基于51單片機(jī)的通風(fēng)電路的設(shè)計(jì).doc

1 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文 畢業(yè)生姓名畢業(yè)生姓名 鐘毅芳鐘毅芳 專(zhuān)業(yè)專(zhuān)業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù)應(yīng)用電子技術(shù) 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào) 080724015080724015 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師喬永鳳喬永鳳 所屬系 部 所屬系 部 信息系信息系 二二 一一一一年五月年五月 2 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文評(píng)閱書(shū)畢業(yè)論文評(píng)閱書(shū) 題目 題目 基于基于 51 單片機(jī)的通風(fēng)電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的通風(fēng)電路設(shè)計(jì) 信息信息系系 應(yīng)用電子技術(shù)應(yīng)用電子技術(shù) 專(zhuān)業(yè)專(zhuān)業(yè) 姓姓 名名 鐘毅芳鐘毅芳 設(shè)計(jì)時(shí)間 設(shè)計(jì)時(shí)間 2011 年年 3 月月 7 日日 2011 年年 5 月月 6 日日 評(píng)閱意見(jiàn) 評(píng)閱意見(jiàn) 成績(jī) 成績(jī) 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師 簽 簽 字 字 職職 務(wù) 務(wù) 3 2011 年年月月 日日 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文答辯記錄卡畢業(yè)論文答辯記錄卡 信息信息 系系 應(yīng)用電子技術(shù)應(yīng)用電子技術(shù) 專(zhuān)業(yè)專(zhuān)業(yè) 姓名姓名 鐘毅芳鐘毅芳 答答 辯辯 內(nèi)內(nèi) 容容 問(wèn)問(wèn) 題題 摘摘 要要評(píng)評(píng) 議議 情情 況況 記錄員 記錄員 簽 簽 名 名 成成 績(jī)績(jī) 評(píng)評(píng) 定定 指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)答辯組評(píng)定成績(jī)答辯組評(píng)定成績(jī)綜合成績(jī)綜合成績(jī) 注 評(píng)定成績(jī)?yōu)樽?評(píng)定成績(jī)?yōu)?100 分制 指導(dǎo)教師為分制 指導(dǎo)教師為 30 答辯組為 答辯組為 70 4 專(zhuān)業(yè)答辯組組長(zhǎng) 專(zhuān)業(yè)答辯組組長(zhǎng) 簽名 簽名 2011 年年 月月 日日 目錄 中文摘 要 3 英文摘要 4 引 言 5 1方案的選擇及認(rèn)證 6 1 1電源方案選擇 6 1 2測(cè)溫傳感器模塊 6 1 3顯示模塊 7 1 4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的選擇 7 2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與電路設(shè)計(jì) 7 2 1 通風(fēng)電路組成框圖 8 2 2 STC89C51 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 8 2 3 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 2 3 1 時(shí)鐘電路 9 2 3 2 復(fù)位電路 10 2 4 溫度測(cè)量電路單元模塊設(shè)計(jì) 10 2 5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元模塊設(shè)計(jì) 12 2 6液晶 LCD1602 顯示模塊硬件電路設(shè)計(jì) 14 3 軟件設(shè)計(jì) 14 3 1 軟件程序設(shè)計(jì) 14 3 2 主程序流程圖 14 3 3 讀取溫度流程圖 15 3 4溫度報(bào)警控制電機(jī)流程圖 16 3 5液晶 LCD1602 顯示溫度 17 3 6報(bào)警溫度上下限設(shè)置和按鍵處理 18 結(jié)論 19 謝辭 19 參考文獻(xiàn) 20 附件 1 通風(fēng)電路主板 串口的原理圖 21 附件 2 通風(fēng)電路主板 串口的 PCB 圖 22 附件 3 實(shí)物圖 23 附件 4 程序清單 23 5 基于 51 單片機(jī)的通風(fēng)電路設(shè)計(jì) 摘摘 要要 本設(shè)計(jì)采用 STC89S51 單片機(jī)為控制核心 電機(jī)的硬件驅(qū)動(dòng)采用 ULN2003 芯片 由單片機(jī)輸出信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 利用溫度傳感器模塊實(shí)現(xiàn)智 能檢測(cè)當(dāng)前環(huán)境溫度 整個(gè)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 可靠性高 設(shè)計(jì)測(cè)試結(jié)果滿 足要求 設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)明 方案正確 關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞 通風(fēng)系統(tǒng) STC89S51 DS18B20 ULN2003驅(qū)動(dòng) 自動(dòng)測(cè)溫 6 Design of analog bus stop system Based on single chip body bus campaign Major of Applied Electronic Technology Information and Engineering College Wanghui Abstract The design for the control of single chip core STC89C51 electrical hardware drivers using the ULN2003 chip single chip output by the PWM control of motor speed the use of infrared detection module bus intelligent automatic tracing the circuit structure of the whole system is simple high reliability Experimental test results meet the requirements design principles of simplicity the program correctly Keyword Intelligent ventilation system STC89S51 DS18B20 ULN2003 Automatic temperature 7 引引 言言 隨著人們生活水平的不斷提高 單片機(jī)控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一 它 所給人帶來(lái)的方便也是不可否定的 其中智能通風(fēng)系統(tǒng)就是一個(gè)典型的例子 但人們對(duì)它的要求越來(lái)越高 要為現(xiàn)代人工作 科研 生活 提供更好的更方 便的設(shè)施就需要從屬于單片機(jī)技術(shù)入手 一切向著數(shù)字化控制 智能化控制方 向發(fā)展 本設(shè)計(jì)所介紹的液晶溫度控制直流電機(jī)與傳統(tǒng)的手動(dòng)控制直流電機(jī)及測(cè)溫電路 相比 具有讀數(shù)方便 顯示的信息比較多 測(cè)溫范圍廣 測(cè)溫比較準(zhǔn)確 實(shí)現(xiàn) 了智能化 其輸出溫度采用液晶 1602 顯示 主要用于對(duì)測(cè)溫比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所 或科研實(shí)驗(yàn)室使用 該設(shè)計(jì)控制器使用單片機(jī) STC89S51 測(cè)溫傳感器使用 DS18B20 用液晶芯片 LCD1602 實(shí)現(xiàn)溫度顯示 能準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)后一位達(dá)到以上 要求 單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活 工作 科研 各個(gè)領(lǐng)域 已經(jīng)成為一種比較 成熟的技術(shù) 本文主要介紹了一個(gè)基于 STC89S51 單片機(jī)的測(cè)溫控制電機(jī)風(fēng)扇 系統(tǒng) 詳細(xì)描述了利用溫度傳感器 DS18B20 開(kāi)發(fā)測(cè)溫系統(tǒng)的過(guò)程 重點(diǎn)對(duì)傳感 器在單片機(jī)下的硬件連接 軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進(jìn)行了詳盡分析 對(duì) 各部分的電路也一一進(jìn)行了介紹 該系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)溫度采集和顯示 并可根據(jù)需要發(fā)光報(bào)警溫度 它使用起來(lái)相當(dāng)方便 具有精度高 量程寬 靈 敏度比較高 體積小 功耗低環(huán)保實(shí)惠廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn) 適合于我們?nèi)粘Ｉ詈凸?農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測(cè)量 也可以當(dāng)作溫度處理模塊嵌入其它系統(tǒng)中 作為其他 主系統(tǒng)的輔助擴(kuò)展 DS18B20 與 STC89S51 結(jié)合實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)和具有 智能化的控制風(fēng)扇的開(kāi)啟與關(guān)閉 該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 抗干擾能力強(qiáng) 適合于惡 劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量 有廣泛的應(yīng)用前景 8 1 1 方案的選擇方案的選擇及認(rèn)證及認(rèn)證 1 11 1 電源方案選擇電源方案選擇 由于本系統(tǒng)需要 5V 電源供電 我們考慮了如下幾種方案為系統(tǒng)供電 方案 1 采用 4 節(jié) 1 5V 干電池供電 電壓達(dá)到 12V 經(jīng) 7805 穩(wěn)壓后給直流 電機(jī)供電及單片機(jī)系統(tǒng)和其他芯片供電 由于干電池電量有限 使用大量的干 電池將會(huì)給系統(tǒng)調(diào)試帶來(lái)不便 而且電池對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染源 因此 我們放棄 了這種方案 方案 2 采用變壓器整流濾波再經(jīng)過(guò) 7805 穩(wěn)壓穩(wěn)定后再給直流電機(jī)供電 及單片機(jī)和其他芯片供電 此方案是自制一個(gè) 5v 電源 電路比較簡(jiǎn)單 而 且元件也比較廉價(jià) 電路板小而易攜帶 因此 這種方案比較可行 因此我們 選擇了此方案 綜上考慮 我們選擇了方案 2 1 11 1測(cè)溫傳感器測(cè)溫傳感器模塊模塊 方案 1 使用熱敏電阻設(shè)計(jì) 由于本設(shè)計(jì)是測(cè)溫控制直流電機(jī)電路 可以使用熱敏電阻之類(lèi)的器件利用其感 溫效應(yīng) 在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái) 進(jìn)行 A D 轉(zhuǎn)換后 就可 以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理 在顯示電路上 就可以將被測(cè)溫度顯示出來(lái) 這 種設(shè)計(jì)需要用到 A D 轉(zhuǎn)換電路 感溫電路比較麻煩而且測(cè)量的精度不夠 抗干 擾能力比較差 受各方面因素的影響較多 所以此方案不可取 方案 2 使用 DS18B20 傳感器設(shè)計(jì) 采用 STC89C51 單片機(jī)作控制器 溫度傳感器選用 DS18B20 來(lái)對(duì)環(huán)境溫度采集 測(cè)溫電路由溫度傳感器 DS18B20 實(shí)現(xiàn) 本設(shè)計(jì)所介紹的 DS18B20 溫度采集與傳 統(tǒng)的熱敏電阻之類(lèi)的利用感溫效應(yīng)相比 具有溫度采集數(shù)據(jù)處理方便 測(cè)溫范 圍廣 測(cè)溫準(zhǔn)確 主要用于對(duì)測(cè)溫比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所 或科研實(shí)驗(yàn)室使用 該設(shè) 計(jì)控制器使用單片機(jī) STC89S51 測(cè)溫傳感器使用 DS18B20 用 實(shí)現(xiàn)溫度顯示 能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求 故選擇方案二 9 1 21 2顯示顯示模塊模塊 方案 1 用四位七段數(shù)碼管 對(duì)于數(shù)碼顯示 顯示的數(shù)據(jù)信息比較有限 而且顯示的控制比較繁瑣 因此我們放棄了這種方案 方案 2 用液晶 LCD1602 顯示 可以顯示的數(shù)據(jù)信息比較多 對(duì)液晶現(xiàn)實(shí) 的控制寫(xiě)入比較簡(jiǎn)單 而且它的價(jià)格然我們接受的起 所以我們選擇了方案 2 1 4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的選擇電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的選擇 方案 1 采用專(zhuān)用芯片 L298N 作為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 是一個(gè)具有高 電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片 它相應(yīng)頻率比較高 一片 L298N 可以分別控 制兩個(gè)直流電機(jī) 而且還帶有控制使能端 用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng) 操作 方便 穩(wěn)定性好 性能優(yōu)良 但芯片比較貴 方案 2 用分立元件制作直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 由分立元件構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動(dòng)電 路 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 價(jià)格低廉 在實(shí)際應(yīng)用中比較廣泛 但是這種電路工作性能不 夠穩(wěn)定 方案 3 用 ULN2003 反相器作為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2003 也是一個(gè) 7 路 反向器電路 即當(dāng)輸入端為高電平時(shí) ULN2003 輸出端為低電平 當(dāng)輸入端為低 電平時(shí) ULN2003 輸出端為高電平 具有電流增益高 工作電壓高 溫度范圍寬 帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn) 而且價(jià)格低廉 因此我們選用了方案 3 能夠較好地滿足系統(tǒng)的要求 因此我們選擇了此方案 2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與電路設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與電路設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要包括了測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)主要包含有兩部分內(nèi)容 一是系統(tǒng)擴(kuò) 展 即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元 如 ROM RAM I O 口 定時(shí) 計(jì)數(shù)器 中斷系統(tǒng) 等 當(dāng)不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí) 還必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展 選擇適當(dāng)?shù)男酒?設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路 二是系統(tǒng)配置 既按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備 并要考 慮設(shè)計(jì)合適的接口電路 10 2 12 1 通風(fēng)電路組成框圖通風(fēng)電路組成框圖 通風(fēng)系統(tǒng)的控制核心是 STC89S51 單片機(jī) 系統(tǒng)由測(cè)溫模塊 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng) 模塊 LCD 顯示模塊 LED 燈光報(bào)警指示模塊 電源模塊等幾部分構(gòu)成 系統(tǒng)框圖如圖 2 1 所示 AT89C51 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 LCD1602 液晶顯示 溫度采集 直流 電機(jī) 聲光報(bào)警 圖 2 1 通風(fēng)系統(tǒng)框圖 2 22 2 STC89C51STC89C51 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) STC89C51 單片機(jī)是把那些控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有 限的電路芯片上 如果按照功能的劃分 它主要由微處理器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 程 序存儲(chǔ)器 并行 I O 口 串行口 定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器 組成 它們都是通過(guò)片內(nèi)單一總線連接而成 其基本結(jié)構(gòu)仍舊是采用 CPU 加上 外圍芯片的傳統(tǒng)模式 但對(duì)各種功能部件的控制是則采用特殊功能寄存器的集 中控制方式 STC89C51 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類(lèi)齊全 功能強(qiáng)等特 點(diǎn) 特別值得一提的是該單片機(jī)中 CPU 中的位處理器 它實(shí)際上是一個(gè)完整的 一位微計(jì)算機(jī) 這個(gè)一位微計(jì)算機(jī)有自己的 CPU 位寄存器 I O 口和指令集 1 位機(jī)在開(kāi)關(guān)決策 邏輯電路仿真 過(guò)程控制方面非常有效 而 8 位機(jī)在數(shù)據(jù) 采集 運(yùn)算處理方面有明顯的長(zhǎng)處 MCS 51 單片機(jī)中 8 位機(jī)和 1 位機(jī)的硬件資 源復(fù)合在一起 二者相輔相承 它是單片機(jī)技術(shù)上的一個(gè)突破 這也是 MCS 51 單片機(jī)在設(shè)計(jì)的精妙之處 2 32 3 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) STC89C51 是片內(nèi)有 ROM EPROM 的單片機(jī) 因此 這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng) 簡(jiǎn)單可靠 用 STC89C51 單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí) 只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電 路和復(fù)位電路即可 如圖 2 3 所示 由于集成度的限制 最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用 11 作一些小型的控制單元 其應(yīng)用特點(diǎn)如下 1 有可供用戶使用的大量 I O 口線 2 內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限 3 應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)具有特殊性 圖 2 2 STC89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng) 2 3 12 3 1 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路 STC89C51 雖然有內(nèi)部振蕩電路 但要形成時(shí)鐘 必須外部附加電路 STC89C51 單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘的方法有兩種 內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式 利用芯片內(nèi)部的振蕩電路 在 XTAL1 XTAL2 引 腳上外接定時(shí)元件 內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩 本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi) 部時(shí)鐘方式 即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路 振蕩晶體頻率選擇 11 0592MHz 電容值無(wú)嚴(yán)格要求 但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性 大小 振蕩電路起振速度有少許影響 CX1 CX2 可在 20pF 到 100pF 之間取值 但在 20pF 到 30pF 時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性 所以本設(shè)計(jì)中 電容選擇 22pF 在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí) 晶體和電容應(yīng)盡可能地靠近單片機(jī)芯片 以減少寄 生電容的產(chǎn)生 更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作 12 2 3 22 3 2 復(fù)位電路復(fù)位電路 STC89C51 的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的 復(fù)位引腳 RST 通過(guò)一個(gè)施 密特觸發(fā)器來(lái)抑制噪聲 在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 復(fù)位電路采樣施密特觸發(fā)器 的輸出電平一次 然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào) 復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式 最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充 電來(lái)實(shí)現(xiàn)的 只要 Vcc 的上升時(shí)間不超過(guò) 1ms 就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位 上電 復(fù)位電路見(jiàn)圖 2 4 圖 2 3 上電復(fù)位 2 42 4 溫度測(cè)量電路單元模塊設(shè)計(jì)溫度測(cè)量電路單元模塊設(shè)計(jì) 測(cè)溫所采用的電路如下圖 2 5 所示 圖 2 4 測(cè)溫電路原理 我們采用 DS18B20 溫度傳感器實(shí)物如圖 2 4 1 所示 13 圖 2 4 1 1 ds18b20 的 8 角封裝 圖 2 4 1 ds18b20 實(shí)物 DS18B20 輸出地?cái)?shù)據(jù)格式說(shuō)明在下圖 2 4 2 中具體表現(xiàn)出來(lái) 其中 MS 表示數(shù)據(jù) 的高 8 位 LS 表示數(shù)據(jù)的低 8 位 由于溫度在 0 以上為正溫度 而在 0 以 下為負(fù)溫度 因此在計(jì)算溫度時(shí)必須在溫度轉(zhuǎn)換之前應(yīng)先對(duì)正負(fù)數(shù)進(jìn)行判別 然后再進(jìn)行轉(zhuǎn)換 當(dāng) S 0 時(shí) 表示正數(shù) S 1 時(shí) 表示負(fù)數(shù) 對(duì)于負(fù)數(shù) 在處 理時(shí)是采用了 先取反再加一 即將補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換為原碼的方法 同時(shí) 為了提高 測(cè)量的精度 DS18B20 采用了 12 位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的方式 其中 符號(hào)位占 l 位 整 數(shù)占 7 位 小數(shù)占 4 位 因此 在計(jì)算與處理時(shí) 還必須將整數(shù)和小數(shù)分開(kāi)進(jìn) 行處理 通過(guò)對(duì)百分位數(shù)據(jù)的 四舍五入 處理 其引腳說(shuō)明如下表 2 4 1 8 引腳 SOIC 封裝TO92符號(hào)說(shuō)明 51GND地 42DQ數(shù)據(jù)輸入 輸出 常態(tài)下高電平 33VDD可選電源 表 2 4 1 DS18B20 的存儲(chǔ)器由暫存 RAM 和非易失的 EEPRAM 構(gòu)成 暫存 RAM 共 9 個(gè)存儲(chǔ)單元 其結(jié)構(gòu)圖如圖 2 4 2 所示 暫存 RAM 中 TH TL 配置字節(jié)的 拷貝 改變 TH TL 的值 可以改變 DS18B20 的上下限的溫度 通過(guò)設(shè)置配置 字節(jié)的第 6 7 位 可完成溫度值的分辨率的配置 溫度值低字節(jié)0 溫度值高字節(jié)1 TH 用戶字節(jié) 12 TL 用戶字節(jié) 23 14 配置字節(jié)4 保留字節(jié)5 保留字節(jié)6 保留字節(jié)7 CRC8 CRC 值為前 8 個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)位 溫度值的高低字節(jié)位結(jié)構(gòu)如表 2 4 2 1 表 2 4 2 1 本通風(fēng)系統(tǒng)的溫度測(cè)量溫度顯示的整數(shù)溫度值取值時(shí)采取 高字節(jié)的低三位 低字節(jié)的高四位 小數(shù)部分 低字節(jié)位的低四位 列表查表 完成 DS18B20 操作指令集如下列表 2 4 2 2 命令說(shuō)明協(xié)議總線數(shù)據(jù)操作 溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始溫度轉(zhuǎn)換44H將轉(zhuǎn)換狀態(tài)發(fā)送給主 設(shè)備 讀寄存器讀所有寄存器 包括 CRC 字節(jié) BEH將 9 字節(jié)的數(shù)據(jù)發(fā)送 給主設(shè)備 寫(xiě)寄存器數(shù)據(jù)寫(xiě)入寄存器 TH TL 4EH主設(shè)備向 ds18b20 發(fā) 送 3 字節(jié)數(shù) 復(fù)制將寄存器 TH TL 恢復(fù)到 EEPROM 48H無(wú) 回調(diào)由 EEPROM 向寄 存器恢復(fù) TH TL 和配置寄存器數(shù) 據(jù) B8H將恢復(fù)狀態(tài)發(fā)送給主 設(shè)備 讀電源讀取電源模式B4H向主設(shè)備發(fā)送電源狀 態(tài) 表 2 4 2 2 2 52 5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元模塊設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元模塊設(shè)計(jì) 從單片機(jī)輸出的信號(hào)功率很弱 即使在沒(méi)有其它外在負(fù)載時(shí)也無(wú)法帶動(dòng)電 機(jī) 所以在實(shí)際電路中我們加入了電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片用來(lái)提高輸出電機(jī)信號(hào)的功率 從而能夠根據(jù)實(shí)際需要來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 根據(jù)驅(qū)動(dòng)功率大小以及連接電路的簡(jiǎn) 化要求我們選擇了 ULN2003 芯片 其外形 管腳分布如圖 2 7 所示 15 圖 2 5 ULN2003 管腳分布圖 從圖中可以知道 一塊 ULN2003 芯片能夠驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 它的使能端 可以外接高低電平 也可以利用單片機(jī)進(jìn)行軟件控制 極大地滿足各種復(fù)雜電 路需要 另外 ULN2003 的驅(qū)動(dòng)功率較大 能夠根據(jù)輸入電壓的大小輸出不同 的電壓和功率 解決負(fù)載能力不足的問(wèn)題 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如下圖 2 8 所示 圖 2 6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 ULN2003 的 1 8 個(gè)引腳接到單片機(jī)上 通過(guò)對(duì)單片機(jī)的編程可以實(shí)現(xiàn)直流 電機(jī)正停轉(zhuǎn)的功能 16 2 62 6液晶液晶 LCD1602LCD1602 顯示模塊硬件電路設(shè)計(jì)顯示模塊硬件電路設(shè)計(jì) 圖 2 7 通風(fēng)系統(tǒng)顯示圖及仿真效果圖 3 3 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 3 13 1 軟件程序設(shè)計(jì)軟件程序設(shè)計(jì) 在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí) 除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外 大量的工作就是如何 根據(jù)每個(gè)對(duì)象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中 大體上可分為 數(shù)據(jù)處理 過(guò)程控制兩個(gè)基本類(lèi)型 數(shù)據(jù)處理包括 數(shù)據(jù)的采集 數(shù)字處理 數(shù)據(jù)變換 顯示處理等 過(guò)程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算 然后再輸出信號(hào) 以便控制生產(chǎn) 為了完成上述任務(wù) 在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí) 通常把整個(gè)過(guò)程分成若干個(gè)部分 每一部分叫做一個(gè)模塊 所謂 模塊 實(shí)質(zhì)上就是完成一定功能 相對(duì)獨(dú)立的 程序段 模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是 1 單個(gè)模塊比起一個(gè)完整的程序易編寫(xiě)及調(diào)試 2 模塊可以共存 一個(gè)模塊可以被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用 3 23 2 主程序流程圖主程序流程圖 主程序流程圖 3 2 如下所示 17 液晶初始化 顯示字符串 讀取測(cè)量溫度 按鍵處理 溫度報(bào)警判斷 結(jié)束 延時(shí) 開(kāi)始 圖 3 2 程序流程圖 3 33 3 讀取溫度流程圖讀取溫度流程圖 測(cè)溫流程圖 3 2 如下 18 開(kāi)始 DS18B20初始 化故障 DS18B20正常 標(biāo)志位置0 跳過(guò)讀取內(nèi)存 Y N 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 DS18B20初始 化 跳過(guò)讀取內(nèi)存 讀取溫度寄存器 讀取溫度低8位 和高8位 DS18B20正常標(biāo) 志位置1 結(jié)束 讀取溫度值流程圖 開(kāi)始 讀取溫度 DS18B20 IS O K 1 N 讀取溫度發(fā)生 變化 刷新顯示 顯示溫度 溫度 Signed Temp 35 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 標(biāo)識(shí)綠燈亮 溫度 Signed Temp 10 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 標(biāo)識(shí)紅燈亮 YY 溫度 10 Signed Temp 35 NN 電機(jī)慢慢停轉(zhuǎn) 標(biāo)識(shí) Y 結(jié)束 Y Y 圖 3 2 讀取溫度流程圖 圖 3 2 1 溫度報(bào)警的流程圖 3 43 4溫度報(bào)警控制電機(jī)流程圖溫度報(bào)警控制電機(jī)流程圖 溫度報(bào)警控制流程圖如圖 3 4 報(bào)警溫度原理圖如圖 3 4 1 圖 3 4 1 溫度報(bào)警原理圖 19 當(dāng)溫度值大于 35 度時(shí) 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)綠燈閃爍報(bào)警 當(dāng)溫度大于 10 度小于 35 度時(shí) 電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)溫度小于 10 度時(shí) 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 紅燈閃爍報(bào)警 3 53 5液晶液晶 LCD1602LCD1602 顯示溫度顯示溫度 液晶顯示流程圖如圖 3 5 開(kāi)始 負(fù)數(shù)標(biāo)識(shí)置0 溫度值取反加1 溫度為負(fù)數(shù) 小數(shù)部分查表 高位自加 負(fù)數(shù)標(biāo)識(shí)置 1 獲取溫度整數(shù)部分 高 位的低三位 低位的高 四位 獲取有符號(hào)的溫度值 忽 略小數(shù)位 Y 結(jié)束 液晶顯示 溫度值低位位0 x00 將溫度整數(shù)部分分為三位 刷新LCD顯示 高位為0時(shí)不顯示 高位為0 且次高位為0時(shí) 次高位不顯 示 顯示負(fù)號(hào)恰當(dāng) 顯示標(biāo)題 溫度符號(hào) Y 圖 3 5 液晶 LCD1602 顯示流程圖 20 3 63 6報(bào)警溫度上下限設(shè)置和按鍵處理報(bào)警溫度上下限設(shè)置和按鍵處理 報(bào)警溫度上下限設(shè)置和按鍵處理流程圖如下 開(kāi)始 按鍵是否按下 等待釋放 按鍵是否按下 消抖動(dòng) 結(jié)束 標(biāo)志位flag加1 Flag 2 Flag 0 Y N 圖 3 6 1 按鍵處理 圖 3 6 2 報(bào)警溫度上下限設(shè)置 開(kāi)始 溫度上限加1 K1按下 K2按下 K3按下 K4按下 NNN Y 溫度上限減1溫度下限加1溫度下限減1 YYY 顯示溫度上下限值 結(jié)束 21 結(jié)結(jié)論 論 本設(shè)計(jì)通風(fēng)控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)論證 證明運(yùn)行可靠 操作方便 節(jié)省人力投入 提高了自動(dòng)化控制水平和工作效率 方便了調(diào)試和維護(hù) 符合智能通風(fēng)技術(shù)的 要求 真正做到既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的控制目的 具有推廣價(jià)值 隨著生活水平的提 高 人們對(duì)室內(nèi)空氣的要求已從保暖降溫發(fā)展到要求高品質(zhì) 在自然通風(fēng)達(dá)不 到要求時(shí) 強(qiáng)制通風(fēng)的空氣質(zhì)量控制系統(tǒng)則成為建筑必不可少的設(shè)施 而這方面 我國(guó)才剛剛起步 中低端市場(chǎng)更是空白 本設(shè)計(jì)已成功地應(yīng)用于車(chē)間的通風(fēng)機(jī) 控制中 應(yīng)用前景廣闊 可以大量推廣到需要低成本通風(fēng)系統(tǒng)的場(chǎng)合 如學(xué)校 醫(yī)院 家庭 商場(chǎng)及工廠等 22 致謝 致謝 在這段時(shí)間里 喬老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和熱忱的工作作風(fēng)令我十分欽佩 她的指導(dǎo)使我們受益匪淺 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 使我深刻地認(rèn)識(shí)到學(xué)好專(zhuān)業(yè)知識(shí)的重要性 也理解了 理論聯(lián)系實(shí)際的含義 并且檢驗(yàn)了大學(xué)三年的學(xué)習(xí)成果 雖然在這次設(shè)計(jì)中對(duì) 于知識(shí)的運(yùn)用和銜接還不夠熟練 但是我將在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力 不斷完善 這段時(shí)間的設(shè)計(jì)是對(duì)過(guò)去所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過(guò)程 為今 后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ) 由于自身水平有限 設(shè)計(jì)過(guò)程中存在了一些不足之處 敬請(qǐng)各位老師批評(píng) 指正 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 王靖 胡特 謝玉川等 現(xiàn)代住宅室內(nèi)通風(fēng)方式探討 制冷與空調(diào) 2003 2 2 侯哲生 李 聰 張 伏等 基于單片機(jī)的通風(fēng)機(jī)控制器的設(shè)計(jì) 2005 09 13 3 王成福 趙云等 一種簡(jiǎn)單的實(shí)用 LCD 數(shù)顯溫度計(jì) 2002 4 宋亞偉 李恒宗 基于 DS18B20 的溫度采集控制電路 2008 3 7 9 5 肖晴 液晶顯示溫度的控制 2005 2 6 沈蘭寧 窗戶自動(dòng)控制管理系統(tǒng)的控制與設(shè)計(jì) 2009 22 7 張菁 基于單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)方案的研究 2007 9 8 黨峰 王敬農(nóng) 高國(guó)旺 基于 DS18B20 的數(shù)字式溫度計(jì)的設(shè)計(jì) 2007 3 23 附件附件 1 1 通風(fēng)電路主板通風(fēng)電路主板 串口的原理圖 串口的原理圖 主板的電路圖 24 電源及串口電路圖 附件附件 2 2 通風(fēng)電路主板 串口的通風(fēng)電路主板 串口的 PCBPCB 圖圖 附件電路圖 4 LCD 顯示模塊電路 圖 25 附件附件 3 3 實(shí)物圖實(shí)物圖 附件附件 4 程序清單程序清單 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int void delayNOP nop nop 附件電路圖 4 LCD 顯示模塊電路 圖 26 nop nop ucharflag 0 按鍵標(biāo)識(shí)符 sbit DQ P3 3 溫度傳感器數(shù)據(jù)口 sbit LCD RS P1 2 sbit LCD RW P1 1 sbit LCD EN P1 0 sbit Forward P1 3 高溫報(bào)警 sbit Stop P1 1 sbit Reveral P1 5 低溫報(bào)警 sbit MA P2 5 電機(jī)驅(qū)動(dòng) sbitbeep P2 7 蜂鳴器報(bào)警 sbitbutton P2 6 按鍵 sbitk1 P2 0 sbitk2 P2 1 sbitk3 P2 2 sbitk4 P2 3 ucharcode speak Hot temp ucharcode speak1 cold temp uchar code helloword Wellcome you uchar code helloword1 Temperature test uchar code helloword2 The test is end uchar code Temp Disp Title Current Temp uchar Current Temp Display Buffer TEMP ucharalarm HI LOW ucharalarm temp 2 15 10 uchargao di uchar ng 0 負(fù)溫度標(biāo)識(shí)符 溫度字符 uchar code Temperature Char 8 0 x0C 0 x12 0 x12 0 x0C 0 x00 0 x00 0 x00 0 x00 溫度小數(shù)位對(duì)照表 uchar code df Table 0 1 1 2 3 3 4 4 5 6 6 7 8 8 9 9 當(dāng)前讀取的溫度整數(shù)部分 uchar CurrentT 0 有符號(hào)溫度值 char Signed Temp 0 從 DS18B20 讀取的溫度值 uchar Temp Value 0 x00 0 x00 溫度數(shù)據(jù)備份 uchar Back Temp Value 0 xFF 0 xFF 27 待顯示的各溫度數(shù)位 uchar Display Digit 0 0 0 0 傳感器正常標(biāo)志 bit DS18B20 IS OK 1 voiddisplay alarm temp ucharhigh uchar lowe 延時(shí) 1 void DelayXus int x uchar i while x for i 0 i 200 i LCD 忙檢測(cè) uchar LCD Busy Check reentrant uchar result LCD RS 0 LCD RW 1 LCD EN 1 delayNOP result bit P0 LCD EN 0 return result 寫(xiě)指令 void Write LCD Command uchar cmd while LCD Busy Check LCD RS 0 LCD RW 0 LCD EN 0 delayNOP P0 cmd delayNOP LCD EN 1 delayNOP LCD EN 0 28 寫(xiě)數(shù)據(jù) void Write LCD Data uchar dat while LCD Busy Check LCD RS 1 LCD RW 0 LCD EN 0 P0 dat delayNOP LCD EN 1 delayNOP LCD EN 0 自定義字符寫(xiě) CGRAM void Write NEW LCD Char uchar i Write LCD Command 0 x40 寫(xiě) CGRAM for i 0 i 8 i Write LCD Data Temperature Char i 寫(xiě)入溫度符號(hào) 初始化 void LCD Initialise Write LCD Command 0 x01 DelayXus 5 Write LCD Command 0 x38 DelayXus 5 Write LCD Command 0 x0c DelayXus 5 Write LCD Command 0 x06 DelayXus 5 Write NEW LCD Char 溫度符號(hào)寫(xiě)入 CGRAM 設(shè)置顯示位置 29 void Set LCD POS uchar pos Write LCD Command pos 0 x80 延時(shí) 2 void Delay uint x while x 初始化 DS18B20 uchar Init DS18B20 uchar status DQ 1 Delay 8 DQ 0 Delay 90 DQ 1 Delay 8 status DQ Delay 100 DQ 1 return status 初始化成功返回 0 讀一字節(jié) uchar ReadOneByte uchar i dat 0 DQ 1 nop for i 0 i 1 DQ 1 nop nop if DQ dat 0 x80 30 Delay 30 DQ 1 return dat 寫(xiě)一字節(jié) void WriteOneByte uchar dat uchar i for i 0 i 1 讀取溫度值 void Read Temperature EA 0 if Init DS18B20 1 DS18B20 故障 DS18B20 IS OK 0 else WriteOneByte 0 xCC 跳過(guò)序列號(hào) WriteOneByte 0 x44 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 Init DS18B20 WriteOneByte 0 xCC 跳過(guò)序列號(hào) WriteOneByte 0 xBE 讀取溫度寄存器 Temp Value 0 ReadOneByte 溫度低 8 位 Temp Value 1 ReadOneByte 溫度高 8 位 DS18B20 IS OK 1 EA 1 31 在 LCD 上顯示當(dāng)前溫度 void Display Temperature uchar i uchar t 150 延時(shí)值 uchar ng 0 負(fù)數(shù)標(biāo)識(shí) 如果為負(fù)數(shù)則取反加 1 并設(shè)置負(fù)數(shù)標(biāo)識(shí) if Temp Value 1 Temp Value 0 Temp Value 0 1 if Temp Value 0 0 x00 Temp Value 1 ng 1 查表得到溫度小數(shù)部分 Display Digit 0 df Table Temp Value 0 獲取溫度整數(shù)部分 無(wú)符號(hào) CurrentT Temp Value 0 獲取有符號(hào)溫度值 忽略小數(shù)位 Signed Temp ng CurrentT CurrentT 將整數(shù)部分分解為三位待顯示數(shù)字 Display Digit 3 CurrentT 100 Display Digit 2 CurrentT 100 10 Display Digit 1 CurrentT 10 刷新 LCD 顯示緩沖 Current Temp Display Buffer 11 Display Digit 0 0 Current Temp Display Buffer 10 Current Temp Display Buffer 9 Display Digit 1 0 Current Temp Display Buffer 8 Display Digit 2 0 Current Temp Display Buffer 7 Display Digit 3 0 高位為 0 時(shí)不顯示 if Display Digit 3 0 Current Temp Display Buffer 7 高位為 0 且次高位為 0 時(shí) 次高位不顯示 if Display Digit 2 0 負(fù)數(shù)符號(hào)顯示在恰當(dāng)位置 32 if ng if Current Temp Display Buffer 8 Current Temp Display Buffer 8 else if Current Temp Display Buffer 7 Current Temp Display Buffer 7 else Current Temp Display Buffer 6 在第一行顯示標(biāo)題 Set LCD POS 0 x00 for i 0 i 16 i Write LCD Data Temp Disp Title i 在第二行顯示當(dāng)前溫度 Set LCD POS 0 x40 for i 0 i 16 i Write LCD Data Current Temp Display Buffer i Set LCD POS 0 x4D Write LCD Data 0 x00 Set LCD POS 0 x4E Write LCD Data C 蜂鳴器報(bào)警聲音 void beept uchari j 70 for i 0 i alarm temp 0 MA 1 轉(zhuǎn)動(dòng) Forward Forward Stop 1 Reveral 1 beept Set LCD POS 0 x00 for i 0 i 13 i Write LCD Data speak i Write LCD Command 0 x8f Write LCD Data Y 風(fēng)扇開(kāi)啟標(biāo)志 else if Signed Temp alarm temp 1 MA 1 轉(zhuǎn)動(dòng) Forward 1 Stop 1 beept Reveral Reveral Set LCD POS 0 x00 for i 0 i 13 i Write LCD Data speak1 i 34 Write LCD Command 0 x8f Write LCD Data Y e