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基于stc單片機的溫度控制系統(tǒng)設計(存儲版)

2025-07-27 18:49上一頁面

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【正文】 內(nèi)微機控制技術,該技術僅限于對溫度的單項環(huán)境因子的控制。目前普遍采用模糊線性復合控制器發(fā)揮了模糊控制和線性控制的優(yōu)點,是設計的系統(tǒng)取得了較好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)指標。如果溫度超過上限和下限溫度,報警將由蜂鳴器鳴叫報警。當用戶需的時候,DS18B20將通過單線接口串行發(fā)送數(shù)據(jù)。第2章 系統(tǒng)設計的總體方案 設計要求1. 設定溫度的溫度的上下限,使用LCD顯示器顯示所測得溫度值,當溫度超過所設定的上下限使,蜂鳴器將會自動鳴叫報警;2. 使用STC12C5A60S2單片機和DS18B20(溫度傳感器,10個)在STC實驗板上成實驗的仿真過程,寫出設計報告書;%≤20%; 溫度誤差≤177。該單片機具有3個定時計數(shù)器,1個全雙工串行口。在此次設計的溫度控制系統(tǒng)設計中,控制核心STC12C5A60S2單時鐘/機器周期(IT)單片機有32個I/O口,其外部晶振為12MHz,一個指令周期為1/,其最小系統(tǒng)主要包括:復位電路,震蕩電路等,。帶中文字庫的12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式,內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊;其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個1616點漢字,和128個1方便的操作指令,可構成全中文人機交互圖形界面。運行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。目標文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件,也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS)。編譯窗口如下。內(nèi)部集成MAX810專用復位電路,2路PWM,8路高速10 位A/D轉換(250K/S),針對電機控制,強干擾場合。: ,誤差為+/5%,誤差為+/3%,2個時鐘輸出口。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器,它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。當P2口用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時,P2口輸出地址的高八位。每個口由2個個控制寄存器中的相應位控制每個引腳工作類型。括號中的參數(shù)依次為第7位~第0位。ADC_START為啟動A/D轉換位,為‘1’時啟動,為‘0’時關閉。-55℃~+125℃,℃。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變,所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。表36 DS18B20溫度值格式表LS ByteMS Bytebit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit023 22 21 20 21 22 23 24bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8S S S S S 26 25 24這是12位轉化后得到的12位數(shù)據(jù),存儲在18B20的兩個8比特的RAM中,二進制中的前面5位是符號位,如果測得的溫度大于0, 這5位為0,;如果溫度小于0,這5位為1。(3) 電路更加簡潔,僅用一根I/O口實現(xiàn)測溫。在外接電源方式下,可以充分發(fā)揮DS18B20寬電源電壓范圍的優(yōu)點,即使電源電壓VCC降到3V時,依然能夠保證溫度量精度。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。硬件設計主要包括以下幾個模塊:電源電路,鍵盤以及顯示電路,溫度測試電路,超溫報警電路,串口通訊電路。本電路使用集成穩(wěn)壓芯片7805解決了電源穩(wěn)壓問題。鍵盤接口的工作主要有下述幾個過程:,判別是哪一個鍵按下,即按鍵識別,(即獲得按鍵的特征值——行、列的編碼),稱為讀鍵值。而實際上,按鍵從最初接通到穩(wěn)定接通要經(jīng)過數(shù)毫秒的抖動(彈跳時間)。:即每一次按鍵時,鍵盤能自動地產(chǎn)生按鍵的鍵值。單片機檢測按鍵的原理是:單片機的I/O口既可以作為輸出也可作為輸入使用,當檢測按鍵時 使用的是它的輸入功能,把按鍵的一端接地,另一端與單片機的某一個I/O口相 連,開始時先給I/O口賦一高電平,然后讓單片機不斷地檢測該I/O口是否變成 低電平,當按鍵閉合時,即相當于該I/O口通過按鍵與地相連,變成低電平,程序一旦檢測到I/O口變?yōu)榈碗娖絼t說明按鍵被按下,然后執(zhí)行相應的指令。,,代表的含義分別為加,減,菜單,確認。VCC和GND是最基本的電源,一般接5V即可,還有就是關于VEE以及VL(很多種屏稱作V0,不過都一樣了),一般接法如上圖所示即可,這里強調(diào)一下:當LCD與單片機接線以及電源供給完畢以后,需要調(diào)節(jié)可變電阻的阻值,可以說這個決定了液晶屏是否顯示。2. 字型產(chǎn)生ROM(CGROM)字型產(chǎn)生ROM(CGROM)提供8192個此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關的控制。同時DS18B20承擔著溫度數(shù)據(jù)采集的任務。DS18B20在檢測到總線被拉低1微秒后,便開始送出數(shù)據(jù),若是要送出0就把總線拉為低電平直到讀周期結束;若要送出1則釋放總線為高電平。另外,由于DS1820單線通信功能是分時完成的,遵循嚴格的時隙概念,因此,系統(tǒng)對DS1820和各種操作必須按協(xié)議進行,即:初始化DS1820(發(fā)復位脈沖)→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。,發(fā)現(xiàn)雖然傳感器的溫度采集精度最高可得到 ℃,℃。同時,在電路保護方面的設計有待進一步的研究和實踐。參考文獻1 彭偉.單片機C語言程序設計實訓100例——基于8051+Proteus仿真.電子工業(yè)出版社.20092 余錫存..20033 張毅剛.單片機原理及應用[M].高等教育出版社.2004:1371564 金發(fā)慶等編..20025 王忠飛,胥芳.MCS51單片機原理及嵌入式系統(tǒng)應用[M].西安:西安電子科技大學出版社.2007:P2682736 胡壽松.自動控制原理.北京:國防工業(yè)出版社.2000:1031247 宏晶STC單片機官方網(wǎng)站.STC12系列單片機器件手冊.20118 何力民編.單片機高級教程.北京:北京航空大學出版社.20009 趙娜,趙剛,于珍珠等.基于51單片機的溫度測量系統(tǒng)[J] .微計算機信息.2007,12:14614810 金發(fā)慶等編.傳感器技術與應用[M] .北京機械工業(yè)出版社.200211 于勇等編.51單片機C語言常用模塊與綜合系統(tǒng)設計實例精講.電子工業(yè)出版社.2007:889712 周潤景等編.基于DS18B20的溫度測量模塊設計[M] .機械工業(yè)出版社.2004:113146附錄ADesign of the Temperature Control System Based on AT89S51ABSTRACT: The principle and functions of the temperature control system based on microcontroller AT89S51 are studied, and the temperature measurement unit consists of the 1Wire bus digital temperature sensor DS18B20. The system can be expected to detect the preset temperature, display time and save monitoring data. An alarm will be given by system if the temperature exceeds the upper and lower limit value of the temperature which can be set discretionarily and then automatic control is achieved, thus the temperature is achieved monitoring intelligently within a certain range. Basing on principle of the system, it is easy to make a variety of other nonlinear control systems so long as the software design is reasonably changed. The system has been proved to be accurate, reliable and satisfied through field practice.KEYWORDS: AT89S51。s life to improve the quality of the work and life. It is also versatile, so that it can be convenient to extend the use of the system. So the design is of profound importance. The general design, hardware design and software design of the system are covered.Ⅱ.SYSTEM GENERAL DESIGNThe hardware block diagram of the TC is shown in Fig. 1. The system hardware includes the microcontroller, temperature detection circuit, keyboard control circuit, clock circuit, Display, alarm, drive circuit and external RAM. Based on the AT89S51, the DS18B20 will transfer the temperature signal detected to digital signal. And the signal is sent to the microcontro。在此,再次向劉老師表示最衷心的感謝!同時我要感謝我的同學,特別是我的室友們,正是他們在這幾年里陪我一起成長,一起學習,才讓我有了今天的成績。由于系統(tǒng)的復雜性和硬件使用要求以及時間等各方面的制約,考慮到系統(tǒng)的實時性和運算能力,系統(tǒng)并沒有采用復雜的處理算法和控制算法,一切以實用為主。本文的主要內(nèi)容總結如下:,對溫度控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn),日常生活中的應用。最大超調(diào)量1攝氏度,對于實際室內(nèi)的溫度控制,可以再提出以下2點方法:Ⅰ增加傳感器個數(shù),對各個溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)進行求算術平均,可得到較為準確的溫度值。其工作過程為:主機發(fā)出一個脈沖,待“0”電平大于480μs后,復位DS1820,在DS1820所發(fā)響應脈沖由主機接收后,主機再發(fā)讀ROM命令代碼33H,然后發(fā)一個脈沖(15μs),并接著讀取DS1820序列號的一位。而作為從機的DS18B20則在檢測到總線被拉低后等待15微秒然后從15μs到45μs開始對總線采樣,在采樣期內(nèi)總線為高電平則為1,若采樣期內(nèi)總線為低電平則為0。顯示流程圖如下所示(具體程序見附錄C) 。BF=0時,模塊為準備狀態(tài),隨時可接受外部指令和數(shù)據(jù)。這里使用44矩陣鍵盤作為命令輸入,采用行列賦值的方法分別確定按鍵的行值和列值。檢測時,先送一列為低電平,其余幾列為高電平,然后然后立即輪流檢測一次各行是否有低電平,若檢測到某一行為低電平,就可以確定當前被按下的按鍵是哪一行哪一列的,用同樣的方法輪流各列送一次低電平,再輪流檢測一次各行是否變?yōu)榈碗娖?,這樣既可檢測完所有的按鍵。如下圖所示。當按鍵釋放時,也要經(jīng)過數(shù)毫秒延時,等待釋放抖動消失后,再判別鍵是否釋放。,在讀取鍵值時,應得到一個穩(wěn)定的讀數(shù)。編碼鍵盤的編碼是由硬件完成的,非編碼鍵盤的編碼是由軟件來完成的。需通過低通濾波電路濾波,使輸出電壓平滑。重點介紹了該單片機的I/O口工作模式及內(nèi)部ADC的使用方法,和DS18B20的工作原理,電源連接及使用中的注意事項等,通過本章的設計學校,對DS18B20的特點及其應用有了更進一步的了解。試驗中,當采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時,讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。外部電源供電方式是DS18B20最佳的工作方式,工作穩(wěn)定可靠,抗干擾能力強,而且電路也比較簡單,可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點溫度 監(jiān)控系統(tǒng)。獨特的寄生電源方式有三個好處:(1) 進行遠距離測溫時,無需本地電源。光刻ROM的作用 是使每一個DS18B20都各不相同,這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。DS18B20內(nèi)部結構圖如下:存儲器和控制器高速緩存存儲器8位CRC生成器64位ROM和單線接口電源檢測溫度靈敏元件低溫觸發(fā)器TL高溫觸發(fā)器TH配置寄存器 DS18B20內(nèi)部結構圖 DS18B20的工作原理 DS18B20的讀寫時序和測溫原理與DS1820相同,只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同,且溫度轉換時的延時時間由2s減為750ms。Vcc為單片機實際工作電壓。P1ASF特殊功能寄存器如下:表32 P1ASF特殊功能寄存器P1ASF P1ASF P1ASF P1ASF P1ASF P1ASF P1ASF P1ASF P1ASF[7:0] 7 6 5 4 3 2 1 0因此需將P1ASF0設置為‘1’,其它位設置為‘0’ 。介紹一個宏定義:_BIN作用是給寄存器的每個位賦值,比如:ADC_CONTR = _BIN(1,0,0,0, 1,0,0,0)。 STC12C5A60S2單片機的應用 STC12C5A60S2單片機I/O口工作模式設定STC12C5A60S2系列單片機其所有I/O口均可由
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