【正文】 及要求 2 設(shè)計(jì)方案的比較與選擇 33. 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 4 MCU的簡(jiǎn)介 4 MCU的選擇 5 STC89C52的簡(jiǎn)介 5 STC89C52的主要參數(shù) 5 STC89C52的引腳 6 溫度采集模塊 8 溫度傳感器的介紹 8 DS18B20的工作原理 9 溫度顯示器模塊 11 電機(jī)轉(zhuǎn)速顯示模塊 12 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊L298N芯片 12 直流電機(jī) 14 PWM調(diào)速原理 14 系統(tǒng)硬件原理圖 154. 軟件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)調(diào)試 16 軟件設(shè)計(jì)主程序流程圖 16 系統(tǒng)仿真軟件介紹 17 系統(tǒng)調(diào)試 19 Proteus仿真調(diào)試 19 系統(tǒng)整體調(diào)試及操作 205. 總 結(jié) 22參考文獻(xiàn) 24致 謝 25附 錄 26351. 引 言 研究的背景和意義隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，溫度控制系統(tǒng)以及測(cè)溫儀器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是在工業(yè)自動(dòng)化控制中占有非常重要的地位。關(guān)鍵詞：STC89C52；DS18B20；PWM；L298；顯示電路 AbstractWith the rapid development and wide application of puter measurement and control technology, development and application of temperature acquisition and control system based on MCU to improve the control level of the temperature in the production and life to a large extent. This paper also introduces the basic method of DC motor speed control based on single chip microputer, the DC motor speed related knowledge as well as the basic principles and implementation methods of PWM speed control. Mainly introduced the display method of MCS52 MCU software produced by the PWM signal and the temperature and motor speed based on. Provides an effective way for the realization of DC motor speed control system.The design of two STC89C52 single chip as the main control unit, using DS18B20 as the temperature sensor, the temperature control system of DC motor speed control by software and L298N chip PWM. The control system can realtime storage temperature data, and displayed on the LCD screen. The system design of the related hardware circuit and related applications. The hardware circuit mainly includes the STC89C52 MCU minimum system, temperature measurement circuit, DC motor drive circuit, LCD display circuit, double munication circuit. The system program mainly includes the main program, read the temperature subroutine, the calculation of temperature subroutine, key processing program, LCD, LED display program and the DC motor PWM program.Key Words：STC89C52。該控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)存儲(chǔ)相關(guān)的溫度數(shù)據(jù)，并顯示在LCD液晶屏上。本論文介紹了基于單片機(jī)的溫度控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的基本方法，直流電機(jī)調(diào)速的相關(guān)知識(shí)以及PWM調(diào)速的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法。重點(diǎn)介紹了基于MCS52單片機(jī)的用軟件產(chǎn)生PWM信號(hào)以及溫度和電機(jī)轉(zhuǎn)速的顯示方法。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了相關(guān)的硬件電路和相關(guān)應(yīng)用程序。 DS18B20。溫度是一個(gè)在日常生活和生產(chǎn)過(guò)程甚至科學(xué)實(shí)驗(yàn)中普遍而且重要的物理參數(shù)。因此智能化已然成為現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。尤其是在高集成度、高速度、低功耗還有高性能方面取得了巨大的進(jìn)展。并且隨著技術(shù)日益發(fā)展和完善，相信越來(lái)越能顯現(xiàn)出它的優(yōu)越性[2]。溫度控制系統(tǒng)雖然在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用已十分廣泛，但是從溫度控制器的生產(chǎn)角度來(lái)看，總體的發(fā)展水平仍不高。此外，適合應(yīng)用控制場(chǎng)合的智能化等儀器儀表，目前在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有取得較好的研究成果。當(dāng)下，國(guó)外溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展依舊迅速，且在智能化和自適應(yīng)還有參數(shù)自整定等方面均取得了顯著的成果。它是由STC89C52單片機(jī)為核心，通過(guò)DS18B20數(shù)字式溫度傳感器進(jìn)行溫度的采集，再由LCD1602液晶顯示器直觀的展現(xiàn)出來(lái)，根據(jù)溫度的高低來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于單片機(jī)的工作電壓是+5V，而實(shí)際生活中并沒(méi)有直接提供+5V的干電池，所以本次設(shè)計(jì)就通過(guò)外接了一個(gè)外設(shè)的USB接口。當(dāng)測(cè)溫低于預(yù)設(shè)的警告值時(shí)，電機(jī)減速旋轉(zhuǎn)并且直到電機(jī)的轉(zhuǎn)速為零。利用它的感溫效應(yīng)，在將隨被測(cè)溫度的變化而產(chǎn)生變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái)。而且所采集到的信號(hào)進(jìn)行放大的時(shí)候容易受到溫度的影響從而出現(xiàn)較大的偏差[7]。此外它的精確度也很高，在10 ℃~85 ℃范圍內(nèi)可以精確到177。由數(shù)字溫度傳感器DS18B20和單片機(jī)STC89C52構(gòu)成的數(shù)字溫度計(jì)，它能夠輸出溫度信號(hào)。既能單獨(dú)的對(duì)多個(gè)DS18B20控制，還能夠與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。這樣的設(shè)計(jì)就能夠不使用A/D轉(zhuǎn)換器，從而不僅能令系統(tǒng)提高精確度，還可以大大節(jié)約單片機(jī)的系統(tǒng)資源[8]。3. 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)器件主要有：MCU、DS18B LCD160四位共陽(yáng)數(shù)碼管、L298N、直流電機(jī)等硬件系統(tǒng)[9]。因此，它的處理功能強(qiáng)。52單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于它價(jià)錢便宜并I/O口多且程序存儲(chǔ)空間大。其有兩個(gè)功能如下：(1) 執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算。(2) 對(duì)指令進(jìn)行譯碼和測(cè)試，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，以便于執(zhí)行規(guī)定的動(dòng)作。出于對(duì)本設(shè)計(jì)內(nèi)容的需要，經(jīng)過(guò)綜合考慮過(guò)后，我們選擇單片機(jī)STC89C52作為本系統(tǒng)的控制中心?；緟?shù)：8K字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32 位I/O接口，內(nèi)置三個(gè)16 位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，一個(gè)6向量多級(jí)中斷結(jié)構(gòu)。 STC89C52的主要參數(shù)工作電壓：~~。 具有EEPROM 功能。片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路[12]。P0端口(~)：P0口是一個(gè)漏極開(kāi)路的8位雙向I/O口。在訪問(wèn)8位地址的外部存儲(chǔ)器時(shí)，P2口引腳上的信息在整個(gè)訪問(wèn)其不變。P3端口還具有一些其他復(fù)用的功能。另外特殊寄存器AUXR上的DISRTO位能夠使此功能處于無(wú)效模式。XTAL1（19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。如圖32所示：圖32 單片機(jī)最小系統(tǒng) 溫度采集模塊溫度傳感器的種類繁多，但是應(yīng)用在高精度和高可靠性的場(chǎng)合時(shí)，DS18B20溫度傳感器當(dāng)仁不讓。 ℃。(2) DS18B20中的器件都有各自的的序列號(hào)。(6) 可自行設(shè)定溫度報(bào)警上下限值。 DS18B20的工作原理按照DS18B20的通訊協(xié)議，單片機(jī)控制DS18B20要完成溫度的轉(zhuǎn)換必須得經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟才能完成： (1) 讀寫時(shí)都必須對(duì)DS18B20完成復(fù)位。它的工作時(shí)序有初始化時(shí)序和寫時(shí)序還有讀時(shí)序。應(yīng)答脈沖讓主機(jī)知道，總線上有從機(jī)設(shè)備，并準(zhǔn)備就緒。圖34 初始化時(shí)序 (2) 寫時(shí)序圖35 寫時(shí)序 寫時(shí)序包含寫“0”時(shí)序與寫“1”時(shí)序。寫“0”時(shí)序：主機(jī)先輸出低電平，延時(shí)60微秒后釋放總線再延時(shí)2微秒。每個(gè)讀時(shí)序均靠主機(jī)發(fā)起，且至少拉低總線1微秒。1602液晶也叫1602字符型液晶。LED顯示器在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。本設(shè)計(jì)所應(yīng)用的就是四位共陽(yáng)極數(shù)碼管。使用L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，本設(shè)計(jì)就是讓該芯片驅(qū)動(dòng)一臺(tái)直流電機(jī)。當(dāng)ENA為高電平的時(shí)候IN1和IN2的信號(hào)輸出才是有效的。具體功能整理后如下表33所示：表33 L298N功能表IN1IN2ENA電機(jī)狀態(tài)XX0停止101順時(shí)針011逆時(shí)針000停止110停止 直流電機(jī)本設(shè)計(jì)采用直流電機(jī)，直流電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。本設(shè)計(jì)中，PWM的斬波周期為1ms，那也就是說(shuō)斬波頻率為1KHz，在理論上能達(dá)到1‰線性可調(diào)，%的調(diào)節(jié)精度來(lái)調(diào)節(jié)PWM占空比。 系統(tǒng)硬件原理圖溫度采集和檢測(cè)由主單片機(jī)進(jìn)行控制，來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速增加和減小，控制原理圖如圖313所示：圖313 溫度控制原理圖電機(jī)轉(zhuǎn)速和數(shù)碼管控制由另一個(gè)單片機(jī)控制， 和主單片機(jī)進(jìn)行通信。C語(yǔ)言的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供一種能以簡(jiǎn)易的方式編譯、處理低級(jí)存儲(chǔ)器、產(chǎn)生少量的機(jī)器碼以及不需要任何運(yùn)行環(huán)境支持便能運(yùn)行的編程語(yǔ)言。Keil uVision4軟件界面如圖42所示。已廣受單片機(jī)開(kāi)發(fā)愛(ài)好者的親睞。Proteus軟件界面如下圖43所示：圖43 Protues軟件仿真界面 系統(tǒng)調(diào)試 Proteus仿真調(diào)試在經(jīng)過(guò)對(duì)電路的硬件設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)后，便可以使用Protues對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。最后在Pro