222基于单片机的数字温度控制系统

《222基于单片机的数字温度控制系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《222基于单片机的数字温度控制系统（35页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、摘要本课题设计以AT89C52单片机为核心，采纳相应的传感器设计了一种温度限制系统。该系统可对温度等关键数据进行自动监控。本文完成了系统的硬件组成结构图和相关软件程序框图，并具体说明白本套系统的工作原理。系统采纳单总线传感器网络设计思想。其中温度传感器都以智能终端的形式挂接到单总线上，多条单总线汇总到一起，由一台数据采集器集中限制，每台数据采集器负责肯定区域内的温度监测。数据采集器的核心部件为单片机，主要完成对其所连接传感器件的测量与限制以及与主机的通信等功能。关键字: AT89C52 传感器 温度限制系统目 录第一章 绪论- 1 -1.1 课题探讨的目的和意义- 1 -1.2 温度数据采集现

2、状以及发展方向- 1 -其次章 系统总体方案设计- 3 -2.1项目设计目标- 3 -2.2元件选择- 3 -主控芯片- 3 -温度采集模块- 4 -显示模块- 5 -智能报警模块- 6 -第三章 系统主要元件简介- 7 -3.1 温度传感器 DS18B20- 7 -3.1.1 DS18B20 简介- 7 -3.1.2 DS18B20 的内部结构- 8 -3.2AT89S52单片机- 11 -3.3液晶显示器LCD1602- 13 -第四章 温度限制系统原理及分析- 18 -4.1系统总体流程图- 18 -4.2 系统各个部分电路设计- 19 -单片机主控电路设计- 19 -按键电路设计- 2

3、0 -液晶显示电路- 22 -温度检测电路- 27 -输出限制电路- 29 -报警电路- 32 -第五章 调 试- 33 -结 论- 34 -参考文献- 35 -致谢- 37 -附录- 38 -第一章 绪论1.1 课题探讨的目的和意义温度限制系统广泛应用于社会生活的各个领域，如家电、汽车、材料、电力电子等，常用的限制电路依据应用场合和所要求的性能指标有所不同，在工业企业中，如何提高温度限制对象的运行性能始终以来都是限制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类限制对象惯性大，滞后现象严峻，存在许多不确定的因素，难以建立精确的数学模型，从而导致限制系统性能不佳，甚至出现限制不稳定、失控现象。传统的继

4、电器调温电路简洁好用，但由于继电器动作频繁，可能会因触点不良而影响正常工作。限制领域还大量采纳传统的PID限制方式，但PID限制对象的模型难以建立，并且当扰动因素不明确时，参数调整不便仍是普遍存在的问题。采纳数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简洁，而且削减了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大削减了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了

5、好用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测。1.2 温度数据采集现状以及发展方向最早的也是最简洁的实现对温度的监测是采纳人工的方式，这种方式不仅效率低，劳动时间长，而且会由于抽样的不具代表性使得监测结果失去其原有的意义。该方式还有一个弊端其应用场全部很大的局限性，提取存有炸药等危急品的仓库温度数据的工作人员还要担当肯定的风险。后来随着电子技术的出现与进步，科研人员起先采纳温度传感器代替原始的温度计，开发出了以单片机为核心的监测系统，并佐以接口芯片将结果显示在LED 数码显示管上，单片机可干脆限制打印监测数据。这种方式在很大程度上提高了工作效率，并扩展了应用范围。其次章

6、系统总体方案设计如图2-1所示此温度限制系统先是温度感应原件进行温度采集，A/D转换后送入到单片机然后显示输出和智能温度报警，假如须要修改温度参数或者是查看设置和其他功能，则由键盘限制电路输入。温度采集键盘限制单片机AT89S52显示输出智能报警A/D转换图2-1 系统总体方案2.1项目设计目标设计工业温度限制系统，应可实现实时温度检测，近程和远程数据传输，液晶显示，键盘限制电路，可设定监控温度上下限，过限报警电路，过压爱护，可持续工作，掉电复位，具有高牢靠性和低生产成本，低功耗，高精度等特性。2.2元件选择主控芯片方案一：采纳数字逻辑电路。本系统有功能设置、数据装入、定时、显示、声音提示多个

7、功能模块。各个状态保持或转移的条件依靠于键盘限制信号。由于键盘限制信号繁多，系统的逻辑状态以及相互转移更是困难，用纯粹的数字电路或小规模的可编程逻辑电路实现该系统有肯定的困难，须要用中大规模的可编程逻辑电路。这样，系统困难且难以实现。因此，本设计并未采纳这种方案。方案二：采纳单片机作为整个限制系统的核心。鉴于市场上常见的51系列8位单片机的售价比较低廉，本设计采纳了AT89S52单片机系统。具体方案如下：首先，利用单片机多中断源的协调处理实力，通过扫描接收键盘送来的信号，确认功能设置，实现数据装入，利用单片机内部定时器倒数设置时间，利用中断动态扫描限制显示电路，用单片机I/O口限制外部继电器以

8、及提示电路。由此可知，采纳方案二较为合理，降低开发难度。温度采集模块方案一低电压10位数字温度传感器AD7314ADI公司新近推出的AD7314是一种采纳8引脚SOIC封装的完整温度监测系统。它包含一个带隙式温度传感器和10位模数转换器（ADC），具有温度监测的实力，其数字化温度读数辨别率为0.25。AD7314带有一个与SPI，QSPI和MICRO-WIRETM协议兼容的敏捷串行接口，允许它与数字信号处理器（DSP）和大多数微限制器便利地连接。它具有低的电源电流特性，这使其适合各种应用，包括个人计算机、办公设备和消费类电子。它的另一个特点是包含一个内部温度传感器，在3585温度范围内测量精度

9、为2，电源电压范围为2.65V2.9V，并且采纳小外形8引脚SOIC封装。另外，它还具有待机工作方式的特点，可将功耗电流进一步降低到最大值为1A。AD7314特别适合那些低功耗、低电压是主要考虑因素的便携式和电池供电的应用场合。这些应用包括移动电话、消费类电子、个人计算机和过程限制设备。缺点是价格比较昂贵。方案二热电偶传感器热电偶传感器具有价廉、精度高、构造简洁、测量范围宽(通常从- 50 + 1600 )及反应快速的优点。热电偶传感器输出的电压信号较为微弱(只有几毫伏到几十毫伏) , 因此在进行A/ D 转换之前必需进行信号调理, 由高放大倍数的电路将它放大到A/ D 转换器通常所要求的伏特

10、级电平。一般采纳热电偶调理模板或调理模块来完成这项工作最为便捷, 而自行设计、制作仪表放大器则较为繁琐且较难保证精度。方案三可编程辨别率一线数字温度传感器DS18B20DS18B20 是由美国DALLAS 公司供应的一种单总线系统的数字温度传感器,它可供应二进制9 位温度信息,辨别率为0. 5 ,可在- 55 + 125 的范围内测量温度。从中心处理器到DS18B20 仅需连接一条信号线和地线,其指令信息和数据信息都经过单总线接口与DS18B20 进行数据交换。DS18B20 完成读、写和温度变换所需的电源可以由数据线本身供应,也可以由外部供应。并且,每个DS18B20 有唯一的系列号,因此同

11、一条单总线上可以挂接多个DS18B20 ,构成主从结构的多点测温传感器网络。此特性可普遍应用在包括环境监测、建筑物和设备内的温度场测量,以及过程监视和限制中的温度检测中。由比较可知，选用方案二相对比较便宜的DS18B20更好，能提高A/ D 转换精度的同时确保信号完整性，较少开发难度。显示模块方案一采纳液晶显示。液晶显示的优点是显示的内容多，可以供应中文显示，背景光亮度可调，硬件接线少。缺点是价格昂贵，且简洁烧毁，必需加限流电阻。方案二采纳动态数码管显示。优点是显示时间较为清楚，远距离也能看清。而且价钱便宜，一个四位动态数码管才四块钱，大大节约了成本。缺点是电路接线较多，显示内容少，只能显示数

12、字，不能显示中文。考虑到显示与成本，采纳方案二较为合适智能报警模块方案一、采纳语音芯片实现语音提示。语音芯片优点是能输出各种录制好的声音，输出简洁丰富。缺点是电路困难，价钱贵，而且要先录制才能播放。方案二、采纳蜂鸣器输出双频音提示。优点是电路简洁，价钱便宜。考虑成本与本设计只须要一种工作完成的提示，用简洁的蜂鸣器电路已经足够，故选择方案二。第三章 系统主要元件简介3.1 温度传感器 DS18B20系统中温度测试点的数据采集由 Dallas 公司的单总线数字温度传感器 DS18B20 完成。DS18B20具有3引脚TO92小体积封装形式；温度测量范围为55125,可编程为9位12位A/D转换精度

13、，测温辨别率可达0.0625，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采纳寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节约大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20特别适用于远距离多点温度检测系统。3.1.1 DS18B20 简介（1）独特的单线接口方式，只需一个接口引脚即可通信；（2）每一个 DS18B20 都有一个唯一的 64 位 ROM 序列码；（3）在运用中不须要任何外围元件；（4）可用数据线供电，电压范围：+3.0V+5.5 V；（5）测温范围：-55

14、 +125 ，在-10+85范围内精度为0.5，辨别率 0.0625。等效的华氏温度范围是-67F+257F；（6）通过编程可实现 912 位的数字读数方式。温度转换成 12 位数字信号所需时间最长为 750ms，而在 9 位分辩模式工作时仅需 93.75ms；（7）用户可自设定非易失性的报警上下限值；（8）告警搜寻吩咐可识别和定位那些超过报警限值的 DS18B20；（9）支持多点组网功能，多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现多点测温。（10）电源极性接反时，DS18B20 不会因发热而烧毁，但不能正常工作。3.1.2 DS18B20 的内部结构DS18B20 采纳 3 引脚 T

15、O92 小体积封装，其内部结构如图 3-1 所示，主要由 4 部分组成：64 位 ROM 序列码、温度传感器、非易失性的温度报警触发器 TH 和 TL、配置寄存器。图 3-1 DS18B20 的内部结构ROM 中的 64 位序列码是出厂前被光刻好的，它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码，每个 DS18B20 的 64 位序列码均不相同。如图 3-2 所示，64 位光刻 ROM 的排列是：起先 8 位是单线产品系列编码（比如 DS18B20 的编码是 28h，DS1820 的编码是 10h，DS2438 的编码是 26h），同一型号的单总线器件的编码相同。接着的 48 位是该 DS18B

16、20唯一的序列号，最终 8 位是前面 56 位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。单总线器件的序列号唯一性特点，保证了在一根总线上可以挂接多个单总线器件的实现。8位CRC编号48位序列号8位产品系列编码MSB LSB MSB LSB MSB LSB(最高有效位) (最低有效位)图 3-2 64 位 ROM 结构示意图如图 3-3 所示，DS18B20 的内部存储器包括一个高速暂存（便笺式）RAM 和一个非易失性 EEPROM（高温触发器 TH、低温触发器 TL 和配置寄存器）。暂存存储机制有利于在单线通信时确保数据的完整性。数据通常首先写入暂存存储器，在那里它可以被读回。当数据被

17、校验后，复制暂存存储器的吩咐把数据传送到非易失性 EEPROM。这一过程确保了更改存储器时数据的完整性。同时非易失性 EEPROM 也保证了 TH、TL 与配置寄存器内容的掉电不丢失，器件每一次上电时这三个字节的内容被重置到高速暂存 RAM 对应的空间。图 3-3 DS18B20 的存储器组织高速暂存存储器是按9个8位字节存储器来组织的。其中第 0、1个字节为只读型字节，分别包含测得温度信息的低位和高位字节，第 2 和第 3 个字节是 TH 和 TL 的易失性拷贝，在每一次上电复位时被刷新。假如在运用 DS18B20 的过程中不对其施加告警搜寻吩咐，则第 2 和第 3 个字节可用作通用用户存储

18、器，在本系统中即作为通用存储器运用，定义这两个字节存储该温度传感器在系统中的序号，为每个温度传感器安排的序号在系统中是唯一的。第 4 个字节为配置寄存器，接着的三个字节为器件内部运用而保留，不行对其施加写吩咐。第8 个字节为只读型字节，它是前面所8个字节的循环冗余校验字节（CRC）。Bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 0 R1 R0 1 1 1 1 1图 3-4 配置寄存器其中配置寄存器的结构如图 3-4，R1 和 R0 用于确定温度值的数字转换辨别率，DS18B20 工作时按此寄存器中的辨别率将温度转换为相应精度的数值。如表 3-1 所示（DS18

19、B20 出厂时被设置为 12 位）。表 3-1 R1 和 R0 模式表R1R0辨别率最大的温度转换时间009-bit93.75ms0110-bit187.5ms1011-bit375ms1112-bit750ms由表 3-1 可见，设定的辨别率越高，所须要的温度数据转换时间就越长。本系统中对于各 DS18B20 的配置寄存器都没有进行修改，即采纳其出厂时的配置，使得采集到的温度值辨别率可达到 12bit。当 DS18B20 接收到温度转换吩咐后，起先启动转换。转换完成后的温度值以 16 位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第 0，1 字节。主机可通过单线接口读到该数据，读取时低位

20、在前，高位在后，数据格式以 0.0625 /LSB 形式表示。3.2AT89S52单片机为适应系统的模块化设计，本系统限制芯片采纳了intel公司的51系列高性能单片机，为了满意大内存，高速率和通用性等要求，选择了AT89S52单片机。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微限制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。运用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵活的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使AT89S52为众多嵌入式限制应用系统供应高敏捷、

21、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振刚好钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断接着工作。掉电爱护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。图3-5为单片机AT89S52的引脚图，AT89S52为40引脚芯片，采纳直插式封装，其中20引脚接地线，40引脚接供电

22、电源，其它引脚功能略。图3-5 AT89S52引脚图AT89S52主要性能l 与MCS-51单片机产品兼容l 8K字节在系统可编程Flash存储器l 1000次擦写周期l 全静态操作：0Hz33Hzl 三级加密程序存储器l 32个可编程I/O口线l 三个16位定时器/计数器l 八个中断源l 全双工UART串行通道l 低功耗空闲和掉电模式l 掉电后中断可唤醒l 看门狗定时器l 双数据指针l 掉电标识符3.3液晶显示器LCD1602（1）1602LCD主要技术参数l 显示容量为162个字符；l 芯片工作电压为4.55.5V；l 工作电流为2.0mA（5.0V）；l 模块最佳工作电压为5.0V；l

23、字符尺寸为2.954.35（WH）mm。（2）接口，信号说明1602LCD采纳标准的14引脚（无背光）或16引脚（带背光）接口，各引脚接口说明见表表3-2 1602液晶接口引脚定义编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2Date I/O2VDD电源正极10D3Date I/O3VL液晶显示偏压信号11D4Date I/O4RS数据/吩咐选择端（V/L）12D5Date I/O5R/W读/写选择端（H/L）13D6Date I/O6E使能信号14D7Date I/O7D0Date I/O15BLA背光源正极8D1Date I/O16BLK背光源负极1、2 组电源 一组是模块的电源 一

24、组是背光板的电源 均为5V 供电。2、VL 是调整对比度的引脚调整此脚上的电压可以变更黑白对比度3、RS 是许多液晶上都有的引脚 是吩咐/数据选择引脚 该脚电平为高时表示将进行数据操作；为低时表示进行吩咐操作。4、RW 也是许多液晶上都有的引脚 是读写选择端 该脚电平为高是表示要对液晶进行读操作；为低时表示要进行写操作。5、E 同样许多液晶模块有此引脚 通常在总线上信号稳定后给一正脉冲通知把数据读走，在此脚为高电平的时候总线不允许变更。6、D0D7 8 位双向并行总线，用来传送吩咐和数据。7、BLA是背光源正极，BLK是背光源负极。（3）限制器接口说明基本操作时序见表 读状态输入RS=L，R/

25、W=H，E=H输出D0D7=状态字写指令输入RS=L，R/W=L，D0D7=指令码，E=高脉冲输出无读数据输入RS=H，R/W=H，E=H输出D0D7=数据写数据输入RS=H，R/W=L，D0D7=数据，E=高脉冲输出无对此液晶操作主要有以下几种方法。1 写吩咐（包括但不限于初始化、调整显示位置、清除显示）2 写数据 (把一个字符的ASC 码写入液晶使其显示)3 读忙信号（液晶乃低速设备，每次操作前应当测试忙信号，确定其不忙时再操作）（4）1602LCD的指令码（吩咐码）此液晶上电的时候须要初始化 典型的指令码是38H，也就是上电的时候须要 调用 void write_cmd(unsigned

26、 char command)这个函数写指令码，用法是write_cmd(0x38);执行完这个函数可以把液晶初始化成16x2 显示5x7 的点阵8 位总线接口。以下指令码用法相同。此液晶支持的指令码有指令码功能00111000设置162显示，57点陈，8位数据接口说明：就是0x38 的吩咐指令码功能00001DCBD=1 开显示；D=0 关显示C=1 显示光标；C=0 不显示光标B=1 光标闪耀；B=0 光标不显示000001NSN=1 当读或写一个字符后地址指针加一，且光标加一N=0 当读或写一个字符后地址指针减一，且光标减一S=1 当写一个字符，整屏显示左移（N=1） 或右移（N=0），以

27、得到光标不移动而屏幕移动的效果。S=1 当写一个字符，整屏显示不移动说明：第一行指令主要能完成的功能是 限制液晶显示否，光标显示否，光标闪耀否？共有以下8 种指令0000100008H关液晶显示 光标不闪耀 不显示光标位置0000100109H关液晶显示 光标不闪耀 显示光标位置000010100AH关液晶显示 光标不闪耀 不显示光标位置000010110BH关液晶显示 光标不闪耀 显示光标位置000011000CH开液晶显示 光标不闪耀 不显示光标位置000011010DH开液晶显示 光标不闪耀 显示光标位置000011100EH开液晶显示 光标不闪耀 不显示光标位置000011110FH开

28、液晶显示 光标不闪耀 显示光标位置说明：其次行指令主要能完成的功能是写完字符 光标或屏幕移动方向指令码功能80H+地址码（0-27H，40H-67H）设置数据地址指针说明： 用该指令码可以把光标移动到想要的位置这是虚拟的液晶显示图 表示2 行16 列显示 方框中的数字表示当前位置的指针80H81H82H83H84H85H86H87H88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FHC0HC1HC2HC3HC4HC5HC6HC7HC8HC9HCAHCBHCCHCDHCEHCFH例如： 只要调用write_cmd(0x82) ;函数就能把光标挪到第1 行第3 列的位置基本操作时序指令码功能01H显示

29、清屏：1.数据指针清零 2.全部显示清零02H显示回车：1数据指针清零四章 温度限制系统原理及分析4.1系统总体流程图系统的工作流程如图4-1，首先器件上电复位，温度检测芯片DS18B20检测当前温度。单片机从DS18B20中读出温度值，并与DS18B20非易失性存储器中的TH，TL值比较（其中TH为设定温度最高值，TL为设定温度最低值），并显示输出当前温度值，假如发生超限，即智能报警。留意，除非电路掉电复位，又或者是温度复原正常，否则报警器不会停止。当超限报警后，我们可以通过键盘限制电路进行温度上下限调整，使温度报警解除。键盘限制电路可以显示当前设置的上下限温度值，以及修改温度值。上电复位温

30、度检测单片机AT89S52智能报警显示输出键盘限制温度修正图4-1 系统总体流程图在实际环境中，我们就要留意此时环境温度已经超过了我们预定值，为了不造成损失我们要做好必要的防范措施。4.2 系统各个部分电路设计单片机主控电路设计图4-2 单片机外围主控电路单片机主控电路如图4-3所示包括电源复位电路和晶体振动电路。复位电路的基本功能是：系统上电时供应复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为牢靠起见，电源稳定后还要经肯定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。当开关RST闭合后经过一小段时间的延时后单元稳定，RST端口变为高电平，产生复位信号，单片机复

31、位。图4-3 晶振电路晶振电路（图4-3）：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采纳。如采纳外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必需保证脉冲的凹凸电平要求的宽度。晶振与单片机的脚XTAL0和脚XTAL1构成的振荡电路中会产生偕波(也就是不希望存在的其他频率的波),这个波对电路的影响不大,但会降低电路的时钟振荡器的稳定性. 为了电路的稳定性起见,ATMEL公司建议在晶振的两引脚处接入两个10pf-50pf的瓷片电容接地来削减偕波对电路的稳定

32、性的影响,晶振所配的电容在10pf-50pf之间都可以。在许可范围内,C1,C2值越低越好，C值偏大虽有利于振荡器的稳定,但将会增加起振时间。应使C2值大于C1值,这样可使上电时,加快晶振起振。C1,C2不是必需的，许多三脚的贴片晶振或陶振内部有集成电容。按键电路设计图4-54 按键电路按键电路如图4-4所示，按键电路一端接地，另一端接单片机P1口，当按键K01，K02，K03，K04有按下状态，则立即有信号从P1口进入单片机，单片机做出响应。K01按键接P1.4口，当单片机复位后，P1口全部为高电平。当K01按键按下，P1.4变为低电平，信号输入到单片机，单片机使与温度传感器DS18B20相

33、连的数据线P3.3产生低电平，而且在0到15us期间，必需使P3.3重新拉到高电平，即可在信号线P3.3读取出DS18B20的温度存储器的值，并且必需在P3.3上升到高电平后的T2时刻前读取温度值（T1到T2期间DS18B20输出温度值，T2之后上拉电阻把其重新拉回高电平）。但是这只是对传感器的位读取操作，用循环指令即可以实现对传感器存储器的读取操作。温度传感器DS18B20的读取时序如图4-5所示。T0T1T215us60us图4-5 DS18B20读取时序图单片机对DS18B20的读取程序：（1）读位操作（读出的位储存到C）RDBIT:PUSH B ;保存BPUSH A ;保存AMOV B

34、,#23 ;设置时间常数CLR P1.0 ;读起先T0 时刻NOP ;1usNOP ;1usNOP ;1usNOP ;1usSETB Pl.0 ;释放总线MOV A,P1 ;P1 口读到AMOV C,EOH ;P1.0 内容CNOP ;1usNOP ;1usNOP ;1usNOP ;1usRDDLT: DJNZ B,RDDLT ;等待46usSETB P1.0POP APOP BRET（2）读取字节（储存到A中）RDBYTE:PUSH B ;保存BRLOP MOV B,#8H ;设置读位数ACALL RDBIT ;调读1 位子程序RRC A ;把读到位在C 中并依次送给ADJNZ B,RLOP

35、 ;8 位读是否完POP B ;复原BRET其他按键操作过程相同，先是按键产生信号，单片机接受不同信号后向DS18B20发出读取或写入信号，当DS18B20接受信号后响应，产生相应的修改，并把数据传送到非易失性存储器中（写入TH和TL时）。液晶显示电路液晶显示电路如图4-7所示，液晶显示器LCD1602通过P0.0P0.7数据线和单片机相连，进行温度数据显示。图4-6 液晶显示电路LCDI602限制指令：LCDI602有11个限制指令，其功能见表4-1表4-1 LCD1602限制功能指令功能1清屏清DDRAM和AC值2归位AC0，光标、画面回HOME位3输入方式设置设置光标、画面移动方式4显示

36、开关限制设置显示、光标及闪耀开、关5光标，画面位移光标、画面移动，不影响DDRAM6功能设置工作方式设置（初始化指令）7CGRAM地址设置设置CGRAM地址。A5A0=03FH8DDRAM地址设置DDRAM地址设置9读BF及AC值读忙标记BF值和地址计数器AC值10写数据数据写入DDRAM或CGRAM内11读数据从DDRAM或CGRAM数据读出1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的，如表4-2所示。表4-2 LCD1602指令限制字指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清屏00000000012归位000000001*3输入方式设置00000001I/D

37、SH4显示开关限制0000001DCB5光标，画面位移000001S/CR/L*6功能设置00001DLNF*7CGRAM地址设置0001字符发生存储器地址（ACC）8DDRAM001显示数据存储器地址（ADD）9读BF及AC值01BF计数器地址（AC）10写数据10要写的数据11读数据11读出的数据1602 液晶显示器采纳57 点阵，可以显示2 行，每行16 个字。采纳标准的16 脚接口，VSS为电源地，VDD 接5V，V0 为液晶显示屏对比度调整端，接电源正极时对比度最弱，接地时对比度最高。RS 为寄存器选择端，高电平常选择数据寄存器、低电平常选择指令寄存器。RW 为读写信号线，高电平常进

38、行读操作，低电平常进行写操作。当RS 和RW 同为低电平常可以写入指令或显示地址；当RS 为低电平、RW 为高电平常可以读忙信号；当RS 为高电平、RW 为低电平常可以写入数据。E 端为使能端，当RW 为高电平常，E 端为高电平可执行读操作；当RW 为低电平常，E 端从高电平跳变成低电平可执行写操作。DB0DB7 为8 位双向数据线。LCD1602液晶显示器数据线DB0 DB7连接单片机P0口，3条限制线RS，RW，E分别接P20，P21，P22。VO可连接一5K电位器来调整显示器对比度。第15脚可连接一个1K电阻或电位器来调整显示器亮度。液晶显示器初始化：SET_LCD: ;对 LCD 做初

39、始化设置及测试 CLR LCD_EN CALL INIT_LCD ;初始化 LCD CALL STORE_DATA ;将自定义字符存入LCD的CGRAM RETINIT_LCD: ;8位I/O限制 LCD 接口初始化 MOV A,#38H ;双列显示，字形5*7点阵 CALL WCOM call delay1 MOV A,#38H CALL WCOM call delay1 MOV A,#38H CALL WCOM call delay1 MOV A,#0CH ;开显示，显示光标，光标不闪耀 CALL WCOM call delay1 MOV A,#01H ;清除 LCD 显示屏 CALL W

40、COM call delay1 RET温度检测电路图4-7 温度检测电路如图4-7所示，温度检测器件DS18B20通过数据线DS连接单片机的P3.3口，Vdd接电源正极，通过R3连接到P3.3口。这是传感器外接电源的接法，另一种接法是干脆DS连接P3.3，VCC和GND接地，这个叫做寄生电源，即DS18B20的供电电源是单片机的P3.3口，但是这样接法要保证DS18B20在温度转换的时候P3.3必需为高电平，而且要至少持续500ms，也就是说，P3.3口在DS18B20数据转换的时候就不能传送任何数据。相对来说运用外接电源的方法，P3.3数据线就可以在任何时候不受限制的传送数据。另外由图可见外

41、接了一个4.7K的电阻R3，这个主要是因为在DS18B20温度转换（执行Convert T吩咐）的时候最少要消耗1MA的电流，这时候P3.3口可能没有足够的能量供应，就须要外接的VCC通过R3供应能量。起先复位DS18B20跳过Rom吩咐温度转换吩咐延时1S读出温度数据输入单片机结束图4-8 温度采集程序框图单片机和DS18B20之间的信号传送如图4-8所示。DS18B20复位有两种形式，一是掉电，此时DS18B20没用供电能源，故不能工作，当重新接上电源后复原工作。二是当单片机P3.3持续低电平超过480ms的时候，DS18B20产生复位，所以当单片机由于某些缘由使得P3.3长时间低电平的时

42、候会使DS18B20复位，使系统产生不稳定。当DS18B20复位后单片机发送一条Skip Rom吩咐，使得单片机跳过对DS18B20的检测，Skip Rom吩咐的作用就是单片机对DS18B20的识别，当有多片DS18B20时这个吩咐就可以区分出不同的DS18B20，从而使单片机对不同的DS18B20发出指令。系统中只有一片DS18B20故不必采纳Skip Rom吩咐而干脆发送执行吩咐即可。单片机干脆发送温度转换吩咐，此时单片机或外接电源必需供应足够的电流（最少1mA），持续时间为500ms。因DS18B20温度转换时间长达500ms。之后由单片机发出读数据吩咐，从DS18B20中读出温度数据，

43、并在液晶显示器中显示。DS18B20初始化子程序：RESET：PUSH B ;保存B 寄存器PUSH A 保存A 寄存器MOV A,#4 ;设置循环次数CLR P1.0 ;发出复位脉冲MOV B,#250 ;计数250 次DJNZ B,$ ;保持低电平500usSETB Pl.0 ;释放总线MOV B,#6 ;设置时间常数CLR C ;清存在信号标记WAITL: JB Pl.0,WH ;若总线释放跳出循环DJNZ B,WAITL ;总线低等待DJNZ ACC,WAITL;释放总线等待一段时间SJMP SHORTWH: MOV B,#111WH1: ORL C,P1.0DJNZ B,WH1 ;存

44、在时间等待SHORT: POP APOP BRET输出限制电路通过限制双向导通可控硅的导通百分比来限制电阻丝两端的电压的，以便达到连续限制温度的目的，这样使限制精度得到了保证，双向可控硅串在50Hz沟通电源和加热丝电路中，只要在给定周期里变更可控硅开关的接通时间，就能达到变更加热功率的目的，从而实现温度调整，如图4-9所示图4-9可控硅调功器输出功率与通断电时间的关系 对于这样的执行机构，单片机只要输出能限制可控硅通断电时间的脉冲信号就可以了。因此可用一条I/O线与可控硅的限制端相连接，并通过程序实现输出导通脉冲的宽度和导通时间.为了达到过零触发的目的，须要沟通电过零检测电路，此电路输出对应于

45、50Hz沟通电压过零时刻的脉冲，作为触发双向可控硅的同步脉冲，使可控硅在沟通电压过零时刻触发导通。因此，在本系统中采纳了双向导通晶闸管来限制电热丝两端的电压。由于限制对象是大电流大功率负载因而采纳了晶闸管来限制输出功率。双向晶闸管是一种大功率半导体器件，它与一般单向晶闸管的不同之处在于它能保证电流在两个方向流通，它的特点是：（1）限制极G上无信号时，晶闸管两端呈高阻抗，管子截止。（2）管子两端电压超过15V时，无论极性如何，便可利用G触发其导通。（3）工作与沟通时，当每一半周交替时，纯阻负载能复原截止。另外还须用到光耦合双向可控硅驱动器，它是单片机输出与双向可控硅之间的接口器件，它由输入和输出

46、两部分组成，输入部分是砷化钾发光二极管，该二极管在515mA正相电流作用下发出足够强度的红外光，触发输出部分。输出部分是一硅光敏双向可控硅，在红外线的作用下可双向导通。MOC3061的采纳双列直插6脚封装。主要性能参数：牢靠触发电流515mA；峰值夹断电压600V；重复冲击电流峰值1A。MOC3061的管脚排列如下：1、2脚为输入端；4、6为输出端；3、5脚悬空，其内部结构见图4-10所示：图4-10过零动身双硅输出光耦合 MOC3061MOC3061的资料如下：峰值夹断电压最小值：400V触发电流值：5mA 15mA正向电压降典型值：12V89C2951与光耦合双向可控硅(MOC3061)的

47、连接图如图4-11所示：图 4-11光耦合双向可控硅驱动器和可控硅的连接图报警电路如图4-12所示，报警电路由三极管和蜂鸣器构成，其中电阻起限流作用。这种接法也是低电平驱动。当P3.7为低电平常，三极管导通，C端产生高电平，蜂鸣器就发出鸣响。即当DS18B20检测到的实时温度值超出预设温度值范围时，产生信号发给单片机，单片机使P3.7持续产生低电平，使得蜂鸣器鸣响。图4-12 蜂鸣器报警电路第五章 调 试在完成硬件电路设计和软件设计后，对系统进行了调试，以测试整个信号采集系统的性能并对其进行优化，使其可以进行正常牢靠的工作。调试分为硬件调试和软件调试两大模块。软件是依据硬件设计而定的。因此，硬

48、件是基础。假如硬件存在问题，就进行软件调试，会降低系统调试效率。因为调试过程中遇到的问题须要确认是硬件问题还是软件问题。因此，系统调试先进行硬件调试，尽量完善硬件设计，解除错误，为软件调试创建一个良好的环境。硬件调试的主要任务是检查设计错误。解除错误，为软件调试做好打算工作。依据硬件电路原理图，用万用表检查电路的正确性，核对元器件的型号，规格，极性是否正确。检测器件是否损坏（如数码管，电阻等）。确保没有虚焊，漏焊。细致检查电路的电源系统，防止电源短路和极性接反。然后上电检测，测量AT89C52的插座引脚电位是否正常。键盘部分主要检查的就是按键有没有插稳，插座有没有虚焊，假如有虚焊或者没有插稳，

49、那将对整个系统的工作产生影响，所以，肯定要特别细致地完成硬件的焊接调试工作，确保每一个器件的每一个引脚的物理连接，用万用表测试后没有发觉任何问题，就可以进入软件调试阶段了。在硬件调试过程中，检查出来了许多问题，比如虚焊，插座松动，接触不良等等，通过万用表的排查，基本都得到了解决。原理设计上的一些小问题，也通过对插座针脚的一些调整顺当地解决了。硬件部分的调试胜利，使得软件调试变的异样顺当。几乎未进行多少改动，程序顺当通过测试。结 论本次智能温度限制系统实现了模块化，高精度，低成本，可扩展性等思想。首先是模块化方面，本设计的硬件电路都尽量采纳了模块化设计，如温度采集电路，液晶显示电路，智能报警电路

50、等等，各个电路模块负责不同的功能，分工明确，因此布局走线也特别简洁。在软件设计方面也采纳了模块化的思想，方法是每个功能子程序化，主程序只对各个功能模块的标记位进行推断，依据标记位来确定程序的走向。同时，不运用的模块进入停止状态，极大限度的降低了功耗。在降低成本方面，本系统采纳了较为廉价的单片机AT89S52其程序存储器有8K之多，在众多单片机中有着最高性价比，数字温度传感器DS18B20也比较廉价，而且最重要的还是它不用外加电路进行A/D转换，大大提高了精度，报警方面采纳了最为廉价而且便利的蜂鸣器。本系统的应用范围也特别的宽广，温度传感器DS18B20的测量范围-55到120。因此，系统不仅适合比较低温的北方室外，也适合比较高温的地方，日常室内，绿化温室，生物培育园，工厂等地方也特别适用。嵌入式系统已经渗入到各个领域，工业自动化，电信，数据通信，电子仪表，医疗保健等，它不仅具有一般计算机系统的功能和特点，还在功耗，实时性，牢靠性，结构体积，等方面性能卓越。随着嵌入式系统的飞速发展，不久我国必将成为电子大国。系统总体电路图