【正文】 KEY_SET=1。 void DelayMs(unsigned char t)。//減 按鍵 sbit KEY_SET=P3^5。 21 參考文獻(xiàn) [1]張友德、趙志英 . 單片機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn) [M].北京：上海復(fù)旦大學(xué)出版社 ,1992. [2]燕 君 . 集散式多點(diǎn) 數(shù)字溫度系統(tǒng)應(yīng)用研究 [D].大連 ： 大連理工大學(xué) 碩士學(xué)位論文 ,20xx. [3]雷 琪 . 貝葉斯 網(wǎng)絡(luò)在機(jī)床熱誤差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償建模中的 應(yīng)用 [D].武漢：華中科技大學(xué)碩士 學(xué)位論文 ,20xx. [4]顧 灶德 . 電動(dòng)汽車 鋰電池管理系統(tǒng) [D].鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué) 碩士 學(xué)位論文 ,20xx. [5]王兆安、黃俊 . 電力電子技術(shù) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx. [6]阮毅 陳伯時(shí) . 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) —— 運(yùn)動(dòng)控制 [M].上海：機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx. [7]毛玉良 . 微機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用 [M]. 南京：東南大學(xué)出版社， 20xx. [8]彭偉編 . 單片機(jī) C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn) 100 例 [M]. 北京 :電子工業(yè)出版社 ,20xx. [9]譚浩強(qiáng) . C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) [M].北京 .清華大學(xué)出版社 ,20xx. [10]劉京南 . 電子電路基礎(chǔ) [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 20xx [11] 華成英 . 模擬電子技術(shù)基本教程 [M].北京：清華大學(xué)出版社， 20xx [12]陳杰 黃鴻 . 傳感器與檢測(cè)技術(shù) [M].北京：高等教育出版社 ,20xx. [13]徐建軍 . 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[17]倪繼烈 劉新民 . 微機(jī)原理與接口技術(shù) [M].成都：電子科技大學(xué)出版社 ,20xx. 22 附錄一 主程序 /**********主程序 **********/ include include include define DataPort0 P0 sbit LED_Red=P1^1。實(shí)現(xiàn)以單片機(jī)作為為核心原件的溫度控制系統(tǒng)在飲水機(jī)中的應(yīng)用。 小結(jié) 本章介紹了設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的各部分軟件實(shí)現(xiàn)，包括溫度傳感器的溫度讀取、溫度的設(shè)定、溫度的控制以及報(bào)警部份。amp。 } if (timer0_tick=zkb) { PWM=1。break。這樣會(huì)使得水溫超出預(yù)設(shè)溫度，飲水機(jī)的控制精度會(huì)下降。 if(DQ)dat|=0x80。 在數(shù)據(jù)的寫操作中數(shù)據(jù)是按照由地位到高按位進(jìn)行傳輸，因此上述程序中以左移 8位的方式進(jìn)行一個(gè)字節(jié)指令代碼的接收。 dat=1。將控制指令寫入傳感器使傳感器進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，將檢測(cè)到的熱信號(hào)轉(zhuǎn)換成可被單片機(jī)讀取的的數(shù)據(jù)。 dat=DQ。傳感器通過(guò)以下的指令進(jìn)行初始化： bit Init_DS18B20(void) { bit dat=0。 { if(set1) set++。通過(guò)中間變量 i 與 Num 的比較來(lái)控制數(shù)碼管的顯示與實(shí)際數(shù)碼管位數(shù)相同。 DataPort0=TempData1[i]。從而輪流的點(diǎn)亮每一位 的數(shù)碼管使其顯示數(shù)字，由于每一位數(shù)碼管的顯示時(shí)間約 1ms，通過(guò)視覺(jué)暫留的現(xiàn)象及發(fā)光二極管余輝效應(yīng)作用，在極短時(shí)間內(nèi)輪流點(diǎn)亮數(shù)碼管的情況下，人所看到的結(jié)果就是一組穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，并且不會(huì)有閃爍的感覺(jué) [8]。三極管是一種電流控制電流的半導(dǎo)體，作為電流放大型器件 [11]，在本電路中不僅起到開(kāi)關(guān)的作用而且對(duì)于蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)也起到極大的作用。 S2：溫度預(yù)設(shè)加按鈕。按鍵是否閉合反映在其輸出的電平高低上，高電平表示按鍵處于斷開(kāi)狀態(tài)，反之則為導(dǎo)通。通過(guò)對(duì)輸入端的電平信號(hào)的變化來(lái)控制數(shù)碼管的顯示，其中 Dp 端所對(duì)應(yīng)的是數(shù)碼管上的小數(shù)點(diǎn)位。 基于鎖存器 的電路可以驅(qū)動(dòng)大 電容 或低阻抗負(fù)載 。該電路還在加溫時(shí)溫度超過(guò)預(yù)設(shè)溫度是起到降溫的作用。 通過(guò) 對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，可改變逆變電路輸出電壓的大小 及 輸出頻率。 (5) 在線性電路上， 光電耦合器 具有較高地線性度以及 較好的 電隔離性能。光耦合器的 輸入 和 輸出 信號(hào) 間 相互 隔離， 使得其 具有 較好 的抗干擾能力 。 將存貯器中的二進(jìn)制數(shù)求補(bǔ)后轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并除以 2即為被測(cè)的溫度值 。 由于 DS18B20是在一根 數(shù)據(jù) 線上 實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù) 的通信 ，因此， 在單 片機(jī)與該傳感器的通信 有著嚴(yán)格的時(shí)序 的 要求。數(shù)據(jù)信息可通過(guò)一條數(shù)據(jù)線在傳感器和主機(jī)之間傳遞，因此從主機(jī)到 DSl8B20 只需一條線即可。 EA／ VPP：外部訪問(wèn)允許。 ALE／ PROG:單片機(jī)地址鎖存允許端。作為輸出口，由外部信號(hào)將端口的電位拉低從而 使得 產(chǎn)生輸出電流。 STC89C52 的端口如下： （ 1） P0 口：一組雙向的 8 位漏極開(kāi)路型 I／ O 口，可作為地址／數(shù)據(jù)端。單片機(jī)是一種將中央處理器、只讀程序存儲(chǔ)器、隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、通信接口、中斷系統(tǒng)、時(shí)鐘電路和定時(shí)電路集成在一起的單一芯片?，F(xiàn)在的單片機(jī)功耗大都在 100mW 左右，隨著當(dāng)前科技的發(fā)單片機(jī)的功耗越來(lái)越低。在便攜式的電子產(chǎn)品中其低功效和采用點(diǎn)電壓的特性也 使得單片機(jī)得到廣泛的應(yīng)用。 4 （ 2） 通過(guò)按鍵 能夠設(shè)定水的溫度 區(qū)間 ， 其 設(shè)定范圍是 0℃ ~ 98℃ 。 DSl820 數(shù)字溫度計(jì)提供 9 位 (二進(jìn)制 )溫度信息經(jīng)過(guò)單線接口送入 DSl820 或從 DSl820 送出。 3 第二章 硬件設(shè)計(jì) 概述 基于單片機(jī)飲水機(jī)溫度控制系統(tǒng)框圖如下所示： 溫 度 檢測(cè)單片機(jī)控制系統(tǒng)按 鍵鎖 存 器 顯 示控 制 電路加 熱報(bào) 警 圖 系統(tǒng)框圖 在該系統(tǒng)中通過(guò)溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)飲水機(jī)內(nèi)水溫的采集并以電信號(hào)的形式發(fā)送到單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)對(duì)輸入的溫度信號(hào)的處理通過(guò)數(shù)碼管實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)。 在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中以低價(jià)來(lái)增強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)力也成為企業(yè)的一種手段，但受到生產(chǎn)成本的限制使得企業(yè)利 2 潤(rùn)空間不大，從而是的企業(yè)創(chuàng)新能力不足。智能化的溫度控制系統(tǒng)極 大節(jié)約了能源，而且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)溫度的控制能力。 此次設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)飲水機(jī)的溫度控制。 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................................... 21 附錄一 主程序 ................................................................................................................................ 22 附錄二 主電路圖 ............................................................................................................................. 28 1 第一 章 引 言 研究的背景及意義 溫度控制在生產(chǎn)和生活中起著非常重要的作用，在控制過(guò)程中過(guò)高或過(guò)低的溫度將會(huì)對(duì)水資源的使用產(chǎn)生影響。采用 DS18B20 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)飲水機(jī)水溫的采集；光電耦合器 MOC3041 和 可控硅 組成的控制電路 ，以避免加熱電路的通斷對(duì)控制電路的影響，提高系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定性。 在溫度控制方面采用 PWM 方式進(jìn)行控制，使得飲水機(jī)對(duì)溫度的控制更加的精確。在使用效率受到制約的情況下，水資源將以我們無(wú)法察覺(jué)的形式被大量的浪費(fèi)。在本次的設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠鞏固我們所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)知識(shí)以及技術(shù)能力，同時(shí)能夠增強(qiáng)我的綜合運(yùn)用能力和獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；加深對(duì)飲水機(jī)的工作原理的理解、培養(yǎng)元器件選擇及電子儀器的常用設(shè)計(jì)方法的能力；進(jìn)而更好的掌握應(yīng)用電子線路設(shè)計(jì)的基本思想和方法。 隨著科技的不斷發(fā)展，溫度控制逐漸深入到我們?nèi)粘Ｉ钪?。這就造成了目前飲水機(jī)產(chǎn)品的固話，僅以簡(jiǎn)單的重復(fù)加溫來(lái)起到加溫的作用，從而降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。在對(duì)飲水機(jī)的溫度控制方面，使用按鍵可預(yù)設(shè)定水溫。從單片機(jī)到 DSl820 只需一條線即可實(shí)現(xiàn)二者的通信。 （ 3） 通過(guò)控制電路 能夠?qū)崿F(xiàn)水溫的自動(dòng)控制， 預(yù)設(shè)水的 溫度，則水溫 能夠恒定 在 該區(qū)間范圍內(nèi) 。單片機(jī)具備的擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)也使得其通用性更強(qiáng)?，F(xiàn)在大多的單片機(jī)基本采用 CMOS 制造工藝，以應(yīng)對(duì)單片機(jī)低功耗的要求。面對(duì)當(dāng)前電子產(chǎn)品體積小、重量輕的普遍要求，單片機(jī)除了功耗低和功能強(qiáng)外，體積小也成為其發(fā)展的方向。作為輸出口，它以 灌電流的方式來(lái)驅(qū)動(dòng) TTL 邏輯門電路。在 P1 口 的 和 兩個(gè) 位端口 還可當(dāng)作定時(shí)／計(jì)數(shù)器輸入口。當(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，輸出鎖存地址低 8位字節(jié)的信號(hào)。當(dāng)僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，該端口保持低電平。 DSl8B20 的工作電源可以由數(shù)據(jù)線自身來(lái)提供而不需要外部供電電源。 并且 DS18B20的 通過(guò) 通信協(xié)議 來(lái) 保證 傳輸?shù)?各位數(shù)據(jù) 完整性和準(zhǔn)確性，并且 該協(xié)議定義幾種時(shí)序 包括 ：初始化時(shí)序、 寫 時(shí)序 與讀 時(shí)序 [3]。 DS18B20存儲(chǔ)器存儲(chǔ)溫度時(shí)，其最高位為符號(hào)位。光電耦合器的 輸入端 屬于低阻態(tài) 元件，對(duì)于 共模 的 抑制能力 較強(qiáng)， 在長(zhǎng)線傳輸中作為隔離元件 使用能夠極大 提高信噪比 ，提高系統(tǒng)工作的可靠性 。 (6) 光電耦合器還用于高壓控制， 可 取代變壓器 、 代替觸點(diǎn)繼電器以及用于 A/D 電路等 多種優(yōu)勢(shì) 。 PWM 具有 從處理器到 被控系統(tǒng) 的 信號(hào)都是數(shù)字形式， 省去 數(shù)模轉(zhuǎn)換 環(huán)節(jié)，從而 將噪聲 的 影響降到最小 的優(yōu) 點(diǎn)。途中 JP1為帕爾貼的接口，該器件通電后冷端的熱量移到熱端，從而使得冷端溫度變低，熱端溫度上升。 74HC573真值表 如表 ， 作為 鎖存器它具有如下特 點(diǎn) ： （ 1）三態(tài)總線驅(qū)動(dòng) 的 輸出 信號(hào) 10 （ 2） 數(shù)據(jù) 的并行存取 （ 3）緩沖控制輸入 （ 4）緩沖控制輸 出 表 74HC573 功能表 輸入 輸出 OE LE D Q H X X Z H L X X L H L L L H H H 在表 的功能表中可以看出 74HC573的輸出端只需直接接入數(shù)碼管即可顯示出想要顯示的數(shù)字。 顯示電路 系統(tǒng)顯示電路如圖 所示。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，為確保一次的按鍵動(dòng)作只輸出一次控制信號(hào)，需消除抖動(dòng)對(duì)輸出信號(hào)的影響。在設(shè)溫的狀態(tài)下按下該按鈕一次預(yù)設(shè)溫度加 1 度。 當(dāng)飲水機(jī)的加熱溫度達(dá)到一百攝氏度時(shí)或者飲水機(jī)內(nèi)水的液面高于、低于液面極限時(shí)，單片機(jī)在三極 管的基極出產(chǎn)生高電平。數(shù)碼管的顯示程序如下： void Display1(unsigned char FirstBit,unsigned char Num) { static unsigned char i=0。 //位碼數(shù)據(jù) LATCH1=1。 WeiMa[]與TempData1[]為預(yù)定義的數(shù)組，通過(guò)調(diào)用數(shù)組內(nèi)部的數(shù)據(jù)來(lái)控制數(shù)碼管段碼與為，位碼的值。 else set=0。 DQ = 1。 DelayUs2x(25)。單片機(jī)向傳感器寫數(shù)據(jù)指令如下： for (i=8。 } DelayUs2x(25)。在接收中數(shù)據(jù)端口 DQ 的低電平表示數(shù)據(jù)“ 0”，高電平表示數(shù)據(jù)“ 1”，通過(guò)這種方式可以很好地進(jìn)行八位二進(jìn)制字節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸。 DelayUs2x(25)。而采用以自動(dòng)改變占空比的方式來(lái) 18 進(jìn)行溫度控制，在接近預(yù)設(shè)溫度時(shí)輸出較長(zhǎng)時(shí)間的低電平，這樣可以用加熱絲的余溫來(lái)給加熱，從而避免了達(dá)到預(yù)設(shè)溫度斷電所帶來(lái)的水溫實(shí)際溫度會(huì)高于預(yù)設(shè)溫度較大幅度的情況，而且這樣也可以起到節(jié)約電能充分利用加熱絲余量的作用。 case 3:zkb=60。 DelayMs(10)。(s1==1)amp。在軟件的設(shè)計(jì)上面盡量去彌補(bǔ)硬件上的不足，簡(jiǎn)化硬件的組成從而精簡(jiǎn)系統(tǒng)避免硬件上的較大偏差。整個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)功能，其中包括基于 DS18B20 的溫度采集部分、基于數(shù)碼管的數(shù)據(jù)顯示部分、基于按鍵部分的溫度設(shè)定部分、基于MOC3041 和可控 硅的溫度控制部分以及系統(tǒng)的報(bào)警部分。 //報(bào)警 sbit PWM=P1^0。//設(shè)置 按鍵 bit ReadTempFlag1。 void Display1(unsigned char FirstBit,unsigned char Num)。 P1=0x18。 KEY_DEC=1。 void DelayUs2x(unsigned char t)。//加 按鍵 sbit KEY_DEC=P3^3。本次設(shè)計(jì)是我對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有了一個(gè)