【文章內容簡介】 負極 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 14 頁 共 29 頁 控制模塊 本設計采用的是 型號為 SONGLE SRD05VDCSLC的 繼電器， 5V繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一 種“自動開關”。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用，實現(xiàn)小電壓控制大電壓 的目的 。在本系統(tǒng)中，主要是用于控制插座的開關狀態(tài)，通過單片機 I/O 輸出信號控制繼電器的工作已否從而達到控制插座開關的目的。 溫度采集模塊 DS18B20 數(shù)字溫度計是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1Wire，即單總線器件，具有線路簡單、體積小、低功耗、高精度、抗干擾能力強等特點的數(shù)字溫度傳感器。 DS1820 數(shù)字溫度計提供 9 位 (二進制 )溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入 DS1820 或從 DS1820 送出，因此從主 機 CPU 到 DS1820 僅需一條線 (和地線 )、 DS1820 的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。因為每一個 DS1820 在出廠時已經(jīng)給定了唯一的序號，因此任意多個 DS1820 可以存放在同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。 DSI820 的測量范圍從一 55℃到 +125℃ 增量值為 ℃ ，可在 1s(典型值 )內把溫度變換成數(shù)字每一個 DS1820包括一個唯一的 64 位長的序號，該序號值存放在 DS1820 內部的 ROM(只讀存貯器 )中。開始 8 位是產(chǎn)品類型編碼 (DS1820 編碼均為 10H)、接著的 48 位 是每個器件唯一的序號、最后 8位是前面 56 位的 CRC(循環(huán)冗余校驗 )碼。DS1820 中還有用于貯存測得的溫度值的兩個 8 位存貯器 FAM 編號為 0 號和 1號。1號存貯器存放溫度值的符號，如果溫度為負 (℃ ).則 1 號存貯器 8位全為 1，否則全為 0。 0號存貯器用于存放溫度值的補碼， LSB(最低位 )的“ 1表示 ℃ 。將存貯器中的二進制數(shù)求補再轉換成十進制數(shù)并除以 2 就得到 被測溫度 (550℃一 125℃ ). DS1820 的引腳如圖 所示、每只 DS1820 都可以設置成兩種供電方式 .即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。采取數(shù)據(jù) 總線供電方式可以節(jié)省一 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 15 頁 共 29 頁 根導線，但完成溫度測量的時間較長 ， 采取外部供電方式則多用一根導線，但測量速度較快 。 ：地； ：數(shù)字輸入 /輸出； ：可選的 +5V電源。 圖 DS18B20的引腳圖 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 16 頁 共 29 頁 本設計中用到的單片機是 STC89C52，為了使編寫的程序更加簡單明了，采用 C 語言進行編程，用 Keil 軟件進行編譯， STC— ISP軟件進行下載。 軟件設計部分包括液晶顯示程序、 DS1302 計時程序、 DS18B20 測溫程序， 獨立式按鍵處理程序等。由于定時設置是通過獨立式按鍵進行設置的，程序在按鍵掃描部分相對重要。在檢測到被設置了定時任務時，系統(tǒng)要檢測是否到達定時時間，執(zhí)行相應的動作。 圖 ： 開 始按 鍵 掃 描是 否 定 時 ？執(zhí) 行 定 時 程 序Y是 否 到 達 定 時 時 間 或 溫 度執(zhí) 行 相 應 開 關 程 序 并 顯 示YNNN初 始 化 圖 主程序流程圖 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 17 頁 共 29 頁 DS1302 計時程序的編寫 DS1302 串行時鐘芯片的主要組成部分：移位寄存器控制邏輯、振蕩器、實時時鐘以及 RAM。為了初始化任何的數(shù)據(jù)傳送，把 RST置為高電平且把提供地址和命令信息的 8位裝入到移位寄存器中。數(shù)據(jù) 在 SCLK 的上升沿串行輸入。無論是讀周期還是寫周期發(fā)生，也無論傳送方式是單字節(jié)傳送還是多字節(jié)傳送，開始8位指定的 40 個字節(jié)中的那個將被訪問。在開始 8 個時鐘周期把命令字裝入移位寄存器之后，另外的時鐘在讀操作時輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時輸入數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為 8加 8，在多字節(jié)方式下為 8加最大可達 248的數(shù)。 DS1302 總共有 12 個寄存器，其中的 7個寄存器分別與日歷、時鐘相關，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式。表 3 為它的日歷、時間寄存器及控制字，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作 。 表 為 寄存器地址和內容 ： 表 寄存器地址和內容 寫寄存器 讀寄存器 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 秒 80H 81H CH 10秒 秒 分 82H 83H 0 10分 分 小時 84H 85H 12/2 4 0 10 A/P 時 時 日 86H 87H 0 0 10日 日 月 88H 89H 0 0 0 10月 月 星期 8AH 8BH 0 0 0 0 0 星期 年 8CH 8DH 10年 年 控制 8EH 8FH WP 0 0 0 0 0 0 0 如 圖 為 DS1302 的命令字節(jié)，每一數(shù)據(jù)傳送由命令字節(jié)初始化。最高位有效位 MSB 必須為 1。如果它是零，禁止寫 DS1302，位 6為邏輯 0 指定時鐘日歷數(shù)據(jù)；邏輯 1 指定 RAM 數(shù)據(jù)。位 1和 5指定進行輸入或輸出的特定寄存器。最低 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 18 頁 共 29 頁 位 LSB 為邏輯 0指定進行寫操作；邏輯 1 指定進行讀操作，命令字節(jié)總是從最低有效為 LSB 開始輸入。 7 6 5 4 3 2 1 0 1 RAM/CK A4 A3 A2 A1 A0 RD/W 圖 DS1302的命令字節(jié) 如圖 1302的程序流程圖： 開 始變 量 出 事 換使 D S 1 3 0 2 不 具 備 寫保 護復 位 將 產(chǎn) 生 一 個 高電 平寫 1 3 0 2 地 址延 時 一 段 時 間向 該 地 址 寫 數(shù) 據(jù)地 址 增 加數(shù) 據(jù) 寫 完 了嗎 ？復 位 產(chǎn) 生 一 個 高 電 平寫 1 3 0 2 地 址延 時 一 段 時 間將 改 地 址 的 數(shù) 據(jù) 讀 出地 址 增 加數(shù) 據(jù) 讀 完 了嗎 ？顯 示 數(shù) 據(jù)YYNN 圖 DS1302實時時間流程圖 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 19 頁 共 29 頁 LCD1602 顯示電路程序編寫 這部分的顯示過程主要是顯示從 DS1302讀取的日歷和時鐘數(shù)值， 從 DS18B20讀取溫度值， 同時當檢測到獨立式按鍵有鍵按下時，顯示相應的設置菜單等。 基本操作時序： 讀狀態(tài)：輸入： RS=L,RW=H,E=H 輸出： DO~D7=狀態(tài)字 寫狀態(tài)：輸入： RS=L,RW=L,D0~D7=指令碼 ,E=高脈沖 輸出：無 讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=H,RW=H,E=H 輸出： DO~D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)：輸入： RS=H,RW=L,D0~D7=數(shù)據(jù) ,E=高脈沖 輸出：無 1602 顯示流程圖如圖 ： 圖 1602顯示流程圖 開始 初始化 讀狀態(tài) 數(shù)據(jù)顯示 寫數(shù)據(jù) 讀數(shù)據(jù) 寫命令 返回 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 20 頁 共 29 頁 DS18B20 顯示電路程序編寫 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。 DS18B20 有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、 讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。其設計流程圖如圖 所示。 測 溫 開 始復 位 D S 1 8 B 2 0跳 過 R O M 指 令啟 動 溫 度 轉 換等 待 數(shù) 據(jù) 轉 換復 位 D S 1 8 B 2 0讀 取 溫 度 值在 線 訪 問 D S 1 8 B 2 0 完 畢 ？YN 圖 溫度采集子程序流程圖 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 21 頁 共 29 頁 5． 仿真與調試 系統(tǒng)的仿真 本次設計仿真調試所用的軟件是 keil 和 ， keil 用來編寫和調試程序， protues 用來搭建原理圖并進行仿真。 在 使用這兩個軟件時，都遇到了一些問題，例如在使用 protues 進行原理圖繪制的時候，有些器件很難找到，這就會浪費很多時間，所以，最后在網(wǎng)上下載了一個 protues 元件對照表，這個問題就得到了解決。在使用 keil 編程的時候，問題主要出在編譯時，因為這次設計程序代碼比較長，所以在開始編譯時， 會出錯，提示是因為代碼太長，開始不知道該怎么辦，最后通過百度后才知道是因為安裝的 keil 軟件沒有破解，破解后問題迎刃而解。 圖 kell軟件應用圖 （ 1）點擊 project，設置一些軟件目標選項： 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 22 頁 共 29 頁 圖 生 成工程項目 點擊“ ProjectNew project”菜單，出現(xiàn)一個對話框，要求給將要建立的工程起一個名字，你可以在編緝框中輸入一個名字 ,點擊“保存”按鈕，出現(xiàn)第二個對話框，按要求選擇目標器件片。 建立新文件并增加到組。分別設置“ target1”中的“ Target,output,debug”各項，使程序匯編后產(chǎn)生 HEX 文件。 （ 2）編譯，調試系統(tǒng)程序 Keil 單片機模擬調試軟件內集成了一個文本編輯器，用該文本編輯器可以編輯源程序。在集成開發(fā)環(huán)境中選擇菜單“ File → New...”、單擊對應的工具按 鈕或者快捷鍵 Ctrl +N 將打開一個新的文本編輯窗口，完成 C語言源文件的輸入，并且完成源程序向當前工程的添加。 然后在集成開發(fā)環(huán)境中選擇菜單“ File→ Save As...”可以完成文件的第一次存儲。注意， C語言源文件的擴展名應該是“ .c”，它應該與工程文件存儲在同一文件夾之內。在完成文件的第一次存儲以后，當對 C語言源文件又進行了修改，再次存儲文件則應該選擇菜單“ File→ Save”、單擊對應的工具按鈕或者快捷鍵 Ctrl +S 實現(xiàn)文件的保存。 接著的工作需要把 C語言源文件加入工程之中。選擇工程管理器窗口 的子目“ Source Group 1”，再單擊鼠標右鍵打開快捷菜單。在快捷菜單中選擇“ Add File to Group ‘ Source Group 1’”，加入文件對話框被打開。在這個對話框的“查 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 23 頁 共 29 頁 找范圍（ I）”下拉列表框中選擇存儲 C語言源文件的文件夾，在“文件類型（ T）” 下拉列表框選擇“ C Source file（ *.a*； *.src）”，這時存儲的 C語言源文件將顯示出來。雙擊要加入的文件名或者選擇要加入的文件名再單擊“ Add”按鈕即可完成把 C語言源文件加入