基于-51單片機多點溫度控制系統(tǒng)設(shè)計文庫

1、-. z基于51 單片機的多點溫度控制系統(tǒng)設(shè)計摘. 要: 針對目前壁掛爐采暖中溫度控制不準確的現(xiàn)狀, 以單片機為控制中心, 采用Dallas 公司的. 一線總線. 數(shù)字化溫度傳感器DS18B20 以及脈沖控制器件, 設(shè)計一款多點測溫及溫度控制系統(tǒng); 系統(tǒng)能夠同時測量多點溫度, 并根據(jù)溫度設(shè)定實時控制各回路通斷及壁掛爐的燃燒與停頓, 從而進一步提高居室的舒適性及采暖系統(tǒng)的經(jīng)濟性。關(guān)鍵詞: 51 單片機; DS18B20; 多點溫度檢測; 溫度控制系統(tǒng)中圖: T P274. . . . . 文獻標識碼: B . . . . . 文章編號: 1004.373*( 2021) 02.186.03 Mu

2、lti.point Temperature Control System Based on 51 Single Chip puter *I Jianr ong (Weinan T eachers U niv ersity ,Weinan, 714000, China) Abstract: A mult i.po int t em perat ur e contr ol system based on MCS.51 single chip puter is desig ned to solv e the inaccurate pro blem of curr ent temperatur e c

3、o nt ro l sy stem. Using DS18B20, 1.Wire digit al thermometer, and the po nent co nt ro lled by elect ric pulse. Acco rding to the temperatures go t from multi.po int temper ature sensor , it can co ntr ol heat ing water circuit and the bur ning o r shutting of the stov e. It makes the r oom more fo

4、 rtable and enhances t he efficiency of the heating system. Keywords: single chip puter; DS18B20; mult i.po int temperature measur ement; temper ature contro l sy stem 收稿日期: 2021.04.28 基金工程: 師學院科研基金工程( 07YKZ057) . . 隨著生活水平的提高, 人們對家居需求由面積需求變?yōu)槭孢m需求。地板采暖采用輻射方式供暖, 符合人體生理需求曲線, 如果控制系統(tǒng)選取得當, 不僅可以提高房間舒適度, 更可以

5、使系統(tǒng)運行費用降低許多。如今一般是在典型位置安裝一個溫控裝置, 溫控裝置連接到壁掛爐, 溫控器根據(jù)室溫和溫度設(shè)定直接控制鍋爐運行, 各房間不同回路由工作人員憑經(jīng)歷手動調(diào)節(jié)分水器球閥, 改變不同回路的流量, 從而到達調(diào)節(jié)各房間的室溫的效果。使用這種控制方法, 即使是有經(jīng)歷的工作人員, 也難以調(diào)節(jié)得十分準確, 何況各家庭成員由于年齡不同, 所需舒適溫度不同, 需要經(jīng)常對室溫進展調(diào)節(jié)。針對以上問題, 利用SST 89E564RC 單片機及新型測溫器件設(shè)計了多點溫控采暖控制系統(tǒng), 根據(jù)室各點溫度設(shè)定實時控制采暖系統(tǒng), 從而提高居室的舒適性以及采暖的經(jīng)濟性。1 . 系統(tǒng)設(shè)計目標系統(tǒng)總體設(shè)計思想是以SST

6、 89E564RC 單片機為控制核心, 整個系統(tǒng)硬件局部包括溫度檢測局部、控制執(zhí)行局部、顯示及鍵盤系統(tǒng)及最小系統(tǒng)根本電路。系統(tǒng)利用單片機獲得溫度傳感器數(shù)據(jù)并與系統(tǒng)設(shè)計值進展比擬, 根據(jù)比擬結(jié)果分別控制執(zhí)行系統(tǒng)。溫度控制系統(tǒng)控制框圖如圖1 所示。圖1 . 系統(tǒng)控制流程圖2 . 系統(tǒng)硬件設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)所需完成的功能, 設(shè)計系統(tǒng)硬件構(gòu)造如圖2所示。2. 1 . 控制核心系統(tǒng)采用SST 89E564RC 單片機作為控制核心, 進行溫度采集、信息顯示及執(zhí)行機構(gòu)的控制。SST89E564RC 是美國SST 公司推出的高可靠、小扇區(qū)186 元器件與應(yīng)用奚建榮: 基于51 單片機的多點溫度控制系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)造的FL

7、A SH 單片機, 部嵌入72 KB 的Super. Flash, 1 KB 的RAM, 通過對其RAM 做進一步擴展, 可滿足嵌入系統(tǒng)操作系統(tǒng)的運行條件。圖2. 多點溫控系統(tǒng)原理圖2. 2 . 溫度傳感器溫度傳感器采用Dallas 半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20。該傳感器支持. 一線總線.接口, 可方便地進展多點溫度測量, 還可以程序設(shè)定9 12 位的分辨率, 最高精度為. 0. 062 5 . , 分辨率設(shè)定及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在E2PROM 中, 掉電后依然保存。該產(chǎn)品支持3 5. 5 V 的電壓圍, 因其體積小使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。DS18B20 的管腳排列如圖3 所

8、示, 其中DQ 為數(shù)字信號輸入/ 輸出端; GND 為電源地; VDD 為外接供電電源輸入端。圖3 . DS18B20 管腳DS18B20 部構(gòu)造主要由4 局部組成: 64 位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器T H 和TL、配置存放器。光刻ROM 中的64 位序列號是出廠前被光刻好的, 它可以看作是該DS18B20 的地址序列碼。光刻ROM 的作用是使每一個DS18B20 都各不一樣, 這樣就可以實現(xiàn)1 根總線上掛接多個DS18B20 的目的。DS18B20 溫度傳感器的部存儲器包括9 B 高速暫存RAM 和1 B 非易失性的可電擦除的E2PROM, 后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器

9、T H, T L 和構(gòu)造存放器, 該字節(jié)第7 位( TM) 為0, 低5 位一直都是1, 第6, 5 位( R1 , R0 ) 用來設(shè)置分辨率, 如表1 所示。根據(jù)DS18B20 的通信協(xié)議, 主機控制DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3 個步驟: 每一次讀寫之前都要對其進展復(fù)位, 復(fù)位成功后發(fā)送1 條ROM 指令, 最后發(fā)送RAM 指令, 這樣才能對DS18B20 進展預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU 將數(shù)據(jù)線下拉500 .s, 然后釋放, DS18B20 收到信號后等待16 60 .s 左右, 后發(fā)出60 240 .s的存在低脈沖, 主CPU 收到此信號表示復(fù)位成功。由于DS18B20 采用

10、的是單線進展控制與讀取數(shù)據(jù), 因此對操作的時序要求非常嚴格, 否則由于時序不匹配, 將無法完成對器件的正確操作。表1 . DS18B20 溫度測量分辨率表R1 R0 分辨率/ b 測量精度溫度最大轉(zhuǎn)換時間/ m s 0 0 9 0. 5 93. 75 0 1 10 0. 25 187. 5 1 0 11 0. 125 375 1 1 12 0. 062 5 750 2. 3 . 控制執(zhí)行局部( 1) 壁掛爐燃燒系統(tǒng)控制。控制電路采用了脈沖繼電器器件作為整個系統(tǒng)的總控局部, 當所有居室溫度均到達設(shè)定值時, 停頓壁掛爐的工作。該繼電器的特點是: 當線圈收到一個脈沖信號后, 線圈通電, 電磁鐵吸合,

11、 帶動觸頭閉合接通需要控制的電路, 當下一個信號到來后, 電磁鐵吸合, 觸頭斷開, 切斷被控制的電源, 因此其具有自鎖和信號遙控功能。由于磁鐵的作用, 控制脈沖消失后滑片位置不發(fā)生變化, 保持穩(wěn)定狀態(tài), 所以該器件具有功耗小、具有記憶功能。( 2) 居室溫度控制。各居室溫度控制在燃燒控制系統(tǒng)工作前提下, 根據(jù)各居室溫度測量返回值, 采用上海歐凱電磁閥制造生產(chǎn)的OK6515 自保持脈沖電磁閥控制各回路的通斷。脈沖電磁閥采用脈沖和永磁技術(shù), 只需通過控制器切換脈沖的電極觸點來改變電磁閥的開關(guān)狀態(tài), 當控制器發(fā)出電脈沖時, 驅(qū)動閥芯克制永磁力產(chǎn)生上下移, 使閥瓣到位后在永磁作用下處于自保持狀態(tài)。2.

12、 4 . 圖形液晶顯示模塊為了能夠提供形象直觀的用戶顯示界面, 系統(tǒng)采用圖形液晶顯示模塊LCD12864, 其具有8 位標準數(shù)據(jù)總線、6 條控制線及電源線, 可與CPU 直接接口, 顯示各種字符及圖形?？紤]到系統(tǒng)中漢字的使用量少, 因此選用不帶漢字庫的LCD。對于使用的漢字分別提取其字模并以二進制形式保存于部FLASHROM 中。3 . 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計主要依據(jù)系統(tǒng)程序流程以及DS18B20 的時序要求進展代碼編寫。為了降低開發(fā)難度, 提高開發(fā)效率, 系統(tǒng)開發(fā)中引入了.C/ OS. .嵌入式操作系統(tǒng)并移植了LCD 顯示驅(qū)動。另一方面, 為了確保對DS18B20 操作時序的準確性, 對D

13、S18B20 進展初始化和讀寫代碼仍采用匯編語言。3. 1 . 系統(tǒng)數(shù)據(jù)構(gòu)造系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)構(gòu)造包括各測溫元件的序列號表, 漢字字模存儲、系統(tǒng)運行時間表存儲、各溫控點的設(shè)定值187 .現(xiàn)代電子技術(shù).2021 年第2 期總第289 期. . 新型元器件.及測量值、系統(tǒng)時間的存放及一些臨時數(shù)據(jù)存儲。為了區(qū)別多個溫度傳感器, 在系統(tǒng)初始化時讀入傳感器中的64 位序列號, 并將其存入程序存儲空間, 以便程序運行期間進展比對, 共需64 B。漢字字模采用16 . 16字庫進展提取, 其中每個漢字需32 B, 約15 個字, 為了方便程序功能的升級改良, 在程序存儲空間中按20 個字進展空間分配, 需要存儲空

14、間640 B。系統(tǒng)運行時間表的設(shè)計以小時為設(shè)置單位, 需要保存24 個值; 為了減少時間比擬過程中的數(shù)據(jù)計算量以及方便編程, 對每個值采用一個字節(jié)存儲, 這里共需24 B 存儲空間, 這里仍然使用程序存儲空間進展存儲, 以便在系統(tǒng)掉電時設(shè)定值不會喪失。3. 2 . 系統(tǒng)程序設(shè)計系統(tǒng)程序設(shè)計主要使用KeilC51 進展編寫, 但由于對DS18B20 器件的讀寫時序要求比擬嚴格, 故采用匯編代碼, 其中溫度讀取子程序主要代碼如下: GET_TEM: . MOV . . . . DPTR, DS_T ABLE . ; 指向器件序號表入口LOOP: . MOV R7, 7. . ; 逐個讀取溫度MOV

15、 . . A, * 055H . . . ; ROM 匹配LCALL WRITE_SERIAL LCALL DELAY MOV A, * 44H . . . ; 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令LCALL WRITE_1820 LCALL DELAY. . . ; 延時750 .s( 12 位) LCALL INIT_1820 . . . ; 準備讀溫度前先復(fù)位LCALL DELAY LCALL WRITE_1820 MOV A, * 0BEH . . . ; 發(fā)出讀溫度命令LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200 . . ; 保存讀出的溫度數(shù)據(jù)DJNZ. R7, LOOP . .

16、CLR P1. 4 RET 4 . 結(jié). 語微型計算機在智能化電器開展中起著至關(guān)重要的作用, 而單片機經(jīng)濟實用、開發(fā)簡便, 因而在工業(yè)控制、家電智能化等領(lǐng)域占據(jù)了廣泛的市場。這里針對目前溫度控制器現(xiàn)狀設(shè)計了一種新方案, 利用單片機及新型測溫器件設(shè)計了一種多點溫控采暖控制系統(tǒng), 該系統(tǒng)能夠同時測量多點溫度, 并根據(jù)溫度設(shè)定實時控制各回路通斷及壁掛爐的燃燒與停頓, 從而進一步提高居室的舒適性以及采暖系統(tǒng)的經(jīng)濟性。參. 考. 文. 獻 1 胡學海. 單片機原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 M . : 電子工業(yè), 2007. 2 鑫. 單片機原理及應(yīng)用 M . : 電子工業(yè), 2005. 3 美 Jean J La

17、bro sse. 嵌入式實時操作系統(tǒng).COS. . M . 2 版. 邵貝貝, 譯. : 航空航天大學, 2003. 4 屹. .COS51 移植心得 EB/ OL . htt p: / / blog . 21ic. / user 1/ 2563/ ar chiv es/ 2007/ 39152. html. 5 *卓農(nóng), 永忠. 單片機系統(tǒng)中的漢字顯示 J . 單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用, 2001( 7) : 132.136. 6 傅勤毅, 海浪. 單片機與液晶顯示器的接口及應(yīng)用 J . 今日電子, 2005( 6) : 70.72. 7 佚名. 數(shù)字溫度傳感器DS18B20 資料 EB/ O

18、L . : / / ww w. picavr . / new s/ 2021.02/ 4189. htm, 2021. 8 Dallas. DS18B20. pdf EB/ OL . : / /. datasheet123. / 215746/ DS18B20. html, 2021 9 馬忠梅, 籍順心, 凱, 等. 單片機的C 語言應(yīng)用程序設(shè)計M . 4 版. : 航空航天大學, 2007. 10 齊. 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)基于C 語言 M . 北京: 電子工業(yè), 2004. ( 上接第185 頁) 參. 考. 文. 獻 1 桂彬, 谷玉海, 童亮, 等. 全自動測色儀系統(tǒng)誤差分析及技術(shù)改造 J . 機械工業(yè)學院學報, 2007, 22( 2) : 28.31. 2 建芳, 谷玉海, 振宇. 單總線技術(shù)的硅光電池特性實驗裝置 J . 機械工業(yè)學院