基于单片机的水浴温度控制系统设计

攀枝花学院本科毕业设计（论文）基于单片机的水浴温度控制系统设计学生姓名： 兰 小 龙 学生学号： 200910504016 院 （系）： 电气信息工程学院 年级专业：2009级测控技术与仪器 指导教师： 谢兵 讲师 二一三年六月攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘 要2 摘 要 随着电子科技、测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，在工业生产中温度是一项重要数据参数，而采用单片机来对这些温度参数进行测量及控制已成为当今的一个重要控制领域。本设计以AT89C52单片机为核心设计了一套水浴温度控制系统，重点阐述了工作原理和设计方法。温度信号采集选择的温度传感器是温度芯片DS18B20，并以数字信号的方式传送给单片机，通过单片机把温度信号显示在LED上。该控制系统主要分为硬件设计和软件设计两大部分，其中，硬件设计包括温度检测电路、温度控制电路、PC机与单片机串口通讯电路和数码管显示电路；软件设计采用模块化结构，主要模块有：主程序、数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、水阀控制程序、超温报警程序等。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现自动控制水温的效果。关键词 AT89C52，DS18B20，温度控制，显示电路，串口通讯攀枝花学院本科毕业设计（论文） ABSTRACT ABSTRACT With the rapid development and wide application of electronic technology, computer measurement and control technology, in industrial production in the temperature is controlled by single chip microcomputer index commonly used, and the parameters of control have become the mainstream. The working principle and design method of temperature control system of this design uses AT89C52 microcontroller as the core of the. The temperature sensor of the temperature signal acquisition and selected a DS18B20 temperature chip, and digital signal transmitted to the SCM, SCM through the digital temperature signal is displayed on the LED. This paper introduces the hardware part, the part of software design, the control system includes: temperature detection circuit, temperature control circuit, PC and MCU serial communication circuit and digital display circuit. The software adopts the module structure, main modules are: program, keyboard scanning and key processing procedure, temperature signal processing procedure, the water valve control program, over-temperature alarm program of digital tube display. Through carries on corresponding processing to the signal, MCU achieve the purpose of temperature control.Key words AT89C52, DS18B20, temperature control, display circuit, serial communication攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录目录摘 要IABSTRACTII1 绪 论11.1 水温控制系统设计的背景11.2 水温控制系统设计的意义12 方案设定与总体设计22.1 方案设定22.1.1 单片机及水温控制方案22.1.2 冷热水控制方案22.1.3 电源设计方案22.1.4 LED显示设计方案22.2 控制系统的总体设计23 硬件部分43.1 单片机发展背景43.2 单片机43.2.1 AT89C52单片机43.2.2 功能特性53.2.3 引脚63.2.4 特殊功能83.2.5 数据储存83.2.6 片上资源83.2.7 中断113.3 温度传感器113.4 LED数码管显示器123.5 MAX232芯片133.6 74HC573芯片144 电路设计154.1 电源输入电路154.2 温度采集电路154.3 键盘输入电路164.4 LED显示电路174.5 通讯模块电路184.6 超温报警电路184.7 冷热电磁阀电路194.8 复位和晶振电路205 软件设计225.1 主程序流程图225.2 软件调试方法23结 论24参 考 文 献25附录：单片机程序26致 谢351攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论 1 绪 论 1.1 水温控制系统设计的背景测量和控制功能是从生产现场的各种参数，采用科学的计算方法，集成了多种先进技术，这样可以有效地控制每一个生产环节，不仅保证了标准化生产，提高产品质量，降低成本，但也能确保安全生产。因此，测量和控制技术已广泛应用于炼油，化工，冶金，电力，电子，轻工和纺织工业。单片机以其集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低廉等优势，在过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到了广泛的应用，特别是单片机技术的开发与应用，标志着计算机发展史上又一个新的里程碑。作为计算机两大发展方向之一的单片机，以面向对象的实时控制为己任，嵌入到如家用电器、汽车、机器人、仪器仪表等设备中，使其智能化。水温检测控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中，得到了广泛应用。在工业生产过程中，很多时候都需要对水温进行严格的监控，以使得生产能够顺利的进行，产品的质量才能够得到充分的保证。使用水温控制系统可以对生产环境的温度进行有效控制，保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行，从而提高企业的生产效率。水温控制系统应用十分广阔。1.2 水温控制系统设计的意义随着社会的发展，在各个领域的科学与技术，应用和测量仪器的进展，智能化是现代温度控制系统的主流。温度测量与控制系统，控制对象的温度。广泛应用于日常生活和工业温度控制领域，如温室、发酵罐、电源和其他地方的温度控制。和温度控制完成人工并没有足够的重视，在很多地方都需要的温度监测，以防止发生意外。针对这一问题，该系统的设计，实现了连续的温度控制系统，温度控制精度高，它被广泛使用，功能强大，小巧美观，携带方便，是一种实用，价廉的控制系统。特别是近年来，温度控制系统已经应用到人们的生活的每一个方面，温度控制的发展和人们的生活密切相关。水是一种重要的资源，我们的生存，无论是在工业和农业生产，我们的日常生活中随处可见不能沸水。为了控制水温，可以大大提高了生产效率，节约资源，提高我们的生活质量。在当今水资源日益匮乏，具有简单和扩展温度控制系统，对我们社会的可持续发展，都具有十分重要的意义。34攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 方案设定与总体设计2 方案设定与总体设计 2.1 方案设定2.1.1 单片机及水温控制方案建立单片机水温控制系统可以采用51系列单片机作为主控系统，51系列单片机产品也比较多，本人常用AT89C52单片机，因为该单片机编程空间大，可用编程实现各种算法和各种控制，而且很容易控制进行数据转换及对电磁阀门进行智能控制，从而对水的温度进行了恒定的控制以及对温度的显示。而水温主要靠温度传感器对控制水浴进行检测，然后把检测得到的温度穿给单片机，从而达到控制目的。2.1.2 冷热水控制方案控制冷热水阀现在通常用电机转动的正反转来控制水阀的开关，电机的转速控制流量的大小，流量监测使用流量传感器。但是本设计采用的是单片机用两个端口直接控制冷热水阀，当温度高于设定恒温值的时候，通过单片机启动冷水阀门，当温度低于设定恒温值的时候启动热水阀门，这样就可以达到一直处于设定温度值的水温效果。2.1.3 电源设计方案电源对于单片机尤为重要，因为单片机不能直接使用交流电源220V，只有通过电源模块电路使220V的交流电源转换为512V的直流电源才可以供单片机只用。单片机内部电源我采用多电源供电，这样的好处是对数字电路、驱动电路分别提供电源，大大减少了对系统各个模块的干扰，以及保证了各个部分有充足的工作电流，提高了整个系统的安全性与可靠性。2.1.4 LED显示设计方案LED数码管的段选a、b、c、d、e、f、g分别接在一起，每一个都拥有一个共阴的位选端，我采用的是十个数码管，因为温度传感器的位数是三位，虽然温度传感器能直接读出温度值，但实际读书操作有很多不便，所以用三位显示传感器检测出的温度，三位显示键盘设定的恒定温度值，两个温度相比较就可以直观的查看整个控制系统的稳定性，另外数码管的控制分别用两块芯片，由于断选需要有锁存功能，所以我选的是74HC573。2.2 控制系统的总体设计温度传感器 DS18B20 从水浴环境的不同位置采集温度，单片机 AT89C52 获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前通过键盘设定的温度恒定值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过控制冷热水阀门的开关来实现，当温度高于设定值1的时候就打开冷水阀门，注入冷水降低水温，当检测温度低于设定值1，控制体系启动热水阀门，注入热水使水温上升，达到水浴恒温的效果。当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在正常时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声。 系统中将通过串口通讯连接PC机存储温度变化时的历史数据，以便观察整个温度的控制过程及监控温度的变化全过程。 PC机 串口通讯 键盘输入 AT89C52 MCULED显示温度传感器超温报警 输入电源 冷水注入 阀门 热水注入图2.1 工作原理图攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 硬件部分3 硬件部分 3.1 单片机发展背景经过1970年的微型计算机研制成功，与SCM单片微机，美国的美国英特尔公司在1971年生产的原型4位单芯片4004和1972年生产的8位单芯片8008的出现，这是首次公开亮相单片机。1976年，英特尔推出了首款名为MCS-48系列单片机。小体积，功能齐全，价格低廉，赢得了广泛的应用，而SCM相关的一些公司推出了自己的微控制器。1978年上半年，M6800系列单片机，Zilog的公司摩托罗拉公司推出的Z8系列单片机。 1980年，英特尔推出了MCS-51系列高性能MCS-48系列的基础上。这种单片机的I / O串行口，定时器/计数器16，芯片上的内存容量（RAM，ROM）增加了优先级的中断处理功能、MCU的功能、扩大寻址范围，他们是主流产品单片机的应用。1982年，莫什特克公司和英特尔公司还推出了一种高性能16位MCU MK68200与MCS-96系列，NS公司和NEC公司也基于原来的8位MCU推出16位单芯片微电脑HPC16040和PD783系列。在1987年，英特尔宣布CMOS80C1961988高性能比8096年两次EPROM87C196单片机。由于16位MCU的介绍后，昂贵的设备有限公司，发展的原因有多种，尚未被广泛使用。8位MCU已经能够满足大多数应用的需求，因此，在16位单芯片同时推出的，新的高性能8位MCU已经公布。经过这短短的20年中，已经经历了4次更新，供应链管理是迈向一体化，多功能，多选择，高，速度快，功耗低，扩展存储容量和提高兼容I / O功能和结构的发展方向。 80C51系列单片机与新一代的除了外的结构特点，主要技术特点的外部接口电路的扩展，以实现微控制器（单片机）控制功能的使命。该系列产品提供了外部总线结构完美，奠定了良好的基础，扩展和配置系统。由于一系列的优良特性80C51系列单片机是单芯片的使用，已经是二十一世纪的新的科学技术的一个标志。3.2 单片机3.2.1 AT89C52单片机AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单芯片微型计算机，包含随机存取记忆体闪存只读内存8K字节可以被反复擦除和256字节（RAM），采用ATMEL公司的高密度的设备，非挥发性记忆体技术，兼容标准MCS-51指令系统，片内置一般8中央处理器和Flash存储单元中，AT89C52的芯片已被广泛用于电子工业。AT89C52封装芯片如图3.1所示，仿真图片如图3.2所示。图3.1 AT89C52PDIP封装芯片图3.2 AT89C52PDIP仿真图片3.2.2 功能特性 兼容MCS51所有指令系统； 8kB可重复擦写(可擦次数1000以上）Flash ROM； 32个I/O双向口； 256x8bit内部的RAM； 16位可编程定时/计数器中断有三个； 时钟频率0-24MHz； 可编程UART的串行通道，二个串行中断； 有8个中断源，其中有2个是外部中断源； 2个写读中断口线，3级加密位； 掉电模式与低功耗空闲，唤醒功能与软件设置睡眠；3.2.3 引脚AT89C52是8位微处理器，使用行业标准的C51内核，内部功能和引脚排列8xc52，主要用于收敛调节功能控制。其特点包括主IC的内部寄存器，RAM和外部接口的初始化数据融合，收敛调节控制，收敛测试图控制，红外遥控信号的接收和解码和红外主板和CPU通信的功能组件。主要有：XTAL1（引脚19）和XTAL2（引脚18）振荡器，外部12MHz振荡器的输入和输出端口。 RST/ VPD（引脚9）输入端口复位、复位电路、外部电阻和电容。 VCC（引脚40）和VSS（引脚20）的电源供给口，分别。 +5 V电源正和负端。P0P3是一个可编程的通用I / O脚，它的功能是由软件定义的，在本设计中，P0口（3239）被定义为N1功能控制端口，相应的功能的N1分别与销被连接到13英尺，定义为IR输入，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口（引脚18）的N1 SDAS和SCLS（引脚19）端口，12英尺，27英尺和28分别连接脚被定义为端口，连接到主板的CPU的相应的功能，针对当前系统的检测和控制的收敛功能的调整项的握手信号的功能。P0口：P0口是一组8漏极开路双向I/ O口，即复用的地址/数据总线端口。作为一个输出端口，每个人都可以下沉8个TTL逻辑门电路，到端口P0写“1”，可作为高阻抗输入。在访问外部数据存储器和程序存储器，这组线分时地址翻译（低8位）和数据总线复用，激活内部上拉电阻访问。在Flash编程，P0接收指令字节，而在程序验证，输出代码字节，需要外部接上拉电阻。P1：P1是一个8位双向I / O和内部上拉电阻，P1输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。 “1”被写入到端口，通过内部的上拉电阻端口到高电平，此时可以用作输入。作为输入使用时，由于内部上拉电阻，信号引脚被外部拉低，将输出电流（IIL）。P2：P2是一个8位双向I/ O内部上拉电阻，输出缓冲器P2可以驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。端口P2中写入“1”，通过一个内部的上拉电阻端口到高电平，此时可以作为输入，作为输入在使用时，由于内部上拉电阻，信号标签被外部拉低，将输出电流（IIL）。在对外部数据访问到外部程序存储器或16 bits的地址记忆体（用于的示例将执行的MOVX _AT_ DPTR命令）的中，P2发送一个很高的8个的位的地址数据。在接受采访时与8个外部的数据的内存地址（例如作为的实施的MOVX_AT_ RI指令），P2口输出闩锁P2的含量。P3口：P3口是一组8位双向I/ O上拉电阻口。 P3输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。写“P3”，他们被拉高内部上拉，可以用作输入端口。在这个时候，一个上拉电阻被拉到低的外部P3端口将被使用的输出电流（IIL）。P3 口除了具有一般的I/O 口线外，还具有它的第二功能，如表3.1所示：表3.1 P3口第二功能表 端口功能第二功能端口引脚第二功能RXD（P3.0）串行输入口T0（P3.4）定时/计数器0外部输入TXD（P3.1）串行输出口T1（P3.5）定时/计数器1外部输入INT0（P3.2）外中断0WR（P3.6）外部数据存储器写选通INT1（P3.3）外中断1RD（P3.7）外部数据存储器读选通P3还接收一些控制信号的flash编程和校验。 RST是复位输入，当振荡器高高在上的两个机器周期的水平，RST引脚使MCU复位。 ALE/ PROG：当访问外部存储器时，ALE（地址锁存使能）低8个字节的地址锁存输出脉冲。在一般情况下，ALE是在一个恒定的频率的1/6输出的脉冲信号发射，因此，它可以输出时钟用于定时目的。应当指出的是：每次访问外部数据存储器，将跳过一个ALE脉冲。在Flash编程时，此引脚也是编程脉冲输入（PROG）。如果有必要，可以的特殊功能寄存器（SFR）在D0位置8EH单位面积，可以禁止ALE操作，只有一个MOVX和MOVC指令，以激活的ALE。此外，该引脚微弱拉高，单片机执行外部程序，应该设置ALE禁令是无效的。PSEN：程序存储使能（PSEN）输出是外部程序存储器读选通脉冲信号，当AT89C52的取指令从外部程序存储器（或数据），两个PSEN每个机器周期，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器时，它会跳过两个PSEN信号。EA/ VPP外部访问启用：CPU只访问外部程序存储器（地址为0000H - FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需要注意的是：如果加密LB1被编程，将内部锁存复位EA的最终状态。 EA端为高电平（VCC端），CPU执行内部程序存储器指令。 Flash存储器编程，该引脚与+12 V的编程允许电源Vpp的，当然，这必须是该设备是使用12V Vpp的编程voltage。XTAL1：输入到振荡器反相放大器和内部时钟。XTAL2：从反相输出振荡放大器。3.2.4 特殊功能AT89C52的内存，80H-FFH共128个单位的特殊功能寄存器（SFR），不是所有地址定义，从80H到FFH总共128字节的只是其中的一部分被定义，并且相当多的是没有定义。没有定义的阅读和写作的单位将是无效的，读出的值的不确定性，写入的数据将会丢失。不应该写数据到一个未定义的元素，因为这些单元可以在未来的产品赋予新的功能，在这种情况下，复位后的单元号总是“0”。AT89C52此外，以AT89C51单片机的定时器/计数器0和定时器/计数器1，还增加了一个定时器/计数器2、定时/计数器2 T2CON，T2MOD（RCAO2H，RCAP2L）的控制和状态位寄存器定时器2捕捉/16收购模式或16个自动加载模式自动重载寄存器。3.2.5 数据储存AT89C5280H-FFH是256字节的内部RAM，128字节和特殊功能寄存器（SFR）地址重叠，是一个高128字节的RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但他们是分开的物理。当内部地址单元的指令访问超过7FH，用于在指令的寻址模式是不同的，即寻址模式决定访问128字节的RAM或特殊功能寄存器的访问。如果指令直接寻址访问特殊功能寄存器。例如，直接寻址指令访问0A0H特殊功能寄存器（即P2）地址单元。MOV 0AH，data间接寻址指令访问上128字节的RAM，例如，下面的间接寻址指令，R00A0H，访问数据字节地址0A0H的内容，而不是P2（0A0H）。MOV R0，data堆栈操作间接寻址方式，因此高128位的数据，RAM可以用作堆栈区。方法：定时器0和定时器1：AT89C52定时器0和定时器1和AT89C51。3.2.6 片上资源定时器2：基本特征：定时器2是一个16位定时/计数器。它可用于定时器时，还可以被用作外部事件计数器，工作方式由特殊功能寄存器T2CON（表3）的C/T2位选择。定时器2有三种工作模式：捕捉模式，自动加载（向上或向下计数）和波特率发生器模式，工作模式由T2CON控制位选择。定时器2由两个寄存器中的8位TH2和TL2，在定时器的操作模式，每个机器周期TL2寄存器的值加1，因为一个机器周期中，包括的振荡器的时钟12，1/12的振荡频率的计数率。在计数模式下，当外部输入信号的T2引脚已经下降了1到0的边缘时，寄存器的值加1，以这种方式，在每个机器周期5SP2，对外部输入采样。如果在一个1值的第一个机器周期，在下一个机器周期中，该值是0，那么随后的寄存器1的下一个周期的S3P1期间。由于识别1到0的跳变到2个机器周期（24个振荡周期），因此，1/24的振荡频率的最大计数率，以确保正确的采样，需要至少一个完整的周期时间保持在更改之前的电平输入，以确保输入信号被至少一次采样。捕捉模式：在捕捉模式下，通过T2CON控制EXEN2位选择两种方式。如果EXEN2 =0，定时器2是一个16位定时器或计数器，计数器溢出，TF2组的T2CON溢出标志，同时激活的中断。如果EXEN2=1，定时器2执行相同的操作，当T2EX引脚的外部输入信号发生1到0的负跳变，也出现在TH2和TL2价值RCAP2H和RCAP2L被抓获。此外，T2EX引脚信号跳变使T2CON EXF2集，类似TF2，EXF2激活中断。自动加载（向上或向下计数器）：当定时器2到16个自动加载方法，编程计数或向下时，此功能通过特殊功能寄存器T2CON（见表5）选择DCEN（倒计时）。复位，DCEN位置“0”，定时器2的默认设置计数。当DCEN设置，定时器2可以向上计数或递减计数器，取决于T2EX引脚的值，当DCEN=0时，自动设置定时器2来算，这样一来，T2CON的EXEN2控制位有两种选择，如果EXEN2 =0，定时器2计数到0FFFFH外溢，设置TF2中断激活，而16计数寄存器RCAP2H和RCAP2L装载RCAP2H和RCAP2L的值可以是由软件预先设定。16 EXEN2= 1，定时器2重加载的溢出或外部输入T2EX从1点减至0沿触发。脉冲使EXF2位置，如果中断使能，可以产生一个中断。定时器2中断入口地址是：002BH - 0032H。当DCEN= 1，允许定时器2向上计数或向下。通过这种方式，T2EX引脚控制计数方向。的T2EX引脚为逻辑“1”，计数器开始计数，0FFFFH计数溢出时，设置TF2位，16位计数器寄存器RCAP2H和RCAP2L重新加载到TH2和TL2的T2EX引脚为逻辑“0”，定时器2的倒计数，当值TH2和TL2等于在RCAP2H和RCAP2L的值溢出，设置TF2位，0FFFFH数值的重载定时器寄存器。当定时器/计数器2溢出或溅下来EXF2置位。波特率发生器：T2CON时TCLK和RCLK设置，定时器/计数器2作为波特率发生器。如果定时器/计数器2被用作发送器或接收，发送和接收的波特率可以是不同的，定时器1被用于其它功能。如果RCLK和TCLK位置，定时器2工作在波特率发生器模式。波特率发生器模式和自动加载模式是相似的，在这种方式中，TH2翻转定时器寄存器2与16个值RCAP2H和RCAP2L的重装，通过软件设置的值。在模式1和3，波特率由定时器溢出率2根据公式来确定：1和3的波特率=定时器溢出率/ 16。该定时器可以工作在定时模式，也可以工作在计数的方法，在大多数应用中，工作在定时模式（C/T2=0）。定时器2用作波特率发生器，定时器操作是不同的，通常是作为一个定时器，在每个机器周期（1/12振荡频率）寄存器的值加1作为波特率发生器使用，在每一个国家的时间（1/2振荡频率）寄存器的值加1。公式如下：1和3的波特率，波特率为振荡频率/ 32*65536 - （RCP2H，RCP2L）型（RCAP2H，RCAP2L）RCAP2H和RCAP2L的16位无符号数。定时器2作为波特率发生器时， T2CON RCLK或TCLK= 1模式是有效的，波特率。在波特率发生器的操作模式，TH2翻转TF2可以不设置、不中断。但是，如果EXEN2设置，T2EX端所产生的1到0的负跳变，将会使的EXF2位置，此时不会（RCAP2H，RCAP2L）的TH2和TL2重载的内容。所以，当定时器2作为波特率发生器，T2EX可以作为额外的外部中断源使用。需要注意的是，当定时器2在波特率发生器模式，定时器运行（TR2=1），用不上TH2和TL2。因为在每个状态时间定时器加1，阅读和写作是一个不确定的值。然而，RCAP2是可读的，但不能写，因为写操作将重新加载，写操作可能作出书面及/或加载错误。在访问定时器2或RCAP2寄存器之前，定时器应关闭（清洁TR2）。可编程时钟输出：定时器2可以被编程从P1.0输出50占空比的时钟。 P1.0脚是一个标准的I / O端口，也可以通过编程使其作为定时器/计数器2的外部时钟输入和输出占空比50时钟脉冲。时，时钟频率为16MHz，输出时钟频率范围为61Hz - 4MHz的。当设置定时器/计数器2是一个时钟发生器，C/T2（T2CON.1）= 0，T2OE（= 1，T2MOD.1）必须是TR2（T2CON.2）启动或停止定时器。时钟输出频率取决于振荡频率和定时器2捕获寄存器（RCAP2H，RCAP2L）的重载值，计算公式如下：振荡器频率（RCP2H=/4*65536-(RCAP2H,RCAP2L）的输出时钟频率，时钟输出模式，打开定时器2中断的特点和使用相同的波特率发生器。定时器2作为一个波特率发生器，在使用时，也可以用作一个时钟发生器。但是注意，波特率和时钟输出频率不能确定独立，这是因为它们是相同的RCAP2L和RCAP2L。UART串行端口：UART AT89C52和AT89C51工作在相同的方式。时钟振荡器：AT89C52具有高增益的反相放大器被用于形成内部振荡器XTAL1和XTAL2管脚是在放大器的输入和输出。此放大器的反馈元件外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成的自激振荡器。外部石英晶体（或陶瓷谐振器）和电容器C1，C2并联连接的振荡电路的反馈回路中的放大器。一个外部电容C1，C2虽然没有很严格的要求，但容量电容的大小可以稍微影响振荡频率，振荡器工作稳定，振荡难的程序和温度稳定性，如果使用的石英晶体，我们建议使用30pF的10pF的电容，如陶瓷谐振器的使用，提出选择40PF10pF的。用户还可以使用一个外部时钟。 XTAL2外部时钟电路，连接XTAL1结束外部时钟输入，即内部时钟发生器，将被暂停。由于外部时钟信号用2分频作为一个内部时钟信号的触发器，所以在外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但应符合技术要求的低电平的高电平持续时间和最大持续时间。3.2.7 中断AT89C52有一个总的6个中断向量：两个外部中断（INT0和INT1），3个定时器中断（定时器0，1，2）和串行口中断。所有这些中断源可以分别设置特殊寄存器IE设置或清除0控制每个中断启用或禁用。 IE浏览器也有一个全面禁止EA，它可以控制所有的中断使能或禁用。定时器2中断由T2CON的TF2和EXF2的逻辑或生产，转向中断服务程序时，这些标志，其实不是硬件除尘，服务程序必须建立是TF2或EXF2中断，软件清除中断标志的。标记定时器0和定时器1位TF0和TF1在定时器溢出机器周期S5P2状态集，并会在下一个机器周期，然后再查询中断标志。然而，定时器2标志TF2在机内循环定时器溢出S2P2的位置，在一个机器周期的查询和标志。3.3 温度传感器图3.3 DS18B20实物图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，小面积的数字温度测量和控制设备的各种空间。技术性能描述: 独特的单线接口，DS18B20只有一条线路可以实现双向通信，DS18B20与微处理器连接。 测量范围为55+125，固有的测量误差（注意，不是分辨率，这里之前需要0.5是错误的）。 支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联连接在三线上，只有8位并行，实现多点温度，如果量实在是太多了，将会使电源电压过低，导致信号传输的不稳定性。 工作电源: 35V/DC （可以数据线寄生电源）。 在使用中不需要任何外围元件。 测量结果以912位数字量方式串行传送。 不锈钢保护管直径 6。 适用于DN1525, DN40DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温。 标准安装螺纹 M10X1, M12X1.5, G1/2”任选。 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。3.4 LED数码管显示器 图3.4 LED数码管LED数码管（LED段显示器）组成的“8”字型的发光二极管封装的移动设备的多个组成，铅中已完成的内部连接，只会导致他们每个笔划，公共电极。 LED数码管使用的人数一般为7节部分加上一个小数点，LED数码管LED的方法共分为阴阳两种，了解LED的特性，是非常重要的编程，因为不同类型的除了硬件电路而被发现，数码管，编程方法是不同的，颜色有红，绿，蓝，黄等十几种。 LED数码管被广泛应用于仪器仪表，时钟，车站，家电等。选择时应注意产品的尺寸，颜色，亮度，功率，波长。LED数码管的段选a、b、c、d、e、f、g分别接在一起，每一个都拥有一个共阴的位选端，除了每个数码管的公共COM的增加栅极控制电路，门控是由一个单独的I / O线，当单片机输出的字体代码，所有数码管会收到相同的字体代码控制，但什么是数字管显示字体，对齐控制依赖于微控制器选通COM端电路，所以我们只要数码管需要出示选通控制打开，显示字体，没有数字通道门控是不亮的。每个数码管COM端通过分时控制，使得每个转动控制的显示器，这是动态驱动数码管，如图3.4 LED数码管所示。在旋转过程中的每一个数码管，照明时间为12毫秒，持久的人的视力及发光二极管的余辉效应，尽管事实上，你是不是在同一时间，数码管灯，但只要扫描速度足够快，给人的印象，一组显示数据稳定，无闪烁显示静态，动态显示的效果是一样的，可以节省大量的I / O端口，以及更低的功耗。3.5 MAX232芯片 图3.5 max232引脚推出该产品由信RS232兼容芯片。由于计算机的串行端口RS232电平是-10v的+10 v和信号电压的微型计算机应用系统一般为TTL电平的+5 v0，MAX232被用于进行电平转换，其特征在于2个驱动器，接收器和一个电压发生器电路的TIA /EIA-232-F级的设备。本设备符合TIA/EIA-232-F TIA/EIA-232-F水平被转换成5-V TTL / CMOS水平的标准，每个接收器。每个发射器被转换成TTL / CMOS水平TIA/EIA-232-F水平。主要特点：1，单5V电源操作;2，LinBiCMOSTM技术3，两个驱动器和两个接收器4，30V输入电平5，低电源电流：典型值为8mA6，甚至优于ANSI标准EIA/TIA-232-E和ITU标准V.287，ESD保护大于MIL-STD-883（方法3015）标准2000V，如图3.5 max232引脚所示。3.6 74HC573芯片 图3.6 74HC573芯片引脚八进制，3 态非反转透明锁存器，74HC573高性能硅门CMOS器件，输入是和标准 CMOS 输出兼容的；加上拉电阻，他们能和 LS/ALSTTL 输出兼容。此芯片共有20个引脚，其中D0-D7与单片机I/O口连接，Q0-Q7连接LED数码管起控制端口，当锁存使能端LE为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的 ，可以直接通过。当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。1脚三态允许控制端低电平有效，LE为锁存控制端，OE为使能端，VCC是给单片机提供五V电源，GND是接地，如图3.6 74HC573芯片引脚所示。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 电路设计 4 电路设计 4.1 电源输入电路控制的主要部分的控制系统的电源只能使用5V直流电源供电，在图4.1中所示的电路中，电源电路是频率为50Hz，单相的交流电压220V的有效值被转换成幅度稳定的5V直流电压的单芯片电源。其主要原理是后的电源变压器，整流电路，滤波电路，单相AC-DC电压转换成稳定的电压调节器电路。由于家庭电源的输入电压，在正常情况下需要的直流电压的有效值的数值和交流电压较大，因此，必须通过使用一个电源变压器降压作用。然后，整流电路的交流电压转换为直流电压的降压。因为整流电路整流后的电压不仅包含的交流分量，但也有其他的干扰，如噪声信号，会影响负载电路的正常工作。通过低通滤波电路的滤波器，其输出电压是平滑和稳定。综合电压稳定化的芯片，包含有7805稳压电路的功能是使输出直流电压基本上是不会受到电网电压波动和负载电阻变化，以及得到足够稳定的直流电压稳定，如图4.1电源电路所示。 图4.1 电源电路4.2 温度采集电路温度采集电路比较简单，我选用的是温度传感器DS18B20，它直接可以从水浴中检测出当前温度值，然后通过单片机让温度值显示在LED数码管上。下面是温度传感器的电路连接图，1端口直接接地，2端口接单片机控制端口，3端口我采用的是单独电源给DS18B20供电，同时加了个电阻起保护作业，如图4.2温度传感电路所示。图4.2 温度传感电路4.3 键盘输入电路 确认可靠的输入键开关状态：按下动摇，我用的软件方法，它是在检测的关键，延迟程序的执行，以确认是否关键水平保持封闭状态水平，如保持封闭的水平作为真正的键被按下时的状态，并消除晃动的影响，可以正常输入数字。SCM系统的行列式矩阵键盘非编码键盘，键盘处理是先等待按钮，并确认没有程序按钮。 “确认”按钮被按下时，下一个步骤是，以确定哪些按下一个按钮。确定关键通常有两种方法：一种是一种常见的逐行扫描查询方法;另一种是快线反转法。控制图标4* 4键盘，说明线反转法的工作原理。首先，确定键盘没有键按下时，单片机I/ O口来发送一个完整的扫描键盘字符，然后读线程状态来确定。方法是：输出全扫描00H字线，把所有的列设置为一个较低的水平，然后读取蓄电池的A对准水平。如果该按钮被按下时，总是有线路电平低，以使该行是不是所有的1。判断一个键被按下一个键盘，其中包含低层次的列柱，请检查线路输入状态来实现。方法是：发送一个较低的水平序列比对，然后检查所有线路的状态，如果总为1，然后按下的键是不在名单上，如果不是全部为1，然后按下的键将被列在这里，但关键是与零功率并联线的交点，如图4.3键盘电路所示。表4.1 键盘按键分布P2.00123P2.14567P2.289P2.3功能+功能-P2.4P2.5P2.6P2.7图4.3 键盘电路4.4 LED显示电路对于水温的测量与控制，显示出实时的水温尤为重要，我采用的是两个LED数码管，因为温度传感器显示的是三位十、个、分，所以我设计三位显示键盘输入的恒定水温值，另外三位显示传感器检测出的温度值，可以直观的比较水温的控制精度。LED数码管的段选a、b、c、d、e、f、g分别接在一起，每一个都拥有一个共阴的位选端，另外数码管的控制分别用两块芯片，由于断选需要有锁存功能，所以我选的是74HC573，而位选我只需要点亮不需要锁存功能，所以我选的是芯片74HC138如图4.4 LED数码管电路所示。 图4.4 LED数码管电路4.5 通讯模块电路温度采集后的数据需要储存在电脑上，而不是单片机里面，因为单片机内存太小，因此我就需要一个通讯模块，把单片机采集的实时数据传输到电脑上储存，传输电路需要用上MAX232芯片，MAX232就是用来进行电平转换的,该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-V TTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。串口一共有九个接线柱，只有其中三个有效，5接线柱接地，2、3接线柱连接芯片MAX232的引脚，芯片与单片机两个引脚P1.3和P1.4连接。串口通讯正常工作时左边的二极管D2、D3作为指示灯发光如图4.5串口通讯电路所示。 图4.5 串口通讯电路4.6 超温报警电路报警模块是必不可少的电路，它就是一个报警器，在出现异常情况下喇叭响了，我们就知道出现异常了，比如温度传感器失灵了、温度不在设定范围了等等。此电路主要是做仿真使用，只考虑水温是否在可控范围内，报警器我使用的是蜂鸣器，通过单片机P1.5引脚控制，当三极管PNP被导通后蜂鸣器就发出声音以此提醒出现一次情况了，如图4.6 报警电路所示。 图4.6 报警电路4.7 冷热电磁阀电路冷热水开关是本设计最关键的一块，因为控制效果好不好关键是看控制冷热水阀门精不精确，我采用的是通过单片机端口控制三极管的导通或截至状态来控制两个电磁阀门的启动或停止状态。D4、D5是冷热水阀门的指示灯，当阀门被打开，指示灯就发光表示正常工作。控制I/O口的高低电平来控制继电器的断开和闭合，当P1.0口为低电平时，三极管1导通，控制继电器开始加热，灯D4亮。当P1.0为高电平时，三极管Q2截止，继电器RL1断开，停止加热。当P1.2口为低电平时，三极管Q3导通，控制继电器开始加热，灯D5亮。当P1.2为高电平时，三极管Q3截止，继电器RL2断开，停止加热。由于继电器线圈需要流过较大的电流（约50mA）才能使继电器吸合，一般的集成电路不能提供这样大的电流，因此必须进行扩流，即驱动。此设计采用NPN型三极管驱动继电器，继电器线圈作为集电极负载而接到集电极和正电源之间。当输入为0V时，三极管截止，继电器线圈无电流流过，则继电器释放（OFF）；相反，当输入为+VCC时，三极管饱和，继电器线圈有相当的电流流过，则继电器吸合（ON）。当集成电路控制端为+VCC时，应能至少提供1.2mA的驱动电流（流过R1的电流）给本驱动电路，而许多集成电路（例如标准8051单片机）输出的高电平不能达到这个要求，因此采用通过光耦来控制，如图4.7 冷热电磁阀电路所示。 图4.7 冷热电磁阀电路4.8 复位和晶振电路AT89C52的复位输入引脚RST为单片机提供了初始化的手段，可以使程序从指定处开始执行，在AT89C52的时钟电路工作后，只要RST引脚上出现超过两个机器周期以上的高电平时，即可产生复位的操作，只要RST保持高电平，则AT89C52循环复位，只有当RST由高电平变成低电平以后，AT89C52才从0000H地址开始执行程序，本系统采用按键复位方式的复位电路如图4.8复位晶振电路所示。X1是晶振，频率我设定的是12MHZ，两边接的电容我用的是30pF,分别接单片机的两个引脚XTAL1、XTAL2。 图4.8 复位晶振电路图4.9 系统仿真显示图攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 软件设计 5 软件设计5.1 主程序流程图 图5.1 软件设计流程图主程序首先给整个系统初始化，然后通过键盘设定一个需要的水温值，启动整个系统，系统根据设定的温度一直跟温度传感器检测的温度进行比较，比较规则是小于一度及跟多进行加热，大于一度及以上进行降温，其中包括多个子程序，如数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、水阀控制程序、超温报警程序等。5.2 软件调试方法软件调试所使用的方法有：计算程序的调试方法、I/O处理程序的调试法、综合调试法等。计算程序的调试方法：程序错误是一个静态的错误，所以主要凭借单杆或断点操作模式调试。根据计算程序，编写了一组测试数据。调试时，写命令模拟器，将数据写入到缓冲区元件参数计算程序，然后从开始到结束的操作计算程序，经营成果和正确的数据，如果测试进行一些测试数据，不会发生错误计算程序调试成功，如果发现不正确的结果，切换到单步模式，你可以检查出错误。修改的视觉误差计算程序的性质。如果算法的错误，它是基本上是错误的，应该重新设计程序;如果当地的顺序是错误的，可以进行修改。如果用于型式试验的数据并不包括所有的原始数据计算，调试发现错误可能会暴露在系统的运行。I/O处理程序的调试法：处理I / OA/ D转换实时处理程序的一类，所以一般使用断点操作或连续操作模式进行调试。综合调试法：在完成调试后的程序模块（或每个任务的程序），调试系统。集成调试断点全速运行模式，社会排斥系统错误，提高系统的动态性能和精度的剩余阶段的工作。在全面调试的最后阶段，应该是在晶体频率目标系统，使系统运行目标程序，技术指标达到预期的功能，将软件，然后运行目标程序的固化后，成功的目标系统可以脱机运行。在正常情况下，这样的系统，即使研制成功。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 结论 结 论经过此毕业设计的制作的完成，这意味着我们的大学生活也要结束了，但我需要学习的地方还有很多，在本次设计中，我所学过的理论知识接受了实践的检验，增强我的随机运用知识的能力及动手能力，为以后的学习和工作打下了良好的基础。本文以AT89C52系列单片机为核心，用AT89C52单片机作为控制器件，温度信号单片机数字信号进行传输，测温电路采用温度采集电路，温度设定采用按键移位式设定方法，温度控制采用电磁阀门控制加热阀门与制冷阀门。软件算法采用设定值和测量值相比较的算法。在单片机应用的基础上，实现了一种用带有EPROM的AT89C52单片机控制传感器的自动化温度监控系统。通过二个月的设计，我也有很深的感触：二十一世纪是一个科技竞争的时代，科学技术发展的速度更是迅猛无比，尤其是单片机技术改变了人们生活的方方面面，也继续讲改进、改善人们的生活质量，而通过本次设计无论是从硬件实现还是到整个程序的完成，使得我个人专业能力得到进一步的提高。而本次设计主要是完成两方面工作，软件程序设计和硬件电路板设计。软件设计包括用单片机设计语言设计控制系统并仿真、实现。硬件设计包括绘制电路原理图，生成图后进行仿真实验。通过这些都使我对采用单片机设计方法有了更深的理解和掌握，同时也让我把所学的知识广泛的应用到了实践中，充分的做到了理论与实践相结合。无论从专业知识、动手能力，还是生活习惯，都使我收获丰富。当然，这是离不开指导老师的关系和热心朋友的支持与帮助。大学生活虽然结束了，但我们的学习还没有结束，只有不断学习，用知识充实自己的头脑，才能在未来社会站的住脚，才能为社会创造出价值，总之，没有做出成绩来之前，还需默默的付出努力。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 参考文献参 考 文 献 1 何力民. 单片机高级教程M. 北京:北京航空大学出