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正文內(nèi)容

智能型燈箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案(編輯修改稿)

2025-05-24 08:57 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 斷允許控制位EX1IE.外部中斷1允許控制位ET0定時(shí)器0中斷允許控制位EX0 .外部中斷1允許控制位6. AT89C52晶振特性AT89C52 單片機(jī)有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器,XTAL1 和XTAL2 分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來(lái)一起構(gòu)成自激振蕩器。從外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件的話,XTAL2 可以不接,而從XTAL1 接入。由于外部時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)二分頻觸發(fā)后作為外部時(shí)鐘電路輸入的,所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有其它要求,最長(zhǎng)低電平持續(xù)時(shí)間和最少高電平持續(xù)時(shí)間等還是要符合要求的。圖37 內(nèi)部振蕩電路連接圖圖38 外部振蕩電路連接 顯示電路 在單片機(jī)控制中,顯示裝置是一個(gè)重要組成部分,主要用來(lái)顯示車間燈箱工作中其內(nèi)部溫度狀況,以便于保護(hù)燈箱。常用的顯示器件有顯示記錄儀、發(fā)光二極管顯示器LED、液晶顯示器LCD、大屏幕顯示器和圖形顯示器終端CRT。本設(shè)所用的是LED 顯示器。一、 LED 顯示器工作原理:在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中,注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái),從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二級(jí)管叫發(fā)光二極管,簡(jiǎn)稱LED。 LED顯示器屬于全固體冷光源,更小、更輕、更堅(jiān)固,工作電壓僅有2V,使用壽命長(zhǎng)達(dá)十多年。按照通常的光效定義,LED的發(fā)光效率并不高,但由于LED的光譜幾乎全部集中于可見(jiàn)光頻段,效率可達(dá)8090%。 LED顯示器有多種結(jié)構(gòu)形式,單段的圓形或方形LED常用來(lái)顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),8段可以顯示各種數(shù)字和字符,所以也稱為L(zhǎng)ED數(shù)碼管,其外形如圖313所示。8段LED在控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛。 (a)單段 (b)方形圖39 LED顯示器八段LED顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成。基中7個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光管排列成“日”字形( 如圖314 a),點(diǎn)形的發(fā)光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用。LED顯示器有兩種不同的形式:一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連在一起的,稱之為共陽(yáng)極LED現(xiàn)時(shí)器(如圖314 b); 另一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起的,稱之為共陰極LED顯示器(如圖314 c)。(a)段排列 (b)共陰極 (c)共陽(yáng)極圖310 LED數(shù)碼顯示器結(jié)構(gòu)原理圖共陰和共陽(yáng)結(jié)構(gòu)的LED顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí),相應(yīng)的筆劃段發(fā)亮,由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。8個(gè)筆劃段hgfedcba對(duì)應(yīng)于一個(gè)字節(jié)(8位)的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8位二進(jìn)制碼就可以表示欲顯示字符的字形代碼。共陰極LED的所有發(fā)光管的陰極并接成公共端COM,而共陽(yáng)極LED的所有發(fā)光管的陽(yáng)極并接成公共端COM。當(dāng)共陰極LED的COM端接地,則某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極加上高電平時(shí),則該管有電流流過(guò)因而點(diǎn)亮發(fā)光;當(dāng)共陽(yáng)極LED的COM端接高電平,則某個(gè)發(fā)光管的陰極加上低電平時(shí),則該管有電流流過(guò)因而點(diǎn)亮發(fā)光。8段LED通過(guò)不同段點(diǎn)亮?xí)r的組合,可以顯示0~A~F等十六進(jìn)制數(shù)。顯然,將單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸出口與LED各段引腳相連,控制輸出的數(shù)據(jù)就可以使LED顯示不同的字符。通常把控制LED數(shù)碼管發(fā)光顯示字符的8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼或者字符譯碼.二、 LED顯示器顯示方式 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中,常利用n個(gè)LED顯示器構(gòu)成n位顯示。通常把點(diǎn)亮LED某一段的控制稱為段選,而把點(diǎn)亮LED某一位的控制稱為位選或片選。根據(jù)LED顯示器的段選線、位選線與控制端口的連接方式不同,LED顯示器有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。本設(shè)計(jì)采用的是動(dòng)態(tài)的顯示方式,所以以下著重介紹動(dòng)態(tài)顯示。 動(dòng)態(tài)掃描顯示是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式。其接口電路是把所有顯示器的8個(gè)筆劃段da~dp同名端連在一起,而每一個(gè)顯示器的公共極各自獨(dú)立地受I/O線控制。 CPU向字段輸出口送出字形碼時(shí),所有顯示器接收到相同的字形碼,但究竟是哪個(gè)顯示器亮,則取決于端,而這一端是由I/O控制的,因此就可以自行決定何時(shí)顯示哪一位了。所謂動(dòng)態(tài)掃描就是采用分時(shí)的方法,輪流控制各個(gè)顯示器的端,使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過(guò)程中,每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的(約1ms),但由于人的觀覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng),盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮,但只要掃描的速度足夠快,給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù),不會(huì)有閃爍感。 三LED顯示器顯示設(shè)計(jì)電路圖 本設(shè)計(jì)采用的是LED顯示,由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗低、配置靈活、顯示清晰、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),目前已被微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及智能化儀表廣泛采用。由于本設(shè)計(jì)所用的溫度傳感器是DS18B20, 其測(cè)溫范圍是-55℃~+125℃,在10~+85℃時(shí)精度為177?!?,所以采用8個(gè)LED數(shù)碼管顯示。其具體的設(shè)計(jì)電路圖如下圖所示。圖311 動(dòng)態(tài)循環(huán)掃描顯示電路圖 按鍵電路 按鍵和電路的設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分,通過(guò)按鍵工作人員可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制;從而達(dá)到實(shí)際的控制目標(biāo)。本設(shè)計(jì)一共設(shè)有四個(gè)按鍵,他們分別是輸入和確定鍵、加一鍵、減一鍵和復(fù)位鍵,當(dāng)需要對(duì)控制器進(jìn)行設(shè)置時(shí),首先按輸入和確定鍵進(jìn)入設(shè)置的狀態(tài),再通過(guò)加一鍵和減一鍵來(lái)設(shè)置具體的數(shù)值,最后按輸入和確定鍵進(jìn)行確定和退出設(shè)置狀態(tài),復(fù)位鍵用來(lái)當(dāng)系統(tǒng)死機(jī)時(shí)使系統(tǒng)恢復(fù)到初試的狀態(tài)重新運(yùn)行。其具體的設(shè)計(jì)電路土如圖316所示。圖312 按鍵設(shè)計(jì)電路圖 后向通道的設(shè)計(jì)燈箱工作工程中溫度是很主要的參數(shù),也影響著它的性能和壽命,所以檢測(cè)出它運(yùn)行工作中溫度很主要,所以后向通道是整個(gè)溫度控制器的執(zhí)行部分,它主要用來(lái)控制風(fēng)扇的工作狀態(tài),當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí),單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)控制后向通道啟動(dòng)風(fēng)扇,當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí),單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)打開(kāi)燈箱里面的燈,從而達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。當(dāng)溫度低于設(shè)置溫度如下圖:圖313 溫度低于設(shè)置,打開(kāi)燈箱控制圖當(dāng)溫度超過(guò)溫度設(shè)計(jì),則啟動(dòng)風(fēng)扇:圖313 啟動(dòng)風(fēng)扇電路設(shè)計(jì)電路圖 下載程序電路 MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電?!〉谝徊糠质请姾杀秒娐?。由6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和12v兩個(gè)電源,提供給RS232串口電平的需要。   第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由11114腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。   其中13腳(R1IN)、12腳(R1OUT)、11腳(T1IN)、14腳(T1OUT)為第一數(shù)據(jù)通道。   8腳(R2IN)、9腳(R2OUT)、10腳(T2IN)、7腳(T2OUT)為第二數(shù)據(jù)通道。   TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭;DB9插頭的RS232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。   第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC(+5v)。 數(shù)據(jù)保護(hù)功能模塊的介紹及其應(yīng)用X5045芯片簡(jiǎn)介X5045是一種集看門狗、電壓監(jiān)控和串行EEPROM 三種功能于一身的可編程控制電路。課題設(shè)計(jì)中介紹了它的主要特點(diǎn)和工作原理,同時(shí)結(jié)合8051 單片機(jī)給出了MPU 與X5045的接口電路與相應(yīng)的讀寫程序。X5045的引腳圖見(jiàn)圖33,其功能如下:圖33 X5045的引腳圖CS 為片選信號(hào);SO為串行輸出;SI為串行輸入;SCK為串行時(shí)鐘輸入;WP為EEPROM寫保護(hù)輸入。RESET為復(fù)位信號(hào)輸出。Vss為地。Vcc為電源電壓。 X5045使用三線總線串行(SPI)外設(shè)接口,對(duì)芯片進(jìn)行操作的所有操作碼、字節(jié)地址及寫入的數(shù)據(jù)都從SI引腳輸入,寫入數(shù)據(jù)在串行時(shí)鐘SCK的上升沿被鎖存。從芯片讀取的數(shù)據(jù)從SO引腳串行移出,并在SCK的下降沿讀出數(shù)據(jù)。芯片的把關(guān)定時(shí)器和電壓監(jiān)視器都對(duì)單片機(jī)提供獨(dú)立的保護(hù)。,RESET引腳立即自動(dòng)產(chǎn)生高電平復(fù)位信號(hào),并一直保持到電源電壓恢復(fù)正常;當(dāng)系統(tǒng)上電或掉電時(shí),RESET引腳也自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)高電平復(fù)位信號(hào);當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),只要把關(guān)定時(shí)器達(dá)到其可編程的超時(shí)極限,RESET引腳立即自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)200ms的高電平復(fù)位信號(hào)。這樣,就可有效地防止死機(jī)、數(shù)據(jù)誤寫及誤操作等故障的發(fā)生。 X5045芯片內(nèi)部有2K8位的串行EEP2ROM,可以擦寫十萬(wàn)次以上,內(nèi)部數(shù)據(jù)可以保存一百年以上。應(yīng)用時(shí)可以通過(guò)編程對(duì)指定的塊進(jìn)行鎖定,以防止由于誤操作等原因破壞保存的數(shù)據(jù)。CPU 每隔一段時(shí)間(可編程設(shè)定)向X5045發(fā)一個(gè)觸發(fā)信號(hào),否則它會(huì)使系統(tǒng)復(fù)位,以保證系統(tǒng)不死機(jī)。 X5045指令簡(jiǎn)介 X5045有七條指令(如表31),對(duì)芯片所有操作都是通過(guò)對(duì)指令寄存器寫命令來(lái)完成的。所有指令、地址、數(shù)據(jù)均以高位在前的方式串行傳送,向指定的存儲(chǔ)單元寫數(shù)據(jù)。表31 X5045的指令存儲(chǔ)器 指令名指令格式操作WREN0000 0110設(shè)置寫使能(允許寫操作)WRDI0000 0100復(fù)位寫使能(禁止寫操作)RSDR0000 0101讀狀態(tài)寄存器WRSR0000 0001寫狀態(tài)寄存器 (超時(shí)時(shí)間和塊操作)READAs011 0000從指定的起始起址讀取數(shù)據(jù)WRITE0000 As011向指定的存儲(chǔ)單元寫數(shù)據(jù) X5045內(nèi)有一個(gè)八位狀態(tài)寄存器,在任何時(shí)間都可以通過(guò)指令訪問(wèn)其中的內(nèi)容。復(fù)位時(shí)為0,其格式如表32所示。表32 X5045的狀態(tài)存儲(chǔ)器765400WD1WD03210BL1BL0WELWIP WIP:只讀位,用于指示芯片是否正忙于內(nèi)部非易失性的寫操作。WEL:寫使能,指示當(dāng)前寫使能鎖存器狀態(tài)。BLBL0;設(shè)置EEPROM塊保護(hù)的地址范圍,見(jiàn)表33。表33 塊保護(hù)地址范圍BL1BL0被保護(hù)的地址范圍0001180 1FF10100 1FF11000 1FF WD WD0 :設(shè)置把關(guān)定時(shí)器的超時(shí)周期,見(jiàn)表34。表34 定時(shí)器的超時(shí)周期WD1WD0超時(shí)周期00 s01600 ms10200 ms11禁止在本次設(shè)計(jì)中X5045的應(yīng)用圖34 X5045在本次設(shè)計(jì)中的運(yùn)用如上圖34所示,由于X5045芯片內(nèi)部有2K8位的串行EEP2ROM,可以擦寫十萬(wàn)次以上,內(nèi)部數(shù)據(jù)可以保存一百年以上。應(yīng)用時(shí)可以通過(guò)編程對(duì)指定的塊進(jìn)行鎖定,以防止由于誤操作等原因破壞保存的數(shù)據(jù)。CPU每隔一段時(shí)間(可編程設(shè)定)向X5045發(fā)一個(gè)觸發(fā)信號(hào),否則它將使系統(tǒng)復(fù)位,以保證系統(tǒng)不死機(jī)。所以X5045可有效地防止死機(jī)、數(shù)據(jù)誤寫及誤操作等故障的發(fā)生。所以在本次設(shè)計(jì)中,它也以重要的環(huán)節(jié)出現(xiàn)在設(shè)計(jì)圖中。 第4章 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用匯編語(yǔ)言,對(duì)單片機(jī)進(jìn)行變成實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。主程序?qū)δK進(jìn)行初始化,而后調(diào)用讀溫度、處理溫度、顯示、鍵盤、和、各模塊。用的是循環(huán)查詢方式,來(lái)顯示和控制溫度,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)前溫度值并負(fù)責(zé)調(diào)用各子程序,。開(kāi)始初始化啟動(dòng)DB18B20讀溫度計(jì)算溫度LED顯示 計(jì)算溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能包括初始化,判斷DS18B20是否存在,若存在則進(jìn)行一系列的讀操,作若不存在則返回。其程序流程圖如圖42所示。圖42讀溫度流程圖 按鍵處理子程序 按鍵處理子程序主要是負(fù)責(zé)參數(shù)的設(shè)置,主程序每循環(huán)一次都要對(duì)按鍵進(jìn)行掃描,判斷是否有輸入鍵按下則進(jìn)行一系列的按鍵輸入操作。其程序流程框圖如圖43所示。圖43溫度轉(zhuǎn)換流程圖 計(jì)算溫度子程序計(jì)算溫度子程序?qū)AM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44所示。 開(kāi)始溫度零下?溫度值取補(bǔ)碼置“—”標(biāo)志計(jì)算小數(shù)位溫度BCD值計(jì)算整數(shù)位溫度BCD值 結(jié)束置“+”標(biāo)志NY圖44 計(jì)算溫度子程序 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作,當(dāng)最高顯示位為0時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位。程序流程圖如圖45。溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器十位數(shù)0?百位數(shù)0?十位數(shù)顯示符號(hào)百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)(不顯示符號(hào)
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