(毕业论文)电路板腐蚀温度控制系统设计与制作教学内容

1、PAGE III PAGE v桂林航天工业高等专科学校论文电路板腐蚀温度控制系统设计与制作Circuit board corrosion temperature control system design and production专 业：学 生：指导教师： 毕 业 设 计（ 论 文 ）评 语指导教师评语 签字： 201 年 月 日评阅教师评语 签字： 201 年 月 日毕业设计（论文）答辩记录成绩及评语答辩提问记录 记录人： 201 年 月 日答辩委员会评语成 绩：主任签字： 201 年 月 日毕业设计任务书桂林航天工业高等专科学校电子工程系毕 业 设 计 任 务 书装 订 线专业：通信技

2、术年级：20090412 姓名刘晓斌学号200904120233指导教师（签名）毕业设计题目电路板腐蚀温度控制系统设计与制作任务下达日期2011年12月1日设计提交期限2012年6月10日设计主要内容一设计一个数字温度控制系统二具有数字显示温度值三能设置上下限控制温度四具有超限温度声音报警主要技术参数指标一工作电源为220V/50Hz二温度控制范围为30-70精度：5三控制加热功率300-2000瓦成果提交形式论文+实物设计进度安排3-4月收集整理资料5月15日前进行方案论证及原理设计5月15日-6月10日进行实物制作与调试6月10日提交设计论文和实物 教研室意见 签名： 201 年 月 日

3、系主任意见签名： 201 年 月 日摘要 PAGE vii毕业设计开题报告桂林航天工业高等专科学校电子工程系毕 业 设 计 开 题 报 告装 订 线姓名刘晓斌学号200904120233指导教师莫禾胜毕业设计题目电路板腐蚀温度控制系统设计与制作同组黄富安 唐永蕊设计目的意义通过该课程的学习使我们对计算机控制系统有一个全面的了解、掌握常规控制算法的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。方案论证本文采用单片机STC89C52设计了温度实时测量及控制系统。单片机STC89C52 能够根据温度传感器DS18B20 所采集的温度在液晶屏上

4、实时显示，通过控制从而把温度控制在设定的范围之内。所有温度数据均通过液晶显示器LCD显示出来。系统可以根据时钟存储相关的数据。时间安排1.3-4月收集整理资料；2.5月15日前进行方案论证及原理设计；3.5月15日-6月10日进行实物制作与调试；4.6月10日提交设计论文和实物。 指导教师意见 签字： 年 月 日 审核小组意见 组长签字： 年 月 日中文摘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。很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，

5、而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。本温度设计采用现在流行的AT89S52单片机，配以DS18B20数字温度传感器，该温度传感器可自行设置温度上下限。单片机将检测到的温度信号与输入的温度上、下限进行比较，由此作出判断是否启动继电器以开启设备。本设计还加入了常用的数码管显示及状态灯显示灯常用电路，使得整个设计更加完整，更加灵活。关键词：AT89S52单片机 DS18B20温度芯片 温度控制ABSTRACTThe temperature is the physical quantities of the ever-presen

6、t in daily life, the temperature control in all fields have a positive meaning. A lot of businesses have a large number of electric heating equipment, such as for the heat treatment furnace for crucible resistance furnace melting metal and a variety of different uses temperature chambers, using SCM

7、to control not only easy to control them simple, flexible, and so on, but can also substantially increase the temperature was charged with technical indicators, which can greatly enhance the quality of the product. Therefore, intelligent temperature control technology is being widely adopted.Tempera

8、ture design with the now popular AT89S51 microcontroller with DS18B20 digital temperature sensor, the temperature sensor can set the temperature of the upper and lower limits. Single chip will be detected by the temperature signal and the input temperature, the lower limit were compared, thus making

9、 the judgment whether to activate the relay to open the device.The design also includes a common digital display and status lights commonly used circuit, making the whole design is more complete and more flexibleKEYWORDS:AT89S51 microcontrollerDS18B20 temperature chip temperature control目录- ii -目 录-

10、 PAGE vii -目 录 MACROBUTTON InsertCrossReference TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc325627871 第一章 引言11.1温度控制系统设计的背景 HYPERLINK l _Toc325627876 11.2温度控制系统设计的目的和意义 HYPERLINK l _Toc325627876 1 HYPERLINK l _Toc325627872 第二章 系统总体设计及方案选择 PAGEREF _Toc325627872 h 2 HYPERLINK l _Toc325627873 2.1 系统实现的功能 PAGEREF _

11、Toc325627873 h 2 HYPERLINK l _Toc325627874 2.2 总电路设计方案 PAGEREF _Toc325627874 h 2 HYPERLINK l _Toc325627875 2.3 报警器电路的选择 PAGEREF _Toc325627875 h 2 HYPERLINK l _Toc325627876 2.4 显示模块方案选择 PAGEREF _Toc325627876 h 3 HYPERLINK l _Toc325627877 2.5 单片机芯片的选择3 HYPERLINK l _Toc325627878 2.6 传感器的选择 PAGEREF _Toc

12、325627878 h 4 HYPERLINK l _Toc325627879 第三章 系统硬件电路原理 PAGEREF _Toc325627879 h 5 HYPERLINK l _Toc325627880 3.1 单片机最小系统 PAGEREF _Toc325627880 h 5 HYPERLINK l _Toc325627881 3.2 51单片机最小应用系统 PAGEREF _Toc325627881 h 6 HYPERLINK l _Toc325627882 3.3 按键电路 PAGEREF _Toc325627882 h 6 HYPERLINK l _Toc325627883 3.

13、4 电源电路 PAGEREF _Toc325627883 h 7 HYPERLINK l _Toc325627884 3.5 LCD显示电路 PAGEREF _Toc325627884 h 7 HYPERLINK l _Toc325627885 3.6 蜂鸣器报警电路 PAGEREF _Toc325627885 h 8 HYPERLINK l _Toc325627886 第四章 系统硬件设计 PAGEREF _Toc325627886 h 9 HYPERLINK l _Toc325627887 4.1 单片机简介 PAGEREF _Toc325627887 h 9 HYPERLINK l _T

14、oc325627888 4.1.1 单片机的基本结构 PAGEREF _Toc325627888 h 9 HYPERLINK l _Toc325627889 4.1.2 单片机的时序 PAGEREF _Toc325627889 h 9 HYPERLINK l _Toc325627890 4.1.3 单片机的硬件特性 PAGEREF _Toc325627890 h 10 HYPERLINK l _Toc325627892 4.2 DS18B20简介10 HYPERLINK l _Toc325627890 4.2.1 DS18B20的特点 PAGEREF _Toc325627890 h 10 HY

15、PERLINK l _Toc325627895 4.2.2 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路11 HYPERLINK l _Toc325627895 4.2.3 温度计算11 HYPERLINK l _Toc325627896 4.2.4 DS18B20的工作过程12 HYPERLINK l _Toc325627897 4.2.5 DS18B20的工作时序 PAGEREF _Toc325627897 h 13 HYPERLINK l _Toc325627898 4.3 LCD1602简介 PAGEREF _Toc325627898 h 15 HYPERLINK l _Toc32562

16、7899 4.3.1 液晶显示器各种图形的显示原理 PAGEREF _Toc325627899 h 15 HYPERLINK l _Toc325627900 4.3.2 LCD1602的特性 PAGEREF _Toc325627900 h 16 HYPERLINK l _Toc325627901 4.3.3 LCD1602的引脚功能 PAGEREF _Toc325627901 h 16 HYPERLINK l _Toc325627902 第五章 系统软件设计 PAGEREF _Toc325627902 h 17 HYPERLINK l _Toc325627903 5.1 系统软件设计整体思路

17、PAGEREF _Toc325627903 h 17 HYPERLINK l _Toc325627904 5.2 主程序18 HYPERLINK l _Toc325627905 5.3 读取温度子程序19 HYPERLINK l _Toc325627905 5.4 按键处理程序20 HYPERLINK l _Toc325627906 第六章 实物制作与调试21 HYPERLINK l _Toc325627907 6.1 软硬件设计与仿真21 HYPERLINK l _Toc325627908 6.2 实物制作21 HYPERLINK l _Toc325627909 6.2.1 购买元器件21

18、HYPERLINK l _Toc325627910 6.2.2 使用软件PROTEL 99SE 画原理图及画PCB21 HYPERLINK l _Toc325627911 6.2.3 打印PCB、压板和钻孔22 HYPERLINK l _Toc325627912 6.2.4 元器件的安装23 HYPERLINK l _Toc325627913 参考文献24 HYPERLINK l _Toc325627914 致 谢25 HYPERLINK l _Toc325627915 附录一 程序清单26 HYPERLINK l _Toc325627916 附录二 实物图片52 HYPERLINK l _T

19、oc325627918 附录三 操作说明53 HYPERLINK l _Toc325627919 附录四 测试数据54- PAGE 1 -第一章 MACROBUTTON AcceptAllChangesInDoc XXXX. 桂林航天工业学院- PAGE 55 -引言1.1温度控制系统设计的背景工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制系统正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术，它主要研究如何将计算机技术、通过信息技术和自动控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大

20、程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。本设计就是基于单片机STC89C52温度控制系统的设计，通过本次课程实践，我们更加的明确了单片机的广泛用途和使用方法，以及其工作的原理。1.2温度控制系统设计的目的和意义随着社会的发展，温度的测量及控制变得越来越重要。本文采用单片机STC89C52设计了温度实时测量及控制系统。单片机STC89C52 能够根据温度传感器DS18B20 所采集的温度在液晶屏上实时显示，通过控制从而把温度控制在设定的范围之内。所有温度数据均通过液晶显示器LCD显示出来。系统可以根据时钟存储相关的数据。通过该课程的学习使我们对计算机控制系统有一个全面的了解、掌握常规控制算法的使

21、用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。第二章 系统总体设计系统总体设计及方案选择系统实现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，用户设定温度值后，显示设定温度和当前温度根据当前温度和设定温度之间的差值，控制加温或停止加温，最终达到恒温总电路设计方案方案一：使用数字电路实现使用数字电路器件译码器、门电路组成电路板腐蚀液温度报警器。或者使用可编程逻辑器件PLD实现报警器功能的逻辑电路。纯硬件实现键盘扫描及驱动显示部分、报警电路实现控温、调温功能。方案二：使用单片机实现使用各种MCU器件为控制

22、核心，软件编程方式实现按键检测，驱动显示电路，报警电路实现控温、调温功能。数字电路实现报警、控温、调温功能不具有单片机软件编程的灵活性，并且纯硬件设计过于复杂。PLD器件不容易购买，并且跟硬件实现一样，不具有灵活性，设计方案可移植性不强。使用单片机控制具有灵活性、可移植性强、容易扩展功能、低成本等特点。根据设计需要，选择使用单片机作为控制核心。报警器电路的选择方案：使用蜂鸣器使用有源或者无源蜂鸣器具有省电，低成本，响声比喇叭大，适合试验及小场所报警用。由于这次设计仅作试验用，并不是真正用于批量生产用于安全防范场所的报警，所以本设计使用蜂鸣器作为报警电路。有源蜂鸣器只要通电就能一直发出固定频率声

23、音，无源蜂鸣器要使用外电路提供在声音频率范围内的电信号才能发出声音，使用无源蜂鸣器电路及程序简单，只要加在蜂鸣器两端有额定电压就能持续发出声音，但是发出的声音频率是固定的，不利于用于扩展成音乐报警电路，所以设计选用有源蜂鸣器作为报警电路。显示模块方案选择方案一：LED点阵显示LED点阵显示器件是由好多个发光二极管组成的。具有高亮度，功耗低，视角大，寿命长，耐湿，冷，热等特点，LED点阵显示器件可以显示数字，英文字符，中文字符等。但用LED点阵显示的软件程序设计比较麻烦。方案二：1602液晶显示1602液晶是工业字符型液晶，能够同时显示16*2即32个字符。1602液晶模块内部的字符发生存储器已

24、经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码。使用时直接编写软件程序按一定的时序驱动即可。它的特点是显示字迹清楚，价格相对便宜。考虑到成本、本设计要求、程序编写的难易程度、外部驱动电路复杂程度等因素，最终选择用LCD1602来做为主显示器。单片机芯片的选择方案一：使用AT89C51单片机ATMEL公司的89C51系里单片机具有低功耗，内部有程序存储器，可多次编程，通用性强等特点。较多用于家电的控制器中,是最通用的51单片机之一。方案二：使用STC89C52RCRC单片机宏晶科技公司89C系里单片机使用MCS

25、-51内核，与51指令完全相同，内置很多扩展功能如RAM、EEPROM、看门狗等。静态功耗仅有8mA，用串口就能下载，不需要专用编程工具。方案三：使用Atmega16单片机ATMEL公司的ATmega系里AVR单片机具有低功耗（静态功耗仅有0.6mA）、高性能（在16MHZ时钟下性能16MIPS，带硬件乘法器）、使用精简指令集RISC指令集、高驱动电流（每个IO口拉电流最大20mA）、带有很多外设等优点。但是价格相对于51偏高。使用ISP或者JTAG放置器作开发工具。 模拟电子报警器对单片机性能要求不高，对功耗要求一般即可。所以本设计采用STC89C52RCRC单片机做控制核心。传感器的选择D

26、S18B20数字温度计提供9位温度读数，指示器件的温度，测试范围从-55摄氏度至+125摄氏度，增量值位0.5摄氏度，在1秒（典型值）内把温度变为数字，应用范围包括恒温控制、工业系统、消费类产品、温度计或任何热敏系统。又因为购买方便，使用简单，所以我们决定选择DS18B20传感器。第三章 系统硬件电路原理系统硬件电路原理单片机最小系统增强型6时钟/机器周期，12时钟/机器周期8051CPU工作电压：5.5V-3.4V工作频率:0-40MHZ用户应用程序空间8K片上集成512Bit RAM通用I/O口32个ISP/IAP编程EEPROM功能3个16位定时器/计数器外部4路中断MCS-51内核结构

27、如图3-1所示图3-1 MCS-51结构框图 51单片机最小应用系统单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统. 对51系列单片机来说,单片机+晶振电路+复位电路,便组成了一个最小系统.但是一般我们在设计中总是喜欢把按键输入、显示输出AT89C51高性能8位单片机功能 按键电路键盘电路形式有两种，一种是独立式按键，二是矩阵式按键。本电路采用独立式按键，由于我们设计所用是单片机的I/O口很少，而且所设计的电路按键很少，用矩阵键盘有点浪费，故采用独立式按键形式。其电路如图3-2所示。 图3-2 按键电路 电源电路电源电路有两种形式，一种是电源电路采用912V电

28、压经过稳压三极管LM7805和其外围电路组成稳定5V电压的输出，二是采用具有USB接口直接供电，使电压稳定。本电路考虑到成本和简单性采用USB接口供电。由于在我们身边非常容易找到USB接口供电，使电压稳定。故采用USB接口供电，其电路如图3-3所示.具有电源指示灯供电电路。 图3-3 电源电路LCD显示电路如图3-4所示，我们通过滑动电阻来调节LCD1602的亮与暗。其与STC89C52接口方式如下图所示。 图3-4 LCD显示电路蜂鸣器报警电路 如图3-5所示，蜂鸣器通过P2.0口用9015三极管进行驱动和输出报警音。当P2.0口输出为高电平则三极管的集电极为低电平，此时蜂鸣器两端由电压降所

29、以蜂鸣器发出报警声响，如果P2.0口输出为低电平则蜂鸣器不发出报警声响。图3-5 蜂鸣器报警电路第四章 系统原件介绍系统硬件设计 单片机的简介目前，51系列单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用，因此我们可以在许多单片机应用领域中，配接各种类型的语音接口，构成具有合成语音输出能力的综合应用系统，以增强人机对话的功能。STC89C52单片机是深圳宏晶科技有限公司生产的一种单片机，在一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分。每一个单片机包括：一个8位的微型处理器CPU；一个512K的片内数据存储器RAM；4K片内程序存储器；四个8位并行的I/O接口P0-P3，每个接口既可以输入，也可以输出；

30、两个定时器/记数器；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART的串行I/O口；片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率是12MHZ。以上各个部分通过内部总线相连接。4.1.1单片机的基本结构单片机由 HYPERLINK /view/147768.htm t _blank 运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成4.1.2 单片机的时序STC89C52单片机的一个执器周期由6个状态(s1s6)组成，每个状态又持续2个震荡周期，分为P1和P2两个节拍。这样，一个机器周期由12个振荡周期组成。若采用12MHz的晶体振荡器，则每个机器周期为1us，每个状态周期为16u

31、s；在一数情况下，算术和逻辑操作发生在N期间，而内部寄存器到寄存器的传输发生在P2期间。对于单周期指令，当指令操作码读人指令寄存器时，使从S1P2开始执行指令。如果是双字节指令，则在同一机器周期的s4读人第二字节。若为单字节指令，则在51期间仍进行读，但所读入的字节操作码被忽略，且程序计数据也不加1。在加结束时完成指令操作。多数STC89C52指令周期为12个机器周期，只有乘法和除法指令需要两个以上机器周期的指令，它们需4个机器周期。 对于双字节单机器指令，通常是在一个机器周期内从程序存储器中读人两个字节，但Movx指令例外，Movx指令是访问外部数据存储器的单字节双机器周期指令，在执行Mov

32、x指令期间，外部数据存储器被访问且被选通时跳过两次取指操作。4.1.3单片机的硬件特性1、单片机集成度高。单片机包括CPU、4K容量的ROM（8031 无）、128B容量的RAM、2个16位定时/ HYPERLINK /view/259701.htm t _blank 计数器、4个8位并行口、全双工串口行口；2、系统结构简单，使用方便，实现模块化;3、单片机可靠性高，可工作到106 107小时无故障;4、处理功能强，速度快。4.2 DS18B20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

33、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DS18B20温度传感器是DALLAS公司生产的1Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的温度传感器，十分方便。4.2.

34、1 DS18B20的特点只要求一个端口即可实现通信。在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。测量温度范围55到125。数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。内部有温度上、下限告警设置。4.2.2 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路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。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。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总

35、线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时VDD端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。对于DS18B20的读时隙是从主机把单总线拉低之后

36、，在15秒之内就得释放单总线，以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程，至少需要60us才能完成。对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us，保证DS18B20能够在15us到45us之间能够正确地采样IO总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单总线。4.2.3 温度计算DS18B20用12位存储温度值，高5位为符号位。DS18B20的温度存储方式如表4-1所示。负温度S=1，将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；正温度S=0，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625

37、即可得到实际温度。例如：0550H为+85,0191H为+25.0625, FC90为-55。表4-1 DS18B20的温度存储方式Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0232221202-12-22-32-4Bit15Bit14Bit13Bit12Bit11Bit10Bit9Bit8SSSSS2625244.2.4 DS18B20的工作过程DS18B20工作过程中的协议有：初始化ROM操作命令、存储器操作命令、处理数据。初始化单总线上的所有处理均从初始化开始。ROM操作命令总线主机检测到DS18B20的存在，便可以发出ROM操作命令之一，这些命令如表4-2所示：表4

38、-2 ROM操作命令指令代码Read ROM (读ROM)33HSkip ROM (跳过ROM)CCHMatch ROM (匹配ROM)55HSearch ROM (搜索ROM)F0HAlarm search (告警搜索)ECH存储器操作指令表4-3存储器操作指令指令代码Write Scratchpad(写暂存存储器)4EHRead Scratchpad(读暂存存储器)BEHCopy Scratchpad(复制暂存存储器)48HConvert Temperature(温度变换)44HRecall EPROM(重新调出)B8HRead Power supply(读电源)B4H4.2.5 DS18

39、B20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，具体工作方法如图4-1，4-2，4-3所示。(1) 初始化时序图4-1 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

40、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1560us，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。(2) 写时序图4-2 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。(3) 读时序图4-3读时序总线器件仅在主机发出读时序是，才向主

41、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50us。4.3 LCD1602简介1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的 HYPERLINK /view/545607.htm t _blank 点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点

42、阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形。4.3.1液晶显示器各种图形的显示原理1、线段的显示：点阵图形式液晶由MN个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共168=128个点组成，屏上6416个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH

43、）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。2、字符显示：用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由68或88点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行

44、的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可3、汉字显示汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5右边为2、4、6根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。4.3.2 LCD1602的特性n+5V电压，对比度可调 n内含复位电路 n提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能

45、n有80字节显示数据存储器DDRAM n内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM n8个可由用户自定义的5X7的字符发生器4.3.3 LCD1602的引脚功能1602采用标准的16脚接口，其中： 第1脚：VSS为电源地 第2脚：VDD接5V电源正极 第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会 产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。 第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。 第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。 第6脚：E(或EN

46、)端为使能(enable)端。 第714脚：D0D7为8位双向数据端。 第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。第15脚：背光源正极。第五章 程序设计系统软件设计系统软件设计整体思路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

47、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

48、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。MCS51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。本装置的软件包括主程序、读出温度子程序、按键处理程序以及有关DS18B20的程序（初始化子程序

49、、写程序和读程序）5.2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，流程图如图5-1所示开始初始化1602显示初始化界面清除标志位读取温度并处理函数存储EEPROM1S标志位是否读取EEPROM并规则性检查初始化18B20设置改变后3S是否按键处理函数图5-1主程序流程图 5.3读取温度子程序读取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

50、校验，校验有错时不进行温度数据的改写。其程序流程图如图5-2所示。读取1820检查读取数据有效性计算当前温度显示当前温度小于报警下限温度显示超过下限温度并报警大于报警上限温度显示超过上限温度并报警否是是小于下限控制温度加热大于上限控制温度停止加热否是否是返回 图5-2读取温度子程序流程图5.4按键处理程序当程序开始之后，先检测按键值是多少，按下按键，超过上限，上限加一，为到达上限，上限减一，按下按键，超过下限，上限加一，为到达下限，下限减一，如图5-3所示。开始检测按键值切换报警和控制模式上限加更新屏幕显示返回按键值上限+未按下上限减1下限加1下限减1上限-下限+下限-切换图5-3按键处理程序

51、流程图第六章 实物制作与调试实物制作与调试软硬件设计与仿真（1）电路的设计：根据所选的设计使用软件PROTEL 99SE绘制原理图。（2）程序编写：利用KEIL 3 软件编写程序。（3）电路的仿真：根据设计的原理图用软件Proteus进行仿真。用此软件可以用来验证自己设计的电路以及编写的程序是否可以实现我们的设计要求，可以随时进行修改，直至仿真通过。这样可以进一步确保我们设的电路在理论与实际都可行，使得在制作的过程中少费时间和经历，同时也可以节省制作成本。实物制作购买元器件根据所设计的原理图分析各个元器件的参数，并结合市场供货情况选择市场上能购买到的而且价格尽可能便宜的元器件，这样可以减少我们

52、制作的成本，在购买之前对于一些不常用的器件我们应该考虑用什么器件可以买到，尽量一次把所有元件都买回来。6.2.2使用软件PROTEL 99SE 画原理图及画PCB 在完成原理图的设计与绘制后，根据原理图和所购买的元器件的封装画PCB，这样会使得做出来的PCB的封装与实际的一样，从而避免了在焊接的时候有些元器件焊接不上去的麻烦。进行PCB布线的时候应尽可能的使的线短，考虑一些干扰现象的发生，在自动布线完成后要进行手工加工。在本次布线的时候对于键盘的布线采用手工比自动布线容易简单，还有焊盘的外径应尽可能的大，这样在焊接的时候很容易焊接。6.2.3打印PCB、压板和钻孔1. 打印及相关注意事项将制作

53、好的PCB进行打印，打印完PCB以后仔细检查首否油泽、光滑、连接完好，这将直接影响设计的成败。如果干燥、粗糙或者连接不好，请不要以为是小漏洞就忽视，一定要慎重对待，最好是重新打印一张，直到完好为止。打印原理图是为了检测和调试的时候用。打印装配图是为了与PCB对照进行对元器件的合理正确的安装。打印完以后最好是立即拿到实验室去压板，以避免图纸放的时间过长使得PCB图上的碳线变干。2. 压板及相关注意事项压板的时候一定要注意调试压板机的温度在110120摄氏度之间。将板和图纸按照大小固定好以后轻拿、平放送入压板机中，在板刚进入压板机的时候需要用大拇指将板在板尾轻轻的顶住，以防因压板机的挤压使得图纸和

54、压板机错位。在压板的时候切忌因心切而对板生拉硬拽，这样会影响压板的效果甚至导致压板失败，所以一定要有耐心，而且最好压两遍，压完之后等板子冷却到3035摄氏度是就可以取下PCB图纸了。但是在取下的时候一定要慢慢的撕下，边撕边看，如果有部分没有压上去，则停止撕下，并按原尺寸还原从新压一遍。如果真的有极少部分压不上去或者压的不好，这就需要我们在检测的时候对其进行补充。具体方法是：用一只黑色的碳素笔轻描线条断开的部分，即我们所说的手工补线。等补好以后经仔细检查确定无误后就可以进行腐蚀了。3. 蚀刻及相关注意事项腐蚀的时候一定要注意放板、水、腐蚀剂的先后顺序。先找一只底部平整的盆将温度在40-60摄氏度

55、左右的水倒少量在盆里，然后放适量的腐蚀剂，等到腐蚀剂没有 块状以后将板轻轻放入盆内，为了加快腐蚀是速度可以轻轻摇动盆子使其里面的水的流动性最大。切忌在腐蚀液中还有块状腐蚀粉的时候就将板子放进去腐蚀，这样做很可能会在摇动的时候由于块状物体在板子上滚动将线条摸掉，导致断线。4. 钻孔和相关电路的检测蚀刻完成以后，应尽快就用砂纸将板上的黑色的线条擦掉，用水洗好后立即用干净的抹布弄干净，以反氧化，影响焊接。注意擦的时候不要太久或者太用力，以防将线条擦断。然后钻孔。而打孔的时候一定要注意打孔针的选择，针对不同大小的孔径选用不同的钻头进行钻孔，同时打孔机的选择和钻头的安装也很重要，将钻头安上以后，打开打孔

56、机的电源开关仔细看钻头的转动是否有较大的抖动，如果有，立马重新安装，直到抖动很微小为止。因为钻头的摆动会导致孔钻偏或者将线弄断，同时很容易使得在钻孔的过程中将钻头打断。钻孔以后就用万用表的欧姆档对板进行第一次导通性检测，检测无误后就可以进行安装了。如果检测出有断线情况，先用焊锡将线补好再安装元器件。6.2.4元器件的安装（1）、元器件的安装要遵循一下两个基本原则：a、先焊接跳线 b、元件由矮到高 c、由中心向四周（2）、放置原件时一定要准确，根据装配图所示原件位置将原件插上去，插完同样高度或者同一类型的原件后，对照装配图检查无误后便将其焊接上去。焊接完成以后剪去管脚，再进行下一类型的安装，直到

57、完成。（3） 焊接时应注意的几个问题：a、注意原件参数，分清是否是耐高温，如果不是，则选择适当方法焊接或者用插针安装。b、焊接时尽量远离风扇，以免被风吹导致虚焊。当然风吹不是导致虚焊的唯一原因，所以在焊接时一定要注意。c、焊接时不宜将烙铁放在管脚过长时间，以免一些耐高温的元件也被烧坏。d、在焊接的时候要注意电容、LED、三极管、蜂鸣器等有正负之分的元器件。参考文献参考文献1 陈权昌，李兴富，单片机原理及应用，广东：华南理工大学出版社，20072 李光飞，单片机课程设计实例指导，北京：北京航空航天大学出版，20043 李全力，单片机原理及技术应用，北京：高等教育出版社，20044 王琼，单片机原

58、理及应用实践教程，合肥：合肥工业大学出版社，20055 凌玉华，单片机原理及应用系统设计，长沙：中南大学大学出版社，2006附录致谢致 谢历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师莫禾胜老师，他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本

59、篇论文的写作。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！附录附录一 程序清单#includedelay.h#include18b20.h/* 18b20初始化*/bit Init_DS18B20(void) bit dat=0; DQ = 1; /DQ复位 DelayUs2x(5); /稍做延时 DQ = 0; /单片机将DQ拉低 DelayUs2x(200); /精确延时 大于 480us 小于960us DelayUs2x(200); DQ = 1; /

60、拉高总线 DelayUs2x(50); /1560us 后 接收60-240us的存在脉冲 dat=DQ; /如果x=0则初始化成功, x=1则初始化失败 DelayUs2x(25); /稍作延时返回 return dat;/* 读取一个字节*/unsigned char ReadOneChar(void)unsigned char i=0;unsigned char dat = 0;for (i=8;i0;i-) DQ = 0; / 给脉冲信号 dat=1; DQ = 1; / 给脉冲信号 if(DQ) dat|=0 x80; DelayUs2x(25); return(dat);/* 写入