【正文】 當(dāng)P3口寫入“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電源的正負端。以PC機作為上位機檢測模塊，單片機作為下位機控制模塊，同時外圍模塊包括鍵盤輸入模塊，智能溫度傳感器DS18B20，溫度控制模塊，報警模塊，LED顯示模塊以及串口通信模塊。根據(jù)設(shè)計要求，設(shè)計出能對倉庫進行實時檢測與控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能精確測量采集倉庫內(nèi)溫度，并能夠?qū)?shù)據(jù)送至單片機中進行處理，通過相應(yīng)的溫度控制模塊對倉庫內(nèi)溫度進行升溫或降溫，使倉庫內(nèi)溫度能夠保持在規(guī)定范圍內(nèi)，同時，系統(tǒng)還設(shè)有顯示模塊與報警模塊，鍵盤輸入模塊，使對溫度的監(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反應(yīng)的高精度溫度測控系統(tǒng)。近年來，隨著社會的發(fā)展，人們對溫度監(jiān)控的精度以及范圍等有了更高層次的要求，無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或科學(xué)研究方面，對溫度監(jiān)控都尤為重要。現(xiàn)在世界各國溫度測控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展很快，很多國家在實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正向著完全自動化、無人化的方向發(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“1”時，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/計數(shù)器0外部輸入） T1（定時/計數(shù)器1外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。 可以直接通過數(shù)據(jù)線供電。當(dāng)DS18B20完成對溫度的采集之后，會在內(nèi)部將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后通過DQ管腳將數(shù)字量直接傳送到單片機中，單片機就會對傳送來的數(shù)字信號進行處理。同時其具有使用靈活，顯示清晰，設(shè)計簡單等特點，并符合本設(shè)計顯示要求，因此，本設(shè)計中采用LED數(shù)碼管顯示器作為顯示電路。圖36 LED 數(shù)碼管與單片機連接電路圖 蜂鳴報警器設(shè)計報警電路設(shè)計較為簡單，主要由三極管、蜂鳴器、發(fā)光二極管組成。LM7805操作簡單，價格低廉，是我們最常使用的穩(wěn)壓芯片，其內(nèi)部設(shè)有過流保護、過熱保護，而且設(shè)計5V電源的電路比較簡單，所以在本次設(shè)計中被作為穩(wěn)壓電源。程序設(shè)計通常采用查詢法，假設(shè)鍵盤掃描子程序應(yīng)具有以下功能： 判定有無按鍵動作。串口通信模塊的流程圖如圖45所示。在設(shè)計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，很多問題都迎刃而解。例如可以將測得的溫度通過單片機與通訊模塊相連接，以手機短消息的方式發(fā)送給用戶，使用戶能夠隨時對溫度進行監(jiān)控。 串口通信子程序溫度檢測系統(tǒng)通過串口通信的方式與上位機傳送信息，以此能夠?qū)崟r向上位機傳送溫度值，以便對溫度實時監(jiān)測并控制。之后整合以上操作所讀入的兩個字節(jié)，并判斷出數(shù)據(jù)的正負情況，轉(zhuǎn)化為10進制。變壓器設(shè)計較為簡單，即將220V電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為5V交流電。根據(jù)設(shè)計要求，顯示模塊要做到四位實時顯示，若采用靜態(tài)顯示方式，不僅電路設(shè)計復(fù)雜，還不能實時的顯示溫度數(shù)據(jù)，所以采用動態(tài)顯示方式，而因為閃爍頻率和人眼視覺暫留效應(yīng)，并沒有較高的閃爍感，同時，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程才能達到穩(wěn)定狀態(tài)，此時處于閉合與釋放之間的一種不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為抖動，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。在溫度轉(zhuǎn)換期間，DS18B20工作電流可達1mA，因此，當(dāng)多個傳感器使用同一根I/O線時，造成較大誤差。當(dāng)在進行FLASH時，也可用作12V電源。P3口：P3口管腳是8個帶有內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接受輸出4個TTL門電流。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)是以單片機為核心控制器的單總線控制系統(tǒng)。溫度測量范圍：30℃～+50℃；測量精度：℃；顯示方式：分時四位顯示；報警方式：三極管驅(qū)動的蜂鳴音報警。傳統(tǒng)的溫度測量方法即使用溫度計對環(huán)境溫度進行測量，然后根據(jù)環(huán)境對溫度的要求再選擇加熱或降溫處理，這種測控方法不僅流程繁瑣，需要大量的人力物力，又不能對超出控制范圍的情況作出即時反應(yīng)，對生產(chǎn)、儲藏帶來極大的影響，同時，滿足不了當(dāng)今社會人們對溫度檢測控制精度的要求，給生產(chǎn)、科研等帶來不必要的麻煩。因此對溫度監(jiān)控的研究設(shè)計十分必要。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用單片機，傳感器進行溫度測控將越來越多的得到應(yīng)用。繼電器信號放大比較器溫度傳感器溫度預(yù)置負載信號放大圖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單片機管腳圖 STC89C52單片機功能特性 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)碼管可以分為共陽極和共陰極兩種，共陽極LED顯示器的發(fā)光二級管的陽極連接在一起，此共陽極接正電壓，當(dāng)某個發(fā)光二級管的陰極處于低電平時，相應(yīng)的發(fā)光二級管就會發(fā)亮，從而相應(yīng)的段被顯示出來。以單片機的一個引腳作為驅(qū)動來源，智能溫度傳感器采集到不同地點的溫度值，下位機控制系統(tǒng)通過掃描方式獲得各點溫度值，處理后送至上位機監(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，上位機會通過串口將相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳送至單片機中，這時，單片機的P1口就會輸出一個低電平，從而三極管得以導(dǎo)通，蜂鳴報警器開始報警，同時，發(fā)光二級管發(fā)光。圖39 電源電路圖第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件設(shè)計原則為了能正確的的完成對軟件部分的設(shè)計編程，盡可能的提高程序和硬件系統(tǒng)的可運行性，軟件設(shè)計遵循以下原則：提高單片機的抗干擾性，單片機的抗干擾性直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的抗干擾性，單片機最常見的干擾現(xiàn)行就是復(fù)位，為了解決這一問題，可以在系統(tǒng)的設(shè)計過程中專門設(shè)計一個“看門狗”監(jiān)控模塊，以便在系統(tǒng)出現(xiàn)干擾現(xiàn)象時，將系統(tǒng)重啟，并在斷點處繼續(xù)執(zhí)行重啟前的指令。 去抖動。開始初始化溫度上下限初始化采樣和串口周期向下位機發(fā)出請求發(fā)送命令開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返回顯示出錯情況顯示出錯信息否是 否否圖45 串口通信子程序流程圖總 結(jié)總 結(jié)本設(shè)計本著方便、實用性、易于擴展的指導(dǎo)思想，采用STC89C52為中央處理器加上各種外圍電路構(gòu)成了整個單片機控制系統(tǒng)。通過這次設(shè)計，加深了我對單片機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)計的理解，對溫度監(jiān)控系統(tǒng)的組成和工作原理有了比較詳細的理解。在設(shè)計上還有很多潛力挖掘。 報警子程序當(dāng)由溫度傳感器測得的溫度值傳送到單片機中后，單片機會與用戶設(shè)定的溫度值對比，只要所測溫度不在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，就會向報警模塊發(fā)出信號，報警模塊隨之報警。然后對DS18B20進行復(fù)位，并寫入跳過ROM的字節(jié)命令0XCC，隨后寫入讀取暫存的功能命令0XBE，讀入第0個字節(jié)轉(zhuǎn)換結(jié)果的低八位和第1個字節(jié)的轉(zhuǎn)換結(jié)果的高八位，所有操作完成后，DS18B20