溫度測(cè)量與巡檢系統(tǒng) - 華中科技大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)示范中心

1、基于MSP430的溫度測(cè)量與巡檢系統(tǒng)單位：華中科技大學(xué)電子與信息工程系07級(jí)成員：電信0705 楊金鋒 鄒志飛 李拓 電信0706 盧曉文 劉君釗指導(dǎo)老師：汪小燕時(shí)間：2021年7月 目 錄一、課題名稱2二、團(tuán)隊(duì)組成2三、系統(tǒng)目標(biāo)2l根本需求2l擴(kuò)展要求2l最初的目標(biāo)2四、內(nèi)容摘要2五、系統(tǒng)方案2l方案比擬與選擇2恒溫控制2鍵盤(pán)輸入2l系統(tǒng)框圖和方案描述2六、單元電路設(shè)計(jì)與原理說(shuō)明2lLM35溫度采集與信號(hào)處理2lDS18B20溫度傳感2l鍵盤(pán)輸入模塊2l點(diǎn)陣液晶顯示程序2l恒溫控制模塊2七、電路仿真2l中斷式鍵盤(pán)電路的仿真2lLM35溫度采集與信號(hào)處理電路仿真2l恒溫控制電路仿真2lDS18

2、B20仿真2lPcb幅員2l電路元器件清單2八、軟件系統(tǒng)2lLM35溫度采集與信號(hào)處理2l數(shù)字溫度傳感器DS18B20多路巡檢2l主程序流程圖2九、組裝調(diào)試2l系統(tǒng)功能與操作說(shuō)明2l功能測(cè)試2l調(diào)試記錄2十、系統(tǒng)評(píng)價(jià)2l方案的優(yōu)缺點(diǎn)2l課題核心與實(shí)用價(jià)值2l改良意見(jiàn)2十一、收獲與體會(huì)2參考文獻(xiàn)2一、課題名稱溫度測(cè)量與巡檢裝置二、團(tuán)隊(duì)組成電信0705班 楊金鋒電信0705班 鄒志飛電信0705班 李 拓電信0706班 盧曉文電信0706班 劉君釗三、系統(tǒng)目標(biāo)l 根本需求1、溫度測(cè)量范圍為045。2、具有溫度數(shù)碼顯示功能，分辨率為。 3、具有輸入控制功能，可由外界輸入溫度超限報(bào)警門(mén)限。4、具有溫度

3、超限報(bào)警功能，當(dāng)溫度超出指定溫度，必須給出聲或光提示信號(hào)。l 擴(kuò)展要求1、進(jìn)行多路溫度巡檢，顯示當(dāng)前巡檢傳感器的溫度測(cè)量值；可根據(jù)輸入選擇工作在巡檢或指定傳感器測(cè)量模式。2、進(jìn)行溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，可調(diào)節(jié)范圍為535，最小設(shè)定分度為1。溫度控制范圍可由外界輸入，當(dāng)溫度到達(dá)某一設(shè)定值并穩(wěn)定后，裝置接觸外表的溫度波動(dòng)范圍控制在5以內(nèi)。要求溫度調(diào)控到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，必須給出聲或光提示信號(hào)。3、能記錄并實(shí)時(shí)顯示溫度調(diào)節(jié)過(guò)程的曲線, 顯示的誤差絕對(duì)值小于2。4、無(wú)線傳輸?shù)绕渌鼣U(kuò)展功能。l 工程方案完成四項(xiàng)根本要求，實(shí)現(xiàn)多路巡檢和工作模式的切換。上述目標(biāo)到達(dá)之后，增加溫度控制、調(diào)節(jié)的功能和繪制溫度調(diào)節(jié)曲線的

4、功能。在保證以上功能都完成的情況下，增加無(wú)線傳輸?shù)墓δ?。四、?nèi)容摘要參照系統(tǒng)目標(biāo)，我們實(shí)現(xiàn)了所有的根本要求和擴(kuò)展要求的前三項(xiàng)，溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能不是很完善，加熱沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。 我們采用MSP430F449單片機(jī)作為核心控制器，控制對(duì)象為水。使用4個(gè)數(shù)字溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)四路溫度測(cè)量和巡檢，4個(gè)單總線溫度讀傳感器DS18B20掛在單片機(jī)的同一個(gè)IO口上。我們的控制對(duì)象為水，因此四路DS18b20用來(lái)測(cè)量水溫，同時(shí)，我們還增加了一路模擬溫度傳感器LM35，用來(lái)測(cè)量當(dāng)前的的室溫，在字段液晶上顯示。四路DS18b20測(cè)量的溫度在點(diǎn)陣液晶上顯示，同時(shí)點(diǎn)陣液晶也用來(lái)繪制溫度變化曲線。系統(tǒng)具有超限報(bào)警

5、功能，可以外界設(shè)定溫度報(bào)警門(mén)限。恒溫控制值也可以由外界輸入設(shè)置。恒溫控制通過(guò)電熱杯和風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)，但是由于電熱杯工作所需的電流很大，無(wú)法工作，采用光耦加繼電器的控制電路。設(shè)定有一個(gè)恒溫控制值，如果當(dāng)前水溫低于該值一度以上，那么驅(qū)動(dòng)電熱杯對(duì)水加熱；如果當(dāng)前水溫高于該值一度以上，那么驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇對(duì)水進(jìn)行降溫；如果當(dāng)前水溫在該值正負(fù)一度內(nèi)波動(dòng)，不加熱亦不降溫，同時(shí)發(fā)出聲光提示信息。五、系統(tǒng)方案l 方案比擬與選擇 恒溫控制TEC模塊優(yōu)點(diǎn)：加熱制冷均可電流方向控制，使用簡(jiǎn)單 缺乏：工作電流大，一般在4A制冷時(shí)散熱要求很高，否那么易燒壞硅片 加熱制冷能力有限，控制對(duì)象一般是封閉空間，封閉空間制作較難 電熱絲+風(fēng)扇

6、 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)控制對(duì)象的要求低；繼電器控制工作 缺乏：制冷能力不及TEC對(duì)于此方案，可用于控制水溫，控制對(duì)象的要求不像封閉木盒那樣嚴(yán)格，效果比擬明顯。比擬上述兩個(gè)方案，由于控制對(duì)象選擇為水，使用電熱杯和風(fēng)扇進(jìn)行溫度控制比擬適宜，因而選擇電熱絲+風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)溫度控制。 鍵盤(pán)輸入矩陣鍵盤(pán)使用實(shí)驗(yàn)箱自帶的矩陣式鍵盤(pán)，該鍵盤(pán)原理簡(jiǎn)單，編程簡(jiǎn)單，無(wú)需自己再去制作電路，并且驅(qū)動(dòng)程序也有，但是這種行列掃描式的矩陣鍵盤(pán)占用的IO口比擬多，很浪費(fèi)IO口資源。同時(shí)，這種掃描式的鍵盤(pán)需要不停的掃描，當(dāng)程序比擬大時(shí)，靈敏性就會(huì)降低。中斷式鍵盤(pán)中斷式鍵盤(pán)采用事件觸發(fā)，利用中斷效勞程序來(lái)讀取按鍵值，沒(méi)有按鍵按下時(shí)，無(wú)需掃描鍵盤(pán)，

7、同時(shí)采用并入串出的以為存放器實(shí)現(xiàn)，極大的節(jié)約IO口資源，一個(gè)4*4的鍵盤(pán)只需要4個(gè)IO口。綜上所述，考慮到鍵盤(pán)的高實(shí)時(shí)性，程序的緊湊，以及IO口資源的合理使用，我們采用中斷式的鍵盤(pán)。l 系統(tǒng)框圖和方案描述本系統(tǒng)核心控制器使用MSP430單片機(jī)，使用實(shí)驗(yàn)箱。系統(tǒng)大致分為如下幾個(gè)模塊：數(shù)字溫度傳感模塊、模擬溫度傳感模塊、鍵盤(pán)輸入模塊、液晶顯示模塊、溫度調(diào)節(jié)模塊、溫度調(diào)節(jié)控制模塊。模擬溫度傳感器LM35測(cè)量控制對(duì)象的溫度，通過(guò)放大等信號(hào)處理之后送往AD轉(zhuǎn)換器，由于實(shí)驗(yàn)箱上單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)12位AD，已經(jīng)夠用，無(wú)需再另外使用AD。AD采樣的信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)處理，顯示到數(shù)碼管上?？梢酝ㄟ^(guò)鍵盤(pán)設(shè)定報(bào)警門(mén)限

8、，切換工作模式，恒溫溫度輸入。液晶用來(lái)顯示按鍵操作的菜單界面和溫度調(diào)節(jié)的曲線。恒溫控制時(shí)，單片機(jī)通過(guò)光耦加繼電器構(gòu)成的控制電路實(shí)現(xiàn)恒溫控制。我們實(shí)際的系統(tǒng)組成框圖如下列圖所示：MSP430F449單片機(jī)點(diǎn)陣液晶128*64溫度傳感LM35溫度傳感DS18B20多路巡檢鍵盤(pán)輸入信號(hào)處理光耦與繼電器控制電路AD采樣風(fēng)扇+電熱杯字段液晶溫度顯示對(duì)象報(bào)警+提示對(duì)象系統(tǒng)組成框六、單元電路設(shè)計(jì)與原理說(shuō)明l LM35溫度采集與信號(hào)處理LM35系列是電壓輸出式集成溫度傳感器，輸出電壓和攝氏溫度呈線性關(guān)系，相比那些輸出和絕對(duì)溫度呈線性關(guān)系的傳感器而言，使用更方便，省去了在輸出端減去一個(gè)恒定電壓值的麻煩。溫度每升

9、高一攝氏度電壓增加10mv，測(cè)溫范圍從-55C到+150C，滿足要求。LM35輸出的模擬電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器構(gòu)成的放大電路處理后送往AD采樣器，然后通過(guò)單片機(jī)處理。LM35模擬溫度傳感電路l DS18B20溫度傳感DS18B20核心是一個(gè)直接的數(shù)字化的溫度傳感器，可將-55+125之間的溫度值按9位、10位、11位或12位分辨率進(jìn)行量化，對(duì)應(yīng)的溫度增量分別是、和，器件上電后默認(rèn)是12位分辨率。當(dāng)DS18B20接收到主機(jī)發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，將結(jié)果放于16位，最低位LSB在前，最高位MSB為符號(hào)位，補(bǔ)碼表示，溫度數(shù)據(jù)格式如下表DS18B20最大的特點(diǎn)就是純數(shù)字化，單總線結(jié)構(gòu)，外圍電

10、路很簡(jiǎn)單，由于它內(nèi)部ROM中儲(chǔ)存有器件的序列號(hào)，而且每個(gè)器件的序列號(hào)不一樣，所以，多個(gè)DS18B20可以同時(shí)掛在一根總線上，通過(guò)序列號(hào)識(shí)別不同的器件，節(jié)約IO口資源。典型電路圖如下所示：l 鍵盤(pán)輸入模塊本系統(tǒng)中使用的4*4中斷式的鍵盤(pán)電路原理圖如下所示。此鍵盤(pán)使用兩片74HC165級(jí)聯(lián)做16位并入串出移位存放器。16個(gè)并行輸入接至16個(gè)低有效的按鍵。時(shí)鐘和加載線由外部驅(qū)動(dòng)。由16個(gè)二極管和電阻構(gòu)成16輸入與門(mén)，產(chǎn)生按鍵中斷輸出。中斷信號(hào)通過(guò)施密特觸發(fā)器，完成去抖。按鍵信息均通過(guò)施密特觸發(fā)器完成去抖動(dòng)。驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)思想：采用中斷的方式來(lái)檢測(cè)按鍵，單片機(jī)端使用430的P1口的端口中斷功能，上升沿觸

11、發(fā)。因?yàn)檎Ｇ闆r下，沒(méi)有按鍵按下時(shí)，經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后的IRQ端為低電平，有按鍵按下后，IRQ拉高。移位存放器的時(shí)鐘信號(hào)和并行加載信號(hào)由單片機(jī)的端口給出。當(dāng)有按鍵按下之后，觸發(fā)中斷，然后由單片機(jī)給出并行加載信號(hào)LD，將16個(gè)按鍵的信息加載到一位存放器的并行加載端AH，然后單片機(jī)再給出時(shí)鐘信號(hào)，將16個(gè)按鍵的信息串行移出，讀入單片機(jī)，從而判斷具體是哪一個(gè)按鍵按下。算法描述如下：Void GetKey()430端口配置；給出并行加載信號(hào)LD;For(i=0;i16;i+)取數(shù)據(jù)端口DATA的值；If(數(shù)據(jù)端口DATA的值=1)/表示有鍵按下計(jì)算鍵值；結(jié)束for循環(huán)；給時(shí)鐘信號(hào)；/串行移出下一個(gè)數(shù)

12、據(jù)If(按鍵一直按著沒(méi)放開(kāi))處理；當(dāng)做一次按鍵；去除中斷標(biāo)志；返回鍵值；l 點(diǎn)陣液晶顯示程序本實(shí)驗(yàn)箱上的128*64點(diǎn)陣液晶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖和地址如下所示：液晶內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖液晶內(nèi)部地址這里有三塊控制IC，結(jié)合地址編制，可以看出，寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)是一次一個(gè)字節(jié)(低位在前，高位在后)，即一次寫(xiě)液晶的八個(gè)像素點(diǎn)，128*64點(diǎn)陣分成8行128列，行地址從07，列地址從0127。依據(jù)時(shí)序圖可以編寫(xiě)出寫(xiě)數(shù)據(jù)和些命令的驅(qū)動(dòng)程序，例如代碼中有，這里不再給出。然后使用這兩個(gè)根本的操作函數(shù)即可編寫(xiě)出各種應(yīng)用函數(shù)。該液晶沒(méi)一次數(shù)據(jù)寫(xiě)入操作時(shí)，都是一個(gè)字節(jié)，一次寫(xiě)縱向的八個(gè)點(diǎn)，非常適合繪制溫度變化曲線。l 恒溫控制模塊恒

13、溫控制電路采用光耦隔離和繼電器構(gòu)成，單片機(jī)通過(guò)端口上下電平經(jīng)過(guò)反相器后控制光耦和開(kāi)斷，從而控制電磁式繼電器的吸合，進(jìn)而控制加熱與降溫電路的工作。繼電器的負(fù)載端接上風(fēng)扇和電熱杯，即可實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電?？刂齐娐吩韴D如下所示。恒溫控制電路七、電路仿真外圍總體電路如下列圖所示：外圍總體電路l 中斷式鍵盤(pán)電路的仿真Proteus中電路仿真如下列圖所示：此鍵盤(pán)使用兩片74HC165級(jí)聯(lián)做16位并入串出移位存放器。16個(gè)并行輸入接至16個(gè)低有效的按鍵。時(shí)鐘和加載線由外部驅(qū)動(dòng)。由16個(gè)二極管和電阻構(gòu)成16輸入與門(mén)，產(chǎn)生按鍵中斷輸出。中斷信號(hào)通過(guò)施密特觸發(fā)器，完成去抖。按鍵信息均通過(guò)施密特觸發(fā)器完成去抖動(dòng)。例

14、如:上圖中顯示的是最右邊的按鍵按下后產(chǎn)生中斷nIRQ信號(hào)，可通過(guò)仿真看到產(chǎn)生的中斷信號(hào)，驗(yàn)證了該電路的功能。l LM35溫度采集與信號(hào)處理電路仿真LM35系列是電壓輸出式集成溫度傳感器，輸出電壓和攝氏溫度呈線性關(guān)系，溫度每升高一攝氏度電壓增加10mv，測(cè)溫范圍從-55C到+150C。LM35輸出的模擬電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器構(gòu)成的放大電路處理后送往AD采樣器，然后通過(guò)單片機(jī)處理。在proteus中仿真電路如下，可以看到，當(dāng)溫度為37攝氏度時(shí)，輸出電壓為0.37v，符合器件的特性。LM35模擬溫度傳感電路l 恒溫控制電路仿真恒溫控制電路采用光耦隔離和繼電器構(gòu)成，單片機(jī)通過(guò)端口上下電平經(jīng)過(guò)反相器后控

15、制光耦和開(kāi)斷，從而控制電磁式繼電器的吸合，進(jìn)而控制加熱與降溫電路的工作。在proteus中的仿真電路如下列圖所示，在反相器的輸入端口加上1HZ的方波信號(hào)，可以看到繼電器的開(kāi)關(guān)左右撥動(dòng)，到達(dá)了控制的目的。恒溫控制電路l DS18B20仿真在proteus中用51單片機(jī)對(duì)DS18B20進(jìn)行仿真電路如下，可以看到，能夠正確的讀出溫度值。單路DS18B20為實(shí)現(xiàn)多路測(cè)溫，同時(shí)發(fā)揮出DS18B20的單總線優(yōu)勢(shì)，可以將多個(gè)器件掛在一個(gè)端口上，實(shí)現(xiàn)多路巡檢，下列圖為proteus中用51做的仿真電路。四路DS18B20l Pcb幅員根據(jù)原理電路圖手工繪制PCB電路圖，下列圖中包含了加熱和制冷控制電路，模擬溫

16、度傳感器電路，超限報(bào)警電路。三個(gè)根本電路共地，如圖中1mm粗線標(biāo)識(shí)，原件在頂層，走線在底層，繪制過(guò)程中不可防止的出現(xiàn)了飛線，可以接受。根據(jù)相關(guān)參考資料，再將PCB圖轉(zhuǎn)成可以打印的PPC文件，之后開(kāi)始制板。第一次制好板子后才發(fā)現(xiàn)所有芯片的管腳弄反了，這是受了之前在電工實(shí)習(xí)制板的影響，沒(méi)有完全想明白，就鏡像了，結(jié)果做出來(lái)的板子出錯(cuò)了；后來(lái)根據(jù)首次制作出來(lái)的板子想明白了，對(duì)之前的PCB圖進(jìn)行了修改，形成了上圖圖中仍有幾個(gè)問(wèn)題，+12V還有+5V電源沒(méi)有連接在一起，最后用飛線彌補(bǔ)了這個(gè)失誤。最終的印刷電路板如下列圖所示：Pcb幅員l 電路元器件清單鍵 盤(pán)型號(hào)數(shù)量說(shuō)明備注+參考價(jià)格IN414816開(kāi)關(guān)二

17、極管排阻210KM74HC165B1R28位移位存放器小按鍵16短按鈕排針16插針M74HC14B1R16非門(mén)施密特觸發(fā)器瓷片電容3電解電容1100uF電解電容11uF小電阻110K小電阻1100K溫度測(cè)量DS18b204數(shù)字溫度傳感器用于多路巡檢LM352模擬溫度傳感器Op072運(yùn)算放大器電阻1100k電阻11k滑動(dòng)變阻器110k瓷片電容11u溫度控制12vD型繼電器2控制風(fēng)扇和加熱絲風(fēng)扇1電熱杯14N252光電偶爾器隔離1N40044二極管2N22224三極管74HC071緩沖器電阻21k電阻1150報(bào)警電路電磁式蜂鳴器1報(bào)警三極管C85501電流放大電阻110k八、軟件系統(tǒng)l LM35溫

18、度采集與信號(hào)處理AD轉(zhuǎn)換中斷，讀取一次轉(zhuǎn)化的數(shù)字量LM35模擬電壓輸入(A0通道)ADC12初始化啟動(dòng)轉(zhuǎn)換將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量將模擬量與溫度對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換在字段LCD上顯示LM35溫度測(cè)量程序流程圖說(shuō)明：LM35采集的模擬電壓信號(hào)通過(guò)MSP430單片機(jī)的A0通道輸入，利用單片機(jī)內(nèi)部集成的12位ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，在程序中設(shè)定參考電壓為內(nèi)部參考電壓，大小為2.5V,由此公式NADC=4095X(Vin VR- )/(VR+- VR-)可以計(jì)算得到Vin，其中VR- =AVss =0, VR+=Vref=2.5V，NADC 為轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量。根據(jù)Vin的值與溫度的線性關(guān)系每變化10mv對(duì)應(yīng)1就可以計(jì)

19、算得到當(dāng)前溫度值，并在字段LCD上顯示。上述框圖只是模擬電壓?jiǎn)瓮ǖ绬未无D(zhuǎn)換，要想實(shí)時(shí)測(cè)得當(dāng)前溫度，就應(yīng)該使之無(wú)限循環(huán)，連續(xù)啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，實(shí)時(shí)檢測(cè)環(huán)境溫度。l 數(shù)字溫度傳感器DS18B20多路巡檢DS18B20復(fù)位分別讀取多路DS18B20的ROM碼DS18B20復(fù)位SKIP ROM開(kāi)始轉(zhuǎn)換(convert)延時(shí)750ms以上DS18B20復(fù)位MATCH ROM 讀存儲(chǔ)器，獲取當(dāng)前溫度值多路DS18B20未匹配完DS18B20多點(diǎn)測(cè)溫程序流程圖說(shuō)明：本系統(tǒng)采用單總線結(jié)構(gòu)的數(shù)字溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，將多個(gè)DS18B20并聯(lián)掛在唯一的三線上，通過(guò)獲取每個(gè)傳感器唯一的RO

20、M碼，經(jīng)過(guò)匹配，指定讀取某一路的溫度值。開(kāi)始上電時(shí)，DS18B20處于高電平空閑狀態(tài)，單片機(jī)向多路傳感器發(fā)出復(fù)位脈沖，DS18B20收到后發(fā)出響應(yīng)，通過(guò)Read Rom命令獲取每一個(gè)DS18B20的序列號(hào)，從而可以唯一確定是哪一路傳感器了。然后，對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，跳過(guò)ROM,多路傳感器同時(shí)開(kāi)始轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)750ms以上，轉(zhuǎn)換結(jié)束。這時(shí)再向DS18B20發(fā)出復(fù)位信號(hào)，并依次寫(xiě)入匹配碼，當(dāng)和自己的ROM匹配時(shí)，就響應(yīng)單片機(jī)，然后將溫度數(shù)據(jù)讀入單片機(jī)內(nèi)部，其它未匹配的DS18B20就繼續(xù)等待下一次復(fù)位脈沖，直到所有路的溫度數(shù)據(jù)讀取全部結(jié)束。l 主程序流程圖主函數(shù)主要是一個(gè)大的無(wú)限循環(huán)，循環(huán)外面

21、完成各個(gè)模塊的初始化操作，循環(huán)內(nèi)部循環(huán)測(cè)溫，按鍵處理，報(bào)警溫控，繪圖等功能。流程圖如下：各類初始化溫度巡檢Keyflag=1按鍵處理modeflag=1單點(diǎn)測(cè)溫報(bào)警+控制報(bào)警+控制繪圖NYYN匹配鍵值修改相應(yīng)的標(biāo)志值功能實(shí)現(xiàn)主程序流程圖九、組裝調(diào)試l 系統(tǒng)功能與操作說(shuō)明點(diǎn)陣液晶上功能界面說(shuō)明：上電顯示歡送界面，按任意鍵系統(tǒng)開(kāi)始工作，進(jìn)入默認(rèn)狀態(tài)。默認(rèn)狀態(tài)，為單點(diǎn)測(cè)溫模式，默認(rèn)第一路，此時(shí)點(diǎn)陣液晶上顯示溫度變化曲線和該路的溫度值。按11鍵進(jìn)入報(bào)警門(mén)限設(shè)定界面，輸入兩位數(shù)的溫度值有刪除鍵15鍵，可以進(jìn)行容錯(cuò)處理，然后按確認(rèn)鍵16鍵退出，液晶重新繪制溫度變化曲線。按12鍵進(jìn)入恒溫控制值設(shè)定界面，輸入

22、兩位數(shù)的溫度值有刪除鍵15鍵，可以進(jìn)行容錯(cuò)處理，然后按確認(rèn)鍵16鍵退出，液晶重新繪制溫度變化曲線。按13鍵進(jìn)入模式選擇界面，然后可以選擇按數(shù)字鍵1或數(shù)字鍵2。單點(diǎn)測(cè)溫：按數(shù)字1進(jìn)入單點(diǎn)測(cè)溫模式，然后選擇按14中的某一個(gè)數(shù)字鍵，指定某一路單點(diǎn)測(cè)溫，然后退出到繪制曲線界面，此時(shí)液晶繪制該路的溫度曲線并顯示該路的溫度值。溫度報(bào)警和溫度控制依據(jù)該路的溫度。多路巡檢：按數(shù)字鍵2進(jìn)入溫度巡檢模式，退出后液晶繪制第一路的溫度變化曲線，同時(shí)顯示四路的溫度值。任意一路的溫度超過(guò)報(bào)警門(mén)限都會(huì)報(bào)警，溫度控制依據(jù)第一路的溫度。l 功能測(cè)試根據(jù)上述功能及操作說(shuō)明，制定以下的測(cè)試步驟：1、上電顯示歡送界面，按任意鍵進(jìn)入工

23、作2、模擬溫度傳感器+字段液晶顯示3、點(diǎn)陣液晶 默認(rèn)模式 單點(diǎn)測(cè)溫第一路工作 溫度曲線設(shè)定報(bào)警門(mén)限鍵盤(pán)刪除功能設(shè)定溫度控制值加熱+降溫4、單點(diǎn)測(cè)溫鍵盤(pán)指定某一路工作設(shè)定門(mén)限與溫度控制值針對(duì)該路5、多路巡檢 點(diǎn)陣液晶顯示四路溫度任意一路溫度超過(guò)報(bào)警門(mén)限就會(huì)報(bào)警 路數(shù)越多，報(bào)警時(shí)一次蜂鳴越久恒溫控制以第一路為準(zhǔn)溫度曲線為第一路按照上述步驟進(jìn)行測(cè)試，各個(gè)功能都可以實(shí)現(xiàn)。l 調(diào)試記錄軟硬件聯(lián)調(diào)的過(guò)程中出現(xiàn)了不少問(wèn)題，以下是局部記錄：1鍵盤(pán)處理中一開(kāi)始只考慮正確操作，比方設(shè)置溫控溫度時(shí)依次輸入兩位數(shù)就結(jié)束，沒(méi)有考慮誤操作的問(wèn)題。后來(lái)在程序中參加了end_flag以表示輸入完畢，并設(shè)置15號(hào)按鍵為刪除鍵，

24、通過(guò)設(shè)置變量i標(biāo)識(shí)輸入位數(shù)，完善了邏輯。2調(diào)用LCD液晶顯示模塊時(shí)，只有選擇模式的時(shí)候出現(xiàn)亂碼，其他的均正常顯示，程序編譯也不報(bào)錯(cuò)，排除了硬件問(wèn)題后，經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)lcd128_64.c中涉及到模式選擇的顯示函數(shù)聲明時(shí)類型漏了一個(gè)BYTE，而正確的應(yīng)該是const BYTE所以還是能顯示，只是返回類型錯(cuò)誤，故出現(xiàn)了亂碼。3利用ADC采樣模擬器件LM35實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換出來(lái)的電壓信號(hào)，在復(fù)原為溫度值時(shí)，剛開(kāi)始實(shí)際值與理論值相差很大，應(yīng)該很大的數(shù)，居然顯示為很小的數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)是溢出的問(wèn)題。t=(float)(results*2500)/4095; 一開(kāi)始results變量類型設(shè)置為unsigned in

25、t類型，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)results為幾千的時(shí)候與2500的乘積已經(jīng)超過(guò)65535，出現(xiàn)溢出錯(cuò)誤，得到一個(gè)很小的數(shù)，同樣這樣的問(wèn)題不報(bào)錯(cuò)，故而得不到正確的結(jié)果，講results的變量類型設(shè)置為unsigned long int后就解決數(shù)據(jù)溢出的問(wèn)題。4在調(diào)試溫度控制函數(shù)發(fā)現(xiàn)，正常時(shí)加熱和降溫的信號(hào)均為無(wú)效即拉高，降溫時(shí)沒(méi)有問(wèn)題降溫控制信號(hào)為低，加熱控制信號(hào)P1.7為高，加熱時(shí)卻出現(xiàn)問(wèn)題加熱控制信號(hào)P1.7為低，降溫控制信號(hào)P1.6同樣為低，后仔細(xì)分析，其實(shí)是源于對(duì)于這兩個(gè)控制信號(hào)賦值后一直影響到下一次，比方先降溫了為低，P1.7為高，然后要加熱P1.7變?yōu)榈?，此時(shí)未對(duì)P1.7進(jìn)行修正，造成了兩者均

26、為低有效的情況，后來(lái)直接在控制語(yǔ)句中，每次都對(duì)兩個(gè)信號(hào)重新賦值if(templimit+1)P1OUT &=BIT7;/降溫 P1OUT |=BIT6;這樣就解決了上述問(wèn)題。5、多路DS18B20聯(lián)調(diào)時(shí)，數(shù)據(jù)經(jīng)常發(fā)生混亂，讀出的溫度時(shí)好時(shí)壞，最終查閱數(shù)據(jù)手冊(cè)發(fā)現(xiàn)是少了一個(gè)上拉電阻，以為DS18B20空閑狀態(tài)時(shí)數(shù)據(jù)端口要保持高電平，經(jīng)過(guò)改良之后，電路工作正常，穩(wěn)定性得到了很大的提升。十、系統(tǒng)評(píng)價(jià)l 系統(tǒng)本錢(qián)外圍自己擴(kuò)展的電路使用經(jīng)費(fèi)主要三大塊，共119+14.5+48=181.5元。電子元器件119+14.5，電熱杯48。l 方案的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、電路簡(jiǎn)單、本錢(qián)低；2、鍵盤(pán)靈敏，占用IO資源少；

27、3、人機(jī)交互界界面設(shè)計(jì)的比擬友好；4、可實(shí)現(xiàn)多路測(cè)溫與單點(diǎn)測(cè)溫；5、實(shí)現(xiàn)了單總線單端口掛多個(gè)器件；6、方便功能升級(jí)。缺點(diǎn)：1、恒溫控制不好，采用繼電器控制，只有三種狀態(tài)：加熱、降溫、不加熱不降溫。由于溫度調(diào)節(jié)具有很大的慣性，簡(jiǎn)單地通過(guò)比擬當(dāng)前溫度和設(shè)定的溫度控制值來(lái)決定加熱或降溫，效果不會(huì)好，這里的核心在于溫度控制算法，在于軟件；2、某些操作的容錯(cuò)處理不夠理想；3、溫度曲線的步進(jìn)值太大，溫度報(bào)警門(mén)限和恒溫控制值只能設(shè)定為整數(shù)。l 課題核心與實(shí)用價(jià)值本課題的核心在于多路巡檢和溫度控制，在我們的系統(tǒng)中，多路巡檢實(shí)現(xiàn)的很好，但是溫度控制根本沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)稍加改良即可用于工業(yè)控制中的溫度巡檢，實(shí)時(shí)監(jiān)

28、測(cè)對(duì)象的溫度變化，給出相應(yīng)的報(bào)警提示信息。不僅僅限于此，設(shè)計(jì)到溫度控制和巡檢的系統(tǒng)都可以使用本系統(tǒng)。l 改良意見(jiàn)針對(duì)系統(tǒng)的缺點(diǎn)以及實(shí)際情況，可在以下幾方面進(jìn)行改良：1、完善恒溫控制，用可控硅替換繼電器，實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制。同時(shí)可增加PID控制算法，提高控制的精度和穩(wěn)定性。2、增強(qiáng)操作的容錯(cuò)性。3、溫度曲線的步進(jìn)值減小，同時(shí)可以考慮用PC機(jī)接受數(shù)據(jù)然后繪圖。報(bào)警門(mén)限和恒溫控制值可以設(shè)定為小數(shù)。十一、收獲與體會(huì)盧曉文：通過(guò)本次硬件課設(shè)，我體驗(yàn)到了解決一個(gè)較為復(fù)雜的問(wèn)題時(shí)需要經(jīng)歷的整個(gè)流程，與純軟件的問(wèn)題相比，硬件方面有更多的不確定性，選材很重要，因此在論證方案是需要集思廣益，不然到了中后期再修改方案會(huì)極

29、大的影響工程的推進(jìn)速度，同時(shí)，作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)，我們不僅僅需要團(tuán)結(jié)協(xié)作，也需要適當(dāng)?shù)姆止ぃ@樣并行的開(kāi)發(fā)會(huì)使工程進(jìn)展更快?？傊@次硬件課設(shè)，收獲頗豐。劉君釗：我主要負(fù)責(zé)制作單面板，然后做一些整理的工作。因此我重點(diǎn)說(shuō)一說(shuō)制作單面板過(guò)程中的心得吧。首先自然是得到一張正確的PCB圖，當(dāng)然這仍然屬于軟件的范疇。到了制作單面板的時(shí)候，從覆膜開(kāi)始就很重要。事實(shí)上，只要使用壓力為1/32的那一檔壓一次就能產(chǎn)生隨好的效果。雖然指導(dǎo)書(shū)上寫(xiě)之后還應(yīng)該使用MAX檔再壓兩次，但是實(shí)際情況是，如果覆膜期間壓了3次，在顯影的階段就很難得到相關(guān)的圖形，很可能在刷掉貼膜的過(guò)程中把曝光局部和未曝光局部一起弄掉了，甚至要在顯影液中

30、泡很長(zhǎng)時(shí)間才能到達(dá)效果。然后是覆膜的方法，雖然說(shuō)很多工作都能一個(gè)人完成，但是如果有兩個(gè)人配合的話就有可能到達(dá)更好的效果。比方覆膜的過(guò)程中，為了防止產(chǎn)生氣泡，一個(gè)人將板子慢慢推進(jìn)覆膜機(jī)，而另一個(gè)人應(yīng)該將薄膜放在適宜的位置一起進(jìn)入，利用機(jī)器而不是手的力量完成覆膜，這樣出來(lái)的覆膜板很光滑很平整。接著是曝光，這一步按照指導(dǎo)書(shū)的要求很容易完成，但是后面的顯影就是很消耗耐心的一件工作了。雖然顯影液是預(yù)先配置好的，然而制板的同學(xué)并不能精確地知道其中的濃度和顯影時(shí)間。必須依靠飾演來(lái)嘗試。因?yàn)橹笇?dǎo)書(shū)上的顯影時(shí)間是40S到4MIN的一個(gè)區(qū)間，但具體使用多少才能到達(dá)最好的效果呢？當(dāng)時(shí)一起制板的很多小組都出現(xiàn)過(guò)這樣兩

31、個(gè)問(wèn)題：1為曝光局部無(wú)法刷掉2曝光局部不小心被刷掉。前者是因?yàn)轱@影時(shí)間不夠，而后者是因?yàn)轱@影時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。顯影時(shí)間必然與顯影液的濃度有關(guān)，而顯影液的濃度卻隨著機(jī)器的運(yùn)行和顯影位置的深度時(shí)刻在變化。比方，上方的濃度往往高于下方，因?yàn)槊恳淮物@影出來(lái)的板子都是上方的局部更容易脫落，因此，在重復(fù)4次顯影的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)每一次都變換不同的角度，這樣才能到達(dá)最好的效果。至于顯影時(shí)間確實(shí)定，可以用一小塊實(shí)驗(yàn)板預(yù)先在顯影液中放置一段時(shí)間，這樣一來(lái)就能較為精確的預(yù)估需要制作的單面板放在顯影液中的時(shí)間。到了刻蝕局部，一般不會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題，不過(guò)，如果在顯影的時(shí)候不慎弄掉了焊盤(pán)或者導(dǎo)線，就需要在刻蝕的時(shí)候做些處理。在實(shí)驗(yàn)過(guò)

32、程中，我們?cè)?jīng)試著用黑色簽字筆描掉落的焊盤(pán)，但事實(shí)證明這樣做是無(wú)效的，很可能描的筆墨直接溶于刻蝕液中。老師告訴我們遇到這種情況最好使用油性筆，但是一般在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中手頭并沒(méi)有油性筆，于是對(duì)于另一個(gè)不完整的焊盤(pán)我們用鉛筆描，也許是因?yàn)殂U筆的主要成分是石墨的原因，最后成功的作出了這個(gè)原本可能掉落的焊盤(pán)。去摸步驟沒(méi)有什么特別的心得，只要時(shí)間足夠就能很順利的完成。最后是打孔，雖然說(shuō)也是一個(gè)人能夠完成的工程，但是我們這一小組也是兩個(gè)人來(lái)做的。因?yàn)橐粋€(gè)人完成打孔時(shí)，一只手固定面板，另一只手操作打孔，然而只用一只手固定單面板的時(shí)候容易打滑，這樣一來(lái)就就容易傷著鉆頭。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不乏鉆頭被弄斷的例子。而我

33、們小組完成的時(shí)候是由一人負(fù)責(zé)固定面板，和鉆頭的瞄準(zhǔn)工作，另一人操作打孔。雖然這樣做可能不符合規(guī)那么，但是實(shí)際上這樣到達(dá)的效果最好，且效率更高。尤其是在我們這些初次制作單面板的學(xué)生完成這一步的時(shí)候，兩個(gè)人配合卻更高效的完成了所制作的單面板。因此我認(rèn)為，在做這樣一個(gè)課題的時(shí)候，團(tuán)隊(duì)合作，默契的配合時(shí)最重要的，只有這樣才能夠使實(shí)驗(yàn)完成的更快更好。鄒志飛：這次課程設(shè)計(jì)非常有意義，從中學(xué)到了不少知識(shí)。首先，對(duì)于設(shè)計(jì)完成嵌入式電子系統(tǒng)的具體流程有了比擬清晰的認(rèn)識(shí)。從選題、方案論證、電路設(shè)計(jì)、電路仿真、電路實(shí)現(xiàn)、裝配調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)試等具體過(guò)程有比擬深入的了解。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中也將自己的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，并且

34、取得了一定的成果。其次，在編寫(xiě)程序的過(guò)程中，進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)嵌入式編程的認(rèn)識(shí)，掌握了MSP430單片機(jī)的根本使用方法以及簡(jiǎn)單模塊的編程運(yùn)用。在和硬件聯(lián)合調(diào)試的過(guò)程中遇到了很多的問(wèn)題，這時(shí)候需要有耐心、有毅力，不斷的深入學(xué)習(xí)硬件知識(shí)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并找到錯(cuò)誤所在，調(diào)試的過(guò)程十分艱辛，需要堅(jiān)持不懈。另外，此次課程設(shè)計(jì)不斷需要掌握簡(jiǎn)單的編程，更需要全面的了解所使用的硬件的原理，否那么會(huì)遇到很多問(wèn)題。最后，在這次課程設(shè)計(jì)中，我第一次和同學(xué)合作很完整地完成了一個(gè)小系統(tǒng)，也明白了團(tuán)結(jié)合作的重要性。整個(gè)課程設(shè)計(jì)下來(lái)，將自己所學(xué)的理論知識(shí)充分利用，并鍛煉了自己的動(dòng)手能力，很有意義，對(duì)于今后從事類似工作有很大的幫助。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我覺(jué)得自己還有很多方面缺乏，如在電路設(shè)計(jì)方面能力有所欠缺，今后需要加強(qiáng)對(duì)于根底電路理論的學(xué)習(xí)，才能設(shè)計(jì)出性