基于stc单片机的温度控制系统设计(编辑修改稿)

基于stc单片机的温度控制系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

,控制核心 STC12C5A60S2 单时钟 /机器周期 (IT)单片机有 32 个 I/O 口 ,其外部晶振为 12MHz,一个指令周期为1/ ,其最小系统主要包括 :复位电路 ,震荡电路等 ,电路如下图 所示。 图 单片机最小电路图 哈尔滨理工大学学士学位论文 6 温度传感器 本次设计中所采用的温度传感器是 美国达拉斯 (DALLAS)半导体公司推出的应用单总线技术的 DS18B20 数字温度传感器。 DS18B20 数字温度传感器接线 方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有 LTM8877， LTM8874 等等。 主要根据应用场合的不同而改变其外观。 封装后的 DS18B20 可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。 耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。 在此次设计的温度控制系统中 ， 采用的是多路测温电路 ， 所以DS18B20 温度传感器与主控单片机的连接方式如下图 所示。 图 外部供电方式的多点测温电路图 LCD 显示器 在此设计中需要显示设定温度的上下限 ， 并且还要同时显示多路温度传感器所测得温度值 ， 所以此次的 LCD 显示器选用的是 12864 型号。 其引脚 及连接 如图 所示。 带中文字库的 12864 是一种具有 4 位 /8 位并行、 2 线或 3 线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为 12864, 内置 8192 个 1616 点汉字，和 128 个 168点 ASCII 字符集 .利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互 图形界面。 可以显示 84 行 1616 点阵的汉字 ， 也可完成图形显示 ， 低电压低功耗是其又一显著特点。 由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。 LCD 的基本特性 : 哈尔滨理工大学学士学位论文 7 （ VDD:++） :12864 点 ，提供 8192 个 1616 点阵汉字 (简繁体可选 ) 128 个 168 点阵字符 时钟频率 ： STN、半透、正显 方式： 1/32DUTY， 1/5BIAS ： 6 点 ：侧部高亮白色 LED，功耗仅为普通 LED 的 1/5—1/10 ：串行、并口可选 DCDC 转换电路，无需外加负压 ，简化软件设计 : 0℃ +55℃ ,存储温度 : 20℃ +60℃ 图 LCD12864 液晶管脚图 系统调试所用软件简述 单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件。 Keil 软件是目前最流行开发 MCS51 系列单片机的软件， Keil 提供了包括 C 编译器 、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（ uVision）将这些部份组合在一起。 KEIL 软件简单易学，能对程序进行编译，连接等。 Keil 软件简介 Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与汇编相比， C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。 Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（ uVision）将这些部分组合在一起。 运行 Keil 软件需要哈尔滨理工大学学士学位论文 8 WIN9 NT、 WIN20 WINXP 等操作系统。 如果你使用 C 语言编程，那么 Keil 几乎就是你的不二之选，即使不使用 C 语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。 Keil C51 软件提供丰富 的库函数 和功能强大的集成开发调试工具， 全 Windows 界面。 另外重要的一点，只要看一 下编译 后生成的汇编代码，就能体会到 Keil C51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。 在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 C51 工具包的整体结构， uVision 与 Ishell 分别是 C51 for Windows和 for Dos 的集成开发环境 (IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。 开发人员可用 IDE 本身或其它 它 编辑 编辑器 C 或汇编源文件。 然后分别由 C51 及 C51 编译器编译生成目标文件(.OBJ)。 目标文件可由 LIB51 创建生成库文件，也可以与库文件一起经 L51 连接定位生成绝对目标文件 (.ABS)。 ABS 文件由 OH51 转换成标准的 Hex 文件，以供调试器 dScope51 或 tScope51 使用进 行 源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如 EPROM 中。 Keil 软件调试过程 单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件。 Keil 软件是目前最流行开发 MCS51 系列单片机的软件， Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（ uVision）将这些部份组合在一起。 Keil 软件简单易学，能对程序进行编译，连接等。 下面是我用 KEIL 对程序进行调试的过程。 图 KEIL 调试文件建立 哈尔滨理工大学学士学位论文 9 工程的建 立：建立一个 .C 的文件 ， 同时再建立一个和前面的文件名一样的文件夹 ,选择好 CPU， 使用 STC12C5A60S2， 同时设好晶振频率 ， 我们用的是 12MHZ， 如 上 图。 建立好文件后，就可以进行编译、链接、运行。 编译窗口如下。 图 编译检查 编译后显示 0 个错误，有两个警告，但是不影响程序的下载，使用STC 下载软件进行下载之后程序就存储在 STC12C5A60S2 的 ROM 中，通过单片机来运行程序就可以方便检查出硬件出现的错误。 等所以硬件都无误之后，将所有程序模块整合起来就可以实现所要的功能。 KEIL 使用时注意事 项 1. 仿真器标配 的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。 2. 仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。 3. 仿真芯片的 31 脚（ /EA）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内 ROM，不能使用片外 ROM；但仿真器外引插针中的 31 脚并不与仿真芯片的 31 脚相连，故该仿真器仍可插入到扩展有外部 ROM（其 CPU 的 /EA 引脚接至低电平）的目标系统中使用。 本章小结 本章主要论述了此次设计系统的总体结构 ， 并简单介绍了设计中使用的单片机 ， 温度传感器等元件的电路连 接 ， 最后还介绍了系统调试时所使用的软件及调试过程 ， 本章主要是总体的论述一番 ， 为后面的设计做好铺垫。 哈尔滨理工大学学士学位论文 10 第 3章 主控 单片机 及温度传感器 STC12C5A60S2 单片机简介 STC12C5A60S2 系列单片机是宏晶科技生产的单时钟 /机器周期 (1T)的单片机，是高速 /低功耗 /超强抗干扰的新一代 8051 单片机，指令代码完全兼容传统 8051,但速度快 812 倍。 内部集成 MAX810 专用复位电路 ,2 路PWM,8 路高速 10 位 A/D 转换 (250K/S),针对电机控制，强干扰场合。 图 STC12C5A60S2 单片机外形图 STC12C5A60S2 系列 单片机的主要特点 8051CPU， 1T， 单时钟 /机器周期 ,指令代码完全兼容传统8051。 ： STC12C5A60S2 系列工作电压： （ 5V 单片机）STC12C5A60S2 系列工作电 压： （ 3V 单片机）。 ： 0 35MHz，相当于普通 8051 的 0～ 420MHz 1280 字节 RAM。 I/O 口（ 36/40/44 个），复位后为：准双向口 /弱上拉（普通8051 传统 I/O 口）可设置成四种模式：准双向口 /弱上拉，推挽 /强上拉，仅为输入 /高阻，开漏每个 I/O 口驱动能力均可达到 20mA，但整个芯片最大不要超过 55mA。 （在系统可编程） /IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器 可通过串口（ ）直接 下载用户程序，数秒即可完成一片。 EEPROM 功能 (STC12C5A62S2/AD/PWM 无内部 EEPROM) 哈尔滨理工大学学士学位论文 11。 MAX810 专用复位电路（外部晶体 12M 以下时，复位脚可直接 1K 电阻到地）。 :在 口有一个低压门槛比较器 5V 单片机为，误差为 +/5%， 单片机为 ，误差为 +/3%， 2 个时钟输出口，可由 T0 的溢出在 ，可由 T1 的溢出在 钟。 I/O 口 7 路 ， 传统的下降沿中断 或低电平触发中断 ， 并新增支持上升沿中断的 PCA 模块， Power Down 模式可由外部中断唤醒， INT0/,INT1/, T0/,T1/, RxD/, ， CCP0/(也可通过寄存器设置到 ) ， CCP1/ (也可通过寄存器设置到 )。 (2 路） /PCA（可编程计数器阵列 ， 2 路） 也可用来当 2 路D/A 使用 也可用来再实现 2 个定时器 也可用来再实现 2 个外部中断(上升沿中断 /下降沿中断均可分别或同时支持 )。 , 10 位精度 ADC，共 8 路，转换速度可达 250K/S(每秒钟25 万次 )。 系列有双串口，后缀有 S2 标志的才有双串口，RxD2/(可通过寄存器设置到 )， TxD2/(可通过寄存器设置到)。 ： 40 +85℃ (工业级 ) / 0 75℃ (商业级 )：PDIP40,LQFP44,LQFP48。 I/O 口不够时，可用 2 到 3 根普通 I/O 口线外接。 74HC164/165/595（均可级联）来扩展 I/O 口 ， 还可用 A/D 做按键扫描来节省 I/O 口，或用双 CPU,三线通信，还多了串口。 1280 字节 RAM。 8K/16K/20K/32K/40K/48K/52K/60K/62K 字节 ...... (2 路 )/PCA(可编程计数器阵列 ,2 路 ) 也可用来当 2 路 D/A 使用 也可用来再实现 2 个定时器 也可用来再实现 2 个外部中断 (上升沿中断 /下降沿中断均可分别或同时支持 )。 STC12C5A60S2 系列 单片机 的优点 ， 1 个时钟 /机器周期 ， 可用低频晶振 ， 大幅降低 EMI : INT0/, INT1/, T0/, T1/, RxD/,CCP0/(或 ),CCP1/(或 ), EX_LVD/ : 掉电模式 :外部中断唤醒功耗 ， 支持下降沿 /上升 沿 /低电平和远程唤醒适用于电池供电系统 ， 如水表 ， 气表 ， 便携设备等 空闲模式 , 正常工作模式 :2mA 7mA /输出口多 ， 最多有 44 个 I/O 口 ,A/D 做按键扫描还可以 节省 哈尔滨理工大学学士学位论文 12 很多 I/O ， 无需编程器 ， 无需仿真器 ， 可远程升级 STCISP 下载编程器 ， 1 万片 /人 /天 ， 外部复位电路可彻底省掉 ， 当然也可以继续用外部复位电路。 STC12C5A60S2 单片机的管脚 图 单片机管脚图 ：供电电压 ：接地 ：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间 ：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入 ：来自反向振荡器的输 出 当将 I/O 设置为准双向口 /弱上拉时 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作哈尔滨理工大学学士学位论文 13 输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流 ，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P。