【正文】 ， 即使 有個(gè)別 的 廠家 已經(jīng) 推出了 該控制系統(tǒng) ，也 僅僅 處于起步 的階段， 并且其中的應(yīng)用也 非常少。為了滿足 那些 一般 的 養(yǎng)殖戶的需要， 節(jié)省他們的成本， 對(duì)孵化設(shè)備進(jìn)行研究 ， 改進(jìn) 其工作性能以及制造成本，這 會(huì)有很大的 社會(huì)效益和 前景 。孵化設(shè)備 發(fā)展的新方向 應(yīng) 該是 朝著 設(shè)備的智能化和人性化，同時(shí)還要 網(wǎng)絡(luò)化與 節(jié)能 化以及更 高 的 可靠性的方向發(fā)展 。公司的管理者 只需要 在辦公室內(nèi)就 可以 監(jiān)視和控制各 個(gè) 地 方 孵化場(chǎng)的運(yùn) 作 情況，甚至 他們可以 了解 到 每 一 臺(tái)孵化設(shè)備的運(yùn) 作 情況， 還 可以在世界各地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)在其他地方 的孵化設(shè)備進(jìn)行 實(shí)時(shí) 監(jiān)控。引入孵化 的 專家系統(tǒng)能 更加 有效的減少孵化過(guò)程中 出現(xiàn) 錯(cuò)誤 ， 降低孵化過(guò)程的難度 ， 減輕孵化 管理人員的負(fù)擔(dān)以及 改善孵化效果 等。 工作任務(wù) （ 1） 設(shè)計(jì)方案 ； （ 2） 硬件選項(xiàng) ； （ 3） 硬件電路設(shè)計(jì) ； （ 4） 軟件設(shè)計(jì) ； （ 5） 系統(tǒng)調(diào)試和演示 。 方案二 ： 使用溫度傳感器 DS18B20， 輸出信號(hào)全數(shù)字化，便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路。 比較以上兩種方案，本次設(shè)計(jì)選用方案二，采用溫度傳感器 DS18B20。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍內(nèi)存組合在單個(gè)芯片中， Atmel 的 AT89C51 是一種高效微控制器。 89 系列單片機(jī)內(nèi)含 Flash 內(nèi)存，因此在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程可以十分容易的進(jìn)行程序修改，反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，大大縮短了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期，同時(shí)可以保證用戶系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)，兩者價(jià)格接近。而共陰極數(shù)碼管，則正好相反，內(nèi)部發(fā)光二極管的陰極接在一起，陽(yáng)極成為段選線。當(dāng)需要點(diǎn)亮共陰極數(shù)碼管的一段時(shí)，公共段需要接低電平，該段的段選線接高電平，該段被點(diǎn)亮。顯示可以顯示字母、數(shù)字符號(hào)、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。 比較以上兩種方案，本次設(shè)計(jì)選用方案二，采用 LCD 顯示。但每個(gè)按鍵需占用一根輸入線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，輸入口浪費(fèi)大，電路結(jié)構(gòu)顯得很繁雜，故此種按鍵適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合 。這一點(diǎn)是識(shí)別矩陣式是否被按下的關(guān)鍵所在。 系統(tǒng)原理 及設(shè)計(jì)框圖 溫度傳感器從設(shè)備環(huán)境采集溫度， 單片機(jī)獲取采集的溫度值 ，與 鍵盤輸入的溫度上 限 、下限進(jìn)行比較， 判斷是否啟動(dòng)繼電器以開(kāi)啟加熱燈 ， 通過(guò)對(duì)加熱器的控制來(lái)對(duì)當(dāng)前溫度進(jìn)行調(diào)整。孵化箱 溫度 控制系統(tǒng)電路如圖 所示。在單芯片上，由于擁有基于單片機(jī)的孵化箱溫度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)與制作 9 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可程序設(shè)計(jì) Flash，讓 AT89S52 單片機(jī)為眾多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高并且價(jià)格便宜的解決方案。AT89S52 單片機(jī)有 40 個(gè)引腳 。接 ～ ,正常工作 時(shí)的 電壓 為 +5V。 P0 口 ： ～ (引腳 39～ 32)，是一組 8 位并行 I/O 口，也可作為地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，作為輸出口用時(shí)，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 電路，是準(zhǔn)雙向口，需要外接上拉電阻。 P1 口 ： ～ (引腳 1～ 8)，是自帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口， P1 口可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 電路。 表 P1 口引腳第二功能 引腳 第二功能 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入 T2 再裝入觸發(fā)及方向控制 MOSI MISO SCK P2 口 ： ～ (引腳 21～ 28)，是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，P2 口可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 電路。 P3 口 ： ～ (引腳 10～ 17)，是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，P3 口可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 電路。當(dāng)振蕩工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平使單片機(jī)復(fù)位。 PSEN（引腳 29） ：外部程序內(nèi)存的讀選通。欲使 CPU 訪問(wèn)外部程序內(nèi)存， EA 端必須是低電平（接地）。 所以熟悉單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)至關(guān)重要。在單片機(jī)系統(tǒng)里，晶振電路的作用非常大，它結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)工作所必須的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)執(zhí)行一切指令都建立在這個(gè)基礎(chǔ)上，晶振所提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。 復(fù)位電路： 由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成， 可以對(duì)單片機(jī)初始化，使單片機(jī)重新開(kāi)始運(yùn)行，也可以在單片機(jī)程序出錯(cuò)時(shí)使系統(tǒng)正常工作。最小系統(tǒng)電路 如圖 所示。 在本次設(shè)計(jì)中，只使用了四個(gè)獨(dú)立按鍵。 其電路如圖 所示。該芯片的物理化學(xué)性能都很穩(wěn)定，且該組件線形比較好。 基于單片機(jī)的孵化箱溫度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)與制作 15 圖 溫度芯片 DS18B20 外形 及管腳 DS18B20 引腳定義： （ 1） GND—接地端 ； （ 2） DQ—數(shù)據(jù)輸入 /輸出端。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四個(gè)部分組成： 64 位光刻 ROM、非 易失性 的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器、溫度傳感器。預(yù)置計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器在溫度 55℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)值。如此循環(huán)下去，直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 的時(shí)候，停止溫度寄存器里值的累加，此時(shí)溫度寄存器的數(shù)值就是所測(cè)溫度。 DS18B20 初始化： （ 1） 將數(shù)據(jù)線拉到低電平“ 0” ； （ 2） 延時(shí) 600us（時(shí)間范圍為 480～ 960us） ； （ 3） 將數(shù)據(jù)線拉到高電平“ 1”， DS18B20 檢測(cè)到上升沿后會(huì)發(fā)送存在脈沖 ； （ 4） 延時(shí) 45us（如果初始化成功，那么在 15～ 60us 之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由 DS18B20所返回的低電平“ 0”） ； （ 5） 讀取存在的信號(hào) ； （ 6）延時(shí)（ 450us）， 讓 ds18b20 釋放總線，避免影響到下一步的操作 ； （ 7） 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“ 1” 釋放總線 后結(jié)束。 （ 3）將數(shù)據(jù)線拉到底電平 “ 0” 。 （ 7）延時(shí) 75us(60us 以上 )。 圖 DS18b20 寫時(shí)序圖 基于單片機(jī)的孵化箱溫度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)與制作 19 溫度傳感器 DS18B20 與單片機(jī)的連接 本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用了 3 腳封裝的 DS18B20，選用 加 外 部 電源的工作方式。 即對(duì)被控對(duì)象在死循環(huán)控制系統(tǒng)中實(shí)施控制。在光耦合輸入端加上電信號(hào)使發(fā)光二極管發(fā)光，光的強(qiáng)弱取決于電流的大小，當(dāng)光線被光探測(cè)器介紹到以后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生光電流，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大后輸出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電 一 光 — 電的轉(zhuǎn)換。它具有控制系統(tǒng)（輸入回路）和被控制系統(tǒng)（輸出回路）之間互動(dòng)關(guān)系的能力，一般運(yùn)用在自動(dòng)控制的電路中。這樣吸合與釋放，達(dá)到了在電路中導(dǎo)通與切斷的目的。 報(bào)警 電路 本次設(shè)計(jì)的 報(bào)警系統(tǒng)采用的是 壓電式 蜂鳴器，當(dāng)溫度高于溫度上限或者低于溫度下限的時(shí)候，單片機(jī)引腳為低電平，三極管導(dǎo)通，從而使蜂鳴器工作，當(dāng)溫度在設(shè)定的溫度范圍內(nèi) 時(shí) ，單片機(jī)引腳為高電平，三極管截止，蜂鳴器停止工作。其結(jié)構(gòu) 框架如圖 所示。 主程序 鍵盤設(shè)置 溫度檢測(cè) LCD 顯示 繼電器 加熱燈 基于單片機(jī)的孵化箱溫度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)與制作 23 圖 主程序 工作 流程圖 主控制程序見(jiàn)附錄 二 。 圖 按鍵控制工作 流程圖 按鍵控制程序見(jiàn)附錄 二 。其控制指令如下表 所示 ， LCD 顯示 工作 流程如圖 所示。其工作流程 如圖 所示。 開(kāi)始 當(dāng)前溫度 蜂鳴器工作 溫度高于上限 溫度低于下限 28 圖 溫度控制工作 流程 圖 開(kāi)始 當(dāng)前溫度 溫度高于上限 溫度低于下限 關(guān)閉加熱燈 啟動(dòng)加熱燈 基于單片機(jī)的孵化箱溫度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)與制作 29 5 系統(tǒng) 調(diào)試 一個(gè) 完整 系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須經(jīng)過(guò)軟件仿真， 然 后搭建硬件電路，然后在硬件電路上 進(jìn)行 調(diào)試，直到硬件系統(tǒng)成功運(yùn)行。準(zhǔn)備好需要的元器件，焊接電路，把各元器件組成一個(gè)完整的功能系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)調(diào)試情況如下。 當(dāng)箱內(nèi)溫度高于溫度下限時(shí)，蜂鳴器停止報(bào)警，加熱燈 繼續(xù) 工作。由于本人理論水平有限和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏，在系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中必然存在一定的缺點(diǎn)和不足，相信在今后的日子里，通過(guò)對(duì)孵化箱溫度控制系統(tǒng)的深入了解，必然能對(duì)本系統(tǒng)做進(jìn)一步的改善，使其更加完善。 本設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn) 對(duì)孵化箱 內(nèi) 溫度 的 控制，也能應(yīng)用于其它一些工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，老師對(duì)我的課題的 設(shè)計(jì)、實(shí)施和論文的 撰 寫等進(jìn)行了細(xì)致的指導(dǎo)，傾注了大量的心血。 34 參考文獻(xiàn) [1]杜樹(shù)春 .單片機(jī) C 語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程實(shí)踐 .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [2]杜樹(shù)春 .基于 Protues和 Keil C51的單片機(jī)設(shè)計(jì)和仿真 .北京：電子工業(yè)出版社， [3]王幸之，鐘愛(ài)琴，王雷，王閃 .AT89 系列單片機(jī)原理與接口技術(shù) .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [4]劉海成 .單片機(jī)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與實(shí)驗(yàn) .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [5]劉坤，趙紅波，張憲棟 .51 單片機(jī) C 語(yǔ)言應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)大全 .北京：人民郵電出版社， [6]程國(guó)鋼 .案例解說(shuō)單片機(jī) C 語(yǔ)言開(kāi)發(fā) .北京：電子工業(yè)出版社， [7]高偉 .AT89 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initlcd(void) { wrlcd_(0x38)。 wrlcd_(0x06)。 wrlcd_(0x80)。i16。i16。 if(count2) count=1。 temp=temp+5。 temp=temp+5。 } } while(up==0)。 h=temp。 l=temp。 } } void outkey()//確定鍵 { if(out==0) { delay_ms(20)。 switch(count) { case 1: upkey()。 stra[2]=table2[h%10]。 first_line[2]=shi。 case 2: upkey()。 stt[2]=table2[l%10]。 first_lin