INIT_1820:SETB P1.0 NOP CLR P1.0;主机发出延时 537 微秒的复位低脉冲 MOV R1,#3 TSR1:MOV R0,#107 DJNZ R0,$ DJNZ R1,TSR1 SETB P1.0;然后拉高数据线 NOP NOP NOP MOV R0,#25H TSR2:JNB P1.0,TSR3;等待 DS18B20 回应 DJNZ R0,TSR2 LJMP TSR4 ; 延时 TSR3:SETB FLAG1 ; 置标志位 ,表示 DS1820 存在 LJMP TSR5 TSR4:CLR FLAG1 ; 清标志位 ,表示 DS1820 不存在 LJMP TSR7 TSR5:MOV R0,#117 TSR6:DJNZ R0,TSR6 ; 时序要求延时一段时间 TSR7:SETB P1.0 RET; 读出转换后的温度值 GET_TEMPER:SETB P1.0 LCALL INIT_1820;先复位 DS18B20 JB FLAG1,TSS2 RET ; 判断 DS1820 是否存在 ?若 DS18B20 不存在则返回 nts鸡舍温度控制系统 - 26 - TSS2:MOV A,#0CCH ; 跳过 ROM 匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,#44H ; 发出温度转换命令 LCALL WRITE_1820;这里通过调用显示子程序实现延时一段时间 ,等待 AD 转换结束 ,12 位的话 750 微秒 LCALL DISPLAY LCALL INIT_1820;准备读温度前先复位 MOV A,#0CCH ; 跳过 ROM
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