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1、南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）基于AT89S52温度控制器的设计班 级： 09电子信息工程 专 业： 电子信息工程技术（智能电子） 教 学 系： 指导老师： 完成时间 2011年 10 月 20 日至 2011年 11 月 30 日摘 要 在某些工业生产过程中，如恒温炉、仓库储藏、花卉种植、小型温室等领域都对温度有着严格的要求，需要对其加以检测和控制。传统的温度测量方法是将温度传感器输出的模拟信号放大后送至远端A/D转换器，最后单片机对A/D转换后的数据进行分析处理。这种方法的缺点是模拟信号在传输的过程中存在损耗并且容易受到外界的干扰，导致测量的温度精度不高。 采用数字温度传感器DS18
2、B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。采用单片机控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。 关键词: AT89S52、DS18B20、EEPROM、键盘 目 录摘要I1绪论1 1.1 课题的背景及意义1 1.2 相关技术的发展概况1 1.3 温度控制器设计方案2 1.3.1功能实现2 1.3.2方案设计32 硬件电路设计4 2.1 最
3、小化电路设计4 2.1.1 主控芯片简介4 2.1.2 最小化电路6 2.2 温度采集电路设计7 2.2.1温度采集芯片简介8 2.2.2 工作原理9 2.2.3 温度采集电路11 2.3 存储电路设计12 2.3.1 存储芯片简介12 2.3.2 工作原理14 2.3.3 存储电路16 2.4显示电路设计16 2.4.1 显示方案确定16 2.4.2 驱动芯片简介18 2.4.3 显示电路203 系统软件设计22 3.1 主程序流程22 3.2 子程序流程22 3.2.1 中断流程22 3.2.2 键盘扫描流程22 3.2.3 温度检测与报警流程22 3.2.4 DS18B20温度采集流程2
4、3 3.2.5 CAT24C02 读写模块流程234 系统仿真27 4.1 仿真软件简介27 4.2 仿真过程27 4.3 仿真结果285 系统制作与调试31 5.1 系统制作31 5.2 系统调试316系统设计总结33参考文献34附录一 系统原理图35附录二 程序36n 1绪论1.1 课题的背景及意义温度控制系统在国内各行各业的应用虽然己经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术
5、还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少随着我国经济的发展及加入WTO,我国政府及企业对此都非常重视,对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家，企业的研发中心，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。目前，温度控制器产品从模拟、集成温度控制器发展到智能数码温度控制器。智能温控器（数字温控器）是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结合，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种控制器，并且它是在硬件的基础上通过软件来实现控制功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平，现阶段正朝着高精度高质量的方向发展,相信以我国的实力，温控技术在不久的将来一定会为于世界前列！1.2
6、相关技术的发展概况(1)近年来国内温度控制系统的发展l 温度控制器广泛应用于家用电器，主要为冰箱、冷柜、空调、饮水机、微波炉等制冷制热产品配置。l 在工业园购地或新建厂房，增添设备，可年产温度控制器500万只。目前国内市场价每只温度控制器11元，出口价每只2美元。年产500万只温度控制器，年产值可达6000万元，年利润可达1500万元，投资回收期3.5年 左右。l 目前国内温度控制器生产企业较少，仅广东、江苏、辽宁、江西各有一家规模稍大一点的生产厂家，他们的生产能力远远不能满足电子温度控制器 市场的需求。l 温度控制器不仅在国内市场销售顺畅，而且在国际市场也十分看好，特别是日本、意大利、美国等
7、国家对温度控制器产品的需求量很大，出口前景十分乐观。l 由于沿海发达地区产业的梯度转移，科龙集团已在南昌新建分厂，上海华意集团也与江西签订了投资意向，江西境内的昌河集团微型汽车规模日益壮大，汽车、空调用温度控制器需求量也必将增大。(2) 近年来国外温度调节系统的发展 因为温度控制器环节已经被纳入为分布式控制系统（DCS），个人电脑（PC）和可编程逻辑控制器（PLC）。工业电子温度控制器全球市场的增长率在2003年为3.6%，2004年为3.5%，2005年为2.5 % 。预计2006年全球市场的增长率仅为1.2% ，而预测2010年的综合年度增长率（CAGR）仅为0.7% 。欧洲和北美工业电子
8、温度控制器市场受到这一趋势的影响最大。这两个较大地区的市场预计将在2010年出现负增长。然而，亚太市场，较小的拉丁美洲和其他地区的市场预计仍将保持增长。 中国作为一个主要的制造中心和工业电子温度控制器市场的崛起是这一增长的驱动因素。OEM厂商以及众多的终端工业厂商已经开始转移到中国大陆，以获得低成本的劳动力和原料优势。日本经济的复苏同样推动该地区走出了停滞发展时期。OEM厂家和主要终端工业公司将制造业务向中国的转移，以及温度控制器价格的下降，是欧洲和北美工业电子温度控制器市场预测下降的主要原因。此外，许多位于欧洲和北美的工业电子温度控制器供应商已经表明一旦准备充分，他们将很快在中国展开他们的制
9、造工业电子温度控制器业务。通过在中国生产电子温度控制器，供应商不但可以获得更便宜的劳动力和原料的竞争优势，而且他们这样更接近主要的发展市场。1.3 温度控制器设计方案 本设计利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度控制系统，文中传感器与单片机实际应用有机结合，简单讲述了利用新型芯片探测环境温度的过程，以及实现模数转换的原理过程。1.3.1功能实现 本设计的目的是以单片机为核心设计出一个温度采集系统。通过本课题设计，综合运用单片机及接口技术、微机原理、微电子技术，锻炼动手操作能力，综合运用能力，学习论文的写作方法和步骤。设计的温度控制器有以下功能：l 测温范围：-55+125；l 测温分辨力
10、：=0.5；l 测温准确度：=0.5；l 温度显示：采用6个7段数码管；l 温限可经键盘实现简单的人机互动,灵活设定温度范围；l 超温度范围报警。1.3.2方案设计 本系统采用了单片机AT89S52，利用数字温度传感器DS18B20对环境进行测温，同时采用MAX7219驱动六位7段共阴极数码管，同时还采用EEPROM对温度上下限进行存储，此外还有键盘设备来实现温度上下限值的设置，红绿灯报警温度的越线，继电器和电机对温度进行调整等来实现该温度控制器的智能化。总体硬件结构框图如图1.1所示。AT89S52EEPROM按键继电器电机驱动LED显示报警电路温度传感器DS18B20MAX7219图 1.
11、1 系统硬件结构n 2 硬件电路设计2.1 最小化电路设计主控芯片要能正常工作，首先要提供电源，除其次要有晶振电路提供时钟脉冲信号，除此之外还要有复位电路使单片机或系统其它部件处于某种确定的初始状态，最后还要是单片机有程序。2.1.1 主控芯片简介AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash 存储器。AT89S52使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统 可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，AT89S52拥有灵巧的8 位CPU和在系统可编程Flash，使AT89S52为
12、众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。采用40引脚双列直插封装（DIP）的AT89S52单片机引脚分配如图2.1所示。(1) 主要性能参数l 与MCS51兼容 ；l 1000次擦写寿命；l 工作电压为4.0V5.5V；l 全静态工作：024MHz；l 3级程序安全加密保护；l 2568位内部RAM；l 32个可编程I/O端口；l 3个16位定时器/计数器；l 8个中断源；l 支持低功耗及掉电模式；l 支持中断从掉电模式唤醒；l 内置看门狗 。 图2.1 AT89S52引脚分配图 (2)引脚功能 P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电
13、平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（TTL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数和定时器/计数器2的触发输入。P2口：P2 口是
14、一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（TTL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX A,DPTR）时，P2口送出高八位地址。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P3输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（TTL）。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下， ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH
