單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-22 02:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 編程和進(jìn)行程序校驗時，P2口接收輸入的8位地址。(D).P3口（10腳～17腳）：～。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向I/O接口，也可以將每1位用于第2功能，而且P3口的每一條引腳均可獨立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能。P3口的第2功能見下表 表1 引腳第2功能RXD（串行口輸入端0）TXD（串行口輸出端）INT0（部中斷0請求輸入端，低電平有效）INT1（中斷1請求輸入端，低電平有效）T0（時器/計數(shù)器0計數(shù)脈沖端）T1（時器/計數(shù)器1數(shù)脈沖端）WR（部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出端，低電平有效）RD（部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效）綜上所述，MCS—51系列單片機(jī)的引腳作用可歸納為以下兩點：1).單片機(jī)功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳具有第2功能；2).單片機(jī)對外呈3總線形式，由PP0口組成16位地址總線；由P0口分時復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線。(四)溫度傳感器電路采用一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20來作為本課題的溫度傳感器。DS18B20溫度傳感器是美國達(dá)拉斯(DALLAS)半導(dǎo)體公司推出的應(yīng)用單總線技術(shù)的數(shù)字溫度傳感器。該器件將半導(dǎo)體溫敏器件、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲器等做在一個很小的集成電路芯片上。本設(shè)計中溫度傳感器之所以選擇單線數(shù)字器件DS18B20，是在經(jīng)過多方面比較和考慮后決定的，主要有以下幾方面的原因：（1）系統(tǒng)的特性：測溫范圍為55℃～+125℃ ，℃；溫度轉(zhuǎn)換精度9～12位可變，能夠直接將溫度轉(zhuǎn)換值以16位二進(jìn)制數(shù)碼的方式串行輸出；12位精度轉(zhuǎn)換的最大時間為750ms；可以通過數(shù)據(jù)線供電，具有超低功耗工作方式。（2）系統(tǒng)成本：由于計算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，新型大規(guī)模集成電路功能越來越強(qiáng)大，體積越來越小，而價格也越來越低。一支DS18B20的體積與普通三極管相差無幾，價格只有十元人民幣左右。（3）系統(tǒng)復(fù)雜度：由于DS18B20是單總線器件，微處理器與其接口時僅需占用1個I/O端口且一條總線上可以掛接幾十個DS18B20，測溫時無需任何外部元件，因此，與模擬傳感器相比，可以大大減少接線的數(shù)量，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，減少工程的施工量。（4）系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)：由于引線的減少，使得系統(tǒng)接口大為簡化，給系統(tǒng)的調(diào)試帶來方便。同時因為DS18B20是全數(shù)字元器件，故障率很低，抗干擾性強(qiáng)，因此，減少了系統(tǒng)的日常維護(hù)工作。DS18B20溫度傳感器只有三根外引線：單線數(shù)據(jù)傳輸總線端口DQ ，外供電源線VDD，共用地線GND。DS18B20有兩種供電方式：一種為數(shù)據(jù)線供電方式，此時VDD接地，它是通過內(nèi)部電容在空閑時從數(shù)據(jù)線獲取能量，來完成溫度轉(zhuǎn)換，相應(yīng)的完成溫度轉(zhuǎn)換的時間較長。這種情況下，用單片機(jī)的一個I/O口來完成對DS18B20總線的上拉。另一種是外部供電方式(VDD接+5V)，相應(yīng)的完成溫度測量的時間較短。在本設(shè)計中采用外部供電方式實現(xiàn)DS18B20傳感器與單片機(jī)的連接，其接口電路如圖4所示。圖3 溫度傳感器接口 (五)LCD顯示電路本課題設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)是采用液晶屏128*64作為顯示模塊，其接口原理圖如下圖6所示：圖4液晶顯示接口電路 (六)按鍵接口電路本課題設(shè)計采用的鍵盤模塊，其接口原理圖如下圖8所示：圖6 鍵盤模塊電路(七)升溫降溫電路本設(shè)計采用了光電耦合器控制三極管，再進(jìn)一步控制繼電器線圈，這樣做的好處：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。如下圖所示。圖7 升降溫模塊電路(八)報警電路本設(shè)計采用蜂鳴音報警電路。連接圖如圖36所示，當(dāng)輸出高電平“1”時，晶體三極管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；當(dāng)輸出低電平“0”時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。 圖8 三極管驅(qū)動的蜂鳴音報警電路，當(dāng)單片機(jī)輸出一個低電平時，蜂鳴器就會發(fā)出報警信號，說明溫度已經(jīng)超過規(guī)定的上下限值，外部輸出設(shè)備應(yīng)該啟動進(jìn)行相應(yīng)的措施。只用在人按下復(fù)位按鈕或溫度在允許的范圍內(nèi)報警電路就不會觸動。三、系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)的軟件主要是采用C語言，對單片機(jī)進(jìn)行變成實現(xiàn)各項功能。主程序?qū)δK進(jìn)行初始化，而后調(diào)用讀溫度、處理溫度、顯示、鍵盤等模塊。用的是循環(huán)查詢方式，來顯示和控制溫度，主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值并負(fù)責(zé)調(diào)用各子程序,其程序流程如圖10系統(tǒng)程序流程圖。圖9系統(tǒng)程序流程圖(一)溫度采集子程序 溫度采集就是把溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)，供顯示器顯示和溫度控制部分的判定。程序流程框圖如圖12所示。圖10 溫度采集流程圖 (二)按鍵掃描子程序按鍵掃描就是通過按鍵調(diào)節(jié)設(shè)定溫度的上下限的值和控制單片機(jī)的復(fù)位。按鍵掃描程序流程圖如圖14。圖11 按鍵掃描子程序(二)溫度控制子程序溫度控制就是通過采集到的溫度預(yù)設(shè)定的溫度比較，當(dāng)溫度高于設(shè)定的溫度上限時，并通過光電耦合器和繼電器的動作，繼而啟動通風(fēng)散熱設(shè)備，使棚內(nèi)的溫度降低；當(dāng)溫度低于設(shè)定的溫度下限時，并通過光電耦合器和繼電器的動作，繼而啟動加熱設(shè)備，是棚內(nèi)的溫度升高。溫度控制程序流程圖如下圖所示。圖12 溫度控制子程序四、結(jié)束語本設(shè)計是一個溫度自動控制系統(tǒng)。系統(tǒng)溫度可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度降低時實現(xiàn)自動通風(fēng)降溫，在環(huán)境溫度升高時實現(xiàn)自動升溫，以保持溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)。通過此次畢業(yè)論文的課題設(shè)計，我們學(xué)會了怎樣把所學(xué)的書本知識應(yīng)用于實踐中去，并學(xué)會了如何去思考整個控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。
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