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1、本科生毕业论文(设计)题 目： 楼宇自动化系统的设计 学生姓名： 杜华东 学 号： 200811020214 专业班级： 电信08102班 指导教师： 彭建英 完成时间： 2010年5月10日 目 录摘要 1引言 2一、功能要求及方案论证 3二、硬件电路的设计 42.1 总体设计 12.2 最小系统模块的设计 12.3 温度采集模块的设计 12.4 显示模块设计 12.5 控制模块设计1三、软件设计13.1 系统主程序设计13.2 子程序设计 1四、仿真及调试1五、总结1参考文献1谢词1六、附录1系统框图1程序 1楼宇自动化系统的设计电子信息科学与技术：杜华东指导老师：彭建英摘要：本设计以AT
2、89S52单片机为核心的空调温度控制系统。室温信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中分硬件和软件设计，分别介绍了该控制系统的硬件部分包括：AT89S52单片机、温度传感器18B20、数码显示电路、温度控制电路，单片机通过对信号进行相应处理，从而实现空调对楼宇温度的自动控制。软件设计主要部分包括：系统主程序、中断程序和子程序的设计。关键词：DS18B20 温度 单片机 数码显示Abstract：This design is the core of AT89S52 temperature control system of the working principle
3、 and design method. Temperature signal by temperature chip DS18B20 acquisition, and the way of digital signal transmitted microcontroller. The points respectively, the design of hardware and software of the control system is introduced, including the hardware part AT89S51 and temperature sensor 18B2
4、0, keyboard and display circuit, temperature control circuit, signal chip to make corresponding processing through, so as to achieve the purpose of temperature control. Software design includes: digital display and keyboard scan tube program and key process, temperature signal processing program, re
5、lay control procedures. Keywords: DS18B20 Temperature Sensors MCU Digital display 引 言现代社会对信息的需求量越来越大，信息传递速度也越来越快，二十一世纪是信息化的世纪，目前推动世界经济发展的主要是信息技术、生物技术和新材料技术，而其中信息技术对人们的经济、政治和社会生活影响最大，信息业正逐步成为社会的主要支柱产业，人类社会的进步将依赖于信息技术的发展和应用。 近年来，电子技术（尤其是计算机技术）和网络通讯技术的发展，使社会高度信息化，在建筑物内部，应用信息技术、古老的建筑技术和现代的高科技相结合，于是产生楼宇智
6、能化。 楼宇智能化是采用计算机技术对建筑物内的设备进行自动控制，对信息资源进行管理，为用户提供信息服务，它是建筑技术适应现代社会信息化要求的结晶。 1984年美国联合科技的UTBS公司在康涅狄格（Connecticut Stste）州哈伏特（Hartford）市将一座金融大厦进行改造并取名City Place（都市大厦），主要是增添了计算机设备、数据通信线路、程控交换机等，使住户可以得到通信、文字处理、电子函件、情报资料检索、行情查询等服务。同时，对大楼的所有空调、给排水、供配电设备、防火、保安设备由计算机进行控制，实现综合自动化、信息化，使大楼的用户获得了经济舒适、高效安全的环境，使大厦功能
7、发生质的飞跃，从而诞生了世界上第一座智能化楼宇。自此以后，世界上楼宇智能化建设走上了高速发展轨道。在科学技术突飞猛进的今天，各种智能化的仪器、仪表给人们的生活带来了极大的便利。本文介绍了一个楼宇温度控制系统，它可实现的采集、转换、显示以及控制，达到根据自动控制控制楼宇温度的目的。该系统的基本原理是通过温度传感器测定室内温度将其转为对应的电流值，然后通过模数转换器变换成数字信号输入单片机，通过程序编写及六位显示器外设的连接，进而对被测物体的温度加以测试和有效控制，从而实现了人工智能化。本设计就是在此要求基础上设计的以AT89S52为核心的楼宇温控系统。一、 功能要求及方案论证功能要求：主机可以控
8、制与之相连的各从机，以指令的形式实现楼宇照明和空调的总体控制。从机负责采集光线、声音和温度数据，接受主机指令并执行控制指令。方案论证：系统框图设计如图1所示：单 片 机 系 统电压采集系统LED显示系统温度测试采集系统 图1二、 硬件电路的设计2.1总体设计2.1.1系统实现的功能设计基于AT89S52单片机的温度控制器，用于控制温度。功能如下: 温度实现在0-99度连续可调， 温度误小于等于1，还可以设置需要到达的温度值并显示，显示当前室温， 当温度到达预设室温时，继电器吸合。2.1.2方案的选择温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。温度控制器是在智能温度传感器的基础上发展而成
9、的。典型产品有DS18B20,温度控制器适配各种微控制器,构成智能化温控系统;它们还可以脱离微控制器单独工作,自行构成一个温控仪。DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55+125，在-10+85范围内,精度为0.5。DS18B20的精度较差为0.2 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量。如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。该方案采用数字温度传感器DS18B20，它的最高分辨率为12位，可识别
10、0.0625摄氏度的温度。它具有直接输出数字信号和数据处理，并且它和单片机接口只需要一位I/O口，因此由它构成的系统简单使用，由于DS18B20，按照工业设计要求设计，抗干扰性能强。由于DS18B20将温度传感器、信号放大调理、A/D转换、接口全部集成于一芯片，与单片机连接简单方便，所以温度传感器采用DS18B20.2.1.3系统整体结构布局本设计系统采用单片机作为微处理单元进行控制。其次由按键电路、温度采集电路、显示电路、温控电路组成。系统总框图如图1-1所示。AT89S52控制电路显示电路温度采集电路按键电路图1-1 系统框图2.2 最小系统模块的设计2.2.1单片机AT89S52简介 A
11、T89S52如图1-2所示：主要特性: 1.与MCS单片机产品兼容 2.4K字节在系统可编程存储器 3. 1000次擦写周期 4.全静态工作：0Hz33MHz 5. 32个可编程I/O口线6.2个16位定时器/计数器7. 6个中断源8. 全双工UART串行通道9. 低功耗空闲和掉电模式10. 掉电后中断可唤醒11. 双数据指针12. 灵活的ISP编程13.4.0-5.5V电压工作范围 图 1-2 AT89S522.2.2最小系统模块 目前的单片机开发系统只能够仿真单片机，却没有给用户提供一个通用的系统。由设计的要求，只要做很小集成度的系统应用在一些小的控制单元。其应用特点:（1）全部I/O口线
12、均可供用户使用。 （2）内部存储器容量有限（只有4KB地址空间）。 （3）应用系统开发具有特殊性图 1-3 最小系统图单片机系统如图1-3所示，其中有4个双向的8位并行I/O端口，分别记作P0、P1、P2、P3，都可以用于数据的输出和输入，P3口具有第二功能为系统提供一些控制信号。时钟电路用于产生MCS-51单片机工作所必须的时钟控制信号，内部电路在时钟信号的控制下，严格地按时序指令工作。MCS-51内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片的引脚XTAL1，输出端为XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成了一个稳定的自激振荡器。电路中的微调
13、电容通常选择为33pF左右，该电容的大小会影响到振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶体的振荡频率为12MHz。把EA脚接高电平，单片机访问片内程序存储器，但在PC值超过0FFFH（4Kbyte地址范围）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。MCS-51的复位是由外部的复位电路来实现。采用最简单的外部按键复位电路。按键自动复位是通过外部复位电路的来实现的。复位是单片机的一个重要的工作方式。在单片机应用系统工作时，除了进入系统正常的初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也通过某一操作来重新启动。复位电路通常用以下几种方式，即上电自动复位、按键电
14、平复位与系统复位三种方式R5，C3构成的微分电路，在接电瞬间，产生一个微分脉冲，其宽度大于两个机器周期，单片机复位。当按RESET键时，单片机的复位端将出现一个由200电阻和1K电阻分压的电平，使单片机复位。为保证微分脉冲宽度足够大，R5、C3的时间常数应大于两个机器周期，一般电容取22F，电阻取1K。2.3温度的测量原理与方法2.3.1温度的测量原理假定有两个热力学系统，原来各自处于一定的平衡态，这两个系统互相接触时之间将发生热交换，这种接触称为热接触。热接触之后的两个系统一般都发生变化，但是经过一段时间之后，两个系统的状态便不再变化，这两个系统又达到了一个新的平衡，这种平衡被称为热平衡。由
15、热力学的知识可知，处于统一热平衡状态的所有物体都具有某一共同的宏观性质，表征这个宏观性质的物理量就是温度。温度这个物理量仅取决于热平衡时物体内部的热运动状态。即温度能反映出物体内部热运动状况，温度越高，分子平均动能越大，反之越小。 一切互为热平衡的物体都具有相同的温度，这就是利用温度传感器测量温度的基本原理。选择适当的温度传感器之后，在测量时使其与待测问题接触，经过一段时间到达热平衡后，就可以得到被测物体的温度。2.3.2温度测量方法 温度测量的方法很多，根据温度传感器的使用方式，通常分为接触式测温法与非接触式测温法两类本设计用到的是接触式的温度测量的方法：室温和传感器直接接触。 接触式测温法
16、：由热平衡原理可知，两个物体接触后，经过足够长时间的热交换达到热平衡，则它们的温度必然相等。如果其中之一为温度传感器，就可以用它对另一个物体实现温度测量，这种测温方式称为接触式测温法。接触式测温的优点显而易见，此方法简单，可靠，测量精度高。但接触式测温也存在不足:传感器需要与被测物体有良好的热接触，并充分热交换，从而产生了测温滞后现象;测温组件可能与被测物体发生化学反应;由于受到耐高温材料的限制，接触式测温仪表不可能应用于很高温度的测量。本设计用到的是DS18B20温度传感器，温度范围是-55+125，我们测量的是室温在温度范围内，而且温度测量精确度高。2.3.3温度采集模块DS18B20DS
17、18B20引脚共三个,分别为GND,DQ和VDD。其中GND为地,DQ为数据I/O口,VDD为可选电源端。其特性如下:DS18B20数字温度计根据设定CONFIG存储器,可输出9位至12位的数字量,显示器件的温度值。设定的位数越高,温度转换的时间越长,最大转换时间可达750ms。该器件通过一个单线接口发送或接收信息, 因此在中央微处理器和DS18B20之间仅需一条连接线。用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得,无需外部电源。由于每个DS18B20都有一个独特的片序列号(64位),所以多只DS18B20可以同时连在一根单线总线上,这样就可以把温度传感器放在许多不同的地方。DS18B20依靠
18、一个单线端口通讯,在这种情况下必须先建立ROM操作协议,因此,控制器提供下面个ROM操作命令:1)读ROM,2)匹配ROM,3)搜索ROM,4)跳过ROM。DS18B20通过一种片上温度测量技术来测量温度图1-4示出了温度测量电路的方框图。DS18B20的测温原理为:用一个高温度系数的振荡器确定一个门周期, 内部计数器在这个门周期内对一个低温度系数的振荡器的脉冲进行计数来得到温度值。计数器被预置到对应于-55的一个值。如果计数器在门周期结束前到达0,则温度寄存器(同样被预置到-55)的值增加,表明所测温度大于-55。同时,计数器被复位到一个值,这个值由斜坡式累加器电路确定,然后计数器又开始计数
19、直到0,如果门周期仍未结束,将重复这一过程。斜坡式累加器用来补偿感温振荡器的非线性,以期在测温时获得比较高的分辨力。这是通过改变计数器对温度每增加一度所需计数的值来实现的。因此,要想获得所需的分辨力,必须同时知道在给定温度下计数器的值和每一度的计数值。DS1820内部对此计算的结果可提供0.5的分辨力。温度以16bit带符号位扩展的二进制补码形式读出,表1-1给出了温度值和输出数据的关系。数据通过单线接口以串行方式传输。DS1820测温范围为-55+125,以0.5递增。斜坡累加器预置低温度系数振荡器计数器比较=0预置温度寄存器高温度系数振荡器计数器=0停止LSB置位清0增加图1-4温度测量电
20、路的方框图温度输出(2进制)输出(16进制)+850000 0101 0101 00000550H+20.06250000 0001 1001 00010191H+10.1250000 0000 1010 001000A2H+0.50000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 00000000H25.06251110 1110 0110 1111EE6FH表1-1温度值和输出数据的关系2.3.4 DS18B20的内部结构图1-5 DS18B20内部结构数字温度传感器DS18B20有4个主要的数据部件:l)光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作
21、是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是:开始8位(28H)是产品类型标号，接着的48位是该DSI8B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=XS十XS+X4+l)。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18BZO的目的。2)DSl8B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位，DS18B20温度度值格式表如下图1-6所示。16-bit补码存储在温度寄存器中的。经过12位转化后得到的12位数据，被存储在D
22、S18BZO的两个8比特位的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于O，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度:如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加l再乘于0.0625即可得到实际温度。例如+125的数字输出为07D0H，+25.0625的数字输出为019lH，一25.0625的数字输出为FF6FH，一55的数字输出为FCGOH。图1-6温度值格式表3)DS18B20温度传感器的存储器DS18B2O温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。4)配置寄存
23、器配置寄存器结构如下表1一2所示。Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0TMR1R011111表1-2低五位一直都是1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式是在测试模式。在DS18B20出厂时该位裨设置为O，用户不要去改动，DS18B20出厂时被设置为12位。Rl和RO用来设置分辨率，用户可以方便的改变分辨率，以满足自己的需求，分辨率设置表如下表1-3所示:R1R0对应分辨率温度最大转换时间009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms表1-32.3.5 DS18B20温度测量电路图3-11以51系列单片机为例，画
24、出了DS 18B20与微处理器的典型连接。图1-76 (a)中DS 18B20采用寄生电源方式，其VDD和GND端均接地，图1-7(b)中DS 18B20采用外接电源方式，其VDD端用+3V-+5.5V电源供电。图1-7 DS18B20独立供电与寄生供电方式工作于寄生电源方式时，V DD和GND均接地，它在需要远程温度探测和空间受限的场合特别有用，原理是当1-Wier总线的信号线DQ为高电平时，窃取信号能量给DS18B20供电，同时一部分能量给内部电容充电，当DQ为低电平时释放能量为DS18B20供电。但寄生电源方式需要强上拉电路，软件控制变得复杂(特别是在完成温度转换和拷贝数据到EZPROM
25、时)，同时芯片的性能也有所降低。因此，在条件允许的场合，尽量采用外供电方式。图1-6中在DSI8B20的数据线上有上拉电阻。因为要保证通信的正确性就要使微控制器和DS 18B20释放数据线的时候口线被上拉为高电平，而且如果要挂接多DS18B20，需要适当调整上拉电阻的大小来保证有足够的驱动能力。在本温度测量系统中，采用独立电源供电方式。温度是各种领域中应用最多、范围最广泛的物理量、准确度测量温度对生产过程至关重要，许多场合要求被测温度准确度高于0.5或更高，用传统的冷端补偿方法显然不能满足要求。采用集成数字温度传感器DS18B20不仅可以降低系统成本，减小设备体积，同时具有广泛的通用性。2.3
26、.6 空调控制模块 空调控制原理图2.4显示模块2.4.LED显示电路 我的设计采用的LED数码管，LED数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的 2个8数码管字样了。如：显示一个“2”字，那么应当是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。LED数码管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸数码管的显示笔画常用一个发光二极管组成，而大尺寸的数码管由二个或多个发光二极管组成，一般情况下，单个发光二极管的管压降为1.8V左右
27、，电流不超过30mA。发光二极管的阳极连接到一起连接到电源正极的称为共阳数码管，发光二极管的阴极连接到一起连接到电源负极的称为共阴数码管。常用LED数码管显示的数字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。电路如1-8图所示：图1-82.4.2 74LS245简介 74LS245是我们常用的芯片，是用来驱动数码管从而显示热水器当前的温度，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当8951单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。当片选端/CE低电平有
28、效时，DIR=“0”，信号由 B 向 A 传输；（接收） DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当/CE为高电平时，A、B均为高阻态。 由于P2口始终输出地址的高8位，接口时74LS245的三态控制端/1G和/2G接地，P2口与驱动器输入线对应相连。P0口与74LS245输入端相连,/E端接地，保证数据现畅通。8951的/RD和/PSEN相与后接DIR，使得/RD或/PSEN有效时，74LS245输入（P0.iDi），其它时间处于输出（P0.iDi）。74LS245（如图1-9）与74LS640逻辑功能相似，但74LS245具有原码（正相）输出。图1-92.5 控制模块设计空调控制
29、模块由单片机P3.6口输出信号给光电耦合2脚，当单片机P3.6口输出低电平时光耦工作，将电信号传递给继电器，继电器吸合，外围电路通电，空调停止工作。当P3.6输出高电平时光耦不工作，空调控制排风。外围电路通常是交流电机电压为(220V)，强电不能和弱电有任何电器接触，防止强电进入到单片机内，继电器和光耦起到隔离作用。2.2.1光耦工作原理及其结构特点原理：耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。而且它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），
30、使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电光电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。结构特点：1.输入和输出端之间绝缘，其绝缘电阻一般都大于1010，耐压一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上。2.由于“光”传输的单向性，所以信
31、号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象，其输出信号也不会影响输入端。3.由于发光器件（砷化镓红外二极管）是阻抗电流驱动性器件，而噪音是一种高内阻微电流电压信号。因此光电耦合器件的共模抑制比很大，所以，光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。4.容易和逻辑电路配合。5.响应速度快。光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒极。6.无触点、寿命长、体积小、耐冲击。2.5.2 光电耦合电路分析P521是常用的线性光藕，在各种要求比较精密的功能电路中常常被当作耦合器件，具有上下级电路完全隔离的作用，相互不产生影响。当输入端加电信号时，发光器发出光线，照射在受光器上，受光器接受光线后导通，产生光
32、电流从输出端输出，从而实现了“电-光-电”的转换。普通光电耦合器只能传输数字信号（开关信号），不适合传输模拟信号。线性光电耦合器是一种新型的光电隔离器件，能够传输连续变化的模拟电压或电流信号，这样随着输入信号的强弱变化会产生相应的光信号，从而使光敏晶体管的导通程度也不同，输出的电压或电流也随之不同。P521光电耦合器不但可以起到反馈作用还可以起到隔离作用。2.5.3继电器电路分析继电器有线圈，常开触点，常闭触点。常开触点在线圈不通电的情况下是断开的，当线圈中有电流经过时，常开触点闭合；常闭触点在线圈不通电的情况下是闭合的，当线圈中有电流经过时断开。本文用到的是继电器的常开触点，即在继电器线圈没
33、有电流经过时是断开的状态，当继电器线圈中有电流经过时闭合导通。实现弱电控制强电，单片机是弱电器件，一般情况下它的工作电压为5 V，热水器工作所需电压为220V，属于强电，强电不能和弱电有任何电器接触，防止强电进入到单片机内，继电器起到隔离作用。由于单片机是一个弱电器件，它的工作电压是5 V，驱动电流在mA级以下，而现在要把它用于一些大功率场合，控制热水器，显然是不行的。所以，就要有一个环节来衔接，这个环节就是所谓的“功率驱动”，继电器驱动就是一个典型的、简单的功率驱动环节。继电器驱动就是单片机与其他大功率负载接口，起到控制作用，三极管起到放大作用。三、 软件设计3.1系统主程序设计主程序是系统
34、的监控程序，在程序运行的过程中必须先经过初始化，包括按键程序，中断程序，以及各个控制端口的初始化工作。流程图如2-1 所示。开始液晶显示系统初始化发送指令单片机系统工作，并在液晶屏显示。接受为完成，等待。接受到数字1，采集温度接受为完成，等待。接收到数字2，采集电压。接收到狮子3，继电器工作，LED亮并在液晶屏上显示led is lighted接收到数字4，LED熄灭并在液晶屏上显示 led is off接收到1、2、3、4以外的数字，wrong图2-1 系统总体设计流程图3.2子程序的设计3.2.1数码管显示程序本设计中，本文采用的四位数码管动态显示，先将数据给数码管的位选端也就是单片机P2
35、口，再将温度传感激采集的室温的数据通过数据处理给P1口，显示当前室温，再将按键调节的数据通过程序处理给单片机P0口，供数码管显示预设室温值。调用延时子程序是为了让数码管有足够的时间显示，由于延时时间比较短，肉眼是看不出来的。程序流程图如下图2-2所示开始P2口赋值P1口赋值调用延时子程序P0口赋值调用延时子程序子程序结束 图2-2数码管显示程序流程图3.2.2键盘扫描及按键处理程序按键判断程序，循环判断P3.3口和P3.2口是否有低电平输入，当I/O口有低电平输入对应的数据加一，再将数据存入存储单元，供显示等其他程序使用。如果没有检测到低电平信号，则继续循环检测I/0口。如下所示：开始十位+1
36、判断P3.3是否有信号？调用显示程序判断P3.2是否有信号？返回主程序调用显示程序个位+1NYNY 3.2.3继电器控制程序继电器控制程序，先将温度传感器采集的数据存入存储单元，在将预设温度的数据存入另一存储单元，在用这两存储单元中的数据进行比较，若设计温度大于预设温度，则P3.6口输出低电平，继电器吸合。流程图如2-3开始采集温度并储存 采集预设温度数据并储存实际温度是否大于预设温度？返回主程序P3.6口输出低电平YN2-3继电器控制程序流程图3.2.4 DS18B20温度采集与处理程序单片机控制DS18B20的温度转换必须按照DS18B20的命令流程。首先执行初始化时序，然后单片机发出跳过
37、ROM命令（代码为CCH），单片机再发出启动转换命令（代码为44H），启动DS18B20完成温度转换。对于12位分辨率还需延时750ms之后。接着再执行初始化时序，然后单片机发出匹配ROM命令（代码为55H）并向数据线上发出64位序列号，再发出读9个字节命令（代码为BEH），就可以读出智能温度传感器DS18B20对应序列号完成温度转换之后的相应正确温度。基于DS18B20的温度采集与处理流程图如图2-4所示。开始初始化跳过读序列号得操作发出温度转换命令等待温度转换完成初始化跳过读序列号的操作读温度命令将温度高低位读出处理数据并在数码管显示室温是否在预设温度？空调停止工作NY图2-4 DS18B
38、20温度采集与处理程序流程图3.2.5 DS18B20初始化模块DS18B20的初始化时序时主机总线t0时刻发送一复位脉，冲(最短为480us的低电平信号)接着在t1时刻释放总线并进入接收状态DSl8B20在检测到总线的上升沿之后等待15-60us接着DS18B20在t2时刻发出存在脉冲(低电平持续60-240us)如图中虚线所示初始化时序图如图2-5所示，图2-5 DS18B20初始化时序图/*DS18B20初始复位程序*/RST:SETBP1.0;初始化送1NOPNOPCLRP1.0;下拉数据线LCALLDELAY1;调用延时程序延时540微妙NOPSETBP1.0;释放数据线MOVRTE
39、,#03H;短暂延时等待RTD:DJNZRTE,RTDJNBP1.0,RTH;判断是否收到复位成功信号CLRRTO;复位失败RT0清零NOPACALLRTARTH:SETBRTO;复位成功RT0置一四、 仿真、调试以及出现的问题4.1 电路调试单元调试：在连接每一格单元后，要测试每一个单元的功能是否实现，如果没有，要根据其现象分析原因，然后进行修改总体调试：在连接各个模块后，就进行总体的调试，将各相关联的单元有机的连接起来，测试各单元相互配合后完成的功能。如果没有实现，根据现象分析原因，然后进行修改。例如我在焊接好所有元器件后进行调试发现一下显示正常，一会测试数码管又显示错误，然后我就用万用表
40、检查焊点和连线是否正常，发现没有问题，最后查阅相关资料是单片机的输出频率不稳定，我就换了一块晶振，果然换啦之后显示就正常了。4.2 仿真图1、当发送数字1时，系统开始采集温度：2、当发送数字2时，系统开始采集电压：3、当发送数字3时，LED点亮4、当发送数字4时，LED熄灭5、当发送数字为1、2、3、4以外的数字时，显示指令错误。五、 总结通过这次毕业设计，让我学会了很多。不管是在理论上的知识还是在实践操作方面的，对我的帮助都很大。从中也暴露出来自己的理论知识缺乏和不能灵活运用书面知识的能力。但通过网络查找资料、筛选分析、最终确定自己的方案。从最初的选题到现在论文的完成，一路走来，遇到过很多问
41、题，但是还是在自己与同学之间的交流中得到啦解决，还小有成就感的。我选的课题是温度控制系统，通过温度传感器对温度进行采集传送并经数码管显示。对于设计的功能的要求，我对一些芯片的功能和内部结构有啦简要的了解，对一些电路也能进行分析和归纳。比如芯片74LS04这块芯片的内部结构是一个与非门的结构，可以实现对信号的取反。当预设温度高于实际温度的时候，单片机输出高电平经芯片取反后与光耦连接，使光耦工作，光耦经过光电转换将电信号转换为光电流输出给继电器，完成单片机与继电器电路的隔离，防止强电进入单片机损坏电路原件。经过这次实践也要我学会啦一些软件来绘制电路图。但是这些只是基础，在以后的日子里我还得不断的学
42、习和提高自己。谢辞这次毕业设计的制作与完成，首先我要感谢我的同学，他们在我遇到问题的时候指导我走出误区，还给我些实践操作上的经验，从中也获得了不少。在这里我还要感谢我的老师，在我迷惑不解的时候给我指点迷津，她认真负责的态度使我印象很深刻。还记得刚来学校的时候，但是一眨眼的时间四年过去啦，时间如流水啊。有很多的感慨，不管怎么说这些年在学校学到了很多东西，知识层面上的知识其次，更重要的是要学会做人的道理。要感谢我的大学，是它给我知识和精神上的财富，这比什么都重要。还要感谢和我相处四年可爱的室友们，我珍惜与你们在一起的美好的日子，我会永远记得你们的！参考文献1 沙占友. 集成温度传感器原理与应用.
43、北京：机械工业出版社，20022 刘君华. 智能传感器系统. 西安：西安电子科技大学出版社，19993 沙占友. 智能化传感器原理与应用. 北京：电子工业出版社，20044 赵负图. 传感器集成电路手册. 北京：化学工业出版社，20025 张毅刚. MCS-51单片机原理及应用. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20046 李玉峰，倪虹霞 MCS-51系列单片机原理与接口技术. 北京：人民邮电出版社，20047 林伸茂. 8051单片机彻底研究经验篇. 北京：人民邮电出版社，20048 沙占友. 单片机外围电路设计. 北京：电子工业出版社，20039 何希才. 传感器及其应用电路. 北京：电子工业出版社，200110 康华光.电子科技基础.（第五版）.北京高等教育出版社,200611 沈任元.吴勇.常用电子元器件简明手册.机械工业出版社,2006六、附录系统原理图程序：#include#includelm1602.huchar code table0=Temp:;uchar code table1=voltage:;uchar code table2=0123456789;uchar code table3=welcome to 1602!;uchar code table4=Test by ds18b20;uchar code tab
