基于单片机的温度控制系统

安徽理工大学毕业设计安徽理工大学毕业设计安徽理工大学毕业设计安徽理工大学毕业设计本科毕业设计说明书基于单片机的温度控制系统THETEMPRETURECONTROLSYSTEMBASEDONSINGLECHIPMICROCOMPUTER学院（部）：电气与信息工程学院专业班级：电气工程及其自动化学生姓名：指导教师：2013年05月25日基于单片机的温度控制系统摘要本设计以AT89C51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。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，计算温度子程序、按键处理程序、LCD显示程序以及数据存储程序等。关键词：AT89C51，单片机，DS18B20温度芯片，温度控制 ITHETEMPRETURECONTROLSYSTEMBASEDONSINGLE CHIPMICROCOMPUTER ABSTRACTTheat89c51monolithicintegratedcircuitistakeascoretemperaturecontrolsystem'sprincipleofworkanddesignmethod.ThetemperaturesignalbythetemperaturechipDS18B20gathering,andtransmitsbydigitalsignal'swayforthemonolithicintegratedcircuit.Thecontrolsystem'shardwarepintroduced.Including:Temperature,examination,electric,circuit,temperature-colcircuit,PCmachineandmonolithicintegratedcircuitserialportcommunicationchannelandsomeinterfacecircuit.Themonolithicintegratedcircuitthroughcarriesoncorrespondingprocessingtothesignal,thusrthetemperaturecontrolgoal.Inthearticlealsoemphaticallyintroducedthesoftwaredesignpart,usesthemodularstructureinhere,themainmoduleincludes:Nixietubedisplaysequence,keyboardscanningandpressedkeydisposalprocedure,temperaturesignalprocessingprocedure,black-whitecontrolprocedure,excesstemperaturewarningprocedure.KEYWORDS ：AT89C51monolithicintegratedcircuit，DS1820temperaturechip，temperaturecontrol，serialportcommunicationII目录摘要（中文）I摘要（英文）II1绪论11.1中外温度控制系统的发展状况11.1.1国外温度测控系统研究11.1.2国内温度测控系统研究11.2温度控制系统研究意义11.3温度控制系统的实现方法42方案设计62.1系统工作原理62.2各模块设计62.2.1温度传感器电路62.2.2通用键盘显示电路设计82.2.3温度控制及超温报警电路92.2.4数模转换模块设计112.2.5数据存储器扩展模块123硬件介绍143.1AT89C51单片机简介143.1.1主要特性143.1.2管脚说明153.1.3振荡器特性163.1.4芯片擦除163.28279芯片简介173.2.1引脚介绍173.2.28279的编程方法193.2.38279的操作213.2.48279编程举例233.362256芯片简介253.3.162256引脚功能253.3.262256引脚图263.474LS373简介273.5DS1820简介27i3.5.1DS18B20的内部结构283.5.2DS18B20温度传感器的存储器283.5.3DS1820使用中注意事项294软件设计314.1程序结构分析314.2子程序设计344.2.1读出温度子程序344.2.2LED数码显示管程序354.2.3键盘扫描及按键处理子程序365结束语37参考文献39致谢40ii1绪论1.1中外温度控制系统的发展状况1.1.1国外温度测控系统研究国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。1.1.2国内温度测控系统研究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。我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。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。1.2温度控制系统研究意义二十一世纪是科技高速发展的信息时代，电子技术、微型单片机技术的应用更是空前广泛，伴随着科学技术和生产的不断发展，需要对各种参数进行温度测量。因此温度一词在生产生活之中出现的频率日益增多，与之相对应的，温度控制和测量也成为了生活生产中频繁使用的词语，同时它们在各行各业中也发挥着重要的作用。如在日趋发达的工业之中，利用测量与控制温度来保证生产的正常运行。在农业中，用于保证蔬菜大棚的恒温保产等。温度是表征物体冷热程度的物理量，温度测量则是工农业生产过程中一个很重要1而普遍的参数。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位。而且随着科学技术和生产的不断发展，温度传感器的种类还是在不断增加丰富来满足生产生活中的需要。在单片机温度测量系统中的关键是测量温度、控制温度和保持温度，温度测量是工业对象中主要的被控参数之一。因此，单片机温度测量则是对温度进行有效的测量，并且能够在工业生产中得到了广泛的应用，尤其在电力工程、化工生产、机械制造、冶金工业等重要工业领域中，担负着重要的测量任务。在日常生活中，也可广泛实用于地热、空调器、电加热器等各种家庭室温测量及工业设备温度测量场合。但温度是一个模拟量，如果采用适当的技术和元件，将模拟的温度量转化为数字量虽不困难，但电路较复杂，成本较高。现代工业设计，工程建设及日常生活中温度控制都起着重要的作用，早期的温度控制主要用于工厂时间生产中，能起到实时采集温度数据，提高生产效率，产品质量之用。随着人们生活质量的提高，现代社会中的温度控制不仅应用在工厂生产方面也应用于酒店，厂房以及家庭生活中，在有些应用中，如高精度的生产厂房，对温度的要求极其严格，温度的变化极有可能对生产的产品造成极大的影响。因此，这就需要一种能够及时检测温度变化以及温度变化的设备，提供温度数据值，使人们对温度的变化做及时的调整，多点温度控制可根据人们不同的应用环境自行设置该环境的温度值，及时反映生产，生活中温度变化使人们能及时看到温度变化的第一手资料，提示人们温度变化情况，协助人们能及时的调整，起到温度报警作用，使温度控制更好的服务于社会生产，生活。电子技术的飞速发展，给人类的生活带来了根本的的变革，特别是随着大规模集成电路的产生而出现了微型计算机，更是将人类社会带入了一个新的时代。利用微机的强大功能。人们可以完成各种各样的控制。然而，微机造价高，对于大多数的工业控制来说，也并不需要微机那样强大的功能，于是单片机就运用而生了。单片机其实就是一个简化的微机，将微机的CPU，存储器，I/O接口。定时器/计数器等集成在一片芯片上就是单片机了，它主要用来完成各种控制功能。相对微机来说，单片机价格低，非常适合于应用在简单的控制场合以降低成本。另外，单片机是按照工业控制要求设计的，其可靠性很高，可在工业现场复杂的环境下运行。单片机依靠其高的可靠性和极高的性价比，在工业控制，数据采集，智能化仪表，家用电器等方面得到极为广泛的应用。温度是表征物体冷热程度的物理量，温度测量则是工农业生产过程中一个很重要而普遍的参数。温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用。由于温度测量的普遍性，温度传感器的数量在各种传感器中居首位。而且随着科学技术和生产的不断发展，温度传感器的种类还是在不断增加丰富来满足生产生活中的需要。在2单片机温度测量系统中的关键是测量温度、控制温度和保持温度，温度测量是工业对象中主要的被控参数之一。因此，单片机温度测量则是对温度进行有效的测量，并且能够在工业生产中得到了广泛的应用，尤其在电力工程、化工生产、机械制造、冶金工业等重要工业领域中，担负着重要的测量任务。在日常生活中，也可广泛实用于地热、空调器、电加热器等各种家庭室温测量及工业设备温度测量场合。但温度是一个模拟量，如果采用适当的技术和元件，将模拟的温度量转化为数字量虽不困难，但电路较复杂，成本较高。温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度的检测与控制。并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注。而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对温度湿度的检测及控制就非常有必要了。随着科技的飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。传统的温湿度检测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。在这种模式下，不仅效率低不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故都是由人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。而问世监控系统就可以解决这样人才资源浪费，管理不及时的问题，这是由于它的智能化设计所决定的。故本次设计对于类似项目还具有普遍意义。8051单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度控制系统的实力也很多。使用8051单片机能够实现温湿度全程的自动控制，而且8051单片机易于学习掌握，性价比高。使用8051型单片机设计温湿度控制系统，可以即时精确的反应温室内的温度以及适度的变化。完成诸如升温到特定的温度、降温到特定的温度。在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被生长提供了更加适宜的环境。对于大棚种植和花圃、花卉栽培，必须在某些特定环境安装温湿度装置对其进行监控。本系统可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化，能够满足温湿度的控制要求。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,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,33参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，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测。1.3温度控制系统的实现方法温度控制电路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,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。采用主回路无触点控制,克服继电器接触不良的缺点,且维修方便,缺点是温度控制范围小,精度不高。本文就最近几年快速发展的PID温控,模糊控制,神经网络控制在温度控制中的应用做一综述。模糊控制是基于模糊逻辑的描述一个过程的控制算法,主要嵌入操作人员的经验和直觉知识。它适用于控制不易取得精确数学模型和数学模型不确定或经常变化的对象。电力系统的模型通常是不完善的,即使模型已知,也存在参数变化的问题。PID控制简单、方便,但难以解决非线性和参数的变化,模糊控制不需要装置的精确模型,仅依赖于操作人员的经验和直观判断,非常容易应用。模糊温控的实现:(1)将温控对象的偏差和偏差变化率以及输出量划分为不同的模糊值,建立规则,例如,IF温度太高OR温度正在上升,THEN减少控制输入,或风冷。将这些模糊规则写成模糊条件语句,形成模糊模型。(2)根据控制查询表,形成模糊算法。(3)对温度误差采样的精确量模糊化,经过数学处理输入计算机中,计算机根据模糊规则推理做出模糊决策,求出相应的控制量,变成精确量去驱动执行机构,调整输入,达到调节温度,使之稳定的目的。同传统的PID控制比较,模糊控制响应快,超调量小,参数变化不敏感。人工神经网络是当前主要的、也是重要的一种人工智能技术,是一种采用数理模型的方法模拟生物神经细胞结构及对信息的记忆和处理而构成的信息处理方法。它用大量简单的处理单元广泛连接形成各种复杂网络,拓扑结构算法各异,其中误差反向传播算法(即BP算法)应用最为广泛。温度控制系统由于负载的变化以及外界干扰因素复杂,而PID控制只能对电参数的影响做精确的计算,对于外界环境的变化只能做近似的估算,影响控制精度。人工神经网络以其高度的非线映射,自组织,自学习和联想记忆等功能,可对复杂的非线性系统建模。该方法响应速度快,抗干扰能力强,算法简单,且易于用硬件和软件实现。训练方法实际是网络的自学习过程,即根据事先定义好的学习规则,按照提4i供的学习实例,调节网络系统各节点之间相互连接的权值大小,从而达到记忆,联想,归纳等目的。在温控系统中,将温度的影响因素如天气、气温、外加电压、被加热物体性质以及被加热物体温度等作为网络的输入,将其输出作为PID控制器的参数,以实验数据作为样本,在微机上反复迭代,随实验与研究的进行与深入,自我完善与修正,直至系统收敛,得到网络权值,达到自整定PID控制器参数的目的。mnn(memoryneuronnetwork)在每个网络节点增加了记忆神经元,在学习动态非线性系统时,不须知道实际系统过多的结构,同时当系统滞后比较大时不会造成网络庞大难以训练。PID控制即比例、积分、微分控制。自19世纪40年代开始以来,广泛应用在工业生产中,长期以来,由于其结构简单、实用、价格低,在广泛的过程领域内可以实现满意的控制。温控系统将热电偶实时采集的温度值与设定值比较,差值作为PID功能块的输入。PID算法根据比例、积分、微分系数计算出合适的输出控制参数,利用修改控制变量误差的方法实现闭环控制,使控制过程连续,是很普通的调节方法。其缺点是现场PID参数整定麻烦,被控对象模型参数难以确定,外界干扰会使控制漂离最佳状态。提出一种PID参数自整定的温度控制算法,采用简化临界比例度整定法,只需整定一个参数,提高了参数的整定效率,用编程的方法实现在线参数自整定。应用这种规则的系统特点是其瞬态响应超调量小,抗干扰能力强,且振荡有足够的阻尼,具有良好的选择性和灵敏度。效果得到了改善。针对大功率二极管应用中的技术困难,提出开关型大电流双向输出模型和含PID调节器的双闭环控制。本文即采用PID算法来实现温控系统的设计。5i安徽理工大学毕业设计安徽理工大学毕业设计 安徽理工大学毕业设计安徽理工大学毕业设计P1=0x0f;for(i=0;i<20;i++){*(pt+i)=i+1;//write外部存儲器操作}sum=0;for(i=0;i<20;i++){sumtemp=*(pt+i);//read外部存儲器操作sum=sum+sumtemp;}P1=sum;//read結果在P1口display.3.3.262256引脚图3.474LS373简介八八D锁存器(3S,锁存允许输入有回环特性)简要说明：373为三态输出的八D透明锁存器，共有54S373和74LS373两种线路结构型式，其主要电器特性的典型值如下(不同厂家具体值有差别)：型号TPDPD54S373/74S3737ns525mW54LS373/74LS37317ns120mW373的输出端Q0～Q7可直接与总线相连。当三态允许控制端OE为低电平时，Q0～Q7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，Q0～Q7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE为高电平时，Q随数据D而变。当LE为低电平时，D被锁存在已建立的数据电平。当LE端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。引出端符号：D0～D7数据输入端OE三态允许控制端（低电平有效）LE锁存允许端Q0～Q7输出端3.5DS1820简介新的“一线器件”体积更小、适用电压更宽、更经济Dallas半导体公司的数字化温度传感器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、DS1822“一线总线”数字化温度传感器同DS1820一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55°C~+125°C，在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为±2°C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V~5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。DS18B20、DS1822的特性DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0.5°C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色！DS1822与DS18B20软件兼容，是DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM，精度降低为±2°C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。继“一线总线”的早期产品后，DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。3.5.1DS18B20的内部结构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的管脚排列如下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）。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。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。这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。例如+125℃的数字输出为07D0H，+25.0625℃的数字输出为0191H，-25.0625℃的数字输出为FF6FH，-55℃的数字输出为FC90H。3.5.2DS18B20温度传感器的存储器DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节。该字节各位的意义如下：TMR1R011111低五位一直都是1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率，如下表所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）分辨率设置表:R1R0分辨率温度最大转换时间009位93.75ms110位187.5ms011位375ms1112位750ms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：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，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16～60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。3.5.3DS1820使用中注意事项DS1820虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题：(1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送。因此，在对DS1820进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS1820操作部分最好采用汇编语言实现。(2)在DS1820的有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS1820，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS1820超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。(3)连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS1820进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。(4)在DS1820测温程序设计中，向DS1820发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦某个DS1820接触不好或断线，当程序读该DS1820时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。

4软件设计在微机测控系统中，软件的重要性与硬件设置同样重要。硬件是躯体，软件是灵魂，当系统的硬件电路确定之后，系统的主要功能还要靠软件来实现。如果说硬件决定了产品的造价，那么在硬件搭配合理的前提下软件在很大程度上就决定了产品的性能。为了满足系统的要求，编制软件时必须符合以下基本要求:易理解性、易维护性。通常是指软件系统容易阅读和理解，容易发现和纠正错误，容易修改和补充。由于生产过程自动化程度的不断提高，测控系统的结构日趋复杂，设计人员很难在短时间内就对整个系统理解无误，软件的设计与调试不可能一次完成，有些问题是在运行中逐步暴露出来，这就要求编制的软件容易理解和修改。在软件的设计方法中，结构化设计是最好的一种设计方法，这种设计方法是由整体到局部，然后再由局部到细节，先考虑整个系统所要实现的功能，确定整体目标，然后把这个目标分成一个个的任务。任务中可以分成若干个子任务，送样逐层细分，逐个实现。本仪表就是采用这种模块化的设计方法。这样不但使得设计目标明确、思路清晰，而且在检错、调试时也很方便。当出现问题时，可以根据问题的种类和现象来判断是哪一部分出的问题，很容易找出故障所在和故障原因。同时，采用模块化程序结构设计方案，对于系统功能的扩充和修改也提供了很大的方便。实时性。实时性是本系统的基本要求。即要求系统及时响应外部事件的发生，并及时给出处理结果。近年来，由于硬件的集成度与速度的提高，配合相应的软件，实时性容易满足要求，特别是对于汇编语言编制的软件。可测试性。系统软件的可测试性具有两方面的含义:其一是指比较容易地制定出测试准则，并根据这些准则对软件进行测定；其二是软件设计完成后，首先在模拟环境下运行，经过静态分析和动态仿真运行，证明准确无误后才可投入实际运行。准确性。准确性对整个系统具有重要意义。系统要进行大量运算，算法的正确性和准确性问题对控制结果有直接影响，因此在算法选择、位数选择方面要适合要求。可靠性。可靠性是系统软件最重要的指标之一，它要求两方面的意义:第一是运行参数环境发生变化时，软件都能可靠运行并给出正确结果，也就是要求软件具有自适应性:第二是在环境恶劣干扰严重情况下，软件必须保证也能可靠运行，这对整个系统尤为重要。4.1程序结构分析主程序调用了4个子程序，分别是温度传感器读取程序，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。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。程序结构LED数码显示管显示程序键盘扫描及按键处理程序温度传感器读取温度程序温度处理程序图4-1程序结构图是否有按键比较设置温度值与当前温度值大小温度控制按键处理是否开始系统初始化读取传感器温度温度显示是否超过上下限报警电路是否图4-2系统主程序图4.2子程序设计4.2.1读出温度子程序读出温度子程序的主要功能包括初始化,判断DS18B20是否存在,若存在则进行一系列的读操,作若不存在则返回。初始化ＲＯＭ操作指令存储操作指令读取温度值开始ＤＳ１８２０存在？返回否是 图4-3读温度流程图4.2.2LED数码显示管程序显示缓冲区指针置初值取显示数据查七段码表，并将查的七段码送８２７９的段数据出口，显示显示缓冲区指针加１开始返回送完４个数据？ＮＹ 图4-4显示子程序流程图4.2.3键盘扫描及按键处理子程序N延时２０ms逐行扫描键盘开始有键闭合找到闭合键执行其他程序ＮＹＮＹＮＹ有键闭合是不是相同键ＮＹ形成键值延时２０ｍｓ，消除释放抖动键已释放？查表得键码返回ＮＹ图4-5键盘处理程序5结束语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。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。通过此次毕业论文的课题设计，我们学会了怎样把所学的书本知识应用于实践中去，并学会了如何去思考整个控制系统的软硬件设计。实践过程中我们遇到了一些困难，但在解决问题的过程中，我们学会了怎样发现问题、分析问题，进而解决问题。此次课程设计不仅增强了我们学习专业课的兴趣，而且给了我们勇气和信心，更重要的是它为我们以后的学习指明了方向。参考文