基于單片機(jī)的倉(cāng)儲(chǔ)溫度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)
【正文】 否是 否否圖45 串口通信子程序流程圖總 結(jié)總 結(jié)本設(shè)計(jì)本著方便、實(shí)用性、易于擴(kuò)展的指導(dǎo)思想，采用STC89C52為中央處理器加上各種外圍電路構(gòu)成了整個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。數(shù)碼顯示模塊的流程圖如圖44所示。 去抖動(dòng)。 開(kāi)始 系統(tǒng)初始化 測(cè)試子程序 溫度送至上位機(jī) 是否按下測(cè)溫鍵 顯示溫度 清楚顯示子程序 是否按下清除鍵 清楚顯示子程序 繼電器控制 圖41 系統(tǒng)主流程圖 溫度信號(hào)處理子程序智能溫度傳感器DS18B20是單總線元件。圖39 電源電路圖第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)原則為了能正確的的完成對(duì)軟件部分的設(shè)計(jì)編程，盡可能的提高程序和硬件系統(tǒng)的可運(yùn)行性，軟件設(shè)計(jì)遵循以下原則：提高單片機(jī)的抗干擾性，單片機(jī)的抗干擾性直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾性，單片機(jī)最常見(jiàn)的干擾現(xiàn)行就是復(fù)位，為了解決這一問(wèn)題，可以在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)一個(gè)“看門(mén)狗”監(jiān)控模塊，以便在系統(tǒng)出現(xiàn)干擾現(xiàn)象時(shí)，將系統(tǒng)重啟，并在斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行重啟前的指令。圖38 繼電器電路設(shè)計(jì) 電源電路設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)需要5V直流電源，但倉(cāng)庫(kù)內(nèi)輸入電壓為220V的電網(wǎng)電壓，需要自己設(shè)計(jì)。以單片機(jī)的一個(gè)引腳作為驅(qū)動(dòng)來(lái)源，智能溫度傳感器采集到不同地點(diǎn)的溫度值，下位機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)掃描方式獲得各點(diǎn)溫度值，處理后送至上位機(jī)監(jiān)控模塊判斷是否超出控制范圍，如果溫度超出了允許范圍，上位機(jī)會(huì)通過(guò)串口將相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)中，這時(shí)，單片機(jī)的P1口就會(huì)輸出一個(gè)低電平，從而三極管得以導(dǎo)通，蜂鳴報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警，同時(shí)，發(fā)光二級(jí)管發(fā)光。同時(shí)因驅(qū)動(dòng)能力的限制，本設(shè)計(jì)采用MC1413驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 LED數(shù)碼管工作原理LED數(shù)碼管是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，根據(jù)內(nèi)部發(fā)光二極管的接線形式，LED數(shù)碼管可以分為共陽(yáng)極和共陰極兩種，共陽(yáng)極LED顯示器的發(fā)光二級(jí)管的陽(yáng)極連接在一起，此共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二級(jí)管的陰極處于低電平時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二級(jí)管就會(huì)發(fā)亮，從而相應(yīng)的段被顯示出來(lái)。鍵盤(pán)可分為編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)，非編碼鍵盤(pán)有兩種結(jié)構(gòu)：獨(dú)立式鍵盤(pán)和矩陣鍵盤(pán)。其與單片機(jī)的連接電路圖如圖33所示。斜率累加器的主要工作是修正并且補(bǔ)償溫度測(cè)量過(guò)程中的非線性，斜率累加器的輸出可以修正減法計(jì)數(shù)器 的預(yù)置值，重復(fù)以上過(guò)程直到計(jì)數(shù)器關(guān)閉，當(dāng)溫度寄存器的值到達(dá)被測(cè)溫度時(shí)測(cè)量過(guò)程停止。 DS18B20是可編程的，分辨率為9到12位，12位最多在750ms內(nèi)吧溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。然而，在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效信號(hào)是無(wú)效的。在Flash編程期間，用于輸入編程脈沖。P2口也可用作外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，P2口輸出地址的高八位。也可定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 引腳功能(摘自參考目錄中《單片機(jī)原理及應(yīng)用》一書(shū)）STC89C52為8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能與通用的8xc52相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。圖31 STC89C52單片機(jī)管腳圖 STC89C52單片機(jī)功能特性 兼容MCS51指令系統(tǒng)。DS18B20溫度傳感器是一種分布式溫度測(cè)量系統(tǒng)智能溫度傳感器，提供9位（二進(jìn)制）溫度讀數(shù)，數(shù)據(jù)經(jīng)單線接口送入DS18B20或從DS18B20送出，因此從處理器到DS18B20僅需要一條線，減少系統(tǒng)布線。繼電器信號(hào)放大比較器溫度傳感器溫度預(yù)置負(fù)載信號(hào)放大圖21 方案一原理框圖采用傳統(tǒng)的二位式模擬控制方案，其基本思想與方案一相同，但是采用上下限比較電路，所以控制精度有所提高。相對(duì)于國(guó)外，國(guó)內(nèi)在溫度控制系統(tǒng)的研究方面起步較晚，與國(guó)外發(fā)展水平還有相當(dāng)大的差距，但是，國(guó)內(nèi)具有最大的市場(chǎng)，如果，大中型企業(yè)將溫度控制系統(tǒng)引入生產(chǎn)，可以降低消耗，控制成本，極大的提高生產(chǎn)效率。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用單片機(jī)，傳感器進(jìn)行溫度測(cè)控將越來(lái)越多的得到應(yīng)用。在日常生活中，人們時(shí)刻都在關(guān)注溫的變化，但在不同的歷史時(shí)期，或不同的生產(chǎn)科研領(lǐng)域，對(duì)溫度的測(cè)量精度，測(cè)量方法都有不同的要求，因此所用到的測(cè)量元件，測(cè)量系統(tǒng)就有所差異。因此對(duì)溫度監(jiān)控的研究設(shè)計(jì)十分必要。本文采用智能溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度的采集與轉(zhuǎn)換，其具有測(cè)溫范圍寬，精度高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有單總線接口，從而使得電路設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔。傳統(tǒng)的溫度測(cè)量方法即使用溫度計(jì)對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量，然后根據(jù)環(huán)境對(duì)溫度的要求再選擇加熱或降溫處理，這種測(cè)控方法不僅流程繁瑣，需要大量的人力物力，又不能對(duì)超出控制范圍的情況作出即時(shí)反應(yīng)，對(duì)生產(chǎn)、儲(chǔ)藏帶來(lái)極大的影響，同時(shí)，滿(mǎn)足不了當(dāng)今社會(huì)人們對(duì)溫度檢測(cè)控制精度的要求，給生產(chǎn)、科研等帶來(lái)不必要的麻煩。現(xiàn)代信息技術(shù)基礎(chǔ)是信息采集、信息傳輸、信息處理，而傳感器則是信息采集的尖端技術(shù)，尤其是溫度傳感器被廣泛應(yīng)用于各生產(chǎn)工藝中，數(shù)量高居各傳感器之首。溫度測(cè)量范圍：30℃～+50℃；測(cè)量精度：℃；顯示方式：分時(shí)四位顯示；報(bào)警方式：三極管驅(qū)動(dòng)的蜂鳴音報(bào)警。負(fù)載固態(tài)繼電器信號(hào)處理上限比較信號(hào)放大信號(hào)采集溫度預(yù)置下限比較圖22 方案二原理框圖采用智能溫度傳感器DS18B20，將采集到的信息直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，通過(guò)單片機(jī)控制溫度上下限，用外部電路產(chǎn)生顯示和控制加熱及降溫，并設(shè)置鍵盤(pán)輸入模塊，LED顯示模塊，溫度控制模塊，報(bào)警模塊等，便于溫度控制。本課題中所使用的溫度控制系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心控制器的單總線控制系統(tǒng)。2568bit內(nèi)部RAM。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。P1口緩沖器能接受輸出4TTL門(mén)電流。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接受輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。需要注意的是：當(dāng)作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。當(dāng)在進(jìn)行FLASH時(shí)，也可用作12V電源。 GND：接地。在溫度轉(zhuǎn)換期間，DS18B20工作電流可達(dá)1mA，因此，當(dāng)多個(gè)傳感器使用同一根I/O線時(shí)，造成較大誤差。其中，RS232串行接口是目前使用最為廣泛的通信接口。但是，按鍵的閉合與釋放都需要一定的過(guò)程才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)處于閉合與釋放之間的一種不穩(wěn)定狀態(tài)，稱(chēng)為抖動(dòng)，為了避免多次處理一次按鍵閉合，應(yīng)該采取措施消除抖動(dòng)。 LED數(shù)碼管顯示方式用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED顯示，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將要顯示的數(shù)據(jù)輸出后就不再管，直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更新是時(shí)，再傳送一次數(shù)據(jù)，此種顯示方式顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，同時(shí)占用很少的CPU時(shí)間。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，顯示模塊要做到四位實(shí)時(shí)顯示，若采用靜態(tài)顯示方式，不僅電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，還不能實(shí)時(shí)的顯示溫度數(shù)據(jù)，所以采用動(dòng)態(tài)顯示方式，而因?yàn)殚W爍頻率和人眼視覺(jué)暫留效應(yīng)，并沒(méi)有較高的閃爍感，同時(shí)，節(jié)省了硬件資源，降低成本。圖37 報(bào)警電路圖 繼電器電路設(shè)計(jì)繼電器是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。變壓器設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，即將220V電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為5
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