1、精選優質文檔-傾情為你奉上精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業專心-專注-專業精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業摘 要本設計以STC12C5A關鍵詞：STC12C5A SummaryThis design STC12C5AKeywords: STC12C5AII目 錄摘 要ISummaryII目 錄III第1章 緒論1第2章 總體設計方案22.1 方案一22.2 方案二22.3 方案比較2第3章 硬件系統方案設計33.1 DS18B20溫度傳感器簡介33.2單片機接口電路設計73.1.1晶振電路83.1.2串口引腳83.1.3 其它引腳93.3鍵盤控制設計93.4溫度測試電路10

2、3.5溫度控制器件電路103.6七段數碼管顯示電路10 3.7 串口通信電路 11第4章 軟件系統分析與設計124.1程序結構分析154.2系統程序流圖18第5章 系統仿真調試與參數測量195.1測試環境205.2測試方法215.3測試結果215.4測試分析21結 論22參考文獻23附 錄25附錄一：使用說明25附錄二：元件清單25III第1章 緒論溫度是工業生產過程中最普遍、最重要反日檢測參數之一。任何物理變化和化學變化的過程都與溫度密切相關。溫度檢測和控制都直接與安全生產、節約能源等技術經濟指標相聯系。溫度測量在工業、民用、軍事等領域占著重要的地位。航空、家電、科研等領域都需要溫度測試設備

3、，用于測試和確定電工、電子及其它產品及材料進行高溫、低溫、交變溫度或恒定試驗的溫度環境的變化，判斷當檢測目標的溫度值達到警示條件時發出警告信號。常用的控制電路根據應用場合和所要求的性能指標有所不同 , 在工業企業中,如何提高溫度控制對象的運行性能一直以來都是控制人員和現場技術人員努力解決的問題。這類控制對象慣性大,滯后現象嚴重,存在很多不確定的因素,難以建立精確的數學模型,從而導致控制系統性能不佳,甚至出現控制不穩定、失控現象。傳統的繼電器調溫電路簡單實用 ,但由于繼電器動作頻繁 ,可能會因觸點不良而影響正常工作?？刂祁I域還大量采用傳統的PID控制方式,但PID控制對象的模型難以建立,并且當擾

4、動因素不明確時,參數調整不便仍是普遍存在的問題。而采用數字溫度傳感器DS18B20，因其內部集成了A/D轉換器，使得電路結構更加簡單，而且減少了溫度測量轉換時的精度損失，使得測量溫度更加精確。數字溫度傳感器DS18B20只用一個引腳即可與單片機進行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機更加具有擴展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通過單跳數據線就可以和主電路連接，故可以把數字溫度傳感器DS18B20做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實用性。更能串接多個數字溫度傳感器DS18B20進行范圍的溫度檢測。第2章 總體設計方案2.1 方案一測溫電路的設計，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫

5、效應，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D轉換后，就可以用單片機進行數據的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來。2.2 方案二考慮使用數字溫度傳感器，結合單片機電路設計，采用一只DS18B20溫度傳感器，直接讀取被測溫度值，之后進行轉換，依次完成設計要求。2.3 方案比較方案一采用模擬溫度傳感器，數據處理麻煩，且容易產生信號失真，方案二可以只用一根線實現信號的雙向傳輸，具有接口簡單、容易擴展等優點，并且可以掛接多個從機，適用于單片機、多從機構成的系統。DS18B20可以直接溫度轉換為串行數字信號，供單片機進行處理，具有低功耗、高性能、抗干擾能力強等優點。比較以上兩種方案，

6、很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設計容易實現，故實際設計中擬采用方案二。在本系統的電路設計方框圖如圖1.1所示。 圖1.1 溫度計電路總體設計方案第3章 硬件系統方案設計3.1 DS18B20溫度傳感器簡介DS18B20是DALLAS公司生產的一線式數字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干擾能力、強易配處理器等優點，特別適合用于構成多點溫度測控系統，可直接將溫度轉化成串行數字信號（按9位二進制數字）給單片機處理，且在同一總線上可以掛接多個傳感器芯片，它具有三引腳TO-92小體積封裝形式，溫度測量范圍55125，可編程為912位A/D轉換精度，測溫分辨率可達0.0625綜上，在

7、本系統中我采用溫度芯片DS18B20測量溫度。該芯片的物理化學性很穩定，它能用做工業測溫元件，且此元件線形較好。在0-100攝氏度時，最大線形偏差小于1攝氏度。該芯片直接向單片機傳輸數字信號，便于單片機處理及控制。 圖3.1溫度芯片DS18B203.1單片機接口電路設計DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時DS18B20的1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖3.1所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個三極管來完成對總線的上拉。本設計采用電源供電方式， P2.2口接單線總線為保證在有效的D

8、S18B20時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個上拉電阻和stc12c5a16s2的P2.2來完成對總線的上拉。當DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10 初始化； ROM操作指令； 存儲器操作指令。3.1.1晶振電路單片機XIAL1和XIAL2分別接30PF的電容，中間再并個12MHZ的晶振，形成單片機的晶振電路。 圖3.1.13.1.2串口引腳 P0口接9個2.2K的排阻然后接到顯示電路上。P2.2溫度傳感器DS18B20如圖3.1.2所示。 圖3.1.2 圖3.3 DS18B20與單片機的接口電路P3.6引腳接繼電器電路的4.7K的

9、限流電阻上；P1口中P1.4、P1.5、P1.6、P1.7分別接到顯示電路的三極管上，P3.2接蜂鳴器電路，P1.3接到發光二極管上；P2口接到按鍵電路。3.1.3 其它引腳 ALE引腳懸空，復位引腳接到復位電路、VCC接電源、VSS接地、EA接電3.2鍵盤控制設計單片機應用系統中除了復位按鍵有專門的復位電路,以及專一的復位功能外,其它的按鍵或鍵盤都是以開關狀態來設置控制功能或輸入數據。 鍵開關狀態的可靠輸入 ：為了去抖動我采用軟件方法，它是在檢測到有鍵按下時，執行一個10ms的延時程序后，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態電平，如保持閉合狀態電平則確認為真正鍵按下狀態，從而消除了抖動影響在這種

10、行列式矩陣鍵盤非編碼鍵盤的單片機系統中，鍵盤處理程序首先執行等待按鍵并確認有無按鍵按下的程序段。當確認有按鍵按下后，下一步就要識別哪一個按鍵按下。對鍵的識別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉法。對照圖示的3*4鍵盤，說明線反轉法工作原理。首先辨別鍵盤中有無鍵按下，有單片機I/O口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態來判斷。方法是：給P2口的一個口致0，其它致1，判斷P2口值是否有變化，在判斷是哪個按鍵按下。 圖3.23.3溫度測試電路采用溫度芯片DS18B20?？梢灾苯訉⒈粶y溫度轉換為串行數字信號，工單片機進行處理，具有低功耗、高功能、抗擾能力強等優點。 圖3.

11、3溫度傳感器電路引腳圖3.4溫度控制器件電路單片機通過三極管控制繼電器的通斷，最后達到控制外圍器件電路的目的。當溫度未達到要求時，單片機發送高電平信號使三極管飽和導通，繼電器使電源與外圍器件接通。當溫度上升到預定溫度時，單片機發送低電平信號三極管進入截止狀態，繼電器的彈片打到另一側，使電熱器與電源斷開，外圍器件截止。繼電器電路中有一個PNP三極管的保護電路，即將一個二極管反向接到三機管的兩端。連接方法如圖3.4所示。 圖3.4其原理是：當繼電器突然斷電時，繼電器產生很大的反向電流。二極管的作用是將反向電流分流，使流過三級管8050的電流比較小，達到保護三極管8050的作用3.5七段數碼管顯示電

12、路 具體見實際連線圖如圖3.5，當位選打開時，送入相應的段碼，則相應的數碼管打開，關掉位選，打開另一個位選，送入相應的段碼，則數碼管打開，而每次打開關掉相應的位選時，時間間隔低于20ms，從人類視覺的角度上看，就仿佛是全部數碼管同時顯示的一樣。 圖3.53.6串口通信電路 串口是計算機上一種非常通用設備通信的協議（不要與通用串行總線Universal Serial Bus或者USB混淆）。大多數計算機包含兩個基于RS232的串口。串口同時也是儀器儀表設備通用的通信協議；很多GPIB兼容的設備也帶有RS-232口。同時，串口通信協議也可以用于獲取遠程采集設備的數據。串口通信的概念非常簡單，串口按

13、位（bit）發送和接收字節。盡管比按字節（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發送數據的同時用另一根線接收數據。它很簡單并且能夠實現遠距離通信。比如IEEE488定義并行通行狀態時，規定設備線總常不得超過20米，并且任意兩個設備間的長度不得超過2米；而對于串口而言，長度可達1200米。RS-232（ANSI/EIA-232標準）是IBM-PC及其兼容機上的串行連接標準?？捎糜谠S多用途，比如連接鼠標、打印機或者Modem，同時也可以接工業儀器儀表。用于驅動和連線的改進，實際應用中RS-232的傳輸長度或者速度常常超過標準的值。RS-232只限于PC串口和設備間點對點的通信。RS-23

14、2串口通信最遠距離是50英尺。DB-9針連接頭 1 2 3 4 5 / 6 7 8 9 / 從計算機連出的線的截面。RS-232針腳的功能：數據： TXD（pin 3）：串口數據輸出RXD（pin 2）：串口數據輸入握手：RTS（pin 7）：發送數據請求CTS（pin 8）：清除發送DSR（pin 6）：數據發送就緒DCD（pin 1）：數據載波檢測DTR（pin 4）：數據終端就緒地線：GND（pin 5）：地線其他RI（pin 9）：鈴聲指示 4.1程序結構分析主程序調用了5個子程序，分別是數碼管顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號處理程序、繼電器控制程序、單片機與PC機串口通訊程

15、序。鍵盤掃描電路及按鍵處理程序：實現鍵盤的輸入按鍵的識別及進入相應的程序。溫度信號處理程序：對溫度芯片送過來的數據進行處理，進行判斷和顯示。數碼管顯示程序：向數碼的顯示送數，控制系統的顯示部分。繼電器控制程序：控制繼電器動作串口通訊程序：實現PC機與單片機通訊，將溫度數據傳送給PC機。4.2系統程序流圖系統程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，寫入子程序等，按鍵子程序，串口通信程序，顯示子程序，聲光報警子程序。1）主程序主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當前溫度值，溫度測量每1s進行一次。這樣可以在一秒之內測量一次被測溫度，其程序流程見圖4.2所示。通過調用讀

16、溫度子程序把存入內存儲中的整數部分與小數部分分開存放在不同的兩個單元中，然后通過調用顯示子程序顯示出來 圖4.2.14.2.2 按鍵子程序流程圖 4.2.318B20溫度流程圖 4.2.4串口通信子程序流程圖 4.4 調試主程序的功能是：啟動DS18B20測量溫度，將測量值與所設定的溫度上下限值進行比較，若測得溫度小于設定下限值，則進入聲光報警子程序，這期間聲光報警不間斷的響起，直到溫度在設定范圍內，才終止聲光報警程序，若測得溫度大于所設定的溫度上限值，亦進入聲光報警子程序，此時聲光報警不間斷的響起，直到所測的溫度在設定的安全范圍內。第一次上電調試，設置溫度上限為35攝氏度，溫度下限為28攝氏

17、度。但溫度卻不顯示出來，后經檢查發現原來是DS18B20初始化時間設置不對，導致沒法讀到DS18B20的溫度值，延時時間重設后才顯示出溫度值來。再經實際接電調試，一切運行正常。 按鍵調試時，剛開始由于沒有設置按鍵松手檢測程序，按鍵一直失靈，后將按鍵松手檢測程序（while（P2=0Xxx）后，按鍵運轉正常。串口調試時，剛開始是發送一個數據便顯示一個數據便打開一次中斷，這樣導致數據更換太慢，沒法同時顯示幾個數據，后將所有要顯示的數據一個一個儲存起來后再打開中斷，一起送出去，這樣問題解決了，發送和接收都沒有錯誤了。串口調試程序如下： findout(uint r,uint y) uint i; f

18、or(i=0;i11;i+) if(table4i=r) break; y=i;void serial_init()/串口初始化TMOD=0 x20;SCON=0 x50;TH1=0 xf3;TL1=0 xf3;PCON=0 x80;EA=1;TR1=1;void serial() interrupt 4void send_serial() /串口發送顯示 uchar a,b,c; a=TN/10; b=TN%10; c=TD; ES=0; TI=0; SBUF=table4a; while(TI=0); TI=0; SBUF=table4b; while(TI=0); TI=0; SBUF=

19、table410; while(TI=0); TI=0; SBUF=table4c; while(TI=0); TI=0; SBUF=table411; while(TI=0); TI=0; ES=1; void receive_serial() /串口接收顯示 uint a,b,c,d; ES=0; RI=0; while(RI=0); a=SBUF; RI=0; while(RI=0); b=SBUF; RI=0; while(RI=0); c=SBUF; RI=0; while(RI=0); d=SBUF; RI=0; ES=1; y1=findout(a,y1); y2=findout

20、(b,y2); y3=findout(c,y3); y4=findout(d,y4);第5章 分析5.1測試環境環境溫度28攝氏度，室內面積20平方米測試儀器：數字萬用表，溫度計0-100攝氏度5.2測試方法使系統運行，采用溫度計同時測量室內度變化情況，得出系統測量的溫度。5.3測試結果設定溫度由25攝氏度到40攝氏度標定溫差=1攝氏度 靜態誤差=0.5攝氏度 5.4測試分析對于實際室內的溫度控制，可以再提出以下方法 ：檢驗所做溫度測量是否準確，可以用電吹風機作為加熱設備，降溫設備可采用空氣壓縮機等制冷設備，并將所采集到的溫度與實際標準的溫度計進行比較。 通過實驗測試和分析，發現雖然傳感器的溫度采集精度最高可得到 0.06 ，但測試得到的數據最小間隔為 0.03 。通過分析，當對浮點數求平均處理時，遇到同一時刻兩個傳感頭采集的溫度相差不大，使 0.06 結 論溫度檢測和控制都直接與安全生產、節約能源等技術經濟指標相聯系。溫度測量在工業、民用、軍事等領域占著重要的地位。航空、家電、科研等領域都需要溫度測試設備，用于測試和確定電工、電子及