電腦機(jī)箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課 程 設(shè) 計(jì) 課程設(shè)計(jì)名稱： 電腦機(jī)箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 班 級(jí) ： 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)題 目電腦機(jī)箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題性質(zhì)工程設(shè)計(jì)課題來源自擬指導(dǎo)教師王黎主要內(nèi)容（參數(shù)）利用單片機(jī)AT89C52設(shè)計(jì)電腦機(jī)箱溫度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以下功能：1顯示當(dāng)前電腦機(jī)箱溫度值以及預(yù)設(shè)溫度值；2并通過兩個(gè)按鍵可以改變預(yù)設(shè)溫度；3根據(jù)當(dāng)前機(jī)箱溫度以及預(yù)設(shè)溫度改變機(jī)箱內(nèi)直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速；任務(wù)要求（進(jìn)度）第1天：熟悉課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定

2、設(shè)計(jì)方案。第2天：按照確定的方案設(shè)計(jì)單元電路。要求畫出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計(jì)要有詳細(xì)論述。第3天：軟件設(shè)計(jì)，編寫程序。第4-5天：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、語言流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計(jì)正確。主要參考資料1 藍(lán)厚榮.單片機(jī)的PWM控制技術(shù)J.工業(yè)控制計(jì)算機(jī).2010,23(3):97982 胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M（第2版）.北京：清華大學(xué)出版社.2004.4977.3 胡全. 51單片機(jī)的數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)J .信息技術(shù)，2009,13:25264 馬云峰.單片機(jī)與數(shù)字溫度傳感器DS18B20的接口設(shè)計(jì)J.計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,200

3、7,10(4)：278280.審查意見系（教研室）主任簽字： 年 月 日 目 錄1 引言42 總體方案設(shè)計(jì)42.1硬件組成42.2 方案論證52.3 總體方案63 硬件電路設(shè)計(jì)73.1 DS18B20數(shù)字溫度傳感器73.2 達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN280383.3 AT89C52單片機(jī)83.4 LED數(shù)碼管103.5各部分電路設(shè)計(jì)114 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)164.1 主程序設(shè)計(jì)174.2 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)174.3 部分主要子程序的設(shè)計(jì)185總結(jié)18參考文獻(xiàn)19附錄1 電路總圖201 引言在現(xiàn)代社會(huì)中，工業(yè)生產(chǎn)中大型機(jī)械中的散熱風(fēng)扇以及現(xiàn)在筆記本電腦上廣泛使用的智能CPU風(fēng)扇等被廣泛的應(yīng)用。而隨著溫度

4、控制技術(shù)的發(fā)展，為了降低風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪音以及節(jié)省能源等，溫控風(fēng)扇越來越受到重視并被廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)階段，溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì)已經(jīng)有了一定的成效，可以使風(fēng)扇根據(jù)環(huán)境溫度的變化進(jìn)行自動(dòng)無級(jí)調(diào)速，當(dāng)溫度升高到一定時(shí)能自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇，當(dāng)溫度降到一定時(shí)能自動(dòng)停止風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)智能控制。隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，許多用單片機(jī)作控制的溫度控制系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生，如基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇系統(tǒng)。它使風(fēng)扇根據(jù)環(huán)境溫度的變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟停，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速隨著環(huán)境溫度的變化而變化，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)扇的智能控制。本文設(shè)計(jì)了由ATMEL公司的8052系列單片機(jī)AT89C52作為控制器，采用DALLAS公司的溫度傳感器DS18B20作為溫度采

5、集元件，并通過一個(gè)達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)使系統(tǒng)檢測(cè)到得電腦機(jī)箱溫度以及系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度動(dòng)態(tài)的顯示在LED數(shù)碼管上。根據(jù)系統(tǒng)檢測(cè)到得機(jī)箱溫度與系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度的比較，實(shí)現(xiàn)機(jī)箱內(nèi)風(fēng)扇電機(jī)的自動(dòng)啟停以及轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)。2 總體方案設(shè)計(jì)2.1硬件組成本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇直流電機(jī)的溫度控制，使風(fēng)扇電機(jī)能根據(jù)環(huán)境溫度的變化自動(dòng)啟停及改變轉(zhuǎn)速，需要比較高的溫度變化分辨率以及穩(wěn)定可靠的換擋停機(jī)控制部件，控制系統(tǒng)的硬件應(yīng)包括以下幾部分： （1）溫度傳感器。利用溫度傳感器檢測(cè)環(huán)境溫度，并直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)給單片機(jī)處理。（2） 控制器。進(jìn)行溫度檢測(cè)和判斷，并在其I/O口輸出控制信號(hào)。（3）溫

6、度顯示器件。顯示當(dāng)前環(huán)境溫度值以及預(yù)設(shè)溫度值。硬件方框圖如圖2.1所示。溫度傳感器溫度顯示器件件控制器直流風(fēng)扇電機(jī)圖2.1 硬件方框圖2.2 方案論證（1）溫度傳感器在本設(shè)計(jì)中，溫度傳感器的選擇有以下兩種方案：方案一：采用熱敏電阻作為檢測(cè)溫度的核心元件，并通過運(yùn)算放大器放大，由于熱敏電阻會(huì)隨溫度變化而變化，進(jìn)而產(chǎn)生輸出電壓變化的微弱電壓變化信號(hào)，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809將微弱電壓變化信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)處理。方案二：采用數(shù)字式的集成溫度傳感器DS18B20作為溫度檢測(cè)的核心元件，由其檢測(cè)并直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)給單片機(jī)進(jìn)行處理。對(duì)于方案一，采用熱敏電阻作為溫度檢測(cè)元件，有價(jià)格便宜，

7、元件易購的優(yōu)點(diǎn)，但熱敏電阻對(duì)溫度的細(xì)微變化不太敏感，在信號(hào)采集、放大以及轉(zhuǎn)換的過程中還會(huì)產(chǎn)生失真和誤差，并且由于熱敏電阻的R-T關(guān)系的非線性，其自身電阻對(duì)溫度的變化存在較大誤差，雖然可以通過一定電路來修正，但這不僅將使電路變得更加復(fù)雜，而且在人體所處環(huán)境溫度變化過程中難以檢測(cè)到小的溫度變化。故該方案不適合本系統(tǒng)。對(duì)于方案二，由于數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外接放大轉(zhuǎn)化等電路的誤差因數(shù)，溫度誤差變得很小，并且由于其檢測(cè)溫度的原理與熱敏電阻檢測(cè)的原理有著本質(zhì)的不同，使得其溫度分辨力極高。溫度值在器件內(nèi)部轉(zhuǎn)化成數(shù)字量直接輸出，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，又由于該溫度傳感器采用先

8、進(jìn)的單總線技術(shù)，與單片機(jī)的接口變得非常簡(jiǎn)潔，抗干擾能力強(qiáng)，因此該方案適用于本系統(tǒng)。（2）控制器在本設(shè)計(jì)中采用AT89C52單片機(jī)作為控制核心，通過軟件編程的方法進(jìn)行溫度檢測(cè)和判斷，并在其I/O口輸出控制信號(hào)。AT89C52單片機(jī)工作電壓低，性能高，片內(nèi)含8k字節(jié)的只讀程序存儲(chǔ)器ROM和256字節(jié)的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，它兼容標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令系統(tǒng)，單片價(jià)格也不貴，適合本設(shè)計(jì)系統(tǒng)。（3） 溫度顯示器件方案一：應(yīng)用動(dòng)態(tài)掃描的方式，采用LED共陰極數(shù)碼管顯示溫度。方案二：采用LCD液晶顯示屏顯示溫度。對(duì)于方案一，該方案成本很低，顯示溫度明確醒目，即使在黑暗空間也能清楚看見，功耗極低，同時(shí)溫度顯示

9、程序的編寫也相對(duì)簡(jiǎn)單，因而這種顯示方式得到了廣泛應(yīng)用。但不足的地方是它采用動(dòng)態(tài)掃描的顯示方式，各個(gè)LED數(shù)碼管是逐個(gè)點(diǎn)亮的，因此會(huì)產(chǎn)生閃爍，但由于人眼的視覺暫留時(shí)間為20MS，故當(dāng)數(shù)碼管掃描周期小于這個(gè)時(shí)間時(shí)人眼不會(huì)感覺到閃爍，因此只要描頻率設(shè)置得當(dāng)即可采用該方案。對(duì)于方案二，液晶顯示屏具有顯示字符優(yōu)美，其不僅能顯示數(shù)字還能顯示字符甚至圖形，這是LED數(shù)碼管無法比擬的。但是液晶顯示模塊的元件價(jià)格昂貴，顯示驅(qū)動(dòng)程序的編寫也較復(fù)雜，從簡(jiǎn)單實(shí)用的原則考慮，本系統(tǒng)采用方案一。2.3 總體方案本設(shè)計(jì)的整體思路是：利用溫度傳感器DS18B20檢測(cè)環(huán)境溫度并直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)給單片機(jī)AT89C52進(jìn)行處理

10、，在LED數(shù)碼管上顯示當(dāng)前環(huán)境溫度值以及預(yù)設(shè)溫度值。其中預(yù)設(shè)溫度值只能為整數(shù)形式，檢測(cè)到的當(dāng)前環(huán)境溫度可精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。同時(shí)采用PWM脈寬調(diào)制方式來改變直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速。并通過兩個(gè)按鍵改變預(yù)設(shè)溫度值，一個(gè)提高預(yù)設(shè)溫度，另一個(gè)降低預(yù)設(shè)溫度值。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下：DS18B20溫度顯示獨(dú)立鍵盤AT89C52直流電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)電路晶振復(fù)位圖2.2 總體方案框圖3 硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要器件包括DS18B20溫度傳感器、AT89C52單片機(jī)、五位LED共陰數(shù)碼管、風(fēng)扇直流電機(jī)、達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803。輔助元件包括電阻電容、晶振、電源、按鍵、撥碼開關(guān)等。3.1 DS18B20數(shù)字溫度傳感器DS

11、18B20數(shù)字溫度傳感器，是采用美國DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供處理器處理。適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。DS18B20的主要特征：測(cè)量的結(jié)果直接以數(shù)字信號(hào)的形式輸出，以“一線總線”方式串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力；溫度測(cè)量范圍在-55+125之間，在-10+85時(shí)精度為0.5；可檢測(cè)溫度分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5，0.25，0.125和0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫；它單線接口的獨(dú)

12、特性，使它與微處理器連接時(shí)僅需一條端口線即可實(shí)現(xiàn)與微處理器的雙向通信；支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，即多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫的功能；工作電壓范圍寬，其范圍在3.05.5V。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有四部分：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。其管腳有三個(gè)，其中DQ為數(shù)字信號(hào)端，GND為電源地，VDD為電源輸入端。3.2 達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803本系統(tǒng)要用單片機(jī)控制風(fēng)扇直流電機(jī)，需要加驅(qū)動(dòng)電路，為直流電機(jī)提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流。在本系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路中，選用達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803來驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇直流電機(jī)。ULN2803在使用時(shí)接口簡(jiǎn)單

13、，操作方便，可為電機(jī)提供較大的驅(qū)動(dòng)電流，它實(shí)際上是一個(gè)集成芯片，單塊芯片可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8個(gè)電機(jī)。每個(gè)電機(jī)由單片機(jī)的一個(gè)I/O口控制，單片機(jī)I/O口輸出的為5V的TTL信號(hào)。ULN2803由8個(gè)NPN達(dá)林頓晶體管組裝而成，共18個(gè)引腳，引腳18分別是8路驅(qū)動(dòng)器的輸入端，輸入信號(hào)可直接是TTL或CMOS信號(hào)；引腳1118分別是8路驅(qū)動(dòng)器的輸出端；引腳9為接地線，引腳10為電源輸入。當(dāng)輸入TTL信號(hào)為5V或CMOS信號(hào)為615V時(shí)，輸出的最大電壓為50V，最大電流為500mA，工作溫度范圍為070。本系統(tǒng)選用的電機(jī)為12V直流無刷電機(jī)，可用ULN2803來驅(qū)動(dòng)。3.3 AT89C52單片機(jī)AT89C52

14、是51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是由ATMEL公司生產(chǎn)的一個(gè)低電壓、高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)器件采用ATMEL公司的非易失性、高密度存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令系統(tǒng)兼容，同時(shí)片內(nèi)置有通用8位中央處理器和8k 字節(jié)的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器ROM以及256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，在許多許多較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中AT89C52單片機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。AT89C52有40個(gè)引腳，各引腳介紹如下：VCC：+5V電源線；GND：接地線。P0口：P0.7P0.0，這組引腳共8條，其中P0.7為最高位，P0.0為最低位。這8條引腳共有兩種不同的功能，分別使用于兩種不同的情況。第一種情況是單片機(jī)不帶片

15、外存儲(chǔ)器，P0口可以作為通用I/O口使用，P0.7P0.0用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)，此時(shí)它需外接一上拉電阻才能正常工作。第二種情況是單片機(jī)帶片外存儲(chǔ)器，其各引腳在CPU訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)先是用于傳送片外存儲(chǔ)器的低8位地址，然后傳送CPU對(duì)片外存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部含上拉電阻的8位雙向I/O口。它也可作為通用的I/O口使用，與P0口一樣用于傳送用戶的輸入輸出數(shù)據(jù)，所不同的是它片內(nèi)含上拉電阻而P0口沒有，故P0口在做該用途時(shí)需外接上拉電阻而P1口則無需。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口用于輸入片內(nèi)EPROM的低8位地址。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，

16、它可以作為通用I/O口使用，傳送用戶的輸入/輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)可與P0口的第二功能配合，用于輸出片外存儲(chǔ)器的高8位地址，共同選中片外存儲(chǔ)單元，但此時(shí)不能傳送存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)。在一些型號(hào)的單片機(jī)中，P2口還可以配合P1口傳送片內(nèi)EPROM的12位地址中的高4位地址。P3口：P3口引腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，當(dāng)P3口寫入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平。它也可作為通用的I/O口使用，傳送用戶的輸入輸出數(shù)據(jù)，P3口也作為一些特殊功能端口使用，如下所示：P3.0：RXD（串行數(shù)據(jù)接收口）P3.1：TXD（串行數(shù)據(jù)發(fā)送口）P3.2：（外部中斷0輸入）P3.3：（外部中斷1輸入）P3.4：T0（記數(shù)器

17、0計(jì)數(shù)輸入）P3.5：T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6：（外部RAM寫選通信號(hào)）P3.7：（外部RAM讀選通信號(hào)） 圖3.1 AT89C52單片機(jī) RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平狀態(tài)。ALE/：地址鎖存允許/編程線，當(dāng)訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，在P0.7P0.0引腳線上輸出片外存儲(chǔ)器低8位地址的同時(shí)還在ALE/線上輸出一個(gè)高電位脈沖，其下降沿用于把這個(gè)片外存儲(chǔ)器低8位地址鎖存到外部專用地址鎖存器，以便空出P0.7P0.0引腳線去傳送隨后而來的片外存儲(chǔ)器讀寫數(shù)據(jù)。在不訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)在ALE/線上輸出頻率為1/6晶振頻率的脈沖序列。：外部程序存儲(chǔ)器R

18、OM的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。/VPP：允許訪問片外存儲(chǔ)器/編程電源線，當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間允許使用片外程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。當(dāng)端保持高電平時(shí)，則允許使用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1和XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來連接單片機(jī)片內(nèi)OSC的定時(shí)反饋回路。3.4 LED數(shù)碼管本系統(tǒng)選用五個(gè)LED數(shù)碼管來進(jìn)行溫度顯示。LED又稱為數(shù)碼管，它主要是由8段發(fā)光二極管組成的不同組合，其中 ag

19、為數(shù)字和字符顯示段，dp為小數(shù)點(diǎn)的顯示，通過ag這7個(gè)發(fā)光二極管點(diǎn)亮的不同組合，可以顯示09和AF共16個(gè)數(shù)字和字母。LED數(shù)碼管可以分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，如下圖2.1.2(a)和圖2.1.2(b) 所示。共陰極結(jié)構(gòu)把8個(gè)發(fā)光二極管陰極連在一起，共陽極結(jié)構(gòu)把8個(gè)發(fā)光二極管陽極連在一起。通過單片機(jī)引腳輸出高低電平，可使數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字或字母，這種使數(shù)碼管顯示字形的數(shù)據(jù)稱字形碼，又稱段選碼。b.共陽極a.共陰極數(shù)碼管引腳分配圖 圖3.2 七段LED數(shù)碼管表3.1 7段LED的段選碼表顯示字符共陰極段碼共陽極段碼顯示字符共陰極段碼共陽極段碼03fHC0H87fH80H106HF9H96fH

20、90H25bHA4HA77H88H34fHB0HB7fH83H466H99HC39HC6H56dH92HD3fHA1H67dH82HE79H86H707HF8HF71H8EH一個(gè)共陰極數(shù)碼管接至單片機(jī)的電路，要想顯示數(shù)字“7”須a、b、c這3個(gè)顯示段發(fā)光 （即這3個(gè)字段為高電平）只要在P0口輸入00000111（07H）即可。這里07H即為數(shù)字7的段選碼。字形與段選碼的關(guān)系見表3.1所示。3.5 各部分電路設(shè)計(jì)3.5.1 開關(guān)復(fù)位與晶振電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，除單片機(jī)本身需要復(fù)位以外，外部擴(kuò)展I/O接口電路也需要復(fù)位，因此需要一個(gè)包括上電和按鈕復(fù)位在內(nèi)的系統(tǒng)同步復(fù)位電路。單片機(jī)上的XTAL1和

21、XTAL2用來外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來連接單片機(jī)片內(nèi)OSC的定時(shí)反饋回路。本設(shè)計(jì)中開關(guān)復(fù)位與晶振電路如下圖所示，當(dāng)按下按鍵開關(guān)S1時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位一次。其中電容C1、C2為20pF，C3為10uF，電阻R2、R3為10k，晶振為11.0592MHz。圖3.3 系統(tǒng)復(fù)位與晶振電路3.5.2 獨(dú)立鍵盤連接電路鍵盤包括2個(gè)獨(dú)立按鍵S2和S3，一端與單片機(jī)的P1.3和P1.4口相連，另一端接地，當(dāng)按下任一鍵時(shí)，P1口讀取低電平有效。系統(tǒng)上電后，進(jìn)入鍵盤掃描子程序，以查詢的方式確定各按鍵，完成溫度初值的設(shè)定。其中按鍵S1為加按鍵，每按下一次，系統(tǒng)對(duì)最初設(shè)定值加一，按鍵S2為減按鍵，每按下一次，系統(tǒng)對(duì)初

22、設(shè)定值進(jìn)行減一計(jì)算。其接線圖如下：圖3.4 獨(dú)立鍵盤連接電路3.5.3 數(shù)碼管顯示電路本設(shè)計(jì)制作中選用5位共陰極數(shù)碼管作為顯示模塊，它和單片機(jī)硬件的接口如圖2.2.3所示。其中前3位數(shù)碼管DS1、DS2、DS3用于顯示溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)采集到的溫度，可精確到0.1攝氏度，顯示范圍為099.9攝氏度；后2位數(shù)碼管DS4、DS5用于顯示系統(tǒng)設(shè)置的初值溫度，只能顯示整數(shù)的溫度值，顯示范圍為099攝氏度。5位數(shù)碼管的段選a、b、c、d、e、f、g、dp線分別與單片機(jī)的P0.0P0.7口連接，其中P0口需接一10K的上拉電阻，以使單片機(jī)的P0口能夠輸出高低電平。5位數(shù)碼管的位選W1W5分別與單片機(jī)的P2

23、.0P2.4口相連接，只要P2.0P2.4中任一位中輸出低電平，則選中與該位相連的數(shù)碼管。圖3.5 數(shù)碼管顯示電路3.5.4 溫度采集電路DS18B20數(shù)字溫度傳感器通過其內(nèi)部計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期來的作用，實(shí)現(xiàn)了特有的溫度測(cè)量功能。低溫系數(shù)振蕩器輸出的時(shí)鐘信號(hào)通過由高溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的門周期而被計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器預(yù)先置有與-55相對(duì)應(yīng)的一個(gè)基權(quán)值。如果計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0時(shí)，高溫度系數(shù)振蕩周期還未結(jié)束，則表示測(cè)量的溫度值高于-55，被預(yù)置在-55的溫度寄存器中的值就增加1，然后這個(gè)過程不斷重復(fù)，直到高溫度系數(shù)振蕩周期結(jié)束為止。此時(shí)溫度寄存器中的值即為被測(cè)溫度值，這個(gè)值以16位二進(jìn)制形式存放在存儲(chǔ)器中，通過主機(jī)發(fā)

24、送存儲(chǔ)器讀命令可讀出此溫度值，讀取時(shí)低位在前，高位在后，依次進(jìn)行。由于溫度振蕩器的拋物線特性的影響，其內(nèi)用斜率累加器進(jìn)行補(bǔ)償 。DS18B20在使用時(shí)，一般都采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。只須將DS18B20信號(hào)線與單片機(jī)1位I/O線相連，且單片機(jī)的1位I/O線可掛接多個(gè)DS18B20，就可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)或多點(diǎn)溫度檢測(cè)。在本設(shè)計(jì)中將DS18B20接在P1.7口實(shí)現(xiàn)溫度的采集。其與單片機(jī)的連接如圖3.5.4。圖3.6 溫度采集電路3.5.5 風(fēng)扇電機(jī)調(diào)速與驅(qū)動(dòng)電路本設(shè)計(jì)中由單片機(jī)的I/O口輸出PWM脈沖，通過一個(gè)達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803驅(qū)動(dòng)12V直流無刷風(fēng)扇電機(jī)以及實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)速度的調(diào)節(jié)。鍵盤控制設(shè)

25、置溫度，通過軟件向單片機(jī)輸入相應(yīng)控制指令，由單片機(jī)通過P1.7口輸出與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的PWM脈沖，經(jīng)過ULN2803驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇直流電機(jī)控制電路，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與啟停的自動(dòng)控制。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)相應(yīng)按照設(shè)定的等級(jí)有所提高；當(dāng)環(huán)境溫度下降時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)相應(yīng)的下降；當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而環(huán)境溫度又高于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，電機(jī)重新啟動(dòng)。電路如圖2.2.5所示，風(fēng)扇電機(jī)的一端接12V電源，另一端接ULN2803的OUT7引腳，ULN2803的IN7引腳與單片機(jī)的P3.1引腳相連，通過控制單片機(jī)的P3.1引腳輸出PWM信號(hào)，由此控制風(fēng)扇直流電機(jī)的速度與啟停。圖3.7 風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)

26、速電 系統(tǒng)選用的風(fēng)扇電機(jī)為12V直流無刷電機(jī)，單達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803輸入TTL信號(hào)為5V或CMOS信號(hào)為615V時(shí)，輸出的最大電壓為50V，最大電流為500mA，工作溫度范圍為070。本系統(tǒng)中單片機(jī)I/O口輸出的TTL信號(hào)為5V，因此此風(fēng)扇電機(jī)可以用ULN2803來驅(qū)動(dòng)。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件分為主程序、中斷服務(wù)程序和子程序三部分。4.1 主程序設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖4.1：圖4.1 主程序流程圖4.2 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)中斷服務(wù)程序流程圖如圖4.2： 圖4.2 中斷服務(wù)程序流程圖4.3 部分主要子程序的設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要子程序包括DS18B20初始化函數(shù)、DS18B20溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)、溫度讀取函數(shù)、鍵盤掃描函數(shù)、數(shù)碼管顯示函數(shù)、溫度處理函數(shù)以及風(fēng)扇電機(jī)控制函數(shù)。DS18B20初始化函數(shù)完成對(duì)DS18B20的初始化；DS18B20溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)完成對(duì)環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)采集；溫度讀取函數(shù)完成主機(jī)對(duì)溫