基于单片机的ds18b20的温度控制系统毕业论文

基于单片机的ds18b20的温度控制系统毕业论文内容摘要：

） 将数据线置高电平“ 1”。 （ 2） 延时 2微秒。 （ 3） 将数据置低电平“ 0”。 （ 4） 延时 18 微秒。 （ 5） 将数据线置高电平“ 1”。 （ 6） 延时 18 微秒。 （ 7） 读 DS18B20 得到 1个状态位，并进行数据处理。 （ 8） 延时 100 微秒。 5 数字传感器 DS18B20 的温度转换子程序设计 根据 DS18B20 的通讯协议，单片机控制 DS18B20 完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对 DS18B20 进行初始化，初始化成功后发送一条 ROM指令，最后发送 RAM 指令。 初始化操作要求单片机将 DS18B20 数据线下拉 500微秒，然后释放，当 DS18B20 收到信号后等待 1660 微秒左右后发出 60240 微秒的存在低脉冲，单片机收到此信号说明初始化成功。 LCD 液晶显示模块 程序设计 液晶显示模块在使用时首先还要进行初始化，初始化流程为： （ 1） 清屏 （ 2） 功能设置 河北大学 2020 届本科生毕业论文（设计 ） 16 （ 3） 显示与不显示设置 LED 液晶显示模块的程序控制是通过操作命令完成的，共有 11 条指令， 如下表 所示： 表 31 LCD 液晶控制命令 序号 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清屏 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光标归位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 输入模式 设置 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 显示与不显示设置 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光标或屏幕内容以为选择 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 功能设置 0 0 0 0 1 DL * * 7 CGRAM 地址设置 0 0 0 1 CGRAM 地址 8 DDRAM 地址设置 0 0 1 DDRAM 地址 9 读忙标志和计数器地址设置 0 1 BF 计数器地址 10 写 DDRAM或 CGROM 1 0 要写的数据 11 读 DDRAM或 CGROM 1 1 读出的数据 控制指令说明： （ 1） 指令 1：清空显示，指令码 01H,光标复位到地址 00H 位置。 （ 2） 指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H。 （ 3） 指令 3：光标和显示模式设置。 I/D：光标移动方向。 高电平右移，低电平左移。 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。 高电平表示有效，低电平则无效。 （ 4） 显示开关控制。 D:控制整体显示的开与关。 高电平表示开显示，低电平表示关显示。 C： 控制光标的开与关。 高电平表示有光标，低电平表示无光标。 B：控制光标是否闪烁。 高电平闪烁，低电平不闪烁。 （ 5） 指令 5：光标或显示移位。 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。 （ 6） 指令 6：功能设置命令。 DL：高电平时为 4 位总线，低电平时为 8 位总线。 河北大学 2020 届本科生毕业论文（设计 ） 17 N:低电平时为单行显示，高电平时双行显示。 F：低电平时显示 5*7 的阵 字符，高电平时显示 5*10 的点阵字符。 （ 7） 指令 7：字符发生器 RAM 地址设置。 （ 8） 指令 8： DDRAM 地址设置。 （ 9） 读忙信号和光标地址。 BF:忙标志位。 高电平表示忙，此时模块不能接收命令或数 据，若为低电平则表示不忙。 （ 10）指令 10:写数据。 （ 11）指令 11：读数据。 （ 4） 读入模式设置 按键模块程序设计 按键扫描子程序的主要功能是对数字温度计 DS18B20的 K1K4键进行扫描，得到键值，根据键值完成相应操作。 主要流程为：按下 K1 键查看温度报警值，按下 K3 键返回。 按下 K2键设定温度报警值，再次按下 K2键调整 TH 的设定值，按下 K3 键调整 TL 的设定值，设定过程中可以通过 K1 键来决定是增是减，按下K4键将设定的温度范围上下限值写入 DS18B20。 每次开机时自动从 DS18B20 中读出温度报 警。 温度比较子程序的设计 温度比较子程序的主要功能是将实测温度值与设定的温度报警值进行比较，根据比较结果执行相应的处理程序。 主要流程为：当实测温度大于温度报警值 TH 的设定值时， LCD 显示“＞ H” ,并使指示灯闪动 ,蜂鸣器发出报警声 ,同时控制电气设备停止工作。 当实测温度小于温度报警值 TL 的设定值时， LCD 显示“＜ L” ,并使指示灯闪动，蜂鸣器发出报警声，同时控制电气设备停止工作。 当实测温度在设定的温度范围之内时， LCD 显示“。 ”，同时点亮指示灯。 河北大学 2020 届本科生毕业论文（设计 ） 18 4 系统仿真 4． 1 仿真软件 proteus 简介 Proteus 软件是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具软件。 它不仅具有 EDA 工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。 它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到 PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。 是目前世界上唯一将电路仿真软件、 PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。 proteus 软件功能特点 实现了单片机仿真和 SPICE 电路仿真相结合。 具有模拟电路仿真、数 字电路仿真、单片机及外围电路组成的系统的仿真、 RS232 动态仿真、 I2C 调试器、SPI 调试器、键盘及 LCD 系统仿真的功能。 支持主流单片机系统的仿真。 目前支持的单片机类型有： 68000 系列、 8051系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各种外围芯片。 提供软件调试功能。 在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量或寄存器的当前状态。 同时 proteus 支持第三方的软件编译和调试环境，如 Keil C51 等软件。 具有 强大的原理图绘制功能。 proteus 提供的资源 Proteus 可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有 30 多个元件库。 Proteus 可提供的仿真仪表资源 ：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、 SPI调试器、 I2C 调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。 理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。 除了现实存在的仪器外， Proteus 还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能 更多。 这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。 这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。 河北大学 2020 届本科生毕业论文（设计 ） 19 Proteus 可提供的调试手段 Proteus 提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。 这些测试信号包括模拟信号和数字信号。 系统仿真结果 打开已经设计好的电路原理图，运行仿真。 系统工作正常，且数字传感器DS18B20 测得的温度值处于设定的温度范围之内， LED 显示屏显示测得的温度值。 仿真结果如下图所示 : 图 41 温度正常仿真结果 设定温度上、下限值 系统中有四个键，按下 K1 键可以查看系统设定的温度上、下限值，按下K K3 键可以改变设定的温度值，按下 K4 键将设定的温度值存入数字传感器DS18B20 中。 查看设定温度范围上的、下限值 查看设定的温度上、下限值，本系统设定的 TH 为 85℃， TL 为 25℃。 仿真结果如下图所示： 河北大学 2020 届本科生毕业论文（设计 ） 20 图 42 查看温度 改变设定温度范围上的上、下限值 设定温度的上限值，将温度上 限值改为 75℃。 仿真结果如下图所示： 图 44 改变设定温度的上限值 设定温度的下限值，将温度的下限值改为 30℃。 仿真结果如下图所示： 图 45 改变设定温度的下限值 仿真结果 河北大学 2020 届本科生毕业论文（设计 ） 21 模拟系统报警控制高压电路 在系统测得的环境温度处在电气设备正常工作温度范围之内时，电气设备正常工作，及白炽灯持续亮。 此时，若将设定的温度下限值调整为高于此时环境温度，及此时电气设备工作在不 正常状态，则此时 LED 液晶显示屏应显示出错，扬声器发 出声音，指示灯闪烁同时高压电气设备停止工作。 仿真结果如下图所示： 图 46 环境温度低于设定温度时 仿真 结果 若将电气设备的正常工作范围的上限值 调整到小于当前温度， 则此时 LED液晶显示屏应显示出错，扬声器发出声音，指示灯闪烁同时高压电气设备停止工作。 仿真结果如下图所示 ： 图 46 环境温度高于设定温度时 仿真 结果 河北大学 2020 届本科生毕业论文（设计 ） 22 5 结论 本文详细介绍了基于单片机 AT89C51 的温度控制系统的设计方案与软硬件实现。 系统包括温度采集模块、单片机控制模块、显示模块及驱动电路几个部分。 文中对每个部分的功能实现过程做了详细介绍，完成了课题既定任务。 经过Proteus 软件仿真，系统工作正常，达到了预期目标。 本系统简单易操作，也有很强的实际意义。 本系统的特点在于主控部分单片机为低压工作电路，而控制负载电路为交流 220V 电路。 因此 ,系统既可以由电池供电，作为一个单独的温度控制设备，又可以与各种电气设备封装到一起作为设备的一部分，这样相当于设备本身就 可以监控自己的工作温度，操作者也可以实时查看当前环境温度值，并且当环境温度发生异常时系统可以自动控制设备停止工作。 对于工作在环境温度 不稳定 的电气设备来说，这将是个不错的尝试。 河北大学 2020 届本科生毕业论文（设计 ） 23 参考文献 [1] 朱清慧，张凤蕊，翟天嵩等 .《 Proteus 教程》 .北京：清华大学出版社，2020 年： 250~298 [2] 徐爱钧 .《单片机原理实用教程 基于 Proteus 虚拟仿真》 .北京：电子工业出版社， 2020 年： 89~319 [3] 李全利，仲伟峰 .《单片机原理及应用》 .北京：清华大 学出版社， 2020年： 14~89 [4] 栾桂冬，金欢阳 .《传感器及其应用》 .西安：西安电子科技大学出版社，2020 年： 242~255 [5] 余孟尝 .《数字电子技术基础》 .北京：高等教育出版社， 2020： 278~378 [6] 华成英，童诗白 .模拟电子技术基础 .北京：高等教育出版社， 2020：185~196 [7] 朱群峰 . 《 基于 DS18B20 的单总线多路温度采集系统 》 [研究生论文 ].《传感器世界》， 2020 年， 30： 25~29 [8] 刘淼 .《基于 DS18B20 的温度控制 器设计》 [N].《西安外事学院学报》，2020 年， 4： 92~95 [9] 沙占友，范志广 .《由 DS18B20 组成的单线数字温度计原理与应用》 [G].《电测与仪表》， 1999 年， 36： 10~15 [10] Zheng Zhe.《 Design of Radar Signal Simulator Based on VirtexⅡ Series FPGA》《 Journal of Beijing institute of Technology》， 2020， 15： 106~110 [11] 百 度文 库 ， ， [12] 道客巴巴 ， [13] 百度百科 ， 河北大学 2020 届本科生毕业论文（设计 ） 24 致 谢 在毕业设计的学习过程，得到了指导老师唐予军老师的悉心指导和无私帮助。 他严谨的治学态度和谦和的为人给 我留下了深刻的印象。 虽然老师日常工作繁忙，教学任务重，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计方案的确定与修改，中期检查，后期系统设计等整个过程中老师都给予了我悉心的指导，同时，在课题的实施阶段，老师还为我提供了图书资料，实验室场地等资源。 在此，我向唐老师的指导与关怀表示真诚的感谢。 其次我还要感谢大学四年以来所有授课老师，为我打下电子专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励，此次毕业设计才能顺利完成。 还有许许多多给予我学业上生活上鼓励和帮助的老师、朋友，在此也 一并表示衷心的感谢。