基于单片机的温度控制学位论文Word下载.docx

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2.2工作框图.................................................................................8

2.3产品使用说明书.....................................................................9

第三章硬件设计.....................................................................10

3.1电路接线图............................................................................10

3.2模块介绍及应用....................................................................11

3.2.1温度、湿度探测..................................................................11

3.3主要原器件的介绍................................................................13

3.3.1AT89S51................................................................................13

3.3.2DS1302..................................................................................21

3.3.3SHT11...................................................................................27

3.3.48279......................................................................................33

第四章软件设计......................................................................38

4.1流程图....................................................................................38

4.2内存分布图............................................................................39

第五章总结与展望.................................................................40

第六章致谢...............................................................................42

第七章参考文献......................................................................43

第一章绪论

1.1单片机概况

单片机（SingleChipMicrocomputer）,国际上又称为微控制器，它是一种集成电路芯片。

它采用超大规模技术将具有数据处理能力的微处理器（CPU）、存储器（含程序存储器ROM和数据存储器RAM）、输入、输出接口电路（I/O接口）集成在同一块芯片上，构成一个即小巧又很完善的计算机硬件系统，在单片机程序的控制下能准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。

所以说，一片单片机芯片就具有了组成计算机的全部功能。

随着SCM在技术上、体系上的不断进步，使其控制功能不断扩展，它的主要作用已经不是计算，而是控制了。

正是由于单片机的这种结构及它所采取的半导体工艺，使其具有很多显著的优点和特点，其主要特点如下工：

（1）控制功能强。

为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。

（2）集中度高、体积小、有很高有可靠性。

单片机把各功能部件集中在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了芯片内部之间的；

连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。

另外，其体积小，对于强磁环境晚于采取屏蔽措施，适合于在恶劣与此环境下工作。

（3）有优异的性能价格比。

（4）低功耗、低电压、，便于生产便携式产品。

（5）增加了I2C串行总线方式、SPI串行接口等，进一步缩小了体积，简化了结构。

（6）单片机的系统扩展、系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。

1.2设计可行性分析

社会加步的前进，与之给人们带来的压力也随之增大，长时间的疲累会使人的细胞从运动状态沉溺于安眠状态，使人无法集中精力工作，甚至能使人的免疫也与之下降，而汗蒸房的出现，可以调解使人的细胞从安眠状态活跃到运动状态，它能使加快人体的血液循环及新陈代谢，排出体内毒素，平衡人体酸碱度，补充新的营养物质，从而起到保健和治疗作用。

使人高度集中精神，而汗蒸时间的长短会影响汗蒸的效果，如何使效果更加，为此，此次单片机设计，能自能化显示汗蒸时间及房内温度与湿度的控制，所以，这种设计是完善汗蒸房的不足，此设计非常有必要，以达到汗蒸效果更加的目的！

第二章总体设计方案

2.1工作原理

工作原理分为信号采集和LED显示部分，由SHT11、DS1302、AT89S51、8279及LED组成，用SHT11芯片探测汗蒸房内的温度和湿度，通过数据线端将其传送到AT89S51,AT98S51接收到传来的温度和湿度后，并将其处理转换，然后在LED上分别显示出来，用DS1302来供给时间频率，并将年月日时间也在LED上显示出来，且年月日时间可以通过芯片按键8279调整，汗蒸房内的人数及每人汗蒸的时间和房内的温度与湿度都可以再LED上显示出来。

2.2框图

1.1.2硬件的总体设计

本系统由温度采集电路、时间电路、单片机、按键、显示、数据存储等部分组成，成对温度信号的采集、处理、存储，控制系统的工作的功能。

原理框图如图1所示。

图1系统硬件原理框图

2.3产品使用说明书

当芯片复电后，SHT11、AT89S51、8279复位，而DS1302一直提给一个时钟频率，按键一共又5个！

其中，p0.0为修改按键，p0.1为确认按键，p0.2为修改键加按键，p0.3为修改键减按键，p0.4为房内人数的按键！

第三章硬件设计

3.1电路接线图

3.2模块介绍及应用

3.2.1温度、湿度探测

温度与湿度的测量由SHT11芯片完成，它有四个触头，高度集成，将温度感测、湿度感测、信号变换、A/D转换等功能。

集成到一个芯片上，提供二线数字串行接口SCK和DATA接口简单，支持CRC传输校验，传输可靠性高，测量精确度高，由于同时集成温湿度传感器，可以提供温度补偿和湿度测量和高质量的露点计算，可靠性高，精确性高，能更好的测量汗蒸房内的温度和湿度并快速传出来！

3.2.2时钟电路

DS1302是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。

采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。

DS1302内部有一个31×

8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。

DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。

能提供一个稳定的时钟并在LED上显示出来！

3.2.3信号处理

中央处理器是单片机的最核心的部分，主要完成运算和中指功能，这一点与通用微处理器基本相同，只是它的控制功能更强。

它是一个字长为8位的中央处理单元，对诗句的处理是按字节为单位进行的。

数据存储器用于存放变化的数据，89s51中数据存储器的地址空间为256个RAM单元，但其中能作为数据存储器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用寄存器占用。

4个8位的I/O口，并行I/O口主要是用于实现与外部设备中数据的并行输入/输出，有些I/O

口还具有其他多重功能。

3.3主要元器件的介绍

3.3.1AT98S51

AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

　　AT89S51具有如下特点：

40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

　　此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。

空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。

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。

　　1．主要特性：

　　•8031CPU与MCS-51兼容

　　•4K字节可编程FLASH存储器（寿命：

1000写/擦循环）

　　•全静态工作：

0Hz-24KHz

　　•三级程序存储器保密锁定

　　•128*8位内部RAM

　　•32条可编程I/O线

　　•两个16位定时器/计数器

　　•6个中断源

　　•可编程串行通道

　　•低功耗的闲置和掉电模式

　　•片内振荡器和时钟电路

　　2．管脚说明：

　　VCC：

供电电压。

　　GND：

接地。

　　P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

　　P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

　　P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

　　P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

　　P3.0RXD（串行输入口）

　　P3.1TXD（串行输出口）

　　P3.2/INT0（外部中断0）

　　P3.3/INT1（外部中断1）

　　P3.4T0（记时器0外部输入）

　　P3.5T1（记时器1外部输入）

　　P3.6/WR（外部数据存储器写选通）

　　P3.7/RD（外部数据存储器读选通）

　　P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

　　I/O口作为输入口时有两种工作方式即所谓的读端口与读引脚读端口时实际上并不从外部读入数据而是把端口锁存器的内容读入到内部总线经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线上面图中的两个三角形表示的就是输入缓冲器CPU将根据不同的指令分别发出读端口或读引脚信号以完成不同的操作这是由硬件自动完成的不需要我们操心1然后再实行读引脚操作否则就可能读入出错为什么看上面的图如果不对端口置1端口锁存器原来的状态有可能为0Q端为0Q^为1加到场效应管栅极的信号为1该场效应管就导通对地呈现低阻抗,此时即使引脚上输入的信号为1也会因端口的低阻抗而使信号变低使得外加的1信号读入后不一定是1若先执行置1操作则可以使场效应管截止引脚信号直接加到三态缓冲器中实现正确的读入由于在输入操作时还必须附加一个准备动作所以这类I/O口被称为准双向口89C51的P0/P1/P2/P3口作为输入时都是准双向口接下来让我们再看另一个问题从图中可以看出这四个端口还有一个差别除了P1口外P0P2P3口都还有其他的功能

　　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。

　　/PSEN：

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

　　/EA/VPP：

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式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编程电源（VPP）。

　　XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

　　XTAL2：

来自反向振荡器的输出。

第二节DS1302

2.2.1引脚功能及结构

　DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。

　　DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。

在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。

DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。

当Vcc2大于Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。

当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。

X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。

RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。

RST输入有两种功能：

首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；

其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。

当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。

如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。

上电运行时，在Vcc≥2.5V之前，RST必须保持低电平。

只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。

I/O为串行数据输入输出端（双向），后面有详细说明。

SCLK始终是输入端。

下图为DS1302的引脚功能图

图2-9DS1302引脚功能图

2.2.2DS1302的控制字节

DS1302的控制字如图2所示。

控制字节的最高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;

位5至位1指示操作单元的地址;

最低有效位（位0）如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。

1.2.3数据输入输出（I/O）

在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。

同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。

2.2.4DS1302的寄存器

　　DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式。

此外，DS1302还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。

时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。

DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：

一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0H～FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；

另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH（写）、FFH（读）。

2.2.5DS1302实时显示时间的软硬件

DS1302与CPU的连接需要三条线，即SCLK（7）、I/O（6）、RST（5）。

图2示出DS1302与89C2051的连接图，其中，时钟的显示用LCD。

图2-10DS1302与AT89S51的连接图

2.2.6DS1302与CPU的连接

　　实际上，在调试程序时可以不加电容器，只加一个32.768kHz的晶振即可。

只是选择晶振时，不同的晶振，误差也较大。

另外，还可以在上面的电路中加入DS18B20，同时显示实时温度。

只要占用CPU一个口线即可。

LCD还可以换成LED，还可以使用北京卫信杰科技发展有限公司生产的10位多功能8段液晶显示模块LCM101，内含看门狗（WDT）/时钟发生器及两种频率的蜂鸣器驱动电路，并有内置显示RAM，可显示任意字段笔划，具有3－4线串行接口，可与任何单片机、IC接口。

功耗低，显示状态时电流为2μA（典型值），省电模式时小于1μA，工作电压为2.4V～3.3V，显示清晰。

2.2.7DS1302调试中问题说明

　　DS1302与微处理器进行数据交换时，首先由微处理器向电路发送命令字节，命令字节最高位MSB（D7）必须为逻辑1，如果D7=0，则禁止写DS1302，即写保护；

D6=0，指定时钟数据，D6=1，指定RAM数据；

D5～D1指定输入或输出的特定寄存器；

最低位LSB（D0）为逻辑0，指定写操作（输入），D0=1，指定读操作（输出）。

　　在DS1302的时钟日历或RAM进行数据传送时，DS1302必须首先发送命令字节