單片機的溫度控制系統(tǒng)方案

1、 課題：基于單片機的蔬菜大棚溫度控制系統(tǒng)專業(yè)電子信息工程學生班級學生卡導師竣工日期 摘要我國北方冬季寒冷漫長，大力推廣大棚蔬菜種植，能更好地滿足人民日益增長的生活需要。蔬菜大棚可以通過調(diào)節(jié)溫度來有效控制二氧化碳的濃度，二氧化碳對植物的生長起著重要的作用。因此，棚溫的控制非常重要。本文介紹的分布式單總線蔬菜大棚溫度監(jiān)測預警系統(tǒng)采用全數(shù)字化設計，直接監(jiān)測每個溫室不同部位的溫度，通過良好的溫度控制有效提高蔬菜產(chǎn)量。本溫度設計采用流行的AT89S52單片機，搭配DS18B20數(shù)字溫度傳感器，溫度傳感器可自行設定溫度上下限。單片機將檢測到的溫度信號與輸入的溫度上下限進行比較，從而判斷是否激活繼電器開啟設

2、備。本設計還增加了數(shù)碼管顯示和狀態(tài)燈顯示燈的常用電路，使整個設計更加完整，更加靈活。關(guān)鍵詞：微控制器應用；溫度采集控制； DS18B20 應用；目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc280310802 摘要 PAGEREF _Toc280310802 h 我 HYPERLINK l _Toc280310803 摘要 PAGEREF _Toc280310803 h 二 HYPERLINK l _Toc280310804 目錄 PAGEREF _Toc280310804 h III HYPERLINK l _Toc280310805 第 1 章 引言 PAGEREF

3、 _Toc280310805 h 1 HYPERLINK l _Toc280310806 1.1蔬菜大棚溫度控制系統(tǒng)的用途 PAGEREF _Toc280310806 h 1 HYPERLINK l _Toc280310807 1.2蔬菜大棚溫控系統(tǒng)完成的功能 PAGEREF _Toc280310807 h 1 HYPERLINK l _Toc280310808 第二章總體設計 PAGEREF _Toc280310808 h 3 HYPERLINK l _Toc280310809 2.1方案一 PAGEREF _Toc280310809 h 3 HYPERLINK l _Toc28031081

4、0 2.2選項 2 PAGEREF _Toc280310810 h 3 HYPERLINK l _Toc280310811 第三章硬件電路設計 PAGEREF _Toc280310811 h 6 HYPERLINK l _Toc280310812 AT89S52的選型 PAGEREF _Toc280310812 h 6 HYPERLINK l _Toc280310813 3.2溫度采集模塊設計 PAGEREF _Toc280310813 h 7 HYPERLINK l _Toc280310814 3.3顯示模塊設計 PAGEREF _Toc280310814 h 12 HYPERLINK l

5、_Toc280310815 3.4晶振電路 PAGEREF _Toc280310815 h 14 HYPERLINK l _Toc280310816 3.5復位電路 PAGEREF _Toc280310816 h 14 HYPERLINK l _Toc280310817 3.6加熱和冷卻回路 PAGEREF _Toc280310817 h 15 HYPERLINK l _Toc280310818 3.7串行通信模塊設計 PAGEREF _Toc280310818 h 16 HYPERLINK l _Toc280310819 第 4 章 系統(tǒng)軟件設計 PAGEREF _Toc280310819

6、h 18 HYPERLINK l _Toc280310820 4.1系統(tǒng)軟件總體思路 PAGEREF _Toc280310820 h 18 HYPERLINK l _Toc280310821 4.2系統(tǒng)總體流程圖 PAGEREF _Toc280310821 h 18 HYPERLINK l _Toc280310822 第 5 章 結(jié)論 PAGEREF _Toc280310822 h 24 HYPERLINK l _Toc280310823 到 PAGEREF _Toc280310823 h 25 HYPERLINK l _Toc280310824 參考文獻 PAGEREF _Toc280310

7、824 h 26 HYPERLINK l _Toc280310825 附錄1 主板電路圖 PAGEREF _Toc280310825 h 27 HYPERLINK l _Toc280310826 附錄二 系統(tǒng)源程序 PAGEREF _Toc280310826 h 28第一章簡介1.1蔬菜大棚溫控系統(tǒng)的用途本次設計的內(nèi)容是一個蔬菜大棚溫度測試控制系統(tǒng)，控制對象是溫度。在植物生長發(fā)育過程中，溫度的高低直接影響花卉的生理活動，如酶活性、光合作用、呼吸作用、蒸騰作用等，這些都是原產(chǎn)地固有的特殊性質(zhì)。由于溫度循環(huán)的變化，它可以直接影響植物的生長、果實的數(shù)量和果實的大小。生物的正常生命活動一般是在一個比較

8、窄的溫度范圍內(nèi)進行的，大致在零下幾度到50 之間。溫度對生物體的影響可分為最低溫度、最適溫度和最高溫度，即生物體的三個基點溫度。當環(huán)境溫度在最低和最適溫度之間時，生物體的生理生化反應會隨著溫度的升高而加快，生成活性會增強，從而加快生長發(fā)育速度；當溫度高于最適溫度時，生理生化反應會加快。生化反應的酶系統(tǒng)受到影響，生成活動受阻，勢必影響生物體的正常生長發(fā)育。當環(huán)境溫度低于最低溫度或高于最高溫度時，生物會受到嚴重傷害甚至死亡。蔬菜大棚是開發(fā)陽光資源、充分利用太陽能的主要形式之一。蔬菜大棚作為一個相對封閉的環(huán)境，形成了小氣候環(huán)境，良好的空氣環(huán)境是蔬菜正常生長的重要條件。為了增產(chǎn)增收，要注意溫室內(nèi)的氣體

9、、溫度和濕度三大主要因素。氣體主要是指棚內(nèi)的二氧化碳含量。當空氣中二氧化碳濃度提高到0.1%時，蔬菜的光合作用速率可提高一倍以上，增產(chǎn)20%80%；如果二氧化碳濃度降低到0.005%，光合作用幾乎停止。蔬菜生長的最適溫度為20至30C。溫室的溫度在白天迅速升高。當溫室外平均溫度為15時，溫室可達到4050。因此，要及時調(diào)整棚內(nèi)溫度，避免高溫危害。塑料大棚往往處于封閉狀態(tài)，蒸發(fā)量大大減少，濕度一般為80%90%。濕度過大會容易導致病蟲害的發(fā)生。目前，溫室氣體、溫度和濕度的有效調(diào)節(jié)主要是通過及時通風來實現(xiàn)的。過多的二氧化碳和過多的濕度會導致溫度升高。過去，溫度控制都是手動完成的，沒有引起足夠的重視

10、。事實上，很多地方都需要監(jiān)測溫度，以防發(fā)生意外。針對這一問題，本系統(tǒng)設計的目的是實現(xiàn)一個可以高精度連續(xù)調(diào)節(jié)溫度的溫度控制系統(tǒng)。用途廣泛，功能強大，小巧美觀，攜帶方便。1.2 蔬菜大棚溫控系統(tǒng)的功能本設計是對蔬菜大棚的溫度進行實時監(jiān)測和控制。設計的溫度控制系統(tǒng)實現(xiàn)了基本的溫度控制功能：當蔬菜大棚溫度低于設定的下限溫度時，系統(tǒng)自動啟動加熱繼電器升溫，使溫度升高。同時綠燈亮。當溫度升至下限溫度以上時，停止加熱；當蔬菜大棚溫度高于設定的上限溫度時，系統(tǒng)自動啟動風扇降溫，使溫度下降，同時紅燈亮。當溫度降至上限溫度以下時，停止冷卻。當溫度在溫度上限和下限之間時，執(zhí)行器不執(zhí)行。數(shù)碼管實時顯示溫度，精確到小數(shù)

11、點后一位。第二章總體設計方案2.1方案一在測溫電路的設計中，可以利用熱敏電阻等器件，利用它的溫度傳感作用，采集被測溫度變化的電壓或電流，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，即可得到數(shù)據(jù)。由單片機處理。在電路上，可以顯示測得的溫度。這種設計需要使用A/D轉(zhuǎn)換電路，電路設計比較麻煩。2.2選項 2考慮使用DS18B20，結(jié)合單片機電路設計，使用DS18B20直接讀取測得的溫度值，然后依次轉(zhuǎn)換完成設計要求。對比以上兩種方案，不難看出采用的是第二種方案，電路比較簡單，軟件設計也容易實現(xiàn)，所以計劃在實際設計中使用第二種方案。本系統(tǒng)的電路設計框圖如圖 2-1 所示。它由三部分組成：控制部分的主芯片采用單片機AT89S52；

12、 顯示部分采用4位LED數(shù)碼管，通過動態(tài)掃描實現(xiàn)溫度顯示； 溫度采集部分使用DS18B20溫度傳感器； 加熱和冷卻控制電路。圖2-1 溫度計電路總體設計方案控制部分單片機AT89S52具有低壓供電、體積小等特點。四個端口只需要兩個端口就可以滿足電路系統(tǒng)的設計需要。非常適合便攜式手持產(chǎn)品的設計和使用。該系統(tǒng)由三個電池供電。2.顯示部分顯示電路采用4位共陽極LED數(shù)碼管。3.溫度采集部分DS18B20溫度傳感器是美國達拉斯半導體公司新推出的改進型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，可直接讀取待測溫度。該部分主要完成溫度信號的采集和轉(zhuǎn)換，由DS18B20數(shù)字溫度傳感器及其與單片機的接口組

13、成。數(shù)字溫度傳感器DS18B20將采集到的溫度通過數(shù)據(jù)引腳傳送到單片機的P1.0端口，單片機接受溫度并存儲。這部分只用到了DS18B20和單片機，硬件很簡單(1) DS18B20的性能特點如下：1) 獨特的單線接口，僅需一個端口引腳即可通信；2）單根三線可并聯(lián)多個DS18B20 ，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；3) 無需外接設備；4）可以數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍3.05.5V；5）零待機功耗；6）溫度3位數(shù)顯示；7) 用戶可自定義報警設置；8) 報警搜索命令識別和標記超出編程溫度限制的設備（溫度報警條件）；9）負電壓特性，當電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒壞，但不能正常工作。(2) DS18B20的零件D

14、S18B20采用3-pin PR-35封裝，如圖2-2所示； DS18B20 的結(jié)構(gòu)如圖 2-2 所示。圖 2-2 DS18B20 封裝(3) DS18B20的結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：1) 64 位光刻 ROM。前8位是產(chǎn)品類型的序列號，后面是每個設備的唯一序列號，一共48位，后8位是前56位的CRC校驗碼，這就是為什么要多DS18B20 可以使用一根線進行通信。2）非易失性溫度報警觸發(fā)器TH和TL可以通過軟件寫入用戶的報警上下限。3）高速暫存，可以設置DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的精度。CRC學生。第三章硬件電路設計3.1 AT89S52的選型一、AT89S51的參數(shù)AT89S52 是一款低功耗、高

15、性能CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程閃存。它采用 Atmel 的高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，80C與工業(yè) 51 產(chǎn)品完全指令和引腳兼容。片上閃存允許在系統(tǒng)內(nèi)對程序存儲器進行編程，也適用于傳統(tǒng)編程器。 AT89S52 在單芯片上，具有智能 8 位 CPU 和系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供了高度靈活和超高效的解決方案。 AT89S52 具有以下標準功能：8k 字節(jié) Flash、256 字節(jié) RAM、32 位 I/O 線、看門狗定時器、2 個數(shù)據(jù)指針、三個 16 位定時器/計數(shù)器、一個 6 向量二級中斷結(jié)構(gòu)、全-雙工串口、晶振和時鐘電路。此外，AT89S52 可以

16、低至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，并支持 2 種軟件可選的省電模式。在空閑模式下，CPU 停止工作，允許 RAM、定時器/計數(shù)器、串行端口和中斷繼續(xù)工作。在掉電保護模式下，RAM容量被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機的所有工作都停止，直到下一次中斷或硬件復位。二、AT89S52的性能AT89S52 是一款低功耗、高性能CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程閃存。它采用 Atmel 的高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，80C與工業(yè) 51 產(chǎn)品完全指令和引腳兼容。片上閃存允許在系統(tǒng)內(nèi)對程序存儲器進行編程，也適用于傳統(tǒng)編程器。 AT89S52 在單芯片上，具有智能 8 位 CPU 和系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，為

17、許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供了高度靈活和超高效的解決方案。 AT89S52 具有以下標準功能：8k 字節(jié) Flash、256 字節(jié) RAM、32 位 I/O 線、看門狗定時器、2 個數(shù)據(jù)指針、三個 16 位定時器/計數(shù)器、一個 6 向量二級中斷結(jié)構(gòu)、全-雙工串口、晶振和時鐘電路。此外，AT89S52 可以低至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，并支持 2 種軟件可選的省電模式。在空閑模式下，CPU 停止工作，允許 RAM、定時器/計數(shù)器、串行端口和中斷繼續(xù)工作。在掉電保護模式下，RAM容量被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機的所有工作都停止，直到下一次中斷或硬件復位。圖 3-1 是它的接線圖和實物圖。3-1 MCU

18、電路管腳圖及實物圖3.2溫度采集模塊設計一、DS18B20的工作原理根據(jù) DS18B20 的通信協(xié)議，主機必須經(jīng)過三個步驟來控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換：1. DS18B20每次讀寫前必須復位；2 、復位成功后發(fā)送ROM命令；3.最后，發(fā)送 RAM 命令，以便在 DS18B20 上執(zhí)行預定的操作。復位需要主 CPU 拉低數(shù)據(jù)線 500 微秒，然后釋放。 DS18B20收到信號后，等待大約15到60微秒，然后發(fā)出一個60到240微秒的低脈沖。主 CPU 收到此信號表示復位成功。它的工作序列包括初始化序列、寫序列和讀序列。具體工作方法如圖3-2、3-3和3-4所示。(1) 初始化時機圖 3-

19、2 初始化序列總線上的所有傳輸都從初始化開始，主機以確認脈沖響應。確認脈沖讓主設備知道總線上有一個從設備并且它已準備好。主機輸出低電平并保持低電平至少 480us 以產(chǎn)生復位脈沖。然后主機釋放總線，4.7K上拉電阻將總線拉高，延時15到60us，進入接受模式，產(chǎn)生低電平響應脈沖。如果低，則延遲480us。(2) 寫時序圖 3-3 寫時序?qū)憰r序包括寫0時序和寫1時序。所有的寫序列至少需要 60us，并且在 2 個獨立的寫序列之間至少需要 1us 的恢復時間，都是從總線拉低開始的。寫1時序，主機輸出低電平，延時2us，然后釋放總線，延時60us。寫0時序，主機輸出低電平，延時60us，然后釋放總線

20、，延時2us。(3) 讀取時序圖 3-4 讀取時序總線設備只有在主機發(fā)送讀序列時才向主機發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，主機發(fā)送讀數(shù)據(jù)命令后，必須立即產(chǎn)生讀序列，以便從機傳輸數(shù)據(jù)。所有讀取序列至少需要 60us，并且在 2 個單獨的讀取序列之間需要至少 1us 的恢復時間。每個讀取序列由主機啟動，將總線拉低至少 1us。主機必須在讀取序列期間釋放總線，并在序列開始后 15us 對總線狀態(tài)進行采樣。主機輸出低電平延時2us，然后主機切換到輸入模式延時12us，然后讀取總線當前電平，延時50us二、DS18B20的測溫原理每片DSl8B20的ROM中都有其唯一的48位序列號，出廠前已寫入單片ROM中。主機在進入運

21、行程序前必須用讀ROM（33H）命令讀出DSl8B20的序列號。程序可以先跳過ROM ，啟動所有DSl8B20進行溫度轉(zhuǎn)換，然后通過匹配ROM逐個讀回每個DSl8B20的溫度數(shù)據(jù)。DS18B20的測溫原理如圖3-6所示。圖中，低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小。用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號，送入減法計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化。振蕩頻率變化明顯，產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入，圖中也隱含了計數(shù)門。當計數(shù)門打開時， DS18B20 對低溫系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)，然后對低溫系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)。完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。每次測量前，先

22、將-55 相應的基數(shù)分別放入減法計數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計數(shù)器1和溫度寄存器預置在-55 相應的A基值中。減法計數(shù)器1對低溫系數(shù)晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號進行遞減計數(shù)。當減法計數(shù)器 1 的預置值減為 0 時，溫度寄存器的值會加 1，減法計數(shù)器 1 的預置值會被重新加載。減法計數(shù)器 1. 重新開始計數(shù)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號，并重復此循環(huán)，直到減法計數(shù)器 2 計數(shù)到 0，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的值時間是測量的溫度。圖 2.3 中的斜率累加器用于補償和校正溫度測量過程中的非線性，其輸出用于校正減法計數(shù)器的預設值。只要計數(shù)門沒有關(guān)閉，就重復上述圖 3-5 測溫原理裝置另外，由

23、于DS18B20的單線通訊功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，所以讀寫時序非常重要。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作必須按照協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)送復位脈沖）發(fā)送ROM功能命令發(fā)送內(nèi)存操作命令處理數(shù)據(jù)。圖 3-6 測溫原理總成3.ROM操作指令當主機接收到來自DS18B20的響應信號時，它可以發(fā)出ROM操作命令之一。這些命令如表 3-7： ROM 操作命令所示。ROM操作命令：表 3-7：操作說明合約代碼功能讀ROM33小時讀取 DS18B20 ROM 中的代碼兼容ROM55H發(fā)出此命令后，再發(fā)出64位ROM碼，訪問單線總線上該碼對應的DS18B20使其響應，為DS18

24、B20的下一次讀寫做準備搜索 ROM0F0H用于確定同一總線上連接的DS18B20的數(shù)量，識別64位ROM地址，為操作各個器件做準備跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換指令，適合單片機操作。警告電纜命令0ECH執(zhí)行后，只有溫度超過設定值上限或下限的膠片才會響應溫度變化44小時啟動DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間長達500MS，結(jié)果存入9字節(jié)RAM閱讀暫存器0BEH讀取 RAM 中的 9 字節(jié)內(nèi)容寫便箋4EH發(fā)出命令將上下溫度數(shù)據(jù)寫入內(nèi)部 RAM 的第 3 和第 4 字節(jié)，然后是讀取命令，并傳輸兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)復制暫存器48小時將 E2PRAM 中的第 3

25、和第 4 個字節(jié)復制到E2PRAM重置 E2PRAM0BBHE 2 PRAM 到 RAM 中的第 3 和第 4 個字節(jié)讀取供電方法0B4H讀取DS18B20的供電方式，寄生供電時DS18B20發(fā)“0”，外接供電時DS18B20發(fā)“1”3.3 顯示模組設計為了清楚了解DS18B20的工作情況，設計了這個顯示模塊，也有利于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性驗證。一、數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及工作原理常用的數(shù)碼管顯示器有8段，每段對應一個發(fā)光二極管，分為共陽極和共陰極兩種。共陰極LED顯示屏的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常這個共陰極是接地的。當 LED 的陽極為高電平時，LED 點亮并顯示相應的段。同樣，共陽極 LED 的發(fā)光

26、二極管的原型也連接在一起。通常這個公共陽極連接到一個高電平。當某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，該發(fā)光二極管點亮，并顯示相應的段。2.動態(tài)展示常用的數(shù)碼管顯示器有8段，每段對應一個發(fā)光二極管，分為共陽極和共陰極兩種。共陰極LED顯示屏的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常這個共陰極是接地的。當 LED 的陽極為高電平時，LED 點亮并顯示相應的段。同樣，共陽極 LED 的發(fā)光二極管的原型也連接在一起。通常這個公共陽極連接到一個高電平。當某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，該發(fā)光二極管點亮，并顯示相應的段。圖 3-8 顯示部分3.4 晶振電路單片機XIAL1和XIAL2分別接30PF電容，中間接一個12M

27、HZ晶振，構(gòu)成單片機的晶振電路。晶體振蕩器可以在固定頻率振蕩器中提供高精度。大多數(shù) RTC 使用 32.768kHz 晶體。分頻后，晶振輸出會產(chǎn)生一個1Hz的基準來刷新時間和日期。 RTC的精度主要取決于晶振的精度。晶體振蕩器可以在固定頻率振蕩器中提供高精度。大多數(shù)RTC使用32.768kHz晶振，晶振輸出分頻后會產(chǎn)生1Hz參考。刷新時間和日期。 RTC的精度主要取決于晶振的精度。通常，晶體振蕩器被調(diào)諧為在特定電容負載下以正確的頻率振蕩。當晶振調(diào)諧到負載為 12.5pF 的 RTC 電路時，使用負載為 6pF 的晶振會使時鐘變快。 Dallas Semiconductor 提供的所有 RTC

28、都使用偏偏置網(wǎng)絡，因此晶振可以直接連接到 RTC 的 X1、X2 引腳，無需額外的元件。由于RTC的晶振輸入電路具有很高的輸入阻抗，它與晶振之間的連接就像天線一樣，很容易耦合系統(tǒng)其余部分的高頻干擾。并且干擾信號耦合到晶體引腳會導致時鐘計數(shù)增加或減少?？紤]到板上大多數(shù)信號的頻率都高于 32.768kHz，通常會產(chǎn)生額外的時鐘脈沖計數(shù)。因此，晶振應盡量靠近X1和X2引腳安裝，晶振底部和X1/X2引腳最好布置為地平面圖 3-9 晶振電路3.5 復位電路當AT89S52單片機的復位引腳RST（全稱RESET）為高電平超過2個機器周期時，單片機將執(zhí)行復位操作。如果 RST 保持高電平，則微控制器處于循環(huán)

29、復位狀態(tài)。根據(jù)應用的要求，復位操作一般有兩種基本形式：上電復位和上電或開關(guān)復位。上電復位需要上電后進行自動復位操作。上電或開關(guān)復位要求單片機上電后自動復位，在單片機工作過程中，開關(guān)操作也可以使單片機復位。上電后，由于電容的充電和反相門的作用，RST在一段時間內(nèi)保持高電平。當單片機已經(jīng)運行時，按下復位鍵K再松開也可以使RST保持高電平一段時間，從而實現(xiàn)上電或開關(guān)復位操作圖 3-10 復位電路3.6 加熱和冷卻回路圖 3-11 加熱和冷卻回路3.7 串行通訊模塊設計一、MAX232簡介MAX232芯片是Maxim公司專門為計算機的RS-232標準串口設計的單功率電平轉(zhuǎn)換芯片。它采用+5v單電源供電

30、。主要特征：1.符合所有RS-232C技術(shù)標準2.只需要一個+5V單電源3、片內(nèi)電荷泵具有升壓和電壓極性反轉(zhuǎn)能力，可產(chǎn)生+10V和-10V電壓V+、V-4. 低功耗，典型供電電流為5mA5.部門集成2個RS-232C驅(qū)動6、科室集成兩臺RS-232C接收機2.串口通訊結(jié)構(gòu)MCS-51 系列包含一個可編程的全雙工串行通信接口，具有 UART（通用異步接收器和發(fā)送器）的所有功能。該接口電路不僅可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，還可以作為同步移位寄存器使用?？山M成雙機或多機通訊系統(tǒng)。三、串口同步的工作原理異步通信時，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收是在各自時鐘的控制下進行的，但必須與字符數(shù)的波特率保持一致。 MCS-51串口

31、的發(fā)送和接收時鐘可以通過兩種方式產(chǎn)生，一種由上位機分頻產(chǎn)生，另一種由部分定時器的溢出率經(jīng)16分頻后提供。發(fā)送和接收過程發(fā)送和接收的過程如下：當串口的發(fā)送過程開始時，一條寫發(fā)送緩沖區(qū)的指令將數(shù)據(jù)寫入串口發(fā)送的發(fā)送緩沖區(qū)SBUF，然后硬件電路自動加上開始和結(jié)束字符在字符的開頭和結(jié)尾。起始位（低電平）、停止位（高電平）和其他控制位（如奇偶校驗位），然后在移位脈沖SHIFT的控制下，低位在前，高位在后，從TXD end（模式0除外）逐位發(fā)出。串口接收與否取決于允許接收位 REN 的狀態(tài)。當軟件設置 REN 為“”時1”，允許接收方接收。接收端RED逐位接收數(shù)據(jù)，直到接收到一個完整的字符數(shù)據(jù)，控制電路進

32、行最后一次移位，自動去掉起始位，設置接收中斷標志位R1 1”，并向CPU申請中斷. CPU響應中斷，將接收緩沖區(qū)T1 和 R1 由硬件設置，但需要由軟件復位。其相關(guān)寄存器為：SBUF 是兩個物理上獨立的接收和發(fā)送緩沖區(qū)，可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。兩個緩沖區(qū)只使用一個字節(jié)地址99H，通過指令讀寫SBUF，可以區(qū)分是接收緩沖區(qū)的操作還是發(fā)送緩沖區(qū)的操作。串口有兩條獨立的收發(fā)信號線RXD（P3.0）和TXD（P3.1），因此可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全雙工。SCON寄存器用于控制串口的工作模式和狀態(tài)，可以按位尋址，其字節(jié)地址為98H。PCON 中的 SMOD 用于控制波特率的加倍。TMOD 設置定時

33、器 1 的工作模式，用于產(chǎn)生波特率。如果使用中斷，仍然使用中斷相關(guān)的寄存器IE、IP等。MCS-51系列單片機有4種工作模式，可以通過SCON中SM0和SM1的設置來選擇圖 3-11 串口通訊結(jié)構(gòu)圖第四章系統(tǒng)軟件設計4.1系統(tǒng)軟件總體思路一個應用系統(tǒng)要完成各種功能，首先要有比較完善的硬件作為保證。同時，還必須有相應設計的軟件來支持，特別是在微機應用飛速發(fā)展的今天，很多由硬件完成的工作都可以用軟件編程來代替。甚至一些必須由非常復雜的硬件電路完成的任務，有時通過軟件編程變得非常簡單，例如數(shù)字濾波、信號處理等。因此，充分利用其豐富的硬件資源和軟件資源，采用51匯編語言和與S51系列單片機相對應的結(jié)構(gòu)

34、化編程方法進行軟件編程。匯編語言的優(yōu)點是速度快，實時性高。高級語言的應用程序經(jīng)過軟件編譯后，往往不如直接寫匯編語言簡潔；但它的缺點是需要學習一種組裝才能使用單片機，沒有先進水平。該語言簡單明了，易于理解。一般用于實時性要求高、響應速度快的場合。目前大多數(shù)單片機仍以C語言為主。在實時性要求高的地方，可以嵌入?yún)R編，即只用匯編寫那部分代碼。MCS-51指令系統(tǒng)的指令長度較短，在存儲空間和執(zhí)行時間上具有較高的效率。而且，MCS-51指令系統(tǒng)具有豐富的位操作（或位處理）指令，可以形成相當完整的位操作指令子集，這是MCS-51指令系統(tǒng)的主要優(yōu)點之一。對于工業(yè)控制、檢測等需要靈敏響應和及時控制的實時控制系統(tǒng)

35、，以及許多要求體積小、系統(tǒng)小的“計算機化”產(chǎn)品，能充分體現(xiàn)匯編語言簡潔、整齊、簡短的特點執(zhí)行時間和易于使用。 .本裝置的軟件包括主程序、讀溫度子程序、復位響應子程序、寫子程序以及相關(guān)的DS18B20程序（初始化子程序、寫程序和讀程序）。4.2系統(tǒng)總體流程圖系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀溫度子程序、復位響應子程序、寫子程序等。圖 4-1 系統(tǒng)總體流程圖一、主程序流程圖1) 主程序主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示，讀出并處理DS18B20測得的當前溫度值，每1s進行一次溫度測量。這樣一秒鐘就可以測量一次被測溫度，其程序流程如圖4-2所示。通過調(diào)用讀取溫度子程序，將存儲在存儲器中的整數(shù)部分和小數(shù)部分

36、分別存儲在兩個不同的單元中，然后通過調(diào)用顯示子程序進行顯示。圖 4-2 主程序流程圖2.讀取溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9個字節(jié)。讀取時需要進行CRC校驗，如果校驗有誤，溫度數(shù)據(jù)不會被重寫。DS18B20的每一條命令對時序都有非常嚴格的要求，所以必須按照規(guī)定的時序來達到預期的目的。同時需要注意的是，高位是在低位之后讀入的。共有12位數(shù)字，4位小數(shù)，7個整數(shù)。位和符號位。程序流程如圖4-3所示圖 4-3讀取溫度的子程序3. 復位、應答子程序程序流程如圖 4-4 所示。圖 4-4 讀取溫度子程序4.編寫子程序一個應用系統(tǒng)要完成各種功能，首先要有比較完善的硬件作為保證。同時，還

37、必須有相應設計的軟件來支持，特別是在微機應用飛速發(fā)展的今天，很多由硬件完成的工作都可以用軟件編程來代替。甚至一些必須由非常復雜的硬件電路完成的任務，有時通過軟件編程變得非常簡單，例如數(shù)字濾波、信號處理等。因此，充分利用其豐富的硬件資源和軟件資源，采用51匯編語言和與S51系列單片機相對應的結(jié)構(gòu)化編程方法進行軟件編程。程序流程如圖4-5所示圖 4-5 寫子程序第五章結(jié)論寫完這篇畢業(yè)論文，預示著我即將畢業(yè)，即將走出可愛的校園，走進社會的大講堂，開啟人生的另一段新征程。然后，我應該記下一些東西，對我的論文做一個總結(jié)，然后畫一個句號。我的畢業(yè)項目是基于微控制器的蔬菜大棚溫度控制系統(tǒng)。接到選題通知后，我

38、開始準備論文。一開始，我不知道如何開始，從哪里開始。這時，文杰老師給了我很大的幫助，為我指出了設計思路。在老師的指導和幫助下，我開始了第一步收集數(shù)據(jù)的重要工作。從文獻收集到硬件電路的完成，到軟件程序的實現(xiàn)，再到論文的完成。每一次進步都讓我開心，每一位老師的指導讓我收獲很多，每一次困難都讓我學會挑戰(zhàn)自己。通過這個設計，我實現(xiàn)了溫控的硬件連接，了解了芯片的選擇，模塊的搭建。我會遇到這樣那樣的問題，每一次突破障礙，我都會覺得自己的知識得到了升華。硬件設計分為以下模塊：顯示模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、鍵盤模塊、溫度控制模塊和溫度傳感器模塊。然后設計軟件，編寫程序調(diào)試硬件電路各模塊的功能。最后對整個系統(tǒng)進行聯(lián)

39、合調(diào)試，實現(xiàn)設計要求。最終結(jié)果表明我的設計是合理的，可以很好地達到預期的效果和要求。大學三年我從書本中學到了很多，這是我第一次獨自完成一項任務。雖然我之前做過一些實驗，但都是簡單單一的任務，遠非這個畢業(yè)設計這樣的系統(tǒng)。通過這個系統(tǒng)的設計，我不僅增強了我的編程能力，還培養(yǎng)了我分析和解決問題的能力。而且，我的繪畫能力進一步提高，學到了很多以前不知道的技巧，讓我明白了“實踐帶來真知”的道理。至此，論文基本完成。從最初的發(fā)呆，到慢慢進入狀態(tài)，再到思路逐漸清晰，整個寫作過程難以用言語表達。遇到困難時，感覺不知從何下手，不知從何下手；當困難解決了，我就豁然開朗了；當論文基本成型時，我有一種從未有過的成就感

40、。至畢業(yè)設計是大學的最后一個階段，是對大學四年所學知識的綜合應用。經(jīng)過幾個月的努力，我成功地實現(xiàn)了溫度控制的設計和研究。經(jīng)過本次畢業(yè)設計的培訓，我對單片機和匯編語言的知識有了更深入的了解，數(shù)字和模擬電路的應用提高了PROTEL的應用能力，增強了我的動手能力和分析能力能力。因為只有在實踐中分析和摸索復雜的情況，我們才能看到前方的迷霧，走出自己的路。任何成文的理論和教條在實踐面前都是蒼白的，實踐是最好的老師。在項目設計的過程中，我也看到了自己的粗心大意、急躁、缺乏知識整合和應用能力等。畢業(yè)設計給了我一個與時俱進的發(fā)現(xiàn)問題，解決自己問題的機會。白馬穿梭，日月如梭。幾個月的畢業(yè)設計已經(jīng)進入收尾階段。大

41、學生活即將結(jié)束，但對我來說，這是一次真正踏入社會工作和生活的預演。畢業(yè)設計的完成，是一個階段的完成，是另一個人生的開始。人生路的拐角已經(jīng)顯露出來，前路或許更艱辛，但我有信心。很高興能夠順利完成本課題的設計工作。雖然設計并不完美，還有很多不足需要改進，但它教會了我很多知識。在項目研究過程中，同學們給予了很多指導、幫助和支持，在此表示衷心的感謝！在此，對文杰的悉心修煉表示最誠摯的感謝。我默默地支持著我的親戚，他們?yōu)槲覄?chuàng)造了良好的學習條件。它給了我前進的永恒動力。感謝母校在三來的培養(yǎng)，讓我在大學里度過了美好的時光，讓我在學業(yè)上取得了成功。最后，向所有關(guān)心和幫助過我的老師、同學和朋友們表示衷心的感謝！

42、參考1 方彥軍，簡.智能儀表技術(shù)及其應用 M .：化工， 20032 永雄，沙河，襄陽。電子電路CAD實用教程 M :電子科技大學, 20013 于希村，主編。單片機原理與接口技術(shù)M .：電子科技大學，20074魏杰.單片機原理與應用M.：機械工業(yè)，20055魏云敏.單片機原理與應用M.：中國水利水電，20046 偉人。 MCS-51系列單片機實用子程序集M . :清華大學，19987傅雪.傳感器應用及其電路的選擇M : 電子工業(yè), 19918 康華光.電子技術(shù)基礎-數(shù)字部分M .：高等教育，20009桂安，丁澤新，田野.電氣工程初步實踐 M .：東南大學， 199910于再全，于和，主編。

43、PROTEL實戰(zhàn)演練M.：人民郵電， 2000 11 何克忠，魏主編。計算機控制系統(tǒng) M .：清華大學， 1998 12 于永泉主編。 89系列（ MCS-51兼容）Flash單片機原理與應用 M .：電子工業(yè)， 1997 13 衛(wèi)平，英如主編?，F(xiàn)代電子電路原理與設計 M .：原子能， 1997 14 勇編?，F(xiàn)代計算機控制系統(tǒng) M .：工業(yè)大學， 1997 15 于海生主編。微機控制技術(shù) M .：清華大學， 1998附錄1 主板電路圖附錄二 系統(tǒng)源程序代碼組織機構(gòu) 0000HTEMPER_L EQU 29HTEMPER_H EQU 28H標志1 EQU 38H；是否檢測到 DS18B20標志位

44、A_BIT EQU 20H；數(shù)碼管個位數(shù)存儲位置B_BIT EQU 21H;數(shù)碼管十位存儲位XS EQU 30HMOV A,#00HMOV P2,A主要：LCALL GET_TEMPER；調(diào)用讀取溫度子程序MOV A, 29HMOV B,ACLR CRLC ACLR CRLC ACLR CRLC ACLR CRLC A交換一個MOV 31H,A移動 A,BMOV C, 40H;將28H中的最低位移入 CRRC AMOV C, 41HRRC AMOV C, 42HRRC AMOV C, 43HRRC AMOV 29H,A本地調(diào)用顯示；調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序AJMP 主要；這是DS18B20復位初始

45、化子程序INIT_1820:SETB P1.0無CLR P1.0；主機發(fā)送一個延遲為537微秒的復位低脈沖MOV R1,#3TSR1:MOV R0,#107DJNZ R0,$DJNZ R1,TSR1SETB P1.0；然后拉起數(shù)據(jù)線無無無MOV R0,#25HTSR2：JNB P1.0，TSR3；等待DS18B20響應DJNZ R0,TSR2LJMP TSR4 ;延遲TSR3:SETB 標志 1；設置標志位，表示DS1820存在LJMP TSR5TSR4：CLR標志1；清除標志位，表示DS1820不存在LJMP TSR7TSR5:MOV R0,#117TSR6:DJNZ R0,TSR6 ;計時需要延遲一段時間TSR7:SETB P1.0RET；讀取轉(zhuǎn)換后的溫度值GET_TEMPER:SETB P1.0LCALL INIT_1820;第一次復位DS18B20標志1，TSS2轉(zhuǎn)帳；判斷DS1820是否存在？如