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1、本科生毕业论文（设计）题 目: 花椒烘干加工温度自动控制系统 姓 名: 张济邦 学 院: 工学院 专 业: 电子信息科学与技术 班 级: 信息 92 学 号: 32309214 指导教师: 李 林 职称: 讲师 2013 年 5 月 12 日南京农业大学教务处制目 录摘要关键词Abstract:Key words:1 绪论1.1 选题意义和主要研究意义1.1.1研究的背景及意义1.1.2 研究的内容和方法1.2 研究方案1.2.1 方案选择1.2.2 方案内容2 设计理论基础2.1 MCU简介2.2 AT89S52引脚功能2.3 最小系统模块3系统硬件电路设计3.1 单片机控制单元3.2 温度
2、传感器设计3.2.1 DS18B20简介3.2.2 温度传感器与单片机的连接3.3 单片机与报警电路3.4 显示电路4 系统软件设计4.1 DS18b20的读操作4.2 DS18b20的温度数据处理4.3 1602显示部分5 系统调试及运行测试5.1硬件调试5.2软件调试5.3运行测试5.3.1开机温度测试5.3.2.设置温度测试5.3.3报警测试6 总结与展望6.1 总结6.2展望致谢参考文献附录一 系统程序附录二 元件清单附录三 设计实物图花椒烘干加工温度自动控制系统电子信息科学与技术专业学生 张济邦指导教师 李林摘要：针对目前我国农村花椒在成熟季节易受阴雨天气影响而影响其质量与产量这一问
3、题，提出基于单片机的花椒烘干加工温度自动控制系统。本设计将对花椒烘干温度控制予以研究，在控制过程中主要应用AT89S52、LED显示器，而主要是通过 DS18B20数字温度传感器采集环境温度，以单片机为核心控制部件，并通过四位数码管显示实时温度。软件方面采用汇编语言来进行程序设计，软件的设计采用模块化结构，使硬件在软件的控制下协调运作，实现了对花椒烘干系统温度的测量，显示，和报警等功能。实验结果表明，系统结构简单、性能可靠，能有效实现花椒加工过程中的温度控制。关键词：单片机系统；传感器；数据采集；温度；显示器Chinese Prickly Ash Drying Processing Tempe
4、rature Automatic Control System Student majoring in Electronic Information Science and Technology Zhang JibangTutor: Li LinAbstract:In view of the present our country rural Chinese prickly ash in mature season is easy affected by wet weather and affect the quality and yield of this problem, put forw
5、ard Chinese prickly ash drying processing automatic temperature control system based on single-chip microcomputer. This design will be research on Chinese prickly ash drying temperature control, mainly used in the process of control AT89S52 devices, LED display, and mainly through DS18B20 digital te
6、mperature sensor to collect environmental temperature, with the single chip processor as the core control unit, and through the four digital tube display real-time temperature. Software using assembly language to program design, the design of the software adopts modular structure, make the hardware
7、in the software under the control of the coordination, implementation of Chinese prickly ash drying system temperature measurement, display, and alarming etc. Function. The experimental results show that the system has simple structure, reliable performance, can effectively achieve the temperature c
8、ontrol in the process of Chinese prickly ash processing.Key words: SCM system; Sensor; Data acquisition; Temperature; Display1 绪论花椒，广泛分布于我国北部至西南，并且在我国华北、华中、华南均有分布。四川汉源花椒，古谓“贡椒”，自唐代元和年间就已被列为贡品，长达一千余年，史籍上多有记载。今日之川菜百味，更是以“麻”字当头，而正宗的川味，其椒必取自汉源，汉源花椒主要用于火锅主料、烧菜、炖菜等佳肴制作。花椒果实不仅可以作为调味剂，还是一味药用价值很好的中药。花椒在中医中味道
9、略带辛辣，但是是一种温和性的中药材，不仅能刺激味蕾增加进食，而且可以温暖身体，祛除寒气与湿气，还可以保护我们的胃和脾。然而在花椒成熟季节一旦遇到阴雨天气或晾晒不均衡会导致花椒色泽变暗沉，极大影响花椒的质量，直接造成经济上的损失与浪费，所以对于花椒烘干系统设计对于花椒的保产与量化生产显得尤为重要。我国农村对于花椒烘干加工采用人工控制，传统的花椒烘烤工艺多依赖于经验控制，其缺点也很明显，随意性大，温度分布不均，劳动强度大，经济效应不明显。二十一世纪是科学技术飞速发展的信息化时代，电子技术、微型单片机技术得到了空前广泛的应用，随着科学技术和生产的不断发展，在工农业生产中需要对各种参数进行温度测量控制
10、1。因此温度一词在生活生产之中出现的频率也日益增多，与之相对应的，温度控制也成为了生产生活中频繁使用的词语，同时它们在各行各业中也发挥着十分关键的作用。而在花椒烘干加工中，温度自动控制系统的建立可以避免在传统花椒烘干生产中的一些由外界因素而引起的减产与浪费，从而提高椒的生产经济效益，促进农业生产自动化与智能化的发展趋势。在单片机温度控制系统中的关键是测量温度、控制温度与保持温度，温度的测量是工农业对象中主要的被控参数之一2。本设计选用AT89S52单片机作为主控制器件，采用DSl8B20作为测温传感器并通过LCD1602并行传送数据，以实现温度显示。DSl8B20可直接读取被测温度值，进行数据
11、转换，该器件的物理化学性能比较稳定，线性度较好，在-55125最大线性偏差小于0.1。该器件也可直接向单片机传输数字信号，便于单片机的处理与控制。另外，该温度器件还能直接采用测温器件测量温度，从而简化了数据传输与处理过程。1.1 选题意义和主要研究意义1.1.1研究的背景及意义我国对花椒干燥的研究起步较晚，在过去的十几年中有一些技术成果，并且有一些干燥工艺已趋成熟，但基本上都是模仿国外的。在国外，干燥技术起步于四十年代，到二十世纪九十年代，已经形成较为完整的烘干加工体系，产品批量生产系列化、标准化、自动化水平较高。在我国,近年来对温度控制等新型控制的研究取得一批重要成果, 但大多数还是处于仿真
12、阶段, 将这些新型温度控制理论应用于复杂的工农业生产过程是今后自动控制领域里研究的重点方向。特别是近几年来，单片机控制在电子产品中的应用已经越来越广泛，且在很多的电子产品中也用到了温度检测与温度控制3。随着温度控制器件应用范围日益广泛，各种适用于不同产业的智能温度控制器应运而生，温度控制技术成为了现代科技发展中的一项重要技术。温度控制系统已应用于人们生产生活的各个方面，成为与人们息息相关的一个实际性问题。针对这种实际情况，设计一个花椒烘干加工温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。1.1.2 研究的内容和方法本课题先对国内花椒烘干生产现状做基本阐述与介绍，提出了花椒烘干加工温度自动控制系统
13、的设计，确立论文研究的主题内容及意义。然后开始阐述花椒烘干加工温度自动控制系统的设计原则与要求，根据要求选择合适的硬件系统方案，并完成软件方案设计，最后根据方案给出了系统的总体框架4。其次是电路系统的设计，根据系统设计要求和总体框架，按照模块化的设计方法，分别设计了主控模块、键盘模块、温度控制模块、显示模块，完成了电路系统的设计。然后介绍系统的软件设计，完成了中断处理子程序与数据处理程序的设计。最后是对组成花椒烘干加工温度自动控制系统的硬件电路进行调试实验和整体运行调试，找出研究中存在的问题与尚未完成的工作，对下一步的研究方向提出意见和建议。1.2 研究方案1.2.1 方案选择温度控制系统是比
14、较典型与常见的过程控制系统。温度是工农业生产过程中重要的被控参数之一，现在单片机控制技术在这方面的应用，使温度控制系统达到智能化与自动化，相比过去单纯采用电子线路进行PID调节的控制效果要好很多，在可控性方面也有了很大的进步与提高。温度是一个非线性的研究对象，本身具有大惯性的特点，表现在低温段惯性较大，高温段惯性较小。对于这种温控对象，一般认为其具有如下（1-1）的传递函数形式5： （1-1）负载固态继电器信号放大信号放大数据采集比较器温度预置图1-1 “一位式”模拟控制方案方案一如图1-1所示，此方案是传统“一位式”模拟控制方案，方案选用模拟电路，采用电位器设定值，反馈温度值与设定值比较后，
15、决定是否加热。其特点是电路结构简单，易于实现，但是系统所得到的结果精度不高且调节动作频繁，系统静态差较大、不稳定，受环境影响大，不能实现复杂的控制算法，不能用键盘设定，且不能用数码管显示。固态继电器上限比较负载信号采集信号处理信号放大温度预置下限比较图1-2 “二位式”模拟控制方案方案二如图1-2所示，此方案是传统的“二位式”模拟控制方案，方案二基本思想与方案一相同，但采用了上下限比较电路，因此控制精度有所提高。这种方法还是采用了模拟控制方式，所以也不能实现复杂的控制算法使控制精度有所提高，并且不能对键盘进行设定，不能用数码管显示。DS18B20温度数据采集AT89S52单片机按键设置驱动显示
16、报警电路图1-3 单片机控制方案方案三如图1-3所示，此方案采用89S52单片机系统来实现。单片机软件编程灵活、自由度较大，可使用软件编程以实现各种控制算法与逻辑控制。在单片机控制系统中可以用数码管来显示花椒烘干温度控制系统温度的实际值，并能使用键盘输入设定值。本方案选用AT89S52芯片，不需要外扩展存储器，使系统整体结构更加简单。结论：方案一与方案二是传统的模拟控制方式，而模拟控制系统难以实现复杂的控制功能，控制方案的执行与修改也较为繁琐。而方案三是采用以单片机为控制核心的控制系统，对温度进行控制，可达到模拟控制系统所达不到的效果，并且实现键盘设定与显示功能，提高了系统的自动化与智能化，使
17、得系统所测到结果的精度大大提高。所以，经过了对三种系统方案的比较，本次毕业设计采用方案三。1.2.2 方案内容本设计所要研究的课题是花椒烘干加工温度自动控制系统，主要介绍了对花椒烘干温度的显示、控制及报警设计，实现温度的实时显示与控制功能。对于花椒烘干温度控制部分，采用DS18S20传感器、AT89S52单片机及LED的硬件电路，以完成对花椒温度的实时检测与显示。使用DS18S20传感器与单片机连接，由软件与硬件电路配合，来实现对加热电阻丝的实时控制与超出设定的上下限温度的报警系统的设计。系统的温度控制部分，采用PID闭环负反馈控制系统，由DS18S20检测系统内部温度，采用中值滤波的方法，取
18、一个值存入程序存取器内部一个单元来作为最终检测信号，并在LED上显示6。控制器采用AT89S52单片机，使用PID算法对检测信号与设定值的差值进行调节，输出控制信号给执行机构，来调节加热电阻的加热功率，从而控制系统内部温度。它具有微型化、高性能、低功耗、抗干扰能力强与易配微处理器等的优点，非常适合于构成多点的温度测控系统，可以直接将温度转化成串行数字信号，以供微机处理，而且每片DS18S20传感器都有唯一的产品号，可以一并存入其ROM中，在构成大型温度测控系统时，在单线上可挂接多个DS18S20传感器芯片。DS18S20读出或写入DS18S20信息仅需要一根口线，其温度变换功率及其读写均来源于
19、数据总线，该总线本身也可以向所接的DS18S20芯片供电，不需要额外电源。同时DS18S20能提供九位温度的读数，无需外围硬件即可构成温度检测系统。本次设计主要实现温度测试，温度显示与温度的门限设定，超过设定的门限值时自动启动加热装置等功能。而且还要以单片机为控制主机，使温度传感器通过一根口线与单片机相连接，外加上人机对话部分与温度控制部分共同实现温度的实时监测与控制7。此设计为基于单片机实现的温度控制系统，以达到对花椒烘干自动加工效果。本课题分析了目前国内在花椒烘干加工中的诸多问题，设计了一种基于单片机系统花椒烘干加工温度自动控制系统，这是温度控制系统在农业生产当中的应用。该烘干系统集自动烘
20、干加工与温度即时显示于一体，亦可通过按键控制调节温度。本设计系统具有掉电记忆功能，大大增强了系统的稳定性与安全性，具备一定的生产实用性，对后续研究开发有着一定的参考意义。2 设计理论基础2.1 MCU简介CPU是整个控制部分的核心。在考虑经济性和满足设计需求的前提下，本设计选用ATMEL公司生产的8位AT89S52单片机来作为整个系统的控制核心。AT89S52是ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含8kb可编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术，兼容了标准8051指令系统及引脚，它集Flash存储器既可在线编辑（ISP）与传统方法
21、进行编辑及通用8位微处理器多功能于单片芯片中，功能强大。AT89S52在单芯片上拥有灵巧的8 位CPU 和系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案8。AT89S52单片机可提供许多高性价比的应用场合，本设计使用AT89S52单片实物图如图2-1所示，其逻辑引脚图如图2-2所示。图2-1 AT89C52图2-2 AT89S52逻辑引脚图在本设计系统中，AT89S52单片机内部的功能单元已经能够满足系统设计需要，不需要系统扩展。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2个数据指针
22、，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。此外，AT89S52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。在空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器8K 字节在系统可编程Flash。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。2.2 AT89S52引脚功能(1) 电源和晶振VCC：运行和程序校验时加+5VGND：接地XTAL1：输入到振荡器的反向放大器
23、XTAL2：反向放大器的输出，输入到内部时钟发生器（当使用外部振荡器时，XTAL1接地，XTAL2接收振荡器信号）RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令
24、是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。(2) I/O（4个口，32根）P0口：8位、漏极开路的双向I/O口。当使用片外存储器（ROM、RAM）时，作地址和数据分时复用。在程序校验期间，输出指令字节（需加外部上拉电路）。P0口（作为总线时）能驱动8个LSTTL负载。P1口：8位、准双向I/O口。在编程/校验期间，用于输入低位字节地址。P1口可驱动4个LSTTL负载。对于80C51，P1.0T2，是定时器的计数端且位输入；P1.1T2EX，是定时器的外部输入端。这时，读两个特殊输入引脚的输出锁存器应由程序置1。P2口：8位、准双向I/O口。当使用片外存储器（ROM及RAM）时，输出高8位地址。
25、在编程/校验期间，接收高位字节地址。P2口可以驱动4个LSTTL负载。P3口：8位、准双向I/O口，具有内部上拉电路。P3口提供各种替代功能。在提供这些功能时，其输出锁存器应由程序置1。P3口可以输入/输出4个LSTTL负载。(3) 串行口P3.0RXD（串行输入口），输入。P3.1TXD（串行输出口），输出。(4) 中断P3.2INT0外部中断0，输入。P3.3INT1外部中断1，输入。(5) 定时器/计数器P3.4T0定时器/计数器0的外部输入，输入。P3.5T1定时器/计数器1的外部输入，输入。(6) 数据存储器选通P3.6WR低电平有效，输出，片外存储器写选通。P3.7RD低电平有效，
26、输出，片外存储器读选通。(7) 控制线(共4根)输入：RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。RESET 此脚为高电平时（约2个机器周期）可将单片机复位。RST/VPD：当出现两个机器周期高电平时，单片机复位。复位后，P0P3输出高电平；SP寄存器为07H；其它寄存器全部清0；不影响RAM状态。如图2-3所示。 图2-3 按键电平复位EA/Vpp片外程序存储器访问允许信号，低电平有效。在编程时，其上施加21V的编程电压。注意：在加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编
27、程电源（VPP）。输入、输出：ALE/PROG地址锁存允许信号，输出。ALE以1/6的振荡频率稳定速率输出，可用作对外输出的时钟或用于定时。在EPROM编程期间，作输入，输入编程脉冲（PROG）。ALE可以驱动8个LSTTL负载。当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。注意：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，M
28、OVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。输出：PSEN片外程序存储器选通信号，低电平有效。在从片外程序存储器取址期间，在每个机器周期中，当PSEN有效时，程序存储器的内容被送上P0口（数据总线）。PSEN可以驱动8个LSTTL负载。2.3 最小系统模块本次设计中，选用ATMEL公司的AT89S52单片机作为数据处理及操作控制芯片。但是只有单片机芯片是无法完成数据处理及控制功能的，必须有附加电路，使单片机芯片组成一个可运行的系统，才能实现其功能13。本次设计中，由AT89S52芯片连同附加电路，构成的单片机最小系统作为数据处理及控制模块
29、。其中，使用P1口作为1602液晶的数据传输口，P2口作按键扫描接口，P2.3作DS18B20的总线接口，P2.5、P2.7作报警控制接口，P3口作1602的命令数据控制、时钟、读写控制和使能控制接口。其电路连接图2-4如下：图2-4 数据处理及控制模块3系统硬件电路设计3.1 单片机控制单元单片机控制单元，如图3-1所示，为按键控制电路，其中按键控制电路这一模块放置了“设置”、“加1”、“减一”三个按键，以实现人机对话，设定温度门限值，使系统电路在人为设定的某一温度区间相对稳定的工作14。图3-1 按键控制电路3.2 温度传感器设计3.2.1 DS18B20简介DS18B20程序设定912位
30、的分辨率，精度为0.5C，可以满足系统工作要求。在系统的设计中，可选更小的封装方式与更宽的电压适用范围。芯片的分辨率设定及用户设定的报警温度存储在EPROM中，去电后自动保存。图3-2 DS18B20TO92封装温度传感器温度传感器DS18B20引脚如图3-2所示。引脚功能说明：VDD ：可选电源脚，电源电压范围为35.5V。当工作于寄生电源时，该引脚必须接地。DQ ：数据输入/输出脚。漏极开路，常态下为高电平。GND ：电源地 图3-3 DS18B20内部结构图DS18B20内部结构如图3-3所示，其结构主要由64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器四部分组
31、成。光刻ROM中的64位序列号为出厂前被光刻好的，可以看作是该DS18B20芯片的地址序列码。64位光刻ROM的排列为：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20芯片自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是能使每一个DS18B20都各不相同，这样就实现了一根总线上挂接多个DS18B20的目的10。 DS18B20温度传感器内部存储器包括：高速暂存RAM与非易失性的可电擦除的E2RAM, E2RAM存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。 暂存存储器包含8个连续字节，前两个字节表示测得的温度信息，第一个字
32、节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。第三个与第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节主要用于内部计算。第九个字节是冗余检测字节。 如：TM R1 R0 1 1 1 1 1该字节各位的意义如下：TM是测试模式位，低五位一直都是1 ，主要用于设置DS18B20在工作模式还是测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不能去改动。R1和R0用来设置分辨率，如表3-1所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）表3-1 DS18B20温度转换时间表R1R0分辨率/位温度最大转向时间0099
33、3.750110187.510113751112750DS18B20的通讯协议表明，主机控制DS18B20完成温度转换必须要经过三个步骤：首先，每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，然后复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待1660微秒左右，然后发出60240微秒的存在低脉冲，当主CPU收到此信号则表示复位成功。3.2.2 温度传感器与单片机的连接温度传感器的单总线(1-Wire)与单片机的P2.0口连接，P2.0是单片机的高位地址线A8。P2端口是一个带内部
34、上拉电阻的8位双向IO口，其输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对该端口写“1”，可通过内部上拉电阻将其端口拉至高电平，此时可作为输入口使用。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，如执行MOVX DPTR指令，则表示P2端口送出高8位的地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，可执行MOVX RI指令，P2端口内容即为特殊功能寄存器(SFR)区中R2寄存器的内容，并在整个访问期间不改变。在Flash编程和程序校验时，P2端口也作接收高位地址和其他控制信号。图3-4为DSl8820与单片机的接口电路。图3-4 DS18B20和单片机的接口连接3.3 单片机与报
35、警电路设计中的报警电路是由限流电阻与发光二极管组成，并与单片机的P2.6端口相连接，连接图如图3-5所示。图3-5 报警电路3.4 显示电路显示模块内部自带字符发生存储器（CGROM）,其中字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是（41H），在显示时模块把代码41H发给液晶模块，我们就能在液晶上看到字母“A”。1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，可以完成对液晶的数据显示、时序控制、工作方式式设置等9。本设计中采用的LCD1602液晶模块是标准16针插座，连接图电路如图3-6所示。 图3-6 显示电路的连接图4
36、 系统软件设计4.1 DS18b20的读操作DSl8B20的主要数据元件有：64位激光Lasered ROM，温度灵敏元件和非易失性温度告警触发器TH与TL。DSl8B20可以从单总线获取电源，当信号线为高电平时，可以将能量贮存在内部电容中；而当单信号线为低电平时，将该电源断开，直到信号线变为高电平重新接上寄生(电容)电源为止。此外，还可外接5 V电源，为DSl8B20供电。DSl8B20的供电方式很灵活，还可以利用外接电源来增加系统的稳定性与可靠性11。DS18B20的读写时序如图4-14-3所示：图4-1 DS18B20的复位时序图图4-2 DS18B20的写数据时序图图4-3 DS18B
37、20的读数据时序图由4-14-3所示时序图可知，DS18B20在复位时需要480us的低电平，在等待15us后MCU将总线拉高，等待DS18B20的响应信号；DS18B20在写数据时分为写“0”和写“1”操作，在写“0”操作时，DS18B20需要至少60us总线被拉低，然后在60us内将“0”写入DS18B20中，持续时间至少1us，而在写“1”操作时只需将写入的“0”改为“1”即可12；DS18B20的读操作也分为读“0”和读“1”操作，在读“0”操作时，总线需要15us被拉低，再拉高45us，然后在15us内将数据读走，读“1”操作同读“0”操作，其程序流程图如图4-4所示：开始DS18B
38、20的初始化启动温度转换读取温度寄存器跳过读序列号的操作跳过读序列号的操作DS18B20的初始化RETLOW-低八位 HIGH-高八位图4-4 DS18B20读取温度的流程图4.2 DS18b20的温度数据处理在读出温度数据后，LOW的低四位为温度的小数部分，可以精确到0.0625，LOW的高四位与HIGH的低四位是温度的整数部分，HIGH的高四位全部为1表示负数，全部为0表示正数。所以可先将数据提取出来，分成三部分：小数部分、整数部分与符号部分。小数部分进行四舍五入处理：大于0.5，向个位进1；小于0.5，舍去不要。当数据是个负数时，在显示之前进行数据转换，将其整数部分取反并加一。由于DS1
39、8B20最低温度只能是-55，所以可以将整数部分的最高位换成一个“-”，表示为负数16。图4-5为温度数据处理程序的流程图。开始提取整数部分存入HT提取小数部分存入LTLT右移三位,将精度降低到0.5摄氏度HT+将小数部分整数化提取符号部分存入signLT是否大于5是否为负数RET负数标志flag=1YNNY图4-5 温度数据处理流程图4.3 1602显示部分1602的读写时序图如下：图4-6 1602液晶的读时序图图4-7 1602的写时序图根据以上时序图可以得出读写程序流程图，如图4-8，4-9所示：开始开始开始选择写数据写命令RS=1|RS=0选择写数据写命令RS=1|RS=0选择读操作
40、RW=0选择写操作RW=1使能EN使能EN禁止EN准备写入的数据DB0DB7结束禁止EN结束 图4-8 1602的写流程图 图4-9 1602的读流程图5 系统调试及运行测试单片机控制的温度控制系统样机完成以后，便可进入系统的在线（联仿真器）调试，主要任务是排除样机的硬件故障，完善其硬件结构，并通过试运行设计中的程序，以除程序错误，优化程序结构，使系统达到预期的功能。 5.1硬件调试单片机应用系统的硬件和软件调试往往是交叉进行的，但通常是先从硬件着手，排除样机中明显的硬件故障，尤其是电源故障，才能安全地和仿真器相连，以进行综合调试。本设计调试过程中所用的调试方法主要有：静态测试、联仿真器在线调
41、试。（1）静态测试在样机加电之前，根据硬件电器原理图和装配图仔细检查样机线路的正确性，并核对元器件的型号、规格和安装看是否符合要求，特别注意电源的走线，防止电源之间的短路和极性错误，并重点检查扩展系统总线（地址总线、数据总线和控制总线）是否存在相互间的短路或与其它信号线的短路。然后是加电检查各个插件上引脚的电位，仔细测量各点电位是否正常，尤其要注意单片机插座上的各点电位，若有高压，联机时将会损坏仿真器。最后是在不加电情况下，除单片机以外，插上所有的元器件，最后用仿真适配器将样机的单片机插座和仿真器的仿真接口相连，为联机调试做准备。 （2）联仿真器在线调试主要是测试RAM存储器：用仿真器写命令将
42、一批数据写入样机中扩展的RAM，然后用读命令读出其内容，若对任意单元读出和写入内容一致，则扩展RAM和单片机的连接没有逻辑错误。若读出写入内存不一致，则可能是地址数据线短路，此时应该写入不同的数据观察读出结果，或缩小对RAM的读写范围，检查对RAM中其它区域的影响，这样可初步对地址数据线短路错误定位，再用万用表、示波器等进一步确诊。5.2软件调试软件调试所使用的方法主要有：计算程序的调试方法、综合调试法。（1）计算程序的调试方法计算程序的错误是一种静态固定的错误，因此主要用断点或单拍运行方式来调试。根据计算程序的功能，事先准备好一组测试数据。调试时，首先用仿真器的写命令，将数据写入计算程序的参
43、数缓冲单元，然后从计算程序开始运行直至结束，运行的结果和正确数据比较，如果对所有的测试数据进行测试，都没有发生错误，则该计算程序调试成功；如果发现结果不正确，则改用单步运行方式，即可检查出错误所在。计算程序的修改由错误性质而决定，如果是算法错误，那是根本性错误，则应该重新设计该程序；但如果是局部的指令有错，则修改即可17。如果用于测试的数据没有全部覆盖实际计算的原始数据的类型，调试没有发现错误则可能在系统运行过程中暴露出来。（2）综合调试在完成了各个模块程序（或各个任务程序）的调试工作以后，就可以进行系统的综合调试。综合调试一般采用全速断点运行方式，这个阶段的主要工作是排除系统中遗留的错误，以
44、提高系统的动态性能和系统精度。在综合调试的最后阶段，应保证在目标系统的晶振频率下工作，使系统全速运行目标程序，实现了预定功能技术指标后，便可将软件固化，然后再运行固化的目标程序，成功后目标系统便可脱机运行，这样一个应用系统就算研制成功了。5.3运行测试5.3.1开机温度测试开机温度测试仿真图如图5-1所示图5-1 开机温度测试仿真5.3.2.设置温度测试设置温度测试仿真图如图5-2所示图5-2 设置温度测试仿真图5.3.3报警测试当温度过高时，报警启动，报警测试仿真图如图5-3所示5-3 报警测试仿真图6 总结与展望6.1 总结 将近四个月的毕业设计即将结束，这也意味着我的大学生活快要结束了，但我们的学习没有结束，在本次设计中，我们所学过的理论知识接受了实践的检验，增强我的综合运用所学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。本设计以AT89S52系列单片机为核心，用AT89S52单片机作为控制器件，温度信号通过热敏电阻和放大器转换成电信号，测