《基于單片機(jī)的大空間溫度均衡系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)》13000字（論文）

基于單片機(jī)的大空間溫度均衡系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)目錄TOC\o"1-4"\u1緒論 41.1選題背景和意義。。41.1.1溫室原理在中國農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與演變41.2國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及趨勢 51.2.1傳感器技術(shù)的發(fā)展 51.2.2電氣時代的傳感器51.2.3單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展 82.系統(tǒng)總體設(shè)計 82.1系統(tǒng)具體配置 92.2設(shè)計原則 92.2.1簡便性 92.2.2可靠性 92.2.3適配性 92.2.4性價比 92.3溫度傳感器方案論證 102.4掉電保持方案論證 102.5最終方案確定 103主要元器件介紹 103.1STC89C51 103.1.1具體功能： 103.1.2STC89C51引腳介紹 113.1.3最小系統(tǒng)簡介 123.1.4具體電路： 133.2DS18B20傳感器介紹 133.2.1DS18B20介紹 133.2.2DS18B20引腳介紹 143.2.3DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 143.2.4DS18B20的程序流程圖 163.3數(shù)碼管介紹 173.3.1數(shù)碼管概述 173.4AT24C02簡介 173.4.1I2C總線說明 183.5繼電器介紹 204程序流程圖 215結(jié)論 226討論 23參考文獻(xiàn) 24摘要：近年來世界糧食問題日益嚴(yán)峻，糧食生產(chǎn)成為發(fā)展的首要問題。二十世紀(jì)初期，電力推動的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)后，大棚溫室技術(shù)成為了可能，智能溫度控制器與大棚溫室技術(shù)使得糧食的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)成為了可能，作為大空間的大棚溫室，對于溫度控制系統(tǒng)也提出了新的要求,參考計算機(jī)星型結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)，并考慮到使用場景，在簡便性，可靠性，適配性上進(jìn)行優(yōu)化，在保證系統(tǒng)順利運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上降低使用門檻，提高可靠性，并盡可能節(jié)約成本關(guān)鍵詞：大空間，溫度，控制，溫室1．緒論1.1選題背景和意義科技推動著社會不斷向前發(fā)展，工業(yè)革命以來，大量新興科技井噴式的出現(xiàn)，改變了人們傳統(tǒng)的生活方式，生活水平提高的同時加劇了資源的消耗，原有的生產(chǎn)方式已經(jīng)不足以滿足日益增大的資源需求。生產(chǎn)與消耗的矛盾不斷加劇,倒逼了農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)開始走上現(xiàn)代化的道路?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)最顯著的標(biāo)志之一便是產(chǎn)量的大幅提升，有許多因素影響著產(chǎn)量如品種選擇，種類雜交，生長環(huán)境，管理水平。本文選擇生長環(huán)境作為切入點，該因素相比其他因素更容易人為改變，難度適宜。20世紀(jì)末，經(jīng)過十?dāng)?shù)年的發(fā)展與投入，大量資本進(jìn)入農(nóng)業(yè)，溫室技術(shù)大規(guī)模鋪開，據(jù)相關(guān)資料，國產(chǎn)溫室每年新增面積大約在一百五十萬公頃，整個溫室產(chǎn)業(yè)欣欣向榮，前景廣闊，第19屆中國溫室產(chǎn)業(yè)大會也在重慶召開。自首個電動力的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)于1902年發(fā)明以來，根據(jù)需求隨時對溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)成為了可能?？茖W(xué)家以威利斯開利的發(fā)明為基礎(chǔ)研發(fā)出了大棚溫室技術(shù)，大規(guī)模工業(yè)化糧食生產(chǎn)成為現(xiàn)實。操作者使用空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)對溫室環(huán)境進(jìn)行有效控制，合理配置農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的各種資源，從而提高糧食作物的產(chǎn)量，獲得所需農(nóng)產(chǎn)品。我國現(xiàn)代溫室發(fā)展研究相對西方國家較晚，發(fā)展時間短，相關(guān)技術(shù)落后于西方發(fā)達(dá)國家，硬件水平較低，再加上從業(yè)人員素質(zhì)，管理水平，設(shè)備條件等各方面都存在問題，其中改進(jìn)與提高硬件設(shè)施條件是最容易做到的，也是最具有可行性的措施。因此能在大空間內(nèi)調(diào)控溫度的溫度控制器的出現(xiàn)具有重大的意義。1.1.1溫室原理在中國農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與演變地膜覆蓋技術(shù)，該技術(shù)產(chǎn)生于1948年，由日本研發(fā)。原理是通過減少土壤水分的蒸發(fā)來改變土壤溫度。常見的溫度計與天氣預(yù)報測量的多是空氣溫度，由于土壤與空氣的比熱容不同，測量出的數(shù)據(jù)無法應(yīng)用到土壤內(nèi)部，部分作物對溫度較為敏感，要求保持一定的土壤溫度，否則會被凍死造成損失。例如低溫期如東北地區(qū)的冬季，零下數(shù)十度是常態(tài)，即便是耐寒作物也無法存活，但應(yīng)用了地膜覆蓋技術(shù)之后，可以種植一些耐寒作物，結(jié)束了冬季無法種植的歷史。農(nóng)用塑料薄膜是塑料工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物，使用簡單，將塑料薄膜覆蓋在地面即可。四十年代末五十年代初，日本研制成功并推廣利用，至七十年代末該技術(shù)已大范圍應(yīng)用，約占全國耕地的20%。六十年代，法國、意大利和美國等西方發(fā)達(dá)工業(yè)國家均應(yīng)用了該項技術(shù)并取得成功。我國塑料工業(yè)起步較晚，在七十年代末期進(jìn)行過實驗，取得了良好的成績，隨后在全國各地推廣，均效果顯著。截至18年，我國不僅將該技術(shù)應(yīng)用于作物栽培，還將他應(yīng)用到林業(yè)，花卉等高附加值的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品上。進(jìn)入新世紀(jì)以來，除了沿用多年的地膜之外，大型乃至超大型大棚開始普及，在一些大型種植基地里，通常半畝地就是一整個大棚。通常以金屬框架作為骨架，玻璃或白色硬質(zhì)透明塑料板作為蒙皮，一個大棚可以覆蓋大片種植區(qū)，缺點是成本高昂，這種建筑難以在普通農(nóng)民家庭中普及，常見于大型農(nóng)業(yè)種植基地。這種大棚以金屬作為框架，間隔一定距離擺放并直接固定在泥土中，覆蓋以普通的農(nóng)業(yè)用塑料薄膜，這種建筑成本較低，多見于家庭承包的西瓜園，草莓園。我認(rèn)為這種大棚雖然簡陋，功能單一，但成本實在是低廉，可以對其進(jìn)行改造，使用單片機(jī)設(shè)計一個溫控系統(tǒng)，給大棚提供一些額外功能，使得普通農(nóng)民群體也可以使用到農(nóng)業(yè)基地的溫控技術(shù)，享受電子科技發(fā)展帶來的福利。普通農(nóng)民群體最常見的大棚如下圖圖1郊區(qū)常見大棚1.2國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及趨勢1.2.1傳感器技術(shù)的發(fā)展溫度傳感器主要是接觸式與非接觸式兩類。醫(yī)院中常用的要甩一下的體溫計就是最經(jīng)典的接觸式溫度傳感器，比如常見的壓力溫度計、熱敏電阻以及醫(yī)院里常見的水銀溫度計，這種溫度計要求測溫部分與被測物體直接接觸，在某些特殊情況下無法使用。圖2醫(yī)用體溫計大約在公元前250年，一個叫斐羅的人記載了加熱使空氣膨脹的實驗。世界上有記錄的第一個溫度傳感器應(yīng)該是伽利略的氣體溫度計。它的原理是加熱空氣使其膨脹，將水壓入有刻度的玻璃管。國外有團(tuán)隊對這個裝置進(jìn)行了復(fù)現(xiàn)，該裝置并不復(fù)雜，只需準(zhǔn)備一根帶有刻度的玻璃管，一端開口，另一端是一個玻璃泡。使用時首先加熱玻璃泡，再將開口一端插入水中，根據(jù)熱脹冷縮的原理，泡內(nèi)空氣會逐步冷卻導(dǎo)致管子內(nèi)的氣壓會下降，進(jìn)而將水吸入。后人在此基礎(chǔ)上繼續(xù)改進(jìn)，具有里程碑意義的是1659年法國人布利奧的作品，他將玻璃泡縮小，并使用水銀作為測溫物質(zhì)，這已經(jīng)具備了現(xiàn)代溫度計的雛形。非接觸式溫度傳感器又稱非接觸式測溫儀表，使用基于黑體輻射定律的輻射測溫法進(jìn)行測量。在測量某些特殊物質(zhì)時如巖漿、太陽、鋼水時多有應(yīng)用，也常用在不宜接觸的場合，紅外體溫計便是近期廣為人知的產(chǎn)品圖3小型與大型紅外溫度計以上是溫度傳感器的兩個主要大類，其他的一些根據(jù)不同工作原理而設(shè)計的傳感器同樣多種多樣?？傊黝悅鞲衅鞯脑硎菧y量物質(zhì)某個參數(shù)如體積熱脹冷縮原理、溫度和形變與預(yù)設(shè)值的差異并分析其含義，從而得出結(jié)論。1.2.2電氣時代的傳感器自動控制理論和信息理論是第二和第三次工業(yè)革命的先驅(qū)?；陔娏Φ闹圃熳詣踊呀?jīng)成熟，并且通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加速增長。如今，傳感器已成為這些新領(lǐng)域中不可或缺的關(guān)鍵角色。（1）利用熱電效應(yīng)的基礎(chǔ)傳感器德國的塞貝克于1821年發(fā)現(xiàn)熱電效應(yīng)，同年英國的戴維發(fā)現(xiàn)金屬電阻隨溫度變化的規(guī)律，奠定了熱電偶溫度計和熱電阻溫度計的理論基礎(chǔ)；1876年，德國的西門子制造出第一支鉑電阻溫度計。熱電阻溫度計的測溫部分是一塊金屬導(dǎo)體，當(dāng)溫度增加時，金屬導(dǎo)體的溫度也會隨之增加。金屬導(dǎo)體大多是純金屬，市面上最常見的是鉑，有這種材料制成的溫度計測量精確度極高，其他金屬材料如鐵和銅也有使用。進(jìn)入20世紀(jì)之后，在半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步催生了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器，熱電偶可以直接測量溫度，以塞貝克效應(yīng)作為理論基礎(chǔ)。圖4鉑制傳感器（2）結(jié)構(gòu)型傳感器20世紀(jì)的中期出現(xiàn)了目前最廣泛意義上的傳感器即結(jié)構(gòu)型傳感器。這時期的傳感器的主要工作原理是通過分析結(jié)構(gòu)參量變化來感受信號并且使用內(nèi)置的或者外接一個轉(zhuǎn)換電路將信號轉(zhuǎn)變?yōu)樗锠顟B(tài)，如電阻應(yīng)變傳感器等。圖5傳感器原理圖（3）固體傳感器70年代后期，集成傳感器等上了歷史舞臺。集成技術(shù)、微電子技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)是該中傳感器發(fā)展的主要推動力，在保證體積，功耗不變的情況下，人們開始將多個不同的功能集合在一起，制成了多功能傳感器。該類傳感器由半導(dǎo)體，電介質(zhì)和磁性材料等要素組成，并利用這些材料的某些特性處理對應(yīng)問題，例如，熱電偶，霍爾效應(yīng)和光電效應(yīng)被用于生產(chǎn)熱電偶傳感器，霍爾傳感器。該類傳感器特點是技術(shù)成熟，原材料豐富和拓展性強(qiáng)，該類型傳感器發(fā)展十分迅速，目前約占傳感器市場的2/3。圖6溫濕度傳感器20世紀(jì)80年，美、日、德、法、英等西方發(fā)達(dá)國家紛紛重視傳感器行業(yè)的發(fā)展，出臺鼓勵行業(yè)發(fā)展的政策并投入了大量資源，在政策與資源傾斜的加速作用下，傳感器行業(yè)迅猛發(fā)展，也正是在這一時期，涌現(xiàn)了許多迄今為止都堪稱經(jīng)典的設(shè)計。自此，這些西方強(qiáng)國在全球傳感器領(lǐng)域的技術(shù)、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢地位更加鞏固并延續(xù)至今?？茖W(xué)無國界，西方發(fā)達(dá)國家為了防止技術(shù)外流之世界其他地區(qū)尤其是我國，使用行政命令的方式出臺法規(guī)，嚴(yán)防死守，只有一些早已過時的技術(shù)轉(zhuǎn)移至我國。目前，我國約80%左右的高端傳感器依賴于進(jìn)口。出于歷史原因，現(xiàn)代傳感器誕生于西方，他們在傳感器技術(shù)方面的研究展開較早，對相關(guān)配套的研究也更加深入，溫度傳感器是最為基礎(chǔ)的傳感器，大量應(yīng)用于生活與生產(chǎn)的方方面面。進(jìn)入智能時代之后無線傳感器成為發(fā)展趨勢，，到目前為止，市場上的大部分傳感器已經(jīng)可以脫離人工實現(xiàn)自動化，有的與其他傳感器集成在一起，產(chǎn)生了多功能傳感器，隨著5G技術(shù)的應(yīng)用與大規(guī)模鋪開，實現(xiàn)傳感器完全自動化成為了可能。由于我國在相關(guān)方面起步較晚，因此在傳感器產(chǎn)品的實際應(yīng)用之中缺乏相關(guān)意識，在一些適用場景中更多地采用老辦法、土辦法，由此延伸而來的產(chǎn)業(yè)化程度，配套設(shè)完備情況及從業(yè)人員培養(yǎng)方面與西方發(fā)達(dá)國家存在一定的差距。但可以預(yù)見的是，隨著我國近年來對于電子產(chǎn)業(yè)愈發(fā)重視，相關(guān)資源的傾斜，我國必然會在這一領(lǐng)域逐漸趕上西方發(fā)達(dá)國家的腳步。1.2.3單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展單片機(jī)技術(shù)起步較晚，該技術(shù)依賴的是計算機(jī)技術(shù)，其發(fā)展史上的幾次重大突破都是由計算機(jī)技術(shù)進(jìn)步引起的。第一代單片機(jī)只有4位，單片機(jī)研究的發(fā)展依賴于計算機(jī)行業(yè)的發(fā)展，二者的發(fā)展都非常迅速，約3~4年便會更新一代，主要研究突破方向是以下三個：運算速度的快慢，集成度的高低與功耗的大小單片機(jī)的發(fā)展可大致分為四個階段：

第一個階段為初級單片機(jī)，例如最開始的4位單片機(jī)

第二個階段是單片機(jī)的發(fā)展階段，速度，功能與集成度的提升是其最明顯的標(biāo)志

第三個階段出現(xiàn)了高性能的8位單片機(jī)與經(jīng)過初步發(fā)展的16位單片機(jī)第四階段是目前廣泛使用在對性能有著極高要求的電子產(chǎn)品如手機(jī)，筆記本電腦和無人機(jī)，至此，對單片機(jī)的研究已經(jīng)型成了一門完整學(xué)科并帶動了大批行業(yè)的發(fā)展。單片機(jī)本質(zhì)上還是電路芯片，但他具有高度集成化的特點，把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器（cpu）,隨機(jī)存儲器（ram）,只讀存儲器（rom）,多種I/O口，中斷系統(tǒng)，定時器，計時器等，通過超大規(guī)模集成電路技術(shù)集成到一個硅片上,從而制作出一個完善的計算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)技術(shù)是利用單片機(jī)實現(xiàn)自動控制的技術(shù)的簡稱,隨著科技的不斷發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣,例如在工業(yè)化自動控制和本文所闡述的溫室環(huán)境控制領(lǐng)域。經(jīng)過多年的生產(chǎn)與發(fā)展，單片機(jī)已成為一個成熟的工具，學(xué)習(xí)門檻低，可操作性強(qiáng)，質(zhì)量穩(wěn)定，各個水平的使用者都可以找到適合自己的單片機(jī)。具體實例如傳統(tǒng)的的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地在安裝由單片機(jī)作為核心的控制系統(tǒng)后，管理人員可以有效地對大片農(nóng)田進(jìn)行狀態(tài)檢測與環(huán)境,這一前提條件使得使用溫室糧食大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)成為了可能2.系統(tǒng)總體設(shè)計本文主要目的是設(shè)計一個溫度均衡系統(tǒng)，該系統(tǒng)既可用于大型空間如溫室與廠房，也可靈活應(yīng)用于小空間。該設(shè)備通電后可獨立運行，液晶顯示屏上會顯示傳感器所測量的溫度具體數(shù)值，與預(yù)設(shè)值比對后進(jìn)行邏輯判斷，當(dāng)超出預(yù)設(shè)范圍時，將觸發(fā)蜂鳴器發(fā)出警報。2.1系統(tǒng)具體配置（1）工作環(huán)境：大型空間如溫室與廠房；（2）測溫范圍：可根據(jù)使用者需求預(yù)設(shè)；（3）升溫設(shè)備：加熱片；（4）降溫設(shè)備：風(fēng)扇；（5）報警器：蜂鳴器2.2設(shè)計原則2.2.1簡便性盡可能降低使用門檻，要求安裝與操作盡量簡單。由于該系統(tǒng)可適用于對溫度有要求的各類大型空間，無論是中部地區(qū)或是西部地區(qū)都可使用，因此市場受眾較多，使用者的專業(yè)素質(zhì)有高有低，設(shè)計時就應(yīng)充分考慮到使用人群的知識范圍，降低使用門檻，使得對此類知識不熟悉的人也能學(xué)會使用，只有這樣才能體現(xiàn)該系統(tǒng)的實用價值，使其使用范圍更廣泛，以達(dá)到設(shè)計的目的2.2.2可靠性可靠性指元件、產(chǎn)品、系統(tǒng)在一定時間內(nèi)、在一定條件下無故障地執(zhí)行指定功能的能力或可能性。一般通過評估整體使用中的可靠程度、部分器件或是整體失效頻率等角度來評價產(chǎn)品的可靠性。良好的可靠性是一個系統(tǒng)最基礎(chǔ)的要求，否則將會增加系統(tǒng)故障幾率，甚至可能造成損失。由于該系統(tǒng)外接具有一定危險性的設(shè)備如加熱片，一旦產(chǎn)生故障，甚至可能對人身安全造成威脅并導(dǎo)致更加嚴(yán)重的后果。應(yīng)盡量提高系統(tǒng)可靠性，主要著力于以下幾個方面：保證系統(tǒng)各部件的可靠，選用質(zhì)量合格的元器件，降低危險發(fā)生的概率；謹(jǐn)慎選擇外接設(shè)備，以免造成事故；加強(qiáng)操作者安全意識，定期維護(hù)系統(tǒng)，確保系統(tǒng)正常運作，逐一檢查元器件狀態(tài)，排除危險因素。2.2.3適配性應(yīng)選擇合適的元器件，確保質(zhì)量過關(guān)的情況下可適當(dāng)減少元器件工作能力的冗余。不應(yīng)為追求效能而盲目追求高端元器件。非重要元器件在質(zhì)量合格的情況下夠用即可。選擇元器件要按照以下幾點要求：滿足系統(tǒng)最基本的工作需求，保證其正常運行；具體的測量范圍與精度，應(yīng)根據(jù)實際需求來選擇，例如本系統(tǒng)應(yīng)用范圍是農(nóng)業(yè)，農(nóng)產(chǎn)品對溫度波動具有一定的忍受能力，對于精度要求不高，加減5攝氏度并不會造成作物死亡，因此不應(yīng)為追求精度，而選擇過于先進(jìn)的設(shè)備以免浪費。2.2.4性價比到目前為止，RSC和DSP等技術(shù)已被應(yīng)用，數(shù)據(jù)的處理與運算速度上了一個新的臺階，尋址能力也突破了過去由客觀技術(shù)原因?qū)е碌闹挥?4KB的尋址能力的限制達(dá)到了1MB和16MB,片內(nèi)的ROM容量與RAM容量也有了長足的進(jìn)步分別到達(dá)了62MB與2MB。經(jīng)過各大公司的不斷改進(jìn)，該技術(shù)已經(jīng)十分成熟，市場對于該型產(chǎn)品的接受度也非常高，再加上激烈的商業(yè)競爭，無論是對大型企業(yè)或是個人用戶來說都是一個性價比很高的產(chǎn)品，。市面上的51單片機(jī)主要有兩種：STC89C51和AT89S51。STC89C51芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，速度更快，本系統(tǒng)主要服務(wù)對象是農(nóng)民群體，應(yīng)充分考慮應(yīng)用范圍，與另一款相比，他的兼容度更高，該器件可以兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，更好的兼容性可以有效減少硬件與系統(tǒng)的沖突。這兩種單片機(jī)都能夠滿足系統(tǒng)所需要求，但stc要便宜一些且抗干擾能力強(qiáng)，從成本的角度出發(fā)，選擇stc作為系統(tǒng)所需。2.3溫度傳感器方案論證一般來說，普遍的做法是使用測溫電路搭配某型號熱敏電阻作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊，負(fù)責(zé)采集自然界的模擬信號。另外設(shè)置一個轉(zhuǎn)換模塊，負(fù)責(zé)將模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換的方式轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后使用數(shù)碼管等顯示設(shè)備輸出處理結(jié)果，這是非常常見的三模塊設(shè)計，是我初學(xué)模電時常用的處理方法。但是，市面上已經(jīng)有了成熟的產(chǎn)品，可以直接使用溫度傳感器完成數(shù)據(jù)的采集，部分高級的傳感器直接在內(nèi)部集成了轉(zhuǎn)換電路，當(dāng)然，這種高級傳感器體積與價格并不適合本系統(tǒng)，但他的獨特優(yōu)勢是省去了額外設(shè)計電路的麻煩，出現(xiàn)故障時直接替換整個傳感器，便于維修。經(jīng)過價格調(diào)查與討論，最后決定采用型號為DS18B20的溫度傳感器，這種傳感器可以直接讀取被測溫度值并進(jìn)行轉(zhuǎn)換，性能完全滿足設(shè)計要求的同時甚至還有超出，價格方面也十分令人滿意。2.4掉電保持方案論證本設(shè)計采用串行E2PROMI2C-BUS的存儲器件AT24C02。其已經(jīng)被大量的應(yīng)用在了儀器儀表行業(yè)，它自身接口方便，體積小，的特點契合了儀器儀表行業(yè)對于產(chǎn)品小型化的要求。數(shù)據(jù)掉電不丟失的功能，可以應(yīng)用在所有生產(chǎn)過程不能停止的行業(yè)如工業(yè)自動化控制，一旦發(fā)生意外情況，重新通電之后可以繼續(xù)上次的生產(chǎn)，節(jié)省了找回數(shù)據(jù)的時間，保證生產(chǎn)過程的持續(xù)進(jìn)行。2.5最終方案確定綜上所述，使用DS18B20采集自然界模擬信號，使用STC89C51單片機(jī)作為主控制系統(tǒng)；AT24C02用來記錄數(shù)據(jù)同時負(fù)責(zé)應(yīng)對掉電的突發(fā)情況；LCD數(shù)碼管用來顯示測量所得的溫度。3．主要元器件介紹3.1STC89C51STC89C51是由某科技公司生產(chǎn)的與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令集和輸出管腳相兼容的單片機(jī)，該公司產(chǎn)品性能優(yōu)異，廣受好評。3.1.1具體功能：某公司宣傳如下主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可擦寫FlashROM32個雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能表1：STC89C51主要功能3.1.2STC89C51引腳介紹圖7STC89C51引腳圖①主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源GND(Pin20)：接地線②外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端③控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。④可編程輸入/輸出引腳（32根）STC89C51單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。P0口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0～P最小系統(tǒng)簡介圖8單片機(jī)最小系統(tǒng)示意圖電路以STC89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)為控制核心，測溫電路由DS18B20提供，輸入部分采用三個獨立式按鍵S1、S2、S3。3.1.4具體電路：圖9電路圖中間最大的是單片機(jī)，是整個系統(tǒng)的主控機(jī)，其左上側(cè)是上拉電阻右下角設(shè)置了一個晶振電路。左下角第一個按鍵是復(fù)位按鍵，圍繞它設(shè)置了一個復(fù)位電路，當(dāng)按下后，程序會從頭開始執(zhí)行。右側(cè)的三個按鍵都接到了低電平，這樣在按下的時候，單片機(jī)的I/O會檢測到低電平，然后就開始執(zhí)行相應(yīng)的程序。單片機(jī)的右邊是溫度采集部分，采集模塊使用的是DS18B20，我在他的下方接了一個上拉電阻與2腳鏈接，因為2腳是信號腳，接一個上拉電阻，可以讓信號更加穩(wěn)定，其穩(wěn)定信號的作用。右下角是蜂鳴器的驅(qū)動部分，總的來說，整個系統(tǒng)設(shè)計的驅(qū)動部分都是用的PNP的三極管，主要是利用三極管的開關(guān)作用。當(dāng)為低電平時，與蜂鳴器相連接的三極管會導(dǎo)通即當(dāng)16號引腳為低電平時，經(jīng)過限流電阻，隨后9012導(dǎo)通，上方的電流通過三極管流向蜂鳴器右上角的數(shù)碼管原理相同，也是低電平時導(dǎo)通數(shù)碼管的公共端會得到一個高電平，因為他是一個共陽極的數(shù)碼管，然后ABCD給他們一個低電平，數(shù)碼管就可以亮起圖10供電部分圖中左上角是電源接口，外部電源插入接口后，通過右側(cè)的自走開關(guān)來給整個設(shè)備供電。下面是兩個相同的繼電器，繼電器的驅(qū)動同樣也是用三極管，當(dāng)為低電平時，經(jīng)過限流電阻，然后三極管導(dǎo)通。電流方向是電源到線圈和LED，這個線圈和LED是并聯(lián)的，最后一期通過三極管然后接地。同時，線圈的2腳接公共端，3腳接長開，1腳接長閉。繼電器就相當(dāng)于一個開關(guān)，線圈通電之后，長開的閉合，長閉的打開。另一個繼電器同理，通電后線圈就會得電，繼電器就會吸合。3.2DS18B20傳感器介紹3.2.1DS18B20介紹借助各種傳感器和微處理器技術(shù)，用戶可以測量、控制和檢查不同的工業(yè)參數(shù)和產(chǎn)品，一個好的傳感器可以提供準(zhǔn)確的測量結(jié)果，為用戶提供所需的信息和更可靠的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的工作環(huán)境復(fù)雜多樣，某些地區(qū)環(huán)境比較惡劣，對測量的要求也比較高，必須因地制宜選擇適合工作環(huán)境的傳感器，根據(jù)設(shè)想，該系統(tǒng)應(yīng)具有較好的環(huán)境適應(yīng)性，南方多潮濕天氣，空氣濕度較大，對電子元器件的內(nèi)部可能會造成影響，西北地區(qū)風(fēng)沙大，要注意細(xì)小的沙塵是否會鉆進(jìn)孔隙影響系統(tǒng)正常工作。DBS18B20仍在向前發(fā)展，目前業(yè)界的發(fā)展方向主要是更高的精度，功能的多樣化，總線標(biāo)準(zhǔn)化等，隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的興起，萬物互聯(lián)的概念也可以運用到傳感器上即單芯片化。DS18B20由美國達(dá)拉斯公司制造，可以與數(shù)字溫度傳感器芯片和不銹鋼保護(hù)管一起封裝。耐磨損、體積小，易于使用且包裝通用。適用于各種狹窄空間設(shè)備的數(shù)字溫度測量和控制領(lǐng)域。因此，作為溫度測量設(shè)備的DS18B20智能溫度傳感器被廣泛應(yīng)用于人們的日常生活以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。DS18B20數(shù)字溫度計具有報警功能以及用戶可編程的非易失性上限和下限設(shè)定點。它采用了達(dá)拉斯公司獨有的單總線協(xié)議，允許通過一個單線接口進(jìn)行通信，該接口僅需要一條連接線（和地線）即可與中央微處理器進(jìn)行通信。它的工作溫度范圍為–55°C至+125°C，在–10°C至+85°C的范圍內(nèi)精度為0.5°C。此外，DS18B20還擁有一個被稱為“寄生電源”的功能，該功能使傳感器無需外部電源即可運行。當(dāng)總線為高電平時，電源通過DQ引腳通過1線上拉電阻提供電源。高總線信號還會對內(nèi)部電容器（CPP）充電，當(dāng)總線低時，該電容器會為設(shè)備供電。這種從總線獲取能量的方法稱為“寄生電源”。當(dāng)然，DS18B20也可以通過VDD上的外部電源供電。3.2.2DS18B20引腳介紹圖11DS18B20引腳引腳說明（1）GND———地（2）DQ———數(shù)據(jù)I/O單線操作時漏極開路。當(dāng)工作在寄生電源模式時負(fù)責(zé)用來提供電源（3）VDD———可選電源電壓（4）NC ———無連接3.2.3DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)下圖是DS18B20的框圖，上方給出了引腳說明。圖中64位ROM存儲器件負(fù)責(zé)儲存唯一串行代碼。暫存器包含2個字節(jié)的溫度寄存器，用于存儲溫度傳感器的數(shù)字輸出。此外，暫存器提供對1字節(jié)上下報警觸發(fā)寄存器（TH和TL）以及1字節(jié)配置寄存器的訪問。配置寄存器允許用戶將溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換的分辨率設(shè)置為9、10、11或12位。TH，TL和配置寄存器均為非易失性（EEPROM），因此在掉電時它們將保留數(shù)據(jù)。經(jīng)過具體咨詢，掉電保留數(shù)據(jù)的功能并不實用，對于一個低成本的簡易控制系統(tǒng)來說，用戶沒有能力在系統(tǒng)故障后對系統(tǒng)內(nèi)的往期數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并排障，通常是直接重啟系統(tǒng)，因此該功能可有可無，屬于錦上添花。相比掉電保護(hù)的功能，下面這個功能更實用。每個DS18B20都有一個獨特的64位序列號，從而允許多只DS18B20同時連在一根單線總線上；因此，很簡單就可以用一個微控制器去控制很多覆蓋在一大片區(qū)域的DS18B20。這一特性在很適合用在文章開頭介紹的長條形大棚中，我們可以將控制器統(tǒng)一設(shè)置在大棚一端，用一個控制器去覆蓋整個長條形的大棚，免去了維護(hù)與檢修中必須要走到大棚深處的麻煩。圖12DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.2.4DS18B20的程序流程圖圖13DS18B20的程序流程圖3.3數(shù)碼管介紹數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光設(shè)備，其基本單元是發(fā)光二極管。根據(jù)段的數(shù)量，將數(shù)碼管分為具有七段數(shù)碼管和具有八段數(shù)碼管。八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個LED單元（多一個小數(shù)點）。發(fā)光二極管單元的連接方式通常有兩種即共陽極數(shù)字管和共陰極數(shù)字管。共陽極的數(shù)字管是指將所有發(fā)光二極管的陽極連接到共陽極（COM）的數(shù)字管。使用共陽極的連接方式時，要將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)的字段點亮，陰極為高電平時，則不點亮。共陰極數(shù)字管是指連接所有發(fā)光二極管的陰極以形成公共陰極（COM）的數(shù)字管。如果使用帶有公共陰極的數(shù)字管，則必須連接地線GND。當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。3.3.1數(shù)碼管概述圖14數(shù)碼管概述這是一個數(shù)碼管內(nèi)部電路原理圖，其中a~h每個字母代表一個發(fā)光二極管，v是公共端，可以接地或者電源，對應(yīng)共陰極和共陽極接法。a~g段數(shù)碼管用來顯示數(shù)字，h顯示小數(shù)點。數(shù)碼管的外部一共10個引腳，5和10連在一起接公共端，其余各對應(yīng)一個發(fā)光二極管。例如，顯示數(shù)字“0”，那么就需要a~f這六個數(shù)碼管亮。3.4AT24C02簡介圖15AT24C02的芯片引腳圖AT24C02提供電可擦除的串行1024位存儲或可編程只讀存儲器(EEPROM)128字(8位/字)。芯片在低壓的工業(yè)與商業(yè)應(yīng)用中進(jìn)行了最優(yōu)化。AT24C01的封裝為8腳PDIP、8腳JEDECSOIC、8腳TSSOP，通過2線制串行接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。另外,整個系列有2.7V(2.7V至5.5V)和1.8V(1.8V至5.5V)兩個版本。設(shè)備操作：CLOCK和DATA變化：SDA管腳通常外都要拉高。SDA管腳上的數(shù)據(jù)只能在SCL低期間改變。數(shù)據(jù)在SCL高期間改變定義為一個開始或停止信號。開始狀態(tài)：在任何操作之前必須有一個開始信號在SCL為高時SDA上產(chǎn)生一個下降沿。停止?fàn)顟B(tài)：SCL為高時SDA產(chǎn)生一個上升沿是停止信號，停止信號后將停止所有通信。在一個讀的序列之后，停止信號將讓EEPROM進(jìn)入備用電源模式。3.4.1I2C總線說明I2C(Inter－IntegratedCircuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。I2C總線產(chǎn)生于在80年代，最初為音頻和視頻設(shè)備開發(fā)，如今主要在服務(wù)器管理中使用，其中包括單個組件狀態(tài)的通信。例如管理員可對各個組件進(jìn)行查詢，以管理系統(tǒng)的配置或掌握組件的功能狀態(tài)，如電源和系統(tǒng)風(fēng)扇。可隨時監(jiān)控內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)溫度等多個參數(shù)，增加了系統(tǒng)的安全性，方便了管理。I2C串行總線一般有兩根信號線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時鐘線SCL。所有接到I2C總線設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)SDA都接到總線的SDA上，各設(shè)備的時鐘線SCL接到總線的SCL上。為了避免總線信號的混亂，要求各設(shè)備連接到總線的輸出端時必須是開漏輸出或集電極開路輸出。設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)線SDA接口電路應(yīng)該是雙向的，輸出電路用于向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)，輸入電路用于接收總線上的數(shù)據(jù)。而串行時鐘線也應(yīng)是雙向的，作為控制總線數(shù)據(jù)傳送的主機(jī)，一方面要通過SCL輸出電路發(fā)送時鐘信號，另一方面還要檢測總線上的SCL電平，以決定什么時候發(fā)送下一個時鐘脈沖電平；作為接受主機(jī)命令的從機(jī)，要按總線上的SCL信號發(fā)出或接收SDA上的信號，也可以向SCL線發(fā)出低電平信號以延長總線時鐘信號周期?？偩€空閑時，因各設(shè)備都是開漏輸出，上拉電阻RP使SDA和SCL線都保持高電平。任一設(shè)備輸出的低電平都將使相應(yīng)的總線信號線變低，也就是說：各設(shè)備的SDA是“與”關(guān)系，SCL也是“與”關(guān)系。總線對設(shè)備接口電路的制造工藝和電平都沒有特殊的要求（NMOS、CMOS都可以兼容）。在I2C總線上的數(shù)據(jù)傳送率可高達(dá)每秒十萬位，高速方式時在每秒四十萬位以上。另外，總線上允許連接的設(shè)備數(shù)以其電容量不超過400pF為限?？偩€的運行（數(shù)據(jù)傳輸）由主機(jī)控制。所謂主機(jī)是指啟動數(shù)據(jù)的傳送（發(fā)出啟動信號）、發(fā)出時鐘信號以及傳送結(jié)束時發(fā)出停止信號的設(shè)備，通常主機(jī)都是微處理器。被主機(jī)尋訪的設(shè)備稱為從機(jī)。為了進(jìn)行通訊，每個接到I2C總線的設(shè)備都有一個唯一的地址，以便于主機(jī)尋訪。主機(jī)和從機(jī)的數(shù)據(jù)傳送，可以由主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到從機(jī)，也可以由從機(jī)發(fā)到主機(jī)。凡是發(fā)送數(shù)據(jù)到總線的設(shè)備稱為發(fā)送器，從總線上接收數(shù)據(jù)的設(shè)備被稱為接受器。I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號，它們分別是：開始信號、結(jié)束信號和應(yīng)答信號。開始信號：SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。結(jié)束信號：SCL為高電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。應(yīng)答信號：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。CPU向受控單元發(fā)出一個信號后，等待受控單元發(fā)出一個應(yīng)答信號，CPU接收到應(yīng)答信號后，根據(jù)實際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號的判斷。若未收到應(yīng)答信號，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障，具體如下圖所示：圖16開始、結(jié)束信號圖目前有很多半導(dǎo)體集成電路上都集成了I2C接口。帶有I2C接口的單片機(jī)有[8]：CYGNAL的C8051F0XX系列，PHILIPSP87LPC7XX系列，MICROCHIP的PIC16C6XX系列等。很多外圍器件如存儲器、監(jiān)控芯片等也提供I2C接口?？偩€基本操作：I2C規(guī)程運用主/從雙向通訊。器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器，器件接收數(shù)據(jù)則定義為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)。總線必須由主器件（通常為微控制器）控制，主器件產(chǎn)生串行時鐘（SCL）控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。SDA線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在SCL為低電平的期間才能改變，SCL為高電平的期間，SDA狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件[12]。控制字節(jié)：在起始條件之后，必須是器件的控制字節(jié)，其中高四位為器件類型識別符（不同的芯片類型有不同的定義，EEPROM一般應(yīng)為1010），接著三位為片選，最后一位為讀寫位，當(dāng)為1時為讀操作，為0時為寫操作。寫操作：寫操作分為字節(jié)寫和頁面寫兩種操作，對于頁面寫根據(jù)芯片的一次裝載的字節(jié)不同有所不同。讀操作：讀操作有三種基本操作：當(dāng)前地址讀、隨機(jī)讀和順序讀。3.5繼電器介紹電磁繼電器通常由鐵芯，線圈，銜鐵，觸點簧片等組成。只要在線圈上施加直流電壓，直流電流就會流過線圈，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，而銜鐵會在電磁力吸引的作用下克服拉力。復(fù)位彈簧的力被吸引到鐵芯。在電磁力的作用下，驅(qū)動銜鐵的動觸點和靜觸點（通常斷開）連接在一起。當(dāng)線圈斷開時，電磁引力消失，銜鐵由于彈簧的反作用力而返回到其原始位置，并且釋放了動靜觸點和原始靜觸點（常閉觸點）。它可以拉動并釋放以實現(xiàn)驅(qū)動目標(biāo)并脫離鏈條?！俺ｉ_”和“常閉”繼電器觸點可以如下區(qū)分：繼電器線圈斷電時斷開的靜態(tài)觸點稱為“常開觸點”。打開的靜態(tài)觸點稱為“常閉觸點”。繼電器通常具有兩個電路：低壓控制電路和高壓控制電路。圖17繼電器硬件圖3.6供電方式如今市面上主流供電方式是USB供電，電池已經(jīng)很少使用，而且廢舊電池會污染土地，其中的重金屬會滲透至土壤，富集于農(nóng)作物之中，最終影響人體健康影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。針對這種情況，采用USB供電，筆記本電腦的USB插口與手機(jī)充電器的插頭都可以使用，方便使用與實地維修。

圖18DC電源插口原理圖其中2、3腳接地，1腳實際是VCC（電源），但是電路中要接藍(lán)色的自鎖開關(guān)，然后開關(guān)的另一個腳再接電源。4.程序流程圖圖19程序流程圖5.結(jié)論該系統(tǒng)具有以下幾個特點1.本設(shè)計基于STC89C51單片機(jī)2.采用DS18B20溫度傳感器測溫3.按鍵可以設(shè)置報警值，當(dāng)溫度超過設(shè)定的上或下限時，相應(yīng)的指示燈亮，同時相應(yīng)的繼電器吸合，繼電器可以驅(qū)動負(fù)載（風(fēng)扇、制冷片、加熱管等）。4.按鍵為設(shè)置按鍵、加鍵和減鍵?？稍O(shè)置上下限溫度控制范圍。5.溫度測量范圍0到99.9攝氏度，精度為0.1攝氏度。圖20焊接完成成品6.討論本文分析了當(dāng)前溫度傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀與單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀。針對現(xiàn)有溫度控制系統(tǒng)具有布線復(fù)雜，成本較高，功耗較高的諸多缺點，本著低廉成本，易于拓展，方便維護(hù)，可靠性強(qiáng)的原則，設(shè)計了一個溫度采集與調(diào)控于一體的系統(tǒng)。為了控制成本，在器件選擇方面保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的情況下選用了技術(shù)成熟，市場存量大的器件，同時，元件的廣泛使用保證了維護(hù)的簡便性?？紤]到該系統(tǒng)使用環(huán)境的變化，該系統(tǒng)技術(shù)簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，保證了工作的可靠性。該系統(tǒng)其實并不復(fù)雜，整體成本較低，所有零件與焊臺的購買金額約為400元人民幣，因某些器件強(qiáng)制要求一次性購買多個，以及電焊臺可以重復(fù)使用，預(yù)計成本還可以繼續(xù)降低。在系統(tǒng)成品制作完成之后，我將它拿到大棚內(nèi)部進(jìn)行了實地測試，我使用隨身攜帶的溫度計作為對比，二者測的溫度相同均為21度，當(dāng)然由于位數(shù)原因，系統(tǒng)顯示的更加精確，傳統(tǒng)水銀溫度計由于肉眼觀測的原因不會太精準(zhǔn)。為了模擬系統(tǒng)連續(xù)工作的狀態(tài)，我將其接上充電寶，放置在大棚門口內(nèi)側(cè)頂端，不會影響人員出入的位置，兩天后我再次來到大棚，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)失效。經(jīng)過檢測之后，發(fā)現(xiàn)是由于大棚內(nèi)部水蒸氣的影響，濕度非常大，由于電路板直接暴露在外面，沒有外殼，電路板與各個零件的引腳接線處焊錫直接暴露在高濕度的環(huán)境下，且未注意放置環(huán)境，大棚頂端的水滴直接滴落在電路板上，器件浸水影響了電路。為了應(yīng)對這個問題，我使用小型快遞盒制作了一個外殼，為了保證通風(fēng)，預(yù)留了通風(fēng)口，以免自身運行時產(chǎn)生的熱量會影響測量結(jié)果，同樣的位置，再次實驗過后，系統(tǒng)就正常運轉(zhuǎn)，符合試驗預(yù)期。隨后進(jìn)行可靠性的測試我將風(fēng)扇與加熱片拆除，將它固定裝在紙盒子內(nèi)，模仿盒狀的溫度控制系統(tǒng)，從不同高度扔下，同樣出現(xiàn)了問題，經(jīng)過檢查后發(fā)現(xiàn)，問題出在焊接上，是自身能力問題不是導(dǎo)致的虛焊。解決接觸不良的問題后，對重點部位加大了焊錫的用量，并重復(fù)進(jìn)行了實驗，實驗結(jié)果符合預(yù)期。參考文獻(xiàn)[1]張艷麗，張勇．基于SHT11的溫濕度控制器．自動測量與控制．2007，第26卷（5）：83-84頁[2]沙占友.智能溫度傳感器的發(fā)展趨勢[J].電子應(yīng)用技術(shù),2002,(5)[3]楊志忠.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2003.125~132[4]及力.Protel99SE原理圖與PCB設(shè)計教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.89~150[5]徐江海.單片機(jī)實用教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.128~156[6]胡宴如.模擬電子技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2008.60~104[7]汪文，陳林.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].湖北:華中科技大學(xué)出版社,2007.36~68[8]李耀貴

吳康福淺析單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研究[M]《企業(yè)科技與發(fā)展》

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基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的研究[M].《機(jī)電工程》

2015年06期

期刊[10]DS18B20ProgrammableResolution1-WiredigitalThermometerDataSheet．2008[11]6MbitSPISerialFlashSST25VF016BDataSheet．2006[12]PCF8563Real-timeclock/calendarProductDataSheet．2008[13]MSP430FamilyUser’sGuide．TexasInstrumentsIncorporated．2004[14]姚王靜．通用庫房溫濕度測控系統(tǒng)．中國海洋大學(xué)碩士學(xué)位論文．2009[15].李慶亮.C語言程序設(shè)計實用教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.32~58附錄C語言程序#include<reg51.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar //宏定義sbitSET=P3^1; //定義調(diào)整鍵sbitDEC=P3^2; //定義減少鍵sbitADD=P3^3; //定義增加鍵sbitBEEP=P3^6; //定義蜂鳴器sbitALAM=P1^2; //定義燈光報警sbitALAM1=P1^4;sbitDQ=P3^7; //定義DS18B20總線I/O bitshanshuo_st; //閃爍間隔標(biāo)志bitbeep_st; //蜂鳴器間隔標(biāo)志sbitDIAN=P0^5; //小數(shù)點ucharx=0; //計數(shù)器signedcharm; //溫度值全局變量ucharn; //溫度值全局變量ucharset_st=0; //狀態(tài)標(biāo)志signedcharshangxian=38; //上限報警溫度，默認(rèn)值為38signedcharxiaxian=5; //下限報警溫度，默認(rèn)值為5//ucharcodeLEDData[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff};ucharcodeLEDData[]={0x5F,0x44,0x9D,0xD5,0xC6,0xD3,0xDB,0x47,0xDF,0xD7,0xCF,0xDA,0x9B,0xDC,0x9B,0x8B};//============================================================================================//====================================DS18B20=================================================//============================================================================================/*****延時子程序*****/voidDelay_DS18B20(intnum){while(num--);}/*****初始化DS18B20*****/voidInit_DS18B20(void){unsignedcharx=0;DQ=1;//DQ復(fù)位Delay_DS18B20(8);//稍做延時DQ=0;//單片機(jī)將DQ拉低Delay_DS18B20(80);//精確延時，大于480usDQ=1;//拉高總線Delay_DS18B20(14);x=DQ;//稍做延時后，如果x=0則初始化成功，x=1則初始化失敗Delay_DS18B20(20);}/*****讀一個字節(jié)*****/unsignedcharReadOneChar(void){unsignedchari=0;unsignedchardat=0;for(i=8;i>0;i--){DQ=0;//給脈沖信號dat>>=1;DQ=1;//給脈沖信號if(DQ)dat|=0x80;Delay_DS18B20(4);}return(dat);}/*****寫一個字節(jié)*****/voidWriteOneChar(unsignedchardat){unsignedchari=0;for(i=8;i>0;i--){DQ=0;DQ=dat&0x01;Delay_DS18B20(5);DQ=1;dat>>=1;}}/*****讀取溫度*****/unsignedintReadTemperature(void){unsignedchara=0;unsignedcharb=0;unsignedintt=0;floattt=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC);//跳過讀序號列號的操作WriteOneChar(0x44);//啟動溫度轉(zhuǎn)換Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC);//跳過讀序號列號的操作WriteOneChar(0xBE);//讀取溫度寄存器a=ReadOneChar();//讀低8位b=ReadOneChar();//讀高8位t=b;t<<=8;t=t|a;tt=t*0.0625;t=tt*10+0.5;//放大10倍輸出并四舍五入return(t);}//=====================================================================================//=====================================================================================//=====================================================================================/*****延時子程序*****/voidDelay(uintnum){while(--num);}/*****初始化定時器0*****/voidInitTimer(void){ TMOD=0x1; TH0=0x3c; TL0=0xb0;//50ms（晶振12M）}/*****讀取溫度*****/voidcheck_wendu(void){ uinta,b,c; c=ReadTemperature()-5; //獲取溫度值并減去DS18B20的溫漂誤差 a=c/100; //計算得到十位數(shù)字 b=c/10-a*10; //計算得到個位數(shù)字 m=c/10; //計算得到整數(shù)位 n=c-a*100-b*10; //計算得到小數(shù)位 if(m<0){m=0;n=0;} //設(shè)置溫度顯示上限 if(m>99){m=99;n=9;} //設(shè)置溫度顯示上限}/*****顯示開機(jī)初始化等待畫面*****/voidDisp_init(void){ P0=~0x80;//顯示 P2=0x7F; Delay(200); P2=0xDF; Delay(200); P2=0xF7; Delay(200); P2=0xFD; Delay(200); P2=0xFF;//關(guān)閉顯示}/*****顯示溫度子程序*****/voidDisp_Temperature(void)//顯示溫度{ P0=~0x98;//顯示C P2=0x7F; Delay(400); P0=~LEDData[n];//顯示個位 P2=0xDF; Delay(400); P0=~LEDData[m%10];//顯示十位 DIAN=0;//顯示小數(shù)點 P2=0xF7; Delay(400); P0=~LEDData[m/10];//顯示百位 P2=0xFD; Delay(400); P2=0xff;//關(guān)閉顯示}/*****顯示報警溫度子程序*****/voidDisp_alarm(ucharbaojing){ P0=~0x98;//顯示C P2=0x7F; Delay(200); P0=~LEDData[baoji