【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 D2D1D0定時(shí)/計(jì)數(shù)器2控制寄存器T2CONC8H00000000CFCECDCCCBCAC9C8TF2EXF2RCLKTCLKEXEN2TR2C/T2CP/RL2定時(shí)/計(jì)數(shù)器2自動(dòng)重裝字節(jié)RLDLCAH00000000定時(shí)/計(jì)數(shù)器2自動(dòng)重裝字節(jié)RLDHCBH00000000定時(shí)/計(jì)數(shù)器2低字節(jié)TL2CCH00000000定時(shí)/計(jì)數(shù)器2高字節(jié)TH2CDH00000000 主要硬件介紹在此次設(shè)計(jì)用用到了很多硬件，比如DS18BLCD1602液晶顯示屏、功率晶體管MJ1101L298N等等。這里選取主要的幾個(gè)硬件進(jìn)行介紹。 顯示屏LCD1602LCD1602工業(yè)字符型液晶顯示屏，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。LCD1602的引腳圖如下。圖 LCD1602引腳圖（1）VSS為電源地接電源負(fù)極（2）VDD接5V電源正極（3）VEE為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接電源正極時(shí)對(duì)比度最弱，接電源地時(shí)對(duì)比度最高（4）RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。（5）RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。（6）E端為使能端,高電平時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。（7）D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端，讀寫狀態(tài)依賴于RS的電平狀態(tài)。 溫度傳感器DS18B20DS18B20是常用的溫度傳感器，具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)。DS18B20主要的技術(shù)性能如下：（1） 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（2）測(cè)溫范圍 －55℃～+125℃，固有測(cè)溫誤差1℃。（3）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個(gè)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫，如果數(shù)量過(guò)多，會(huì)使供電電源電壓過(guò)低，從而造成信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定。（4）工作電源: ~（可以數(shù)據(jù)線寄生電源）（5）在使用中不需要任何外圍元件（6） 測(cè)量結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送（7）適用于狹小空間設(shè)備測(cè)溫DS18B20的引腳圖如下: DS18B20引腳（1）VCC端接外部電源正極（3V—）也可使用內(nèi)部的寄生電源。（2）DQ端為雙向數(shù)據(jù)傳輸端口，與單片機(jī)的引腳相連。（3）GND端接電源負(fù)極。DS18B20的測(cè)溫原理：，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，每次測(cè)量前，首先將55℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。首先DS1820提供的讀暫存寄存器指令(BEH)℃為分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果，然后切去測(cè)量結(jié)果中的最低有效位(LSB)，得到所測(cè)實(shí)際溫度整數(shù)部分T整數(shù)，然后再用BEH指令讀取計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)剩余值M剩余和每度計(jì)數(shù)值M每度，℃、℃為進(jìn)位界限的關(guān)系，實(shí)際溫度T實(shí)際可用下式計(jì)算得到：T實(shí)際=(T整數(shù)－℃)+(M每度－M剩余)/M每度。圖 DS18B20測(cè)溫原理 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊L298nL298N是一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)兩步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。： L298N模塊引腳圖（1）VCC接電源正極（3V46V）。（2）GND接電源負(fù)極。（3）IN1IN4與單片機(jī)相連，輸入高低電平來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。（4）ENA、ENB為使能端，輸入PWM信號(hào)可以用來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速快慢。（5）OUT1與OUTOUT3與OUT4可以分別控制兩個(gè)電機(jī)與電機(jī)的兩端相連。（6）SENSA與SENSB接電源負(fù)極。 第四章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)及硬件模塊設(shè)計(jì) 晶振及復(fù)位模塊 晶振電路能為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)，通常一個(gè)系統(tǒng)使用一個(gè)晶振，以便各部分保持同步。為了更好的與外圍電路進(jìn)行連接。圖 晶振電路 復(fù)位模塊為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始工作，復(fù)位方式有多種可供選擇，此次設(shè)計(jì)選擇的是手動(dòng)按鈕復(fù)位。 手動(dòng)按鈕復(fù)位電路 手動(dòng)按鈕復(fù)位的原理是，人為的在RST端加上高電平，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。由圖可知當(dāng)按下按鈕時(shí)，+5V電平直接加到RST端，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。 溫度采集模塊 溫度的采集與傳輸選用的DS18B20溫度傳感器，DS18B20溫度傳感器側(cè)額問(wèn)電路簡(jiǎn)單，測(cè)溫精度較高，適合用于狹小范圍內(nèi)的溫度測(cè)量。且DS18B20溫度傳感器自帶有存儲(chǔ)器、A/D變化器，不用在添加更多的外圍輔助電路。所以溫度采集選用的DS18B20溫度傳感器。圖 溫度采集電路 液晶顯示模塊溫度選取的是LCD1602液晶顯示屏來(lái)顯示，LCD1602是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。控制簡(jiǎn)單，成本較低，編程容易，所以選擇LCD1602來(lái)顯示溫度。圖 溫度顯示電路 ,加上拉電阻的目的是因?yàn)閱纹瑱C(jī)P0口輸出高電平的能力有限。 按鍵輸入模塊 為了能夠更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制，擴(kuò)大能控的度帶，所以設(shè)置了按鍵輸入模塊，能夠認(rèn)為的改變先要的溫度帶，是溫度控制更加的靈活、自由。圖 按鍵輸入電路圖此次設(shè)計(jì)選用的升高空間內(nèi)的器件是24的電熱管，功率適中，安全易于安放，電熱管的控制電路選擇用直流斬波電路控制。升溫電路的工作原理是：采用降壓斬波電路,通過(guò)控制電路中三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷,來(lái)簡(jiǎn)介控制電熱管的工作狀態(tài),設(shè)定一個(gè)工作周期T,在一個(gè)周期T內(nèi),通過(guò)控制三極管的導(dǎo)通時(shí)間Ton與關(guān)斷時(shí)間Toff,:其中為占空比，E為加在電路中的直流電壓。具體的工作原理是：，三極管Q6導(dǎo)通，電路連接,電熱管工作。發(fā)光二極管D1發(fā)光,三極管Q6關(guān)斷,電路斷開,電熱管不工作,為了是負(fù)載電流連續(xù),所以在電路中串聯(lián)一個(gè)較大的電感L,并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管D14,故當(dāng)環(huán)境溫度過(guò)低與設(shè)定值偏差較大時(shí)啟動(dòng)模糊控制，電熱管持續(xù)全功率加熱，當(dāng)環(huán)境溫度與設(shè)定值接近偏差較小時(shí)，啟動(dòng)PI控制，占空比隨著偏差的減小越來(lái)越小，最終趨近于0。偏差越小占空比與小則一個(gè)周期內(nèi)加在電熱管上的平均電壓越小，電熱管的功率越小，溫度上升速率變慢。圖 升溫電路降溫器件的選擇有多種，由于此次設(shè)計(jì)要求的溫度高出環(huán)境溫度，為了節(jié)約成本和方便設(shè)計(jì)，選擇了排氣扇作為降溫器件，排氣扇由L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制。降溫原理：，OUT1與OUT2分別接電機(jī)的兩端，當(dāng)使能端E給出高電平時(shí)電機(jī)運(yùn)行，當(dāng)使能端E給出低電平時(shí)電機(jī)停止運(yùn)行，當(dāng)溫度超出設(shè)定值時(shí)，偏差越大時(shí)，積分作用越明顯，占空比越高，電機(jī)的轉(zhuǎn)速越快，達(dá)到快速降溫的目的。偏差較小時(shí)，占空比降低，電機(jī)緩慢運(yùn)行或者停止運(yùn)行，把溫度保持在較小的偏差內(nèi)。 降溫電路 由于此次設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)是希望溫度保持在設(shè)定溫度的一定范圍內(nèi)，所以不希望溫度超出這個(gè)范圍，當(dāng)溫度超出范圍以后，為了讓人能夠快速發(fā)現(xiàn)并及時(shí)采取措施，所以采用了放光二極管與蜂鳴器結(jié)合的溫度上下限報(bào)警裝置。圖 上下限報(bào)警電路工作原理是：當(dāng)溫度低于溫度下限時(shí)，放光二極管D6發(fā)光，蜂鳴器發(fā)出聲響，當(dāng)溫度高于溫度上限是，發(fā)光二極管D4發(fā)光，蜂鳴器發(fā)出聲響。 第五章 軟件設(shè)計(jì)部分由于本次設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，所以軟件部分只做簡(jiǎn)單的敘述。： 程序設(shè)計(jì)的主框圖第六章 結(jié)論與展望 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠檢測(cè)溫度，顯示溫度，控制溫度的系統(tǒng)。通過(guò)幾個(gè)月來(lái)的學(xué)習(xí)，查閱資料，慢慢了解了設(shè)計(jì)用到的各個(gè)硬件的作用，通過(guò)對(duì)硬件的了解學(xué)習(xí)，慢慢弄懂了各個(gè)硬件是怎樣在一起工作的，以及讓它們?cè)谝粋€(gè)系統(tǒng)中把自己的功能發(fā)揮出來(lái)。在設(shè)計(jì)完成后，先通過(guò)軟件的仿真對(duì)設(shè)計(jì)的原理進(jìn)行檢驗(yàn)，仿真成功以后開始進(jìn)行實(shí)物的焊接，雖然焊接的過(guò)程中犯了不少的錯(cuò)誤，但是最終完成了整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)物的制作，下載好軟件以后，經(jīng)過(guò)調(diào)試最終完成了設(shè)計(jì)的要求。從剛開始的選題，到中期的準(zhǔn)備，再到最終的成果，一點(diǎn)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，一點(diǎn)點(diǎn)的進(jìn)步，遇到過(guò)挫折，但是最重要是設(shè)計(jì)完成以后得到成果的喜悅。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)，而且使我對(duì)自己有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，鍛煉了自己動(dòng)手能力，檢驗(yàn)了自己的知識(shí)水平，讓我學(xué)會(huì)了以專業(yè)知識(shí)來(lái)解決設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題而不是靠自己的臆測(cè)，我相信這次鍛煉會(huì)給我們以后的成長(zhǎng)帶來(lái)很大的幫助。參考文獻(xiàn)[1] 曹巧媛. 單片機(jī)原理與應(yīng)用. 北京： 電子工業(yè)出版社，2002[2] 何力民. 單片機(jī)高級(jí)教程 . 北京：北京航空大學(xué)出版社,2000[3] 金發(fā)慶. 傳感器技術(shù)與應(yīng)用. 北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社，2002[4] 郭天祥. 新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程. 北京：電子工業(yè)出版社,2009.[5] 李建忠. 單片機(jī)原理與應(yīng)用. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2009.[6] 丁海生,丁軍航,吳賀榮. 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù). 北京：清華大學(xué) 出版社，2009[7] 童師白,華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京: 高等教育出版社,1980[8] 張紅潤(rùn),張亞凡,. 北京: 清華大學(xué)出版社,2008[9] 李平,杜濤,. 北京: 機(jī)械工程出版社,2008[10] 常敏,王涵,. 北京: 電子工業(yè)出版社,2009[11] L Dubois , JP, control by microwave radiometry with narrow band width [J].[12] Yang. Y., Yi. J., Woo, ., and Kim. B.: ‘Optimum design for linearityand efficiency of microwave Doherty amplifier using a new loadmatching technique’, Microw. J., 2001致謝在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中有很多人都給了我很大的幫助，首先要感謝我