孫天石單片機(jī)雞雛恒溫孵化器設(shè)計(jì)__課設(shè)

1、-. z遼 寧 工 業(yè) 大學(xué)單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)論文題目：雞雛恒溫孵化器設(shè)計(jì)院系： 電氣工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化111班 學(xué) 號(hào)：111902001學(xué)生：天石指導(dǎo)教師：簽字起止時(shí)間：-. z-. z課程設(shè)計(jì)論文任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院系：電氣工程學(xué)院 教研室： 學(xué) 號(hào)111902001學(xué)生天石專(zhuān)業(yè)班級(jí)電氣111課程設(shè)計(jì)論文題目雞雛恒溫孵化器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)論文任務(wù)該雞雛恒溫孵化器可實(shí)現(xiàn)雞雛孵化過(guò)程恒溫控制，溫度可通過(guò)鍵盤(pán)自行設(shè)定。并有溫度上下限報(bào)警功能。利用電熱絲加熱。溫度測(cè)量圍050度。主要設(shè)計(jì)容：硬件電路設(shè)計(jì)：1. CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括CPU選擇，晶振電路，復(fù)位電路2. 溫度傳感器

2、選擇及接口電路設(shè)計(jì)3. 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)：1.編程程序流程圖2.程序清單編編寫(xiě)進(jìn)度方案第1天 查閱收集資料第2天 總體設(shè)計(jì)方案確實(shí)定第3天 CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)第4天 溫度傳感器選擇及接口電路設(shè)計(jì)第5天驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)第6天 程序流程圖設(shè)計(jì)第7天 軟件編寫(xiě)與調(diào)試第8天 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)完成第9天 辯論指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)平時(shí)： 論文質(zhì)量： 辯論：總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 辯論20% 以百分制-. z摘 要隨著電究所子技術(shù)的開(kāi)展，微處理器、集成電路不斷更新、開(kāi)展，溫度是工業(yè)生產(chǎn)和自動(dòng)控制中最常見(jiàn)的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)變化的過(guò)程都與溫度密切相關(guān)，因

3、此，在生產(chǎn)過(guò)程中常需對(duì)溫度進(jìn)展檢測(cè)和監(jiān)控。采用單片機(jī)進(jìn)展溫度檢測(cè)、數(shù)值顯示和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，效率高，性能穩(wěn)定，還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制等技術(shù)要求，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。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)的方便也是不可否認(rèn)的，其中雞雛恒溫孵化器就是一個(gè)典型的例子，本設(shè)計(jì)所介紹的雞雛恒溫孵化器，具有讀數(shù)方便，測(cè)溫圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)測(cè)溫比擬準(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)AT89C51，測(cè)溫傳感器使用DS18B20，用液晶LCD1602實(shí)現(xiàn)溫度顯示。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度傳感器；LCD液晶屏；恒溫 -. z目 錄

4、 TOC o 1-3 f h z 第1章 緒論 11.1 恒溫控制系統(tǒng)概況11.2 本文研究容1第2章 CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)22.1 恒溫系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案22.2 CPU的選擇22.3 89C51單片機(jī)32.3.1 AT89C主要特性32.3.2 89C51單片機(jī)的根本構(gòu)造32.3.3 89C51單片機(jī)引腳功能32.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展42.5 復(fù)位電路設(shè)計(jì)62.6 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)72.7 CPU最小系統(tǒng)圖7第3章 CPU輸入輸出接口電路設(shè)計(jì)93.1 溫度傳感器的選擇93.2 溫度檢測(cè)接口電路A/D轉(zhuǎn)換器選擇103.3 人機(jī)對(duì)話(huà)接口電路設(shè)計(jì)113.3.1 顯示接口電路設(shè)計(jì)113.3.2 簡(jiǎn)易式鍵盤(pán)接

5、口電路設(shè)計(jì)123.4 報(bào)警與控制電路14第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)154.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)154.2 溫度控制局部程序設(shè)計(jì)164.3 鍵盤(pán)局部程序設(shè)計(jì)164.4 溫度顯示子程序設(shè)計(jì)174.5 數(shù)據(jù)采集模塊程序設(shè)計(jì)18第5章 單片機(jī)程序19第6章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)24參考文獻(xiàn)25-. z緒論恒溫控制系統(tǒng)概況二十一世紀(jì)是科技高速開(kāi)展的信息時(shí)代，電子技術(shù)、微型單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用更是空前廣泛，是隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的開(kāi)展而誕生的。由于它具有體積小、功能強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于電子儀表、家用電器、節(jié)能裝置、軍事裝置、機(jī)器人、工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域，使產(chǎn)品小型化。智能化，既提高了產(chǎn)品的功能和質(zhì)量，又降低了

6、本錢(qián)，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。它迅猛的開(kāi)展到了各個(gè)領(lǐng)域，人們也越來(lái)越感到應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)的優(yōu)越性，因而單片機(jī)也得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，它也不斷地完善和開(kāi)展。智能恒溫箱的溫度是醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)和食品加工等領(lǐng)域的關(guān)鍵，因此對(duì)溫度的測(cè)量及控制始終占據(jù)著重要的地位。市場(chǎng)上常見(jiàn)的溫度傳感器以電壓輸出為主要形式，不同的的傳感器其非線(xiàn)性曲線(xiàn)也各不一樣，缺乏一個(gè)產(chǎn)品應(yīng)具備的通用性和互換性。溫度傳感器應(yīng)用圍很廣、使用數(shù)量很大，但是在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中由于溫度受其它因素影響較大，而且難以校準(zhǔn)，因此，溫度也是最難準(zhǔn)確測(cè)量的一個(gè)參數(shù)。常規(guī)方法測(cè)量溫度誤差大、準(zhǔn)確度低、測(cè)量滯后的時(shí)間長(zhǎng)。今年來(lái)，國(guó)傳感器正向著集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和單片

7、機(jī)的方向開(kāi)展，為開(kāi)發(fā)新一代溫度測(cè)量系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件。在智能恒溫箱控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，用數(shù)字傳感器將溫度信號(hào)以數(shù)字信號(hào)的方式傳送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后的溫度數(shù)值，一方面送LED數(shù)碼管顯示；另一方面與給定值經(jīng)行比擬，判斷溫度上下，從而采取相應(yīng)的措施：加熱或者制冷。使溫度到達(dá)設(shè)定值。智能恒溫箱主要是用來(lái)控制溫度，他為農(nóng)業(yè)研究、生物技術(shù)、測(cè)試提供所需的各種環(huán)境模擬條件，因此可廣泛適用于藥物、紡織、食品加工等無(wú)菌試驗(yàn)、穩(wěn)定性檢查以及工業(yè)產(chǎn)品的原料性能、產(chǎn)品包裝、產(chǎn)品壽命等測(cè)試。隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速開(kāi)展，通過(guò)單片機(jī)對(duì)被控制對(duì)象控制日益廣泛，具有體積小、功能強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)，把單片機(jī)應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)中

8、可以起到更好的控溫作用，智能恒溫箱是使用單片機(jī)進(jìn)展溫度控制的典型應(yīng)用，采用單片機(jī)做主控單元可完成對(duì)溫度的采集和控制等的要求。本文研究容本設(shè)計(jì)是對(duì)溫度進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了根本的溫度控制功能：當(dāng)溫度低于設(shè)定下限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)加熱繼電器加溫，使溫度上升。當(dāng)溫度上升到下限溫度以上時(shí)，停頓加溫；當(dāng)溫度高于設(shè)定上限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇降溫，使溫度下降。當(dāng)溫度下降到上限溫度以下時(shí)，停頓降溫。溫度在上下限溫度之間時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不執(zhí)行。LCD液晶顯示器即時(shí)顯示溫度。本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)容：硬件電路設(shè)計(jì)：1. CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括CPU選擇，晶振電路，復(fù)位電路2. 溫度傳感器選擇及接口

9、電路設(shè)計(jì)3. 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)：1.編程程序流程圖2.程序清單編編寫(xiě)-. zCPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)恒溫系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)題目為基于單片機(jī)的雞雛恒溫孵化器的設(shè)計(jì)，溫度控制設(shè)定圍為0-50C，上、下限溫度在程序中設(shè)置，實(shí)現(xiàn)控制可以升溫也可以降溫，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度值，另外還有蜂鳴器報(bào)警功能。本文使用熱電偶溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)。采用A/D轉(zhuǎn)換器采用單片機(jī)控制，液晶顯示模塊LCD顯示。系統(tǒng)框圖如圖2.1：鍵盤(pán)電路溫度顯示報(bào)警電路單片機(jī)繼電器控制A/D轉(zhuǎn)換電路加熱裝置信號(hào)放大溫度傳感器圖2.1溫度控制系統(tǒng)原理圖CPU的選擇由于單片機(jī)具有功能強(qiáng)、體積小、可靠性好和價(jià)格廉價(jià)等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，已成為傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造和

10、新產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想機(jī)種，具有廣泛的開(kāi)展前景。單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使得許多領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度大大提高，可以說(shuō)，當(dāng)今世界正面臨著一場(chǎng)以單片機(jī)微電腦技術(shù)為標(biāo)志的新技術(shù)革命本設(shè)計(jì)決定用單片機(jī)作為中心控制器?，F(xiàn)流行的單片機(jī)有很多種，其中MCS-51系列以較高的性?xún)r(jià)比博得很多用戶(hù)的青睞。所以，本系統(tǒng)采用美國(guó)Intel公司生產(chǎn)的89C-51型單片機(jī)，由于其具有集成度高、處理功能強(qiáng)、可靠性高、系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)并具有4K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器，使得它應(yīng)用起來(lái)更加方便。-. z89C51單片機(jī)AT89C51主要特性1面向控制的8位CPU；2片4KB Flash ROM 程序存儲(chǔ)器；3128B的片數(shù)據(jù)

11、存儲(chǔ)器；4可尋址64KB的片外程序存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器控制電路；52個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；64個(gè)并行I/O口，共32條可單獨(dú)編程的I/O；75個(gè)中斷源，2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；8低功耗的閑置和掉電保護(hù)模式；89C51單片機(jī)的根本構(gòu)造89C51由8個(gè)部件組成，即中央處理器CPU，片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，片程序存儲(chǔ)器，輸出/輸入接口I/O，分為P0口、P1口、P2口、P3口，可編程串行口，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng)及特殊功能存放器。89C51單片機(jī)引腳功能1*TAL1：接外部晶體和微調(diào)電容的一端。在89C51片，它是振蕩電路反向放大器的輸入端及部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。當(dāng)采用外部振

12、蕩器是次引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。2*TAL2：解外部晶體和微調(diào)電容的另一端。在89C51片，它是振蕩電路反向放大器的輸出端。在采用外部振蕩器時(shí)此引腳應(yīng)懸浮。通過(guò)示波器查看*TAL2端是否有脈沖信號(hào)輸出，可以確認(rèn)89C51的振蕩電路是否正常工作。3RST：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期一上的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。4ALE/PO ：地址鎖存允許信號(hào)。ALE鎖存 P0口傳送的低8位地址信號(hào)，實(shí)現(xiàn)低8位地址與數(shù)據(jù)的別離。5 PESN：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。當(dāng)89C51由外部程序存儲(chǔ)器取指令或常數(shù)時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期PESN兩次有效輸出。6 EA/VPP：，

13、外ROM選擇端。當(dāng)EA 端接高電平時(shí)，CPU并執(zhí)行部ROM的指令；但當(dāng)PC值超過(guò)4KB時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部ROM中的程序。但EA端接低電平時(shí)，CPU只外部ROM中的指令。7P0口：雙向8位三態(tài)I/O口，在外部存儲(chǔ)器時(shí)，可分時(shí)用做低8位地址線(xiàn)和8位數(shù)據(jù)線(xiàn)。無(wú)上拉電阻，能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門(mén)電路。 P1口：8位雙向I/O口，用做普通I/O口。有上拉電阻，能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門(mén)電路。 P2口：8位雙向I/O口，做高8位地址線(xiàn)。有上拉電阻，能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門(mén)電路。P3口：8位雙向I/O口，具有第二功能。有上拉電阻，能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門(mén)電路。89C51單片機(jī)的引腳圖40腳雙列直插封裝如下圖2.2

14、89C51單片機(jī)的引腳圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展89C-51型單片機(jī)片有128B的RAM，在實(shí)際應(yīng)用中僅靠這256B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。這種情況下可利用MCS-51單片機(jī)所具有的擴(kuò)展功能擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。MCS-51系列單片機(jī)最大可擴(kuò)展64KB。6264是8K8位靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，采用CMOS工藝制造，單一+5V電源供電，額定功率200mW，典型存取時(shí)間200ns，為28線(xiàn)雙列直插式封裝。圖2.3 6264引腳圖6264的特性及引腳信號(hào) 6264的容量為8KB，是28引腳雙列直插式芯片，采用CMOS工藝制造A12A0：地址線(xiàn)，可尋址8KB的存儲(chǔ)空間。D7D0：數(shù)據(jù)線(xiàn)，雙向，三態(tài)。 ：讀出允許信號(hào)，

15、輸入，低電平有效。 ：寫(xiě)允許信號(hào)，輸入，低電平有效。CE1：片選信號(hào)1，輸入，在讀/寫(xiě)方式時(shí)為低電平。 CE2：片選信號(hào)2，輸入，在讀/寫(xiě)方式時(shí)為高電平。 VCC：+5V工作電壓。GND：信號(hào)地。 6264的操作方式 6264的操作方式由CE1、CE2的共同作用決定寫(xiě)入：當(dāng)和為低電平，且和CE2為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)輸入緩沖器翻開(kāi)，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)線(xiàn)D7D0寫(xiě)入被選中的存儲(chǔ)單元。 讀出：當(dāng)和為低電平，且和CE2為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)輸出緩沖器選通，被選中單元的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線(xiàn)D7D0上。 保持：當(dāng)為高電平，CE2為任意時(shí)，芯片未被選中，處于保持狀態(tài)，數(shù)據(jù)線(xiàn)呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。 89C51單片機(jī)與6264的接口，如下列圖

16、：圖2.489C51單片機(jī)擴(kuò)展74LS373是一種帶三態(tài)門(mén)的8D鎖存器，其管腳示意圖如下列圖所示：圖2.5 74LS373引腳圖其中D0D7為8個(gè)輸入端；，Q0Q7為8個(gè)輸入端；LE為數(shù)據(jù)打入端：當(dāng)LE為1”時(shí)，鎖存器輸出狀態(tài)同輸入狀態(tài)：當(dāng)LE0”時(shí)，數(shù)據(jù)打入端鎖存器；為輸出允許端：當(dāng)=0時(shí)，三態(tài)門(mén)翻開(kāi)；=1時(shí)，三態(tài)門(mén)關(guān)閉，輸出高阻。復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位電路圖2.6為單片機(jī)復(fù)位電路。單片機(jī)在開(kāi)機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，以便中央處理CPU以及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)場(chǎng)工作。單片機(jī)的復(fù)位后是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的RST引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖2個(gè)

17、機(jī)器周期以上的高電平，單片機(jī)便可實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。MCS-51單片機(jī)的RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。例如：假設(shè)MCS-51單片機(jī)時(shí)鐘頻率為12MHz，則復(fù)位脈沖寬度至少應(yīng)該為2s。圖2.6復(fù)位電路原理圖時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能工作，在單片機(jī)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只需要外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定周期的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)部的各個(gè)單元，決定單片的工作頻率，時(shí)鐘電路如圖2.7 所示。一般選用石英晶體振蕩器。此電路大約延遲10ms后振蕩器起振，在*TAL2引腳產(chǎn)生幅度為3V左右的正弦波時(shí)鐘信號(hào)，其振蕩頻率主要有石英晶體的頻率確定。電路中兩個(gè)電容C1、C2的作用有兩個(gè)：一是幫助振蕩器起振

18、；二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)展微調(diào)。C1、C2的典型值為30pF。單片機(jī)工作時(shí)，由部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至部控制邏輯單元的時(shí)鐘信號(hào)的周期稱(chēng)為時(shí)鐘周期，其大小是時(shí)鐘信號(hào)頻率的倒數(shù)，時(shí)鐘信號(hào)頻率常用fosc表示。圖中時(shí)鐘頻率為12MHz，即fosc=12MHz，則時(shí)鐘周期為1/12s。圖2.7時(shí)鐘電路原理圖CPU最小系統(tǒng)圖本設(shè)計(jì)中的89C51的最小系統(tǒng)包括89C51單片機(jī)，6264可編程I/O接口，晶振電路，按鍵復(fù)位電路.1.復(fù)位電路的極性電容C1的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間，一般采用1030uF，容值越大需要的復(fù)位時(shí)間越短。2.晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的

19、情況下可以采用更高頻率的的晶振，晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度，頻率越大單片機(jī)處理速度越快。本設(shè)計(jì)采用110592MHz，圖中用約等于12MHz。3.起振電容C2、C3一般采用1533uF，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機(jī)越近越好。本設(shè)計(jì)中C2、C3采用33uF。CPU最小系統(tǒng)圖如圖2.8圖2.8 CPU最小系統(tǒng)圖-. zCPU輸入輸出接口電路設(shè)計(jì)溫度傳感器的選擇本設(shè)計(jì)采用智能溫度傳感器DS18B20，它的最高分辨率為12位，可識(shí)別0.0625 的溫度。它具有直接輸出信號(hào)和數(shù)據(jù)處理功能，并且它和單片機(jī)的接口只需要一位I/O口，因此有塔構(gòu)成系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)用。DS18B20按照工業(yè)設(shè)計(jì)要求

20、，抗干擾性能強(qiáng)，溫度測(cè)量圍為-67125。DS18B20是采用1-wire，即一線(xiàn)總線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)的集成溫度傳感器，信息經(jīng)過(guò)單線(xiàn)接口送入DS18B20 或從DS18B20送出，因此從中央處理器到DS18B20僅需要連接一條線(xiàn)。可采用外部電源供電，也可采用總線(xiàn)供電方式，此時(shí)，把VDD連在一起作為數(shù)字電源。因?yàn)槊恳粋€(gè)DS18B20有唯一的系列號(hào)silicon serial number，因此多個(gè)DS18B20可以存在同一條單線(xiàn)總線(xiàn)上，這允許在許多地方放置溫度靈敏器件。此特性的應(yīng)用圍包括HVAC環(huán)境控制，建筑物，設(shè)備或機(jī)械的溫度檢測(cè)，以及過(guò)程檢測(cè)和控制中的溫度檢測(cè)。DS18B20部構(gòu)造如圖3.1，DS1

21、8B20引腳說(shuō)明如表3.1，主要由4局部組成：61為ROM，溫度窗前，非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，配置存放器。圖3.1 DS18B20部構(gòu)造圖表3.1 DS18B20的引腳說(shuō)明引腳符號(hào)說(shuō)明1GND地2DQ單線(xiàn)運(yùn)輸?shù)臄?shù)據(jù)輸入/輸出引腳3VCC可選VDD引腳兩種供電方式器件從單線(xiàn)的通信線(xiàn)去得其電源，在信號(hào)線(xiàn)為高電平的時(shí)間周期，把能量貯存在部的電容器中，在單信號(hào)線(xiàn)為低電平的時(shí)間期斷開(kāi)此電源，直到信號(hào)線(xiàn)變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳娫礊橹?。作為另一種可供選擇的方法，DS18B20也可用外部5V電源供電。DS18B20與89C51接線(xiàn)方式如圖3.2。圖3.2 DS18B20與89C51接線(xiàn)方式溫度檢測(cè)接

22、口電路A/D轉(zhuǎn)換器選擇A/D轉(zhuǎn)換接口是系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集前向通道的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)采集是在模擬信號(hào)源中采集信號(hào),并將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)的過(guò)程。AD574由兩局部組成，一局部是模擬芯片，另一局部數(shù)字芯片，其中模擬局部由高性能的12位D/A轉(zhuǎn)換器AD565和參考電壓組成。數(shù)字局部由控制邏輯電路，逐次逼近型存放器的三態(tài)緩沖器組成。AD574的引腳如圖3.2所示。功能特性分辨率：12位；非線(xiàn)性誤差：小于0.5LSB或1LSB;轉(zhuǎn)換速率：25s;模擬電壓輸入圍：0-10V,0-20V;電源電壓：15V和5V;數(shù)據(jù)輸出格式：12位/8位芯片工作模式：全速工作模式和單一工作模式。圖3.2AD574的引腳

23、圖-. z人機(jī)對(duì)話(huà)接口電路設(shè)計(jì)顯示接口電路設(shè)計(jì)顯示電路如圖3.3所示。LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。這種顯示塊有共陰極和共陽(yáng)極兩種。共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管共地。圖3.3 顯示電路原理圖當(dāng)*個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；本設(shè)計(jì)選用的顯示塊是共陰極的LED共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管陰極接地，當(dāng)*個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。將單片機(jī)I/O口的8位線(xiàn)與顯示塊的發(fā)光二極管的引出端adp相連，共陰極低電平有效，選通有效后8位并行輸出口輸出不同的數(shù)據(jù)就點(diǎn)亮相應(yīng)的發(fā)光二極管，獲得不同的數(shù)字或字符。-. z簡(jiǎn)易式鍵盤(pán)接口電路設(shè)計(jì)8255可編程并行I/

24、O接口設(shè)計(jì)MCS-51系列單片機(jī)共有4個(gè)8位并行I/O口，這些I/O口一般是不能完全提供應(yīng)用戶(hù)使用的，在外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，提給用戶(hù)使用的I/O口只有P1和P3口的局部口線(xiàn)。因此在大局部的MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中都免不了要進(jìn)展I/O口的擴(kuò)展。8255芯片引腳圖如圖3.4所示。圖3.48255引腳圖圖3.5 I/O口擴(kuò)展電路單片機(jī)也8255的接口比擬簡(jiǎn)單，如圖3.5所示，8255的片選信號(hào)及口地址選擇線(xiàn)AO、A1分別由單片機(jī)的P0.7和P0.0、P0.1經(jīng)地址鎖存器提供.8255的A、B、C口及控制口地址分別為FF7CH、FF7DH、FF7EH、FF7FH。8255的D0D7分別與P0.0到P

25、0.7相連。鍵盤(pán)功能說(shuō)明：1號(hào)鍵：上升。2號(hào)鍵：下降。3號(hào)鍵：下限溫度值確定。4號(hào)鍵：上限值確定。5號(hào)鍵：查詢(xún)上下限值。使用1號(hào)鍵和2號(hào)鍵，設(shè)定需要的溫度控制系統(tǒng)的上限值，然后按下4號(hào)鍵，將這個(gè)上限值確定，也就是將上限值保存到專(zhuān)用的存放器里。在完成設(shè)定上限值的工作后，使用1號(hào)鍵和2號(hào)鍵設(shè)定需要的溫度控制系統(tǒng)的下限值，然后按下3號(hào)鍵，將這個(gè)下限值確定，也就是將這個(gè)下限值保存到專(zhuān)用的存放器里，然后系統(tǒng)進(jìn)去實(shí)時(shí)的溫度測(cè)量和控制工作中。鍵盤(pán)接口電路如圖3.6所示：圖3.6鍵盤(pán)接口電路圖-. z報(bào)警與控制電路該局部是單片機(jī)和外部報(bào)警與控制的接口局部，主要起報(bào)警、執(zhí)行和電氣隔離作用，其電路圖如圖3.7所示

26、。繼電器采用SRD-D6VDC-SL-C型，240AC通斷TA的電流。其直流線(xiàn)圈電阻95歐，三極管Q1采用KTC9012，輸出電流IC為150mA，放大系數(shù)為60至1000圍，假設(shè)取為200則Ic在5V下為50mA左右，則基極電流為0.25mA。只有P0口在高點(diǎn)位輸出時(shí)才能到達(dá)這樣大的電流值。因此把這兩個(gè)口分別用P0和P01代替。由于P0口屬于三態(tài)輸出輸入口，因此，必須接上拉電阻，其阻值大小可計(jì)算為：我們?nèi)?0千歐的電阻讓Q1在高電平時(shí)飽和導(dǎo)通，此時(shí)，基極電流為。二極管D1主要起保護(hù)作用，在Q1關(guān)斷時(shí)續(xù)流，以免電感線(xiàn)圈斷路時(shí)產(chǎn)生過(guò)壓損壞三極管。圖3.8 繼電器、報(bào)警與執(zhí)行電路由于DS18B20

27、自帶了存儲(chǔ)器，能夠?qū)⒃O(shè)定的溫度報(bào)警值自動(dòng)存入 DS18B20 的 EEROM 中，永久保存，因此每次開(kāi)機(jī)時(shí)系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)從 DS18B20 的 EEROM 讀出溫度報(bào)警值.兩個(gè)繼電器中，K1接的是降溫裝置，K2接的是加熱裝置，當(dāng)實(shí)際溫度大于 TH 的設(shè)定值時(shí)，蜂鳴器響，表示超溫，此時(shí)繼電器K1吸合，接通降溫裝置進(jìn)展降溫；當(dāng)實(shí)際溫度處于 TL 與TH的設(shè)定值之間時(shí)，繼電器常閉。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖4.1所示主程序完成的功能是：?jiǎn)?dòng)傳感器測(cè)量溫度，將測(cè)量溫度與給定值比擬進(jìn)展PID運(yùn)算，假設(shè)，則進(jìn)入加熱階段，置P13為高開(kāi)場(chǎng)初始化按鍵設(shè)定溫度上下限送顯示送counter=3調(diào)溫度

28、子程序轉(zhuǎn)換送顯示PID運(yùn)算NN顯示正常溫度高溫報(bào)警并停頓加熱低溫報(bào)警并加熱YY鍵盤(pán)處理有鍵按下counter-1=0counter-1=0等待下一個(gè)采樣YYNN圖4.1系統(tǒng)主程序流程圖電平。在過(guò)程中繼續(xù)對(duì)溫度進(jìn)展監(jiān)測(cè)，當(dāng)時(shí)，置P13為低電平斷開(kāi)可控硅，關(guān)閉加熱器，等待下一次的啟動(dòng)命令。溫度控制局部程序設(shè)計(jì)這局部程序的功能是將采集到的溫度值T*與TL比擬，如果T*TL則報(bào)警，并置P3.1口為低電平，通過(guò)光耦合器翻開(kāi)可控硅，使加熱器加熱，并調(diào)顯示，顯示88.8。否則將T*與TH比擬，如果T*TH則報(bào)警，并置P13口為高電平，通過(guò)光耦合器關(guān)閉可控硅，停頓加熱器加熱，并調(diào)顯示，顯示88.8。否則，也就

29、是當(dāng)溫度在正常圍，調(diào)顯示，顯示采集到的溫度值。加熱程序流程圖如圖4.14所示。 開(kāi)場(chǎng)地址和計(jì)數(shù)器換碼送顯存顯示燈亮、蜂鳴器響置P1.3口為1，翻開(kāi)加熱器LED顯示返回計(jì)數(shù)器換碼送顯存 YN開(kāi)場(chǎng)有鍵按下.延時(shí)20ms判別鍵號(hào)執(zhí)行鍵處理子程序返回NY圖4.2溫度控制程序流程圖圖 4.3 鍵盤(pán)處理子程序流程圖鍵盤(pán)局部程序設(shè)計(jì)本局部主要是實(shí)現(xiàn)輸入設(shè)定溫度和查詢(xún)?cè)O(shè)定溫度的功能。該局部的子程序流程圖如圖4.3所示。在鍵盤(pán)的控制方面，由于采用了5個(gè)單鍵，因此使得鍵值識(shí)別的問(wèn)題也比擬簡(jiǎn)單。在執(zhí)行程序的時(shí)候只需要逐位判斷PA0,PA1,PA2,PA3,PA4口是高電平還是低電平，假設(shè)為高電平，則表示沒(méi)有按鍵按下

30、，假設(shè)為低電平，則表示已經(jīng)有鍵按下，于是執(zhí)行鍵的處理子程序。在程序的設(shè)計(jì)當(dāng)中，考慮了鍵的去抖動(dòng)問(wèn)題。在發(fā)現(xiàn)有鍵閉和時(shí)，不是立即讀入該鍵值，而是延時(shí)一段時(shí)間以后，再進(jìn)展鍵閉和與否的判斷，確認(rèn)此時(shí)真的有鍵按下，有則進(jìn)展該按鍵的處理，沒(méi)有則不進(jìn)展處理。溫度顯示子程序設(shè)計(jì)此模塊采用的是動(dòng)態(tài)掃描的方法，依次改變P0口輸出高電平的位和P2口輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)段，就可以輪流點(diǎn)亮顯示器的各位數(shù)碼管。動(dòng)態(tài)顯示是把十六進(jìn)制數(shù)或BCD碼轉(zhuǎn)換為相應(yīng)字形碼，故它通常需要在RAM區(qū)建立一個(gè)顯示緩沖區(qū)。顯示局部流程圖如圖4.4所示。開(kāi)場(chǎng)顯示緩沖區(qū)指針置初值30H送R0掃描模式置初值FEH送R1R1送P2口取顯示數(shù)據(jù)查表轉(zhuǎn)換為段

31、數(shù)據(jù)送P0口延時(shí)1ms顯示緩沖器指針R0+1R1=0.R1左移一位返回YN圖4.4顯示子程序流程圖-. z數(shù)據(jù)采集模塊程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集的主要任務(wù)是巡回檢測(cè)三點(diǎn)的溫度參數(shù)并把它們存在外部RAM指定單元,采樣程序如圖4.17所示。采樣程序初始化各通道都采集一次.輸出通道號(hào)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換讀A/D數(shù)據(jù)修改通道及通道號(hào)重裝定時(shí)器0常數(shù)啟動(dòng)返回NY圖4.5 溫度采樣程序流程單片機(jī)程序單片機(jī)程序如下：-. zORG 0000H SJMP MAINORG 0003H LJMP INTORG 0025HMAIN： MOV SP,*60H MOV 20H,*00H MOV 21H,*08H MOV 29H,*0F

32、EH LCALL ZIJIANLCALL READTHTLLCALL TESTRANGELCALL DISPSETB INT0SETB E*0SETB EALOOP: LCALL DELAYLCALL GET_TEMPLCALL TURNLCALL DISPLAYCLR CMOV A,24H CJNE A,2EH,LOOP1SJMP HOTTINGLOOP1: JC HOTTINGMOV A,24HCLR CCJNE A,2DH,LOOP2SJMP STOPHOTLOOP2: JNC STOPHOTSJMP KEEPHOTTING: CLR P3.1CLR P1.5SETB P1.6KEEP:

33、 SJMP LOOPSTOPHOT: SETB P3.1SETB P1.5CLR P1.6SJMP LOOPZIJIAN: MOV 30H,*08HMOV 31H,*08H MOV 32H,*13HMOV 33H,*08HMOV 34H,*13HCLR P1.4CLR P1.5CLR P1.6CLR P1.7MOV R3,*0FFHWAIT0: ACALL DISPLAYDJNZ R3,WAIT0SETB P1.5SETB P1.6SETB P1.7RETTURNTH: MOV 2DH,27H MOV 2EH,28H MOV 24H,27HACALL TURNMOV 2AH,30HMOV 2B

34、H,31HMOV 2CH,32HMOV A,2CHCLR CSUBB A,*0BHMOV 2CH,AMOV 33H,*00HMOV 34H,*15HRETTESTRANGE: MOV A,2AHCJNE A,*01H,NOMA* MOV 22H,*08HSJMP E*ITTESTNOMA*: MOV A,2BHCJNE A,*00H,MIDD MOV 22H,*02HSJMP E*ITTESTMIDD: MOV22H,*04HE*ITTEST: RETDISPLAY: MOV R0,*03HDIS: MOV DPTR,*TAB MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,*

35、7FFFH MOV* DPTR,A INV R0 MOV DPTR,*0BFFFHMOV A,29H MOV* DPTR,AHERE: DJNZ R4,HERESETB CRLC A MOV 29H,A ACC.5,DIS MOV 29H,*OFEHRETTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,00H,OBFHDB 86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFH,79HGET_TEMP: CLR EA ACALL INIMOV A,*0CCHACALL WRITEMOV A,*44HACALL WRI

36、TE ACALL INI MOV A,0CCH ACALL WRITE ACALL READ MOV 24H,A SETB EA RETSETTHTL: CLR EAACALL INI MOV A,*0CCH ACALL WRITE MOV A,*4EH ACALL WRITE MOV A,2DH ACALL WRITE MOV A,2EH ACALL WRITE ACALL INI MOV A,*0CCH ACALL WRITE MOV A,*48HACALL WRITE ACALL READTHTL MOV A,27H CJNE A,2KH,SETTHTL MOV A,28H CJNE A

37、,2EH,SETTHTL SETB EARETREADTHTL: CLR EAACALL INI MOV A,0CCH ACALL WRITE MOV A,*0B8H ACALL WRITE ACALL INI MOV A,*0CCH ACALL WRITE MOC A,*0BEH ACALL WRITE ACALL READ ACALL READ ACALL READ MOV 27H,A ACALL READ MOV 28H,A SETB EA RETINI: CLR P3.0 MOV R2,*10011: CLR P3.0 DJNZ R2,I1 SETB P3.0 MOV R2,*15I2

38、: DJNZ R2,I2 CLR C ORL C,P3.0 JC INI MOV R6,*40HI3: ORL C,P3.O JC I4 DJNZ R6,I3SJMP INII4: MOV R2,*120I5: DJNZ R2,I5RETTEAD: MOV R6,*8WR1: SETB P3.0 MOV R4,*4 RRC ACLR P3.0WR2: DJNZ R4,WR2MOV P3.0,CMOV R4,$40WR3: DJNZ R4,WR3DJNZ R3,WR1SETB P3.0RETREAD: MOV R6,*8RE1: CLR P3.0MOV R4,*2SETB P3.ORE2: DJ

39、NZ R4,RE2MOV C,P3.0RRC AMOV R5,*15RE3: DJNZ R5,RE3DJNZ R6,RE1RE5: SETB P3.0RETTURN: CLR CMOV A,24HRRC AMOV 25H,AJNC TURN0MOV 33H,*05HAJMP TURN1TURN0: MOV 33H,*00HTURN1: MOV A,25HACALL BTODRETBTOD: MOV B,*100DIV ABMOV T0,*30HMOV R0,HINC R0MOV A,*10*CH A,BDIV AB MOV R0,AINC R0MOV A,BADD A,*0BHMOV R0,ARETDIS: LCALL DIR JNB P3.0,L