【正文】 ....................................... 35 1 一、引言 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計的背景、發(fā)展歷史及意義 隨著社會的發(fā)展，科技的進(jìn)步，以及測溫儀器在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗研究中，像電力、化工、石油、冶金、航空航天、機(jī)械制造、糧食存儲、酒類生產(chǎn)等領(lǐng)域內(nèi)，溫度常常是表征對象和過程狀態(tài)的最重要的參數(shù)之一?？梢?，溫 度的測量和控制是非常重要的。溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比如溫室、水池、發(fā)酵缸、電源等場所的溫度控制。當(dāng)溫度上升到下限溫度以上時，停止加溫；當(dāng)溫度高于設(shè)定上限溫度時，系統(tǒng)自動啟動風(fēng)扇降溫，使溫度下降，同時紅燈亮。 二、總 體設(shè)計方案 方案一 測溫電路的設(shè)計，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。 圖 2－ 1 溫度計電路總體設(shè)計方案 （ 1）控制部分 單 片 機(jī) DS18B20 LED 顯示 指示燈 加熱繼電器 電風(fēng)扇繼電器 3 單片機(jī) AT89S51 具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計 使用，系統(tǒng)應(yīng)用三節(jié)電池供電。數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 把采集到的溫度通過數(shù)據(jù)引腳傳到單片機(jī)的 口，單片機(jī)接受溫度并存儲。 64 位 閃速 ROM 的結(jié)構(gòu)如下 . 表 2－ 1 ROM 結(jié)構(gòu) 8b 檢驗 CRC 48b 序列號 8b 工廠代碼 （ 10H） MSB LSB MSB LSB MSB LSB 內(nèi)部電源探測位和單線端口位產(chǎn)生器暫存器下限觸發(fā)上限觸發(fā)溫度傳感器存儲器和控制邏輯 圖 2－ 3 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2) 非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過軟件寫入用戶報警上下限值。頭 2個字節(jié)包含測得的溫度信息，第 3和第 4 字節(jié) TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。低 5位一直為１， TM 是工作模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。 圖 2－ 3 DS18B20字節(jié)定義 TM R1 R0 1 1 1 1 1 由表 可見，分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間越長。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。 表 [6]。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作按協(xié)議進(jìn)行?？墒撬娜秉c(diǎn)是只能近距離觀測，而且水銀有毒，玻璃管易碎。它們都是基于溫度變化引起其物理參數(shù) (如電阻值，熱電勢等 )的變化的原理。 其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序，具體工作方法如圖 ， ， 所示。接著主機(jī)釋放總線， ，延時 15～ 60us，并進(jìn)入接受模式，以產(chǎn)生低電平應(yīng)答脈沖，若為低電平，再延時 480us[12]。寫 0時序，主機(jī)輸出低電平，延時 60us，然后釋放總線，延時 2us[8]。主機(jī)在讀時序期間必須釋放總線，并且在時序起始后的 15us之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。 程序可以先跳過 ROM，啟動所有 DSl8B20 進(jìn)行溫度變換，之后通過匹配 ROM，再逐一地讀回每個 DSl8B20 的溫度數(shù)據(jù)。圖 于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值 . 表 3－ 1 ROM 操作命令 指令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20 ROM 中的編碼 11 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單線總線上與該編碼相對應(yīng)的 DS18B20 使之作出響應(yīng)，為下一步對該 DS18B20 的讀寫作準(zhǔn)備 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛 接在同一總線上 DS18B20 的個數(shù)和識別 64 位ROM 地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 發(fā)溫度變換命令，適用于單片工作。 12 圖 3－ 4 測溫原理內(nèi)部裝置 DS18B20的測溫流程 圖 3－ 5 DS18B20 測溫流程 .初始化 DS18B20 跳過 ROM 匹配 溫度變換 延時 1S 跳過 ROM 匹配 讀暫存器 轉(zhuǎn)換成顯示碼 數(shù)碼管顯示 減法計數(shù)器 斜坡累加器 減到 0 減法計數(shù)器 預(yù) 置 低溫度系數(shù) 振 蕩 器 高溫度系數(shù) 振 蕩 器 計數(shù)比較器 預(yù) 置 溫度寄存器 減到 0 13 四、單片機(jī)接口設(shè)計 設(shè)計原則 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。采用寄生電源供電方式是 VDD和 GND 端均接地。 串口引腳 P0 口接 9 個 的排阻然后接到顯示電路上。 各部分電路 (1) 顯示電路 顯示電路采用了 7段共 陰數(shù)碼管掃描電路，節(jié)約了單片機(jī)的輸出端口，便于程序的編寫。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時會變得很簡單，如數(shù)字濾波，信號處理等。 18 高級語言是面向問題和計算過程的語言，它可通過于各種不同的計算機(jī)，用戶編程時不必仔細(xì)了解所用的計算機(jī)的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語句的功能強(qiáng)，常常一個語句已相當(dāng)于很多條計算機(jī)指令，于是用高級語言編制程序的速度比較快，也便于學(xué)習(xí)和交流，但是本系統(tǒng)卻選用了匯編語言。而且 MCS— 51 指令系統(tǒng)有豐富的位操作（或稱位處理）指令，可以形成一個相當(dāng)完整的位操作指令子集，這是 MCS— 51 指令系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)之一。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖 19 所示。當(dāng)測得溫度大于設(shè)定值，則進(jìn)入降溫階段，則置 為低電平，這期間繼續(xù)對溫度進(jìn)行監(jiān)測，開 始 初始化 DS18B20 顯示當(dāng)前溫度 判斷當(dāng)前溫度值 超過設(shè)定 溫度上限 啟動風(fēng)扇 降低溫度 紅燈亮 設(shè)定溫度上、下限 啟動電熱爐升高溫度 是 否 低于設(shè)定 溫度下限 是 綠燈亮 否 24 直到溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，置 為高電平斷開，關(guān)閉風(fēng)扇，等待下一次的啟動命令。 讀 DS18B2 再經(jīng)實(shí)際接電調(diào)試，一切運(yùn)行正常。但是由于一些條件的限制，所設(shè)計系統(tǒng)仍然存在一些不足，有待改進(jìn)。本溫度控制系統(tǒng)可用于多種場合 ,像的溫度、育嬰房的溫度、水溫的控制。 由于初次接觸 單片機(jī)類的設(shè)計項目 ，在設(shè)計過程中也出現(xiàn)了一些問題，以前學(xué)習(xí)的專業(yè)知識掌握的不夠好，對電路的理解不是很透徹，設(shè)計的電路布局布線不是很合理，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還需要進(jìn)一步的加強(qiáng)。 26 附錄 附錄 1 電源線插接說明 ： 所提供的電池盒，紅線為正，黑線為負(fù)。是否檢測到 DS18B20 標(biāo)志位 A_BIT EQU 20H 。將 28H中的最低位移入 C RRC A MOV C,41H RRC A 29 MOV C,42H RRC A MOV C,43H RRC A MOV 29H,A LCALL DISPLAY。然后拉高數(shù)據(jù)線 NOP NOP NOP MOV R0,25H TSR2:JNB ,TSR3。 清標(biāo)志位 ,表示 DS1820 不存在 LJMP TSR7 TSR5:MOV R0,117 TSR6:DJNZ R0,TSR6 。 判斷 DS1820 是否存在 ?若 DS18B20 不存在則返回 TSS2:MOV A,0CCH 。準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位 MOV A,0CCH 。寫 DS18B20 的子程序 (有具體的時序要求 ) WRITE_1820:MOV R2,8。 低位存入 29H(TEMPER_L),高位存入 28H(TEMPER_H) RE00:MOV R2,8。個位在 B MOV R0,4 CLR C。查個位數(shù)的 7段代碼 MOV P0,A 。取十位數(shù) MOVC A,A+DPTR 。顯示 1MS SETB JC XSW。4 個 250 次沒完循環(huán) RET。這些都將使我終生受益。最重要的是讓我有了責(zé)任感，對自己、對家人和對社會。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 QA9wkxFyeQ^! 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