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正文內(nèi)容

單片機(jī)數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-10-08 19:35 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 起的,共兩個(gè)中斷源,稱(chēng)為外部中斷 0 和外部中斷 1。外部中斷 0( INT0)的中斷信號(hào)引入到 CPU 得 INT0(),外部中斷 1( INT1)的中斷信號(hào)引入到 CPU得 INT1()。而本設(shè)計(jì)采用外部中斷 1。當(dāng)電路工作時(shí), DS18B20 溫度傳感器會(huì)檢測(cè)當(dāng)前的環(huán)境的溫度,然后將檢測(cè)到的信號(hào)送往單片機(jī)電路,這時(shí)由單片機(jī)進(jìn)行判斷,觀察是否符合內(nèi)設(shè)的溫度范圍的值, 這時(shí) 假如 不 符合則 單片機(jī)會(huì)發(fā)以一個(gè)中斷信號(hào)提示用戶做出相應(yīng)的反應(yīng)。 鍵盤(pán)電路 如圖 31所示,電路中采用 4 個(gè)按鍵開(kāi)關(guān) 來(lái) 控制 電路實(shí)現(xiàn)所要的功能。 4 個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)直接就接到 AT89S51 芯片的 P14~P17 上,芯片 P1 口一個(gè) 內(nèi)接 上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端 口, 當(dāng)作輸出口時(shí),每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 4LSTTL 負(fù)載;當(dāng)作輸入口時(shí),須首先將引腳內(nèi)的輸出鎖存器置 1。電路中 K1 為設(shè)置溫度上下限設(shè)置狀態(tài)進(jìn)入按鍵, K2 為設(shè)置溫度上下限的 +鍵, K3 為設(shè)置溫度上下限的 鍵, K4為溫度上下限設(shè)置狀態(tài)的退出或確定按鍵。這些按鍵相互配合使用將可以實(shí)現(xiàn)特定的功能,其功能操作請(qǐng)參考第五章的操作說(shuō)明。 顯示電路 如圖 34所示,電路采用的是 1602 液晶作為顯示,該液晶總共有 16 個(gè)腳,1腳 16 腳為接地, 2 腳和 15 腳為電源輸入端 ,電源為 5V。其他的引腳分別接了AT89S51 的 P0、 P2 部分端口。 P0 口 ( 39~32 腳)是 一組 8位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 端 口。也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí),每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路,對(duì)端口寫(xiě)“ 1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí),這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址(低 8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用,在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash編程時(shí), P0 口接收指令字節(jié),而在程序校驗(yàn)時(shí),輸出指令字節(jié),校驗(yàn)時(shí),要求外接上拉電阻。 P2 口( 21~28 腳)一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。它可作 為通用I/O口,作輸出口時(shí),每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LSTTL 負(fù)載,用作輸入口時(shí),須首先將引腳內(nèi)的輸出鎖存 1。 P2口在系統(tǒng)外擴(kuò)展時(shí),可以用作訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的高 8為地址總線。液晶的各個(gè)引腳的功能 請(qǐng)參考前面所述。 圖 3— 4 液晶電路 報(bào)警電路 如圖 35所示,電路中采用蜂鳴器作為報(bào)警,發(fā)光二極管作為提示。電路中F0接的是 AT89S51芯片的 17腳( ) , 17腳 為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀選通。圖中兩 個(gè) 8550PNP三極管起到信號(hào)放大的作用,當(dāng)信號(hào)到來(lái)的時(shí)候,經(jīng)過(guò)三極 管的放大,則被驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器會(huì)發(fā)出“嘟嘟?”聲報(bào)警提示,而且綠色發(fā)光二極管會(huì)不停的閃爍。則說(shuō)明當(dāng)前的溫度不在設(shè)置的范圍內(nèi),這時(shí)用戶可以修改溫度的范圍值。 圖 3— 5 報(bào)警電路 系統(tǒng)程序主要包括主程序,讀出溫度子程序,溫度轉(zhuǎn)換命令子程序,計(jì)算溫度子程序,顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。 主程序 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理 DS18B20 的測(cè)量的當(dāng)前溫度值,溫度測(cè)量每 1s 進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度,其程序流程見(jiàn)圖 36所示。 溫度 轉(zhuǎn)換命令子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令 子程序 主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令,當(dāng)采用 12 位分辨率時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為 750ms,在本程序設(shè)計(jì)中采用 1s 顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖,如圖 3— 7所示 圖 3— 6 主程序流程 開(kāi)始 16 個(gè)字符清 0 1602 夜晶初始化 18B20 初始化 發(fā)出跳過(guò)匹配 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換信號(hào) 等待轉(zhuǎn)換完成 發(fā)出讀溫度信號(hào) 等待讀完成 溫度進(jìn)行 BCD 處理 LCD 夜晶顯示 實(shí)際溫度與設(shè)計(jì)溫度比較 鍵掃描 鍵處理 報(bào)警掃描 脈沖響應(yīng) 〈 =TL 或〉 =TH 讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節(jié),在讀出時(shí)需進(jìn)行 CRC校驗(yàn),校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫(xiě)。其程序流程圖如圖 38所示 。 圖 3— 7 溫度轉(zhuǎn)換流程圖 圖 3— 8 讀出溫度子程序流程 計(jì)算溫度子程序 計(jì)算溫度子程序?qū)?RAM 中讀取值進(jìn)行 BCD 碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算,并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定,其程序流程圖如圖 3— 9所示。 發(fā) DS18B20 復(fù)位命令 發(fā)跳過(guò) ROM 命令 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令 結(jié)束 發(fā) DS18B20復(fù)位命令 發(fā)跳過(guò) ROM命令 發(fā)讀取溫度命令 讀取操作, CRC校驗(yàn) 9字節(jié)完? CRC 校驗(yàn)正?確? 移入溫度暫存器 結(jié)束 N N Y Y 圖 3— 9 計(jì)算溫度流程圖 第四章 樣品制作與調(diào)試 首先用 PROTRL99SE 畫(huà)好原理圖,在根據(jù) 元件 的 形狀 和 大小 制作好其封裝,然后 就是畫(huà) PCB,緊接著就是擺好元件的位置,選擇合適的走線,讓其更適用,看起來(lái)更加的美觀。 打印好 PCB 后,在實(shí)驗(yàn)室里準(zhǔn)備好銅板, 根據(jù) PCB 的大小鋸好銅板,并用砂紙把銅板的表面打磨干凈,然后在 壓扳機(jī)上把 PCB 圖壓到銅板上。 腐蝕電路,把不需要的銅 腐蝕 掉 。 就是 將板放入三氯化鐵溶液中進(jìn)行腐蝕,在這里要注意的是要使三氯化鐵溶液的濃度和溫度適中,這樣能加快銅板的腐蝕也能提高制板的成功率。 腐蝕好板后,檢測(cè)銅板上的走線是否有斷裂的。再根據(jù)焊盤(pán),選用合適的針,用鉆孔機(jī)進(jìn)行鉆孔。 鉆好孔后,逐一檢測(cè)元件的好壞,接著就是用電烙鐵把元件一一焊到銅板上。對(duì)照 PCB 圖,檢查是否有元件焊錯(cuò)的。 用程序燒錄器把程序?qū)戇M(jìn) AT89S51 單片機(jī)中。 軟件調(diào)試 第一 步是在具有匯編軟件的主機(jī)上和用戶系統(tǒng)連接起來(lái),進(jìn)行調(diào)試準(zhǔn)備。第二步是單步運(yùn)行。第三 步是系統(tǒng)連調(diào),即進(jìn)行軟件和硬件聯(lián)合調(diào)試。經(jīng)調(diào)試,軟件運(yùn)行良好。 完全焊好板后, 檢查電路沒(méi)什么問(wèn)題了,于是我們 接入電源 。 但是, 我們 發(fā)現(xiàn)電路 存在 問(wèn)題, 發(fā)光二極管一直在閃爍,蜂鳴器一直在報(bào)警,而且液晶沒(méi)有亮,沒(méi)有任何的字符。 但我們很快就冷靜下來(lái), 于是我們就根據(jù)原理來(lái)調(diào)試, 我們用萬(wàn)用表檢測(cè)電源輸入兩端的電壓,發(fā)現(xiàn)正常。但是, 我們發(fā)現(xiàn)單片機(jī) 40 腳的電壓才 伏左右,遠(yuǎn)不足達(dá)到驅(qū)動(dòng)其工作的電壓。于是我們檢測(cè) 7805 穩(wěn)壓出來(lái)的電壓正常, 液晶的驅(qū)動(dòng)電壓也未達(dá)到 5V,再檢測(cè)其他 元件 的 電壓 發(fā)現(xiàn) 已經(jīng)很小很小 了 。 于是我們用萬(wàn)用表檢測(cè)了 9V 電池的電壓,發(fā)現(xiàn)已經(jīng)變成了 左右。我們馬上換上一個(gè)穩(wěn)定的電源讓其不斷的輸出穩(wěn)定的電壓,這時(shí)發(fā)現(xiàn)液晶亮 了,但是還是一直在報(bào)警。 于是我們斷掉電源,再一次認(rèn)真的分析電路。 可能是電路板上那些線路的問(wèn)題,我們?cè)诤附釉r(shí)有可能不小心把線連在一起了。于是我們用萬(wàn)用表逐一檢測(cè)線路,還檢測(cè)元件是否有須焊、漏焊,但這些都沒(méi)有問(wèn)題。 有可能是電路原理圖有誤。于是我們?cè)俅握J(rèn)真的分析電路,弄清各模塊的作用,逐一檢測(cè)后,發(fā)現(xiàn)都沒(méi)有問(wèn)題。 分立元器件是否斷路或短路了呢?經(jīng)檢查,也沒(méi) 有問(wèn)題。 是 否元件壞了呢 ?我們一一 的把元件 拔掉 下來(lái)進(jìn)行檢測(cè) , 結(jié)果發(fā)現(xiàn) 12M 的晶振壞了,于是我們立刻換上了一個(gè)好的,這時(shí) 電路能正常工作了,于是我們?cè)僬J(rèn)真的檢測(cè)了電路的其他功能,發(fā)現(xiàn)都能完好的實(shí)現(xiàn)了。 第五章 使用說(shuō)明 本電路 工作直流電壓為 +5V,有極性判別保護(hù)功能,采用 7805 集成穩(wěn)壓芯片以保證電路的供電穩(wěn)定,用戶輸入電源在 725V 均可正常工作。 電路中有五個(gè)按鍵,從左到右依次為 K5(RESET)、 K K K K4,介紹如下: K1 為設(shè)置溫度上下限設(shè)置狀態(tài)進(jìn)入按鍵,第一次按下進(jìn)入低限設(shè)置, 按下S4后,再次按下 S1 進(jìn)入高限設(shè)置。 K2 為設(shè)置溫度上下限的 +鍵,每按下一次上下限值加一 K3 為設(shè)置溫度上下限的 鍵,每按下一次上下限值減一 K4 為溫度上下限設(shè)置狀態(tài)的退出或確定按鍵 K5(RESET) 為復(fù)位按鍵 ,每次按下該鍵就能恢復(fù)到初始狀態(tài)。 使用方法及報(bào)警電路說(shuō)明: 接通電源,此時(shí) 液晶顯示器上面會(huì)清晰地 顯示 一個(gè)初始溫度 ,由于顯示時(shí)間稍短,一閃即過(guò)。接下來(lái)顯示當(dāng)前 環(huán)境的 溫度, 而且會(huì)發(fā)現(xiàn)液晶上 的溫度時(shí)不時(shí)的改變。 若不顯示則說(shuō)明硬件有問(wèn)題,此時(shí)蜂鳴器將報(bào)警,綠色指示燈也會(huì)點(diǎn)亮。硬件正常, 但當(dāng)前顯示的溫度假如不在設(shè)置的溫度范圍之內(nèi),那么蜂鳴器還是會(huì)報(bào)警的。 此時(shí) 就應(yīng)該明白到當(dāng)前環(huán)境溫度不在原來(lái)設(shè)定的上下限范圍之內(nèi)。 直到采取措施改變環(huán)境溫度在上下限范圍內(nèi)或調(diào)整溫度上下限 ,使電路不在報(bào)警。 第六章 小結(jié) 本畢業(yè)設(shè)計(jì)作品,就是單片機(jī)在智能化儀表 方面的具體應(yīng)用,充分體現(xiàn)了單片機(jī)的優(yōu)越之處。 而 溫度是表征物體冷熱程度的物理量,它與人們的生活密切相關(guān)。傳統(tǒng)的溫度是表征物體冷熱程度的物理量,它與人們的生活密切相關(guān)。傳統(tǒng)的溫度計(jì)有著太多的自身局限性,從而制約了它在眾多領(lǐng)域中的應(yīng)用。數(shù)字式溫度計(jì)的出現(xiàn),使得這 些問(wèn)題迎刃而解,它不僅拓寬了溫度計(jì)的應(yīng)用范圍,而且具有實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、高效性等特點(diǎn)。 因此,通過(guò)對(duì)比其他的設(shè)計(jì)方案,我們選擇制作數(shù)字溫度計(jì)。 在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)制作過(guò)程中, 我更加意識(shí)到了實(shí)踐的重要性??此埔粋€(gè)簡(jiǎn)單的溫度計(jì),電路也 相對(duì) 比較簡(jiǎn)單。但在實(shí)際制作過(guò)程中, 我發(fā)現(xiàn) 集成芯片 的電路較難焊接 ,各個(gè)電子元件的布置 也相當(dāng)有講究 ,對(duì)故障的分析和排除,都需要 付出努力,要求較強(qiáng)的動(dòng)手能力。 在調(diào)試過(guò)程中遇到很多問(wèn)題, 察覺(jué) 硬件上的理論知識(shí)學(xué)得不夠扎實(shí),對(duì)電路板的檢測(cè)方法掌握得不夠 熟練 ,因此給硬件排除故障帶來(lái)了一定的難度。軟件上 ,邏輯思維較為混亂, 編程及修改能力相當(dāng)?shù)牟?。通過(guò)這次的制作 ,它 進(jìn)一步 培養(yǎng)了 我遇到問(wèn)題及 解決問(wèn)題的能力 。 總之,這次電路的設(shè)計(jì)與制作,更深刻的讓我明白做每件事都時(shí)刻要持有認(rèn)真、 仔細(xì) 、耐心的 態(tài)度 去完成。 雖然制作過(guò)程中電路出現(xiàn)了很多的問(wèn)題,但是經(jīng)過(guò)同組員們的共同努力及 在 他人 的幫助下,多次修改后 最終電路 才能 完全的 實(shí)現(xiàn)功能。 本論文是在 指導(dǎo)老師 悉心 的 指導(dǎo)和熱情 的 幫助 下完成的。老師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)峻的治學(xué)態(tài)度及隨和的為人之道給我留下了難以 深刻 的印象,這將使我終身受益 。同時(shí),老師在生活上也給了我極大的鼓勵(lì)和幫助。為此,我要 對(duì)她 致以最衷心的感謝 ! 在 大學(xué)學(xué)習(xí) 中,我與同學(xué)建立了深厚的友誼,他們?cè)谖矣龅嚼щy時(shí)無(wú)私地伸出援助之手,對(duì) 于 他們 給予我 的幫助 ,在這 我 要 特別 表示 感謝。最后,對(duì) 于 關(guān)心、支持我的親人 及老師致以最衷心的感謝! 參考文獻(xiàn) [1] 何立民178。單片機(jī)中級(jí)教程 —— 原理與應(yīng)用178。北京航空航天大學(xué)出版社, 2020年 [2] 何立民178。 MCS51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)178。北京航空航天大學(xué)出版社, 2020年 [3] 王嘉陵178。畢業(yè)論文寫(xiě)作與答辯178。四川大學(xué)出版社, 2020年 [4] 趙潤(rùn)林 張迎輝178。單片機(jī)原理與應(yīng)用教程178。北京大 學(xué)出版社, 2020年 [5]何立民 178。 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編 [M]178。 北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 , 2020年 [6]楊剛 周群 178。 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐 [M]178。 北京 :電子工業(yè)出版社 , 2020年 附錄 一 原程序 TEMP_ZH DATA 24H 。實(shí)時(shí)溫度值存放單元 TEMPL DATA 25H TEMPH DATA 26H TEMP_TH DATA 27H 。高溫報(bào)警值存放單元 TEMP_TL DATA 28H 。低溫報(bào)警值存放單元 TEMPHC DATA 29H TEMPLC DATA 2AH K1 EQU
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