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溫度報警器系統(tǒng)的設計的畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2025-07-25 20:27 本頁面
 

【文章內容簡介】 電源引腳VCC和VSS(共兩根)其中VCC接+5V電壓。VSS接地。2. 時鐘電路引腳XTAL1和XTAL2(共兩根)其中XTAL1端口用來接外部晶體以及微調電容的一端,其作用是用來作為振蕩反相放大器的輸入端口。如果需要采用外部時鐘信號時,必須將該引腳接地。XTAL2用來連接外部晶體與微調電容的另外一端,其具體作用是用來作為該電路的輸出端口。如果我們需要采用外部時鐘電路進行振蕩時,我們必須給XTAL2端口輸入時鐘脈沖信號。3. 控制和復位引腳PSEN、 ALE、RST/VPD和 EA(共4根)ALE(30腳):如果需要訪問外部存儲器時,ALE端的信號輸出主要用于鎖存地址的低位字節(jié)。PSEN(29腳):主要輸出的外部程序存儲器的讀選通信號。EA(31腳):如果該端口保持高電平信號時,則表示只訪問單片機內部程序存儲器。如果該端口為低電平信號時,表示只訪問外部程序存儲器,而不管有沒有內部存儲器。RST/VPD(9腳):單片機復位引腳,主要用來維護程序的正常運轉,當程序出現(xiàn)問題或者跑飛速,該引腳發(fā)出2個機器周期的高電平信號,對其進行復位,讓其正常工作運行。4. 輸入/輸出 (I/O)引腳P0、PPP3(共32根)P0端口是雙向8位三態(tài)I/O口,如果需要連接部存儲器時,該端口與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線進行復用,以吸收電流的方式驅動8個TTL負載。P1,P2,P3口都是8位準雙向I/O口。以下是該單片機的主要性能參數(shù):l 具有4K字節(jié)可以用來反復擦除Flash閃存存儲器,具有100次的擦除周期。l 具有三級加密程序存儲器。l 全靜態(tài)操作,6個中斷源。l 含有1288字節(jié)的RAM,32個可用來編程的8位I/O口線(P0、PPP3)。l 含有2個16位的 定時器/計數(shù)器。()。l 擁有微功耗空閑模式以及掉電模式,同時還具備可編程串行UART通道。 計數(shù)器/定時器控制寄存器(TCON):表 (TCON)D7D6D5D4D3D2D1D0TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H其中:TF0為計數(shù)器/定時器T0的溢出標志位,若計數(shù)器/定時器T0計滿時,通過硬件將其置位,如果許可,則觸發(fā)T0中斷,進入中斷處理后通過內部硬件電路將其自動清除。TF1為計數(shù)器/定時器T0溢出標志位,當計數(shù)器/定時器T1計滿時,通過硬件將其置位,如果許可,則觸發(fā)T1中斷,進入中斷處理后通過內部硬件電路將其自動清除。TR0為定時器/計數(shù)器T0的啟動位??梢酝ㄟ^軟件置位或者將其清0,當其為1時,進行啟動;當其為0時,停止啟動。TR1作為定時器/計數(shù)器T1的啟動標志位。我們能夠通過軟件置位或者將其置0,若其為1時,則進行啟動;當其為0時,停止啟動。(IE)IE為中斷的開放和關閉的控制寄存器,:(IE)D7D6D5D4D3D2D1D0IEEAET2ESET1EX1ET0EX0位地址AFHADHACHABHAAHA9HA8H其中:EA表示CPU中斷總允許位,若EA=0時,表示CPU這個總開關中斷,屏蔽外部一切中斷。當為1時,表示CPU將中斷總開關打開,使其處于開中斷狀態(tài)。對于某個中斷源是否開啟取決于各自的允許位來決定。EX0為外部中斷0/INT0的中斷允許位。如果我們需要INT0進行中斷,則設置EX0=1,否則的話,設置EX0=0,表示屏蔽INT0中斷。EX1為外部中斷0/INT1的中斷允許位。如果我們需要INT1進行中斷,則設置EX1=1,否則的話,設置EX1=0,表示屏蔽INT1中斷。ET1表示定時器1(T1溢出中斷)中斷允許位,當設置TE1=0,表示禁止T1進行中斷;當設置ET1=1時,表示允許T1進行中斷。ET2為定時器2(T1溢出中斷)中斷允許位,僅僅適用于52系列的單片機中,當ET2=0,表示禁止T2進行中斷;當ET2=1時,則表示允許T2進行中斷。ES表示串行口中斷允許位。當我們設置ES=1,表示允許串行口的接收和發(fā)送中斷。否則禁止一切串行口中斷。 第三章 溫度報警器硬件的設計與研究第一節(jié) 硬件系統(tǒng)基本設計思想該溫度報警器主要由硬件和軟件共同組成,其中硬件的電子電路主要應用到單片機模塊,溫度讀取模塊、溫度設計模塊、溫度顯示模塊和溫度報警模塊?!?3】:溫度報警模塊顯示模塊LCD1602DS18B20溫度傳感器單片機 AT89C51溫度報警設置模塊 其中該溫度報警器通過DS18B20溫度傳感器感應周圍的環(huán)境溫度,通過單片機對其數(shù)據(jù)進行讀取處理,經(jīng)過LCD1602液晶顯示模塊將實時的溫度顯示在液晶顯示器上,供用戶讀取觀察溫度信息,同時可以通過按鍵對該款溫度報警器的報警值的上限或下限根據(jù)用戶的需要進行設定調整。當DS18B20讀取的溫度超過提前設定的報警值的上限或下限時,通過調用報警子程序,驅動溫度報警模塊的揚聲器和LED指示燈進行報警。第二節(jié) 電路模塊的分類與簡介一、 單片機電路模塊 單片機作為一款控制芯片,要想正常運行工作,務必有正常的最小電路系統(tǒng),其中單片機最小的系統(tǒng)主要由電壓源、復位電路和晶體振蕩器組成,這樣才能夠確保其正常運行。: 單片機電路圖其中5V的直流電源是單片機正常運轉的前提,其中Vcc連接電源端,GND接地,它們之間的電容起到去耦的作用。對于復位電路的作用主要是確保單片機芯片的正常運轉,常見的復位電路一般包括以下幾種:上電復位、手動復位、程序自動復位。如果當程序發(fā)生死機現(xiàn)象,或者遇到外界信號的干擾,程序出現(xiàn)跑飛時,通過該電路的復位電路的按鍵實現(xiàn)對程序的初始化,使其正常運行。對于EA端口,通常我們會給予其高電平時,表示我們只訪問內部程序存儲器。相反,如果我們給予其低電平信號,則表示訪問外部程序存儲器。晶振電路中的晶振又叫晶振振蕩器,它是一直不停的振蕩,為單片機系統(tǒng)提供基準時鐘信號。因為單片機的正常工作都是以該信號為基準來進行工作。其晶振電路連接到18和19腳。其并聯(lián)2個20pF的電容元件主要是輔助振蕩器的正常起振,來確保晶振信號的穩(wěn)定性。二、 溫度測量電路模塊溫度采集模塊主要是通過DS18B20數(shù)字式芯片利用微電子技術完成對目標環(huán)境溫度數(shù)據(jù)的采集功能,:通過電路圖可以看到溫度測量模塊的電路很簡單,只有三個引腳接口,其中VDD接入直流電源,GND直接接地,通過DQ鏈接到單片機I/O口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。其中上拉電阻的作用是確保DQ端為高電平,實現(xiàn)數(shù)據(jù)都的接收。因為DS18B20是單總線通信,即使接收和發(fā)送都是這個通信腳進行的。其接收時為高電阻輸入,其發(fā)送時是開漏輸出,即輸出0時通過三極管下拉為低電平,而輸出1時,則為高阻,需要外接上拉電阻將其拉為高電平。因此,需要DQ端外接一個上拉電阻,來確保單總線的正常工作,否則無法輸出1。三、 液晶顯示電路模塊顯示模塊主要是把DS18B20傳感器測量的數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上,為用戶提供實時的參考數(shù)據(jù)。: 液晶顯示模塊電路液晶的電源1 腳2 腳以及背光電源15 腳16 腳,電路接法很簡單,照圖示正常接就可以了。3 腳叫做液晶顯示偏壓信號,該3 腳主要是用來調整顯示的黑點和不顯示的之間的對比度,如果調整好了對比度,就可以讓我們的顯示更加清晰一些。在進行電路設計實驗的時候,通常的辦法是在這個引腳上接個電位器,也就是我們常說的滑動變阻器,通過調整變阻器的分壓值,來調整3 腳的電壓。而當產品批量生產的時候,我們可以把我們調整好的這個值直接用簡單電路來實現(xiàn),市面上有的LCD1602 的下拉電阻大概1 是比較合適的值。4~14腳正常接入單片機的I/O端口,一般我們選擇P0端口,來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸【9】。四、 報警電路模塊報警電路主要實現(xiàn)對溫度的監(jiān)視,當實際溫度值超越用戶設定的報警值時,通過報警向用戶反饋信息。該報警電路的核心硬件主要是蜂鳴器。對市面上的蜂鳴器,根據(jù)其內部結構的不同,我們將其主要分為2種,分別是有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。對于有源蜂鳴器不是指的有電源,而是有振蕩源。直接給BUZZ引腳一個低電平,蜂鳴器就會直接發(fā)聲。而對于無源蜂鳴器內部是不帶振蕩源的。對于有源蜂鳴器來說,無源更加便宜,同時可以通過輸入不同頻率的脈沖信號制作優(yōu)美的音樂。: 蜂鳴器電路因為蜂鳴器的電流相對還是很大,而單片機的I/O不能提供較大的電流,因此需要一個三極管來驅動。同時加一個100歐的電阻主要是作為限流電阻。此外還加一個二極管,該器件主要起到續(xù)流作用。因為蜂鳴器是感性元件,當三極管當三極管導通給蜂鳴器供電時,就會有導通電流流過蜂鳴器。而電感的一個特點就是電流不能突變,導通時電流是逐漸加大的,但當關斷時,經(jīng)“電源三極管蜂鳴器地”這條回路就截斷了,過不了任何電流了,儲存的電流就是經(jīng)過這個二極管 和蜂鳴器自身的環(huán)路來消耗掉了,從而就避免了關斷時由于電感電流造成的反向沖擊。第三節(jié) 設計總原理圖該溫度報警器的硬件電路原理圖主要由以上測溫電路、顯示電路、單片機電路和蜂鳴器報警電路以及LED報警電路共同組成了溫度報警器系統(tǒng)。: 溫度報警器原理圖 該溫度報警器電路原理圖實現(xiàn)了對周圍環(huán)境溫度的測量,將實時的溫度值顯示LCD1602液晶顯示器上,供用戶獲取實時的溫度值,同時用戶可以通過按鈕實現(xiàn)對溫度報警值的上下限設定。如果當DS18B20采集的實時溫度值超越設定的報警值的上限或下限時,通過調用報警子程序,來驅動報警模塊的蜂鳴器以及報警模塊的紅色LED實現(xiàn)報警,同時紅色LED指示燈不斷閃爍。該電路實現(xiàn)了完整的溫度報警系統(tǒng)。 第四章 溫度報警器軟件的設計與研究第一節(jié) 軟件系統(tǒng)基本設計思想軟件系統(tǒng)是該器件必不可少的部分,它決定著硬件電路的正常運行。起到了及其重要的作用。該款溫度報警器的軟件部分不是十分的復雜,我們首先選擇匯編語言作為軟件系統(tǒng)的開發(fā)語言。為了達到清晰的編程思路。我們把該程序模塊化。具體的分為以下幾個部分:主程序、溫度報警程序、測溫程序、液晶顯示程序。一、 主程序流程圖設計 主程序是軟件程序的核心部分,它主要完成對子程序之間的調用而不能被其他子程序調用,其作用是將各個模塊的子程序合理有序的連接起來組成一個完整的軟件系統(tǒng)。是整個程序的骨架部分,對于相對比較復雜的程序,主程序需要不斷的調用許許多多的子程序來完成計算機程序的正常運行。每個計算機程序都有各自清晰地流程圖。【14】: 主程序開始加電復位(00000H)開放總中斷。允許T0、T1中斷LCD1602初始化,顯示緩沖區(qū)設定溫度報警初始值報警越界處理、合并、顯示當前溫度 比較當前溫度 N Y 返回 主程序流程圖二、 主程序中主要程序的設計與說明主程序設計中,主程序是整個整個程序的核心部分,首先是對各模塊程序進行必要的初始化,通過不斷調用各個模塊的子程序以及各個模塊的算法將其合理有序的連接起來,實現(xiàn)整個程序的正常運行。具體的內容見下表 。表 主程序重要部分的編寫與介紹主要程序具體說明ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP EX_INT0ORG 0013HLJMP EX_INT1ORG 0100H 編寫程序之前,我們首先設計主程序的入口地址,我們一般設定從0000H開始,同時指出2個外部中斷INT0和INT1的固定入口地址。分別為0003H和0013H,用戶通過2個中斷實現(xiàn)對溫度報警值上下限的調節(jié)。MOV IE,85HSETB IT0SETB IT1SETB SOUNDSETB LED_RMOV P0,01HCALL ENABLEMOV P0,38HCALL ENABLEMOV P0,0CHCALL ENABLEMOV TEMP_SET,20MOV TEMP_SET_1,00H 首先通過MOV IE,85H程序設定中斷允許寄存器設計允許中斷0與中斷1,CPU打開中斷EA。同時設計外部斷為下降沿觸發(fā),對報警器與指示燈關閉。對LCD1602液晶顯示屏初始化,清除屏幕,功能設定(8位,2行,57點陣格式),打開顯示器,對光標閃爍進行關閉。設計溫度報警上、下值為20℃和0℃。CALL SET_TEMPCALL SET_TEMP_1CALL READ_TEMPCALL MERGE_TEMPCALL CONVERT_TEMPCALL DISPLAYMOV A,80HMOV B,TEMP_SET_1CJNE A,B,NEXT0該部分主要是調用各個子程序。調用溫度設定、讀取當前溫度、合并當前溫度、轉換當前溫度、顯示當前溫度、比較當前溫度。第二節(jié) 測溫處理程序的設計一、 測溫模塊程序流程圖的設計 溫度測量模塊是整個系統(tǒng)重要的部分,它完成了整個系統(tǒng)需要的實時數(shù)據(jù),DS18B20作為一總線的數(shù)字式芯片,其對整個溫度采集過程相對比較復雜,【5】: DS18B20溫度采集過程通過該圖我們看到,黑色的實粗線部分是通過單片機I/O 口拉低這個引腳,虛粗線是DS18B20芯片自主拉低的這個引腳,細線是單片機和DS18B
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