智能溫度控制系統(tǒng)畢業(yè)設計論文(已修改)

　

【正文】 目 錄引 言 11 系統(tǒng)的相關介紹 2 系統(tǒng)的目的及意義 2 設計要求 2 系統(tǒng)傳感器DS18B20的介紹 2 DS18B20的主要特性 2 DS18B20的外形和內部結構 3 2 系統(tǒng)分析設計 4 溫度控制系統(tǒng)結構圖及總述 4 系統(tǒng)顯示界面方案 4 系統(tǒng)輸入方案 5 53 相關軟件編譯知識介紹 5 C語言簡介 5 C語言的優(yōu)點 5 C語言缺點 6 Keil簡介 6 系統(tǒng)概述 6 Keil C51單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結構 74系統(tǒng)流程圖設計 7 7 DS18B20控制程序流程圖 8 DS18B20 復位程序流程圖 9 DS18B20寫數(shù)據(jù)程序流程圖 9 DS18B20讀數(shù)據(jù)程序流程圖 10 溫度讀取及轉換程序流程圖 12 MAX7219驅動程序流程圖 13 MAX7219寫入一個字節(jié)數(shù)據(jù)程序流程圖 13 MAX7219寫入一個字數(shù)據(jù)程序流程圖 15 數(shù)碼管溫度顯示程序流程圖 16 按鍵中斷服務程序流程圖 17 5 電路仿真 19 PROTEUS軟件介紹 19 溫度控制系統(tǒng)PROTEUS仿真 196總結 207參考文獻 21附錄1 源程序代碼 22 引 言信息采集(即傳感器技術)、信息傳輸(通信技術)、信息處理(計算機技術)。傳感器屬于信息技術的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究和生活等領域，數(shù)量高居各種傳感器之首。近百年來，溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個階段。(1)傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元件)。(2)模擬集成溫度傳感器/控制器。(3)智能溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從由集成化向智能化、網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。 下面介紹的就是兩種最常見的溫度傳感器： （1）集成溫度傳感器模擬集成溫度傳感器。集成傳感器是將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出功能的專用IC。模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價格低、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等，適合遠距離測溫、控溫，不需要進行非線性校準，外圍電路簡單。它是目前在國內外應用最為普遍的一種集成傳感器，典型產(chǎn)品有AD590、AD59TMP1LM135等。某些增強型集成溫度控制器(例如TC652/653)中還包含了A/D轉換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處。但它自成系統(tǒng)，工作時并不受微處理器的控制，這是二者的主要區(qū)別。 （2）智能溫度傳感器智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是20世紀90年代中期微電子技術、計算機技術和自動測試技術的結晶。智能溫度傳感器內部都包含溫度傳感器、A/D轉換器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)。并且它是在硬件的基礎上通過軟件來實現(xiàn)測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。 1 系統(tǒng)的相關介紹 系統(tǒng)的目的及意義溫度檢測控制系統(tǒng)廣泛應用于社會生活的各個領域,如家電、汽車、材料、電力電子等,常用的控制電路根據(jù)應用場合和所要求的性能指標有所不并且當擾動因素不明確時,參數(shù)調整不便仍是普遍存在的問題。采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，因其內部集成了A/D轉換器，使得電路結構更加簡單，而且減少了溫度測量轉換時的精度損失，使得測量溫度更加精確。數(shù)字溫度傳感器DS18B20只用一個引腳即可與單片機進行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機更加具有擴展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通過單跳數(shù)據(jù)線就可以和主電路連接，故可以把數(shù)字溫度傳感器DS18B20做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實用性。更能串接多個數(shù)字溫度傳感器DS18B20進行范圍的溫度檢測。因此溫度監(jiān)測是生產(chǎn)自動化的重要任務。因而本設計具有非常實際的生產(chǎn)意義。 設計要求本設計是基于單片機STC89C52的溫度控制。它實現(xiàn)的是溫度的監(jiān)測和控制功能。 可設置報警溫度。本設計用DS18B20傳感器來檢測溫度，LED用于顯示。MAX7219用來驅動數(shù)碼顯示。設計先通過keil和proteus來聯(lián)合仿真，然后焊接實物。具體設計要求如下：（1） 使用STC89C52控制器和DS18B20溫度傳感器，實現(xiàn)溫度的檢測和顯示；（2） 設置默認報警溫度為500C，并且能夠通過按鍵設置調高調低報警溫度；（3） 當溫度高于報警溫度時報警燈亮，低于報警溫度時控制電阻絲加熱；（4） 四位數(shù)碼管能通過按鍵交換顯示實測溫度和報警溫度。 系統(tǒng)傳感器DS18B20的介紹 DS18B20的主要特性 　　（1） 適應電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 　　（2） 獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 　　（3） DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。　　 （4）DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內. 　　（5）溫范圍－55℃～+125℃，在10～+85℃時精度為177。℃ 　　（6）可編程 的分辨率為9～12位，℃、℃、℃℃，可實現(xiàn)高精度測溫。 　　（7）在9位分辨率時最多在 ，12位分辨率時最多在750ms內把溫度值轉換為數(shù)字，速度更快。 　　（8）測量結果直接輸出數(shù)字溫度信號，以一 線總線串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。 　　（9）負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。 DS18B20的外形和內部結構 DS18B20內部結構主要由四部分組成：64位光刻ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。: DS18B20的外形及管腳排列 2 系統(tǒng)分析設計 溫度控制系統(tǒng)結構圖及總述本設計實際上是模仿飲水機的工作原理。它是采用DS18B20溫度傳感器測試環(huán)境溫度，經(jīng)過CPU數(shù)據(jù)處理，用LED數(shù)碼管來顯示溫度。該設計可設置預期溫度。當溫控開關打開時，若測得環(huán)境溫度低于設定溫度，則繼電器吸合，啟動電熱絲工作；若測得環(huán)境溫度高于設定溫度，則繼電器釋放，電熱絲停止工作。 時鐘電路按鍵設定電路溫度傳感器電路LED顯示電路報警信號燈控制電路繼電器控制電路單片機（89C52）主控制器 系統(tǒng)顯示界面方案該系統(tǒng)要求完成溫度的顯示以及按鍵操作時的實時顯示功能。基于上述原因，本次設計考慮了兩種方案：方案一：完全采用LCD液晶顯示。這種方案顯示精確，可方便的顯示各種英文字符，溫度符號，正負號等，但實現(xiàn)復雜，且須完成大量的軟件工作。方案二：完全采用數(shù)碼管顯示。這種方案優(yōu)點是實現(xiàn)簡單。缺點是功能較少，只能顯示有限的符號和數(shù)碼字符。根據(jù)本設計的要求，方案二已經(jīng)滿足了要求，所以本次設計采用方案二以實現(xiàn)系統(tǒng)的顯示功能。 系統(tǒng)輸入方案這里同樣討論了兩種方案：方案一：采用8155擴展I/O口、鍵盤及顯示等。該方案的優(yōu)點是使用靈活可編程，并且有RAM及計數(shù)器。若用該方案，可提供較多I/O口,但操作起來稍顯復雜。方案二：直接在I/O口線上接上按鍵開關。因為設計時精簡和優(yōu)化了電路，所以剩余的端口資源還比較多。 由于該系統(tǒng)是對設定報警溫度的控制，只需用單片機本身的I/O口就可實現(xiàn)，且本身的計數(shù)器及RAM已經(jīng)夠用，故選擇方案二。 能完成對系統(tǒng)溫度的監(jiān)測及控制，并且能夠對被控現(xiàn)場的溫度進行智能調節(jié)，以保持被控現(xiàn)場溫度基本不變。該系統(tǒng)如果應用于現(xiàn)實生活具有很強的實用意義。 3 相關軟件編譯知識介紹 C語言簡介 C語言是一種計算機程序設計語言。它既具有高級語言的特點，又具有匯編語言的特點。它可以作為工作系統(tǒng)設計語言，編寫系統(tǒng)應用程序，也可以作為應用程序設計語言，編寫不依賴計算機硬件的應用程序。它的應用范圍廣泛，具備很強的數(shù)據(jù)處理能力，不僅僅是在軟件開發(fā)上，而且各類科研都需要用到C語言 。具體應用比如單片機以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。 C語言的優(yōu)點 C語言現(xiàn)在被廣泛應用于單片機以及嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，它具有如下一些優(yōu)點： （1） 簡潔緊湊、靈活方便；　　 　　（2） 運算符豐富；　　 　　（3） 數(shù)據(jù)類型豐富 ；　　 （4） C是結構式語言； 　　 　　（5） 語法限制不太嚴格，程序設計自由度大； 　　 　（6） 允許直接訪問物理地址，對硬件進行操作； 　　 （7） 生成目標代碼質量高，程序執(zhí)行效率高； 　　 　　（8） 適用范圍大，可移植性好 。　　 C語言缺點C語言是一種較匯編語言高級的語言，但相對于匯編這種直接面向機器的語言來說，它的處理效率較會變低。 Keil簡介Keil C51是美國Keil Softw