智能仪器课程设计.pdf

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1、智智能能仪仪器器课课程程设设计计 LG GROUP system office room【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】智能仪器工程设计课程设计报告姓名学号：学院：系(专业)：题目：智能温度测控仪2012 年 05 月 10 日温度控制系统的设计摘要：摘要：本设计以 AT89S51 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

2、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、超温报警程序。目目录录1引言12设计说明13工作原理14方案设计与论证2主控制部分3测量部分 35各单元的设计 8键盘单元8温度控制及超温和超温警报单元 10温度控制器件电路11温度测试单元 11七段数码管显示单元 11接口通讯单元136电源输入单元 147程序设计 15概 述15程序结构分析 16主程序 178.测试分析 17结论 18附录 A 使用说明 19附录 B 程序清单 191 1引言引言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

3、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,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

4、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。2 设计说明设计基于单片计算机的温度控制器，用于控制温度。具体如下:1.温度连续可调，范围为 0-402.超调量%20%3.温度误差0.54.人-机对话方便3 3 工作原理工作原理温度传感器 DS18

5、B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机 AT89S51 获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器)，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时,单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备(加热器)。当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声。系统中将通过串口通讯连接 PC 机存储温度变化时的历史

6、数据，以便观察整个温度的控制过程及监控温度的变化全过程。输入电源键盘电路压缩制冷继电器 13-1 工作原理图MAX232 电平转换芯片 片AT89S518BIT CPUPC 机数据显超温报DS18B20 温度芯片数据传输4 4 方案设计方案设计温度测量部分方案温度测量部分方案DS18B20 是 DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器，它具有微型化、低功继电器 2加热器耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号（按 9 位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片，它具有三引脚 TO-92 小体积封装形式，

7、温度测量范围55125，可编程为 912 位 A/D 转换精度，测温分辨率可达0.0625，被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，业可采用寄生电源方式产生，多个 DS18B20 可以并联到三根或者两根线上，CPU 只需一根端口线就能与多个 DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。从而可以看出 DS18B20 可以非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。综上，在本系统中我采用温度芯片 DS18B20 测量温度。该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，且此元件线形较好。在 0100 摄氏度时，最大线形偏差小于 1 摄氏

8、度。该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。图 4-1 温度芯片 DS18B20主控制部分方案主控制部分方案AT89S51 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及 80C51引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的 AT89S51 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89

9、S51 具有如下特点：40 个引脚，4k Bytes Flash 片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32 个外部双向输入/输出（I/O）口，5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断，2 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，AT89S51 设计和配置了振荡频率可为 0Hz 并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU 暂停工作，而 RAM 定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存 RAM 的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有 PDIP、TQFP 和 P

10、LCC 等三种封装形式，以适应不同产品的需求。由于系统控制方案简单,数据量也不大,考虑到电路的简单和成本等因素,因此在本设计中选用 A TMEL 公司的 A T89S51 单片机作为主控芯片。主控模块采用单片机最小系统是由于 A T89S51 芯片内含有 4 kB 的 E2PROM,无需外扩存储器,电路简单可靠,其时钟频率为 024 MHz,并且价格低廉,批量价在 10 元以内。其主要功能特性：兼容 MCS-51 指令系统 4k 可反复擦写(1000 次）ISP Flash ROM32 个双向 I/O 口工作电压2 个 16 位可编程定时/计数器时钟频率 0-33MHz全双工 UART 串行中

11、断口线 128x8 bit 内部 RAM2 个外部中断源低功耗空闲和省电模式中断唤醒省电模式 3 级加密位看门狗（WDT）电路软件设置空闲和省电功能灵活的 ISP 字节和分页编程双数据寄存器指针可以看出 AT89S51 提供以下标准功能：4K 字节 Flash 闪速存储器，128 字节内部 RAM，32 个 I/O 口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个 16 位定时器/计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟。同时,AT89S51 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时/计数器

12、，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式何在 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一个硬件复位。AT89S51 引角功能说明Vcc：电源电压GND：地P0 口：P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也即地址/数据总线复用口，作为输出口用时，每位能驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端口。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在 Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1 口：P1 是一个带内部上

13、拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号校验期间，P1 接收低 8 位地址。表 4-1 为 P1 口第二功能。表 4-1 P1 口第二功能端口引脚第二功能MOSI（用于 ISP 编程）MISO（用于 ISP 编程）SCK（用于 ISP 编程）P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，

14、此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流 I。在访问位地址的外部数据存储器（如执行：MOVX Ri 指令）时，P2 口线上的内（也即特殊功能寄存器，在整个访问期间不改变。Flash 编程或校验时，P2 也接收高位地址和其它控制信号。）P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端口时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流 I。P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的

15、用途是它的第二功能，P3口的第二功能如下表 4-2。表 4-2 P3 口的第二功能端口功能RXD（）第二功能串行输入口端口引脚T0（）第二功能定时/计数器 0 外部输入TXD（）串行输出口T1（）定时/计数器 1 外部输入INT0（）INT1（）外中断 0外中断 1WR（）RD（）外部数据存储器写选通外部数据存储器读选通RST：复位输入。当振荡工作时，RST 引脚出现两个机器周期上高电平将使单片机复位。WDT 益出将使该引脚输出高电平，设置 SFR AUXR 的 DISRTO 位（地址8EH）可打开或关闭该功能。DISRTO 位缺省为 RESET 输出高电平打开状态。ALE/PROG：当访问外

16、部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。即使不访问外部存储器，ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目地，要注意的是：第当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。该位禁位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才会被激活。此外，该引脚伎被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 无效。PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89S51由外部程

17、序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，高有两次有效的 PSEN 信号。EA/VPP：外部访问允许。欲使 CPU 公访问外部程序存储器（地址 0000HFFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。如 EA 端为高电平（接 Vcc 端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。Flash 存储器编程时,该引脚加上12V 的编程电压 Vpp。XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。AT89S51 单片机内部构造及功能

18、：特殊功能寄存器：特殊功能寄存器的片内空间分存如下图3-2所示。这些地址并没有全部占用，没有占用的地址不可使用，读这些地址将得到一个随意的数值。而写这些地址单元将不能得到预期的结果。中断寄存器：各中断允许控制位于IE寄存器，5个中断源的中断优先级控制位于IP寄存器。图4-2为AUXR辅助寄存器。图4-2 AUXR辅助寄存器双时钟指针寄存器：为方便地访问内部和外部数据存储器，提供了两个16位数据指针寄存储器：PD0位于SFR区块中的地址82H、83H和DP1位于地址84H、85H，当SFR中的位DPS=0时选择DP0,而DPS=1时选择DP1。在使用前初始化DPS。图4-3 双时钟指针寄存器电源

19、空闲标志：电源空闲标志（POF）在特殊功能寄存储器SFR中PCON的第4位（）,电源打开时POF置“1”,它可由软件设置睡眠状态并不为复位所影响。存储器结构：MCS-51单片机内核采用程序存储器和数据存储器空间分开的结构，均具有64KB外部程序和数据的寻址空间。程序存储器：如果EA引脚接地（GND），全部程序均执行外部存储器。在AT89S51,假如接至Vcc（电源），程序首先执行从地址0000H0FFFH（4KB）内部程序存储器，再执行地址为1000HFFFFH（60KB）的外部程序存储器。数据存储器：在AT89S51的具有128字节的内部RAM，这128字节可利用直接或间接寻址方式访问，堆栈

20、操作可利用间接寻址方式进行，128字节均可设置为堆栈区空间。看门狗定时器（WDT）：WDT是为了解决CPU程序运行时可能进入混乱或死循环而设置，它由一个14bit计数器和看狗复位SFR（WDTRST）构成。外部复位时，WDT默认为关闭状态，要打开WDT，必按顺序将01H和0E1H写到WDTRST寄存器，当启动了WDT，它会随晶体振荡器在每个机器周期计数，除硬件复位或WDT溢出复位外没有其它方法关闭WDT，当WDT溢出，将使RST引脚输出高电平的复位脉冲。引脚图详见图4-4图 4-4 AT89S51 单片机引脚图5 5各单元的设计各单元的设计键盘单元键盘单元单片机应用系统中除了复位按键有专门的复

21、位电路,以及专一的复位功能外,其它的按键或键盘都是以开关状态来设置控制功能或输入数据。键开关状态的可靠输入：为了去抖动我采用软件方法，它是在检测到有键按下时，执行一个 10ms 的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如保持闭合状态电平则确认为真正键按下状态，从而消除了抖动影响在这种行列式矩阵键盘非编码键盘的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。对照图示的 4*4 键盘，说明线反转法工作原理。首先辨别键盘中有无键按下，有

22、单片机 I/O 口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。方法是：向行线输出全扫描字 00H，把全部列线置为低电平，然后将列线的电平状态读入累加器 A中。如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为 1。判断键盘中哪一个键被按下是通过将列线逐列置低电平后，检查行输入状态来实现的。方法是：依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为 1，则所按下的键不在此列；如果不全为 1，则所按下的键必在此列，而且是在与零电平行线相交的交点上的那个键。键盘共有 16 个按键，用于方便设定温度。09，数字按键，输入数字 0-9；确认，设置的确认，修改设置温度时进行确认；清除设置的清除，修

23、改设置温度时进行删除；开启电源开启关闭关闭电源F1显示及设置转换到温度点 1，按此按键后，显示预设置温度的数码管闪烁；显示及设置转换到温度点 2，按此按键后，显示预设置温度的数码管F2闪烁；表 5-1 键盘的按键分布温度控制温度控制超温警报超温警报当采集理后超过规时，单片机048清除159开启26F1关闭37F2确定及超温和及超温和单元单元的温度经处定温度上限通过输出控制信号驱动三极管 D1，使继电器 K1 开启降温设备(压缩制冷设备)：当采集的温度经处理后低于设定温度下限时，单片机通过输出控制信号驱动三极管D2，使继电器 K2 开启升温设备(加热器 1)。当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或

24、降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声。具体电路连接如图 5-1 所示。图 5-1 具体电路连接图温度测试单元温度测试单元采用温度芯片 DS18B20。使用集成芯片，能够有效的减小外界的干扰，提高测量的精度，简化电路的结构。温度控制器件电路温度控制器件电路单片机通过三极管控制继电器的通断，最后达到控制电热器的目的。当温度未达到要求时，单片机发送高电平信号使三极管饱和导通，继电器使电源与电热器接通，电热器加热。温度慢慢升高。当温度上升到预定温度时，单片机发送低电平信号三极管进入截止状态，继电器的弹片打

25、到另一侧，使电热器与电源断开，电热器停止加热。继电器电路中有一个三极管 8050 的保护电路，即将一个二极管反向接到三机管的两端。连接方法如图 5-2 所示。图 5-2 单片机控制信号其原理是：当继电器突然断电时，继电器产生很大的反向电流。二极管的作用是将反向电流分流，使流过三级管 8050 的电流比较小，达到保护三极管 8050 的作用。七段数码管显示单元七段数码管显示单元本部分电路主要使用七段数码管和移位寄存器芯片 74LS164。单片机通过 I2C总线将要显示的数据信号传送到移位寄存器芯片 74LS164 寄存，再由移位寄存器控制数码管的显示，从而实现移位寄存点亮数码管显示。由于单片机的

26、时钟频率达到12M，移位寄存器的移位速度相当快，所以我们根本看不到数据是一位一位传输的。从人类视觉的角度上看，就仿佛是全部数码管同时显示的一样。具体见实际连线图如图 5-3。当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QAQH）均为低电平。串行数据输入端（A，B）可控制数据。当 A、B 任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下 Q0 为低电平。当 A、B 有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在 CLOCK 上升沿作用下决定 Q0 的状态，逻辑封装图如图5-3：图 5-3 逻辑封装图引出端符号：CLOCK 时钟输入端；CLEAR 同步清除输入端（低电平有效）

27、；A，B 串行数据输入端；QAQH 输出端。真值表：表 5-2表 5-2 真值表图 5-4 实际连线图接口通讯单元接口通讯单元max232max232 资料简介：该产品是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容 RS232 标准的芯片。由于电脑串口 rs232 电平是-10v+10v，而一般的单片机应用应用系统的信号电压是 ttl 电平 0+5v,max232max232 就是用来进行电平转换的,该器件包含 2 驱动器、2 接收器和一个电压发生器电路提供 TIA/EIA-232-F 电平。该器件符合 TIA/EIA-232-F 标准，每一个接收器将 TIA/EIA-232-F 电平转换成5-V T

28、TL/CMOS 电平。每一个发送器将 TTL/CMOS 电平转换成 TIA/EIA-232-F 电平。主要特点：1、单 5V 电源工作2、LinBiCMOSTM 工艺技术3、两个驱动器及两个接收器4、30V 输入电平5、低电源电流：典型值是 8mA6、符合甚至优于 ANSI 标准 EIA/TIA-232-E 及 ITU 推荐标准7、ESD 保护大于 MIL-STD-883（方 法 3015）标准的 2000V5 1 单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是 RS232 电平的，而单片机的串口是 TTL 电平的，

29、两者之间必须有一个电平转换电路，我采用了专用芯片 MAX232 进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。在本设计中采用了三线制连接串口，也就是说和电脑的 9 针串口只连接其中的3 根线：第 5 脚的 GND、第 2 脚的 RXD、第 3 脚的 TXD。这是最简单的连接方法，但是对我来说已经足够使用了，电路如下图所示，MAX232 的第 10 脚和单片机的 11 脚连接，第 9 脚和单片机的 10 脚连接，第 15 脚和单片机的 20 脚连接，串口通讯具体如图 5-5图5-5 通讯接口连线图6 6 电源输入部分电源输入部分控制系统主控制部分电源需要用5V直流电

30、源供电，其电路如图6-1所示，把频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定的5V直流电压。其主要原理是把单相交流电经 过电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路转换成稳定的直流电压。由于输入电压为电网电压，一般情况下所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而电源变压器的作用显现出来起到降压作用。降压后还是交流电压，所以需要整流电路把交流电压转换成直流电压。由于经整流电路整流后的电压含有较大的交流分量，会影响到负载电路的正常工作。需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得稳定性足够高的直流电压

31、。本电路使用集成稳压芯片7805解决了电源稳压问题。图 6-1 电源部分连线图7 7 程序设计程序设计程序结构分析程序结构分析主程序调用了 5 个子程序，分别是数码管显示程序、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、单片机与 PC 机串口通讯程序。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。继电器控制程序：控制继电器动作串口通讯程序：实现 PC 机与单片机通讯，将温度数据传送给 PC 机。图 7-1 程序结构图主程序主程序程序开始的

32、时候先设置初始化，然后就控制数码管显示当前温度。接着就判断 F1、F2 按键是否被按下。按下 F1 进入温度控制点 1 的程序、按下 F2 进入温度控制点 2 的程序。程序控制设置温度的两个数码管闪烁的，此时键盘输入有效。有按键按下的时候进入按键处理程序。按下“确定”按键后，程序进入判断程序和继电器控制程序。继电器动作后，程序回到显示当前程序，并开始循环。程序代码（详见附录程序代码（详见附录 程序清单）程序清单）8.8.测试分析测试分析1、测试环境环境温度 28 摄氏度，室内面积 20 平方米测试仪器：数字万用表，温度计 0-100 摄氏度2、测试方法使系统运行，采用温度计同时测量室内度变化情

33、况，得出系统测量的温度。3、测试结果设定温度由 0 摄氏度到 40 摄氏度标定温差=1 摄氏度调节时间 15s（具体视现场情况）静态误差=摄氏度最大超调量 1 摄氏度4、通过测试分析，对于实际室内的温度控制，可以再提出以下 2 点方法：增加传感器个数，对各个温度传感器采集的数据进行求算术平均，可得到较为准确的温度值。对实际室内的温度控制，可采用功率较大的电炉，并且通过风扇对箱内温度进行充分搅和，降温设备可采用空气压缩机等制冷设备。5、通过实验测试和分析，发现虽然传感器的温度采集精度最高可得到0.06，但测试得到的数据最小间隔为 0.03 。通过分析，当对浮点数求平均处理时，遇到同一时刻两个传感

34、头采集的温度相差不大，使 0.06 时求出平均温度变为 0.03 为了解该数据是否真实，可采用一个高精度的数字温度计测试，发现读出的值与其基本一致，由此推断如果在同一时间增加采集温度的个数，则可以进一步提高温度的精度。结论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。本系统的测温范围为-1040，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。89S51 的时钟最高可达 12M，I/O 口可达 32 个，高的时钟频率和丰富的 I/O，都为我们实现电路功

35、能提供了非常有利的条件。同时也因为开发环境友好，易用，方便，大大加快本系统设计开发。本制作的设计中使用了继电器控制的只是插座电路，因此，该系统的可扩展性很强。随着插入插座的电器的不同，可以实现许多其它功能的电路。附录附录 A A：使用说明：使用说明1、将温度控制箱上的开关全部打到“关”的位置2、将温度芯片插到温度控制箱的指定位置3、用串口线将温度控制箱与计算机相连，打开相应的应用程序4、将用电器的插头插到温度控制箱的插座5、接上温度控制箱的电源、并打开开关。在温度控制箱上的数码管显示出当前温度6、按 F1 键，进入温度点 1 的设置。通过键盘设置所需要的温度，然后按“确定”键。系统会将设置值与

36、当前值进行比较，通过温度芯片的反馈，单片机控制加热或冷却水的温度，使水的温度稳定在设置的温度上。从而达到控制温度的作用。7、按 F2 键则相应进入温度点 2 的设置。与 F1 键的使用方法相同。8、当要关闭系统时，先关掉开关，然后再拔掉电源。框图表示：确认温度控制箱上的开关全附录附录 B:B:程序清单程序清单部打到关的状主程序：ORG 0000H;DS18SL EQU 41H;用于保存读出温度的低 8 位DS18SH EQU 40H;用于保存读出温度的高 8 位DS18FIG EQU 8H;是否检测到 DS18B20 标志位A_BIT1 EQU 31H;数码管个位数存放内存位置接上温度芯片，连

37、接好电路，接上电按 F1 或 F2 进行温度点 1 或温度点 2 的设系统开始工作，直至工作结束，关B_BIT1 EQU 32H;数码管十位数存放内存位置D_BIT1 EQU 35H?;数码管百位数存放内存位置DS18CD1 EQU 42H;DS18CD1-DS18CD8 暂存 64 位 ROMDS18CD2 EQU 43H;从低到高DS18CD3 EQU 44HDS18CD4 EQU 45HDS18CD5 EQU 46HDS18CD6 EQU 47HDS18CD7 EQU 48HDS18CD8 EQU 49HDS1864B EQU 4AHDS18ADS EQU 4BHDS18DQ EQU ;

38、30H,31H,32H,33H:X 个位 十位 XMOD7:MOV SP,#60HLCALL GET_TEMPER;调用读温度子程序 LCALLREADCODEAJMP MOD7INIT_1820:;DS18B20 初始化SETB DS18DQCLR DS18DQ?;延时,500US 低 MCMOV R7,#250DJNZ R7,$MOV R7,#150DJNZ R7,$SETBDS18DQ;释放总线 LCALL DELAY60US;15-60US 的等待时间 MOVR6,#4SETDSDQ:LCALL DELAY60USJNB DS18DQ,SETDSDQFH;60-240US 内是否有返回

39、信号,为 0 跳 DJNZ R6,SETDSDQMOV R7,#250DJNZ R7,$CLR DS18FIGRETSETDSDQFH:SETBDS18FIGMOV R7,#250DJNZ R7,$MOV R7,#100DJNZ R7,$RET;数据处理程序：TEMP0:INC AAJMP TEMP1TEMPCOV:MOV A,DS18SL;数据处理子程序TEMPCOVMOV B,#16DIV ABJB,TEMP0TEMP1:MOV 34H,A;将 DS18SL 的高四位右移四位,存入34H 中（温度值）MOV A,B;将 DS18SL 的低四位 X10/16 得小数后一位数.MOV B,#1

40、0MUL ABMOV B,#16DIV ABMOV 30H,A;将小数后一位数.存入 30H 中MOV A,DS18SH;DS18SH 中存放高 8 位数,权重 16MOV B,#16MUL ABADD A,34H;34H 中存入温度值的整数部分MOV B,#10DIV ABMOV 31H,B;个位存入 31H 中MOV B,#10;DIV AB;MOV 32H,B;十位存入 32H 中MOV B,#10;DIV AB;MOV 35H,B;百位存入 33H 中MOV A,DS18SHMOV 33H,#10H;JB,EXIT7MOV 33H,#00HEXIT7:RETGET_TEMPER:;读出

41、转换后的温度值,并显示 SETB DS18DQLCALL INIT_1820;先复位DS18B20JB DS18FIG,TSS2RET;判断 DS1820 是否存在?若 DS18B20 不存在则返 TSS2:MOV DS18ADS,#0DS18JX:LCALL DS18CODPMOV A,DS18ADSADD A,#9MOV DS18ADS,ACJNEA,#63,DS18JXRETDS18CODP:LCALL MRCOVT;转换指定的 DS18B20 的温度 LCALLMRRDTEDP;显示温度 RETTEMP:LCALL INIT_1820JB DS18FIG,NEXT4RETNEXT4:M

42、OVDS18ADS,#9MOV A,#0CCH;SKIP ROMLCALL WRITE_1820MOV A,#44H;温度转换命令LCALL WRITE_1820LCALL DELAY1SLCALL MRRDTEDPRET;写 DS18B20 的子程序(有具体的时序要求)WRITE_1820:;写 DS18B20MOV R5,#8DS18JXWE:SETB DS18DQ;初始化CLR DS18DQCLR DS18DQMOV R7,#5DJNZ R7,$;拉低 15US 内,写入数据CLR CRRC AMOV DS18DQ,CLCALL DELAY60US;持续 60USSETB DS18DQ;

43、写完一个位DJNZ R5,DS18JXWERETREAD_1820_CODE:;读取 CODE 64 位 MOV R4,#8;读 8 次数 MOV R1,#DS18CD1;低位地址存在 R1DS18JXRD3:MOV R5,#8;8 位数据DS18JXRD2:SETB DS18DQCLR DS18DQ;前两句完成初始化NOPNOP;延时至少 1USSETB DS18DQ;上升沿,并在,15US 内读数MOV R7,#5DJNZ R7,$MOV C,DS18DQRRC ALCALL DELAY60US;读时序,最少 60USDJNZ R5,DS18JXRD2MOV R1,AINC R1DJNZ

44、R4,DS18JXRD3SETB DS18DQRET;读 DS18B20 的程序,从 DS18B20 中读出两个字节的温度数据READ_18200:MOV R4,#2;读两次数 MOV R1,#DS18SL;低位地址存在 R1DS18JXRD1:MOV R5,#8;8 位数据DS18JXRD:SETB DS18DQCLR DS18DQ;前两句完成初始化NOPNOP;延时至少 1USSETB DS18DQ;上升沿,并在,15US 内读数MOV R7,#5DJNZ R7,$MOV C,DS18DQRRC ALCALL DELAY60US;读时序,最少 60USDJNZ R5,DS18JXRDMOV

45、 R1,ADEC R1DJNZ R4,DS18JXRD1SETB DS18DQRETREAD_1820_1:;读取 1 位SETB DS18DQ CLR DS18DQCLR DS18DQCLR DS18DQSETB DS18DQMOV R7,#5DJNZ R7,$JB DS18DQ,WEFHLCALL DELAY10MSWEFH:LCALL DELAY60USRETREADCODE:;读取 64 位 ROM,并显示出来SETB DS18DQLCALL INIT_1820JB DS18FIG,NEXTRETNEXT:MOV A,#33HLCALL WRITE_1820LCALL READ_182

46、0_CODELCALL DISPLAYCDRETDS1864SEN:;送出 64 个位的数据MOV R4,#8MOV DPTR,#DS18TABDS1864SEN1:MOV A,DS1864BMOVC A,A+DPTRLCALL WRITE_1820INC DS1864BDJNZ R4,DS1864SEN1RETMATCHROM:LCALL INIT_1820MOV A,#55H;MARCH ROMLCALL WRITE_1820MOV DS1864B,DS18ADSLCALL DS1864SENRETMRCOVT:;匹配 ROM 并发出温度转换命令LCALL MATCHROMMOV A,#4

47、4H;发出温度转换命令LCALL WRITE_1820LCALL DELAY1SRETMRRDTEDP:;匹配 ROM 并显示转换温度LCALL INIT_1820LCALL MATCHROMMOV A,#0BEH;发出读取命令LCALL WRITE_1820LCALL READ_18200LCALL TEMPCOVLCALL DISPLAY;调用数码管显示子程序 RET键盘子程序：START:NOP ;程序开始 LCALL CH_KEY ;检查键盘 AJMP START ;返回 CH_KEY:LCALL KS ;检查有没有按键按下 JNZ LK1 AJMP CH_KEY LK1:LCALL

48、T12MS ACALL KS JNZ LK2 RET LK2:NOP LCALL SBIE ;按键识别子程序 MOV BUFF,A;送缓冲区以识别是数字键还是功能键？LCALL CH_KF ;判断按键功能。JB FLAG1,KEY_FUN;标志为 1，则为功能键超温报警程序：DIV:MOVR2,#08H;1kz 持续时间DIV1:MOVR3,#0FAHDIV2:CPL;输出 1khz 方波LCALLD5ms;调用延时程序 1DJNZR3,DLV2;持续 1 秒DJNZR2,DIV1MOVR2,#10H;2khz 持续时间DIV3:MOVR3,#0FAHDI4:CPL;输出 2khz 方波LCA

49、LLD25ms;调用延时程序 2DJNZR3,DIV4DJNZR2,DIV3SIMPDIV;反复循环D5MS：MOVR7，#0FFH;延时子程序 1LOOP：NOPNOPDJNZR7，LOOPRETD25MS：MOVR6，#0FFH;延时子程序 2LIN：DJNZR6，LINRET继电器控制程序：START1:MOVSP,#60HJD:CPL;取反LCALLDELAY;延时NOPSJMPJDDELAY:MOVR0,#0AH;延时子程序(1 秒)DELAY33:MOVR1,#00HDELAY44:MOVR2,#0B2HDJNZR2,$DJNZR1,DELAY44DJNZR0,DELAY33LJMPSTART1RET