畢業(yè)設(shè)計（論文）基于89S52單片機的多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

1、學號10212408102畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計教 學 系： 信息工程系 指導(dǎo)教師： 專業(yè)班級： 自動化1081 學生姓名： 二一二年六月畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書學生姓名專業(yè)班級自動化1081指導(dǎo)教師工作單位華夏學院信息系設(shè)計(論文)題目多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)計（論文）主要內(nèi)容：1） 查閱相關(guān)資料,了解課題的相關(guān)背景,應(yīng)用以及研究的意義和目的.2） 多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案的確定與論證,畫出系統(tǒng)的整體框圖。3） 控制系統(tǒng)原理圖的硬件設(shè)計。4） 系統(tǒng)軟件框圖設(shè)計。5） 撰寫符合學校相關(guān)要求（字數(shù)、格式、圖表）的畢業(yè)論文。要求完成的主要任務(wù)及其時間安排:1）主要任務(wù)： 設(shè)

2、計一種單片機電氣控制系統(tǒng)，實現(xiàn)多點溫度監(jiān)控的功能。 2）時間安排：第1-2周：畢業(yè)實習，下達畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，查閱相關(guān)文獻資料，明確研究內(nèi)容，了解研究所需元件的規(guī)格及其價格；第3周：確定方案，完成開題報告；第4-6周：完成系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計。第7-10周：系統(tǒng)各組成部分的選型；第1112周：系統(tǒng)軟件框圖設(shè)計。第1315周：完成并修改畢業(yè)論文。第15周: 準備論文答辯。必讀參考資料：1 陳明螢8051單片機課程設(shè)計實訓(xùn)教材m北京：清華大學出版社，20042 房小翠單片微型計算機與機電接口技術(shù)m國防工業(yè)出版社，20023 張新榮基于單片機的多路溫度監(jiān)控測系統(tǒng)設(shè)計j工業(yè)控制計算機，2010（07）4

3、王哲基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計j機械研究與應(yīng)用，2010（04）5 陳元莉.基于單片機的溫度采集監(jiān)控系統(tǒng)j宜賓學院學報，2011（06） 指導(dǎo)教師簽名： 教研室主任簽名： 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題目多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計1目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）：溫度控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)，科學研究和人們的生活領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，工業(yè)生產(chǎn)過程中，很多時候都需要對溫度進行嚴格的監(jiān)控以使得生產(chǎn)能夠順利進行，使用自動化溫度控制系統(tǒng)；可以對生產(chǎn)環(huán)境的溫度進行自動控制保證生產(chǎn)的自動化智能化能夠順利安全進行，從而提高企業(yè)的安全效率倉庫儲存領(lǐng)域必須對溫度和濕度進行檢測和控制，國家的儲備糧倉庫對溫度的控制更是

4、嚴格的。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，隨著大棚技術(shù)的不斷普及，溫室大棚的數(shù)量不斷的增多，對于現(xiàn)在的蔬菜大棚來說最重要的一個管理因素就是溫度控制，溫度太低，蔬菜就會被凍死，濕度太低，蔬菜就會停止生長，所以要將溫度控制在適合蔬菜生長的范圍內(nèi)。傳統(tǒng)的溫度控制是在溫室大棚內(nèi)部懸掛一個溫度計，由人讀取的溫度值來調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫度。如果僅僅依靠人工來控制，既耗人力，又容易出差錯?，F(xiàn)在隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴大，傳統(tǒng)的方法就會顯現(xiàn)很大的局限性。因此在現(xiàn)代化的蔬菜大棚管理中，通常有溫度自動控制系統(tǒng)，來控制大棚溫度，適應(yīng)生產(chǎn)需要。在規(guī)?；?、集約化飼養(yǎng)條件下，環(huán)境對養(yǎng)豬生產(chǎn)水平的制約作用日益顯著，環(huán)境的控制水平已成為養(yǎng)豬現(xiàn)代化的重

5、要標志，而諸多環(huán)境因素中，溫度對養(yǎng)豬生產(chǎn)的影響最大。大部分豬場十分簡陋，豬舍的溫度隨著外界環(huán)境的變化而變化，生產(chǎn)成績起伏不定，時好時壞，出現(xiàn)這種情況的主要原因，一是觀念陳舊，用傳統(tǒng)的方法飼養(yǎng)現(xiàn)代的豬；二是資金投入不足；三是對溫度的重要性認識不足。溫度控制在養(yǎng)豬生產(chǎn)各個階段的重要性可見一斑。在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是分子平均功能的標志，它決定一個系統(tǒng)是否與其它系統(tǒng)處于熱平衡的物理量，它的基本特征在于一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。如當溫度較低時，分子、原子振動的速度很小，無法掙脫分子、原子也變小，分子之間距離就較大，此時物質(zhì)為液態(tài)。但隨著溫度的不斷升高，分子運動十分激烈，分子間的距離也變大，此時

6、物質(zhì)為氣體。整個世界這么精彩就是因為這些不同的分子，原子在不同的溫度下變化而來的。所以在各個參數(shù)標準下，控制溫度在工業(yè)生產(chǎn)中尤為重要。在我們的生活當中，隨著生活水平的提高，人們對家居需求由面積需求變?yōu)槭孢m需求。地板采暖采用輻射方式供暖，符合人體生理需求曲線，如果控制系統(tǒng)選取得當，不僅可以提高房間舒適度，更可以使系統(tǒng)運行費用降低許多。如今一般是在典型位置安裝一個溫控裝置，溫控器根據(jù)室溫和溫度設(shè)定直接控制溫度。2基本內(nèi)容和技術(shù)方案： 基本內(nèi)容： 利用單片機串口通信組成測控網(wǎng)絡(luò)，各個從機與主機進行通信交換信息，主機將采集到的溫度統(tǒng)一實行顯示，管理者可根據(jù)實時溫度發(fā)出控制命令，由主機向從機通過串口通信

7、網(wǎng)絡(luò)傳達決策，再由各從機對溫度實施控制。 本設(shè)計主要研究內(nèi)容如下：(1) 利用單片機搭建rs-485通信網(wǎng)絡(luò)； (2) 利用溫度傳感器實施溫度實時監(jiān)控；(3) 利用通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)主機向從機下達控制任務(wù)； (4) 實現(xiàn)溫度控制，在控制中結(jié)合具體的控制算法進行； 技術(shù)方案：系統(tǒng)設(shè)計方案如下：本系統(tǒng)最核心就是實現(xiàn)主機與從機間的通信，通信使用串口實現(xiàn)主機“一對多的控制”。為了實現(xiàn)操作者對其控制就必須建立良好的人機交互界面，故本機將采用12864液晶實施信號顯示，采用鍵盤讀入控制信息，確保本機具有良好的人機交互界面。溫度采集使用ds18b20，優(yōu)點是：單總線，降低系統(tǒng)成本，輸出是數(shù)字量，易于單片機接口。由

8、于本系統(tǒng)要實現(xiàn)多機通信，應(yīng)盡量使用同型號單片機，考慮成本采用at89s52單片機。方案具體框圖如下圖1所示：單片機at89s52一號從機二號從機rs_485rs-48512864液晶顯示實時溫度鍵盤輸入溫控設(shè)備溫控設(shè)備 圖1 方案具體框圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計方案如下：c語言是一種通用的計算機程序設(shè)計語言，在國際上十分流行，它既可用來編寫計算機的系統(tǒng)程序，也可用來編寫一般的應(yīng)用程序。c51編譯器可以直接對8051單片機的內(nèi)部特殊功能寄存器和i/o口進行操作，直接訪問片內(nèi)或片外存儲器，還可以進行各種位操作，能產(chǎn)生簡潔、高效率的程序代碼，在代碼質(zhì)量上可以與匯編語言相媲美。因此系統(tǒng)在設(shè)計中多數(shù)的程序使用了c

9、語言進行設(shè)計，少數(shù)的一些程序用匯編語言編寫，用c語言進行調(diào)用。主程序主要完成系統(tǒng)初始化，顯示刷新，串口通信，鍵盤監(jiān)控等任務(wù)，開機后我們首先實現(xiàn)數(shù)據(jù)，液晶及串口的初始化，接下來我們進入主循環(huán)讓主機與各分機輪流進行通信，更新實現(xiàn)溫度，刷新顯示，并監(jiān)控鍵盤是否有按鍵設(shè)置動作，如有進入設(shè)置狀態(tài)，進行設(shè)置提示，采集設(shè)置數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行保存，對控制信息進行編碼，并通過通信網(wǎng)絡(luò)向從機發(fā)出溫度控制命令。控制信息編碼格式是：第一位為機號，第二位至第八位為目標溫度。各從機根據(jù)編碼格式解碼。主機主程序流程圖如下圖2：初始化顯示初始化數(shù)據(jù)初始化串口輪流與各從機進行通信是否通信成功更新顯示數(shù)據(jù)掃描鍵盤更新溫控設(shè)置否是開

10、始圖2 主機主程序流程圖3進度安排：1 2周 查閱相關(guān)文獻，畢業(yè)實習；3 周 學習了解相關(guān)知識，寫開題報告；4 5周 設(shè)計單片機系統(tǒng)的整體硬件電路；6 8周 系統(tǒng)各個組成部分的選型；910周 系統(tǒng)軟件框圖的設(shè)計；11-12周 調(diào)試基本硬件電路，測試完善工作；13 周 撰寫論文；14 周 根據(jù)指導(dǎo)老師和答辯小組評閱的意見修改論文； 15 周 參加畢業(yè)論文答辯。4指導(dǎo)老師意見：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日鄭 重 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲

11、明的法律后果由本人承擔。 本人簽名： 日期： 目錄摘 要1abstract21 緒論31.1 研究背景31.2本設(shè)計的主要工作和結(jié)構(gòu)安排32 溫度監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案選擇52.1 方案一52.2 方案二53 硬件設(shè)計73.1 主機模塊73.2 通信網(wǎng)絡(luò)模塊83.3 人機交互模塊93.4 傳感器模塊103.5 繼電器控制模塊114 軟件設(shè)計124.1 主體程序部分設(shè)計124.2 通信程序設(shè)計134.3 人機接口程序134.4 控制算法軟件設(shè)計145 系統(tǒng)調(diào)試165.1 硬件調(diào)試165.2 軟件調(diào)試16結(jié) 論17參考文獻18附 錄 a 元器件清單19附 錄 b 總硬件圖20附 錄 c 源程序21主機

12、程序21從機程序41致 謝46摘 要本設(shè)計主要從硬件和部分軟件介紹了單片機溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計思路，簡單說明如何實現(xiàn)對溫度的控制，并對硬件原理圖和程序框圖作了簡潔的描述。還介紹了在單片機控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計中的一些主要技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，該系統(tǒng)主要以at89s52單片機為核心, 同時利用ds18b20溫度傳感器采集溫度，實現(xiàn)對本系統(tǒng)人工溫度的設(shè)置，采用12864液晶實施信息顯示。at89s52單片機設(shè)計的溫度檢測電路是本次設(shè)計的主要內(nèi)容，是整個單片機溫度控制系統(tǒng)設(shè)計中不可缺少的一部分，該系統(tǒng)對溫度進行實時采集與檢測。本設(shè)計介紹的單片機自動控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容包括：系統(tǒng)方案、元器件選擇、系統(tǒng)理論分析、硬件

13、設(shè)計、部分軟件設(shè)計及主要技術(shù)性能參數(shù)。本文的1、2章分析了單片機溫度控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和意義，敘述了系統(tǒng)的設(shè)計方案和工作原理，之后在論文的3、4章中，分別對系統(tǒng)的硬件電路、軟件程序進行了詳細的原理介紹，并對各模塊進行了設(shè)計。并對系統(tǒng)的部分模塊進行了調(diào)試。在論文的第5章中，記錄了對系統(tǒng)部分模塊調(diào)試中遇到的問題與自己的調(diào)試體會。關(guān)鍵詞：單片機at89s52；溫度傳感器ds18b20；溫度檢測；溫度控制abstractthe design of single-chips temperature control system is introduced from hardware and some s

14、oftware,and simply explains how to actualize the temperature control.the hardware principle and software case fig are described.some important techniques in a design scheme of the hardware and the software of the temperature control by single-chip microcomputer are introduced.the system mostly takes

15、 at89s52 single-chip microcomputer as core, at the same time use the ds18b20 temperature sensor gathering temperature to this system artificial temperature establishment, the establishment value demonstrated on 12864. the main content of this design is temperature testing circuit that uses at89s52 s

16、igle-chip microcomputer.it is a part of the whole design that cannot be lacked.the system is used to collect and control temperature in real time.the temperature automatic control system based on single-chip microcomputer is described in the article including system scheme, parts of an apparatus cho

17、ice,theoretical analysis,the design of hardware and some software, and main technical performance parameters.in this paper, i analyze the design of single-chip temperature system in chapter 1 and 2. after a brief introduction of the system design and operating principle, i introduce the principle of

18、 the system hardware circuits, software program in detail. at the same time, i design the modules and simulate them in chapter 3 and 4. several part of the simulation results with the theoretical results is compared and analyzed . in the paper in chapter 5, i record the problems encountered in testi

19、ng and my own experiences in detail, and gives the results of physical testing. keywords: single-chipmicrocomputer at89s52; temperaturesensor ds18b20; temperature collecting; temperature controlling;1 緒論溫度控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)，科學研究和人們的生活領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，工業(yè)生產(chǎn)過程中，很多時候都需要對溫度進行嚴格的監(jiān)控以使得生產(chǎn)能夠順利進行，使用自動化溫度控制系統(tǒng)；可以對生產(chǎn)環(huán)境的溫度進行自動

20、控制保證生產(chǎn)的自動化智能化能夠順利安全進行，從而提高企業(yè)的安全效率倉庫儲存領(lǐng)域必須對溫度和濕度進行檢測和控制，國家的儲備糧倉庫對溫度的控制更是嚴格的。1.1 研究背景在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，隨著大棚技術(shù)的不斷普及，溫室大棚的數(shù)量不斷的增多，對于現(xiàn)在的蔬菜大棚來說最重要的一個管理因素就是溫度控制，溫度太低，蔬菜就會被凍死，濕度太低，蔬菜就會停止生長，所以要將溫度控制在適合蔬菜生長的范圍內(nèi)。傳統(tǒng)的溫度控制是在溫室大棚內(nèi)部懸掛一個溫度計，由人讀取的溫度值來調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫度。如果僅僅依靠人工來控制，既耗人力，又容易出差錯?，F(xiàn)在隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴大，傳統(tǒng)的方法就會顯現(xiàn)很大的局限性。因此在現(xiàn)代化的蔬菜大棚管理

21、中，通常有溫度自動控制系統(tǒng)，來控制大棚溫度，適應(yīng)生產(chǎn)需要。在規(guī)模化、集約化飼養(yǎng)條件下，環(huán)境對養(yǎng)豬生產(chǎn)水平的制約作用日益顯著，環(huán)境的控制水平已成為養(yǎng)豬現(xiàn)代化的重要標志，而諸多環(huán)境因素中，溫度對養(yǎng)豬生產(chǎn)的影響最大。大部分豬場十分簡陋，豬舍的溫度隨著外界環(huán)境的變化而變化，生產(chǎn)成績起伏不定，時好時壞，出現(xiàn)這種情況的主要原因，一是觀念陳舊，用傳統(tǒng)的方法飼養(yǎng)現(xiàn)代的豬；二是資金投入不足；三是對溫度的重要性認識不足。溫度控制在養(yǎng)豬生產(chǎn)各個階段的重要性可見一斑。在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是分子平均功能的標志，它決定一個系統(tǒng)是否與其它系統(tǒng)處于熱平衡的物理量，它的基本特征在于一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。如當溫度較

22、低時，分子、原子振動的速度很小，無法掙脫分子、原子也變小，分子之間距離就較大，此時物質(zhì)為液態(tài)。但隨著溫度的不斷升高，分子運動十分激烈，分子間的距離也變大，此時物質(zhì)為氣體。整個世界這么精彩就是因為這些不同的分子，原子在不同的溫度下變化而來的。所以在各個參數(shù)標準下，控制溫度在工業(yè)生產(chǎn)中尤為重要。在我們的生活當中，隨著生活水平的提高，人們對家居需求由面積需求變?yōu)槭孢m需求。地板采暖采用輻射方式供暖，符合人體生理需求曲線，如果控制系統(tǒng)選取得當，不僅可以提高房間舒適度，更可以使系統(tǒng)運行費用降低許多。如今一般是在典型位置安裝一個溫控裝置，溫控器根據(jù)室溫和溫度設(shè)定直接控制溫度。1.2本設(shè)計的主要工作和結(jié)構(gòu)安排

23、利用單片機串口通信組成測控網(wǎng)絡(luò)，各個從機與主機進行通信交換信息，主機將采集到的溫度統(tǒng)一實行顯示，管理者可根據(jù)實時溫度發(fā)出控制命令，由主機向從機通過串口通信網(wǎng)絡(luò)傳達決策，再由各從機對溫度實施控制。 本設(shè)計主要研究內(nèi)容如下：(1) 利用單片機搭建rs-485通信網(wǎng)絡(luò)； (2) 利用溫度傳感器實施溫度實時監(jiān)控；(3) 利用通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)主機向從機下達控制任務(wù)； (4) 實現(xiàn)溫度控制，在控制中結(jié)合具體的控制算法進行本論文分為以下幾個方面進行闡述所設(shè)計的多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)： 第1章 緒論。主要概述多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)的研究背景和意義； 第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計。主要敘述了溫度監(jiān)控系統(tǒng)的基本原理和總體設(shè)計方案

24、； 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計。對系統(tǒng)的硬件電路進行分塊設(shè)計； 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計。對系統(tǒng)的軟件進行了設(shè)計與分析； 第5章 系統(tǒng)調(diào)試。主要概述了系統(tǒng)部分模塊的調(diào)試方法。2 溫度監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案選擇2.1 方案一利用單一單片機同時掛載多個溫度傳感器實行多點溫度采集控制?？勺畲笙薅鹊墓?jié)約成本。方案具體框圖如下：單片機二號傳感器一號傳感器三號傳感器人機交互設(shè)備各分機加熱設(shè)備圖2-1方案一設(shè)計框圖本方案看似節(jié)約成本且簡單可行，其實在工業(yè)現(xiàn)場這個充滿干擾的環(huán)境中如果只是用傳感器單一的將信號與主機進行長距離傳送得到的信號常常是失真的信號，無法實現(xiàn)精確控制、所以方案一不可行。2.2 方案二利用單片機串口通信組

25、成測控網(wǎng)絡(luò)，各從機與主機進行通信交換信息，主機將采集到的溫度統(tǒng)一實時顯示，管理者可根據(jù)實時溫度發(fā)出控制命令，由主機向從機通過串口通信網(wǎng)絡(luò)傳達決策，再由各從機對溫度實施控制。具體設(shè)計分以下幾個方面實施：(1)本系統(tǒng)最核心就是實現(xiàn)主機與從機間的通信，通信使用串口實現(xiàn)主機“一對多的控制”。(2)本機要實現(xiàn)操作者對其的控制就必須建立良好的人機交互界面，故本機將采用12864液晶實施信息顯示，采用鍵盤讀入控制信息，確保本機具有良好的人機交互界面。(3)溫度的采集使用ds18b20，優(yōu)點：單總線，降低系統(tǒng)成本，輸出是數(shù)字量，易于單片機接口。(4)由于本系統(tǒng)要實現(xiàn)多機通信，應(yīng)盡量使用同型號單片機，考慮成本采

26、用at89s52單片機(5)其他事項我們將在實施中改動，努力使系統(tǒng)具有較高的實用性，豐富的功能和低廉的成本。單片機at89s52一號從機二號從機rs_485rs-48512864液晶顯示實時溫度鍵盤輸入溫控設(shè)備溫控設(shè)備圖2-2方案二設(shè)計方案因方案一通信距離過短，抗干擾性較差，經(jīng)過各方面比較論證我們最終采用方案二。3 硬件設(shè)計硬件設(shè)計共分以下幾個模塊實施：主機模塊、通信網(wǎng)絡(luò)模塊、人機交互模塊、傳感器模塊、繼電器控制模塊。各部分的設(shè)計和器件選型介紹如下：3.1 主機模塊主機作為整個系統(tǒng)的核心單元，將決定整個系統(tǒng)的基本性能，考慮到本系統(tǒng)單片機用量大，為了節(jié)約成本，并便于系統(tǒng)維護，并縮短開發(fā)周期主機模

27、塊采用at89s52單片機。其主要的性能參數(shù)如下：為了便于實施串行通信我們統(tǒng)一采用11.0592mhz的晶振，圖3-1 主機模塊的電路圖并為單片機外圍設(shè)立了上拉電路和復(fù)位電路。具體電路如圖3-1所示。3.2 通信網(wǎng)絡(luò)模塊通信是本系統(tǒng)的核心，在本系統(tǒng)中從多點采集溫度和像個分機發(fā)出溫度控制指令都是通過通信網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的。為了實現(xiàn)遠距離的信號傳輸，我們采用rs-485串行通信。因為rs485串行通信利用差分信號傳輸數(shù)據(jù)，故其傳輸距離可以達到千米級，具體硬件電路的實現(xiàn)如下圖所示：圖3-2 通信模塊電路圖 ttl電平與rs-485電平的轉(zhuǎn)換采用max485芯片，芯片的具體介紹如下： 圖3-3 max485

28、 管腳圖3.3 人機交互模塊人機交互模塊主要用于控制者向系統(tǒng)輸入控制命令，監(jiān)測系統(tǒng)實時運行情況，在輸出部分我們采用12864液晶制作了良好的顯示界面，在輸入部分我們使用4*4鍵盤。開機時我們使用12864的繪圖功能顯示待機畫面，進入工作狀態(tài)后屏幕顯示三個溫度采集點的實時溫度，進入設(shè)置狀態(tài)后屏幕顯示設(shè)置畫面和設(shè)置提示。液晶顯示模塊是12864點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個中文漢字（16x16點陣）、128個字符（8x16點陣）及64x256點陣顯示ram（gdram）。可與cpu直接接口，提供兩種界面來連接微處理機：8-位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標

29、顯示、畫面移位、睡眠模式等1。圖3-4 12864液晶外形圖表3-1 12864液晶引腳功能說明引腳名稱方向說明引腳名稱方向說明1vss-gnd（0v）11db4i數(shù)據(jù)42vdd-supply voltage for logic (+5v)12db5i數(shù)據(jù)53vo-supply voltage for lcd （懸空）13db6i數(shù)據(jù)64rs (cs)oh: data l: instruction code14db7i數(shù)據(jù)75r/w (sid)oh: read l: write15psboh: parallel model: serial mode6e (sclk)oenable signal

30、16nc-空腳7db0i數(shù)據(jù)017/rstoreset signal 低電平有效8db1i數(shù)據(jù)118nc-空腳9db2i數(shù)據(jù)219leda-背光源正極（led+5v）10db3i數(shù)據(jù)320ledk-背光源負極（led-ov）3.4 傳感器模塊溫度傳感器我們采用ds18b20單總線溫度傳感器，其具有接口簡單、直接輸出數(shù)字量等優(yōu)點。圖3-5 ds18b20外形及管腳圖ds18b20是美國dallas半導(dǎo)體公司繼ds1820之后最新推出的一種改進型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。可以分別在93.75 ms和75

31、0 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從ds18b20讀出的信息或?qū)懭雂s18b20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫,溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的ds18b20供電，而無需額外電源。因而使用ds18b20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。5ds18b20輸出的數(shù)據(jù)格式如下所示：3.5 繼電器控制模塊為了實現(xiàn)溫度控制我們須將控制信號施加在驅(qū)動設(shè)備上這就需要使用控制元件繼電器。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安

32、全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。3但是單片機端口的驅(qū)動能力是非常

33、小的為了實現(xiàn)對繼電器的控制我們還需要使用三極管對單片機輸出的電流進行放大，經(jīng)測試我們使用三極管9012放大電流，確保繼電器能夠可靠地吸合與斷開。經(jīng)過詳細設(shè)計，我們的硬件設(shè)計達到了系統(tǒng)要求，經(jīng)過仿真，我們搭建了實物電路，系統(tǒng)各部分硬件電路組合后達到了預(yù)期設(shè)計目標4 軟件設(shè)計軟件的設(shè)計是本系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，我們采用自上到下逐步細化的思路實施。程序主要分為主程序、通信程序、人機接口程序、控制算法三部分。4.1 主體程序部分設(shè)計 主程序主要完成系統(tǒng)初始化、顯示刷新、串口通信、鍵盤監(jiān)控等任務(wù)，主程序流程圖圖4-1所示，開機后我們首先實現(xiàn)數(shù)據(jù)、液晶初始化顯示初始化數(shù)據(jù)初始化串口輪流與各從機進行通信是否通信成

34、功更新顯示數(shù)據(jù)掃描鍵盤更新溫控設(shè)置否是開始圖4-1 主機主程序流程圖串口的初始化，接下來我們進入主循環(huán)讓主機與各分機輪流進行通信，更新實時溫度，刷新顯示，并監(jiān)控鍵盤是否有按鍵設(shè)置動作，如有進入設(shè)置狀態(tài)，進行設(shè)置提示，采集設(shè)置數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行保存，對控制信息進行編碼，并通過通信網(wǎng)絡(luò)向從機發(fā)出溫度控制命令?？刂菩畔⒕幋a格式是：第一位為機號，第二位至第八位為目標溫度。各從機根據(jù)編碼格式解碼。4.2 通信程序設(shè)計通信中我們使用rs485串行通信，為了延長傳輸距離，我們使用較低的波特率，降低誤碼率。在主機及分機初始化完成后，分機處于接收狀態(tài)，主機發(fā)送分機號辨別數(shù)據(jù)，分機接收到后立即與自身編碼對比正確發(fā)送

35、數(shù)據(jù)供主機監(jiān)控決策。主機發(fā)送從機編號從機接受比對是本機編號否接受信息是否圖4-2 通信過程程序流4.3 人機接口程序人機接口部分主要采用鍵盤輸入指令，液晶顯示輸出供操作者決策，鍵盤掃描采用典型的4乘4鍵盤掃描模式，逐列進行掃描，延時確認按鍵動作，查取鍵碼，并進行松手檢測。否是否是開 始送列掃描碼判斷是否有鍵按下延時消抖確定有鍵按下查找鍵碼，松手檢測返回鍵值圖4-3 鍵盤掃描程序流程圖顯示采用12864液晶程序嚴格按照其時序編寫，在設(shè)置狀態(tài)設(shè)定圖4-4 12864液晶寫數(shù)據(jù)時序圖光標閃爍，開機時利用繪圖模式，顯示開機畫面。4.4 控制算法軟件設(shè)計由于我們設(shè)計的控制系統(tǒng)需要對廣泛的控制對象在不需要

36、精密建模分析的情況下，具有較好的控制效果，同時為了提高系統(tǒng)的實時性，減少單片機的計算任務(wù)，經(jīng)考慮我們采用模糊控制作為控制器的算法。根據(jù)偏差大小決定輸出控制量的大小。開 始讀取溫度數(shù)據(jù)計算目標值與當前值偏差根據(jù)偏差對照隸屬度函數(shù)確定論域查找對應(yīng)輸出值輸出控制量結(jié) 束圖4-5 模糊控制算法軟件流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)組件完成后為了確保系統(tǒng)的正確性與可靠性我們對系統(tǒng)的軟硬件都進行了細致的調(diào)試和測試5.1 硬件調(diào)試由于我們在設(shè)計中嚴格按照計劃進行，對部分程序及硬件進行了周密的設(shè)計，并對可測試的部分在電腦上進行了仿真，確認方案可行后我們開始對硬件進行了實物測試，但是實際情況并不是像我們想象的那樣好，由于天

37、氣寒冷我們大家穿的衣物較多，不同成分的衣服面料摩擦后產(chǎn)生了大量的靜電，是我們的液晶工作的不是很正常，最終經(jīng)過反復(fù)調(diào)試我們發(fā)現(xiàn)了這個問題。在接下來的調(diào)試中我們在每次操作前都讓手觸摸接地金屬放去靜電以免損壞芯片。在硬件調(diào)試中我們設(shè)置了各種溫度觀察實時溫度的準確性，對繼電器的驅(qū)動我們試用了9013和9012及8050三種二極管，經(jīng)測試，我們發(fā)現(xiàn)9012的效果較好，最終我們采用9012驅(qū)動。在硬件電路搭建完成后我們讓其連續(xù)運行一中午測試其能否正常工作。在通信網(wǎng)絡(luò)搭建后我們測試了正確性，并為電源加上了濾波電容，防止干擾竄入干擾通信的正常進行。在使用max485搭建通信網(wǎng)絡(luò)時，我們的系統(tǒng)經(jīng)常莫名其妙的出現(xiàn)

38、異常，經(jīng)過查找我們降低了通信的波特率，但是故障依然存在最終我們發(fā)現(xiàn)是電阻不匹配，經(jīng)過測試與查找資料我們更換了電阻，加入了電容防止干擾，重新布局了電路，并換掉了兼容性較差的芯片，改動后又進行了詳細測試，方才確定了通信模式與波特率。5.2 軟件調(diào)試軟件的調(diào)試我們主要通過計算機仿真進行，但是在仿真成功之后，在實際燒錄運行時偶爾也出了不少錯誤。仿真畢竟是在一種比較理想的環(huán)境下運行，在實際燒錄后我們的液晶顯示無法正常顯示，后來才發(fā)現(xiàn)是液晶寫指令的時間間隔不夠，液晶控制芯片反應(yīng)時間不足，導(dǎo)致指令寫入錯誤，最終我們我們在指令寫入的間隙加入了延時程序最終實現(xiàn)了液晶準確的現(xiàn)實。 主機與分機的通信機制設(shè)計，是本系

39、統(tǒng)軟件設(shè)計的重中之重，考慮到主機較為繁忙，我們設(shè)計讓分機較多的處于等待狀態(tài)，等待接收主機信號，接收到后馬上能夠回復(fù)主機，使主機花較少的時間用于通信，由此而節(jié)約了主機的時間，使整個系統(tǒng)的效率較高，實時性較好，能夠較快的刷新溫度，快速的對溫度的變化及外界的請求作出回應(yīng)。結(jié) 論本次設(shè)計再一次的加深了我們對控制理論與單片機控制技術(shù)的理解，鍛煉了我們的實踐能力。在本次畢業(yè)設(shè)計以前，我一直認為我已經(jīng)把單片機學懂了，誰知道到了畢業(yè)設(shè)計的時候才發(fā)現(xiàn)原來并不是那么一回事，學海無涯，我也終于對這句話有了更深刻的認識。在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，對溫度控制系統(tǒng)的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內(nèi)變化，穩(wěn)定性好，不振蕩

40、，對系統(tǒng)的快速性要求不高。在論文中簡單分析單片機溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計過程和實現(xiàn)方法。溫度監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)定的溫度范圍完成一定范圍的溫度控制。at89s52單片機，體積小，重量輕，抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，即使在非電子計算機專業(yè)人員，通過學習一些專業(yè)基礎(chǔ)知識以后也能依靠自己的技術(shù)力量，來開發(fā)所希望的單片機應(yīng)用系統(tǒng)。本文的溫度控制系統(tǒng)，只是單片機廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的一例，相信單片機的應(yīng)用會更加廣泛性。本系統(tǒng)的設(shè)計方案有很多種，上述方案是多種方案中的一種，其功能強大，成本低，元件少，精度高，可靠性好，穩(wěn)定性高，抗干擾能力強。通過對系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計和調(diào)試過程，積累了不少

41、實際經(jīng)驗，開拓了了思維，為今后在這方面的工作打下了較為堅實的基礎(chǔ)。本文還有很多不足之處，懇請各位專家和老師批評指正。參考文獻1 陳明螢8051單片機課程設(shè)計實訓(xùn)教材m北京：清華大學出版社，20042 房小翠單片微型計算機與機電接口技術(shù)m國防工業(yè)出版社，20023 張新榮基于單片機的多路溫度監(jiān)控測系統(tǒng)設(shè)計j工業(yè)控制計算機，2010（07）4 王哲基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計j機械研究與應(yīng)用，2010（04）5 陳元莉.基于單片機的溫度采集監(jiān)控系統(tǒng)j宜賓學院學報，2011（06）6 李建忠.單片機原理與應(yīng)用m.西安:西安電子科技大學出版社，20077 童詩白，華成英模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)m北京：高等教育

42、出版社，20018 胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)m.北京：清華大學出版社，19969 john yarbroughdigital applications and designm北京：機械工業(yè)出版社，200310 rosenthall emproceedings of the fifth canadian mathematical congressj，2006： 附 錄 a 元器件清單序號器件規(guī)格型號數(shù)量序號器件規(guī)格型號數(shù)量1單片機at89s5232液晶顯示器1286413溫度傳感器ds18b2034三極管901235繼電器srs-05vdc-sh36鍵盤4*417晶振11.0592mhz3

43、8電容10uf39瓷片電容22pf610發(fā)光二極管311電阻10k312電阻200oh313導(dǎo)線若干14ttl與485 電平轉(zhuǎn)換芯片max4853附 錄 b 總硬件圖附 錄 c 源程序主機程序：4#include#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define lcd_data p2sbit lcd_rs=p10;sbit lcden=p11;sfr key=0x80;uint t,t1,t2,t3;sbit ds=p17; /define interface 定義ds18b20接口sbit

44、jr=p13;sbit rt=p32;bit sg;uchar chuan;uchar tmp2;uchar tmp3;uchar code dis1=電氣系課程設(shè)計v ;uchar code dis2= 多點溫度采集 ;uchar code dis3= 控制系統(tǒng) ;uchar code dis4=指導(dǎo)教師: ;uchar code dis5= 成 員 ;uchar code dis6= ;uchar code dis7= ;uchar code dis8= ;uchar code dis9= 實時溫度 ;uchar code disa=1 號機:-85.0c s ;uchar code di

45、sb=2 號機:-85.0c s ;uchar code disc=3 號機:-85.0c s ;uchar code dise= 設(shè)置 ;uchar code disf=請選擇分機號： ;uchar code disg=提示：請按機號輸;uchar code dish=入，關(guān)閉溫控按4 ;uchar code disi=輸入設(shè)定溫度： ;uchar code disj=提示: 輸入范圍0;uchar code disk=99攝氏度 ;uchar code disl=輸關(guān)閉的機號： ;uchar code dism=提示: 將關(guān)閉輸入;uchar code disn=的分機溫控功能 ;ucha

46、r code disd6416=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3f,0x83,0x1f,0xfe,0x00,0x7f,0xf7,0xff,0xfc,0x1f,0xfd,0xff,0xff,0xff,0xf8,0x00,0x80,0x61,0x10,0x01,0x00,0x40,0x14,0x00,0x04,0x10,0x05,0x80,0x00,0x00,0x18,0x01,0x00,0x15,0x10,0x00,0x00,0x40,0x14,0x00

47、,0x04,0x10,0x05,0x00,0x00,0x00,0x08,0x02,0x00,0x09,0x10,0x00,0x80,0x40,0x14,0x00,0x04,0x10,0x05,0x00,0x00,0x00,0x08,0x00,0x0e,0x01,0x18,0x00,0x00,0x20,0x17,0x00,0x1c,0x08,0x0d,0x00,0x00,0x00,0x08,0x04,0x11,0x81,0x04,0x00,0x40,0x18,0x40,0x80,0x20,0x04,0x11,0x00,0x00,0x00,0x08,0x00,0x20,0x41,0x00,0x00

48、,0x00,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x11,0x07,0xc0,0x1f,0x08,0x08,0x00,0x21,0x01,0x00,0x20,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x11,0x08,0x00,0x40,0x08,0x00,0x00,0x11,0x01,0x00,0x00,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x11,0x00,0x20,0x40,0x88,0x00,0x00,0x01,0x01,0x00,0x10,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x11,0x20,0x20,0x40,0x08,0x10

49、,0x40,0x01,0x01,0x00,0x00,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x11,0x00,0x20,0x40,0x48,0x00,0x00,0x09,0x01,0x00,0x08,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x11,0x20,0x20,0x40,0x48,0x00,0x00,0x01,0x01,0x00,0x00,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x11,0x00,0x20,0x40,0x08,0x00,0x20,0x01,0x01,0x20,0x04,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x11,0x20

50、,0x20,0x40,0x28,0x20,0x00,0x05,0x01,0x00,0x00,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x11,0x00,0x20,0x40,0x08,0x00,0x10,0x01,0x01,0x30,0x02,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x10,0x00,0x20,0x40,0x28,0x20,0x08,0x01,0x01,0x20,0x00,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x10,0xc0,0x20,0x40,0x18,0x00,0x02,0x01,0x01,0x28,0x01,0x08,0x80,0x40

51、,0x20,0x02,0x10,0x00,0x20,0x40,0x00,0x20,0x01,0x03,0x01,0x20,0x00,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x10,0x00,0x20,0x40,0x00,0x00,0x00,0x80,0x01,0x24,0x00,0x88,0x80,0x40,0x20,0x02,0x10,0x00,0x20,0x40,0x00,0x10,0x00,0x40,0x01,0x20,0x00,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x10,0x00,0x20,0x40,0x00,0x00,0x00,0x10,0x01,0x22

52、,0x00,0x48,0x80,0x40,0x20,0x02,0x10,0x00,0x20,0x40,0x00,0x08,0x00,0x00,0x01,0x20,0x00,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x10,0x00,0x20,0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x21,0x00,0x28,0x80,0x40,0x20,0x02,0x10,0x00,0x20,0x40,0x00,0x00,0x00,0x04,0x01,0x20,0x00,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x10,0x00,0x20,0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x20,0x80,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x10,0x00,0x20,0x40,0x00,0x02,0x00,0x01,0x01,0x20,0x00,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x10,0x00,0x20,0x40,0x00,0x01,0x00,0x00,0x01,0x20,0x40,0x08,0x80,0x40,0x20,0x02,0x10,0x00,0x20,0x40,0x00,0x00,0x80,0x00,0x81,0x20,0x0