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文檔簡介
1、<p> 基于單片機(jī)的溫度控制</p><p><b> 摘 要</b></p><p> 本文主要通過溫度傳感(DS18B20)采集溫度信號,首先是對DS18B20的深入了解并根據(jù)DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來設(shè)計硬件電路和軟件電路的,因思考到溫度TH和TL,所以本次設(shè)計采用了4個按鍵來控制,通過按鍵之間的協(xié)調(diào)來溫度設(shè)定值,由于溫度的不同,我們采用不同
2、的信息來作為信號處理,所以硬件電路中用蜂鳴器來報警提醒。本系統(tǒng)包括溫度傳感器,數(shù)據(jù)傳輸模塊,溫度顯示模塊和溫度調(diào)節(jié)驅(qū)動電路其中溫度傳感器為數(shù)字溫度傳感器DS18B20,包括了單總線數(shù)據(jù)輸出電路部分。文中對每個部分功能、實現(xiàn)過程作了詳細(xì)介紹。</p><p> 關(guān)鍵詞:單片機(jī)STC89C52RC 溫度傳感(DS18B20) 按鍵設(shè)定控制</p><p><b> Abstrac
3、t</b></p><p> This paper DS18B20 done mainly through sensors to measure temperature and throught it to set the temperature.DS18B20 is the frist in_depth understanding of and in accordance with the int
4、ernal strucrure of DS18B20 to design hardware and software.by taking into account the temperature settings TH and TL so this design uses four buttons to control,through the coordinating role between information to differ
5、ent as signal,processing.hardware Circu it used as a warning to reind the buzzer </p><p> This system include temperature sensor and data transmission, the module displays module and thermoregulation driven
6、 circuit from the sensors into figures of the temperature sensors ds18b20, including a list of the data output circuit. the text of every part of the functions and procedure at present.</p><p> Keyword:TDP
7、stc89c52rc the controller DS18B20 schematics and procedures</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 摘 要I</b></p><p> AbstractII</p><p><b>
8、 目 錄III</b></p><p><b> 第一章 緒論1</b></p><p> 第二章 各元器件介紹3</p><p> 2.1 8051系列芯片中STC89 52RC簡介3</p><p> 2.2 74HC245N介紹…………………………………………………………………………
9、………………………………4</p><p> 2.3 74HC573介紹……………………………………………………………………………………………………………5</p><p> 2.4 DS18B20介紹……………………………………………………………………………………………………………5</p><p> 第三章 各模塊電路設(shè)計及分析6</p>
10、<p><b> 3.1電源電路7</b></p><p> 3.1.2 lm7805應(yīng)用電路8</p><p> 3.2 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計9</p><p> 3.3 復(fù)位電路10</p><p> 3.3.1 復(fù)位電路的工作原理10</p><p> 3.4
11、溫度設(shè)定電路11</p><p> 第四章 軟件程序功能及分析13</p><p> 4.1 軟件設(shè)計總流程………………………………………………………………………………………………………清M8B202U0wfj13</p><p> 4.1.1軟件設(shè)計總流程圖13</p><p> 4.2 DS18B20數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)化算法1
12、4</p><p> 4.2.1數(shù)據(jù)采集及算法轉(zhuǎn)化14</p><p> 4.3按鍵設(shè)定部分……………………………………………………………………………………………………………16</p><p> 4.3.1按鍵設(shè)定部分C程序流程圖…………………………………………………………………………16</p><p><b> 第五
13、章 總結(jié)18</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)19</b></p><p> 致 謝20</p><p> 附錄 ………………………………………………………………………………………………………………………………… 21</p><p> 附錄1 電路圖…………………………………
14、………………………………………………………………………………… 21</p><p> 附錄2 程序 ………………………………………………………………………………………………………………………22</p><p><b> 緒論</b></p><p> 溫度是工業(yè)生產(chǎn)中主要的被控參數(shù)之一,與之相關(guān)的各種溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于冶金、化工、
15、機(jī)械、食品等領(lǐng)域。溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制,有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量,因而設(shè)計一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價值的。</p><p> 溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng)域,在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中,人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制 ,常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場合和所要求的性能指
16、標(biāo)有所不同 , 在工業(yè)企業(yè)中,如何提高溫度控制對象的運(yùn)行性能一直以來都是控制人員和現(xiàn)場技術(shù)人員努力解決的問題。這類控制對象慣性大,滯后現(xiàn)象嚴(yán)重,存在很多不確定的因素,難以建立精確的數(shù)學(xué)模型,從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能不佳,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象。采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20,因其內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換器,使得電路結(jié)構(gòu)更加簡單,而且減少了溫度測量轉(zhuǎn)換時的精度損失,使得測量溫度更加精確。數(shù)字溫度傳感器DS18B20只用一個引腳即可與單片機(jī)
17、進(jìn)行通信,大大減少了接線的麻煩,使得單片機(jī)更加具有擴(kuò)展性。由于DS18B20芯片的小型化,更加可以通過單跳數(shù)據(jù)線就可以和主電路連接,故可以把數(shù)字溫度傳感器DS18B20做成探頭,探入到狹小的地方,增加了實用性。更能串接多個數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行范圍的溫度檢測。采用單片機(jī)來對他們控制不僅具有控制方便,簡單和靈活性大等優(yōu)點</p><p> ?。?)第一階段(1976-1978):單片機(jī)的控索階段。以Int
18、el公司的MCS – 48為代表。MCS – 48的推出是在工控領(lǐng)域的控索,參與這一控索的公司還有Motorola 、Zilog等,都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代,“單機(jī)片”一詞即由此而來。(2)第二階段(1978-1982)單片機(jī)的完善階段。Intel公司在MCS – 48 基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列MCS –51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。①完善的外部總線。MCS-51設(shè)置了經(jīng)典
19、的8位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu),包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有很多機(jī)通信功能的串行通信接口。 ②CPU外圍功能單元的集中管理模式。 ③體現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。 ④指令系統(tǒng)趨于豐富和完善,并且增加了許多突出控制功能的指令。(3)第三階段(1982-1990):8位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)的推出階段,也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS – 96系列單片機(jī),
20、將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運(yùn)行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制</p><p> 第二章 各元器件介紹</p><p> 2.1 8051系列芯片中STC89C52RC簡介</p><p> 圖2.1 8051芯片</p><p> STC89C52RC有PDIP封裝和PLCC封裝,本設(shè)計采用PDIP40封裝型號;</p>&
21、lt;p> I/O口引腳---P0口;P1口和P2口P3口。</p><p> 電源和時鐘引腳.VCC(40腳)GND(20腳)常壓為+5V,低壓為+3.3V。</p><p> XTAL1(19腳);XTAL2(18腳)----外接時鐘引腳。XTAL1為片內(nèi)振蕩電路的輸入端。 XTAL2為片內(nèi)振蕩電路的輸出端,8051的時鐘有兩種方式,一種是片內(nèi)振蕩方式,需要在這兩個引腳接石
22、英晶體和振蕩電容, 振蕩電容的值一般選擇為10P~~30P。另一種外部時鐘方式即XTAL1接地,外部時鐘信號從XTAL2腳輸入。</p><p> RST(9腳)---單片機(jī)的復(fù)位引腳。</p><p> P0口(39腳~~32腳)—雙向8位I/O口,每個口可以獨(dú)立控制。51單片機(jī)PO口內(nèi)部沒有上拉電阻,為高阻狀態(tài),所以不能正常的輸出高低電平,因此該組I/O口在使用的時候務(wù)必要接上拉電
23、阻,一般我們采用接入10K的上拉電阻。</p><p> P1口(1腳~8腳)---準(zhǔn)雙向8位I/O口。每個口可以獨(dú)立操作控制,內(nèi)帶上拉電阻,這種接口輸出沒有高阻狀態(tài),輸入也不能鎖存,固然不是真正的雙向I/O口,之所以稱它為” 準(zhǔn)雙向”是因為該口在作為輸入使用前要先向該口進(jìn)行寫一操作,然后單片機(jī)內(nèi)部才可以正確讀出外部信號,也就是要使其先要有個準(zhǔn)備過程,所以才稱準(zhǔn)雙向口。對52單片機(jī)的P1.0引腳的第二功能為T2
24、定時器的外部輸入,P1.1引腳的第二功能為T2EX捕捉,重裝觸發(fā),即T2的外部控制器。</p><p> P2口(21腳~~28腳)---準(zhǔn)雙向8位I/O口,每個口都可以獨(dú)立操作控制,內(nèi)帶上拉電阻,與P1口相似。</p><p> P3口(10腳~~17腳)----準(zhǔn)雙向8位I/O口,每個口可以獨(dú)立操作控制,內(nèi)帶上拉電阻,作為第一功能使用時就當(dāng)作普通I/O口,與P1口相似。作為第二功能
25、使用時,各引腳的定義如表:值得強(qiáng)調(diào)的是,P3口的每一個引腳均可以獨(dú)立定義為第一功能的輸入/輸出或第二功能</p><p> P3口引腳第二功能定義</p><p> 2.2 74HC245N的介紹</p><p> 74HC245是一款高速CMOS器件,74HC245引腳兼容低功耗肖特基TTL(LSTTL)系列。</p><p> 7
26、4HC245八路收發(fā)器在發(fā)送和接收兩個方向上都具有正相三態(tài)總線兼容輸出。74HC245的輸出使能端(OE)用于實現(xiàn)輕松級聯(lián),而發(fā)送/接收端(DIR)用于控制方向。OE控制輸出,使得總線被有效的隔離。</p><p> 74HC245與74HC640邏輯功能相似,但74HC245具有原碼(正相)輸出。</p><p> 74HC245 特性 </p><p>&l
27、t;b> 八路雙向總線接口 </b></p><p><b> 正相三態(tài)輸出 </b></p><p><b> 可選多種封裝類型 </b></p><p> 兼容JEDEC標(biāo)準(zhǔn)no.7A </p><p><b> ESD保護(hù) </b></p
28、><p> HBM EIA/JESD22-A114-B超過2000 V </p><p> MM EIA/JESD22-A115-A超過200 V </p><p><b> 溫度范圍 </b></p><p> -40~+85 ℃ -40~+125 ℃</p><p> 2.3 7
29、4HC573鎖存器介紹</p><p><b> ·三態(tài)總線驅(qū)動輸出</b></p><p><b> ·置數(shù)全并行存取</b></p><p><b> ·緩沖控制輸入</b></p><p> ·使能輸入有改善抗擾度的滯后作用
30、</p><p><b> 原理說明:</b></p><p> M54HC563/74HC563/M54HC573/74HC573的八個鎖存器都是透明的D 型鎖存器,當(dāng)使能(G)為高時,Q 輸出</p><p> 將隨數(shù)據(jù)(D)輸入而變。當(dāng)使能為低時,輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作,即老數(shù)據(jù)可以保持,甚至
31、當(dāng)輸出被關(guān)閉時,</p><p> 新的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路可以驅(qū)動大電容或低阻抗負(fù)載,可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動總線,而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器,I/O 通道,雙向總線驅(qū)動器和工作寄存器。</p><p> 2.4 DS18B20單總線數(shù)字溫度計溫度器簡介</p><p> 溫度作為一種最基本的環(huán)境條件參數(shù),與工業(yè)、農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)以及醫(yī)學(xué)
32、乃至人們的日常生活都是緊密相關(guān)的。因此,對于溫度的測量方法與測溫裝置的研究就凸顯得非常重要。由單片機(jī)與溫度傳感器構(gòu)成的測溫系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域。本文通過對單總線數(shù)字集成溫度傳感器DS18B20的特點、工作原理和使用方法的討論,結(jié)合對單片機(jī)AT89S52的編程實現(xiàn)溫度的采集。</p><p> 大多單片機(jī)接口輸入的信號是數(shù)字信號,或帶有A/D 轉(zhuǎn)換的高端單片機(jī)也可輸入模擬信號。由單片機(jī)獲取非電信號的溫度信息,
33、必須通過溫度傳感器。傳統(tǒng)的溫度測量多以熱敏電阻作為溫度傳感器。但是,熱敏電阻的可靠性較差、測量溫度精度低,而且還需經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后才能由單片機(jī)進(jìn)行處理。因此,使用數(shù)字溫度傳感器可簡化硬件設(shè)計、方便單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)、節(jié)約成本。設(shè)計單片機(jī)數(shù)字溫度計需要考慮以下3 個方面:</p><p> (1)溫度傳感器芯片的選擇;</p><p> (2)單片機(jī)和溫度傳感器的接口電路設(shè)計;<
34、;/p><p> (3)控制溫度傳感器實現(xiàn)溫度信息采集以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖?lt;/p><p> DS18B20 是美國達(dá)拉斯(Dallas)公司的單線數(shù)字溫度傳感器芯片,與傳統(tǒng)的熱敏電阻不同,DSl8B20 可直接將被測溫度轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號,供單片機(jī)處理。通過對DSl8B20 編程可以實現(xiàn)9~12 位的溫度讀數(shù),并可分別在93.75ms 和750ms 內(nèi)完成9 位和12 位的數(shù)字量。其測溫范
35、圍-55℃~+125℃,最大分辨率為0.0625℃,在-10℃~+85℃范圍內(nèi)其測溫準(zhǔn)確度為±0.5℃。DS18B20 具有體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、易與微處理器連結(jié)等特點,而且它無需任何外圍硬件即可方便地進(jìn)行溫度測量,與單片機(jī)交換信息僅需要一根I/O 口線,其讀寫及溫度轉(zhuǎn)換的功率也可來源于數(shù)據(jù)總線,而無需額外電源。另外,每片DSl8B20 都設(shè)有唯一的產(chǎn)品序列號,存放在它的內(nèi)部ROM 中,單片機(jī)通過簡單的協(xié)議就能識別這個
36、序列號。因此,多個DSl8B20 可以掛接于同一條單線總線上,特別適合構(gòu)成多點溫度測控系統(tǒng)。</p><p> DS18B20 性能特點</p><p> (1)獨(dú)特的單線接口,僅需1 個I/O 口引腳即可通信,無需變換其它電路,直接輸出被測溫度值的數(shù)字信號;</p><p> (2)多點(multidrop)能力使分布式溫度檢測應(yīng)用得以簡化;</p&g
37、t;<p> (3)不需要外部元件;</p><p> (4)既可用數(shù)據(jù)線供電,也可采用外部電源供電;</p><p> (5)零待機(jī)功耗,不需備份電源;</p><p> (6)測量范圍為-55~+125℃,固有測溫分辨率為0.5℃;</p><p> (7)通過編程可實現(xiàn)9~12 位的數(shù)字讀數(shù)方式;</p&g
38、t;<p> (8)溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時間200ms(典型值);</p><p> (9)用戶可定義非易失性的溫度告警設(shè)置;</p><p> (10)警告搜索命令能識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件(溫度警告情況);</p><p> (11)應(yīng)用范圍包括恒溫控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)類產(chǎn)品、溫度計或任何熱敏系統(tǒng)[2]。</p><
39、;p><b> 預(yù)處理</b></p><p> DS18B20 采用3 腳TO-92 封裝或8 腳SOIC 封裝,其外部形狀及管腳圖如圖1 所示。</p><p> 圖中①GND 為地,②DQ 為數(shù)據(jù)輸入/輸出端,該腳為漏極開路輸出,常態(tài)下呈高電平,③</p><p> 可選用的VDD 引腳,不用時應(yīng)接地。SOIC 封裝的NC
40、為空引腳。</p><p> 第三章 各模塊電路設(shè)計及分析</p><p><b> 3.1電源電路</b></p><p> 3.1.1 電源電路框圖及設(shè)計</p><p> 圖3.1電源電路框圖</p><p> 在實際應(yīng)用中,應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器(當(dāng)然小功率 的
41、條件下不用)。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時,穩(wěn)壓性能將變差,甚至損壞。</p><p> 當(dāng)制作中需要一個能輸出1.5A以上電流的穩(wěn)壓電源,通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來,使其最大輸出電流為N個1.5A,但應(yīng)用時需注意:并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同一廠家、同一批號的產(chǎn)品,以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量,以避免個別集成穩(wěn)壓電路失效時導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。</p><p>
42、在lm78 ** 、lm79 ** 系列三端穩(wěn)壓器中最常應(yīng)用的是TO-220 和TO-202 兩種封裝。這兩種封裝的圖形以及引腳序號、引腳功能如附圖所示。</p><p> 圖中的引腳號標(biāo)注方法是按照引腳電位從高到底的順序標(biāo)注的。這樣標(biāo)注便于記憶。引腳①為最高電位,③腳為最低電位,②腳居中。從圖中可以看出,不論正壓還是負(fù)壓,②腳均為輸出端。對于lm78**正壓系列,輸入是最高電位,自然是①腳,地端為最低電位,即
43、③腳,如附圖所示。對與lm79**負(fù)壓系列,輸入為最低電位,自然是③腳,而地端為最高電位,即①腳。 </p><p> 此外,還應(yīng)注意,散熱片總是和最低電位的第③腳相連。這樣在lm78**系列中,散熱片和地相連接,而在lm79**系列中,散熱片卻和輸入端相連接。</p><p> 3.1.2 lm7805應(yīng)用電路</p><p> lm78XX系列集成穩(wěn)壓器的
44、典型應(yīng)用電路圖,是一個輸出正5V直流電 壓的穩(wěn)壓電源電路。IC采集成穩(wěn)壓器lm7805,C1、C2輸出端濾波電容。當(dāng)輸出電流較大時,lm7805應(yīng)配上散熱板。本畢業(yè)設(shè)計采用變壓器220/6V變壓再經(jīng)過橋式整流電容濾波使得輸出為穩(wěn)定的直流供電。</p><p><b> 74hc138介紹</b></p><p> 74HC138是一款高速CMOS器件,74HC13
45、8引腳兼容低功耗肖特基TTL(LSTTL)系列。 </p><p> 74HC138譯碼器可接受3位二進(jìn)制加權(quán)地址輸入(A0, A1和A3),并當(dāng)使能時,提供8個互斥的低有效輸出(Y0至Y7)。74HC138特有3個使能輸入端:兩個低有效(E1和E2)和一個高有效(E3)。除非E1和E2置低且E3置高,否則74HC138將保持所有輸出為高。利用這種復(fù)合使能特性,僅需4片74HC138芯片和1個反相器,即可輕松實
46、現(xiàn)并行擴(kuò)展,組合成為一個1-32(5線到32線)譯碼器。任選一個低有效使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入,而把其余的使能輸入端作為選通端,則74HC138亦可充當(dāng)一個8輸出多路分配器,未使用的使能輸入端必須保持綁定在各自合適的高有效或低有效狀態(tài)。</p><p> 74HC138與74HC238邏輯功能一致,只不過74HC138為反相輸出。 </p><p> CD74HC138 ,CD74HC2
47、38和CD74HCT138 , CD74HCT238是高速硅柵CMOS解碼器,適合內(nèi)存地址解碼或數(shù)據(jù)路由應(yīng)用。74HC138 作用原理于高性能的存貯譯碼或要求傳輸延遲時間短的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),在 高性能存貯器系統(tǒng)中,用這種譯碼器可以提高譯碼系統(tǒng)的效率。將快速賦能電路用于高速存貯器時,譯碼器的延遲時間和存貯器的賦能時間通常小于存貯器的典型存取時間,這就是說由肖特基鉗位的系統(tǒng)譯碼器所引起的有效系統(tǒng)延遲可以忽略不計。HC138 按照三位二進(jìn)制輸入
48、碼和賦能輸入條件,從8 個輸出端中譯出一個 低電平輸出。兩個低電平有效的賦能輸入端和一個高電平有效的賦能輸入端減少了擴(kuò)展所需要的外接門或倒相器,擴(kuò)展成24 線譯碼器不需外接門;擴(kuò)展成32 線譯碼器,只需要接一個外接倒相器。在解調(diào)器應(yīng)用中,賦能輸入端可用作數(shù)據(jù)輸入端。</p><p> 復(fù)合使能輸入,輕松實現(xiàn)擴(kuò)展 兼容JEDEC標(biāo)準(zhǔn)no.7A 存儲器芯片譯碼選擇的理想選擇 低有效互斥輸出 ESD保護(hù) HBM。&l
49、t;/p><p> EIA/JESD22-A114-C超過2000 V MM EIA/JESD22-A115-A超過200 V 溫度范圍 -40~+85 ℃ -40~+125 ℃ 多路分配功能。</p><p> 3.2 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計</p><p><b> 圖3.2顯示電路圖</b></p><p> 使用
50、LED顯示器時,要注意區(qū)分這兩種不同的接法。為了顯示數(shù)字或字符,必須對數(shù)字或字符進(jìn)行編碼。七段數(shù)碼管加上一個小數(shù)點,共計8段。因此為LED顯示器提供的編碼正好是一個字節(jié)。TX實驗板用共陰LED顯示器,根據(jù)電路連接圖顯示16進(jìn)制數(shù)的編碼已列在下表。 </p><p><b> 共陰數(shù)碼管碼表</b></p><p> 0x3f , 0x06 , 0x5b , 0
51、x4f , 0x66 , 0x6d ,</p><p> 0 1 2 3 4 5</p><p> 0x7d , 0x07 , 0x7f , 0x6f , 0x77 , 0x7c ,</p><p> 6 7 8 9 A B</p&g
52、t;<p> 0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 , 0x00</p><p> C D E F 無顯示</p><p><b> 靜態(tài)顯示方式</b></p><p> LED顯示器工作方式有兩種:靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示的特點
53、是每個數(shù)碼管的段選必須接一個8位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字形碼。當(dāng)送入一次字形碼后,顯示字形可一直保持,直到送入新字形碼為止。這種方法的優(yōu)點是占用CPU時間少,顯示便于監(jiān)測和控制。缺點是硬件電路比較復(fù)雜,成本較高。</p><p><b> 動態(tài)顯示 </b></p><p> 動態(tài)顯示的特點是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起,由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼
54、管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選,利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用,使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些,所以在選擇限流電阻時應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。 </p><p><b> 3.3 復(fù)位電路</b></p><p> 單片機(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分,當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī),
55、按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣,當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中,受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候,按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行。單片機(jī)復(fù)位電路如下圖:</p><p><b> 圖3.3復(fù)位電路</b></p><p> 3.3.1 復(fù)位電路的工作原理</p><p> 51單片機(jī)要復(fù)位只需要在第9引腳接個高電平持續(xù)2
56、US就可以實現(xiàn),在單片機(jī)系統(tǒng)中,系統(tǒng)上電啟動的時候復(fù)位一次,當(dāng)按鍵按下的時候系統(tǒng)再次復(fù)位,如果釋放后再按下,系統(tǒng)還會復(fù)位。所以可以通過按鍵的斷開和閉合在運(yùn)行的系統(tǒng)中控制其復(fù)位。</p><p> 在電路圖中,電容的的大小是10uF,電阻的大小是10k。所以根據(jù)公式,可以算出電容充電到電源電壓的0.7倍(單片機(jī)的電源是5V,所以充電到0.7倍即為3.5V),需要的時間是10K*10UF=0.1S。</p&g
57、t;<p> 也就是說在電腦啟動的0.1S內(nèi),電容兩端的電壓時在0~3.5V增加。這個時候10K電阻兩端的電壓為從5~1.5V減少(串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓)。所以在0.1S內(nèi),RST引腳所接收到的電壓是5V~1.5V。在5V正常工作的51單片機(jī)中小于1.5V的電壓信號為低電平信號,而大于1.5V的電壓信號為高電平信號。所以在開機(jī)0.1S內(nèi),單片機(jī)系統(tǒng)自動復(fù)位(RST引腳接收到的高電平信號時間為0.1S左右)。<
58、;/p><p> 按鍵按下的時候為什么會復(fù)位</p><p> 在單片機(jī)啟動0.1S后,電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V,這是時候10K電阻兩端的電壓接近于0V,RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時候,開關(guān)導(dǎo)通,這個時候電容兩端形成了一個回路,電容被短路,所以在按鍵按下的這個過程中,電容開始釋放之前充的電量。隨著時間的推移,電容的電壓在0.1S內(nèi),從5V釋放到變?yōu)榱?.5V,甚至
59、更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和,這個時候10K電阻兩端的電壓為3.5V,甚至更大,所以RST引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動復(fù)位。</p><p> 復(fù)位電路的原理是單片機(jī)RST引腳接收到2US以上的電平信號,只要保證電容的充放電時間大于2US,即可實現(xiàn)復(fù)位,所以電路中的電容值是可以改變的。</p><p> 按鍵按下系統(tǒng)復(fù)位,是電容處于一個短路電路中,釋放了所有的電能,電阻兩端的
60、電壓增加引起的。</p><p> 3.4 溫度設(shè)定電路</p><p> 圖3.4溫度設(shè)定電路圖</p><p> 設(shè)計按鍵設(shè)定采用C程序完成(C程序介紹部分再說),去抖動設(shè)置等都由C程序完成。不需要外圍煩瑣的外部接口電路,設(shè)置簡單經(jīng)濟(jì)實惠,在電子市場隨處可買到四芯常開按鈕,結(jié)構(gòu)輕巧,按鍵靈活。</p><p><b>
61、說明:</b></p><p> 數(shù)碼管顯示設(shè)定值,變化范圍00~99,開始時顯示30,每按一下JIAYI按鍵一次,數(shù)值加一,每按一下JIANYI按鍵設(shè)定數(shù)值減一,按一下GUILING鍵數(shù)值歸零,每按一下ZIJIA+SUODING按鍵,利用定時器功能開始自動每秒加一,再按一下ZIJIA+SUODING鍵數(shù)值停止自動加一保持顯示原數(shù)。設(shè)定值都設(shè)定為無符號整形變量與溫度傳感器傳回的數(shù)值進(jìn)行比較同時做出相
62、應(yīng)報警信號提示。</p><p> 第四章 軟件程序功能及分析</p><p> 4.1 軟件設(shè)計總流程</p><p> 4.1.1 軟件設(shè)計總流程圖</p><p> 圖4.1 軟件設(shè)計總流程圖</p><p><b> 分析:</b></p><p> 程
63、序從主函數(shù)開始先進(jìn)行初始化,DS18B20是一個數(shù)字集成的溫度轉(zhuǎn)化芯片,對當(dāng)前溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理。同時DS18B20是以一線總線傳輸?shù)男问絺鹘oSTC89C52,再STC89C52譯碼轉(zhuǎn)換到數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度,人工按鍵設(shè)定溫度值是以數(shù)碼管顯示的形式直觀地反應(yīng)設(shè)定的報警溫度,使用者可以根據(jù)要求設(shè)定報警溫度(0-99度可調(diào)),STC89C52根據(jù)人工按鍵設(shè)定值與當(dāng)前溫度值進(jìn)行比較,若當(dāng)前溫度值高于設(shè)定值則報警電路反應(yīng),有效的實施監(jiān)控,本程序通過
64、一些常用語句和函數(shù)調(diào)用有效地解決了系統(tǒng)延時、顯示亂碼和按鍵抖動等常見問題。</p><p> 本程序采用中斷1命令,使人工按鍵設(shè)定更加科學(xué)和直觀,加1按鍵每按一次使設(shè)定溫度值自動加1,減1按鍵使設(shè)定溫度值自動減1,自加+鎖定按鍵能夠使人工設(shè)定更輕巧方便快速.</p><p> 本程序初使化時系統(tǒng)自動設(shè)定報警溫度為30度,而有效地防止了由于系統(tǒng)不適應(yīng)環(huán)境發(fā)生誤報警。</p>
65、<p> 4.2 DS18B20數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)化算法</p><p> 4.2.1 數(shù)據(jù)采集及算法轉(zhuǎn)化</p><p> 數(shù)據(jù)采集及算法轉(zhuǎn)化框圖如圖4.2</p><p> 圖4.2數(shù)據(jù)采集及算法轉(zhuǎn)化圖</p><p><b> 分析:</b></p><p> DSl8B2
66、0 可直接將被測溫度轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號,供單片機(jī)處理。通過對DSl8B20 編程可以實現(xiàn)9~12 位的溫度讀數(shù),并可分別在93.75ms 和750ms 內(nèi)完成9 位和12 位的數(shù)字量。其測溫范圍-55℃~+125℃,最大分辨率為0.0625℃,在-10℃~+85℃范圍內(nèi)其測溫準(zhǔn)確度為±0.5℃。DS18B20采用一線總線傳輸?shù)男问娇梢灾苯影褦?shù)字量和STC89C52單片機(jī)進(jìn)行通信譯碼。</p><p>
67、 程序開始初始化,再經(jīng)DS18B20、ROM操作指令識別判斷,再進(jìn)行存儲操作指令,轉(zhuǎn)化處理,讀取當(dāng)前溫度值。</p><p><b> 4.3按鍵設(shè)定部分</b></p><p><b> 圖4.3按鍵設(shè)定圖</b></p><p> 4.3.1按鍵設(shè)定部分C程序流程圖</p><p> 圖
68、4.4按鍵設(shè)定流程圖</p><p><b> 分析:</b></p><p> 通過數(shù)碼管顯示設(shè)定值,變化范圍00-99,開始時顯示30,每按一下,JIAYI按鍵一次,數(shù)值加一,每按一下,JIANYI按鍵設(shè)定數(shù)值減1,按一下GUILING鍵數(shù)值歸零,每按一下ZIJIA+SUODING按鍵,利用定時器功能開始自動每秒加1,再按一下ZIJIA+SUODING鍵數(shù)值停
69、止自動加1保持顯示原數(shù),設(shè)定值都設(shè)定為無符號整形變量與溫度傳感器傳回的數(shù)值進(jìn)行比較同進(jìn)做出相應(yīng)報警信號提示。</p><p><b> 第五章 總結(jié)</b></p><p> 大學(xué)三年就會在這最后的畢業(yè)設(shè)計總結(jié)劃上一個圓滿的句號。我曾經(jīng)以為時間是一個不快不慢的東西,但現(xiàn)在我感到時間過的是多么的飛快,三年了,感覺就在一眨眼之間結(jié)束了我的大學(xué)生涯。畢業(yè),最重要的一個過
70、程,最能把理論知識運(yùn)用到實踐當(dāng)中的過程就數(shù)畢業(yè)設(shè)計了。這也是我們從一個學(xué)生走向社會的一個轉(zhuǎn)折.另一個生命歷程的開始.畢業(yè)設(shè)計的一個月,我學(xué)到了很多,也成熟了很多。我現(xiàn)在將我的過程以及所學(xué)到的總結(jié)如下:</p><p> 畢業(yè)設(shè)計題目是:基于單片機(jī)的溫度控制</p><p> 畢業(yè)設(shè)計課題主要的步驟是:</p><p><b> 1、收集資料</
71、b></p><p> 2、熟悉元器件。熟悉元器件是采購的前提條件,只有把元器件熟悉透徹了才能在采購的時候避免很多的問題。</p><p><b> 3,選型號</b></p><p> 4,寫C語句燒寫到實驗板調(diào)試看效果</p><p><b> 5,總結(jié)分析</b></p&g
72、t;<p> 在這么的過程中,每一步都是自己親自做過的,遇到的問題也非常多,在經(jīng)過遇到問題,思索問題到解決問題的過程中,收獲是最多的。以往沒有注意到的問題,都在這一次的畢業(yè)設(shè)計中得以體現(xiàn),這培養(yǎng)了我的細(xì)心,耐心和專心。</p><p><b> 所感</b></p><p> 我覺得能夠在這次的畢業(yè)設(shè)計中學(xué)到很多的東西,以往不注意的細(xì)節(jié),在這一次中
73、是必須讓自己去注意的。也是我這三年來所學(xué)到知識的一個體現(xiàn),我深深知道,每一次的學(xué)習(xí)實踐環(huán)節(jié)都是那么的來之不易,都是通過老師的深思熟慮后,才給我們定下目標(biāo)。然后讓我們在知識的海洋里翱翔,讓我們隨著年齡的增長不斷的擴(kuò)充自己的知識領(lǐng)域,也逐漸成熟,逐漸長大,老師同時也教導(dǎo)我們逐漸成為一個能夠為身邊的人,為家庭,為國家做出點點貢獻(xiàn)的人,教導(dǎo)我們學(xué)會感恩。所以,我在這次的畢業(yè)設(shè)計中,認(rèn)真對待每一個過程,希望自己的認(rèn)真,自己最后的畢業(yè)設(shè)計的成果能夠
74、回報老師這么多年來的教導(dǎo),這么多年的奉獻(xiàn)。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1]邱關(guān)源.電路 第五版.高等教育出版社.</p><p> [2]田立,代方震. 2007. 51單片機(jī)C語言程序設(shè)計快速入門. 北京.人民郵電出版社</p><p> [3]李朝青. 2005. 單片機(jī)
75、原理及接口技術(shù)(第3版). 北京.北京航天航空大學(xué)出版社.</p><p> [4]康華光.陳大欽. 1999.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分(第4版).北京.高等教育出版社.</p><p> [5]康華光.鄒壽彬.2000.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分(第4版).北京.高等教育出版社.</p><p> [6]郭天祥.編著.51單片機(jī)C語言教程——入門,提高,開發(fā).拓展全攻
76、略</p><p> [7]李忠國.陳剛.編著.單片機(jī)應(yīng)用技能實訓(xùn)</p><p> [8]劉南平.主編.朱鳳芝.歐觸靈.副主編.現(xiàn)代電子設(shè)計與制作技術(shù)</p><p> [9]胡宴如.主編. 高頻電子線路</p><p> [10]楊翠南.楊碧石.主編 . 數(shù)字電子技術(shù)與邏輯設(shè)計教程</p><p><
77、b> 致 謝</b></p><p> 在我論文即將完成之際,我首先要向在論文寫作中給予我悉心關(guān)懷、鼓勵和指導(dǎo)的肖利君老師致以深深的敬意和謝意!老師一絲不茍的鉆研精神,嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度,執(zhí)著忘我的工作作風(fēng),獨(dú)樹一幟的思維方式,使學(xué)生受益匪淺,并終身難忘。</p><p> 所有人的青春,從一開始的空白無物,到后來的極欲飛揚(yáng),陰霾滿地,再到現(xiàn)在的塵埃落定,一切都在
78、發(fā)生,一切都在結(jié)束.美好而繽紛的大學(xué)生活,就這樣畫上了句號,真有些難忘和難舍。</p><p> 純?nèi)玢@,強(qiáng)如鋼。最大的收獲是心智的成熟,一千多個日子里曾悲傷過、失落過、苦惱過,委屈過。而現(xiàn)在懂得擦干眼淚,收拾傷痕,站起繼續(xù)勇往直前,前面的荊棘,不算什么,路上的障礙,我每攀登越過一次,便往云端靠近了一步。感謝我的朋友和同學(xué)對我的關(guān)心和幫助!</p><p><b> 附錄&l
79、t;/b></p><p><b> 附錄1:</b></p><p><b> 附錄2:</b></p><p> #include <reg52.h></p><p> #include <intrins.h></p><p> #
80、define uchar unsigned char</p><p> #define uint unsigned int</p><p> sbit beep=P1^5; //蜂鳴器</p><p> sbit DS=P3^3; //定義DS18B20接口</p><p> sbit key1=P3^4;
81、</p><p> sbit key2=P3^5;</p><p> sbit key3=P3^6;</p><p> sbit key4=P3^7;</p><p> sbit dula=P1^6;//申明U1鎖存器的鎖存端</p><p> sbit wela=P1^7;//申明U2鎖存器的鎖存端
82、</p><p> sbit led0=P1^4; //控制發(fā)光二極管</p><p> int temp; </p><p> uchar flag1; </p><p> void display(unsigned char *lp,unsigned char lc);//數(shù)
83、字的顯示函數(shù);lp為</p><p> 指向數(shù)組的地址,lc為顯示的個數(shù)</p><p> void delay();//延時子函數(shù),5個空指令</p><p> code unsigned char table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x00,</p><p> 0x7d,0x07,0x
84、7f,0x6f,0x40,0x08,</p><p> 0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};</p><p> //共陰數(shù)碼管 0-9 - _ 空 表</p><p> unsigned char l_tmpdate[8]={0,0,10,0,0,0,0,0};//定義數(shù)組變量,并賦值1,</p><p>
85、2,3,4,5,6,7,8,就是本程序顯示的八個數(shù)</p><p> int tmp(void);</p><p> void tmpchange(void);</p><p> void tmpwritebyte(uchar dat);</p><p> uchar tmpread(void);</p><p&g
86、t; bit tmpreadbit(void);</p><p> void dsreset(void);</p><p> void delayb(uint count);</p><p> void delayms(uint);</p><p> int numt0,num;</p><p> void
87、 display(unsigned char *lp,unsigned char lc)//顯示</p><p><b> {</b></p><p> unsigned char i;//定義變量</p><p> P2=0;//端口2為輸出</p><p> P1=P1&0xF8;
88、//將P1口的前3位輸出0,</p><p> 對應(yīng)138譯門輸入腳,全0為第一位數(shù)碼管</p><p> for(i=0;i<lc;i++){//循環(huán)顯示</p><p> P2=table[lp[i]];//查表法得到要顯示數(shù)字的數(shù)碼段</p><p> delay();//延時5個空指令</p&g
89、t;<p> if(i==7)//檢測顯示完8位否,完成</p><p> 直接退出,不讓P1口再加1,否則進(jìn)位影響到第四位數(shù)據(jù)</p><p><b> break;</b></p><p> P2=0;//清0端口,準(zhǔn)備顯示下位</p><p> P1++;//下一
90、位數(shù)碼管</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void delay(void)//空5個指令</p><p><b> {</b></p><p> _nop_();_no
91、p_();_nop_();_nop_();_nop_();</p><p><b> }</b></p><p> void delayb(uint count) //delay</p><p><b> {</b></p><p><b> uint i;</b&
92、gt;</p><p> while(count)</p><p><b> {</b></p><p><b> i=200;</b></p><p> while(i>0)</p><p><b> i--;</b></p>
93、;<p><b> count--;</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void dsreset(void) //DS18B20初始化</p><p><b> {
94、</b></p><p> uint i; </p><p><b> DS=0;</b></p><p><b> i=103;</b></p><p> while(i>0)i--;</p><p><b>
95、; DS=1;</b></p><p><b> i=4;</b></p><p> while(i>0)i--;</p><p><b> }</b></p><p> bit tmpreadbit(void) // 讀一位</p><p
96、><b> {</b></p><p><b> uint i;</b></p><p><b> bit dat;</b></p><p> DS=0;i++; //小延時一下</p><p> DS=1;i++;i++;</p>
97、<p><b> dat=DS;</b></p><p> i=8;while(i>0)i--;</p><p> return (dat);</p><p><b> }</b></p><p> uchar tmpread(void) //讀一個字節(jié)</p
98、><p><b> {</b></p><p> uchar i,j,dat;</p><p><b> dat=0;</b></p><p> for(i=1;i<=8;i++)</p><p><b> {</b></p>
99、<p> j=tmpreadbit();</p><p> dat=(j<<7)|(dat>>1); //讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面,這樣剛好//一個字</p><p><b> 節(jié)在DAT里</b></p><p><b> }</b></p><p>
100、return(dat); //將一個字節(jié)數(shù)據(jù)返回</p><p><b> }</b></p><p> void tmpwritebyte(uchar dat) </p><p> { //寫一個字節(jié)到DS18B20里</p><p>
101、;<b> uint i;</b></p><p><b> uchar j;</b></p><p> bit testb;</p><p> for(j=1;j<=8;j++)</p><p><b> {</b></p><p>
102、 testb=dat&0x01;</p><p> dat=dat>>1;</p><p> if(testb) // 寫1部分</p><p><b> {</b></p><p><b> DS=0;</b></p><p><b
103、> i++;i++;</b></p><p><b> DS=1;</b></p><p> i=8;while(i>0)i--;</p><p><b> }</b></p><p><b> else</b></p><
104、p><b> {</b></p><p> DS=0; //寫0部分</p><p> i=8;while(i>0)i--;</p><p><b> DS=1;</b></p><p><b> i++;i++;</b></p>
105、<p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void tmpchange(void) //發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令</p><p><b> {</b><
106、/p><p> dsreset(); //初始化DS18B20</p><p> delayb(1); //延時</p><p> tmpwritebyte(0xcc); // 跳過序列號命令</p><p> tmpwritebyte(0x44); //發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令</p&g
107、t;<p><b> }</b></p><p> int tmp() //獲得溫度</p><p><b> {</b></p><p><b> float tt;</b></p><p> uchar a,b;</
108、p><p> dsreset();</p><p> delayb(1);</p><p> tmpwritebyte(0xcc); </p><p> tmpwritebyte(0xbe); //發(fā)送讀取數(shù)據(jù)命令</p><p> a=tmpread(); //連續(xù)讀兩個字節(jié)數(shù)據(jù)&l
109、t;/p><p> b=tmpread();</p><p><b> temp=b;</b></p><p> temp<<=8; </p><p> temp=temp|a; //兩字節(jié)合成一個整型變量。</p><p> tt=tem
110、p*0.0625; //得到真實十進(jìn)制溫度值,因為DS18B20</p><p> //可以精確到0.0625度,所以讀回數(shù)據(jù)的最低位代表的是</p><p> //0.0625度。</p><p> temp=tt*10+0.5; //放大十倍,這樣做的目的將小數(shù)點后第一位</p><p> //也轉(zhuǎn)換為可顯示數(shù)字,
111、同時進(jìn)行一個四舍五入操作。</p><p> return temp; //返回溫度值</p><p><b> }</b></p><p> void readrom() //read the serial 讀取溫度傳感器的序列號</p><p> {
112、 //本程序中沒有用到此函數(shù)</p><p> uchar sn1,sn2;</p><p> dsreset();</p><p> delayb(1);</p><p> tmpwritebyte(0x33);</p><p> sn1=tmpread();</p><p>
113、; sn2=tmpread();</p><p><b> }</b></p><p> void delay10ms() </p><p><b> {</b></p><p> uchar a,b;</p><p> for(a=10;a
114、>0;a--)</p><p> for(b=60;b>0;b--);</p><p><b> }</b></p><p> void display1(uchar numdis) //顯示子函數(shù)</p><p><b> {</b></p><p>
115、 uchar shi,ge; //分離兩個分別要顯示的數(shù)</p><p> shi=numdis/10;</p><p> ge=numdis%10;</p><p><b> dula=1;</b></p><p> P0=table[shi]; //送十位段選數(shù)據(jù)</p>
116、<p><b> dula=0;</b></p><p> P0=0xff;//送位選數(shù)據(jù)前關(guān)閉所有顯示,防止打開位選鎖存時</p><p> wela=1;//原來段選數(shù)據(jù)通過位選鎖存器造成混亂</p><p> P0=0xfe;//送位選數(shù)據(jù)</p><p><b> we
117、la=0;</b></p><p> delayms(5);//延時</p><p><b> dula=1;</b></p><p> P0=table[ge]; //送個位段選數(shù)據(jù)</p><p><b> dula=0;</b></p><p>
118、<b> P0=0xff;</b></p><p><b> wela=1;</b></p><p><b> P0=0xfd;</b></p><p><b> wela=0;</b></p><p> delayms(5);</p>
119、;<p><b> }</b></p><p> void delayms(uint xms)</p><p><b> {</b></p><p><b> uint i,j;</b></p><p> for(i=xms;i>0;i--
120、) //i=xms即延時約xms毫秒</p><p> for(j=110;j>0;j--);</p><p><b> }</b></p><p> void init() //初始化函數(shù)</p><p><b> {</b></p><p&g
121、t; TMOD=0x01;//設(shè)置定時器0為工作方式1(0000 0001)</p><p> TH0=(65536-45872)/256;//裝初值50ms一次中斷</p><p> TL0=(65536-45872)%256;</p><p> EA=1; //開總中斷</p><p> ET0=1; //開定時器0中斷&l
122、t;/p><p><b> }</b></p><p> void keyscan()</p><p><b> {</b></p><p> if(key1==30)</p><p><b> {</b></p><p>
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