【正文】 當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。VCC（40 腳）和GND（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。以PC機(jī)作為上位機(jī)檢測(cè)模塊，單片機(jī)作為下位機(jī)控制模塊，同時(shí)外圍模塊包括鍵盤(pán)輸入模塊，智能溫度傳感器DS18B20，溫度控制模塊，報(bào)警模塊，LED顯示模塊以及串口通信模塊。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出能對(duì)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能精確測(cè)量采集倉(cāng)庫(kù)內(nèi)溫度，并能夠?qū)?shù)據(jù)送至單片機(jī)中進(jìn)行處理，通過(guò)相應(yīng)的溫度控制模塊對(duì)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)溫度進(jìn)行升溫或降溫，使倉(cāng)庫(kù)內(nèi)溫度能夠保持在規(guī)定范圍內(nèi)，同時(shí)，系統(tǒng)還設(shè)有顯示模塊與報(bào)警模塊，鍵盤(pán)輸入模塊，使對(duì)溫度的監(jiān)控更加方便與靈活。因此，這就要求有一種新的，能夠?qū)囟茸兓龀黾磿r(shí)反應(yīng)的高精度溫度測(cè)控系統(tǒng)。近年來(lái)，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)溫度監(jiān)控的精度以及范圍等有了更高層次的要求，無(wú)論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或科學(xué)研究方面，對(duì)溫度監(jiān)控都尤為重要。現(xiàn)在世界各國(guó)溫度測(cè)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展很快，很多國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無(wú)人化的方向發(fā)展。工作原理框圖如圖21所示。其管腳圖如圖31所示。當(dāng)P1口的管腳寫(xiě)“1”時(shí)，被定義為高阻輸入。 表31 P3口的第二功能端口引腳第二功能RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0(外中斷0) INT1(外中斷1) T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入） T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）ALE/PROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。 可以直接通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)供電。當(dāng)DS18B20完成對(duì)溫度的采集之后，會(huì)在內(nèi)部將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后通過(guò)DQ管腳將數(shù)字量直接傳送到單片機(jī)中，單片機(jī)就會(huì)對(duì)傳送來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。同時(shí)其具有使用靈活，顯示清晰，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，并符合本設(shè)計(jì)顯示要求，因此，本設(shè)計(jì)中采用LED數(shù)碼管顯示器作為顯示電路。圖36 LED 數(shù)碼管與單片機(jī)連接電路圖 蜂鳴報(bào)警器設(shè)計(jì)報(bào)警電路設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，主要由三極管、蜂鳴器、發(fā)光二極管組成。LM7805操作簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，是我們最常使用的穩(wěn)壓芯片，其內(nèi)部設(shè)有過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)，而且設(shè)計(jì)5V電源的電路比較簡(jiǎn)單，所以在本次設(shè)計(jì)中被作為穩(wěn)壓電源。程序設(shè)計(jì)通常采用查詢(xún)法，假設(shè)鍵盤(pán)掃描子程序應(yīng)具有以下功能： 判定有無(wú)按鍵動(dòng)作。串口通信模塊的流程圖如圖45所示。在設(shè)計(jì)中遇到困難是在所難免的，但是在老師以及眾多同學(xué)的幫助下，很多問(wèn)題都迎刃而解。例如可以將測(cè)得的溫度通過(guò)單片機(jī)與通訊模塊相連接，以手機(jī)短消息的方式發(fā)送給用戶(hù)，使用戶(hù)能夠隨時(shí)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控。 串口通信子程序溫度檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)串口通信的方式與上位機(jī)傳送信息，以此能夠?qū)崟r(shí)向上位機(jī)傳送溫度值，以便對(duì)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并控制。之后整合以上操作所讀入的兩個(gè)字節(jié)，并判斷出數(shù)據(jù)的正負(fù)情況，轉(zhuǎn)化為10進(jìn)制。變壓器設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，即將220V電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為5V交流電。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。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)。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(xiàn)時(shí)，造成較大誤差。當(dāng)在進(jìn)行FLASH時(shí)，也可用作12V電源。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。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。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(xiàn)控制系統(tǒng)。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。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。因此對(duì)溫度監(jiān)控的研究設(shè)計(jì)十分必要。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。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。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)。也可定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在Flash編程期間，用于輸入編程脈沖。 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。其與單片機(jī)的連接電路圖如圖33所示。 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(xiàn)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)。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。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。 去抖動(dòng)。開(kāi)始初始化溫度上下限初始化采樣和串口周期向下位機(jī)發(fā)出請(qǐng)求發(fā)送命令開(kāi)始接收是否接收到數(shù)據(jù)協(xié)議是否正確數(shù)據(jù)是否為溫度值處理信息，顯示溫度值是否超出范圍將溫度情況顯示出來(lái)返回顯示出錯(cuò)情況顯示出錯(cuò)信息否是 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)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，加深了我對(duì)單片機(jī)STC89C5智能溫度傳感器DS18BRS232串口通信技術(shù)、穩(wěn)壓直流電源等設(shè)計(jì)的理解，對(duì)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的組成和工作原理有了比較詳細(xì)的理解。在設(shè)計(jì)上還有很多潛力挖掘。 報(bào)警子程序當(dāng)由溫度傳感器測(cè)得的溫度值傳送到單片機(jī)中后，單片機(jī)會(huì)與用戶(hù)設(shè)定的溫度值對(duì)比，只要所測(cè)溫度不在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，就會(huì)向報(bào)警模塊發(fā)出信號(hào)，報(bào)警模塊隨之報(bào)警。然后對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，并寫(xiě)入跳過(guò)ROM的字節(jié)命令0XCC，隨后寫(xiě)入讀取暫存的功能命令0XBE，讀入第0個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)換結(jié)果的低八位和第1個(gè)字節(jié)的轉(zhuǎn)換結(jié)果的高八位，所有操作完成后，DS18B20