【正文】 系統(tǒng)軟件設(shè)計 １３ DS18b20的讀操作 １３ DS18b20的溫度數(shù)據(jù)處理 １４ 1602顯示部分 １５5 系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行測試 １７ １７ １７ １８ １８ １８ １９6 總結(jié)與展望 ２０ 總結(jié) ２０ ２０致謝 ２１參考文獻(xiàn) ２２附錄一 系統(tǒng)程序 ２３附錄二 元件清單 ２９附錄三 設(shè)計實(shí)物圖 ２９花椒烘干加工溫度自動控制系統(tǒng)電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生 張濟(jì)邦指導(dǎo)教師 李林摘要：針對目前我國農(nóng)村花椒在成熟季節(jié)易受陰雨天氣影響而影響其質(zhì)量與產(chǎn)量這一問題，提出基于單片機(jī)的花椒烘干加工溫度自動控制系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，能有效實(shí)現(xiàn)花椒加工過程中的溫度控制。 Temperature?；ń饭麑?shí)不僅可以作為調(diào)味劑，還是一味藥用價值很好的中藥。二十一世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的信息化時代，電子技術(shù)、微型單片機(jī)技術(shù)得到了空前廣泛的應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要對各種參數(shù)進(jìn)行溫度測量控制[1]。本設(shè)計選用AT89S52單片機(jī)作為主控制器件，采用DSl8B20作為測溫傳感器并通過LCD1602并行傳送數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)溫度顯示。 選題意義和主要研究意義我國對花椒干燥的研究起步較晚，在過去的十幾年中有一些技術(shù)成果，并且有一些干燥工藝已趨成熟，但基本上都是模仿國外的。隨著溫度控制器件應(yīng)用范圍日益廣泛，各種適用于不同產(chǎn)業(yè)的智能溫度控制器應(yīng)運(yùn)而生，溫度控制技術(shù)成為了現(xiàn)代科技發(fā)展中的一項重要技術(shù)。然后開始闡述花椒烘干加工溫度自動控制系統(tǒng)的設(shè)計原則與要求，根據(jù)要求選擇合適的硬件系統(tǒng)方案，并完成軟件方案設(shè)計，最后根據(jù)方案給出了系統(tǒng)的總體框架[4]。 研究方案 方案選擇溫度控制系統(tǒng)是比較典型與常見的過程控制系統(tǒng)。其特點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，但是系統(tǒng)所得到的結(jié)果精度不高且調(diào)節(jié)動作頻繁，系統(tǒng)靜態(tài)差較大、不穩(wěn)定，受環(huán)境影響大，不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法，不能用鍵盤設(shè)定，且不能用數(shù)碼管顯示。單片機(jī)軟件編程靈活、自由度較大，可使用軟件編程以實(shí)現(xiàn)各種控制算法與邏輯控制。而方案三是采用以單片機(jī)為控制核心的控制系統(tǒng)，對溫度進(jìn)行控制，可達(dá)到模擬控制系統(tǒng)所達(dá)不到的效果，并且實(shí)現(xiàn)鍵盤設(shè)定與顯示功能，提高了系統(tǒng)的自動化與智能化，使得系統(tǒng)所測到結(jié)果的精度大大提高。使用DS18S20傳感器與單片機(jī)連接，由軟件與硬件電路配合，來實(shí)現(xiàn)對加熱電阻絲的實(shí)時控制與超出設(shè)定的上下限溫度的報警系統(tǒng)的設(shè)計。DS18S20讀出或?qū)懭隓S18S20信息僅需要一根口線，其溫度變換功率及其讀寫均來源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所接的DS18S20芯片供電，不需要額外電源。此設(shè)計為基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的溫度控制系統(tǒng)，以達(dá)到對花椒烘干自動加工效果。2 設(shè)計理論基礎(chǔ) MCU簡介CPU是整個控制部分的核心。AT89S52單片機(jī)可提供許多高性價比的應(yīng)用場合，本設(shè)計使用AT89S52單片實(shí)物圖如圖21所示，其邏輯引腳圖如圖22所示。在空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 AT89S52引腳功能 (1) 電源和晶振VCC：運(yùn)行和程序校驗(yàn)時加+5VGND：接地XTAL1：輸入到振蕩器的反向放大器XTAL2：反向放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器（當(dāng)使用外部振蕩器時，XTAL1接地，XTAL2接收振蕩器信號）RST：復(fù)位輸入。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。在程序校驗(yàn)期間，輸出指令字節(jié)（需加外部上拉電路）。P1口可驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。當(dāng)使用片外存儲器（ROM及RAM）時，輸出高8位地址。P3口提供各種替代功能?！猅XD（串行輸出口），輸出?！猅1定時器/計數(shù)器1的外部輸入，輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。如圖23所示。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。ALE可以驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。另外，該引腳被略微拉高。PSEN可以驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。其中，使用P1口作為1602液晶的數(shù)據(jù)傳輸口，P2口作按鍵掃描接口，、P3口作1602的命令數(shù)據(jù)控制、時鐘、讀寫控制和使能控制接口。C，可以滿足系統(tǒng)工作要求。引腳功能說明：VDD ：可選電源腳，電源電壓范圍為3~。GND ：電源地 圖33 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖33所示，其結(jié)構(gòu)主要由64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器四部分組成。 DS18B20溫度傳感器內(nèi)部存儲器包括：高速暫存RAM與非易失性的可電擦除的E2RAM, E2RAM存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。第九個字節(jié)是冗余檢測字節(jié)。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16～60微秒左右，然后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，當(dāng)主CPU收到此信號則表示復(fù)位成功。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，如執(zhí)行MOVX DPTR指令，則表示P2端口送出高8位的地址數(shù)據(jù)。圖34 DS18B20和單片機(jī)的接口連接 單片機(jī)與報警電路設(shè)計中的報警電路是由限流電阻與發(fā)光二極管組成，連接圖如圖35所示。 圖36 顯示電路的連接圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 DS18b20的讀操作DSl8B20的主要數(shù)據(jù)元件有：64位激光Lasered ROM，溫度靈敏元件和非易失性溫度告警觸發(fā)器TH與TL。DS18B20的讀寫時序如圖41~43所示：圖41 DS18B20的復(fù)位時序圖圖42 DS18B20的寫數(shù)據(jù)時序圖圖43 DS18B20的讀數(shù)據(jù)時序圖由41~43所示時序圖可知，DS18B20在復(fù)位時需要480us的低電平，在等待15us后MCU將總線拉高，等待DS18B20的響應(yīng)信號；DS18B20在寫數(shù)據(jù)時分為寫“0”和寫“1”操作，在寫“0”操作時，DS18B20需要至少60us總線被拉低，然后在60us內(nèi)將“0”寫入DS18B20中，持續(xù)時間至少1us，而在寫“1”操作時只需將寫入的“0”改為“1”即可[12]；DS18B20的讀操作也分為讀“0”和讀“1”操作，在讀“0”操作時，總線需要15us被拉低，再拉高45us，然后在15us內(nèi)將數(shù)據(jù)讀走，讀“1”操作同讀“0”操作，其程序流程圖如圖44所示：開始DS18B20的初始化啟動溫度轉(zhuǎn)換讀取溫度寄存器跳過讀序列號的操作跳過讀序列號的操作DS18B20的初始化RETLOW低八位 HIGH高八位圖44 DS18B20讀取溫度的流程圖 DS18b20的溫度數(shù)據(jù)處理在讀出溫度數(shù)據(jù)后，LOW的低四位為溫度的小數(shù)部分，℃，LOW的高四位與HIGH的低四位是溫度的整數(shù)部分，HIGH的高四位全部為1表示負(fù)數(shù)，全部為0表示正數(shù)。由于DS18B20最低溫度只能是55℃，所以可以將整數(shù)部分的最高位換成一個“”，表示為負(fù)數(shù)[16]。本設(shè)計調(diào)試過程中所用的調(diào)試方法主要有：靜態(tài)測試、聯(lián)仿真器在線調(diào)試。 （2）聯(lián)仿真器在線調(diào)試主要是測試RAM存儲器：用仿真器寫命令將一批數(shù)據(jù)寫入樣機(jī)中擴(kuò)展的RAM，然后用讀命令讀出其內(nèi)容，若對任意單元讀出和寫入內(nèi)容一致，則擴(kuò)展RAM和單片機(jī)的連接沒有邏輯錯誤。根據(jù)計算程序的功能，事先準(zhǔn)備好一組測試數(shù)據(jù)。（2）綜合調(diào)試在完成了各個模塊程序（或各個任務(wù)程序）的調(diào)試工作以后，就可以進(jìn)行系統(tǒng)的綜合調(diào)試。本設(shè)計以AT89S52系列單片機(jī)為核心，用AT89S52單片機(jī)作為控制器件，溫度信號通過熱敏電阻和放大器轉(zhuǎn)換成電信號，測溫電路采用橋式電路，溫度設(shè)定采用按鍵移位式設(shè)定方法，完成了花椒烘干加工溫度自動控制系統(tǒng)的設(shè)計。硬件設(shè)計包括繪制電路原理圖，生成圖后制作電路板、插件焊件、再做硬件測試。大學(xué)生活雖然結(jié)束了，但我們的學(xué)習(xí)還沒有結(jié)束，在之后的生活與工作中，只有不斷學(xué)習(xí)，用知識充實(shí)自己的頭腦，才能在未來社會有一席之地，才能為社會的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，學(xué)無止境。 通過本次的設(shè)計，已將單片機(jī)溫度控制應(yīng)用于花椒烘干系統(tǒng)中，配合花椒烘干的各項溫度參數(shù)，達(dá)到預(yù)期結(jié)果。在此，對李老師和其它給予幫助的老師們表示我誠摯的謝意。最后，謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給一直以來關(guān)心我、支持我的父母和家人，正是父母多年含辛茹苦才是我有在大學(xué)學(xué)習(xí)和深造的機(jī)會，我想我的努力是對他們最大的回報。 //加sbit S3=P2^2。sbit DQ1=P2^3。 //DQ1上下限設(shè)置 DQ1_SET[0] 下限 DQ1_SET[1] 上限；uchar Temp。uchar ng。 //從DS18B20讀取的溫度值uchar Display_Digit[]={0,0,0,0,0,0,0,0}。it。}void Delay(uint x){ while(x)。x) for(y=120。 lcden=0。 delayms(2)。 LCDDATA=date。 lcden=0。 write_(0x38)。 write_(0x80)。 { write_date(table[num])。 Delay(8)。 Delay(8)。 return status。 for(i=0。 DQ1 = 1。 Delay(30)。 for(i=0。 0x01。 } }//讀溫度值void Read_Temperature(){ EA=0。 //啟動溫度轉(zhuǎn)換 Init_DS18B20()。 //溫度低8位 Temp_Value[1] = ReadOneByte()。 uchar t = 150。 Temp_Value[0] = ~Temp_Value[0]+1。} Display_Digit[0] = df_Table[Temp_Value[0]amp。0x07)4)。 //個 Temp=CurrentT 。}else{write_date(39。 write_date(0x30+Display_Digit[2])。)。)。)。 write_date(39。 39。)。 write_date(39。 39。)。 write_date(39。 39。)。 //處理顯示溫度/上限設(shè)置顯示 Display_Digit[4]=DQ1_SET[1]%10。)。 write_date(0x30+Display_Digit[7])。)。 write_date(39。 39。)。 write_date(0x30+Display_Digit[5])。)。 if(DQ1_SET[1]90){DQ1_SET[1]=90。 if(DQ1_SET[1]10){DQ1_SET[1]=10。} //在1 2 3中切換 while(!S1){。} //等待按鍵釋放 } if(S3==0) { Delay_ms(10)。 TH0=(6553650000)/256。 TR0=0。 DQ1_SET[0]=10。 Read_Temperature()。 //讀溫度 Read_Temperature()。 DIS_1602()。 //讀溫度 if(DS18B20_IS_OK){Display_Temperature()。break。} //下限報警 if(TempDQ1_SET[1]){LED1=0。BUZ=1。 //鍵盤掃描 DIS_UP()。 //顯示數(shù)據(jù)處理 DIS_SET_SEG()。 if(count==10) //約10*50000us { cou