【正文】 ...................................21 本章小結(jié) ............................................................................................22 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .......................................................................................23 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整體思路 ......................................................................23 系統(tǒng)程序流圖 ......................................................................................24 上位機(jī)主程序 ...........................................................................24 下位機(jī)主程序 ...........................................................................25 收發(fā)控制子程序 ..................................................................................26 發(fā)送控制子程序 .......................................................................26 接收控制子程序 .......................................................................27 溫度控制模塊的設(shè)計(jì) ..........................................................................28 溫度測量子程序 .......................................................................28 PID 控制子程序 .........................................................................29 讀出溫度子程序 .......................................................................29 子程序流程圖 ......................................................................................31 復(fù)位應(yīng)答子程序流程圖 ...........................................................31 寫入子程序 ...............................................................................32 第 5 章 系統(tǒng)的調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 .......................................................................33 調(diào)試步驟 ..............................................................................................33 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ..............................................................................................33 本章小結(jié) ..............................................................................................34 第 6 章 結(jié)論 .......................................................................................................35 參考文獻(xiàn) ...............................................................................................................1 致謝 .......................................................................................................................3 附錄 1 ....................................................................................................................4 附錄 2 ....................................................................................................................5沈 陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文 1 第 1章 緒論 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景、發(fā)展歷史及意義 隨著技術(shù)的不斷發(fā)展 ， 以及溫度控制在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用應(yīng)用 ， 智能化的溫度控制系統(tǒng)已成為研究發(fā)展的方向 [1]。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。如果沒有標(biāo) 準(zhǔn)的溫度狀態(tài) ， 很多的電子設(shè)備很難正常運(yùn)行 ， 如果沒有合適的溫度 ， 那些農(nóng)民種出來的糧食就很容易變質(zhì) ， 靠其生產(chǎn)的酒類的品質(zhì)也就沒有了保障。與上述技術(shù)一樣 ， 數(shù)字通信技術(shù)和數(shù)字調(diào)制技術(shù)的發(fā)展也發(fā)揮了很大的作用 ， 他們使無線通信網(wǎng)絡(luò)向更加經(jīng)濟(jì)、更加容易操作的方向發(fā)展。 進(jìn)入 21 世紀(jì)后 ， 智能溫度控制器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬溫度控制器和網(wǎng)絡(luò)溫度控制器、研制單片測溫控溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。 方案的 系統(tǒng)構(gòu)想 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的在于控制花房溫度。雖然存在反應(yīng)速度較慢 ， 溫度測量的范圍不寬的缺點(diǎn) ， 數(shù)字式傳感器技術(shù)的發(fā)展仍受到人們越來越 多的重視。 系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)處理模塊方案 溫度數(shù)據(jù)在采集后通常要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 ， 以實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的記錄、顯示和對測控系統(tǒng)的控制。在單片機(jī)能夠滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理速 度要求的情況下 ， 單片機(jī)無異是首選的信息處理單元。 （ 3） MAX6575L/H 是美國 MAXIM 公司的一種單總線式數(shù)字溫度傳感器 ， 具有較好的線性、較低的功耗 ， 而且編程簡單 ， 調(diào)試容易 ， 使用方便。 (3) 功耗 大多數(shù)無線收發(fā)芯片是應(yīng)用在便攜式產(chǎn)品上的 ， 因此功耗也非常重要 ， 應(yīng)該根據(jù)需要選擇綜合功耗較小的產(chǎn)品． (4) 發(fā)射功率 在同等條件下 ， 為了保證有效和可靠的 通信 ， 應(yīng)該選用發(fā)射功率較高的產(chǎn)品。 在本系統(tǒng)中 ， 鍵盤 由四個(gè)鍵組成 ， 即溫度增加鍵、溫度減小鍵、確認(rèn)鍵和取消鍵。該芯片沈 陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文 14 采用 FSK 調(diào)制解調(diào)技術(shù) ， 其工作速率最高為 20K， 它的天線設(shè)計(jì)為差分天線 。而且其內(nèi)存單元可以擴(kuò)展。 其控制溫度的方式就是調(diào)節(jié)其倆端的電流大小和方向 ， 從而達(dá)到控制溫度加熱還是制冷的目的。有嚴(yán)重的滯后效應(yīng) ， 如果積分環(huán)節(jié)作用太強(qiáng) ， 會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)在控制時(shí) ， 動(dòng)態(tài)性能不好 （ 3）微分作用的特點(diǎn) 根據(jù)微分的特性我們能夠推斷出微分環(huán)節(jié)能夠針對系統(tǒng)輸入量的變化快慢、反應(yīng)速度進(jìn)行相應(yīng)的判斷 ， 減少系統(tǒng)的超 調(diào)量。 積分運(yùn)算電路由電阻 R R4， 電容 C1 和運(yùn)算放大器組成 ， 在理想情況下 ， 輸入輸出關(guān)系可由下式表示 （ 36） 其傳遞函數(shù)關(guān)系為 （ 37） 其中 TI = R3C1， 實(shí)際電路中 R3 由一個(gè)固定電阻和可調(diào)電阻組成 ， 可以實(shí)現(xiàn)積分時(shí)間的任意調(diào)節(jié)。準(zhǔn)確的根據(jù)給定值調(diào)節(jié)出需要的參數(shù) ， 但是本系統(tǒng)為溫度控制 ， 是針對花房或者是糧倉的溫度控制 ， 其溫度變化過程相對緩慢 ， 人為干擾可能性比較小 ， 因此我們不需要將系統(tǒng)加入微分控制。 12J2C O N 2R 15R E S 2R 16R E S 2R 17R E S 2R 18R E S 2R 19R E S 2R 20R E S 2+56847U 3AA D 80 72+56847U 3BA D 80 72R 21R E S 2R 22R E S 2R 23R E S 2D1Z E N E R 2D2Z E N E R 2Q1M O S F E T NQ2M O S F E T NQ3M O S F E T NQ4M O S F E T N 24R 24R E S 2R 25R E S 2R 26R E S 2TECR?R E S 2 圖 35 半導(dǎo)體制冷 電路圖 比例積分電路 在溫度控制模塊采用比例積分電路 ， 利用 PID 控制溫度 ， 圖 36 為 D/A 轉(zhuǎn)換電路 ， 目的是將單片機(jī)中的數(shù)字量 ， 轉(zhuǎn)換為模擬電壓供 ， 半導(dǎo)體制冷器使用。 G N D8DCBA6217LT3RBI5B I / R B O4g14f15e9d10c11b12a13V C C16R?74l s 47P 2. 0P 2. 1P 2. 2P 2. 3abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 1D P Y _7 S E G _D PabcdefgdpabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 2D P Y _7 S E G _D PabcdefgdpabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S 3D P Y _7 S E G _D PabcdefgdpgfedcbaV C C 圖 3－ 3 顯示電路圖 DS18B20溫度傳感器電路 沈 陽工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文 16 GND1DQ2VDD3DS18B20VCC 圖 34 溫度傳感器電路引腳圖 加熱電路 半導(dǎo)體制冷器 ， 工作原理 在本系統(tǒng)中溫度控制采用半導(dǎo)體制冷器 。其性價(jià)比要高于其他復(fù)雜的 pc 機(jī)。所以本系統(tǒng)選擇半導(dǎo)體制冷制熱器件。該芯片集成了高頻發(fā)射、高頻接收、 PLL 合成、 FSK 調(diào)制、 FSK 解調(diào)、雙頻道切換等功能 ， 具有性能優(yōu)異、功耗低、使用方便等特點(diǎn)。它最多允許在一根 MCU 的 I/O 總線上同時(shí)掛接 8 個(gè) MAX6575L/H 進(jìn)行多點(diǎn)溫度測量。其內(nèi)部包含有帶隙溫度傳感器和 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換器。由于 DSP 主要應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)處理 ， 因此外部 I/0 接口比較少 ， 不便于系統(tǒng)擴(kuò)展 ， 因此多數(shù) DSP 系統(tǒng)還要通過單片機(jī)來進(jìn)行外部接口擴(kuò)展 ， 這導(dǎo)致了 DSP 的成本較高 ， 另外 ， DSP 具有一定的專用性 ， 開發(fā)過程比較復(fù)雜 ， 不便于通用。 IrDA 具有技術(shù)成熟、體積小、功率低、傳輸速率高、連接方便、簡單易用、數(shù)據(jù)傳輸干擾少、保密性強(qiáng)、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。 系統(tǒng)方案的確定 傳感器方案 傳統(tǒng)的模擬式傳感器具有測量轉(zhuǎn)換速度快 ， 溫度測量范圍寬的優(yōu)點(diǎn)。 （ 2） ．增加溫度控制器測試功能 新型智能溫度控制器的測試功能也在不斷增強(qiáng)。 ， 具有帶寬高（ 2Mbps） ， 雙向傳輸 ， 抗干擾性強(qiáng) ， 傳輸距離遠(yuǎn)（短距離無線技術(shù)范圍） ， 耗電少的優(yōu)點(diǎn) ， 用于無線鍵鼠等室內(nèi)場合 [7]。溫度在規(guī)定的范圍內(nèi) ， 加溫降溫系統(tǒng)不工作。用單片機(jī)對不同溫度控制箱進(jìn)行控制在很大程度上為設(shè)備控制帶來了方便、使用簡單、控制靈活等特點(diǎn) ， 同時(shí)還可以最大限度地提高溫度參數(shù)的精確程度 ， 保證了生產(chǎn)的穩(wěn)步進(jìn)行 ， 增加了生產(chǎn)的效率。 基于 80C52