畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于8051單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

學(xué)號(hào)20080603050111密級(jí)公開(kāi)畢業(yè)論文基于8051單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)院名稱專業(yè)名稱電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師二一二年五月BACHELORSDEGREETHESISOFLANZHOUCITYUNIVERSITYTHEDESIGNOFTEMPERATURECONTROLSYSTEMBASEDON8051SCMCOLLEGESCHOOLOFPEILIENGINEERNINGDS18B20SENSORSTHETEMPERATURECONTROLSMANIFESTATIONGIVESORGETANLECTRICSHOCKIV目錄第1章緒論111引言112項(xiàng)目要求113研究意義1第2章硬件設(shè)計(jì)221硬件設(shè)計(jì)概要222單片機(jī)控制部分223溫度檢測(cè)電路6231溫度檢測(cè)電路6232報(bào)警電路9233控制電路及顯示電路9第3章軟件設(shè)計(jì)1331中斷控制程序1332顯示程序1433溫度測(cè)量1534溫度處理21結(jié)論23參考文獻(xiàn)24致謝261第1章緒論11引言水溫控制系統(tǒng)無(wú)論是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，還是日常生活都起著非常重要的作用，過(guò)低過(guò)高的水溫都會(huì)使水資源失去應(yīng)有的作用，從而造成水資源的極大浪費(fèi)，給生活生產(chǎn)帶來(lái)許多不利因素。在能源日益緊張的今天，電熱水器、飲水機(jī)、電飯煲之類的家用電器在保溫時(shí)，由于簡(jiǎn)單的溫度控制系統(tǒng)，因而會(huì)造成很大的能源浪費(fèi)。基于8051單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的水溫控制系統(tǒng)相比具有操作方便、價(jià)格便宜、精確度高和開(kāi)展容易等優(yōu)點(diǎn)，因此市場(chǎng)前景看好1。12項(xiàng)目要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制對(duì)象為10L水，容器為搪瓷器皿。水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度降低時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，以保持設(shè)定溫度保持不變。基于8051單片機(jī)水溫控制器晶振采用12MHZ，具體要求如下1初始溫度設(shè)置為50度，溫度低于50度加熱；2越限報(bào)警溫度為70度，溫度高于70度，報(bào)警，停止加熱；3控制精度為1度4控制范圍為環(huán)境溫度室溫到70度13研究意義在人類生活的環(huán)境中，溫度扮演著及其重要的角色。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)，工業(yè)的發(fā)展與是否掌握溫度有著密切的聯(lián)系。溫度不但對(duì)于工業(yè)如此重要，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫度的檢測(cè)與控制也有著十分重要的意義。同時(shí)，溫度測(cè)量系統(tǒng)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，比如空調(diào)、電飯煲、太陽(yáng)能熱水器等都用到了溫度控制系統(tǒng)。當(dāng)前，能源問(wèn)題是最熱門(mén)的話題，也是我們急需解決的，因而我們從節(jié)省能源，保護(hù)環(huán)境出發(fā)，設(shè)計(jì)出本系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途2。單片機(jī)對(duì)溫度的控制問(wèn)題是一個(gè)日常生活中經(jīng)常會(huì)遇到的問(wèn)題。因此，對(duì)該系統(tǒng)的研究有著極其重要的意義。2第2章硬件設(shè)計(jì)21硬件設(shè)計(jì)概要根據(jù)需求，我的系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)3為中心控制器件,由溫度采集電路、顯示電路、加熱電路、報(bào)警電路組成。溫度采集使用18B204，使用它可以使電路簡(jiǎn)化。控制電路用外部中斷來(lái)調(diào)節(jié)溫度，為了使操作方便，加一個(gè)顯示控制溫度值的數(shù)碼管，來(lái)便于使用。報(bào)警電路，這個(gè)電路用一個(gè)三極管這為放大器去驅(qū)動(dòng)一個(gè)喇叭。總硬件框圖如圖21所示圖21總硬件設(shè)計(jì)示意圖22單片機(jī)控制部分此部分是電路的核心部分，系統(tǒng)采用了51系列單片機(jī)。在眾多的51單片機(jī)系列中，AT89系列單片機(jī)在我國(guó)得到及其廣泛的應(yīng)用，越來(lái)越受到人們的矚目。AT89系列單片機(jī)是美國(guó)ATMEL公司的8位FLASH單片機(jī)產(chǎn)品。它的最大特點(diǎn)是在片內(nèi)含有FLASH存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中修改程序容易，使開(kāi)發(fā)調(diào)試更為方便。AT89系列單片機(jī)以8031為內(nèi)核，是與8051系列單片機(jī)兼容的系列，其型號(hào)可以分為標(biāo)準(zhǔn)型、低檔型和高檔型3類。高檔型單片機(jī)有AT89S51、AT89S52、AT89S53和AT89S8252等型號(hào)，其中AT89S52為ATMEL所生溫度采集電路AT89S52加熱電路顯示電路報(bào)警電路3產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，內(nèi)部有8KB的可下載FLASH存儲(chǔ)器，2KB的EEPROM，提高了存儲(chǔ)容量，系統(tǒng)不必?cái)U(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器這樣大大的減少了系統(tǒng)硬件部分5。因此，本系統(tǒng)使用AT89S52單片機(jī)作為微處理器，微處理器電路如圖22所示圖22微處理器電路圖1、AT89S52主要功能列舉如下（1）擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程FLASH（2）晶片內(nèi)部具時(shí)鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至12MHZ）（3）內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）為8KB（4）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）為256字節(jié)（5）32個(gè)可編程I/O口線（6）8個(gè)中斷向量源（7）三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（8）三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器（9）全雙工UART串行通道2、AT89S52各引腳功能介紹6如圖23所示4圖23AT89S52引腳圖VCCAT89S52電源正端輸入，接5V。VSS電源地端。XTAL1單芯片系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端。XTAL2系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動(dòng)作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一20PF的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。RESETAT89S52的重置引腳，高電平動(dòng)作，當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要對(duì)此引腳電平提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開(kāi)始讀入程序代碼而執(zhí)行程序7。EA/VPP“EA“為英文“EXTERNALACCESS“的縮寫(xiě)，表示存取外部程序代碼之5意，低電平動(dòng)作，也就是說(shuō)當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來(lái)執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器空間。如果是使用8751內(nèi)部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時(shí)，可以利用此引腳來(lái)輸入21V的燒錄高壓（VPP）。ALE/PROGALE是英文“ADDRESSLATCHENABLE“的縮寫(xiě)，表示地址鎖存器啟用信號(hào)。AT89S52可以利用這支引腳來(lái)觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口0的地址總線（A0A7）鎖進(jìn)鎖存器中，因?yàn)锳T89S52是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí)ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時(shí)，此引腳會(huì)被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來(lái)使用。PSEN此為“PROGRAMSTOREENABLE“的縮寫(xiě)，其意為程序儲(chǔ)存啟用，當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(shí)（EA0），會(huì)送出此信號(hào)以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。AT89S52可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。PORT0（P00P07）端口0是一個(gè)8位寬的開(kāi)路汲極（OPENDRAIN）雙向輸出入端口，共有8個(gè)位，P00表示位0，P01表示位1，依此類推。其他三個(gè)I/O端口（P1、P2、P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當(dāng)做I/O用時(shí)可以推動(dòng)8個(gè)LS的TTL負(fù)載。如果當(dāng)EA引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器），P0就以多工方式提供地址總線（A0A7）及數(shù)據(jù)總線（D0D7）。設(shè)計(jì)者必須外加一鎖存器將端口0送出的地址栓鎖住成為A0A7，再配合端口2所送出的A8A15合成一完整的16位地址總線，而定址到64K的外部存儲(chǔ)器空間。PORT2（P20P27）端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng)4個(gè)LS的TTL負(fù)載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來(lái)使用。P2除了當(dāng)做一般I/O端口使用外，若是在AT89S52擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提供地址總線的高字節(jié)A8A15，這個(gè)時(shí)候P2便不能當(dāng)做I/O來(lái)使用了。PORT1（P10P17）端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其6輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載，同樣地若將端口1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來(lái)輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，P10又當(dāng)做定時(shí)器2的外部脈沖輸入腳，而P11可以有T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。PORT3（P30P37）端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋Ｆ湟_分配如下P30RXD，串行通信輸入。P31TXD，串行通信輸出。P32INT0，外部中斷0輸入。P33INT1，外部中斷1輸入。P34T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。P35T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器1輸入。P36WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫(xiě)入信號(hào)。P37RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)接口分配情況如下P0口復(fù)用于傳輸LED位數(shù)據(jù)以及值數(shù)據(jù)傳輸、P2口的P20P21作為六位LED的公共端的控制信號(hào)、P1口分配做鍵盤(pán)接口、P30和P31分別用于串口通信的數(shù)據(jù)的接收端和發(fā)送端、P32用于溫度數(shù)據(jù)接口8。23溫度檢測(cè)電路231溫度檢測(cè)電路DS18B20數(shù)字傳感器是DALLAS公司生產(chǎn)的1WIRE總線技術(shù)的典型產(chǎn)品9。它可以將被測(cè)溫度直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，因此單片機(jī)可以方便的通過(guò)串行總線實(shí)現(xiàn)讀取。另外，1WIRE具有成本低、節(jié)省I/O口、抗干擾能力強(qiáng)，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等特點(diǎn)。DS18B20通過(guò)編程后，可以實(shí)現(xiàn)912位的溫度度數(shù)。由于DS18B20可以由數(shù)據(jù)線本身提供電源，因此單片機(jī)與其連接時(shí)，需要一根數(shù)據(jù)線和地線。DS18B20的工作性能如下（1）1WIRE數(shù)據(jù)通信7（2）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍355V（3）最高12位分辨率（4）12位分辨率時(shí)的最大工作周期為750MS（5）可選擇寄生工作方式（6）檢測(cè)溫度范圍為55C125C（7）被測(cè)溫度在10C85C時(shí)，精度為05C（8）內(nèi)置EEPROM，限溫報(bào)警功能（9）64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接（10）封裝形式多樣（11）負(fù)壓特性。電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)燒毀DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)10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(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如圖24所示圖24DS18B20的結(jié)構(gòu)圖DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是開(kāi)始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接8著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRCX8X5X41）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以00625/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。表2112位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)LSBYTEM231201234BI76T5BI4TBI0SS645398這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于00625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0062511即可得到實(shí)際溫度。例如125的數(shù)字輸出為07D0H，250625的數(shù)字輸出為0191H，250625的數(shù)字輸出為FF6FH，55的數(shù)字輸出為FC90H。溫度檢測(cè)控制電路如圖25所示GNDVCS18B20VCR47KAT89S52P32圖25溫度檢測(cè)控制電路圖232報(bào)警電路報(bào)警電路設(shè)計(jì)12的工作過(guò)程如圖26所示，該報(bào)警電路由兩個(gè)主要部件組成，BUZZ喇叭報(bào)警裝置和三極管，如果來(lái)自單片機(jī)P11端的信號(hào)使三極管的發(fā)9射極導(dǎo)通，即有電流通過(guò)時(shí)，那么從VCC到BUZZ到集電極也會(huì)有電流通過(guò)，這樣會(huì)讓BUZZ報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警聲音，如果來(lái)自來(lái)單片機(jī)P11端的信號(hào)使三極管的發(fā)射極沒(méi)有導(dǎo)通，則無(wú)電流通過(guò)，喇叭不發(fā)聲音。即當(dāng)P11端的信號(hào)為低電平時(shí)，喇叭報(bào)警，當(dāng)P11端的信號(hào)為高電平時(shí)喇叭不響。圖26報(bào)警電路233控制電路及顯示電路通過(guò)2個(gè)外部電路來(lái)控制溫度，只要在中斷口讓2個(gè)開(kāi)關(guān)接地。然后把調(diào)節(jié)后的溫度通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。1、LED顯示器13結(jié)構(gòu)與原理LED顯示器由7條發(fā)光二極管組成顯示字段，有的還帶有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)DP將7段發(fā)光二極管陰極連在一起，成為共陰極接法，當(dāng)某個(gè)字段的陽(yáng)極為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的字段就點(diǎn)亮。共陽(yáng)極接法是將LED的所有陽(yáng)極并接后就連到5V上，當(dāng)某一字段的陰極為0時(shí)，對(duì)應(yīng)的字段就點(diǎn)亮。靜態(tài)串行顯示器的結(jié)構(gòu)圖如27所示10ABCDEFGDPVCCABCDEFGDP共陰極共陽(yáng)極圖27靜態(tài)串行顯示器的結(jié)構(gòu)圖點(diǎn)亮LED顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法14。所謂靜態(tài)顯示，就是顯示某一字段時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止，這種方式，每一顯示位都需要一個(gè)8位輸出口控制，占用硬件較多，一般僅用于顯示器位數(shù)較少的場(chǎng)合。所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器。對(duì)每為顯示器而言，每隔一段時(shí)間顯示一次。顯示位的亮度既跟導(dǎo)通電流有關(guān)，也和點(diǎn)亮?xí)r間與間隔時(shí)間的比例有關(guān)。動(dòng)態(tài)顯示器因硬件成本較低而被采用。為了顯示字符，要為L(zhǎng)ED顯示器提供顯示段碼，組成一個(gè)“8”字形的7段，再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供LED顯示器的顯示段碼為一個(gè)字節(jié)。2、LED顯示器與單片機(jī)的接線圖本設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī)P0口并經(jīng)總線驅(qū)動(dòng)器74LS245控制6位數(shù)碼管的段碼，通過(guò)位選線P2021經(jīng)三極管逐位逐位去控制數(shù)碼管掃描顯示。由于采用動(dòng)態(tài)顯示，其優(yōu)點(diǎn)是占用硬件資源少，功耗小。但必須注意掃描周期必須控制在視覺(jué)停頓時(shí)間內(nèi)，一般在20MS以內(nèi)，否則會(huì)出現(xiàn)閃爍或跳動(dòng)現(xiàn)象。如圖28所示為L(zhǎng)ED與單片機(jī)的接線圖15。11圖28LED與單片機(jī)的接線圖顯示器有四個(gè)LED數(shù)碼管組成。輸入串行數(shù)據(jù)線DIN和位移信號(hào)CLK，四個(gè)串/并移位寄存器與芯片74LS245相連。每片的并行輸出作為L(zhǎng)ED數(shù)碼管的碼段。74LS245是用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED的設(shè)備16，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)AT89S52單片機(jī)的P0口總線負(fù)載達(dá)到或超過(guò)P0最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入74LS245等總線驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)片選端CE低電平有效時(shí)，DIR“0”，信號(hào)由B向A傳輸（接收）；DIR“1”，信號(hào)由A向B傳輸（發(fā)送）；當(dāng)CE為高電平時(shí)，A、B均為高阻態(tài)。P0口與74LS245輸入端相連,E端接地，保證數(shù)據(jù)現(xiàn)暢通。AT89S52的RD和PSEN相與后接DIR，使得RD或PSEN有效時(shí)，74LS245輸入，其它時(shí)間處于輸出。74LS245的電路如圖29所示12圖2974LS245電路示意圖第3章軟件設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)程序總體是控溫，所以應(yīng)該不斷測(cè)溫并控制。如圖31所示NYY開(kāi)始初始化調(diào)各顯示子程序調(diào)溫度轉(zhuǎn)換子程序溫度70C報(bào)警溫度50C加熱N結(jié)束停止加熱13圖31程序總體設(shè)計(jì)流程圖31中斷控制程序中斷程序的流程圖如圖32所示圖32中斷程序的流程圖首先設(shè)計(jì)控溫的程序17，程序如下外部中斷1KEY_1CLREA關(guān)閉外部中斷INCDIS1把個(gè)位加一MOVA,DIS1CJNEA,10,KEY判斷個(gè)位是否為十MOVDIS1,0是十把它置一顯示并打開(kāi)中斷外部中斷1處理溫度的個(gè)位結(jié)束外部中斷2處理溫度的十位結(jié)束14KEYMOVA,DIS2MOVB,10MULABADDA,DIS1求出調(diào)整后的溫度MOVTEMPER_CONFIG,A保存調(diào)整后的溫度LCALLDISPLAY顯示調(diào)整后的溫度SETBEX0SETBEX1SETBEA打開(kāi)中斷RETI中斷返回外部中斷2KEY_2CLREAINCDIS2MOVA,DIS2CJNEA,10,KEYMOVDIS2,0AJMPKEY其中DIS1,DIS2是定義的變量，用來(lái)保存數(shù)碼管的顯示數(shù)字。TEMPER_CONFIG也是定義變量用來(lái)保存設(shè)定溫度值。32顯示程序根據(jù)數(shù)碼管的顯示特點(diǎn)，要在實(shí)現(xiàn)一位后延時(shí)一會(huì)兒再顯示下一位。下面是數(shù)碼管顯示代碼18顯示DISPLAYMOVA,DIS2MOVDPTR,TABLEMOVCA,ADPTRMOVP0,A15SETBP21DSDELY1MOVR6,11DJNZR6,DJNZR7,DSDELY1MOVA,DIS1MOVDPTR,TABLEMOVCA,ADPTRMOVP0,ASETBP20MOVR7,25DSDELY2MOVR6,11DJNZR6,DJNZR7,DSDELY2RET33溫度測(cè)量根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。當(dāng)主機(jī)收到DS18B20的響應(yīng)信號(hào)后，便可以發(fā)出操作命令，這些命令可以分為ROM命令和RAM命令兩種19。CPU的操作過(guò)程如圖33所示。由于DS18B20與單片機(jī)間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)DS18B20進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。操作時(shí)序主要有初始化時(shí)序、讀時(shí)序和寫(xiě)0時(shí)序和寫(xiě)1時(shí)序四種，如圖34所示。在溫度測(cè)量?jī)x表中，對(duì)DS18B20的操作主要是復(fù)位、讀數(shù)據(jù)和寫(xiě)數(shù)據(jù)三種，而兩種操作又都是按位進(jìn)行的，所以首先應(yīng)該按照DS18B20的時(shí)序要求，編寫(xiě)讀、寫(xiě)時(shí)間片的程序，其流程圖如圖35所示。開(kāi)始元件復(fù)位寫(xiě)SKIPROM命令（CCH）寫(xiě)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換命令（44H）延時(shí)750S等待轉(zhuǎn)換結(jié)束元件復(fù)位寫(xiě)SKIPROM命令（CCH）寫(xiě)讀轉(zhuǎn)換結(jié)果命令（BEH）讀轉(zhuǎn)換結(jié)果CRC校驗(yàn)結(jié)束16圖33DS18B20操作過(guò)程115S60120S30S15S115S15S115S1560S復(fù)位脈沖480960S應(yīng)答脈沖60240S（A）初始化信號(hào)（B）寫(xiě)1信號(hào)（C）寫(xiě)0信號(hào)（D）讀信號(hào)17圖34DS18B20操作時(shí)序圖35DS18B20操作程序流程圖根據(jù)上述可以得到18B20的操作的3個(gè)函數(shù)20初始化18B20INIT_1820SETBDQNOPCLRDQMOVR0,06BHTSR1DJNZR0,TSR1延時(shí)SETBDQ開(kāi)始總線置1并延時(shí)總線置0并延時(shí)480S總線置1返回開(kāi)始設(shè)循環(huán)次數(shù)為8總線置0并延時(shí)16S寫(xiě)1位數(shù)據(jù)延時(shí)480S總線置1并延時(shí)16S8位寫(xiě)完返回開(kāi)始設(shè)循環(huán)次數(shù)為8總線置0并延時(shí)16S寫(xiě)1位數(shù)據(jù)延時(shí)100S總線置1并延時(shí)60S8位讀完返回（A）復(fù)位操作流程（B）寫(xiě)操作流程（C）讀操作流程18MOVR0,25HTSR2JNBDQ,TSR3DJNZR0,TSR2LJMPTSR4延時(shí)TSR3SETBFLAG1置標(biāo)志位,表示DS1820存在LJMPTSR5TSR4CLRFLAG1清標(biāo)志位,表示DS1820不存在LJMPTSR7TSR5MOVR0,06BHTSR6DJNZR0,TSR6延時(shí)TSR7SETBDQRET把A的值寫(xiě)入18B20WRITE_1820MOVR2,8CLRCWR1CLRDQMOVR3,6DJNZR3,RRCAMOVDQ,CMOVR3,23DJNZR3,SETBDQNOPDJNZR2,WR1SETBDQRET讀溫度READ_18200MOVR4,2將溫度高位和低位從DS18B20中讀出MOVR1,77H低位存入77HTEMPER_L,高位存入1976HTEMPER_HRE00MOVR2,8RE01CLRCSETBDQNOPNOPCLRDQNOPNOPNOPSETBDQMOVR3,7DJNZR3,MOVC,DQMOVR3,23DJNZR3,RRCADJNZR2,RE01MOVR1,ADECR1DJNZR4,RE00RET應(yīng)為讀出的溫度的格式是12位21，TEMPER_L位前四位是整數(shù)部分后四位是小數(shù)，TEMLPER_H只有低四位是有效的。所以我們要有一個(gè)處理溫度的函數(shù)得到整數(shù)的溫度。讀出的溫度轉(zhuǎn)換成1個(gè)字節(jié)放入TEMPER_NUMTEMPER_COVMOVA,0F0HANLA,TEMPER_L舍去溫度低位中小數(shù)點(diǎn)后的四位溫度數(shù)值SWAPAMOVTEMPER_NUM,A20MOVA,TEMPER_LJNBACC3,TEMPER_COV1四舍五入去溫度值INCTEMPER_NUMTEMPER_COV1MOVA,TEMPER_HANLA,07HSWAPAORLA,TEMPER_NUMMOVTEMPER_NUM,A保存變換后的溫度數(shù)據(jù)RET讀溫度到TEMPER_L和TEMPER_HREAD_TEMPMOVA,0CCHLCALLWRITE_1820MOVA,0BEHLCALLWRITE_1820LCALLREAD_18200LCALLINIT_1820MOVA,0CCHLCALLWRITE_1820MOVA,044HLCALLWRITE_1820RET34溫度處理當(dāng)溫度低于50C時(shí)，進(jìn)行加熱,加熱到50度與70度之間為正常狀態(tài)。當(dāng)溫度大于70C時(shí)，喇叭報(bào)警，停止加熱。溫度處理TEMPER_WORKLCALLTEMPER_COVMOVA,TEMPER_NUMCLRCSUBBA,70JNCTEMP_OVER21MOVA,TEMPER_NUMCJNEA,TEMPER_CONFIG,TWRETTWJCOPEN_HASETBHARET溫度超過(guò)70喇叭響，并停止加熱TEMP_OVERSETBHAMOVR6,128BELLCLRWAMOVR7,100DJNZR7,SETBWADJNZR6,BELLRET加熱OPEN_HACLRHARET結(jié)論本課程設(shè)計(jì)是8051單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)。硬件設(shè)計(jì)分為了以下模塊顯示模塊、報(bào)警模塊、溫度控制模塊和溫度傳感器模塊。然后設(shè)計(jì)軟件，編寫(xiě)程序調(diào)試硬件電路各個(gè)模塊的功能。最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求，對(duì)溫度進(jìn)行了控制。當(dāng)溫度小于50C時(shí)加熱，當(dāng)溫度大于50C小于70C時(shí)是正常狀態(tài)，當(dāng)溫度大于70C時(shí)報(bào)警，停止加熱。通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了溫度控制的硬件連接，模塊的建立。最終結(jié)果表明本設(shè)計(jì)是合理的，能很好的達(dá)到預(yù)期的效果和要求。22參考文獻(xiàn)1HUHONGBINMEASURINGFORTEMPERATURECHARACTERISTICOFTEMPERATURERELAYELECTROMECHANICALELEMENT,2003,946482李朝青單片機(jī)原理及接口技術(shù)（簡(jiǎn)明修訂版）杭州北京航空航天大學(xué)出版社，1998981063李廣弟單片機(jī)基礎(chǔ)北京北京航空航天大學(xué)出版社，199415264徐同舉新型傳感器基礎(chǔ)D北京北京大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院,19985張友德，趙志英，涂時(shí)亮單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)M上海復(fù)旦大23學(xué)出版社，20003443654樓然苗，李光飛51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例M北京北京航空航天大學(xué)出版社，200327566何立民編MCS51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M,北京航空航天大學(xué)出版社,19901471657余錫存，曹國(guó)華單片機(jī)原理及接口技術(shù)S西安西安電子科技大學(xué)出版，20078陳偉人MCS51系列單片機(jī)實(shí)用子程序集錦北京清華大學(xué)出版社，19989廖常初現(xiàn)場(chǎng)總線概述J電工技術(shù)，1999223596410GAWOOLVET,TRANSDUCERSINDIGITIALSYSTEMS,PETERPEREGRINUSLTD,197711SUNKAICONTROLLINGTEMPERATURESYSTEMOFRESISTANCESTOVESENSORTECHNOLOGY,2003,222505212鄭步生，吳渭MULTISIM200L電路設(shè)計(jì)及仿真入門(mén)與應(yīng)用M北京電子工業(yè)出版社，200213梁純，王軍基于MCS一51單片機(jī)的LED點(diǎn)陣圖文顯示屏設(shè)計(jì)J工礦自動(dòng)化，20056909214AMPEREXELECTRONICCOMPANY,CHARACTERTYPELCDMODULES,TECHNICA