基于单片机的温度控制新版系统标准设计.doc

毕业设计说明书(论文)

作 者:

学 号：

教研室:
电气自动化教研室
专 业:
电气自动化技术
题 目:
基于单片机温度控制系统设计

指导者：

评阅者：

年 5 月

毕业设计（论文）评语

学生姓名： 班级、学号：
题 目：
综合成绩：
指导者评语：

该生能按时完成毕业设计（论文）任务书要求工作，主动查阅相关文件资料，设计态度端正，能独立思索并处理相关技术问题，论文符合学校要求格式，写作规范化程度好。设计方案可行，有一定创新性，假如再多参考部分外文资料，将会愈加完善。提议成绩评定为 ，能够提交答辩。

指导者(签字)：
5月15日
毕业设计（论文）评语
评阅者评语：

评阅者(签字)：
年 月 日
答辩委员会（小组）评语：

答辩委员会责任人(签字)：
5月20日

毕业设计说明书（论文）汉字摘要

文 献 综 述
摘要 本设计用AT89C51单片机实现房间恒温控制。该系统由温度检测模块、温度显示模块、标准温度设定和温度控制模块组成。温度检测模块是将DS18B20温度传感器对温度进行测量所传出数字信号利用单片机进行读取和处理；温度显示模块用四位LED数码管显示，温度显示精度为0.1度；温度设定模块用三个按键进行房间标准温度值输入；温度控制是依据房间实际温度和设定标准温度之间差值来调整可变脉宽（PWM）宽度，从而控制可控硅导通或截止时间实现系统恒温控制。本设计相关软件编程由汇编语言实现，和硬件电路相辅相成，很好实现了系统功效。本温度控制系统实现简单，经济有效，能够达成良好温度控制效果。本系统操作简单，实用性强，成本低廉，在实际生产生活中能够广泛应用。
关键词 AT89C51单片机 温度传感器DS18B20 恒温控制
可变脉宽（PWM）

目录
1绪论 1
1.1温度控制系统研究目标和意义 1
1.2温度控制系统研究概况 1
1.3温度传感器技术 1
2 系统总体方案设计 4
2.1 方案论证 4
2.2 系统功效介绍 5
3系统硬件电路设计 7
3.1传感器接口电路设计 7
3.1.1温度数据采集电路 7
3.2 LED显示接口电设计 9
3.2.1 AT89C51单片机 10
3.2.2 LED数码管 12
3.3 温度控制电路设计 13
4 脉宽调制 16
4.1脉宽调制介绍 14
4.2基础原理 14
4.3 脉宽调制信号设计思想 15
4.4脉宽调制信号作用 15
4.5脉冲宽度调制优点 16
5系统软件设计 16
6 系统软件调试 19
6.1目测 19
6.2硬件调试 19
6.3 软件调试 19
6.4 注意事项 20
结束语 22
参考文件 23
致 谢 24
附录一 程序 25
附录二 硬件电路图 36

1绪论
1.1温度控制系统研究目标和意义
在人类生活环境中，温度饰演着极其关键角色。温度是工业生产中常见工艺参数之一，任何物理改变和化学反应过程全部和温度密相关，所以温度控制是生产自动化关键任务。伴随社会发展，科技进步，和测温仪器在各个领域应用，智能化是现代温度控制系统发展主流方向。尤其是近几年来，温度控制系统早已应用到大家生活各个方面，但温度控制一直是一个未开发领域，却又和大家息息相关一个世纪问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统含有广泛应用前景和意义。
本设计为房间温度控制系统设计，控制对象是房间温度。温度控制在日常生活及工业领域应用十分广泛，比如温室、水池、发酵缸、电源等场所温度控制。而以往温度控制是由人工完成而且不够重视。其实在很多场所温度全部需要得到很好控制。针对这一问题，本系统设计目标是实现能够依据设定温度进行自行调整系统，它应用广泛，功效强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价控制系统。
1.2温度控制系统研究概况
国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采取模拟式组合仪表，采集现场信息并进行指示、统计和控制。80年代末出现了分布式控制系统。现在正开发和研制计算机数据采集控制系统多因子综合控制系统。现在世界各国温度测控技术发展很快，部分国家在实现自动化基础上正向着完全自动化、无人化方向发展。
中国对于温度测控技术研究较晚，始于20世纪80年代。中国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度单项环境因子控制。中国温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术上，以单片机控制单参数单回路系统居多，尚无真正意义上多参数综合控制系统，和发达国家相比，存在较大差距。中国温度测量控制现实状况还远远没有达成工厂化程度，生产实际中仍然有很多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。
1.3温度传感器技术
传感器技术是现代信息技术关键内容之一，信息技术包含计算机技术、通信技术和传感器技术。计算机和通信技术发展极快，相当成熟，而传感器应用技术因为需要使用模拟技术，而模拟技术还有很多问题难以处理，所以传感器应用技术也有待深入发展。为了适应该代科学技术发展，世界总舵国家全部把传感器技术列为现代关键技术之一。通常将能把非电量转换为电量器件称为传感器，其实质上是一个功效块，作用是未来自外界多种信号转换成电信号。它是实现测试和自动控制系统首要步骤。假如没有传感器对原始参数进行正确可靠地测量，那么不管是信号转换或信息处理，或最好数据显示和控制全部将无法实现。
温度传感器，使用范围广，数量多，居多种传感器之手。温度传感器发展大致经历了以下三个阶段：传统分立式温度传感器（含敏感元件），关键输能够进行非电量和电量之间转换；模拟集成温度传感器/控制器；智能温度传感器。现在，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、集成化、智能化及网络化方向发展。温度传感器按传感器和被测介质接触方法可分为接触式温度传感器和非接触式温度传感器两大类，其中，接触式温度传感器测温元件和被测对象要有良好热接触，经过热传导及对流原理达成热平衡，这个示值即为被测对象温度。这种测温方法精度比较高，并可测量物体内部温度分布。但对于运动、热容量比较小及对感温元件有腐蚀作用对象，这种方法将会产生很大误差。非接触测温测温元件和被测对象互不接触。常见是辐射热交换原理。此种测温方法关键特点是可测量运动状态小目标及热容量小或改变快速对象，也可测量温度场温度分布，但受环境影响比较大。
温度传感器发展大致可分为以下多个：
（1）热电偶传感器。热点偶传感器是工业测量中应用最广泛一个温度传感器，它和被测对象直接接触，不受中间介质影响，含有较高精度；测量范围广，可从-50℃～1600℃进行连续测量，特殊热电偶如金,铁,镍,铬最低可测到-269℃，钨,铼最高可达2800℃。
（2）模拟集成温度传感器。采取硅半导体集成工艺制成，所以亦称硅传感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世，它将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出等功效。模拟集成温度传感器关键特点是：功效单一、测温误差小价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。
（3）光纤传感器。光纤测温技术可分为两类:全辐射测温法，单辐射测温法，双波长测温法，多波长测温法等。特点是：光纤挠性好、透光谱段宽、传输损耗低，不管是就地使用或远传均十分方便而且光纤直径小，能够单根、成束、Y型或阵列方法使用，结构部署简单且体积小。缺点是：测量起来困难,难于实现较高精度，工艺比较复杂,且造价高，推广应用有一定困难。
（4）半导体吸收式光纤温度传感器。半导体吸收式光纤温度传感器是利用了半导体材料吸收光谱随温度改变特征实现。一个传光型光纤温度传感器，是指在光纤传感系统中，光纤仅作为光波传输通路，而利用其它如光学式或机械式敏感元件来感受被测温度改变。在这类传感器中，半导体吸收式光纤温度传感器是研究得比较深入一个。
（5）智能温度传感器。智能温度传感器(亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE）结晶。现在，国际上已开发出多个智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存放器（或寄存器）和接口电路。有产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取存放器（RAM）和只读存放器（ROM）。智能温度传感器能输出温度数据及相关温度控制量，适配多种微控制器（MCU），而且可经过软件来实现测试功效，即智能化取决于软件开发水平。
伴随科学技术不停进步和发展，温度传感器种类日益繁多，数字温度传感器更因适适用于多种微处理器接口组成自动温度控制系统含有能够克服模拟传感器和微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器弊端等优点，被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等多种温度控制系统中。其中，比较有代表性数字温度传感器有DS18B20、MAX6575、DS1722、MAX6635等。相比较而言，传统温度检测以热敏电阻为温度敏感元件，热敏电阻成本低，但需要后续信号处理电路，而且热敏电阻可靠性相对较差，测量温度正确度低，检测系统精度差。数字式温度传感器种类也不少，而且在实际工程设计中含有上述很多优点。

2 系统总体方案设计
2.1 方案论证
方案一：本课题初步设计方案是经过控制调功电路导通比，来实现对被调对象控制，由图1可见，负载是加热器件，而过零触发电路是由锯齿波发生，信号综合，直流开关，同时电压和过零脉冲输出5个步骤组成。以下图所表示:
图2.1 方案一电路图
图2.1为第一个设计方案，该方案工作原理简述以下：
（1） 锯齿波是由单结晶体管BT和R1，R2，R3，W1和C1组成张驰震荡产生，然后经射极跟随器V1、R4输出。
（2） 控制电压（Uk）和锯齿波电压进行电流叠加后送到V2基极，合成电压为Us，当Us>0（0.7）时V2导通，Us<0，则V2截止。
（3） 由V2、V3和R8、R9、DW1组成一直流开关，当V2基极电压Ube2>0(0.7)，V2导通，Ube3靠近零电位，V3截止，直流开关导通。输出24V直流电压。
（4） 过零脉冲输出，由同时变压器TB，整流桥D1及R10，R11组成一削波同时电源，这个电源和直流开关输出电压共同去控制V4和V5。只有当直流开关导通期间，V4截止，V4、V5基电极和发射极之间才有工作电压，才能工作在期间，同时电压每次过零时，V4截止，其集电极输出正电压，使V5由截止转导通，经脉冲变压器输出触发脉冲而此脉冲使晶闸管T在需要导通时刻导通。
在直流开关导通期间使出连续正弦波控制电压Uk大小决定了直流开关导通时间长短，也就决定了在设定周期内导通周波数，从而可输出功率调整。显然，控制电压Uk越大，则导通周波数就越多，输出功率也就越大，电阻炉温度也就越高，反之，电阻炉温度就越低。
闭环控制自动调温基础指导思想是在系统中增设温度传感器和温度调整器，温度传感器基础功效是检测电炉实际温度，并变换成电压讯号和炉温控制电压Uk进行比较，依据二者差值大小（Δe=Uk-Uft）和改变方向（即△e为正还是为负），经过调整器进行相反方向调整，使调整器输出控制直流开关导通时间长短，从而使设定周期内晶闸管导通周波数增大或减小，对应电炉温度升高一点或减小一点。采取这种控制方法，能够使炉温在较小范围内改变，控制精度高。
方案二：为了使得电路简单化，采取单片机作为控制关键来设计本课题，温度信号采集使用温度传感器DS18B20，温度控制基础思想为：经过采集到温度和标准温度之间差值来控制加热电阻丝通电时间长短，从而起到恒温控制目标。方案二设计框图以下图所表示：
单片机
温度采集
按键电路
电源
显示电路
温控电路

图 2.2 方案二设计框图
本方案采取单片机作为控制关键，使用温度传感器进行温度采集，经过将采集到温度和标准设定温度之间差值进行温度控制，从而使得温度维持在标准设定温度。本方案设计成本低，含有含有较高可靠性，对于系统动态性能和稳定要求不是很高场所很适宜。
2.2 系统功效介绍
本设计是对房间温度进行检测和控制，设计温度控制系统实现了基础温度控制功效：当温度低于设定温度时，系统自动经过PWM开启加热装置，使温度上升。当温度高于设定温度时，停止加热。三位数码管立即显示温度，正确到小数点后一位。
本文设计温度控制系统含有以下功效：
（1）经过温度芯片DS18B20采集温度，并以数字信号方法传送给单片机。
（2）四位数码管动态实时显示房间温度，显示精度0.10C。
（3）三个按键实现标准温度设定。
（4）利用PWM实现温度控制。

3系统硬件电路设计

图3.0电路硬件图
此方案以AT89C51为关键，经过DS18B20检测房间温度，将信号传输至单片机，用四位LED数码管显示温度，同时经过将检测温度和标准设定温度偏差来控制电阻丝通断时间长短，从而达成恒温控制目标。
3.1传感器接口电路设计
3.1.1温度数据采集电路
DS18B20是美国DALLAS半导体企业生产可组网数字式温度传感器，和其它温度传感器相比，DS18B20含有以下特征：独特单线接口方法，DS18B20在和微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器和DS18B20双向通讯。DS18B20支持多点组网功效，多个DS18B20能够并联在唯一三线上，实现组网多点测温。DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感器元件及转换电路集成在形如一只三极管集成电路内。温度范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率±0.5℃；测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC效验码，含有极强抗干扰纠错能力；测量结果以9位数字量方法串行传送。
DS18B20即使含有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面问题：
（1）系统硬件即使简单但需要相对复杂软件进行赔偿，因为DS18B20和微处理器间采取串行数据传送，所以，在对DS18B20进行读写编程时，必需严格确保读写时序，不然将无法读取测温结果。
（2）在DS18B20相关资料中均未提及单总线上所挂DS18B20数量问题，轻易使人误认为能够挂任意多个DS18B20，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS18B20超出8个时，就需要处理微处理器总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。
(3)连接DS18B20总线电缆有长度限制。因为信号电缆本身存在电阻，距离过长时将造成信号衰减。试验中，当采取一般信号电缆传输长度超出50m时，读取测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m。
DS18B20有PR-35和SOIC两种封装形式，管脚排列如表3.1所表示。本系统选择PR-35封装形式。DS18B20返回温度值即使只有9位，图3.1.2所表示。

管脚
管脚定义
说明
8脚SOIC 3脚PR-35

2 1
GND
地
1 2
I|O
数据输入端
8 3
VCC
电源
3 4 5 6 7
NC
空脚
表3.1 DS18B20管脚排列

图3.1.2 DS18B20温度值表示方法

D9为符号位，0表示正，1表示负，高字节其它位（D10～D15）是以符号位扩展位表示；D0～D8为数据位，以二进制补码表示。温度是以1/2℃LSB形式表示。表3.2为数值和温度关系。

温度
数据（二进制）
数据（十六进制）
+125
0000 0000 1111 1010
00FAH
+25
0000 0000 0011 0010
0032H
+0.5
0000 0000 0000 0001
0001H
0
0000 0000 0000 0000
0000H
+0.5
1111 1111 1111 1111
FFFFH
-25
1111 1111 1100 1110
FFCEH
-55
1111 1111 1001 0010
FF92H
表3.2 DS18B20数值和温度关系
因房间环境温度不能出现负温情况，所以本系统不考虑负温情况，这么，在硬件选择上能够考虑选择商业级器件，无须要选择工业级器件，能够大幅度降低成本。所以单片机读取温度信息后，只需将低字节（D0～D8）送入上位机和控制电路即可。
3.2 LED显示接口电设计
本系统选择是四位数码管动态实时显示房间温度，显示精度0.10C。具体电路图图3.2：

图3.2
3.2.1 AT89C51单片机
单片机选择ATMEL企业可在线编程AT89C51，用于温度采集及数据通讯。AT89C51 是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)可反复擦写1000次Flash只读程序存放器，器件采取ATMEL企业高密度、非易失性存放技术制造，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ISP Flash存放单元，功效强大微型计算机AT89C51可为很多嵌入式控制应用系统提供高性价比处理方案。AT89C51含有以下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存放器，128 bytes随机存取数据存放器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中止优先级2层中止嵌套中止，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。
AT89C51有3个并行I/O端口，P0:P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7。P0端口在没有片内存放器时，能够作为一般I/O口使用，外接存放器时作为地址线/数据线使用。P1端口能够作为一般I/O口使用，同时P1.0、P1.1、P1.5～P1.7还含有特殊功效，如表3.4所表示。P2端口在没有片外存放器时，能够作为一般I/O口使用，外接存放器时作为高8位地址使用。

引脚
特殊功效
P1.0
T2: 定时器|计数器2外部计数器输入
P1.1
T2EX: 定时器|计数器2捕捉|重载触发及方向控制
P1.5
MOSI: 用于在线编程（ISP）
P1.6
MOSI: 用于在线编程（ISP）
P1.7
SCK: 用于在线编程（ISP）

表3.4 AT89C51 P1端口特殊功效

引脚
特殊功效
P3.0
RXD (串行口输入)
P3.1
TXD (串行口输入)
P3.2
INT0 (外部中止输入0)
P3.3
INT1 (外部中止输入1)
P3.4
T0（定时器0外部输入）
P3.5
T1（定时器1外部输入）
P3.6
WR （外部数据存放器写控制）
P3.7
RD （外部数据存放器读控制）

表3.5 AT89C51 P3端口特殊功效
单片机在本房间温度监控系统中关键用于通讯及温度采集。P3.0接DS18B20。P0口用于温度显示接口设计。单片机和控制电路共用一个外部时钟，采取片内存放器，设有上电复位功效。单片机最小系统图3.2.1：

图 3.2.1 单片机最小系统
3.2.2 LED数码管

LED显示器即为发光二极管显示器，含有显示醒目、成本低、配置灵活、接口方便等特点，单片机应用系统中常见它来显示系统工作状态和采集信息输入数值等。
LED显示器按其发光管排布结构不一样，可分为LED数码管显示其和LED点阵显示器。LED数码管关键用来显示数字及少数字母和符号，LED点阵显示器可显示数字、字母、汉子和图形等。LED点阵显示器即使显示灵活，但其占用单片机系统软件、硬件资源远大于LED数码管。所以除专门应用大屏幕LED点阵显示或有特殊显示要求场所外，几乎全部单片机应用系统全部采取LED数码管显示。本系统选择是LED数码管显示器。
数码管显示器有两种工作方法，即静态显示方法和动态显示方法。静态显方法程序很简单，占用CPU时间资源极少，只是在显示字符改变时调用一下显示程序。但硬件电路繁多，每个数码管需要一个8位I/O口、一个8位驱动、8个限流电阻。通常见于数码管位数较少场所。LED静态显示因为使用元器件较少，在数码管显示器较多场所，电路显得烦琐，为了简化线路，减低成本，本系统选择是动态扫描显示方法。
动态扫描显示方法工作原理是：逐一地循环点亮各位显示器，也就是说在任意时刻只有1位显示器在显示。为了使人看到全部显示器全部在显示，就得加紧循环点亮各位显示器速度（提升扫描频率），利用人眼视觉残留效应，给人感觉到和全部显示器连续点亮效果一样。动态扫描显示电路图3.2.2：

图3.2.2动态扫描图
3.3 温度控制电路设计

图3.3

经过调整脉冲宽度来控制双向可控硅通断。当脉冲宽度变宽（占空比增大）时，双向可控硅导通时间延长，电阻丝加热时间延长从而使温度升高。反之脉冲宽度变窄（占空比减小）时，双向可控硅导通时间缩短，电阻丝加热时间缩短使得温度降低。
以此方法来控制温度恒定不变。
4 脉宽调制
4.1脉宽调制介绍
PWM就是脉冲宽度调制英文缩写，方波高电平时间跟周期百分比叫占空比，比如1秒高电平1秒低电平PWM波占空比是50%
　 脉宽调制PWM是开关型稳压电源中术语。这是按稳压控制方法分类，除了PWM型，还有PFM型和PWM、PFM混合型。脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变情况下，经过电压反馈调整其占空比，从而达成稳定输出电压目标。 脉宽调制(PWM)是利用微处理器数字输出来对模拟电路进行控制一个很有效技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制和变换很多领域中。
4.2基础原理
　　伴随电子技术发展，出现了多个PWM技术，其中包含：相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采取脉宽PWM法，它是把每一脉冲宽度均相等脉冲列作为PWM波形，经过改变脉冲列周期能够调频，改变脉冲宽度或占空比能够调压，采取合适控制方法即可使电压和频率协调改变。能够经过调整PWM周期、PWM占空比而达成控制充电电流目标。
　　模拟信号值能够连续改变，其时间和幅度分辨率全部没有限制。9V电池就是一个模拟器件，因为它输出电压并不正确地等于9V，而是随时间发生改变，并可取任何实数值。和这类似，从电池吸收电流也不限定在一组可能取值范围之内。模拟信号和数字信号区分在于后者取值通常只能属于预先确定可能取值集合之内，比如在{0V, 5V}这一集合中取值。
　　模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机音量进行控制。在简单模拟收音机中，音量旋钮被连接到一个可变电阻。拧动旋钮时，电阻值变大或变小；流经这个电阻电流也随之增加或降低，从而改变了驱动扬声器电流值，使音量对应变大或变小。和收音机一样，模拟电路输出和输入成线性百分比。
　　尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是很经济或可行。其中一点就是，模拟电路轻易随时间漂移，所以难以调整。能够处理这个问题精密模拟电路可能很庞大、粗笨(如传统家庭立体声设备)和昂贵。模拟电路还有可能严重发烧，其功耗相对于工作元件两端电压和电流乘积成正比。模拟电路还可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声全部肯定会改变电流值大小。
　　经过以数字方法控制模拟电路，能够大幅度降低系统成本和功耗。另外，很多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器这使数字控制实现变得愈加轻易了。
4.3 脉宽调制信号设计思想

本课题脉宽调制信号是设定周期为1s矩形波。它产生将定时计数器设定在10ms定时，后经过寄存器R3来控制脉宽调制信号周期，本课题只是达成一个模拟效果，在正确上没有过高要求，所以将1s周期分成100等份，即设定定时器定时为10ms，R3中开启定时器次数100。
寄存器R2中存放数据是依据检测电路和控制电路转换过来一个数，R2中存放数值大小用于控制脉冲信号，在1s内高电平时间长短。这么能够从P2.6口检测到定周期脉冲可调控制信号。

4.4脉宽调制信号作用

可控脉冲

脉宽调制信号由P3.0口输出将P3.0口输出矩形波信号接于双向可控硅控制端来控制可控硅通断。当矩形波在一个周期内高电平时间越长，双向可控硅导通时间越长，即发烧元件上发出热量也越多。总而言之，发烧元件上释放出能量高低由矩形波在一个周期内高电平时间长短所决定。
4.5脉冲宽度调制优点
　　PWM一个优点是从处理器到被控系统信号全部是数字形式，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。
　　对噪声抵御能力增强是PWM相对于模拟控制另外一个优点，而且这也是在一些时候将PWM用于通信关键原因。从模拟信号转向PWM能够极大地延长通信距离。在接收端，经过合适RC或LC网络能够滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。
　　总而言之，PWM既经济、节省空间、抗噪性能强，是一个值得广大工程师在很多设计应用中使用有效技术。

5系统软件设计
本设计总体程序框图以下，总体程序由主程序，按键子程序，温度获取子程序三部分组成。

图5.1 总体程序框图

初始化
存放操作命令
ROM操作命令
开始
DS18820 存在？
结束
读取温度值
否
是

图5.2读温度步骤图

6 系统软件调试
6.1目测
1.有没有短路处。
2.对照电路图看有没有接错、漏接处。
3.有没有虚焊处。
4元件是否全部对
6.2硬件调试
首先应进行上电前准备。为了预防硬件损坏，应在电路板上电前进行电
路检验，包含：对芯片焊接方向进行检验，对芯片引脚进行短路和断路检验。
在经过检验确定芯片焊接没有任何问题情况下，进行上电检验，在电源打开
后，先判定电路是否存在异常，如出现芯片过热等现象，应立即切断电源，检验
电路故障。在上电无异常情况前提下，能够用万用表和示波器进行测量。首先
测量电源芯片输出电压是否正常，然后用示波器分别测量各个关键芯片电源引
脚，察看电源波形情况，如有纹波，则在预先留出位置上焊上退耦电容以消
除纹波，确保芯片工作正常。电源测量完成后，深入用示波器测量有源晶振
输出脚，其输出是频率为8MHz波形(非方波，类似正弦波)。在确定晶振起
振后，按住复位键，使单片机一直保持在复位状态，同时测量其各个引脚电平
情况，并同数据手册上表述复位时芯片引脚状态进行比对，由此可判定单片
机是否正常。确定单片机正常以后就能够经过仿真器连接用户板进行调试。
6.3 软件调试
因为软件编写全部是依据各个模块进行，我们在进行软件系统模拟调试时应，先确定硬件接口标识是否在软件程序中一一对应，而且要检测所编写软件有没有知识性错误。在认为基础没有问题后我们经过电脑将程序编译进入系统关键AT89S52单片机，检验软件和硬件各部分是否协调工作。出现问题时我们要耐心检验程序并作出合适修改，直到软件系统完全契合硬件电路，那我们软件就调试成功了。
1、测试环境
环境温度28摄氏度，室内面积20平方米
测试仪器：数字万用表，温度计0----100摄氏度
2、测试方法
使系统运行，采取温度计同时测量室内度改变情况，得出系统测量温度。
3、测试结果
设定温度由0摄氏度到40摄氏度
标定温差<=1摄氏度 调整时间 15s（具体视现场情况）
静态误差<=0.5摄氏度 最大超调量1摄氏度
4、经过测试分析，对于实际室内温度控制，能够再提出以下 2 点方法 ：
Ⅰ增加传感器个数，对各个温度传感器采集数据进行求算术平均，可得到较为正确温度值。
Ⅱ对实际室内温度控制，可采取功率较大电炉，而且经过风扇对箱内温度进行充足搅和，降温设备可采取空气压缩机等制冷设备。
5、经过试验测试和分析，发觉即使传感器温度采集精度最高可得到 0.06 ℃，但测试得到数据最小间隔为 0.03 ℃ 。经过分析，当对浮点数求平均处理时，碰到同一时刻两个传感头采集温度相差不大，使 0.06 ℃ 时求出平均温度变为 0.03 ℃ 为了解该数据是否真实，可采取一个高精度数字温度计测试，发觉读出值和其基础一致，由此推断假如在同一时间增加采集温度个数，则能够深入提升温度精度。
6.4 注意事项
（1）测驱动电途经程中发觉数码管不能正常显示情况，经检验发觉关键是因为接触不良问题。其中包含线接触不良和芯片接触不良，在试验过程中，数码管有几段时隐时现。用万用表检测发觉有线接触不良，重焊后就可正常显示。而芯片接触不良用万用表欧姆档检测有多个引脚本该相通地方却未通，其处理方法为把芯片拔出正对万能板孔均匀用力插入。
（2）因为焊接时大意损坏了元件，在调试是我们怎么全部找不到问题所在，我们是用排除法一个一个元件测试找出损坏元件，重新换上新元件，故障得以处理。
（3）还有相关程序调试过程中出现问题。实施程序是发觉程序实施不稳定，排除软件错误外，经老师指导才发觉单片机EA管脚没有接地。因为次程序只用到片内程序存放器，所以在程序实施时一定要把管脚接，这么程序才能只实施片内，不然程序会乱跳，从而造成程序实施不稳定。
（4）接三极管过程中，发觉电路不管程序是什么，数码管全部是显示8字，经查除发觉原来是三极管极端弄错了，从新调整极端次序。
（5）在电路调试时因为我们选择是对射型光电传感器因为没正对好使调试一度中止，最终我们经过反复调试处理了问题
（6）调试时因为线路繁杂，没有仔细找到对应部分线路，使调试结果和预期出现很大误差，我们经过梳理线路后就调试成功了并达成了预期效果。
（7）在调试时多个模块电路调试全部不是很好，我们就要对线路硬件连接做仔细检验，调试时候我们首先要确定连接电路没有错误，各个元件管脚间没有虚连，那样我们调试才会更顺利。

结束语
这次毕业设计让我受益匪浅。经过这次设计我对自己在大学里所学知识得到了全方面回顾，并充足发挥对所学知识了解和对毕业设计思索及书面表示能力，最终完成了这份论文。撰写论文过程也是专业知识学习过程，它使我利用已经有专业基础知识，对其进行设计，分析和处理一个理论问题或实际问题，把知识转化为能力实际训练。培养了我利用所学知识处理实际问题能力。
经过这次毕业设计我发觉，只有理论水平提升了，才能够将书本知识和实践相整合，理论知识服务于教学实践，以增强自己动手能力。这个设计十分有意义 我取得很深刻经验。经过这次毕业设计，我们知道了理论和实际距离，也知道了理论和实际想结合关键性，，也从中得悉了很多书本上无法得悉知识。
我们学习不仅要立足于书本，以处理理论和实际教学中实际问题为目标，还要以实践相结合，理论问题即实践课题，处理问题即课程研究，学生自己就是一个教授，经过自己手来处理问题比用脑子处理问题愈加深刻。学习就应该采取理论和实践结合方法，理论问题，也就是实践性课题。这种做法现有利于完成理论知识巩固，又有利于带动实践，处理实际问题，加强我们动手能力和处理问题能力。
总来说这次毕业设计使得我学习了很多它是大学里最终一堂课也是关键一堂课，她对我们未来全部含有深远影响。

参考文件
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[4]孙育才,王荣兴,孙华芳.ATMEL新型AT89S52系列单片机及其应用.清华大学
出版社.
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[6]蔡杏山.Protel 99 SE 电路设计.人民邮电出版社.
[7]杨小川.Protel DXP 设计指导教程. 清华大学出版社.