【正文】 30176。本次設(shè)計的溫度巡回檢測儀可用于 糧庫和溫室大棚中，可對多個糧倉或溫室大棚進行多點監(jiān)測，從而節(jié)省人力物力，并且可在同一界面檢測溫度和設(shè)置參數(shù)。 本次設(shè)計主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)等需要多點測溫場合，如：溫室大棚的溫度測量與控制、糧倉溫度 測量、流水線溫度檢測等。巡回時間能隨意設(shè)置，這樣可以根據(jù)季節(jié)的變化或環(huán)境溫度的變化率決定巡回時間。然后根據(jù)所選元件構(gòu)建整體電路圖，并考察其合理性。整個過程流程圖如下： 圖 設(shè)計流程 3 3 設(shè)計方案 方案對比 溫度傳感器選擇方案 方案一： 本設(shè)計為溫度測量電路，可以采用熱敏電阻之類的模擬傳感器，將隨被測溫度變化的電壓或電流采集，然后進行 A/D 轉(zhuǎn)換，再送入單片機進行數(shù)據(jù)的處理，單片機將輸出信號送入顯示電路，就可以顯示被測溫度，此設(shè)計需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，其中還涉及到 電阻與溫度的對應(yīng)值的計算。 方案一： 凌陽單片機順應(yīng)了單片機技術(shù)的發(fā)展趨勢，其系統(tǒng)芯片具有集成度高、 數(shù) /?；旌?、功能全、低功耗、低電壓和易于開發(fā)等特點，但其可靠性較差 ，溫度過高時會影響測量結(jié)果，且價格較高不易于畢業(yè)設(shè)計 。故此要用到譯碼驅(qū)動器完成動態(tài) 顯示。 方案二： 采用 MAX7219驅(qū)動器，單片機只需用三根引腳連接 7219的串行引腳，連接方便，簡化電路。首先，溫度采集模塊利用溫度傳感器采集現(xiàn)場溫度，然后送入控制處理模塊進行處理。測溫范圍 0176。 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過 簡單的編程實現(xiàn) 9～ 12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 （ 2） DS18B20 工作原理 DS18B20 的讀寫時序和測溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間由 2s 減為 750ms。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃ 所對應(yīng)的一個基數(shù)值。 圖 DS18B20測溫原理框圖 表 溫度與測得值對應(yīng)表 溫度 / 二進制值 十六進制值 +125 00000111 11010000 07D0H +85 00000101 01010000 0550H + 00000001 10010001 0191H + 00000000 10100010 00A2H + 00000000 00001000 0008H 0 00000000 00000000 0000H 11111111 11111000 FFF8H （ 3） DS18B20 的供電方式 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作為信號線， 3 腳接電源。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個 I/O 口線，兩個 16位定時 /計數(shù)器，一個 5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。 圖 AT89C51 引腳圖 （ 2） 單片機最小系統(tǒng) AT89C51 的最小系統(tǒng) 中 ，復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位， SB1 按下單片機復(fù)位 。動態(tài)顯示驅(qū)動是將所有數(shù)碼管通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示 。只有一個外部寄存器用來設(shè)置各個 LED的段電流。 表 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 X X X X 地址 MSB 數(shù)據(jù) LSB 圖 時序圖 MAX7219的 l6位串行數(shù)據(jù)包標(biāo)記為 D15～ Do，其中 D15 D12位未定義， Dll～ D8位尋址內(nèi)部 8個靜態(tài) RAM和 6個功能寄存器的地址， D7～ Do位存放功能寄 存器的數(shù)據(jù)和 LED數(shù)碼管待顯示的數(shù)據(jù)。用于多片 MAX7219級聯(lián)，在不改變顯示或不影響任意功能寄存器的條件下，它允許數(shù)據(jù)從 DIN傳送到 DOUT。 3)顯示亮度寄存器 (地址 xAH)．顯示亮度可以用硬件和軟件 2種方法調(diào)節(jié)．通過對亮度寄存器中 D3 Do位寫入不同的數(shù)值可實現(xiàn)對 LED顯示亮度的控制，從 xOH到 13 xFH共 l6級可調(diào)。當(dāng) DO=0時， MAX7219處于停機狀態(tài)，所有顯示器消隱，寄存器數(shù)據(jù)保持不變；當(dāng) DO=l時，處于正常工作狀態(tài)． 6)顯示測試寄存器 (地址 )。 IEST連接 47K電阻。按下 SET鍵后，可以設(shè)置參數(shù)，設(shè)置方法如下：按下 TIADD鍵 增加循環(huán)時間， 按下 TIMDEC鍵 減小循環(huán)時間， 按下 LOW鍵 是顯示底限報警值， 按下 HIGH鍵 是顯示高限報警值 ， 按下 BJADD鍵 是增加當(dāng)前顯示報警值， 按下 BJDEC鍵 是減小當(dāng)前顯示報警值。為方便管理員檢測和操作，設(shè)計了監(jiān)控操作界面，各個按鍵的作用在按鍵電路部分已經(jīng)說明，如下圖： 15 圖 界面 表 元件清單 元件 型號 數(shù)量 單片機 AT89C51 1 傳感器 DS18B20 8 驅(qū)動器 MAX7219 1 顯示器 LED 7 三極管 9011 1 蜂鳴器 1 晶振 12MHz 1 電阻 47K 1 10K 1 1K 9 電容 瓷電容 22PF 5 電解電容 10uF 1 軟件設(shè)計 主程序的功能為讀取 DS18B20的測量值、測量值轉(zhuǎn)換為顯示值、顯示測量結(jié)果、由按鍵對數(shù)據(jù)調(diào)整。 圖 按鍵流程圖 19 本次設(shè)計的程序編寫利用 Keil軟件編寫， Keil是一套 Windows環(huán)境下， 8051單芯片整合性開發(fā) i接口軟件，它具備完善的項目管理系統(tǒng)，提供編輯器以寫程序及說明文 件，可以協(xié)助編寫、翻譯（包括 C語言的編譯器 C51 Complier 以及 A51 組譯器）、除錯和測試嵌入式系統(tǒng)程序（ embedded programs）。 系統(tǒng)程序見附錄二。 5 系統(tǒng)調(diào)試 最終硬件電路板焊接完畢，進行硬件調(diào)試，整個電路分為最小系統(tǒng)、顯示電西南石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 路、測量電路、按鍵電路、報警電路，對這些電路分步按以上順序調(diào)試進行調(diào)試。 第二看單片機是否能正常工作，方法：編寫一段小程序燒入單片機，如： include sbit Q=P1^0。i++)for(j=0。 while(1) {Q=~Q。如果出現(xiàn)問題，首先用萬用表檢測連接電路有沒有短路和斷路。 本項電路調(diào)我試遇到的問題，程序燒寫后進行調(diào)試， LED沒有反應(yīng)，檢查 LED全部正常，分析程序也沒有錯誤，最后查閱資料得 IEST引腳的電阻過小，從而是寄存器總是處于復(fù)位狀態(tài)。 其原因在于的 MAX7219的各個數(shù)字驅(qū)動器的消耗功率太大，即選定的 Rest太小而使峰值段電流增大，從而引起單片機系統(tǒng)的供電電壓低于 MAX813L的監(jiān)控電壓而使系統(tǒng)長期復(fù)位。 如同顯示電路調(diào)試一樣，寫一段單個測量程序帶有顯示程序，看是否能檢測溫度。然后分析程序檢查電路。 6 小結(jié) 溫度檢測是自動化在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活中不可缺少的一部分，溫度的變化直接影響到農(nóng)作物的產(chǎn)量，工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量 ，人們生活的質(zhì)量。 （ 2） 使用了 Keil和 Proteus進行系統(tǒng)的仿真，使得實際制作的成功率大大提高 （ 3） 對電路的焊接更加熟練，只做了溫度巡回檢測儀電路板。對于多路溫度檢測儀的設(shè)計改進思路主要有：采用精度更高的轉(zhuǎn)換速度跟快的溫度傳感器；簡化控制程序提高運算精度；運用遠程的控制顯示技術(shù)讓儀器更人性化；使用遠程輸送并且利用抗干擾技術(shù)使得準(zhǔn)確度提高；改進技術(shù)不僅限于此，還有很多新技術(shù)新設(shè)備來改進此設(shè)計。在此對老師和同學(xué)表示我衷心的感謝！ 本次畢業(yè)設(shè)計自始至終遇到很多問題，在老師和同學(xué)們的幫助下一一得到解決。我還要感謝實驗室的增橋老師和楊老師對我的幫助和指導(dǎo)，沒有他們我不能順利的完成這樣好的畢業(yè)設(shè)計。 sbit BADD=P0^6。 sbit LCK=P2^0。 sbit L=P0^3。 sbit DQ3=P1^3。 sbit DQ7=P1^7。 uchar a。 int data display[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}。 } void delayms(unsigned int ms) {unsigned int i,j。j110。_nop_()。 //550 us DQ=1。 //延時 500 us presence=~DQ。j0。 //從高拉倒低 DQ=0。_nop_()。 //66 us val=val/2。 uchar value=0。_nop_()。_nop_()。 //4 us DQ=1。_nop_()。 return(value)。 //發(fā)命令 write_byte(0x44)。 write_byte(0xcc)。 //讀溫度值的高字節(jié) display[0]=temp_data[1]。 // 兩字節(jié)合成一個整型變量。_nop_()。 //550 us DQ1=1。 //延時 500 us presence=~DQ1。j0。 //從高拉倒低 DQ1=0。_nop_()。 //66 us val=val/2。 uchar value=0。_nop_()。_nop_()。 //4 us DQ1=1。_nop_()。 return(value)。 //發(fā)命令 write_byte1(0x44)。 write_byte1(0xcc)。 //讀溫度值的高字節(jié) display[0]=temp_data[1]。 // 兩字節(jié)合成一個整型變量。_nop_()。 //550 us DQ2=1。 //延時 500 us presence=~DQ2。j0。 //從高拉倒低 31 DQ2=0。_nop_()。 //66 us val=val/2。 uchar value=0。_nop_()。_nop_()。 //4 us DQ2=1。_nop_()。 return(value)。 //發(fā)命令 write_byte2(0x44)。 //發(fā)命令 write_byte2(0xbe)。 temp=temp_data[1]。 return temp。_nop_()。 delay(6)。 } DQ3=1。j) { DQ3=1。_nop_()。 //5 us DQ3=valamp。 //右移 1 位 } DQ3=1。 for(j=8。_nop_()。_nop_()。_nop_()。 //4 us if(DQ3)value|=0x80。 } /*****************03 讀出溫度函數(shù) ************************/ read_temp3() { ow_reset3()。 //發(fā)轉(zhuǎn)換命令 delayms(800)。 //發(fā)命令 write_byte3(0xbe)。 temp=temp_data[1]。 return temp。_nop_()。 delay(6)。 } DQ4=1。j) { DQ4=1。_nop_()。 //5 us DQ4=valamp。 //右移 1 位 } DQ4=1。 for(j=8。_nop_()。_nop_()。_nop_()。 //4 us if(DQ4)value|=0x80。 } /*****************04 讀出溫度函數(shù) ************************/ read_temp4() { ow_reset4()。 //發(fā)轉(zhuǎn)換命令 delayms(800)。 //發(fā)命令 write_byte4(0xbe)。 temp=temp_data[1]。 return temp。_nop_()。 delay(6)。 } DQ5=1。 //presence=0 復(fù)位成功 ,繼續(xù)下一步 } delay(45)。 delay(50)。 while(presence) { while(presence) { DQ5=1。 temp=temp|temp_data[0]。 //讀溫度值的第字節(jié) temp_data[1]=read_byte4()。 delay(1)。 write_byte4(0xcc)。 //66 us } DQ4=1。_nop_()。_nop_()。 DQ4=0。j) { DQ4=1。 } /****************DS18B20 04 讀 1字節(jié)函數(shù) ************************/ //從總線上取 1 個字節(jié) uchar read_byte4() { uchar j。 //最低位移出 delay(6)。_nop_()。_nop_()。 for(j=8。 //presence=0 復(fù)位成功 ,繼續(xù)下一步 西南石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 } delay(45)。 delay(50)。