基于51单片机智能温度控制器设计与实现毕业论文(编辑修改稿)

基于51单片机智能温度控制器设计与实现毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

密方式 1 时， /EA将内部锁定为 RESET；当 /EA端保持高电平 时，此间内部程序存储器。 在 FLASH编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2： 来自反向振荡器的输出。 模块性能分析 基于单片机的智能温度控制器的设计的主要模块为 AT89S5按键及数码管显示部分 .AT89S51 在上一部分已经介绍 ,这一部分主要介绍按键及数码管显示部分 . 按键 本模块中的按键由设定键、上调键、下调键、确定键和复位键构成。 设定键用来设定温度上下限，上调下调键用来设置温度上下限的准确 数值。 数码管 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管， 八段数码管比七段数码管多一个 发光二极管 单元（ 多一个小数点显示）；按能显示多少个 “8” 可分为 1位、 2 位、 4 位等等数码管 ； 按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。 共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极 (COM)的10 基于 51 单片机的智能温度控制器的设计与实现 数码管，共阳数码管在应用时应将公共极 COM 接到 +5V，当某一字段发光二极管的阴极 为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。 共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极 COM 接到地线 GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。 译码器的逻辑功能是将每一个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号，是编码器的反操作。 数码管可以用 TTL 或 CMOS 集成电路直接驱动，所以使用译码器将 BCD 编码译成数码管所需要的驱动信号，以便使数码管用十进制数 字显示出 BCD 编码表示的数值。 图 七段数码管 应根据实际情况决定究竟采用共阳还是共阴方式，其基本原则是：若单片机口线直接驱动数码管各段，最好采用共阳极数码管，因为 8051 系列单片机口线输出高电平时，输出的电流很小，数码管不会太亮。 若数码管通过驱动芯片与单片机相连，就要看驱动芯片对数码管极性的要求了 点亮显示器分为静态和动态显示两种方法。 所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或是截止。 例如，其段数码管的 a、 b、 c、 d、 e、 f 导通， g 截止，则显示 每一位都要有一个 8 位输出口控制，所占硬件较多，一般用于显示位数较少（很少）的场合。 当位数较多时，用静态显示所需的 I/O 过多，一般采用动态显示方第二章 整体设计 11 法。 所谓动态显示，就是逐位地轮流点亮各位显示器（扫描），对于每一位显示器而言，每个一段时间点亮一次。 显示器的点亮既与点亮时的导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间比例有关。 调整电流和时间参数，可是实现亮度较高、较为稳定的显示，同时可减少工作电流中的 COM 是选通位，对于共阳极数码管，当 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 h 端接低电平时， COM 位高电平，数码管各段全部点亮。 例如， 想让数码管显示“ 1”，就必须使数码管的 b、c 段点亮，其它段熄灭；所以使 b、 c 段为低电平，其它各引脚均为高电平。 在设计电路时，可将这几位分别接到单片机的引脚上，还要加上限流电阻，这样就可由程序控制数码管的工作情况了。 但是如果用一个端口驱动一个数码管，四位数码管就需要四个空闲端口，而在许多系统中并无四个端口可用。 此外，使用四个端口往往使得每一个数字都需要独立驱动 (缓冲 )电路和排阻，这将大大增加系统的成本。 最常见的解决方案是采用多路复用显示。 这是指对于每一个显示只驱动1/4 时间。 只要在 20Hz50Hz 之间循环 所有显示，由于人眼存在视觉残留，在这样的显示方式下，数码管看起来时同时点亮的。 在这次课程设计中根据实际需要采用了七段数码管共阴极和静态显示方式。 单片机 体积小价格低，应用方便，稳定可靠。 单片机将很多任务交给了软件编程去实现，大大简化了外围硬件电路，使外围电路的实现简单方便。 由于单片机本身不具有软件编译测试的功能，我们需要借助其他软件编译，将编译好的程序“烧”入单片机内。 在实际电路设计中，需要先通过仿真软件测试电路以及编译的程序，检查外围电路设计是否合理，软件编译是否正确，以及软件和硬件电路能否正常配合工作 ，能否准确的实现所设计的功能。 如果测试通过，电路仿真没有问题能完全实现功能的话就可以实际的做板子的焊接工作了。 12 基于 51 单片机的智能温度控制器的设计与实现 第三章 硬件电路设计 13 第三章 硬 件 电 路 设 计 最小系统设计 时钟电路及复位电路是单片机工作的基本电路 ,单片机加上这两部分 电路就构成了单片机最小系统，即单片机系统就可以工作了。 时钟电路 AT89S51 虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外部附加电路。 AT89S51 单片机的时钟产生方法有两种。 内部时钟方式和外部时钟方式（如图 36 所示）。 本设计采用内部时钟方式，利 用芯片内部的振荡电路，在 XTAL XTAL2引脚上外接定时元件，内部的振荡电路便产生自激振荡。 本设计采用最常用的内部时钟方式，即用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。 图 AT89S51时钟产生电路 复位电路 复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。 最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。 除了上电复位外，有时还需要按键手动复位。 本设计就是用的按键手动复位。 按键手动复 位有电平方式和脉冲方式两种。 其中电平复位是通过 RST 端经电阻与 电源 Vcc 接通而实现的。 按键手动复位电路见图 32。 时钟频率选用 12MHz。 14 基于 51 单片机的智能温度控制器的设计与实现 图 手动复位电路 数码管显示电路 图 共阴极七段数码管 显示电路使用了七段数码管，它是共阴极的，由高电平点亮。 按键电路的设计 温度设定按键的输入按钮使用常规开关。 第三章 硬件电路设计 15 图 温度上下限设定按键 这些常规开关组成了温度上下限设定按键，硬件电路简单，在程序设计上也不复杂。 DS18B20 的简介 [4] DS18B20 概述 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。 图 DS18B20 实物图 DS18B20 技术性能描述 ① 、 独特的单线接口方式， DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口16 基 于 51 单片机的智能温度控制器的设计与实现 线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。 ② 、测温范围 － 55℃ ～ +125℃ ，固有测温分辨率 ℃。 ③ 、支持多点组网功能，多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上，最多只能并联 8 个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。 ④ 、工作电源 : 3～ 5V/DC。 ⑤ 、 在使用中不需要任何外围元件。 ⑥ 、 测量结果以 9～ 12 位数字量方式串行传送。 ⑦ 、 不锈钢保 护管直径 Φ6。 ⑧ 、 适用于 DN15～ 25, DN40～ DN250 各种介质工业管道和狭小空间设备测温。 ⑨ 、 标准安装螺纹 M10X1, , G1/2” 任选。 ⑩ 、 PVC 电缆直接出线或德式球型接线盒出线 ,便于与其它电器设备连接。 图 DS18B20 DS18B20 引脚 (1)DQ 为数字信号输入 /输出端； (2)GND 为电源地； (3)VDD 为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。 智能温度控制器实物图第三章 硬件电路设计 17 图 智能温度控制器实物 图 18 基于 51 单片机的智能温度控制器的设计与实现 第四章 软件设计 19 第四章 软件设计 流程图设计 什么是流程图。 以特定的图形符号加上说明，表示算法的图，称为 流程图或框图。 流程图是流经一个系统的信息流、观点流或部件流的图形代表。 在企业中，流程图主要用来说明某一过程。 这种过程既可以是生产线上的工艺流程，也可以是完成一项任务必需的管理过程。 例如，一张流程图能够成为解释某个零件的制造工序，甚至组织决策制定程序的方式之一。 这些过程的各个阶段均用图形块表示，不同图形块之间以箭头相连，代表它们在系统内的流动方向。 下一步何去何从，要取决于上一步的结果，典型 做法是用 “ 是 ” 或 “ 否 ” 的逻辑分支加以判断。 流程图是揭示和掌握封闭系统运动状况的有效方式。 作为诊断工具，它能够辅助决策制定，让管理者清楚地知道，问题可能出在什么地方，从而确定出可供选择的行动方案。 流程图 有时也称作输入 输出图。 该图直观地描述一个工作过程的具体步骤。 流程图对准确了解事情是如何进行的，以及决定应如何改进过程极有帮助。 这一方法可以用于整个企业，以便直观地跟踪和图解企业的运作方式。 流程图使用一些标准符号代表某些类型的动作，如决策用菱形框表示，具体活动用方框表示。 但比这些符号规定更重要的，是 必须清楚地描述工作过程的顺序。 流程图也可用于设计改进工作过程，具体做法是先画出事情应该怎么做，再将其与实际情况进行比较。 本设计程序的流程图为 : 20 基于 51 单片机的智能温度控制器的设计与实现 图 流程图 第四章 软件设计 21 主程序 我所设计的智能温度控制器的程序采用的是 C 程序。