【文章內(nèi)容簡介】 電流刺激液晶分子產(chǎn)生點、線、面并配合背部燈管構(gòu)成畫面。[3]本設(shè)計要顯示8路溫度的實時觀測，所以采用LGM12641BS1R型號的LCD12864進(jìn)行顯示，帶中文字庫的12864是一種具有4位或8位并行，2線或3線串行的多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體的中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊。其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集，利用該模塊靈活的接口方式和方便、簡單的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84行1616點陣的漢字，正好顯示8路冷庫觀測溫度，也可完成圖形顯示。低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶 顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。LCD12864共有20個引腳，每個引腳功能為：GND接地引腳；Vcc電源引腳；VO引腳液晶顯示對比度調(diào)整端；R/W引腳讀寫選擇端；E引腳使能信號；D0—D7引腳數(shù)據(jù)口；PSB引腳并口串口選擇；RST引腳復(fù)位引腳低電平有效；CS引腳數(shù)據(jù)或命令選擇端；NC引腳空腳。 LCD顯示屏結(jié)構(gòu)圖本設(shè)計中采用RESPACK8型號的排阻為LCD顯示屏做驅(qū)動設(shè)備，排阻就是若干個參數(shù)完全相同電阻他們都有一個引腳連在一起作為公共引腳，其他引腳正常引出，排阻一般應(yīng)用在數(shù)字電路中，作為某個單片機(jī)的并行口的上拉或者下拉電阻使用，比使用若干電阻方便。本設(shè)計中采用的排阻共有9個引腳，第一引腳接電源Vcc，其他引腳與單片機(jī)的P0口連接。 排阻結(jié)構(gòu)圖 控制電路的設(shè)計當(dāng)冷庫的溫度未達(dá)到設(shè)定溫度時候需要繼電器動作，啟動壓縮機(jī)和電磁閘，把冷氣輸入冷庫內(nèi)，使冷庫溫度能夠降低，每個繼電器接有一個壓縮機(jī)和一個電磁閘。由于設(shè)計總共有8路溫度，所以每路溫度設(shè)計有兩個繼電器來控制，當(dāng)要對當(dāng)前冷庫進(jìn)行快速降溫時候，兩個繼電器全部閉合啟動壓縮機(jī)和電磁閘輸入冷氣，實現(xiàn)快速降溫；當(dāng)需要對當(dāng)前冷庫實現(xiàn)降溫時候，單片機(jī)只驅(qū)動一個繼電器，只有一個壓縮機(jī)工作，這樣就可以實現(xiàn)降溫，和快速降溫區(qū)別。當(dāng)冷庫內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定數(shù)值時候，即冷凍室溫度達(dá)到18攝氏度，冷藏間溫度達(dá)到5攝氏度，單片機(jī)控制繼電器保持恒溫。主要用到的電氣元件有74HC595和繼電器OJSH105HM[17]。OJSH105HM是一種直流電磁繼電器，額定電壓為5V，觸電形式是常開觸電。常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流。較低的電壓去控制較大電流。較高的電壓的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 繼電器原理結(jié)構(gòu)圖74HC595是硅結(jié)構(gòu)的CMOS器件，兼容低電壓TTL電路，遵守JEDEC標(biāo)準(zhǔn)。74HC595具有8位移位寄存器和一個存儲器三態(tài)輸出的功能。存儲器和移位寄存器是分別的時鐘。數(shù)據(jù)在sh_cp的上升沿輸入到移位寄存器中去，在st_cp的上升沿輸入到存儲寄存器中。如果兩個時鐘連接在一起，則移位寄存器總是會比存儲寄存器早一個脈沖。移位寄存器有一個串行移位輸入（Ds），和一個串行輸出（Q7’）,和一個異步的低電平復(fù)位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能OE時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。 74HC595結(jié)構(gòu)引腳圖 鍵盤電路設(shè)計鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段。在一般情況下，鍵盤是由一組排列規(guī)則的按鍵組成的，但鍵盤實際上是一組按鍵開關(guān)的集合。通常，鍵盤開關(guān)利用了機(jī)械觸點的閉合和斷開作用，一個電壓信號通過鍵盤開關(guān)機(jī)械觸電的斷開和閉合，輸出一個電壓波形。常用的鍵盤接口分為獨立式鍵盤接口和行列式鍵盤接口。由于本設(shè)計中只有三個按鍵，故采用設(shè)計簡便的獨立式鍵盤接口。獨立式接口鍵盤是最簡單的鍵盤，各鍵相互獨立，直接用I/O口線的構(gòu)成單個按鍵電路，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易的判斷出是哪個按鍵按下。[2]。 鍵盤接口電路原理圖此鍵盤電路共3個按鍵，、三個按鍵分別為功能鍵、選擇鍵和設(shè)定鍵組成。當(dāng)按下功能鍵時，LCD顯示屏上通道序號閃爍，此時可進(jìn)行通道的選擇操作，選擇鍵按下時，通道序號依次向后閃爍，每按一次通道數(shù)向后移一個序號，設(shè)定鍵是把當(dāng)前通道設(shè)定為冷凍間或冷藏間，不同的設(shè)定房間，設(shè)計要求的額定溫度不同。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計在冷庫的溫度控制系統(tǒng)中即本設(shè)計中，系統(tǒng)硬件電路設(shè)計完成確定以后，下一步就是整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計和軟件調(diào)試，軟件的設(shè)計和硬件的設(shè)計同樣重要，沒有軟件控制的的硬件電路是不完整的，整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了，硬件是系統(tǒng)的軀體那么軟件就是系統(tǒng)的靈魂。軟件系統(tǒng)的可靠性來源程序的正確性，為滿足系統(tǒng)要求，軟件系統(tǒng)程序編制時一般滿足以下幾個基本要求：（1）軟件系統(tǒng)程序設(shè)計中盡量選擇模塊化的設(shè)計思路，這種設(shè)計方法的特點是易理解、易維護(hù)、便于編制和調(diào)試程序。此要求的主要做法是將幾個控制系統(tǒng)的功能進(jìn)行分解操作，當(dāng)一個完整的系統(tǒng)分解為幾個標(biāo)準(zhǔn)的模塊后，使分解的每一個模塊都能完成自己的特定系統(tǒng)控制功能，同時每個模塊的運行不受其他程序的影響，由整體到局部，再由局部到細(xì)節(jié)，根據(jù)整個系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能，確定每個模塊的設(shè)計要求，完成每個模塊的設(shè)計，逐層細(xì)分，逐個實現(xiàn)。（2）軟件系統(tǒng)設(shè)計中要實現(xiàn)實時性的控制。能夠?qū)崟r性的對電子系統(tǒng)控制是每一個控制系統(tǒng)的普遍要求，方便系統(tǒng)能及時做出對外部信號的處理結(jié)果。（3）軟件系統(tǒng)設(shè)計中要實現(xiàn)程序的可靠性和準(zhǔn)確性。在本系統(tǒng)的主程序和子程序中，利用順序查詢的方式完成邏輯運算、數(shù)據(jù)處理和功能調(diào)用等功能，盡量減少指令的跳轉(zhuǎn)。本系統(tǒng)設(shè)計時候要求了溫度的精度，所以程序的算法的正確性和精確性對結(jié)果有直接影響。一個穩(wěn)定運行的控制系統(tǒng)，抗干擾的能力必不可少，所以要提高系統(tǒng)的抗干擾能力，使系統(tǒng)更加可靠。 軟件的組成一個完整的冷庫控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)相對比較龐大，為了使程序設(shè)計時候軟件方便編寫、修改、增刪和調(diào)試程序，設(shè)計中對本系統(tǒng)軟件編制時候采用了模塊化的設(shè)計思路和方法。即整個冷庫溫度控制系統(tǒng)中的控制軟件可分解為多個獨立的小模塊，每個小模塊之間通過軟件接口連接起來，遵循模塊與模塊之間數(shù)據(jù)關(guān)系松散，但同時模塊內(nèi)部數(shù)據(jù)關(guān)系緊湊的原則，根據(jù)硬件功能的不同形成模塊化的軟件設(shè)計。在冷庫控制系統(tǒng)設(shè)計的軟件設(shè)計中，通過采用模塊化的設(shè)計思路和方法，對本系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計，采用此種方法可以使設(shè)計易理解、易維護(hù)、便于編制和調(diào)試程序，把完整的冷庫溫度控制系統(tǒng)分為三個模塊，主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊。每個模塊的設(shè)計都要符合設(shè)計要求，達(dá)到溫度的實時控制和調(diào)節(jié)，方便編寫、修改和調(diào)試每一個模塊的程序設(shè)計。 單片機(jī)的開發(fā)語言和開發(fā)環(huán)境單片機(jī)的編程語言共有四種（1）BASIC編程語言（2）PL/M編程語言（3）匯編語言（4）C語言在本設(shè)計冷庫的控制系統(tǒng)中，軟件系統(tǒng)的編程采用C語言進(jìn)行編程。C語言作為一種非常方便的語言而得到廣泛的支持，很多硬件開發(fā)都用C語言編程，如各種單片機(jī)、DSP、ARM等電子器件。單片機(jī)的C語言是一種編譯型的程序設(shè)計語言，兼顧多種高級語言特點并具備匯編語言功能，C語言程序本身不依賴于機(jī)器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改或做簡單的修改就可將程序從不同的系統(tǒng)移植過來直接使用。C語言提供了很多數(shù)學(xué)函數(shù)并支持浮點運算，開發(fā)效率高，可極大的縮短開發(fā)時間，增加程序可讀性和可維護(hù)性，而且可以直接實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制。此外C語言程序具有完整的程序模塊結(jié)構(gòu)，從而為軟件系統(tǒng)的控制中采用模塊化程序設(shè)計方法提供了有力保障。 [17]與其他匯編語言相比，單片機(jī)的C語言編程有如下優(yōu)點：（1）對單片機(jī)的指令系統(tǒng)不要求有任何的了解，就可以用C語言直接編程操作單片機(jī)。（2）寄存器分配、不同寄存器的尋址及數(shù)據(jù)類型等細(xì)節(jié)完全由編譯器自動管理，降低了對編程人員的要求。（3）程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分成不同的函數(shù)，可使程序結(jié)構(gòu)化。（4）庫中包含許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，使用方便。（5）具有方便的模塊化編程技術(shù)，使已編好的程序很容易移植，編程及程序調(diào)試時間顯著的縮短，從而提高了工作效率。 主程序模塊設(shè)計冷庫溫度控制系統(tǒng)主程序的主要任務(wù)是上電后對系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作和構(gòu)建系統(tǒng)整體的軟件框架，初始化時候包括對單片機(jī)的初始化和對各個串口的初始化操作。然后利用程序?qū)ο到y(tǒng)的溫度要求進(jìn)行設(shè)定，使冷藏間溫度為5攝氏度，冷凍間溫度設(shè)定為18攝氏度，當(dāng)和設(shè)定溫度相差5攝氏度時候，開啟快速降溫，在5攝氏度以內(nèi)時候進(jìn)行普通降溫，到達(dá)設(shè)定溫度后保持恒溫。調(diào)用溫度采集處理子程序調(diào)用顯示處理子程序每路溫度和設(shè)定溫度進(jìn)行溫度對比是否超出溫度限制繼電器工作實現(xiàn)制冷、快速制冷、恒溫NY開始結(jié)束 主程序流程圖 LCD顯示模塊設(shè)計本設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求，需要顯示8個通道的溫度，所以采用了LCD顯示模塊，這樣8個通道的溫度可以實時的顯示，方便人員觀測和記錄。LCD顯示出溫度時候總共分三部分，第一部分是通道的序號；第二部分是當(dāng)前溫度測出的溫度數(shù)值，正負(fù)溫度均可顯示；第三部分為冷藏間和冷凍間的區(qū)分，房間不同設(shè)定的溫度不同，溫度要求不同。程序設(shè)定溫度讀取通道編號讀取當(dāng)前通道溫度區(qū)分當(dāng)前通道為冷藏間和冷凍間顯示8通道溫度開始 LCD顯示模塊流程圖 溫度采集模塊設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求，需要采集8個通道溫度，每個通道用一個DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集當(dāng)前通道溫度值，應(yīng)用單片機(jī)的P1口與數(shù)字溫度傳感器DS18B20連接，對每個DS18B20溫度傳感器進(jìn)行編號，并把每個傳感器測出來的溫度信號送入單片機(jī)，交由單片機(jī)做出數(shù)據(jù)處理。發(fā)跳過ROM命令初始化DS18B20等待轉(zhuǎn)換完成讀取溫度到緩存區(qū)送入單片機(jī)處理溫度數(shù)據(jù)發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令初始化DS18B20發(fā)跳過ROM命令開始 溫度采集模塊設(shè)計流程圖結(jié) 論通過對大型冷庫控制系統(tǒng)的設(shè)計，讓我完成了一次完整的設(shè)計。經(jīng)過三個多月的方案構(gòu)思、系統(tǒng)硬件設(shè)計、系統(tǒng)軟件設(shè)計和系統(tǒng)調(diào)試，讓我對單片機(jī)還有溫度傳感器有了更深一層的了解，解決了冷藏庫溫度進(jìn)行實時測控這項只能靠人力來完成的任務(wù)，提高了其冷藏的質(zhì)量直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的指標(biāo)。本設(shè)計主要采用單片對其溫度進(jìn)行控制，由溫度采集電路、顯示電路、執(zhí)行元件和控制電路組成等組成。用AT89C52單片機(jī)作為本設(shè)計的核心控制器，對溫度傳感器采集的溫度進(jìn)行處理顯示，對繼電器發(fā)出相應(yīng)動作，實現(xiàn)對冷庫的降溫、快速降溫、恒溫和自然升溫控制，本系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、易于操作和測量精確。通過大學(xué)四年對本專業(yè)知識的學(xué)習(xí)與積累，發(fā)現(xiàn)自己還是有很多知識不足和知識面不夠廣泛，所以在本設(shè)計中也存在很多不足。做好一個完整的畢業(yè)設(shè)計需要我們自己搜集和學(xué)習(xí)更多的知識，查閱理解更多文獻(xiàn)資料，并且把大學(xué)四年學(xué)習(xí)到的知識融入設(shè)計中。通過對本課題的深入理解，我進(jìn)一步了解了傳感器的基本理論知識和應(yīng)用方法以及基本特性，對單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計和程序編制有了更深入的了解和體會，也找到了自己日常學(xué)習(xí)的不足。遇到問題很正常，查閱書籍請教老師解決設(shè)計遇到的問題，用自己所學(xué)的專業(yè)知識和查到的資料解決各種設(shè)計中的困難。通過這次對冷庫控制系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計，我對單片機(jī)在工業(yè)控制中所發(fā)揮的巨大效力有了更深的了解，對溫度傳感器的運用也有了更進(jìn)一步的了解，對本專業(yè)的發(fā)展方向有有了更深的了解，更使我對大學(xué)這四年所學(xué)的知識融合貫通起來，為我以后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)，不僅鍛煉自己綜合運用知識的能力，獨立思考和解決分析問題和處理問題的能力，這些培養(yǎng)和鍛煉對于我們這些即將走向工作崗位的大學(xué)生來說，是很重要的。致 謝本課題的研究工作是在楊國福老師的悉心指導(dǎo)和親切關(guān)懷下完成的。大學(xué)四年的讀書和學(xué)習(xí)生活即將劃上一個完整的句號，卻只是我的人生的一個逗號，我人生征程的開始。楊老師在學(xué)業(yè)上給予了精心的指導(dǎo)，是我能夠順利的完成課題研究的根本保證。同時，導(dǎo)師淵博的學(xué)術(shù)知識、嚴(yán)謹(jǐn)求實的學(xué)風(fēng)、勤勤懇懇的鉆研精神和敬業(yè)的奉獻(xiàn)精神，使我受益匪淺，受益終生，他將是我今后學(xué)習(xí)和工作的楷模。老師在課題開題期間和論文寫作的過程中給予了我許多耐心的指導(dǎo)，楊老師總是以認(rèn)真負(fù)責(zé)、一絲不茍的工作態(tài)度閱讀并修改文章中不足的地方，他優(yōu)良的作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度同樣深深影響著我。在此論文完成之時，特對恩師的辛勤培養(yǎng)致以崇高的敬意和衷心的感謝！同時感謝那些其他那些指點和無私幫助我的老師們，還有一起學(xué)習(xí)和工作過的同學(xué)等。感謝他們給我的無私的幫助和支持，使我得以順利完成學(xué)業(yè)。謝謝! 謝謝參加本論文評審和答辯的所有老師！參 考 文 獻(xiàn)1 張毅剛．單片機(jī)原理及應(yīng)用．北京：高等教育出版社，20032 李華．MCS－51系列單片機(jī)實用接口技術(shù)．北京:：北京航空航天大學(xué)出版社，19933 郭天祥．51單片機(jī)C語言教程—入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略．北京：4 陳粵初．單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與實踐．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，19915 戴焯．傳感器原理與應(yīng)用．北京：北京理工大學(xué)出版社 ，20106 (第二版).武漢：華中科技大學(xué)出版社，20007 余成波，胡新宇，趙勇．傳感器與自動檢測技術(shù)．北京：高等教育出版社，20048 楊鎮(zhèn)江．智能儀器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的