智能溫度測量系統(tǒng)的設(shè)計1

1、第 0 頁 共 36 頁目 錄一一. . 概述概述.1 11.1 研究背景和研究意義：.11.2 溫度測量技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用：.11.2.1 溫度檢測技術(shù)簡介及發(fā)展：.11.2.2 溫度測量技術(shù)的應(yīng)用.51.3 本文研究內(nèi)容:.61.3.1 設(shè)計目的：.61.3.2 設(shè)計要求：.61.3.3 設(shè)計原理：.6二二. . 系統(tǒng)硬件模塊的選擇系統(tǒng)硬件模塊的選擇.7 72.1 開發(fā)工具的選擇:.72.2 單片機的選擇.82.3 溫度傳感器的選擇.92.3.1 DS18B20 的介紹.92.3.2DS18B20 工作原理 .102.4 顯示模塊的選擇.112.4.1 數(shù)碼管的分類.112.4.2 數(shù)碼管驅(qū)

2、動原理.12三三. .系統(tǒng)硬件電路設(shè)計系統(tǒng)硬件電路設(shè)計.1313 3.1 系統(tǒng)整體電路圖.133.2 單片機最小系統(tǒng).143.3 溫度傳感器系統(tǒng).143.4 報警電路設(shè)計.173.5 顯示電路設(shè)計.173.6 電源電路設(shè)計.18四四. . 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計.20204.1 主程序.204.2 讀出溫度子程序.214.3 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序.224.4 計算溫度子程序 .22五五, , 測試與結(jié)果分析測試與結(jié)果分析.25255.1 仿真軟件介紹.255.2 仿真結(jié)果 .255.2.1 用 KEIL進行程序編譯.25致謝致謝.2727參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：.2828附錄：源程序附錄：源程序.

3、2929畢業(yè)設(shè)計（論文）第 1 頁 共 36 頁1. 概述1.1 研究背景和研究意義：隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代社會對各種信息參數(shù)的準(zhǔn)確度和精確度的要求都有了幾何級的增長，而如何準(zhǔn)確而又迅速的獲得這些參數(shù)就需要受制于現(xiàn)代信息基礎(chǔ)的發(fā)展水平。在三大信息信息采集(即傳感器技術(shù))、信息傳輸(通信技術(shù))和信息處理(計算機技術(shù))中，傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器技術(shù)，在我國各領(lǐng)域已經(jīng)引用的非常廣泛，可以說是滲透到社會的每一個領(lǐng)域，人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實時測量溫度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度的測量，因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要的意義。本設(shè)計即用單片機

4、對溫度進行實時檢測與控制，本文所介紹的數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比較準(zhǔn)確的場所，或科研實驗室使用，該設(shè)計控制器使用單片機 AT89S52，測溫傳感器使用 DS18B20，用 4 位共陽極 LED 數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù),實現(xiàn)溫度顯示,能準(zhǔn)確達(dá)到設(shè)計要求。本溫度計屬于多功能溫度計,功能較強，可以設(shè)置上下限報警溫度，且測量準(zhǔn)確、誤差小。當(dāng)測量溫度超過設(shè)定的溫度上下限時，啟動蜂鳴器和指示燈報警。1.2 溫度測量技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用：.1 溫度檢測技術(shù)簡介及發(fā)展：溫度檢測技術(shù)簡介及發(fā)展：一、隨著國內(nèi)外工業(yè)的日益發(fā)展

5、，溫度檢測技術(shù)也有了不斷的進步，目前的溫度檢測使用的方法種類繁多，應(yīng)用范圍也較廣泛，大致包括以下幾種方法1：1.利用物體熱脹冷縮原理制成的溫度計利用此原理制成的溫度計大致分成三大類。（1）玻璃溫度計，它是利用玻璃感溫包內(nèi)的測溫物質(zhì)(水銀、酒精、甲苯、煤油等)受熱膨脹、遇冷收縮的原理進行溫度測量的；（2）雙金屬溫度計，它是采用膨脹系數(shù)不同的兩種金屬牢固粘合在上一起制成的雙金屬片作為感溫元件，當(dāng)溫度變化時，一端固定的雙金屬片，由于兩種金屬膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生彎曲，自由端的位移通過傳動機構(gòu)帶動指針指示出相應(yīng)溫度；（3）壓力式溫度計，它是由感溫物質(zhì)(氮氣、水銀、二甲苯、甲苯、甘油和低沸點液畢業(yè)設(shè)計（論文

6、）第 2 頁 共 36 頁體如氯甲烷、氯乙烷等)隨溫度變化，壓力發(fā)生相應(yīng)變化，用彈簧管壓力表測出它的壓力值，經(jīng)換算得出被測物質(zhì)的溫度值。2.利用熱電效應(yīng)技術(shù)制成的溫度檢測元件利用此技術(shù)制成的溫度檢測元件主要是熱電偶。熱電偶發(fā)展較早，比較成熟，至今仍為應(yīng)用最廣泛的檢測元件。熱電偶具有結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、精度高、熱慣性小等特點。常用的熱電偶有以下幾種。（1）鎳鉻-鎳硅，型號為 WRN，分度號為 K，測溫范圍 0-900，短期可測 1200。（2）鎳鉻-康銅，型號為 WRK，分度號為 F，測溫范圍 0-600，短期可測 800。（3）鉑銠-鉑，型號為 WRP，分度號為 S，在 1300以

7、下的溫度可長期使用，短期可測 1600。（4）鉑銠 30鉑銬 6，型號為 WRR，分度號為 B，測溫范圍 300-1600，短期可測1800。3.利用熱阻效應(yīng)技術(shù)制成的溫度計用此技術(shù)制成的溫度計大致可分成以下幾種2。（1）電阻測溫元件，它是利用感溫元件（導(dǎo)體）的電阻隨溫度變化的性質(zhì)，將電阻的變化值用顯示儀表反映出來，從而達(dá)到測溫的目的。目前常用的有鉑熱電阻(分度號為Pt100、Pt10 兩種)和銅熱電阻(分度號有 Cu50、Cu100 兩種)。（2）導(dǎo)體測溫元件，它與熱電阻的溫阻特性剛好相反，即有很大負(fù)溫度系數(shù)，也就是說溫度升高時，其阻值降低。（3）陶瓷熱敏元件，它的實質(zhì)是利用半導(dǎo)體電阻的正溫

8、特性，用半導(dǎo)體陶瓷材料制作而成的熱敏元件，常稱為 PCT 或 NCT 熱敏元件。PCT 熱敏元件分為突變型及緩變型二類。突變型 PCT 元件的溫阻特性是當(dāng)溫度達(dá)到頂點時，它的阻值突然變大，有限流功能，多數(shù)用于保護電器。緩變型 PCT 元件的溫阻特性基本上隨溫度升高阻值慢慢增大，起溫度補償作用。NCT 元件特性與 PCT 元件的突變特性剛好相反，即隨溫度升高，它的阻值減小3。4.利用熱輻射原理制成的高溫計熱輻射高溫計通常分為兩種。一種是單色輻射高溫計，一般稱光學(xué)高溫計；另一種是全輻射高溫計，它的原理是物體受熱輻射后，視物體本身的性質(zhì)，能將其吸收、透過或反射。而受熱物體放出的輻射能的多少，與它的溫

9、度有一定的關(guān)系。熱輻射式高溫計就是根據(jù)這種熱輻射原理制成的3。5.利用聲學(xué)原理進行溫度測量聲學(xué)發(fā)溫度檢測技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項新技術(shù)，利用該技術(shù)，可以對爐內(nèi)的煙畢業(yè)設(shè)計（論文）第 3 頁 共 36 頁氣溫度測量值和火焰分布在線檢測，判斷爐的燃燒狀況，進行實時調(diào)節(jié)和控制，聲學(xué)溫度檢測技術(shù)的基本原理是通過測量聲波傳感器間的聲波傳播時間以最小二乘原理重建溫度的測量方法。46利用紅外測溫技術(shù)紅外測溫技術(shù)是通過檢測物體表面能量來檢測物體溫度的。近年來，在溫度檢測技術(shù)領(lǐng)域，多種新的檢測原理與技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，已經(jīng)取得了重大進展。新一代溫度檢測元件正在不斷出現(xiàn)和完善化。1.晶體管溫度檢測元件半導(dǎo)體溫度檢測

10、元件是具有代表性的溫度檢測元件。半導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)比金屬大12 個數(shù)量級，二級管和三極管的 PN 結(jié)電壓、電容對溫度靈敏度很高。基于上述測溫原理已研制了各種溫度檢測元件。2.集成電路溫度檢測元件利用硅晶體管基極一發(fā)射極間電壓與溫度關(guān)系（即半導(dǎo)體 PN 結(jié)的溫度特性）進行溫度檢測，并把測溫、激勵、信號處理電路和放大電路集成一體，封裝于小型管殼內(nèi)，即構(gòu)成了集成電路溫度檢測元件。3.核磁共振溫度檢測器所謂核磁共振現(xiàn)象是指具有核自旋的物質(zhì)置于靜磁場中時，當(dāng)與靜磁場垂直方向加以電磁波，會發(fā)生對某頻率電磁的吸收現(xiàn)象。利用共振吸收頻率隨溫度上升而減少的原理研制成的溫度檢測器，稱為核磁共振溫度檢測器。這種檢

11、測器精度極高，可以測量出千分之一開爾文，而且輸出的頻率信號適于數(shù)字化運算處理，故是一種性能十分良好的溫度檢測器5。在常溫下，可作理想的標(biāo)準(zhǔn)溫度計之用。4.熱噪聲溫度檢測器它的原理是利用熱電阻元件產(chǎn)生的噪聲電壓與溫度的相關(guān)性。其特點是：（1）輸出噪聲電壓大小與溫度是比例關(guān)系;（2）不受壓力影響;（3）感溫元件的阻值幾乎不影響測量精確度；所以它是可以直接讀出絕對溫度值而不受材料和環(huán)境條件限制的溫度檢測器。5.石英晶體溫度檢測器它采用 LC 或 Y 型切割的石英晶片的共振頻率隨溫度變化的特性來制作的。它利用u P 技術(shù)，自動補償石英晶片的非線性，測量精度較高，一般可檢測到 0.001，所以可作標(biāo)準(zhǔn)檢

12、測之用。6.光纖溫度檢測器畢業(yè)設(shè)計（論文）第 4 頁 共 36 頁光纖溫度檢測器是目前光纖傳感器中發(fā)展較快的一種，已開發(fā)了開關(guān)式溫度檢測器、輻射式溫度檢測器等多種實用型的品種。它是利用雙折射光纖的傳輸光信號滯后量隨溫度變化的原理制成的雙折射光纖溫度檢測器，檢測精度在1以內(nèi)，測溫范圍可以從絕對0到 2000。7.激光溫度檢測器激光測溫特別適于遠(yuǎn)程測量和特殊環(huán)境下的溫度測量，用氮氖激光源的激光作反射計可測得很高的溫度，精度達(dá) 1；用激光干涉和散射原理制作的溫度檢測器可測量更高的溫度，上限可達(dá) 3000，專門用于核聚變研究，但在工業(yè)上應(yīng)用還需進一步開發(fā)和實驗。8.微波溫度檢測器采用微波測溫可以達(dá)到快

13、速測量高溫的目的。它是利用在不同溫度下，溫度與控制電壓成線性關(guān)系的原理制成的。這種檢測器的靈敏度為 250kHZ/,精度為 1左右，檢測范圍為 201400。9.純貴金屬熱電偶的研究由兩種純金屬組成的熱電偶，因其材料均勻性遠(yuǎn)優(yōu)于合金材料，因而穩(wěn)定性很好。在鉑銠合金熱電偶(S、R 型)的不確定度已很難提高之后，人們開始尋找由純貴金屬組成的熱電偶，以代替 S 和 R 型熱電偶，作為傳遞的標(biāo)準(zhǔn)。10.信息技術(shù)時代自動化系統(tǒng)中的溫度檢測儀表現(xiàn)代的工業(yè)過程自動化系統(tǒng)是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，它是信息技術(shù)進入工業(yè)自動化后出現(xiàn)的新一代的自動控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線是安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動裝置之間

14、的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線6。所有的現(xiàn)場儀表（溫度檢測儀表是其中一種）均接到現(xiàn)場總線上。在這樣的系統(tǒng)中，通常不應(yīng)使用各種不同輸出的溫度計，必須將輸出轉(zhuǎn)變成統(tǒng)一的電信號，這樣“溫度計”就變成了“溫度變送器” 。在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的溫度變送器主要是熱電偶變送器和熱電阻變送器，也有輻射溫度變送器。生產(chǎn)管理一體化、網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)今工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的大趨勢，要實現(xiàn)這些功能，必須借助于工業(yè)計算機、現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)及開放的工業(yè)數(shù)據(jù)庫。利用先進技術(shù)手段監(jiān)測各種復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境的被控參數(shù)（如溫度、流量及壓力等） ，使生產(chǎn)和管理一體化，可以有效地提高生產(chǎn)和管理的自動化水平。溫度追蹤測量（也可以稱作是溫度分布測定技術(shù)）

15、是一種利用微機來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊傳輸和數(shù)據(jù)分析處理的一門新技術(shù)，是在生產(chǎn)過程中記錄和說明熱加工產(chǎn)品與空氣溫度關(guān)系的技術(shù)，追蹤測量得到的數(shù)據(jù)被顯示為圖表或數(shù)字。這個過程最簡單的形式就是它可以告訴生產(chǎn)者所生產(chǎn)的產(chǎn)品的溫度、保持這個溫度有多長時間以及在什么時間達(dá)到了什么溫度。通過分析數(shù)據(jù)，生產(chǎn)人員可以保證產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量、解決產(chǎn)品存在問題、優(yōu)化生產(chǎn)工藝路線及節(jié)約能耗。無論是在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)、食品加工、畢業(yè)設(shè)計（論文）第 5 頁 共 36 頁其它工業(yè)生產(chǎn)，還是在醫(yī)療器械生產(chǎn)方面，只要在生產(chǎn)過程中溫度是重要的控制指標(biāo)，溫度檢測（也稱追蹤）技術(shù)就具有非常廣闊的應(yīng)用前景。（1）國內(nèi)外溫度檢測技術(shù)動向

16、1.擴展檢測范圍現(xiàn)在工業(yè)上通用的溫度檢測范圍為-2003000，而今后要求能測量超高溫與超低溫。尤其是液化氣體的極低溫度檢測更為迫切，如 10K 以下的溫度檢測是當(dāng)前重點研究課題。2.擴大測溫對象溫度檢測技術(shù)將會由點測溫發(fā)展到線、面，甚至立體的測量。應(yīng)用范圍己經(jīng)從業(yè)領(lǐng)域延伸到環(huán)境保護、家用電器、汽車工業(yè)及航天工業(yè)領(lǐng)域。3.發(fā)展新型產(chǎn)品利用以前的檢測技術(shù)生產(chǎn)出適應(yīng)于不同場合、不同工況要求的新型產(chǎn)品，以滿足用戶需要。同時利用新的檢測技術(shù)制造出新的產(chǎn)品。4.適應(yīng)特殊環(huán)境下的測溫對許多場合中的溫度檢測器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求；又如移動物體和高速旋轉(zhuǎn)物體的測溫、鋼水的連續(xù)測溫、火焰溫度

17、檢測等。5.顯示數(shù)字化溫度儀表向數(shù)字化方向發(fā)展。其最大優(yōu)點是直觀、無讀數(shù)誤差、分辨率高、測量誤差小，因而有廣闊的銷售市場。6.標(biāo)定自動化應(yīng)用計算機技術(shù)，快速、準(zhǔn)確、自動地標(biāo)定溫度檢測器。（2）國內(nèi)外溫度檢測發(fā)展趨勢根據(jù)上述要求，國內(nèi)外溫度儀表制造商將向以下幾方面發(fā)展：1.繼續(xù)生產(chǎn)量大面廣的傳統(tǒng)的溫度檢測元件，如:熱電偶、熱電阻、熱敏電阻等。2.加強新原理、新材料、新加工工藝的開發(fā)。如近來已經(jīng)開發(fā)的炭化硅薄膜熱敏電阻溫度檢測器，厚膜、薄膜鉑電阻溫度檢測器，硅單晶熱敏電阻溫度檢測器等。3.向智能化、集成化、適用化方向發(fā)展。新產(chǎn)品不僅要具有檢測功能，又要具有判斷和指令等多功能，采用微機向智能化方向發(fā)

18、展，向機電一體化方向發(fā)展。.2 溫度測量技術(shù)的應(yīng)用溫度測量技術(shù)的應(yīng)用分布式光纖測溫技術(shù)在 20 世紀(jì) 80 年代中期出現(xiàn)，十多年來，技術(shù)日趨成熟，國內(nèi)外研制了產(chǎn)品并開始應(yīng)用于煤礦、隧道的溫度報警、火災(zāi)防治、油庫、油輪、危險品倉庫、畢業(yè)設(shè)計（論文）第 6 頁 共 36 頁冷庫、大型貨輪、軍火庫等溫度報警；各種大、中型變壓器、發(fā)電機組的溫度分布測量，熱保護和故障診斷；地下和架空高壓電力電纜的熱檢測與監(jiān)控；火力發(fā)電所的配管溫度、供熱系統(tǒng)的管道、輸油管道的熱點檢測；化工原料、照相材料及油料生產(chǎn)過程在線動態(tài)檢測；高層建筑、智能大廈、橋梁、高速公路等在線動態(tài)檢測；航空、航天飛行器的在線動態(tài)

19、檢測。分布式光纖測溫技術(shù)已成為光纖傳感技術(shù)和檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢，因其獨有的特點已成為工業(yè)過程控制中的一種新的檢測方法與技術(shù)7。特別是近年來半導(dǎo)體激光器技術(shù)、光纖激光器技術(shù)、短脈沖激光與檢測技術(shù)、光纖波分復(fù)用技術(shù)和計算機及信號處理技木均有明顯進步，將有助于提高現(xiàn)有分布光纖測溫系統(tǒng)的空間分辨力、測溫精確度和縮短測量時間。各種現(xiàn)代測溫技術(shù)都有各自的應(yīng)用范圍和使用特點，如紅外非接觸測溫主要用于高溫溫度場的監(jiān)測，并且測量的目標(biāo)是二維溫度場；激光測溫技術(shù)可測量目標(biāo)的空間多點溫度；隨著科學(xué)研究水平的不斷提高，將會有更先進的測溫技術(shù)問世，現(xiàn)有的測溫技術(shù)也將日臻完善，在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用和發(fā)展。1.3 本文研究

20、內(nèi)容:.1 設(shè)計目的：設(shè)計目的：隨著人們生活水平的不斷提高,單片機控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)單片機技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。.2 設(shè)計要求：設(shè)計要求： 基本范圍 0-99 精度誤差小于 0.5 LED 數(shù)碼直讀顯示.3 設(shè)計原理：設(shè)計原理：本系統(tǒng)是一個基于單片機 AT89S52 的數(shù)字溫度計的設(shè)計，用來測量環(huán)境溫度，測量范圍為-50110度。整個設(shè)計系統(tǒng)分為 4 部分

21、：單片機控制、溫度傳感器、數(shù)碼顯示以及鍵盤控制電路。整個設(shè)計是以 AT89S52 為核心，通過數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 來實現(xiàn)環(huán)境溫度的采集和 A/D 轉(zhuǎn)換，同時因其輸出為數(shù)字形式，且為串行輸出，這就方便了單片機進行數(shù)據(jù)處理，但同時也對編程提出了更高的要求。單片機把采集到的溫度進行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換后，使之能夠方便地在數(shù)碼管上輸出。LED 采用四位一體共陰的數(shù)碼管。畢業(yè)設(shè)計（論文）第 7 頁 共 36 頁2. 系統(tǒng)硬件模塊的選擇2.1 開發(fā)工具的選擇:C 語言是一種通用的計算機程序設(shè)計，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。以前計算機的系統(tǒng)軟件主要是用匯編

22、語言編寫的，對于單片機應(yīng)用系統(tǒng)來說如此。由于匯編語言程序的可讀性和可移植性都較差，采用匯編語言編寫計算機應(yīng)用程序的周期長，而且調(diào)試和排錯也比較困難。為了提高編制單片機應(yīng)用程序的效率，改善程序的可讀性和可移植性，采用高級語言無疑是一種最好的選擇。C 語言即具有一般高級語言的特點，又能直接對計算機的硬件進行操作，表達(dá)和運算能力也較強，許多以前只能采用匯編語言來解決的問題現(xiàn)在都可以改用 C 語言來解決。德國Keil Software 公司多年來致力于單片機 C 語言編譯器的研究，該公司開發(fā)的 Keil C51 是一種專為 8051 單片機設(shè)計的高效率 C 語言編譯器，符合 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)，生成的程序

23、代碼運行速度極高，所需要的存儲空間極小，完全可以和匯編語言媲美。Keil 公司目前已經(jīng)推出了V7.0 以上版本的 C51 編譯器，為 8051 單片機軟件開發(fā)提供了全新的 C 語言環(huán)境，同時保留了匯編代碼高效，快速的特點。C51 已完全集成到一個功能強大的全新集成開發(fā)環(huán)境Vision2 中，其中包括項目管理器、C51 編譯器、A51 宏匯編器、BL51/L51 連接定位器、RTX51 實時操作系統(tǒng)、Simulator 軟件模擬器以及 Monitor51 硬件目標(biāo)調(diào)試器，所有這些功能均可在 Vision2 提供的單一而靈活的開發(fā)環(huán)境中極為簡便地進行操作。Vision2 提供了強大的項目管理功能，

24、可以十分方便地進行結(jié)構(gòu)化多模塊程序設(shè)計。Vision2 內(nèi)部集成源級瀏覽器利用符號數(shù)據(jù)庫中詳細(xì)的信息，使用戶可以快速瀏覽源文件，并優(yōu)化用戶的變量數(shù)據(jù)存儲器。Vision2 內(nèi)部集成器件數(shù)據(jù)庫（device database）存儲了多種不同型號單片機的片上資源信息，包括本系統(tǒng)選用的 STC89C51 系列，通過它可以自動設(shè)置 C51編譯器、A51 宏匯編器、BL51/L51 連接定位器及調(diào)試器的默認(rèn)選項，充分滿足用戶利用特定單片機片上集成外圍功能的要求。Vision2 內(nèi)部集成源程序編輯器允許用戶在編輯源程序文件時（甚至在未編譯和匯編之前）設(shè)置程序調(diào)試斷點，便于在程序調(diào)試過程中快速檢查和修改程序

25、。Vision2 提供文件查找功能，能對單一文件或全部項目文件進行指定搜索。此外還提供了用戶工具菜單接口，允許在 Vision2 中直接啟動用戶功能。Vision2 支持軟件模擬仿真（Simulator）和用戶目標(biāo)板調(diào)試（Monitor51）兩種工作方式，在軟件模擬仿真方式下不需要任何 8051 單片機硬件既可完成用戶程序仿真調(diào)試，極大地提高了用戶程序開發(fā)效率，在用戶目標(biāo)板調(diào)試方式下，利用硬件目標(biāo)板中的監(jiān)控程序可畢業(yè)設(shè)計（論文）第 8 頁 共 36 頁以直接調(diào)試目標(biāo)硬件系統(tǒng)。綜上所述，本系統(tǒng)采用 Keil C51 作為開發(fā)工。2.2 單片機的選擇AT89S52 單片機是一個低功耗,高性能 CM

26、OS 8 位單片機,片內(nèi)含 8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元,片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器,在功能強大的微型計算機的 AT89S52 單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案可為許多嵌

27、入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案1。AT89S52 單片機芯片具有以下特性：1）指令集合芯片引腳與 Intel 公司的 8052 兼容；2）4KB 片內(nèi)在系統(tǒng)可編程 FLASH 程序存儲器；3）時鐘頻率為 033MHZ；4）128 字節(jié)片內(nèi)隨機讀寫存儲器（RAM） ；5）6 個中斷源，2 級優(yōu)先級；6）2 個 16 位定時/記數(shù)器；7）全雙工串行通信接口；8）監(jiān)視定時器；9）兩個數(shù)據(jù)指針；AT89S52 引腳結(jié)構(gòu)圖如圖 2-2畢業(yè)設(shè)計（論文）第 9 頁 共 36 頁圖 2-2 AT89S52 引腳結(jié)構(gòu)圖2.3 溫度傳感器的選擇方案一：由于本設(shè)計是測溫電路，根據(jù)設(shè)計要求可以使用熱敏電阻之類

28、的感溫器件利用其感溫效應(yīng)，然后將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C進行數(shù)據(jù)的處理，然后在顯示電路上顯示，這樣就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。方案二：在單片機電路設(shè)計中，大多都是使用傳感器，這是非常容易想到利用數(shù)字溫度傳感器，所以可以采用一只溫度傳感器 DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉(zhuǎn)換，然后傳輸給單片機進行數(shù)據(jù)處理，就可以滿足設(shè)計要求。從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路設(shè)計比較簡潔，軟件設(shè)計也比較簡單，故采用方案二。.1 DS18B20DS18B20

29、 的介紹的介紹DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干擾能力、強易配處理器等優(yōu)點，特別適合用于構(gòu)成多點溫度測控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號（按 9 位二進制數(shù)字）給單片機處理，且在同一總線上可以掛接多個傳感器芯片，它具有三引腳 TO-92 小體積封裝形式，溫度測量范圍55125，可編程為 912 位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達(dá) 0.0625，被測溫度用符號擴展的 16 位畢業(yè)設(shè)計（論文）第 10 頁 共 36 頁數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入8，業(yè)可采用寄生電源方式產(chǎn)生，多個DS18B20 可以并聯(lián)到三根或者

30、兩根線上，CPU 只需一根端口線就能與多個 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。從而可以看出 DS18B20 可以非常方便的被用于遠(yuǎn)距離多點溫度檢測系統(tǒng)。綜上，在本系統(tǒng)中我采用溫度芯片 DS18B20 測量溫度。該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，且此元件線形較好。在 0100 攝氏度時，最大線形偏差小于 1 攝氏度。該芯片直接向單片機傳輸數(shù)字信號，便于單片機處理及控制。2.3.2DS18B202.3.2DS18B20 工作原理工作原理器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1；高溫度系數(shù)晶振隨

31、溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器的脈沖輸入。器件中還有一個計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時，DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將55所對應(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器、溫度寄存器中，計數(shù)器和溫度寄存器被預(yù)置在55所對應(yīng)的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器的預(yù)置值減到時，溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器計數(shù)到時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度

32、寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值。DS18B20 的溫度檢測與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個芯片之上，從而抗干擾力更強。其一個工作周期可分為兩個部分，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。在講解其工作流程之前我們有必要了解 DS18B20 的內(nèi)部存儲器資源。DS18B20 共有三種形態(tài)的存儲器資源，它們分別是： ROM 只讀存儲器，用于存放 DS18B20ID 編碼，其前 8 位是單線系列編碼（DS18B20 的編碼是 19H） ，后面 48 位是芯片唯一的序列號，最后 8 位是以上 56 的位的 CRC 碼（冗余校驗

33、） 。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時設(shè)置不由用戶更改。DS18B20 共 64 位 ROM。 RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20 共 9 個字節(jié) RAM，每個字節(jié)為 8 位。第 1、2 個字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第 3、4 個字節(jié)是用戶 EEPROM（常用于溫度報警值儲存）的鏡像。在上電復(fù)位時其值將被刷新。第 5 個字節(jié)則是用戶第 3 個 EEPROM 的鏡像。第 6、7、8 個字節(jié)為計數(shù)寄存器，是為畢業(yè)設(shè)計（論文）第 11 頁 共 36 頁了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計算的暫存單元。第 9 個字節(jié)為前 8 個字節(jié)的 CRC 碼。E

34、EPROM 非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報警值和校驗數(shù)據(jù)，DS18B20 共 3 位 EEPROM，并在 RAM 都存在鏡像，以方便用戶操作7。DS18B20 工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖 2.3.2 所示。低 5 位一直為，TM 是工作模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式，DS18B20 出廠時該位被設(shè)置為 0，用戶要去改動，R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。圖 2.3.2 字節(jié)各位的定義2.4 顯示模塊的選擇數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。 .1

35、數(shù)碼管的分類數(shù)碼管的分類數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示） ；按能顯示多少個“8”可分為 1 位、2 位、4 位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM 接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。 。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起畢業(yè)設(shè)計（論文）第 12 頁 共 36 頁形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼

36、管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。如圖 2.4.1 圖 2.4.1 數(shù)碼管.2 數(shù)碼管驅(qū)動原理數(shù)碼管驅(qū)動原理 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，在有些時候需要做一個簡單的顯示系統(tǒng)。那么在單片機 I/O 資源夠用的情況下可以直接用單片機的 I/O 口驅(qū)動數(shù)碼管，也可以根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。（1）靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O

37、 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二-十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動11。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 5840 根 I/O 端口來驅(qū)動，要知道一個 89S51 單片機可用的 I/O 端口才 32 個呢） ，實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。（2）動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，

38、當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為 12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。靜態(tài)驅(qū)動方式

39、簡單不容易出錯，如果電路設(shè)計合適，也能夠用較少的線完成多個數(shù)碼畢業(yè)設(shè)計（論文）第 13 頁 共 36 頁管的驅(qū)動。但是動態(tài)驅(qū)動方式省單片機的資源，如今已經(jīng)有很多這樣成熟的基于動態(tài)掃描的芯片。所以能滿足本文顯示設(shè)計要求，采用 LG3641BH LED 數(shù)碼管做為顯示電路,數(shù)碼管顯示電路采用 4 位共陽 LED 數(shù)碼管從 P14,P15,P16,P17 串口輸出段碼。3. 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1 系統(tǒng)整體電路圖該系統(tǒng)電路主要包括：單片機最小系統(tǒng)、DS18B20 溫度傳感器系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、LED顯示模塊電路及電源接口和數(shù)據(jù)下載接口等電路，如圖 3.1 所示。圖中有三個獨立式按鍵可以分別調(diào)整溫度計的上

40、下限報警設(shè)置，圖中蜂鳴器可以在被測溫度不在上下限范圍內(nèi)時，發(fā)出報警鳴叫聲音，同時 LED 數(shù)碼管將沒有被測溫度值顯示，這時可以調(diào)整報警上下限，從而測出被測的溫度值。圖中的按健復(fù)位電路是上電復(fù)位加手動復(fù)位，使用比較方便，在程序跑飛時，可以手動復(fù)位，這樣就不用在重起單片機電源，就可以實現(xiàn)復(fù)位。 圖 3.1 系統(tǒng)整體電路圖畢業(yè)設(shè)計（論文）第 14 頁 共 36 頁3.2 單片機最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)包括晶振電路、復(fù)位電路、按鍵設(shè)置部分，AT89S52 單片機最小系統(tǒng)的電路如圖：3.2單片機 AT89S52 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的

41、設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 圖 3.2 單片機最小系統(tǒng)電路3.3 溫度傳感器系統(tǒng)DS18B20 溫度傳感器電路，如圖 3.3。畢業(yè)設(shè)計（論文）第 15 頁 共 36 頁圖 3.3 DS18B20 溫度傳感器系統(tǒng)DS18B20 采用單線進行數(shù)據(jù)傳輸，外接一個 4.7k 上拉電阻與單片機的 P1.0 口相連進行數(shù)據(jù)的雙向傳輸。器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入。器件中還有一個計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時，DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進

42、行計數(shù)進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將55所對應(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1、溫度寄存器中，計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在55所對應(yīng)的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器計數(shù)到0 時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器

43、值大致被測溫度值。圖 3-3 為 DS18B20 測溫原理圖。畢業(yè)設(shè)計（論文）第 16 頁 共 36 頁圖 3-3 DS18B20 測溫原理圖由表 1 可見，DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間越長。因此，在實際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。高速暫存 RAM 的第 6、7、8 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯 1。第 9 字節(jié)讀出前面所有8 字節(jié)的 CRC 碼，可用來檢驗數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16 位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 1、2 字節(jié)

44、。單片機可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 0.0625LSB 形式表示。當(dāng)符號位 S=0 時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當(dāng)符號位 S=1 時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數(shù)值。表2 是一部分溫度值對應(yīng)的二進制溫度數(shù)據(jù)14。表 1 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換時間表R1R0分辨率/位溫度最大轉(zhuǎn)向時間/ms00993.750110187.510113751112750DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與 RAM 中的 TH、TL 字節(jié)內(nèi)容作比較。若TTH 或 TTL，則將該器件內(nèi)的報警標(biāo)志位置位，

45、并對主機發(fā)出的報警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進行報警搜索。在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗碼（CRC） 。主機 ROM 的前 56 位來計算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC 值作比較，以判斷主機收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。畢業(yè)設(shè)計（論文）第 17 頁 共 36 頁表 2一部分溫度對應(yīng)值表溫度/二進制表示十六進制表示+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00000191H+10.1250000 00

46、00 1010 000100A2H+0.50000 0000 0000 00100008H00000 0000 0000 10000000H-0.51111 1111 1111 0000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1110 0110 1111FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90H3.4 報警電路設(shè)計報警電路中加一 PNP 三極管驅(qū)動，基極接單片機 P11 口，當(dāng)端口變成低電平時，驅(qū)動三極管會導(dǎo)通，VCC 電壓加載到蜂鳴器使其發(fā)聲、報警發(fā)光二極管亮，如圖 3.4。圖 3.4 報警電路 3.5 顯示電路

47、設(shè)計如圖 3.5，采用 LG3641BH LED 數(shù)碼管顯示電路采用 4 位共陽 LED 數(shù)碼管從P14,P15,P16,P17 串口輸出段碼。用 PNP 三極管進行驅(qū)動，當(dāng)相應(yīng)的端口變成低電平時，驅(qū)動相應(yīng)的三極管會導(dǎo)通，驅(qū)動三極管給數(shù)碼管相應(yīng)的位供電，這時只要 P0 口送出數(shù)字的顯示代碼，數(shù)碼管就能正常顯示數(shù)字。畢業(yè)設(shè)計（論文）第 18 頁 共 36 頁圖 3.5 數(shù)碼管顯示電路3.6 電源電路設(shè)計我們選用的是串聯(lián)起來的 4 節(jié) 1.5v 的 5 號電池，從經(jīng)濟的角度考慮的，干電池比較便宜，但其還有不足之處，干電池存儲的是電量。隨著電量的消耗，它的供電電壓就會不斷的下降，所有我們需要使用一個

48、穩(wěn)壓器，來保證電源供給的是標(biāo)準(zhǔn)的 5v 電壓。4 節(jié) 1.5v 串聯(lián)起來產(chǎn)生的和電壓最大是 6v，而本文的 AT89S52 單片機工作電壓的范圍是 4v5.5v，在該系統(tǒng)中我們使用的電壓是 5v。這時我們可以用 LM7805 穩(wěn)壓器來產(chǎn)生穩(wěn)定的 5v 電壓。穩(wěn)壓電路如下圖 3.6 所示:圖 3.6 LM7805 穩(wěn)壓電路在該電路中，C12 是極性電容，起到穩(wěn)壓的作用，而 C2 是非極性電容，它起的作用是濾除輸出電壓中不是直流的成分，即濾波。LM7805 穩(wěn)壓芯片的穩(wěn)壓壓差為 2V 左右，在實際使用中容易出現(xiàn)電壓過低的狀態(tài)，此畢業(yè)設(shè)計（論文）第 19 頁 共 36 頁時提供的電源達(dá)不到系統(tǒng)的電源

49、要求，會出現(xiàn)程序跑飛的現(xiàn)象，而另一款 LM2904 的穩(wěn)壓壓差可以達(dá)到 40mV，效果比 LM7805 好很多，但考慮到經(jīng)濟原因我們采用 LM7805，只要在穩(wěn)壓前端提供較大的電源供應(yīng)即可。畢業(yè)設(shè)計（論文）第 20 頁 共 36 頁4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算溫度子程序，按鍵掃描。4.1 主程序主程序的主要功能是負(fù)責(zé)讀出并處理 DS18B20 的測量的當(dāng)前溫度值，溫度的實時顯示，并根據(jù)設(shè)置的上下限判斷是否報警。系統(tǒng)開始運行時，溫度傳感器測量并計算溫度值通過P1.0 口傳輸進單片機里進行處理，經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)再通過 P0 口傳輸?shù)綌?shù)碼管進行顯

50、示。通過按鍵設(shè)置溫度報警界限，當(dāng)超過報警界限時單片機將相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過 P1.1 口傳輸進行聲光報警。溫度測量每 1s 進行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖 4.1 所示。畢業(yè)設(shè)計（論文）第 21 頁 共 36 頁初始化調(diào)用溫度模塊程序DS18B20 存在？是處理溫度值轉(zhuǎn)換BCD 碼送 AT89S52 處理按鍵掃描模塊顯示模塊，LED 顯示溫度是否越限？開始是報警否否錯誤處理，顯示.圖 4.1 主程序流程圖4.2 讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節(jié)，在讀出時需進行 CRC 校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如

51、圖 4.2 示畢業(yè)設(shè)計（論文）第 22 頁 共 36 頁 開始發(fā) DS18B20 復(fù)位命令發(fā)跳過 ROM 命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC 校驗結(jié)束NYYN移入溫度緩存器9 字節(jié)完？CRC 校驗？圖 4.2 讀溫度流程圖4.3 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用 12 位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為750ms，在本程序設(shè)計中采用 1s 顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如上圖，圖 4.3 所示4.4 計算溫度子程序計算溫度子程序?qū)?RAM 中讀取值進行 BCD 碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖 4.4 所示。畢業(yè)設(shè)計（論文）

52、第 23 頁 共 36 頁發(fā) DS18B20 復(fù)位命令開始發(fā)跳過 ROM 命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令結(jié)束圖 4.3 溫度轉(zhuǎn)換流程圖 開始溫度零下?溫度值取補碼置“”標(biāo)志計算小數(shù)位溫度 BCD值 計算整數(shù)位溫度 BCD值 結(jié)束置“+”標(biāo)志NY圖 4.4 計算溫度流程圖畢業(yè)設(shè)計（論文）第 24 頁 共 36 頁4.5 鍵盤掃描流程圖開始ENTER_FLAG為 1是否有 UP 按下DISPLAY 顯示退出子程序(RET)返回主程序ENTER 子程序Flag=1DOWN 子程序否是是否否是否否是是ENTER 按鍵是否按下是否有 ENTER按下是否有 DOWN按下UP 子程序圖 4.5 按鍵掃描流程圖 畢業(yè)

53、設(shè)計（論文）第 25 頁 共 36 頁5. 測試與結(jié)果分析5.1 仿真軟件介紹程序編譯用 Keil 軟件， Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。5.2 仿真結(jié)果.1 用用 KeilKeil 進行程序編譯進行程序編譯運用 keil 軟件編譯 C 語言程序，其結(jié)果如下圖 5.2.1 和圖 5.2.2 所示，在結(jié)果欄顯示“cao cx”0 Error(s),0 warning(s).說明此程序在軟件編譯上無語法等錯誤。將此程序生成*.hex 文件調(diào)入硬件中用 Proteus 進行調(diào)試仿真。圖 5

54、.2.1 Keil 編譯 C 語言程序畢業(yè)設(shè)計（論文）第 26 頁 共 36 頁圖 5.2.2 Keil 編譯 C 語言程序畢業(yè)設(shè)計（論文）第 27 頁 共 36 頁參考文獻(xiàn)：1 李朝青.單片機原理及接口技術(shù)（簡明修訂版）.杭州：北京航空航天大學(xué)出版社，19982 李廣弟.單片機基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，19943 江力.單片機原理與應(yīng)用技術(shù) .清華大學(xué)出版社 .20064 蔡美琴等MCS 一 51 系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用M北京：高等教育出版社，19995 王樹勛MCS 一 51 單片微型計算機原理與開發(fā)北京：機械工業(yè)出版社，19956 邵惠鶴工業(yè)過程高級控制上海：上海交通大學(xué)出版社

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56、-27312 劉國鈞，陳紹業(yè)，王鳳翥.圖書館目錄.第 1 版.北京：高等教育出版社，195713 傅承義，陳運泰，祁貴中.地球物理學(xué)基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社，1985，44714 華羅庚，王元.論一致分布與近似分析.中國科學(xué)，1973（4）：33935715 張筑生.微分半動力系統(tǒng)的不變集研究：學(xué)位論文，北京：數(shù)學(xué)系統(tǒng)學(xué)研究所，198316 Microchip 24C01B/02B 8 位 PIC單片機產(chǎn)品手冊ED/OL，http:/ 趙娜，趙剛，于珍珠等.基于 51 單片機的溫度測量系統(tǒng)J. 微計算機信息，2007，1-2：146-148。畢業(yè)設(shè)計（論文）第 28 頁 共 36 頁附錄：源程序

57、/*程序名稱：DS18B20 溫度測量、報警系統(tǒng)簡要說明：DS18B20 溫度計，溫度測量范圍 099.9 攝氏度 可設(shè)置上限報警溫度、下限報警溫度 即高于上限值或者低于下限值時蜂鳴器報警 默認(rèn)上限報警溫度為 38、默認(rèn)下限報警溫度為 5 報警值可設(shè)置范圍：最低上限報警值等于當(dāng)前下限報警值 最高下限報警值等于當(dāng)前上限報警值 將下限報警值調(diào)為 0 時為關(guān)閉下限報警功能 */#include #include DS18B20.h #define uint unsigned int#define uchar unsigned char /宏定義#define SET P3_1 /定義調(diào)整鍵#defi

58、ne DEC P3_2 /定義減少鍵#define ADD P3_3 /定義增加鍵#define BEEP P3_7 /定義蜂鳴器bit shanshuo_st; /閃爍間隔標(biāo)志bit beep_st; /蜂鳴器間隔標(biāo)志sbit DIAN = P27; /小數(shù)點uchar x=0; /計數(shù)器signed char m; /溫度值全局變量uchar n; /溫度值全局變量uchar set_st=0; /狀態(tài)標(biāo)志signed char shangxian=38; /上限報警溫度，默認(rèn)值為 38signed char xiaxian=5; /下限報警溫度，默認(rèn)值為 5uchar code LEDD

59、ata=0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90,0 xff;/*延時子程序*/void Delay(uint num) while( -num );畢業(yè)設(shè)計（論文）第 29 頁 共 36 頁/*初始化定時器 0*/void InitTimer(void) TMOD=0 x1; TH0=0 x3c; TL0=0 xb0; /50ms（晶振 12M）/*定時器 0 中斷服務(wù)程序*/void timer0(void) interrupt 1 TH0=0 x3c; TL0=0 xb0; x+;/*外部中斷 0 服務(wù)程序*/

60、void int0(void) interrupt 0 EX0=0; /關(guān)外部中斷 0 if(DEC=0&set_st=1) shangxian-; if(shangxianxiaxian)shangxian=xiaxian; else if(DEC=0&set_st=2) xiaxian-; if(xiaxian99)shangxian=99; else if(ADD=0&set_st=2) xiaxian+; if(xiaxianshangxian)xiaxian=shangxian; /*讀取溫度*/void check_wendu(void) uint a,b,c; c=ReadTemperatu