水温控制器的设计毕业论文

1、西南科技大学高等教育自学考试毕业论文水温控制器的设计摘要：近年来单片机发展十分迅速， 一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃 兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个 行业。而温度的测量及控制变得越来越重要，温度是日常生活中无时不在的物理量， 温度的控制在各个领域都有积极的意义。本设计详细地讲述了基于单片机MSP430和温度传感器 DS18B20的温度控制系统的设计方案与软硬件实现方案。 系统采用数字温 度传感器 DS18B20采集温度数据， 数码管同步显示当前测量值， 可通过程序对温度进 行设定值。 当温度低于设定值时， 单片机控制继电器启动加热器加热，

2、 同时与它相连 的发光二极管亮，当温度高于设定值时，加热器停止加热，降温继电器工作，同时与 它相连的发光二极管亮， 从而实现了测量和控制温度的目的。 系统稍微改装可以作为 生物培养液温度监控系统，可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。 系统具有控制方便、 结构简单和灵活性大等优点， 经过反复测试，系统能够稳定运行。关键词： 温控； MSP43；0 DS18B20西南科技大学高等教育自学考试毕业论文The design of temperature controllerAbstract：MCU development very rapidly in recent years, a m

3、icrocomputer based new technology revolution is booming, the application of SCM has penetrated into electric power, metallurgy, chemical industry, building materials, machinery, food, oil and other industries. The measurement and control of temperature is becoming more and more important, the temper

4、ature is not in the daily life of the physical quantity, temperature control in various fields have a positive meaning. In this design, the design scheme of temperature control system based on single chip microcomputer MSP430 and temperature sensor DS18B20 and the realization scheme of software and

5、hardware are described in detail. The system uses digital temperature sensor DS18B20 to collect temperature data, digital tube display the current measurement value, and can set the temperature by the program. When the temperature is below the set value, the single-chip microcomputer to control the

6、relay heater starts, and connected with the light-emitting diode light, when the temperature is higher than the set value, and the heater stops heating. Cooling relay, also connected with the light-emitting diode light, so as to achieve the purpose of temperature measurement and control. System can

7、be slightly modified as a biological culture temperature monitoring system, can do the water heater temperature control system, laboratory temperature monitoring system, etc. The system has the advantages of convenient control, simple structure and great flexibility. After repeated testing, the syst

8、em can run stably矚. 慫润厲钐瘗睞枥庑赖。Key words: Temperature contro，l MSP430， DS18B201 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。2 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。2 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。2 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。3 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。3 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。3 茕桢广鳓鯡选块网羈泪。3 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。4 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。6 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。6 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。6 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。6 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。7 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。7 坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。7 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。8 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。9

9、綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 10 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 10 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 10 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。 10 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。 11 輒峄陽檉簖疖網儂號泶。 11 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。 12 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。 13 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。 13 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。西南科技大学高等教育自学考试毕业论文目录第 1 章 绪 论 . 第 2 章 总体设计方案 2.1 方案一 2.2 方案二 第 3章 MSP430单片机原理 3.1 MSP430 单片机简介 3.2 MSP430F249单片机基本结构与原理 3.2.1MSP430F249的主要结构特点 3.2.2 MSP43

10、0F249 单片机的基本结构 第 4 章 温度控制的硬件设备 4.1 温度传感器的选择 4.1.1 DS18B20 的性能特点 4.1.2 DS18B20 的内部结构 4.1.3 DS18B20 内部结构主要组成部分 4.2 DS18B20 的工作原理 4.2.1 DS18B20 工作时序 4.2.2 DS18B20 的测温原理 4.2.3 DS18B20 的测温流程 第 5 章 系统的硬件设计 5.1 温度采集电路 5.2 数码管的温度显示电路 5.2.1 数码管的分类 5.2.2 数码管的驱动方式 5.2.3 本设计的数码显示 5.3 温度控制电路 第 6 章 系统软件设计 6.1 系统软

11、件设计整体思路 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文6.2 系统程序流程图 第 7 章 电路仿真与分析 7.1 仿真软件 7.2 调试 第 8章 总 结 致谢 14 鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。16 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。16 阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。16 氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。18 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。19 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。20 谚辞調担鈧谄动禪泻類。附录 1 21 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。附录 2 23 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库参考文献 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文第1章 绪 论随着社会的发展， 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。

12、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，设计一个温度控制系统， 具有广泛的应用前景与实际意义。 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。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

13、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。 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。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。 温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域 , 如家电、 汽车、材料、电力电子等 , 常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不 同 , 在工业企业中 ,

14、 如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现 场技术人员努力解决的问题。 这类控制对象惯性大 , 滞后现象严重 , 存在很多不确定的 因素,难以建立精确的数学模型 ,从而导致控制系统性能不佳 , 甚至出现控制不稳定、 失控现象。传统的继电器调温电路简单实用 , 但由于继电器动作频繁 , 可能会因触点 不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的 PID控制方式 ,但 PID控制对象的 模型难以建立 , 并且当扰动因素不明确时 , 参数调整不便仍是普遍存在的问题。 而采用 数字温度传感器 DS18B20，因其内部集成了 A/D 转换器，使得电路结构更加简单，而 且减少了温度测量转换时

15、的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器 DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机西南科技大学高等教育自学考试毕业论文更加具有扩展性。颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。第 2 章 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。 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。2.2 方案二考虑使用温度传感器， 结合单片机电路设计， 温度传感器的选择，

16、 采用温度芯片 DS18B20测量温度，该芯片的物理化学性能很稳定，它能用做工业测温元件，且此元 件线性较好。 在 0-100 摄氏度时，最大线性偏差小于 1 摄氏度。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。 本制作的最大特点之一是直接采用温度芯片 对为温度进行测量，使数据传输和处理简单化， 直接读取被测温度值， 之后进行转换， 依次完成设计要求。 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。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。 电路设计方框图如图 2-1 所示，它主要由四部分组 成: 控制部分主芯片采用单片机 MSP430 显示部

17、分采用四位一体共阳 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温度传感器继电器控制 大功率电器。 挤貼綬电麥结鈺贖哓类。图 2 1 温度控制系统的总体设计方案西南科技大学高等教育自学考试毕业论文第 3 章 MSP430单片机原理3.1 MSP430 单片机简介MSP430系列超低功耗单片机有 200 多种型号， TI 公司用 3 4 位数字表示其型 号。其中第一位数字表示大系列， 如 MSP430F1xx系列、MSP430F2xx系列、MSP430F4xx 系列、 MSP430F5xx系列等。在每个大系列中，又分若干子系列，单片机型号中的第 二位数字表示子系列

18、号，一般子系列越大，所包含的功能模块越多。最后 12 位数 字表示存储容量， 数字越大表示 RAM 和 ROM 容量越大。430 家族中还有针对热门应 用而设计的一系列专用单片机。如 SP430FW4xx 系列水表专用单片机、 MSP430FG4xx 系列医疗仪器专用单片机、 MSP430FE4xx系 列电能计量专用单片机等。 这些专用单片 机都是在同型号的通用单片机上增加专用模块而构成的。最新的MSP430型号列表可以通过 TI 公司网站下载。 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。在开发单片机应用系统时， 第一步就是单片机的选型， 选择合适的单片机型号往 往就能事半功倍。 单片机选型基本方法是选择功能模块

19、最接近项目需求的系列， 然后 根据程序复杂程度估算存储器和 RAM 空间，并留有适当的余量，最终决定选用的单 片机型号。 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。本章节以 MSP430F249单片机为学习目标，介绍单片机的基本结构和工作原理， 读者可以举一反三、触类旁通，而不必每种型号都去学习却无法深入掌握。 裊樣祕廬廂 颤谚鍘羋蔺。3.2 MSP430F249单片机基本结构与原理3.2.1MSP430F249的主要结构特点1供电电压范围 1.8V3.6V 。2. 超低功耗：活动状态 270uA（1MHz，2.2V）；待机模式 0.3uA ；关机模式 0.1uA。3. 16 位 RISC精简指令集处理器。4.

20、时钟系统：多种时钟源，可灵活使用。时钟频率达到16MHz；具有内部振荡器；可外接 32kHz 低频晶振；外接时钟输入。 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。5. 12 位 A/D转换器，内部参考电压，采用保持电路。6. 16 位定时器 A，3 个捕获/ 比较寄存器。西南科技大学高等教育自学考试毕业论文7. 16 位定时器 B，7 个捕获/ 比较寄存器。8. 4个通用串口： USCI_A0和USCI_A1、USCI_B0和 USCI_B1（I2C、SPI）。绽萬璉轆 娛閬蛏鬮绾瀧。9. 60kB+256B 的flash 程序存储器， 2kB的 RAM数据存储器。3.2.2 MSP430F249 单片机的基本结

21、构MSP430F24x系列单片机功能结构示意图如图 3-1 所示。图 3-1 MSP430F24x 系列单片机功能结构示意图3.2.3 MSP430F249 单片机的工作原理西南科技大学高等教育自学考试毕业论文单片机自动完成赋予它的任务的过程， 也就是单片机执行程序的过程， 即一条条 指令的执行过程。所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作， 用命令的形式写下来， 一条指令对应着一种基本操作。 单片机所能执行的全部指令， 就是该单片机的指令系 统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务， 必须把要解决的问题编成一系列指令 （这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指

22、令），这一系列指令的集合就成为程序。程序需要预先存放在具有存储功能的部件 存储器中。存储器由许多存储单元（最小的存储单位）组成，指令就存放在这些单 元里。 每一个存储单元有唯一的地址号， 该地址号称为存储单元的地址， 这样只要知 道了存储单元的地址， 就可以找到这个存储单元， 其中存储的指令就可以被取出， 然 后再被执行。 骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。程序的执行通常是顺序的， 所以程序中的指令也是一条条顺序存放的。 单片机在 执行程序时要能把这些指令一条条取出并加以执行， 必须有一个部件能追踪指令所在 的地址，这一部件就是程序计数器 PC（包含在 CPU中）。在开始执行程序时，给 PC 赋以程序中第

23、一条指令所在的地址，然后取得每一条要执行的命令， PC 之中的内容 就会自动增加， 增加量由本条指令长度决定， 以指向下一条指令的起始地址， 保证指 令顺序执行。 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。在程序顺序执行时， PC 指针的内容自动增加，指向正在执行的指令的下一条指 令；当发生中断或调用子程序时， 当前的 PC值被保存到堆栈， 然后 PC指针置入新的 值（中断向量地址或子程序入口地址） ，程序的流动发生变化，执行完这些程序后， PC指针的值要恢复为堆栈中保存的旧的 PC值，程序从断点处继续顺序执行 。 鎦诗涇艳 损楼紲鯗餳類。西南科技大学高等教育自学考试毕业论文第 4 章 温度控制的硬件设备4.1

24、温度传感器的选择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 P3.5 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。 栉缏歐锄 棗鈕种鵑瑶锬。4.1.1 DS18B20 的性能特点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

25、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4.1.2 DS18B20 的内部结构DS18B20采用 3 脚 PR35 封装及 DS18B20的内部结构，如图 4-1 ，4-2 所示：西南科技大学高等教育自学考试毕业论文图 4-1 DS18B20 的封装图 4-2 DS18B20 内部结构4.1.3 DS18B20 内部结构主要组成部分1

26、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。 64 位闪速 ROM的结构如下 . 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。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 DS18B2（0 发 复位脉冲）发 ROM功能命令发存储器操作命令处理数据。 峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。4.2 DS18B20 的工作原理4.2.1 DS18B20 工作时序根据 DS18B20的

27、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 60240 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。 詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。西南科技大学高等教育自学考试毕业论文4.2.2 DS18B20 的测温原理每一片 DSl8B20在其 ROM中都存有其唯一的

28、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。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。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。 胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。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，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

29、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。 鳃躋峽祷紉诵帮 废掃減。另外，由于 DS18B20单线通信功能是分时完成的，他有

30、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 DS18B2（0 发复位脉冲）发 ROM功能命令发存储器操作命令处理数据。 稟虛嬪赈维8西南科技大学高等教育自学考试毕业论文哜妝扩踴粜。图 4-6 测温原理内部装置4.2.3 DS18B20 的测温流程DS18B20的测温流程如图 4-7 所示图 4-7 DS18B20 的测温流程西南科技大学高等教育自学考试毕业论文第 5 章 系统的硬件设计5.1 温度采集电路数据采集电路如图 5-1 所示，由温度传感器 DS18B20采集被控制对象的实时温度， 提供给 MSP430的 P1.6 口作为数

31、据输入。在本次设计中我们所控的对象为所处室温， 当然作为改进我们可以把传感器与电路板分离， 由数据线相连进行通讯， 便于测量多 种对象。 陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。图 5-1 单片机与 DS18B20 的连接5.2 数码管的温度显示电路5.2.1 数码管的分类数码管是一种半导体发光器件， 其基本单元是发光二极管。 数码管按段数分为七 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位等数码管；按发光二极管单元连 接方式分为共阳和共阴数码管。 共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形10西南科技大学高等教育自学

32、考试毕业论文成公共阳极（ 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。 当某一字段为的阳极为高电平 时，相应字段就不亮。 共阴数码管是将所有发光数码管的阴极接到一起形成公共阴极 的数码管。 共阴数码管在应用时将公共极 COM接到低地线 GND上，当某一字段发光二 极管的 沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。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。5.2.2 数码管的驱动方式1. 静态显示驱动： 静态驱动也成直流驱动， 静态驱动是指每个数码管的每一个段 码都由一个片机的 I/O 端口进行

33、驱动，或使用 BCD码二- 十进制译码器译码进行驱动。 静态驱动的优点是编程简单， 显示亮度高， 缺点是占用 I/O 口端口多，如驱动 5 个数 码管静态显示则需要 40根I/O 口驱动，可用的只有 32个，实际应用必须增加译码驱 动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。 钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。2. 动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机应用最为广泛的他一种显示方式 之一，动态显示是将所有的数码管的 8 个显示笔画 “a,b,c,d,e,f,g,dp ”的同名端连 接在一起，另外为每个数码管的公共极增加位选通控制电路，位选通由各自独立的 I/O 线控制，当单片机的输出字形码时，所有数码管都接受

34、相同的字形码，但究竟是 哪个会显示出字形， 取决于单片机对位选通 COM端电路的控制， 通过分时轮流控制各 个数码管的 COM端的控制，实现轮流显示，在这个过程中， 每个数码管的点亮时间位 1-2ms，由于人的数据额暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际各位数码管并 非同时点亮，但扫描速度够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据， 不会有闪烁感， 效果与静态显示一样，能够节省大量的 I/O 口，而且功耗低。 懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。5.2.3 本设计的数码显示本设计的显示采用的是动态显示。连接方法是将每个二极管的同名端连在一起， 而每个显示器的公共极 COM各自独立的接受 I/O 线控制， CP

35、U向字段输出端口输出字 型码，所有显示器接受到相同的字符， 而要使用哪个显示器要取决于他们的 COM的电 平，而这段是由 I/O 端控制的，由单片机输出。数码管与单片机之间用电阻连接，位 选端通过三极管与 I/O 连接，如下图 5-2 所示。 謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。11西南科技大学高等教育自学考试毕业论文图 5-2 数码管的显示电路5.3 温度控制电路温度分为高低温控制。设计所达到的效果是，我们的单片机设置一个固定的温度 范围，当温度传感器测量的温度高于我们设定的最高数值时， 这时单片机指令控制端 口产生一个低电平信号送给固态继电器， 使继电器（在此仿真中用 LED等代替继电器， 指示继电器现

36、象）的产开开关闭合，使开关打开通电，控制一个降温装置的开启（本 设计考虑到成本和技术问题，采用电风扇进行降温控制） 。相反，当温度传感器测量 的温度低于设置的最低温度范围时， 这时要与最低温度作比较， 低于室温的， 单片机 控制的 P4.0 端口产生信号送给继电器， 从而控制加热装置进行加热 （本设计采用 LED 指示加热部分工作） 。当处于符合要求的温度范围时， 与 P4.2 相连的 LED两，表示正 常运行。如图 5-3 所示。 呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。图 5-312西南科技大学高等教育自学考试毕业论文第 6 章 系统软件设计6.1 系统软件设计整体思路应用系统要完成各项功能， 首先必须有较

37、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 C52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。 莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。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

38、机才能“看懂” ，然后逐一执行。 麸肃鹏镟轿騍 镣缚縟糶。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。 納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。MCS51 指令系统的指令

39、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 MCS51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 MCS51 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。 風撵鲔貓铁频钙蓟 纠庙。本设计的软件包括主程序、读出温度子程序、复位应答子程序、控制子程序、以及有关 DS18B20的程序（初始化子程序、写程序和读程序） 。

40、灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。13西南科技大学高等教育自学考试毕业论文6.2 系统程序流程图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 6-1 所示。 铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。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。 攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。图 6-1 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

41、写。 趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。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。 夹覡闾辁駁档驀迁锬減。3. 写入子程序 DS18B20的写入程序也有严格的要求，首先进位清零，如果进位没有清零，当温 度不在设定的范围内，不会进行声光报警 . 视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。14西南科技大学高等教育自学考试毕业论文4. 显示程序设计显示程序采用动态扫描。 显示精确到小数点后一位， 故在显示程序中， 需要对输 入的数据进行拆数，拆成个位，十位。然后依次开个位、十位选通端进行显示，在选 通十位的同时将小数点显示出来。 连续的动态

42、扫描， 轮流向各位数码管送出字形码和 相应的位选， 利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用， 使人感觉是一组稳定的数据显 示。程序循环检测是否有按键信号， 执行相应处理， 最后通过显示程序显示相应的电 压数值。 偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。15西南科技大学高等教育自学考试毕业论文第 7 章 电路仿真与分析7.1 仿真软件MSP430系列单片机在很多产品中得到了广泛的应用。在具体的工程实践中，单 片机应用技术所涉及的实践环节较多， 且硬件投入较大， 如果因为控制方案有误而进 行相应的开发设计，会浪费较多的时间和经费。 Proteus 仿真软件很好地解决了这些 问题，它可以像 Protel 一样绘制硬件原理

43、图并实现硬件调试，再与 IAR Embedded Workbench编程软件进行联调，实现对控制方案的验证。 緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。7.2 调试主程序的功能是：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 P4.0 低电平，P4.2 高电平。启动升温继电器。 这期间继续对温度进行监测，直到温度在设定范围内，置 P4.0 高电平， P4.2 为高电 平，关闭升温继电器，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 P4.2 为低电平，启动降温继电器。这期间继续对温度进行监测，直到温 度在设定范围内， 置 P4.2 为高电平断开， 关闭风扇，等待下一次的启动命令。 图 7-1 为测的温度低于下限温度 26 度时，绿色 LED亮，表示加热设置运行。 騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。16西南科技大