基于单片机保温箱的温控系统研究毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机保温箱的温控系统研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

片引脚 XTAL1，其输出端为引脚 XTAL2。 而在芯片的外部， XTAL1 和 XTAL2 之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器，这就是单片机的时钟电路，如图 33 所示。 时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。 请读者特别注意时钟脉冲与振荡脉冲之间的二分频关系，否则会造成概念上的错误。 一般地，电容 C1 和 C2 取 30pF 左右，晶体的振荡频率范围是 ～ 12MHz。 晶体振荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行速度也就快。 8051 在通常应用情况下，使用振荡频率为 6MHz 或 12MHz。 1XTAL 1XTAL 2C 1C 2晶振8051至内部时钟电路 图 23 时钟振荡电路 （ 2）外部方式时钟电路 在由多片单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，应当引入惟一的公用外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。 这时，外部的脉冲信号是经 XTAL2 引脚注入，其连接如图 34 所示。 80511XTAL 1XTAL 2VSSTTL外部时钟信号VCC 图 24 外部时钟源接法 （ 3） 时序 时序是用定时单位来说明的。 8051 的时序定时单位共有 4 个，从小到大依次是：节拍、状态、机器周期和指令周期。 它们之间的关系如下： 1）一个振荡脉冲的周期为节拍； 2）一个状态就包含两个节拍； 毕业论文 9 3）一个机器周期的宽度为 6 个状态； 4）一条指令周期由若干个机器周期组成。 （ 4） 单片机的复位电路 单片机复位是使 CPU 和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，复位后 PC=0000H，使单片机从第一个单元取指令。 单片机复位的条件是：必须使 RST/VPD 或 RST 引脚加上持续两个机器周期（即 24 个振荡周期）的高电平。 若时钟频率为 12 MHz，每机器周期为 1 μ s，则只需 2μ s 以上时间的高电平 ，在 RST 引脚出现高电平后的第二个机器周期执行复位。 单片机复位期间不产生 ALE 和 PSEN 信号，即 ALE=1 和 PSEN=1。 这表明单片机复位期间不会有任何取指操作。 复位后，内部各专用寄存器状态如下 : PC： 0000H TMOD： 00H ACC： 00H TCON： 00H B： 00H TH0： 00H PSW： 00H TL0： 00H SP： 07H TH1： 00H DPTR： 0000H TL1： 00H P0~P3： FFH SCON： 00H IP： ***00000B SBUF： 不定 IE： 0**00000B PCON： 0***0000 其中， *表示无关位。 注意： （ 1）复位后 PC 值为 0000H，表明复位后程序从 0000H 开始执行，这一点在实训中已介绍。 （ 2） SP 值为 07H，表明堆栈底部在 07H。 一般需重新设置 SP 值。 （ 3） P0~P3 口值为 FFH。 P0~P3 口用作输入口时，必须先写入 “1”。 单片机在复位后，已使 P0~P3 口每一端线为 “1”，为这些端线用作输入口做好了准备。 电路以 STC89C51 单片机最小系统为控制核心，测温电路由 DS18B20 提供，输入部分采用三个独立式按键 S S S3。 数码管显示部分。 具体电路连接，详见附录 1。 DS18B20 传感器介绍 DS18B20 概述 在现代检测技术中，传感器占据着不可动摇的重要位置。 主机对数据的处理能力已经相当的强，但是对现实世界中的模拟量却无能为力。 如果没有各种精确可靠的传感器对非电 量和模拟信号进行检测并提供可靠的数据，那计算机也无法发挥他应有的作用。 传感器把非电量转换为电量，经过放大处理后，转换为数字量输入计算机，由计算机对信号进行分析处理。 从而传感器技术与计算机技术结合起来，对自动化和信息化起重要作用。 采用各种传感器和微处理技术可以对各种工业参数及工业产品进行测控及检验，准毕业论文 10 确测量产品性能，及时发现隐患。 为提高产品质量、改进产品性能，防止事故发生提供必要的信息和更可靠的数据。 由于系统的工作环境比较恶劣，且对测量要求比较高，所以选择合适的传感器很重要。 目前，国际上新型温度传感器正从模 拟式向数字式、从集成化向智能化和网络化的方向飞速发展。 智能温度传感器 DS18B20 正是朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。 因此，智能温度传感器 DS18B20 作为温度测量装置已广泛应用于人民的日常生活和工农业生产中。 美国 DALLAS 公司生产的 DS18B20 可组网数字温度传感器芯片外加不锈钢保护管封装而成，具有耐磨耐碰，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。 有 独特的单线接口方式， DS1820 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS1820 的双向通讯 ；其 测温范围 － 55℃ ～＋ 125℃ ，固有测温分辨率 ℃； 支持多点组网功能 ； 多个 DS1820 可以并联在唯一的三线上，实现多点测温 ； 工作电源 为 3~5V/DC； 在使用中不需要任何外围元件。 18B20 共有三种形态的存储器资源，它们分别是： ROM 只读存储器，用于存放 DS18B20ID 编码，其前 8 位是单线系列编码（ DS18B20 的编码是 19H），后面 48 位是芯片唯一的序列号，最后 8 位是以上 56 位的 CRC 码（冗余校验）。 数据在出产时设置不由用户 更改。 DS18B20 共 64 位ROM。 RAM 数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失， DS18B20共 9 个字节 RAM，每个字节为 8 位。 第 2 个字节是温度转换后的数据值信息，第 4 个字节是用户 EEPROM（常用于温度报警值储存）的镜像。 在上电复位时其值将被刷新。 第 5 个字节则是用户第 3 个 EEPROM 的镜像。 第 8 个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。 第 9 个字节为前 8 个字节的 CRC 码。 EEPROM 非易失性记忆体，用于存放长期需要 保存的数据，上下限温度报警值和校验数据， DS18B20 共 3 位 EEPROM，并在 RAM都存在镜像，以方便用户操作。 DS18B20 的性能特点如下： （ 1） 采用 DALLAS 公司独特的单线接口方式： DS18B20 与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯； （ 2）在使用中不需要任何外围元件； （ 3）可用数据线供电，供电电压范围： +～ +； （ 4）测温范围： 55～ +125℃。 固有测温分辨率为 ℃。 当在 10℃ ～ +85℃范围内，可确保测量误差不超过 ℃，在 55～ +125℃范围内，测量误差也不超过 2℃； （ 5）通过编程可实现 9～ 12 位的数字读数方式； （ 6）用户可自设定非易失性的报警上下限值； （ 7）支持多点的组网功能，多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现多点测温 （ 8）负压特性，即具有电源反接保护电路。 当电源电压的极性反接时，能保护毕业论文 11 DS18B20 不会因发热而烧毁，但此时芯片无法正常工作； （ 9） DS18B20 的转换速率比较高，进行 9 位的温度值转换只需 ； （ 10）适配各种单片机或系统； （ 11）内含 64 位激光修正的只读存储 ROM，扣除 8 位产品系列号和 8 位循环冗余校验码 (CRC)之后，产品序号占 48 位。 出厂前产品序号存入其 ROM 中。 在构成大型温控系统时，允许在单线总线上挂接多片 DS18B20。 DS18B20 引脚介绍 图 3： DS18B20 引脚 各引脚功能为： I/O 为数据输入 /输出端（即单线总线），它属于漏极开路输出，外接上拉电阻后，常态下呈高电平。 UDD 是可供选用的外部电源端，不用时接地， GND 为地， NC 空脚。 DS18B20 的内部结构 DS18B20 的内部结构 主要包括 7 部分 :寄生电源、温度传感器、 64 位激光（ loser）ROM 与单线接口、高速暂存器（即便筏式 RAM，用于存放中间数据）、 TH 触发寄存器和TL 触发寄存器，分别用来存储用户设定的温度上下限值、存储和控制逻辑、位循环冗余校验码（ CRC）发生器。 图 4： DS18B20 内部结构 毕业论文 12 DS18B20 的程序流程图 图 5 程序流程图 LCD1602 液晶 介绍 LCD1602A 是一种工业字符型液晶，能够同时显示 16x02 即 32 个字符。 （ 16 列 2行）。 在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。 液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。 在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、 LED 数码管、液晶显示器。 发光管和 LED 数码管比较常用，软硬件都比较简单。 在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点： 否 是 发出温度转换命令 写入 18B20 读温度前复位 显示测温点位置 18B20 复位 开始 18B20 存在。 延时 发出读温度命令 写入 18B20 读入温度值数据 返回 延时 毕业论文 13 由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（ CRT）那样需要不断刷新新亮点。 因此， 液晶显示器画质高且不会闪烁。 液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。 液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。 相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动 IC 上，因而耗电量比其它显示器要少得多。 （ 1）引脚说明： 第 1 脚： VSS 为地电源。 第 2 脚： VDD 接 5V 正电源。 第 3 脚： VL 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过 一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4 脚： RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5 脚： R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当 RS和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚： E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 7～ 14 脚： D0～ D7 为 8 位双向数据线。 第 15 脚：背光源正极。 第 16 脚：背光源负极。 （ 2） 1602LCD 的 RAM 地址映射以及标准字库表 LCD1602 液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了 160 个不同的点阵字符图形，这些字符 图 有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母 “ A” 的代码是 01000001B（ 41H），显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母。 它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的（说明： 1 为高电平 ，0 为低电平）。 指令 1：清显示，指令码 01H， 光标复位到地址 00H 位置。 指令 2：光标复 位，光标返回到地址 00H。 指令 3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移。 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。 高电平表示有效，低电平则无效。 指令 4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示。 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标。 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令 5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。 指令 6：功能设置命令 DL：高电平时为 4 位总线，低电平时为 8 位总线。