【正文】 的工作原理：溫度傳感器 PT100 作為電橋電路的一個(gè)橋臂，電橋在某一溫度時(shí)呈現(xiàn)平衡狀態(tài)，其輸出是為零；當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)， PT100 的阻值也跟著發(fā)生變化，電橋的平衡被打破，電橋?qū)⑤敵鲆粋€(gè)電壓值，這樣就實(shí)現(xiàn)了溫度信號(hào)到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)變。而在 DS18B20 的 3 腳應(yīng)加一個(gè)限流電阻，同時(shí)也能防止干擾的影響。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 219 加熱控制電路原理圖 方案比較： 方案一控制較為復(fù)雜，系統(tǒng)安全與穩(wěn)定性不高。 另外由于本次課題是一個(gè)軟硬結(jié)合的課題，許多程 序的編寫(xiě)都需要在充分了解硬件整體制作的情況下編寫(xiě)，例如芯片管腳等，都會(huì)影響到程序中的代碼編寫(xiě)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 1602 液晶的供電雖然必須為 5V但其控制總線和數(shù)據(jù)總線可以用 電平因?yàn)閷?duì)于 TTL電平一般大于 MCU 的 IO 配置為漏極開(kāi)路方式用上拉電阻拉到 5V 電平實(shí)在不能配置為漏極開(kāi)路方式時(shí)請(qǐng)查閱 MCU 的電氣參數(shù)在允許的條件下直接使用電阻弱上拉也可以。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 5 系統(tǒng) PCB 板制作和系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)的調(diào)試 在完成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件編程后，就進(jìn)入了設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分 — 系統(tǒng)調(diào)試階段。 溫度控制電路的調(diào)試 溫度控制電路的控制是通過(guò)單片機(jī)輸出開(kāi)關(guān)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以調(diào)試時(shí)可以順著信號(hào)流向逐步測(cè)量它的高低電平。本設(shè)計(jì)中的溫度下限值為 55℃，上限值為 +125℃。在硬件調(diào)試時(shí)只需檢查接線是否正確即可，一般 DS18B20 沒(méi)有燒壞及連線正確的話，硬件就沒(méi)有問(wèn)題了。 delay(5)。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 圖 32 DS18B20 的工作流程圖 開(kāi)始 初始化 DS18B20 發(fā)搜索 ROM 命令 讀并存儲(chǔ)當(dāng)前 DS18B20 存在一個(gè) DS1820? 初始化 DS18B20 跳過(guò) ROM 命令 溫度轉(zhuǎn)換命令 等待 1ms 轉(zhuǎn)換結(jié)束 初始化 DS1820 匹配 ROM 命令 發(fā)一個(gè) DS18B20 序列號(hào) 讀當(dāng)前 DS18B20 溫度 所有 18B20 都訪問(wèn)完畢 返回 Y N Y N 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 LCD 顯示模塊 一般市場(chǎng)上的 1602 液晶使用的驅(qū)動(dòng)器為 HD44780U 或 HD44780S 市場(chǎng)上大部分液晶用的是后者。 在設(shè)計(jì)需要以下說(shuō)明：入口地址 0000H，外部 0 中斷入口地 址 0003H，定時(shí)器 T0中斷入口地址 000BH,由于整個(gè)程序的編寫(xiě)采用 C 語(yǔ)言，針對(duì)各個(gè)內(nèi)存單元的定義就不會(huì)有匯編程序那樣的嚴(yán)格的要求與繁瑣的思路， C 語(yǔ)言也有了較強(qiáng)的可移植性。雙向可控硅它就相當(dāng)于兩個(gè)反相而且并聯(lián)的普通的可控硅，具有正反相都能控制導(dǎo)通的特性 ，可用作調(diào)溫器。 停止 斜率累加器 減法計(jì)數(shù)器 1 減到 0 計(jì)數(shù)比較器 預(yù)置 溫度寄存器 高溫度系數(shù)振蕩器 減法計(jì)數(shù)器 2 減到 0 低溫度系數(shù)振蕩器 預(yù)置 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 214 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的， 其 有嚴(yán)格 的時(shí)隙概念，因此讀寫(xiě)時(shí)序很重要。其主要指標(biāo)如下： （ 1） 0176。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 圖 7279 鍵盤(pán)顯示電路 方案比較： 結(jié)合本次設(shè)計(jì)需用到的鍵盤(pán)數(shù)量與顯示內(nèi)容分析 ,方案一需占用單片機(jī)口資源較少，但軟件相對(duì)復(fù)雜一些，而方案一與方案二都顯得太過(guò)繁瑣了，用 8255 也 不太經(jīng)濟(jì)了。由于 C 口只有在方式 0 時(shí)才用作輸入或者輸出，故采用方式 0 這種最基本的輸入輸出工作方式。 Q1－ Q8（第 3－ 6 和 10－ 13 引腳）并行輸出端分別接LED 顯示器的 dp、 g、 f、 e、 d、 c、 b、 a 各段對(duì)應(yīng)的引腳上。本系統(tǒng)采用的是 。 表 一 STC89C52 主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫(xiě) Flash ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個(gè)外部中斷源 共 6 個(gè)中斷源 2 個(gè)讀寫(xiě)中斷口線 3 級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 本章小結(jié) 本章主要介紹了此設(shè)計(jì)的所需要的中央控制電路所需的單片機(jī)進(jìn)行了對(duì)比與分析，最終選擇了 STC89C52 單片機(jī)作為中央控制電路，同時(shí)在又對(duì) STC89C52 單片機(jī)進(jìn)行了一些介 紹。 INTEI 公司的 Z80 單片機(jī)便是最早的用這種想法設(shè)計(jì)出來(lái)的處理器，至此之后，專(zhuān)用的處理和單片機(jī)的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 在本次設(shè)計(jì)中，沒(méi)有設(shè)計(jì)大的數(shù)據(jù)采集和處理，所以沒(méi)有必要選擇 16 甚至更加高檔的單片機(jī)做中央處理核心，選擇 8 位的 51 系列單片機(jī)足可以勝任。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 文章總體概述 在當(dāng)今的社會(huì)，隨著科學(xué)的飛速發(fā)展，人們生活水平的提高，溫度的控制以及測(cè)量已經(jīng)成為了工業(yè)生產(chǎn)和生活中必不可少的部分，在工業(yè)生產(chǎn)中溫度是必不可少的因素，溫度的控制直接關(guān)系到工業(yè)生產(chǎn)的效率以及成本， 電力工程、化工生產(chǎn)、機(jī)械制造、冶金工業(yè)等重要工業(yè)領(lǐng)域中，擔(dān)負(fù)著重要的測(cè)量任務(wù) 。由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)溫度的影響是 多方面的，讓溫度的控制相對(duì)復(fù)雜，許多傳統(tǒng)的加熱爐是采用繼電器控制技術(shù)來(lái)進(jìn)行電氣的控制，硬件方面為了實(shí)現(xiàn)邏輯的控制是通過(guò)固定的方式接線，這樣會(huì)使控制系統(tǒng)的體積變大，耗電多，容易出故障而且效率不高，無(wú)法保 證正常的工業(yè)生產(chǎn)工作，隨著 LC 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)必然被基于 PLC 控制技術(shù)所取代，而 PLC 本身優(yōu)越的性能可以使溫度控制系統(tǒng)變得經(jīng)濟(jì)、高效、穩(wěn)定且維護(hù)方便。 與一般的控制系統(tǒng)相同，計(jì)算機(jī)要不停的去采集被控制對(duì)象的全部狀態(tài)信息，按照一定的控制方式處理后，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以是開(kāi)環(huán)的也可以是閉環(huán)的，有兩種方式：一種是計(jì)算機(jī)把來(lái)自被控制對(duì)象的信息處理之后，僅僅向工作人員提供一些操作的信息，在通過(guò)工作人員影響被控制對(duì)象。溫度的數(shù)值表示方法稱(chēng)為溫標(biāo)，溫標(biāo)是溫度的標(biāo)尺，各種溫度計(jì)的數(shù)值也是通過(guò)溫標(biāo)來(lái)決定的。它的主要組成部分有： STC89C52單片機(jī)、溫度傳感器、鍵盤(pán)與顯示電路、溫度控制電路。它可以實(shí)時(shí)的顯示和設(shè)定溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)控制。因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)隨著溫度變化而變化的物理量來(lái)定義溫度的數(shù)值。然而另外一種是計(jì)算機(jī)僅僅按照時(shí)間或者某種設(shè)定的規(guī)律來(lái)影響被控對(duì)象 。這將對(duì)改造傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)具有重要性意義。在生活中，炎熱高溫的夏天，人們也需要通過(guò)空調(diào)來(lái)控制溫度使得自己變得涼爽， 溫度控制器 的設(shè)計(jì)不但是我在論文上所要提到的，在現(xiàn)實(shí)生活中 也是著必不可少的部分，工業(yè)生產(chǎn)中的成本的降低以及效率提升，都與溫度 有著密切的聯(lián)系?？紤]為以后的系統(tǒng)功能擴(kuò)展留下空間，可供選擇的單片機(jī)有 AT89C52， STC89C52，飛利浦和摩托羅拉的同等級(jí)單片機(jī)。 期的單片機(jī)都是 8 位或 4 位的。接下來(lái)會(huì)將硬件的選擇以及設(shè)計(jì)詳細(xì)的介紹。其作用有兩個(gè)：一個(gè)是使振蕩器起振，而另一個(gè)則是對(duì)振蕩器的頻率 f起微調(diào)作用（ C1 C17 大， f變?。? 所謂時(shí)鐘脈沖端，其實(shí)就是需要高、低、高、低的脈沖，在 74LS164 獲得時(shí)鐘脈沖的瞬間，如果數(shù)據(jù)輸入端（第 2 腳）是高電平，則就會(huì)有一個(gè) 1 進(jìn)入到 74LS164 的內(nèi)部。在這種方式下， 3 個(gè)端口都可以有程序設(shè)定為輸入或者輸出。而方案三 I/O 少，元件電路簡(jiǎn)潔，同時(shí)有能滿足本設(shè)計(jì)的需要顯示的內(nèi)容也需要控制的按鍵所以選 擇方案三。 C 電阻 R。系統(tǒng)對(duì) DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖 217 可控硅調(diào)功器輸出功率與通斷電 T 關(guān)系 對(duì)于這樣的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，單片機(jī)只要輸出能控制可控硅通斷時(shí)間的脈沖作為信號(hào)就可以了，這可用一條功線通過(guò)程序輸出控制脈沖。 軟件整體設(shè)計(jì)思路 由于本次設(shè)計(jì)所需要的程序量較大，因此采用模塊式的程序編寫(xiě)思路會(huì)使整個(gè)程序的編寫(xiě)過(guò)程更加清晰，同時(shí)也會(huì)讓后期的修改工作更加便捷，程序的閱讀更加容易理解。 HD44780S 的供電電壓為 5V177。 lcden=0。此部分的調(diào)試主要是利用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以其調(diào)試可在其它部分調(diào)試完畢后進(jìn)行。圖 所示的仿真程序正常的結(jié)果。經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)試實(shí)現(xiàn)了 DS18B20 的正確采溫。下邊是介紹了一下關(guān)于仿真以及調(diào)試的部分。也就是說(shuō)絕大部分 1602 液晶只能工作在 5V 電壓下其供電電壓必須為 5V。讓程序的結(jié)構(gòu)變的更加的簡(jiǎn)單，同時(shí)提高程序的實(shí)用性。該電路適用驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)元件中的電氣轉(zhuǎn)換閥，從而實(shí)現(xiàn)微機(jī)對(duì)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)的控制。 DS18B20 它與單片機(jī)的硬件接口非常簡(jiǎn)單，如圖 215 所示，只需占用一個(gè)單片機(jī)雙向 I/O 口，在這里將其跟 進(jìn)行連接，用 口進(jìn)行 DS18B20 與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。 C. 該熱敏元件的特點(diǎn)是體積小，重量輕，薄而柔軟，可完全和曲面相貼合，適用于平面，狹縫的溫度測(cè)量。溫度傳感器選取的不同就會(huì)有不同的采樣轉(zhuǎn)換電路 ,以下介紹了三種不同的方案 : 方案一：以集成溫度傳感器 AD590 作為環(huán)境溫度變化的敏感元件 它將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電流的變化，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路將電流信號(hào)變換、放大成 0 ～ 5V的電壓信號(hào)后，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成 8 位數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)系統(tǒng)。 圖 三位靜態(tài)顯示器接口 方案三：獨(dú)立鍵盤(pán)與 LCD1602 顯示 獨(dú)立鍵盤(pán)也就是把鍵盤(pán)直接的接入到 I/O 口上 。在給出了 8 個(gè)脈沖后，最先進(jìn)入 74LS164 的第一個(gè)數(shù)據(jù)就到達(dá)了最高位，然后再來(lái)一個(gè)脈沖，從單片機(jī) RXD 端1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 3 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : C : \ P r og r a m F i l e s \ D e s i gn E x p l o r e r 9 9 S E \ E xa m p l e s \ B A C K U P ~ 3 .D D BD r a w n B y:SER INA1SER IN B2Q03Q14Q25Q36CLK IN8CLR9Q410Q511Q612Q713 7 4L S 1 64abfcg deDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp L E DSER INA1SER IN B2Q03Q14Q25Q36CLK IN8CLR9Q410Q511Q612Q713 7 4L S 1 64abfcg deDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp L E DSER INA1SER IN B2Q03Q14Q25Q36CLK IN8CLR9Q410Q511Q612Q713