基于单片机的温度控制监控系统设计毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的温度控制监控系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

）： EA 为访问外部程序储器控制信号，低电平有效。 当EA 端保持高电平时，单片机访问片内程序存储器 4KB（ MS— 52子系列为 8KB）。 若超出该范围时，自动转去执行外部程序存储器的程序。 当 EA 端保持低电平时，无论片内有无程序存储器，均只访问外部程序存储器。 对于片内含有 EPROM 的单片机，在 EPROM 编程期间，该引脚用于接 21V 的编程电源 Vpp。 （ 4）输入 /输出（ I/O）引脚 P0 口、 P1 口、 P2 口及 P3 口 (A).P0 口（ 39脚～ 22脚）： ～ 统称为 P0 口。 当不接外部存储器与不扩展 I/O 接口时，它可作为准双向 8 位输入 /输出接口。 当接有外部程序存储器或扩展 I/O 口时， P0 口为地址 /数据分时复用口。 它分时提供 8 位双向数据 总线。 对于片内含有 EPROM 的单片机，当 EPROM 编程时，从 P0 口输入指令字节，而当检验程序时，则输出指令字节。 (B).P1 口（ 1脚～ 8 脚）： ～ 统称为 P1 口，可作为准双向 I/O 接口使用。 对于 MCS— 52 子系列单片机， 和 还有第 2 功能： 口用作定时器 /计数器 2的计数脉冲输入端 T2； 用作定时器 /计数器 2 的外部控制端T2EX。 对于 EPROM 编程和进行程序校验时， P0 口接收输入的低 8位地址。 (C).P2 口（ 21 脚～ 28 脚）： ～ 统称为 P2 口，一般可作为 准双向 基于单片机的温度控制系统毕业设计 11 I/O 接口。 当接有外部程序存储器或扩展 I/O 接口且寻址范围超过 256 个字节时，P2 口用于高 8位地址总线送出高 8 位地址。 对于 EPROM 编程和进行程序校验时，P2 口接收输入的 8位地址。 (D).P3 口（ 10脚～ 17脚）： ～ 统称为 P3 口。 它为双功能口，可以作为一般的准双向 I/O 接口，也可以将每 1 位用于第 2 功能，而且 P3 口的每一条引脚均可独立定义为第 1 功能的输入输出或第 2 功能。 P3 口的第 2 功能见下表 表 1 单片机 管脚含义 综上所述， MCS— 51 系列单片机的引脚作用可归纳为以下两点： 1).单片机功能多，引脚数少，因而许多引 脚具有第 2 功能； 2).单片机对外呈 3 总线形式，由 P P0口组成 16 位地址总线；由 P0 口分时复用作为数据总线。 (四 )温度传感器电路 采用一线制数字温度传感器 DS18B20 来作为本课题的温度传感器。 传感器输出信号进 的上拉电阻直接接到单片机的 引脚上。 DS18B20 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数字温度传感器。 该器件将半导体温敏器件、 A/D 转换器、存储器等做在一个很小的集成电路芯片上。 本设计中温度传感器之所以选择单线数字器件DS18B20，是在经过多方 面比较和考虑后决定的，主要有以下几方面的原因： 引脚 第 2 功能 RXD（串行口输入端 0） TXD（串行口输出端） INT0（部中断 0请求输入端，低电平有效） INT1（中断 1请求输入端，低电平有效） T0（时器 /计数器 0 计数脉冲端） T1（时器 /计数器 1 数脉冲端） WR（部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效） RD（部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效） 基于单片机的温度控制系统毕业设计 12 （ 1）系统的特性：测温范围为 55℃～ +125℃ ，测温精度为士 ℃；温度转换精度 9～ 12位可变，能够直接将温度转换值以 16位二进制数码的方式串行输出； 12 位精度转换的最大时间为 750ms；可以通过数据线供电，具有超低功耗工作方式。 （ 2）系统成本：由于计算机技术和微电子技术的发展，新型大规模集成电路功能越来越强大，体积越来越小，而价格也越来越低。 一支 DS18B20 的体积与普通三极管相差无几，价格只有十元人民币左右。 （ 3）系统复杂度：由于 DS18B20 是 单总线器件，微处理器与其接口时仅需占用 1个 I/O 端口且一条总线上可以挂接几十个 DS18B20，测温时无需任何外部元件，因此，与模拟传感器相比，可以大大减少接线的数量，降低系统的复杂度，减少工程的施工量。 （ 4）系统的调试和维护：由于引线的减少，使得系统接口大为简化，给系统的调试带来方便。 同时因为 DS18B20 是全数字元器件，故障率很低，抗干扰性强，因此，减少了系统的日常维护工作。 DS18B20 温度传感器只有三根外引线：单线数据传输总线端口 DQ ，外供电源线 VDD，共用地线 GND。 DS18B20 有两种供电方 式：一种为数据线供电方式，此时 VDD 接地，它是通过内部电容在空闲时从数据线获取能量，来完成温度转换，相应的完成温度转换的时间较长。 这种情况下，用单片机的一个 I/O 口来完成对DS18B20 总线的上拉。 另一种是外部供电方式 (VDD 接 +5V)，相应的完成温度测量的时间较短。 在本设计中采用外部供电方式实现 DS18B20 传感器与单片机的连接，其接口电路如图 4所示。 基于单片机的温度控制系统毕业设计 13 图 4 温度传感器接口 (五 )系统电源电路的设计 本系统采用电源稳压芯片是 LM2596， 该开关电压调节 器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出 3A的驱动电流， 输入电压是 +5v,输入电压是 +24v,同时具有很好的线性和负载调节特性。 该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为 150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。 该器件还有其他一些特点：在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在177。 4%的范围内，振荡频率误差在177。 15%的范围内；可以用仅80μ A的待机电流，实现外部断电；具有自我保护电路（一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路） 在该温 度控制系统中，其电源电路设计如下图 10所示。 基于单片机的温度控制系统毕业设计 14 图 5 系统电源模块 (六 )LCD 显示电路 本课题设计的温度控制系统是采用液晶屏 128*64 作为显示模块，其接口原理图如下图 6所示： 图 6 液晶显示接口电路 基于单片机的温度控制系统毕业设计 15 (七 )串口通讯电路 本课题设计的通讯采用的是常见的串口通讯，协议转换芯片是采用MAX232A，其接口原理图如下图 7所示： 图 6 串口通讯接口电路 (八 )按键接口电路 本课题设计采用的键盘模块，其接口原理图如下图 8所示： 基于单片机的温度控制系统毕业设计 16 图 8 键 盘模块电路 (九 )DS1302 时钟电路 本课题设计的时钟是采用时钟芯片 DS1302，其接口原理图如下图 9所示： 图 9 时钟接口电路 (十 )存储器接口电路 本课题设计的存储器采用的是 AT24C256，其接口原理图如下图十所示： 基于单片机的温度控制系统毕业设计 17 图 10 存储器电路 三、系统软件设计 系统的软件主要是采用 C语言，对单片机进行变成实现各项功能。 主程序对模块进行初始化，而后调用读温度、处理温度、显示、键盘等模块。 用的是循环查询方式 ，来显示和控制温度，主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理 DS18B20 的测量的当前温度值并负责调用各子程序 ,其程序流程如图 10系统程序流程图。 启动 DB18B20 读温度 计算温度 LCD显示 开始 初始化 基于单片机的温度控制系统毕业设计 18 图 10 系统程序流程图 (一 )计算温度子程序 读出温度子程序的主要功能包括初始化 ,判断 DS18B20 是否存在 ,若存在则进行一系列的读操 ,作若不存在则返回。 其程序流程图如图 11 所示。 否 是 开始 初始化 ROM 操作指令 存储操作指令 读取温度值 返回 DS18B20存在。 基于单片机的温度控制系统毕业设计 19 图 11 读温度流程图 (二 )按键处理子程序 按键处理子程序主要是负责参数的设置，主程序每循环一次都要对按键进行扫描 ,判断是否有输入键按下则进行一系列的按键输入操作。 其程序流程框图如图 12 所示。 否 开始 RNTER 键是 否按下 基于单片机的温度控制系统毕业设计 20 是 是 否 是 否 是 否 是 否 否 ENTERFLAG 为 1 是否由ENTER 按下 是否由DOWN 按下 ENTER 子程序 flag=1 UP 子程序 DOWN 子程序 DISPLAY 显示 是否由 UP 按下 基于单片机的。