【文章內容簡介】 電流刺激液晶分子產生點、線、面并配合背部燈管構成畫面。[3]本設計要顯示8路溫度的實時觀測，所以采用LGM12641BS1R型號的LCD12864進行顯示，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，內部含有國標一級、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，可構成全中文人機交互圖形界面?？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，不論硬件電路結構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整端；R/W引腳讀寫選擇端；E引腳使能信號；D0—D7引腳數據口；PSB引腳并口串口選擇；RST引腳復位引腳低電平有效；CS引腳數據或命令選擇端；NC引腳空腳。 LCD顯示屏結構圖本設計中采用RESPACK8型號的排阻為LCD顯示屏做驅動設備，排阻就是若干個參數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，排阻一般應用在數字電路中，作為某個單片機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，其他引腳與單片機的P0口連接。 排阻結構圖 控制電路的設計當冷庫的溫度未達到設定溫度時候需要繼電器動作，啟動壓縮機和電磁閘，把冷氣輸入冷庫內，使冷庫溫度能夠降低，每個繼電器接有一個壓縮機和一個電磁閘。由于設計總共有8路溫度，所以每路溫度設計有兩個繼電器來控制，當要對當前冷庫進行快速降溫時候，兩個繼電器全部閉合啟動壓縮機和電磁閘輸入冷氣，實現快速降溫；當需要對當前冷庫實現降溫時候，單片機只驅動一個繼電器，只有一個壓縮機工作，這樣就可以實現降溫，和快速降溫區(qū)別。當冷庫內溫度達到設定數值時候，即冷凍室溫度達到18攝氏度，冷藏間溫度達到5攝氏度，單片機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”。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。 繼電器原理結構圖74HC595是硅結構的CMOS器件，兼容低電壓TTL電路，遵守JEDEC標準。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。數據在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，當使能OE時（為低電平），存儲寄存器的數據輸出到總線。 74HC595結構引腳圖 鍵盤電路設計鍵盤在單片機應用系統(tǒng)中能實現向單片機輸入數據、傳送命令等功能，是人工干預單片機的主要手段。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的集合。通常，鍵盤開關利用了機械觸點的閉合和斷開作用，一個電壓信號通過鍵盤開關機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。由于本設計中只有三個按鍵，故采用設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、選擇鍵和設定鍵組成。當按下功能鍵時，LCD顯示屏上通道序號閃爍，此時可進行通道的選擇操作，選擇鍵按下時，通道序號依次向后閃爍，每按一次通道數向后移一個序號，設定鍵是把當前通道設定為冷凍間或冷藏間，不同的設定房間，設計要求的額定溫度不同。3 系統(tǒng)軟件設計在冷庫的溫度控制系統(tǒng)中即本設計中，系統(tǒng)硬件電路設計完成確定以后，下一步就是整個系統(tǒng)的軟件設計和軟件調試，軟件的設計和硬件的設計同樣重要，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的，當硬件基本定型后，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)程序設計中盡量選擇模塊化的設計思路，這種設計方法的特點是易理解、易維護、便于編制和調試程序。此要求的主要做法是將幾個控制系統(tǒng)的功能進行分解操作，當一個完整的系統(tǒng)分解為幾個標準的模塊后，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，再由局部到細節(jié)，根據整個系統(tǒng)要實現的功能，確定每個模塊的設計要求，完成每個模塊的設計，逐層細分，逐個實現。（2）軟件系統(tǒng)設計中要實現實時性的控制。能夠實時性的對電子系統(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果。（3）軟件系統(tǒng)設計中要實現程序的可靠性和準確性。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、數據處理和功能調用等功能，盡量減少指令的跳轉。本系統(tǒng)設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，為了使程序設計時候軟件方便編寫、修改、增刪和調試程序，設計中對本系統(tǒng)軟件編制時候采用了模塊化的設計思路和方法。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據關系松散，但同時模塊內部數據關系緊湊的原則，根據硬件功能的不同形成模塊化的軟件設計。在冷庫控制系統(tǒng)設計的軟件設計中，通過采用模塊化的設計思路和方法，對本系統(tǒng)進行模塊化設計，采用此種方法可以使設計易理解、易維護、便于編制和調試程序，把完整的冷庫溫度控制系統(tǒng)分為三個模塊，主程序模塊、數據采集模塊和數據顯示模塊。每個模塊的設計都要符合設計要求，達到溫度的實時控制和調節(jié)，方便編寫、修改和調試每一個模塊的程序設計。 單片機的開發(fā)語言和開發(fā)環(huán)境單片機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語言在本設計冷庫的控制系統(tǒng)中，軟件系統(tǒng)的編程采用C語言進行編程。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、DSP、ARM等電子器件。單片機的C語言是一種編譯型的程序設計語言，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語言提供了很多數學函數并支持浮點運算，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性，而且可以直接實現對系統(tǒng)硬件的控制。此外C語言程序具有完整的程序模塊結構，從而為軟件系統(tǒng)的控制中采用模塊化程序設計方法提供了有力保障。 [17]與其他匯編語言相比，單片機的C語言編程有如下優(yōu)點：（1）對單片機的指令系統(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。（2）寄存器分配、不同寄存器的尋址及數據類型等細節(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)范的結構，可分成不同的函數，可使程序結構化。（4）庫中包含許多標準子程序，具有較強的數據處理能力，使用方便。（5）具有方便的模塊化編程技術，使已編好的程序很容易移植，編程及程序調試時間顯著的縮短，從而提高了工作效率。 主程序模塊設計冷庫溫度控制系統(tǒng)主程序的主要任務是上電后對系統(tǒng)進行初始化操作和構建系統(tǒng)整體的軟件框架，初始化時候包括對單片機的初始化和對各個串口的初始化操作。然后利用程序對系統(tǒng)的溫度要求進行設定，使冷藏間溫度為5攝氏度，冷凍間溫度設定為18攝氏度，當和設定溫度相差5攝氏度時候，開啟快速降溫，在5攝氏度以內時候進行普通降溫，到達設定溫度后保持恒溫。調用溫度采集處理子程序調用顯示處理子程序每路溫度和設定溫度進行溫度對比是否超出溫度限制繼電器工作實現制冷、快速制冷、恒溫NY開始結束 主程序流程圖 LCD顯示模塊設計本設計根據設計要求，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；第二部分是當前溫度測出的溫度數值，正負溫度均可顯示；第三部分為冷藏間和冷凍間的區(qū)分，房間不同設定的溫度不同，溫度要求不同。程序設定溫度讀取通道編號讀取當前通道溫度區(qū)分當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 溫度采集模塊設計根據設計要求，需要采集8個通道溫度，每個通道用一個DS18B20數字溫度傳感器采集當前通道溫度值，應用單片機的P1口與數字溫度傳感器DS18B20連接，對每個DS18B20溫度傳感器進行編號，并把每個傳感器測出來的溫度信號送入單片機，交由單片機做出數據處理。發(fā)跳過ROM命令初始化DS18B20等待轉換完成讀取溫度到緩存區(qū)送入單片機處理溫度數據發(fā)溫度轉換命令初始化DS18B20發(fā)跳過ROM命令開始 溫度采集模塊設計流程圖結 論通過對大型冷庫控制系統(tǒng)的設計，讓我完成了一次完整的設計。經過三個多月的方案構思、系統(tǒng)硬件設計、系統(tǒng)軟件設計和系統(tǒng)調試，讓我對單片機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行實時測控這項只能靠人力來完成的任務，提高了其冷藏的質量直接影響產品質量的指標。本設計主要采用單片對其溫度進行控制，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單片機作為本設計的核心控制器，對溫度傳感器采集的溫度進行處理顯示，對繼電器發(fā)出相應動作，實現對冷庫的降溫、快速降溫、恒溫和自然升溫控制，本系統(tǒng)設計結構簡單、易于操作和測量精確。通過大學四年對本專業(yè)知識的學習與積累，發(fā)現自己還是有很多知識不足和知識面不夠廣泛，所以在本設計中也存在很多不足。做好一個完整的畢業(yè)設計需要我們自己搜集和學習更多的知識，查閱理解更多文獻資料，并且把大學四年學習到的知識融入設計中。通過對本課題的深入理解，我進一步了解了傳感器的基本理論知識和應用方法以及基本特性，對單片機控制系統(tǒng)的設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習的不足。遇到問題很正常，查閱書籍請教老師解決設計遇到的問題，用自己所學的專業(yè)知識和查到的資料解決各種設計中的困難。通過這次對冷庫控制系統(tǒng)的畢業(yè)設計，我對單片機在工業(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，更使我對大學這四年所學的知識融合貫通起來，為我以后的工作打下了堅實的基礎，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和親切關懷下完成的。大學四年的讀書和學習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。楊老師在學業(yè)上給予了精心的指導，是我能夠順利的完成課題研究的根本保證。同時，導師淵博的學術知識、嚴謹求實的學風、勤勤懇懇的鉆研精神和敬業(yè)的奉獻精神，使我受益匪淺，受益終生，他將是我今后學習和工作的楷模。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，楊老師總是以認真負責、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)良的作風和嚴謹治學的態(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，還有一起學習和工作過的同學等。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1 張毅剛．單片機原理及應用．北京：高等教育出版社，20032 李華．MCS－51系列單片機實用接口技術．北京:：北京航空航天大學出版社，19933 郭天祥．51單片機C語言教程—入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略．北京：4 陳粵初．單片機應用系統(tǒng)設計與實踐．北京：北京航空航天大學出版社，19915 戴焯．傳感器原理與應用．北京：北京理工大學出版社 ，20106 (第二版).武漢：華中科技大學出版社，20007 余成波，胡新宇，趙勇．傳感器與自動檢測技術．北京：高等教育出版社，20048 楊鎮(zhèn)江．智能儀器與數據采集系統(tǒng)中的