【正文】 理圖 .................................................................................................................. 30 附錄 B 一篇引用的外文文獻(xiàn)及其譯文 .................................................................... 31 80C51 ........................................................................................................................... 33 附錄 C 主要參考文獻(xiàn)題錄及摘要 ............................................................................ 37 附錄 D 主要源程序 .................................................................................................... 39 劉楊：基于單片機(jī)的智能恒溫箱的設(shè)計(jì) IV 插圖清單 圖 21 系統(tǒng)主要功能模塊方框圖 ............................................................................... 4 圖 22 恒溫箱 工作流程 ............................................................................................... 6 圖 31 總體硬件原理圖 ............................................................................................... 9 圖 32 外部振蕩電路 ................................................................................................. 10 圖 33 硬件復(fù)位電路 ................................................................................................. 11 圖 34 一位共陰極數(shù)碼管引腳圖 ............................................................................. 12 圖 35 顯示電路 ......................................................................................................... 13 圖 36 開關(guān)電路 ......................................................................................................... 14 圖 37 按鍵抖動(dòng)電壓波形 ......................................................................................... 15 圖 39 溫度指示燈電路 ............................................................................................. 16 圖 310 溫度采集電路 ................................................................................................ 16 圖 41 主程序流程圖 ................................................................................................. 21 圖 42 溫度設(shè)定子程序流程圖 ................................................................................. 22 圖 43 溫度采集計(jì)算子 程序流程圖 ......................................................................... 23 圖 44 溫度比較處理子程序 流程圖 ......................................................................... 24 圖 45 溫度顯示子程序 流程圖 ................................................................................. 24 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） V 表格清單 表 31 七段顯示譯碼器的真值表及段碼表 ........................................................... 12 表 32 DS18B20 暫存器字節(jié)分配 ........................................................................... 19 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 引 言 溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域 ， 如家電、汽車、材料、電力電子等 ， 常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和所要求的性能指標(biāo)有所不同 ， 在工業(yè)企業(yè)中 ， 如何提高溫度控制 對(duì)象的運(yùn)行性能一直以來(lái)都是控制人員和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員努力解決的問(wèn)題， 開發(fā)出性能較好的溫度控制系統(tǒng)對(duì)于測(cè)控技術(shù)的發(fā)展具有很大的意義 。 本設(shè)計(jì)是基于 AT89C52 單片機(jī)的恒溫箱控制系統(tǒng)，系統(tǒng)分為硬件和軟件兩部分，其中硬件包括：溫度傳感器、 數(shù)碼管 顯示、控制和報(bào)警的設(shè)計(jì)；軟件包括：鍵盤管理程序設(shè)計(jì)、 數(shù)碼管 顯示程序設(shè)計(jì)、控制程序設(shè)計(jì)和溫度報(bào)警程 序設(shè)計(jì)。編寫程序結(jié)合硬件進(jìn)行調(diào)試，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)置和調(diào)節(jié)初始溫度值，進(jìn)行數(shù)碼管顯示，當(dāng)加熱到設(shè)定值后立刻報(bào)警。 采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，因其內(nèi)部集成了 A/D 轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，而且減少了溫度測(cè)量轉(zhuǎn)換時(shí)的精度損失，使得測(cè)量溫度更加精確。它迅猛的發(fā)展到了各個(gè)領(lǐng)域，人們也越來(lái)越感到應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)的優(yōu)越性，因而單片機(jī)也得到了廣泛的應(yīng)用。使 溫度達(dá)到設(shè)定值。如果溫度一樣則不開啟加熱或制冷設(shè)備。 第三章 ： 智能 恒溫箱 的硬件電路設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)的主要功能模塊方框圖如圖 21 所示。它完成了溫度參數(shù)設(shè)定，溫度采集計(jì)算，溫度顯示，溫度比較，溫度調(diào)節(jié)等功能。 恒溫箱 的工作流程如圖 22 所示： 劉楊：基于單片機(jī)的智能恒溫箱的設(shè)計(jì) 6 圖 22 恒溫箱 工作流程 加載程序 運(yùn)行 不進(jìn)行溫度設(shè)定 進(jìn)入溫度設(shè)定 溫度加 溫度減 溫度比較并進(jìn) 行溫度調(diào)節(jié) 溫度采集與計(jì)算 顯示實(shí)時(shí)溫度 顯示切換 無(wú)顯示切換 顯示設(shè)定溫度 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 恒溫箱 的工作過(guò)程 。如果實(shí)時(shí)溫度高于設(shè)定溫度，則開啟制冷器；如果實(shí)時(shí)溫度低于設(shè)定溫度，則開啟加熱器。在說(shuō)明工作原理的過(guò)程中，突出了電路的組成單元以及這些單元如何實(shí)現(xiàn)溫度采集和溫度控制等功能。 。 I/O 端口， 在樣機(jī)研制出來(lái)后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試用時(shí)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問(wèn)題，而這些問(wèn)題不是靠單純的軟件措施來(lái)解決的。還有兩個(gè)發(fā)光二極管分別是“實(shí)時(shí)溫度”和“設(shè)定安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 溫度”，表示當(dāng)前數(shù)碼管顯示的是實(shí)時(shí)溫度還是設(shè)定溫度，若“實(shí)時(shí) 溫度”的發(fā)光二極管點(diǎn)亮表示數(shù)碼管顯示的實(shí)時(shí)溫度，若“設(shè)定溫度”的發(fā)光二極管點(diǎn)亮則 劉楊：基于單片機(jī)的智能恒溫箱的設(shè)計(jì) 10 圖 31 總體硬件原理圖 則表示數(shù)碼管當(dāng)前顯示的是設(shè)定溫度。電路中兩個(gè)電容 C C2 的作用有兩個(gè)：一是幫助振蕩器起振；二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。 值得注意的是，在設(shè)計(jì)當(dāng)中使用到了硬件復(fù)位電路和軟件復(fù)位兩種功能，由上面所述的硬件復(fù)位之后的 各狀態(tài)可知，寄存器的值都恢復(fù)到了初始值，而前面的功能介紹中提到了倒計(jì)時(shí)時(shí)間的記憶功能，該功能實(shí)現(xiàn)的前提條件就是不能對(duì)單片機(jī)進(jìn)行硬件復(fù)位，所以設(shè)定了軟件復(fù)位功能。若內(nèi)部 8 個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起接電源正極，就成為共陽(yáng)極數(shù)碼管；若 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一起接地，測(cè)稱為共陰極數(shù)碼管。而所謂動(dòng)態(tài)掃描就是指我們采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè) LED 數(shù)碼管的公共端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。按鍵抖動(dòng)波形如圖 37 所示。因此，通過(guò)檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易判斷哪個(gè)鍵按下了。 溫度采集電路 溫度采集電路如圖 310 所示： 圖 310 溫度采集電路 圖中 U2 為溫度采集電路的核心部件，溫度傳感器 DS18B20，下面將詳細(xì)介紹它的參數(shù)和用法。 DS18B20 內(nèi)部的比較器以四舍五入的量化方式確定溫度寄存器的最低有效位。當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)， DS18B20 進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)門開通時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。所有 ROM 操作命令均為 8 位長(zhǎng)。 Skip ROM( 跳過(guò) ROM )[CCH] 在單點(diǎn)總線系統(tǒng)中，此命令通過(guò)允許總線主機(jī)不提供 64 位 ROM 編碼而訪問(wèn)存儲(chǔ)器操作來(lái)節(jié)省時(shí)間。貯存在 EEPROM 內(nèi)的觸發(fā)器值用于告警。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時(shí)間隙，而 DS18B20 又正在忙于把暫存器拷貝到 E2 存儲(chǔ)器， DS18B20 就會(huì)輸出一個(gè) “ 0” ，如果拷貝結(jié)束的話， DS18B20 則輸出 “ 1” 。在這條命令發(fā)出之后，對(duì)于所發(fā)出的第一個(gè)讀數(shù)據(jù)時(shí)間片，器件會(huì)輸出溫度轉(zhuǎn)換忙的標(biāo)識(shí)： “ 0” =忙， “ 1” =準(zhǔn)備就緒。 本章小結(jié) 本章詳細(xì)的講述了以 80C51 為核心元件的 恒溫箱 的硬件電路具體設(shè)計(jì)過(guò)程，分析了具體電路的工作原理。在對(duì)各執(zhí)行模塊進(jìn)行定義時(shí)，將要牽扯到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型問(wèn)題也一并規(guī)劃好。也可以將全部程序均安排在前臺(tái)，后臺(tái)程序?yàn)椤笆瓜到y(tǒng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)”，以利于系統(tǒng)節(jié)電和抗干擾。 鑒于溫度控制的發(fā)展趨勢(shì)，在以后的實(shí)踐中對(duì)系統(tǒng)還要做進(jìn)一步的改進(jìn)： 硬件方面，采用 DSP, ARM 或者利用第一章提到的片上系統(tǒng) SOC 對(duì)系統(tǒng)的硬 件進(jìn)行重新設(shè)計(jì) ， 軟件方面，摒棄傳統(tǒng)的前后臺(tái)系統(tǒng)軟件編程模式，改用基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件開發(fā)；控制算法方面，嘗試采用現(xiàn)在得到快速發(fā)展的智能控制方法，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和模糊 PID 控制等等。 在此，向 代 老師表 以崇高的敬意和由衷的感謝 ！ 還要感謝各位評(píng)閱老師，經(jīng)過(guò)你們的認(rèn)真評(píng)閱和指正，將會(huì)使我的設(shè)計(jì)的系統(tǒng)更加完善。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 主程序流程圖如圖 41 所示： 開 始初 始 化設(shè) 定 溫 度溫 度 采 集 計(jì) 算顯 示 溫 度溫 度 顯 示 切 換結(jié) 束溫 度 比 較 處 理 圖 41 主程序流程圖 劉楊：基于單片機(jī)的智能恒溫箱的設(shè)計(jì) 22 溫度設(shè)定子程序流程圖如圖 42 所示： 顯 示 溫 度溫 度 加 ？為 0 ℃ ？溫 度 減 1 ℃跳 到 9 9 ℃為 9 9 ℃ ？溫 度 加 1 ℃ 跳 到 0 ℃退 出返 回YYYYYNNNN溫 度 減 ？N 圖 42 溫度設(shè)定子程序流程圖 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 溫度采集計(jì)算子程序如圖 43 所示： 9 字 節(jié) 完 ？移 入 溫 度 暫 存 器將 溫 度 數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 化 攝氏 溫 度 并 存 儲(chǔ)返 回D S 1 8 B 2 0