【正文】 子系統(tǒng)程序流程圖 主程序 返回 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)處理 溫度是否超出范圍？ 自動(dòng)控制模式？ 數(shù)據(jù)發(fā)送 繼電器 數(shù)據(jù)發(fā)送 第 4 章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 25 Y N N Y 圖 43 溫度報(bào)警子程序流程圖 液晶屏顯示程序設(shè)計(jì) LCD1602 顯示程序 設(shè)計(jì) ，首先進(jìn)行 LCD1602 的初始化，然后就是執(zhí)行寫命令和寫數(shù)據(jù)這兩個(gè)子函數(shù)，實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和按鍵操作的動(dòng)態(tài)顯示。 在其中溫度 傳感器 模塊設(shè)計(jì)尤其重要，溫度的采集是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，本設(shè)計(jì)能否設(shè)計(jì)成功，關(guān)鍵在于溫度的采集。當(dāng)線圈斷電時(shí) ,吸力消失 , 動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)部分依靠彈簧的反作用力而分離 ,使主觸頭斷開 ,切斷電源。 圖 38 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 21 蜂鳴器與家用電氣上的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作電流比較大，電路上的 TTL 點(diǎn)評(píng)基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，需要增加一個(gè)電流放大的電路才可以，即此一個(gè)管腳很難驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音 ,所以增加了一個(gè)三極管來增加通過蜂鳴器的電流。壓電式蜂鳴器：壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成 [12]。 第 15 腳：背光源正極。 表 31 引腳接口說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 第 1 腳： VSS 為地電源。例如屏的第一行的亮暗由 RAM 區(qū)的 16 字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（ 000H）=FFH 時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線長度為 8 個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（ 3FFH） =FFH 時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 （ 002H） =00H，時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由 8 段亮線和 8 條暗線組成的虛線。突發(fā)訪問方式允許一地址字節(jié)，然后是連續(xù)的數(shù)據(jù)字節(jié)，直到通過設(shè)置 CSn 為高來斷訪問 。當(dāng)達(dá)到最大值時(shí)，計(jì)數(shù)器由零重新開始計(jì)數(shù)。 TXOFF_MODE/RXOFF_MODE:注意此配置為在數(shù)據(jù)包被發(fā)送 /接收后狀態(tài)機(jī)狀態(tài)決定位，僅是在發(fā)生發(fā)送或者接收后動(dòng)作；當(dāng)為 IDLE 時(shí)發(fā) SRX/STX 后狀態(tài) 機(jī)不按此配置運(yùn)行 [9]。 CC1101 包含了兩個(gè) CC1100 中未使用的輸入信號(hào)衰減位。電路主要設(shè)定為 在 31 43 868 和 915MHz 的 ISM（工業(yè)， 科學(xué)和醫(yī)學(xué)） SRD（短距離設(shè)備）頻率波段也可以容易地設(shè)置為 300348MHz、 400464 MHz 和 800928 MHz 的其他頻率 [8]。 DS18B20 在完成一次溫度轉(zhuǎn)換后，會(huì)將溫度值與存儲(chǔ)在 TH（高溫 觸發(fā)器）和 TL（低溫觸發(fā)器）中各一個(gè)字節(jié)的用戶自定義的報(bào)警預(yù)置值進(jìn)行比較，寄存器中的 S 標(biāo)志位 指出溫度值的正負(fù)（ S=0 時(shí)為正， S=1 時(shí)為負(fù)），如果測(cè)得的溫度高于 TH或者低于 TL 數(shù)值，報(bào)警條件成立， DS18B20 內(nèi)部將對(duì)一個(gè)報(bào)警標(biāo)識(shí)置位，總線控制器通過發(fā)出報(bào)警搜索命令 [ECH]檢測(cè)總線上所有的 DS18B20 報(bào)警標(biāo)識(shí) ,然后對(duì)報(bào)警標(biāo)識(shí)置位的 DS18B20 將響應(yīng)這條搜索命令。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布 后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在 高速暫存存儲(chǔ)器的第 0 和第 1個(gè)字節(jié)。 ：個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品、健身器材、便攜護(hù)理設(shè)備、醫(yī)院護(hù)理設(shè)備、血壓測(cè)量、血糖測(cè)量、監(jiān)控、緊急求助 。外設(shè)共用性有助于提高不同產(chǎn)品間的兼容性，讓設(shè)計(jì)靈活有彈性。 圖 32 STM8S 開發(fā)板 20xx 年 3 月 4 日，意法半導(dǎo)體發(fā)布了針對(duì)工業(yè)應(yīng)用和消費(fèi)電子開發(fā)的微控制器 STM8S 系列產(chǎn)品。 圖 31 總設(shè)計(jì)框圖 溫度采集 STM8 單片機(jī)（從） STM8 單片機(jī)（主） 液晶顯示 聲光報(bào)警 獨(dú)立鍵盤 無線收發(fā) 無線收發(fā) 繼電器 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 主要單元模塊設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 STM8S105xx 基礎(chǔ)型系列 8 位單片機(jī) ， 如圖 32。 工程造價(jià) 本次設(shè)計(jì)采用了單片機(jī)， CC1101 無線傳輸模塊， DS18B20 傳感器模塊等模塊，具體開支見下邊的表 21 工程造價(jià)。 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 CC1101 在代碼、封裝和外引腳方面均與 CC1101 兼容，可用于全球最為常用的開放式低于 1GHz 頻率的 RF 設(shè)計(jì)。 無線收發(fā)模塊的選擇 方案與論證 方案一：采用 TX315AT01 和 TX315AR01 的無線收發(fā)模塊。 DS18B20 的數(shù)字溫度輸出通過 1Wire 總線，又稱為 “一線 ”總線，這種獨(dú)特的方式可以使多個(gè) DS18B20 方便地組建成傳感器網(wǎng)絡(luò)，為整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的建立和組合提供了更大的可能性。 主要解決下列幾點(diǎn)問題（ 1）數(shù)據(jù)采集是否長期準(zhǔn)確無誤。遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控室對(duì)操作人員的一個(gè)保護(hù)傘，從根本上隔離了采集現(xiàn)場(chǎng)和操作人員。 社會(huì)影響 隨著時(shí)代的進(jìn)步，科研、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、電力控制等部門都越來越依賴的對(duì)溫度的監(jiān)控。與之相比較 ,半導(dǎo)體溫度傳感器具有靈敏度高、體積小、功耗低、時(shí)間常數(shù)小、自熱溫升小、抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn) ,無論是電壓、電流還是頻率輸出 ,在相當(dāng)大的溫度范圍內(nèi) ( 55～ 150 ℃ )都與溫度成線性關(guān)系 ,適合在集成電路系統(tǒng)中應(yīng)用。 隨著國內(nèi)外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度監(jiān)控技術(shù)也有了不斷的進(jìn)步。在現(xiàn)代社會(huì)中，溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面，其作用也體現(xiàn)到了各個(gè)方面，隨著人們生活質(zhì)量的提高，酒店廠房及家庭生活中都會(huì)見到溫度控制的影子，溫度控制將更好的服務(wù)于社會(huì)。利用無線電通信，方便、靈活，而且經(jīng)濟(jì)。 本文所設(shè)計(jì)的無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)，采用 CC1101 無線收發(fā)模塊作為數(shù)據(jù)傳輸單元，采用 DS18B20 型數(shù)字式溫度傳感器作為溫度采集單元，并且具有顯示、報(bào)警、溫度控制等功能，較好的解決了存在的問題。 它可使操作人員與惡劣的工作環(huán)境分離開來，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。 參 考 資 料 相關(guān)知識(shí) 周 次 1—4 周 5—8 周 9—12 周 13—16 周 17 周 應(yīng) 完 成 的 內(nèi) 容 查閱資料，學(xué)習(xí)信號(hào)采集相關(guān)知識(shí) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 溫度采集與控制單元設(shè)計(jì) 撰寫論文 制作 PPT,準(zhǔn)備答辯 指導(dǎo)教師： 王娜 職稱：講師 20xx 年 12 月 30 日 系級(jí)教學(xué)單位審批： 年 月 日 摘要 I 摘要 溫度是工 、 農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)中常見的被控參數(shù)之一。 題目類型 （ √ ） （ ） 題目來源 科研課題（ ） 生產(chǎn)實(shí)際（ ）自選題目（ √） 主 要 內(nèi) 容 1. 掌握溫度測(cè)量原理及控制方法 2. 溫度采集單元設(shè)計(jì) 3. 溫度控制單元設(shè)計(jì) 基 本 要 求 氣工程學(xué)院本科生學(xué)位論文撰寫規(guī)范的要求完成設(shè)計(jì)說明書一份（不少于 2 萬字）， A0 圖紙。 主系統(tǒng)完成對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定溫度值、 設(shè)定值顯示、實(shí)際值顯示、失控報(bào)警和接收數(shù)據(jù)功能 。溫度傳感器在和其他的儀器設(shè)備配合使用中，可以有效提高的產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)境，改善生活環(huán)境，因此，必須采取有效的措施去監(jiān)控溫度變化。近年來，溫度監(jiān)控領(lǐng)域正在發(fā)生著巨大變化，溫度的監(jiān)控在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不再僅僅局限于近距離或者人工直接的監(jiān)控，而是逐漸改進(jìn)發(fā)展成為遠(yuǎn)距離的控制，這就產(chǎn)生了遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控。這種方法速度慢，而且精度不是很高。 國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài) 溫度是反映物體冷熱狀態(tài)的物理參數(shù)，它與人類生活環(huán)境有著密切關(guān)系。對(duì)于測(cè)點(diǎn)較多，并具有報(bào)警、巡測(cè)、控制等多功能測(cè)溫裝置，一般采用單片機(jī)電路。溫度測(cè)量的過程就是通過溫度傳感器將被測(cè)對(duì)象的溫度值轉(zhuǎn)換成電的或其它形式的信號(hào) ,傳遞給信號(hào)處理電路進(jìn)行信號(hào)處理轉(zhuǎn)換成溫度值顯示出來。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)投入和企業(yè)效益方面提升產(chǎn)出比約在 1:4 至 1:6 之間 [2]。該系統(tǒng)由發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)組成，發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行溫度采集以及數(shù)據(jù)發(fā)射，接收系統(tǒng)作為主系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)接收處理并顯示出來。此設(shè)計(jì)方案需用 A/D 轉(zhuǎn)換電路，增加了線路的復(fù)雜程度， 增加硬件成本而且熱敏電阻的感溫特性曲線并不是嚴(yán)格線性的，會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。一線總線將獨(dú)特的電源和信號(hào)復(fù)合在一起，并僅使用一條線，每個(gè)芯片都有唯一的編碼，支持聯(lián)網(wǎng)尋址，簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)化的溫度感知，零功耗等待等特點(diǎn)。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 方案二： CC1101 是一種低成本真正單片的 UHF 收發(fā)器，為低功耗無線應(yīng)用而設(shè)計(jì)。（ 16 列 2 行）。共陰和共陽極數(shù)碼管第 2 章 設(shè)計(jì)方案的選擇和論證 9 的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 9 第 3 章 系統(tǒng)的 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件概述 系統(tǒng)硬件電路主要分為：?jiǎn)纹瑱C(jī) STM8 主 、從系統(tǒng)、接收電路、顯示電路、鍵盤電路、溫度采集電路、發(fā)射電路 ， 繼電器控制 。 縮短開發(fā)周期 也 可根據(jù)具體的應(yīng)用在通用的產(chǎn)品系列中選擇，具有合適的封裝、存儲(chǔ)器大小和外設(shè)模塊的芯片 。其它外設(shè)包括一個(gè) 接口、兩個(gè)U(S)ART 接口、一個(gè) I2C 端口、一個(gè) SPI 端口。 STM8S 主要應(yīng)用 包括 ：傳感器、致動(dòng)器、安全系統(tǒng)微控制器、 DC 馬達(dá)、車身控制、汽車收音機(jī)、 LIN 節(jié)點(diǎn)、加熱 /通風(fēng)空調(diào) 。 如圖 34 外部供電模式下的單只 DS18B20 芯片的連接圖 ， 需要在 DQ 數(shù)據(jù)口一個(gè)上拉電阻。 DS18B20 啟動(dòng)后將進(jìn)入低功耗等待狀態(tài)，當(dāng)需要執(zhí)行溫度測(cè)量和 AD轉(zhuǎn)換時(shí)，總線控制器發(fā)出 [44H]指令完成溫度測(cè)量和 AD 轉(zhuǎn)換， DS18B20 將產(chǎn)生的溫度數(shù)據(jù)以兩個(gè)字節(jié)的形式存儲(chǔ)到高速暫存器 的溫度寄存器中， 然后DS18B20 繼續(xù)保持等待狀態(tài)。另外 ， 需要注意到不同單片機(jī)的機(jī)器周期是不盡相同的，所以 ， 程序中的延時(shí)函數(shù)并不是完全一樣，要根據(jù)單片機(jī)不同的機(jī)器周期有所改動(dòng)。 在該設(shè)計(jì)中 ，采用CC1101 模塊，模塊設(shè)計(jì)原理圖如 35 所示。 CC1101 的主要操作參數(shù)和 64 位傳輸 /接收 FIFO（先進(jìn)先出堆棧）可通過 SPI 接口控制。一個(gè)索引計(jì)數(shù)器用來控制對(duì)這個(gè)表的訪問。當(dāng)忙時(shí)是否丟棄當(dāng)前數(shù)據(jù) ,寄存器 決定是否丟棄 .默認(rèn)配置為保留當(dāng)前寄存器中數(shù)據(jù) ,丟棄下一步要處理數(shù)據(jù) . 數(shù)據(jù) FIFO：當(dāng) TX 操作時(shí)，由 MCU 控制，溢出時(shí) CC1101 出錯(cuò) 。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。 下圖是 圖 37 引腳圖 圖 37 引腳圖 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 19 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明。當(dāng) RS 和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。這樣的聲光警報(bào)系統(tǒng)能夠很好的滿足客戶的需求。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。 兩個(gè)方面的問題的介紹，一交流接觸器的工作原理、二交流接觸器的使用接法，首先交流接觸器是接觸器的一種，其典型結(jié)構(gòu)分為雙斷點(diǎn)直動(dòng)式(LC1D/F*)和單斷路轉(zhuǎn)動(dòng)式 (LC1B*)。接觸器和熱繼電器都是電動(dòng)機(jī)起動(dòng)工作及保護(hù)線路中的器件，它們的作用是電動(dòng)機(jī)出故障或負(fù)載超過額定負(fù)荷，電動(dòng)機(jī)電流超過額定電流后，熱繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，一般是燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 常閉觸點(diǎn)打開，切斷了給電動(dòng)機(jī)供電的接觸器線圈回路，接觸器開路，切斷了電動(dòng)機(jī)電源，保護(hù)了電動(dòng)機(jī)，避免了損壞。主系統(tǒng)程序（圖 41）負(fù)責(zé)鍵盤設(shè)定值的檢測(cè)，上下門限設(shè)定值的顯示，通過無線模塊接 收子系統(tǒng)發(fā)送來的數(shù)據(jù)并顯示在 LCD 上，并且判斷接收的溫度是否超出