【文章內容簡介】 ’ 設 置 完 成 ？N NY Y N加 熱控 制開 始初 始 化讀 D 1 8 B 2 0溫 度 轉 換顯 示 溫 度加 熱 溫 度 設 置 8 0 ℃預 設 溫 度 ＋ 5 預 設 溫 度 5Y 18 實 測 溫 度 = 預 設 溫 度 保 溫 指 示 燈 亮 , 停 止 加 熱 加 熱 指 示 燈 亮 , 開 始 加 熱設 置 溫 度 ？ 溫 度 ‘ + ’預 設 溫 度 加 5 溫 度 ‘ ’預 設 溫 度 減 5設 置 完 成 ？加 熱控 制實 測 溫 度 預 設 溫 度加 熱控 制讀 1 8 B 2 0溫 度 轉 換顯 示 溫 度實 測 溫 度 = 預 設 溫 度 加 熱 指 示 燈 亮 , 開 始 加 熱實 測 溫 度 預 設 溫 度保 溫 指 示 燈 亮 , 停 止 加 熱YYYNNYYNNNNNYY圖 41 主程序流程 圖 各個模塊的流程圖 讀取溫度 DS18B20 模塊的流 程 由于 DS18B20采用的是一根數據線實現(xiàn)數據的雙向傳輸，而對 AT89S52單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對 DS18B20芯片的訪問。 DS18B20單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念。因此系統(tǒng) 19 對 DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復位脈沖） → 發(fā) ROM功能命令 → 發(fā)存儲器操作命令 → 處理數據 DS18B20雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點， DS18B20必須首先調用啟 動溫度轉換函數，根據數據手冊上對應轉換時間來超作，如為 12位轉換，則應該是最大 750mS，另外在對 DS18B20超作時，時序要求非常嚴格，因此最好禁止系統(tǒng)中斷。 由于 DS18B20是在一根 I/O線上讀寫數據，因此，對讀寫的數據位有著嚴格的時序要求。 DS18B20有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數據傳輸的正確性和完整性。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，而每一次命令和數據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據，在進行寫命令后，主機需啟動讀時 序完成數據接收。數據和命令的傳輸都是低位在先。 DS18B20的讀時序： （ 1）對于 DS18B20的讀時序分為讀 0時序和讀 1時序兩個過程。 （ 2）對于 DS18B20的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在 15秒之內就得釋放單總線 ,以讓 DS18B20把數據傳輸到單總線上。 DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要 60us才能完成。 DS18B20的寫時序 ： （ 1）對于 DS18B20的寫時序仍然分為寫 0時序和寫 1時序兩個過程。 （ 2）對于 DS18B20寫 0時序和寫 1時序的要求不同，當要寫 0時序時，單總線要被拉 低至少 60us，保證 DS18B20能夠在 15us到 45us之間能夠正確地采樣 IO總線上的 “0” 電平，當要寫 1時序時，單總線被拉低之后，在 15us之內就得釋放單總線。 系統(tǒng)程序設計主要包括三部分：讀出溫度子程序、溫度轉換命令子程序、顯示溫度子程序。 20 開 始初 始 化D S 1 8 B 2 0 存 在 嗎 ？R O M 操 作 命 令存 儲 操 作 命 令讀 取 溫 度 值返 回YN 圖 42 讀取溫度 DS18B20 模塊的流程 圖 程序代碼為： GET_TEMPER: SETB DQ 。讀出轉換后的溫度值 LCALL INIT_1820 。先復位 DS18B20 JB FLAG1,TSS2 RET 。判斷 DS1820 是否存在 ?若 DS18B20 不存在則返回 TSS2: MOV A,0CCH 。DS18B20 已經被檢測到 !!!!!!!!!!!!!!!跳過 ROM 匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,44H 。發(fā)出溫度轉換命令 LCALL WRITE_1820 LCALL DISPLAY 。這里通過調用顯示子程序實現(xiàn)延時一段時間 ,等待 AD 轉換結束 ,12 位的話 750 微秒 LCALL INIT_1820 。準備讀溫度前先復位 MOV A,0CCH 。跳過 ROM 匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,0BEH 。發(fā)出讀溫度命令 LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200 。將讀出的溫度數據保存到 35H/36H RET 21 鍵盤掃描處理流程 此流程為鍵盤掃描處理， CPU通過檢測各數據線的狀態(tài) (0或 1)就能知道是否有按鍵閉合以及哪個按鍵閉合。鍵盤管理程序的功能是檢測是否有按鍵閉合，如果有按鍵閉合，消除抖動，根據鍵號轉到相應的鍵處理程序，按鍵流程圖如圖 43所示。 開 始溫 度 設 置 鍵 是 否 按 下 ?調 設 置 功 能 子 程 序溫 度 + 5 鍵 是 否 按 下 ?溫 度 5 鍵 是 否 按 下 ?返 回 鍵 是 否 按 下 ?調 溫 度 + 5 功 能 子 程 序調 溫 度 5 功 能 子 程 序調 顯 示 子 程 序返 回 主 程 序YNNYYYN溫 度 設 置 鍵 是 否 按 下 ?YNNYN 圖 43 鍵盤掃描子程序流程圖 22 報警處理流程 運行程序后，溫度傳感器 DS18B20即可對環(huán)境進行溫度采集，并送 LED數碼管顯示。我們可以在程序里設定溫度上限值，當采集到的外界溫度高于當前所設定溫度上限值時，程序就會進入報警子程序，觸發(fā)蜂鳴器進行報警。其程序流程圖如圖 44所示。 開 始P 2 . 7 取 反 ， 啟 動 蜂 鳴 器不 啟 動 蜂 鳴 器 ，正 常 顯 示 溫 度進 行 溫 度 比 較 ， 超 過 上 限 值 ？ NY 圖 44 報警子程序流程圖 23 第五章 系統(tǒng)調試 硬件電路調試 仔細檢查所接 電路，按照硬件原理圖接線，理論上是能實現(xiàn)的，如果數碼管不顯示，則應該檢查線路是否正確，或是因為單片機沒有工作，還有集電極和發(fā)射極是否接對。如果只顯示兩個八，則可能是 DS18B20沒有接正確，檢查上拉電路是否接好。另外要注意的是，由單片機輸出的控制信號比較小，需要進行放大才能驅動繼電器工作，否則就不能實現(xiàn)升溫過程，通常選用 8550三極管來進行放大。還有 220V交流電綠色接頭和加熱管黃色接頭必須接正確，否則導致電路燒壞。蜂鳴器是低電平有效。如果能注意這些問題，電路基本不會出錯。 軟件調試 如果硬件電路檢 查后，沒有問題卻實現(xiàn)不了設計要求，則可能是軟件編程的問題，首先應檢查初始化程序，然后是讀溫度程序，顯示程序，以及繼電器控制程序，對這些分段程序，要注意邏輯順序，調用關系，以及涉及到了標號，有時會因為一個標號而影響程序的執(zhí)行，除此之外，還要熟悉各指令的用法，以免出錯。還有一個容易忽略的問題就是，源程序生成的代碼是否燒入到單片機中，如果這一過程出錯，那不能實現(xiàn)設計要求也是情理之中的事。本人在設計的時候在偉福仿真軟件進行調試，通過此軟件進行調試可以很方便的觀察單片機內部各個寄存器及內部存儲器變化情況，以方便進行調 試。 硬件與軟件調試相結合，仔細檢查各個模塊的設計，舊能順利完成任務，實現(xiàn)設計要求，在調試過程中必須認真耐心，不能有一點馬虎，否則遺漏一個小的問題就會導致整個設計的失敗。 24 系統(tǒng)操作說明 本系統(tǒng)上電后數碼管顯示當前測量溫度，此時加熱指示燈和保溫指示燈均不點亮；若此時按 “ 自動加熱 ” 鍵，則單片機自動將預加熱溫度設置為 80℃ 并開始加熱，送出一個加熱信號，并點亮加熱指示燈；若按“ 溫度設置 ” 鍵，則進入預加熱溫度設置界面，此時數碼管閃爍顯示預設置溫度，此時通過按鍵 “ ＋ ” 和 “ － ” 進行設置溫度，預設置溫度按“5” 遞 增或遞減，設置好溫度后再按一次 “ 溫度設置 ” 鍵確定，單片機保存預設置溫度，并開始加熱。此時單片機通過數碼管顯示實時檢測的溫度并和預設置溫度進行對比，如果實測溫度大于或等于預設置溫度，則單片機發(fā)出停止加熱信號并熄滅加熱指示燈，點亮保溫指示燈，且當超過預設溫度時發(fā)出報警；當溫度下降到預設置溫度以下 5度時，單片機再次發(fā)出加熱信號，同時熄滅保溫指示燈，點亮加熱指示燈，依次循環(huán)控制。 數據測試 1．靜態(tài)數據測試 取一桶凈水，改變它的溫度，觀察數碼管上顯示的溫度值，并用溫度計進行測溫，記錄兩組數據，比較差異。記錄表 如下： 表 51 靜態(tài)溫度數據測試表 溫度 ℃ 1 2 3 4 5 6 顯示溫度 23 47 63 77 84 90 測量溫度 24 47 63 80 84 91 有測試數據可知，本系統(tǒng)測溫結果與溫度計測溫基本一致，能滿足 25 設計，證明了設計的合理性。 2．動態(tài)數據測試 進行溫度設定，通過設定溫度值（ 75℃ ），觀察加熱管的加熱情況，以及數碼管的顯示值，再用溫度計測量水溫，每隔一段時間記錄一次數據，將兩組值進行比較。記錄表如下：（設定前溫度為 25℃ ） 表 52 靜態(tài)溫度數據測試表 組數 分組 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 顯示溫度 25 29 34 39 42 48 53 58 62 67 70 73 75 測量溫度 25 28 34 38 42 49 53 59 63 67 71 74 75 通過上表可看出在加熱的過程中 ,顯示的溫度與實測的溫度近似一樣 ,說明系統(tǒng)的設計達到精度要求 ,但還是略有偏差 ,基本不影響設計結果。 整 個測試過程表明設計達到了任務書的要求，證明了該方案是合理可行的 ，順利完成了設計，達到了預想結果。 26 第六章 結論 本次設計主要思路是通過對單片機編程將由溫 度傳感器 DS18B20采集的溫度外加驅動電路顯示出來，包括對繼電器的控制，進行升溫，當溫度達到上下限蜂鳴器進行報警。 ，初始按下表示開始進入溫度設定狀態(tài)，然后通過 升降，再次按下 ，表示確認所設定的溫度，然后轉入升溫或降溫。， 表示保溫狀態(tài)。 。 。整個電路都是通過軟件控制實現(xiàn)設計要求。 通過本次設計我學到了很多東西，做好畢業(yè)設計不僅要具備扎實 的書本知識并會善于應用，還要學會查閱資料，對以前學過的知識不清楚的地方還要進行復習，實在搞不明白的地方要向老師或同學請教，這樣才可能做出一個比較不錯的設計。通過此次設計過程，使我明白作為一個電氣專業(yè)的學生所應掌握的專業(yè)軟件如 protel，并對可編程邏輯器件的應用、開發(fā)有了更進一步的了解和掌握。 27 參考文獻 [l] 樂建波 編著《溫度控制系統(tǒng)》化學工業(yè)出版社 [2] [美 ]Ken 《數字音頻原理及應用》 .蘇菲 .第 4 版 .北京 :電子工業(yè)出版社， 2021,2 [3] 謝自美 編著 《電子線路設計 實驗 測試（第二版）》 華中科技大學出版社 2021 [4] 陳東光 編著《單片微型計算機原理及 C 語言程序設計》華中科技大學出版社 [5] 武慶生 仇梅 編著 《單片機原理與應用》 電子科技大學出版社 [6] 譚浩強 編著《 C 程序設計》 .北京 :清華大學出版社 199