【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 LCD1602的1和2號(hào)管腳為液晶電源管腳，為其施+5V直流電壓，3號(hào)管腳為對(duì)比度調(diào)節(jié)管腳，，即可實(shí)現(xiàn)LCD1602最佳的對(duì)比度；4~6三個(gè)管腳為液晶屏的控制管腳，~；7~13號(hào)管腳為液晶屏的數(shù)據(jù)管腳，與51單片機(jī)的P0口八個(gè)IO管腳直接相連；14和15兩個(gè)管腳為液晶屏背景燈電源管腳，本系統(tǒng)為了將背景燈打開，為其施加+5V直流電壓。圖35 LCD1602液晶屏電路 水位檢測(cè)電路設(shè)計(jì)下圖為水位測(cè)量模塊原理圖，其工作原理為：當(dāng)水箱中沒有水時(shí)，~，因此全為高電平。當(dāng)水箱中的水位觸及到LOW端時(shí)，由于水箱中的水被接地，因此LOW端觸及到水后，~；以此類推，當(dāng)水達(dá)到中等水位，三個(gè)管腳分別為高低低，高等水位時(shí)，三個(gè)管腳分別為低低低。單片機(jī)對(duì)這三個(gè)管腳的電平狀況進(jìn)行檢測(cè)，即可檢測(cè)到水箱中的水位情況。圖36 水位測(cè)量模塊 繼電器及其驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)下圖37所示的電路即為由繼電器模塊組成的加熱模塊電路，，不足以使HRS1HSDC5V產(chǎn)生動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)電路的電路形式非常簡(jiǎn)單，只使用了一個(gè)N型MOS管，本系統(tǒng)選用了SI2302型MOS管，由于MOS管是一種壓控晶體管，uA級(jí)的基極電流就可將其導(dǎo)通，從而HRS1HSDC5V繼電器的3和4之間的線圈將有電流流過，從而使得繼電器內(nèi)部的觸頭產(chǎn)生動(dòng)作；，由于SI2302的漏極和柵極之間沒有壓差，因此不能夠?qū)I2302導(dǎo)通，所以HRS1HSDC5V繼電器的3和4之間的線圈沒有電流流過，這樣繼電器內(nèi)部的觸頭將不能產(chǎn)生動(dòng)作，這就是HRS1HSDC5V繼電器和驅(qū)動(dòng)電路的工作原理和過程。當(dāng)需要加熱時(shí)，從而立即將MOS管道通，繼電器的線圈得電將5和6兩個(gè)管腳接通，從而加熱器獲得220V電源，加熱器開始工作對(duì)水進(jìn)行加熱。當(dāng)不需要加熱時(shí)，MOS管截止，繼電器線圈沒有電流流過，從而5和6兩個(gè)管腳斷開，所以加熱器不工作。圖37 繼電器及其驅(qū)動(dòng)電路30浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主程序流程設(shè)計(jì)本章主要通過流程圖的方式來闡述軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過主程序流程設(shè)計(jì)、LCD1602顯示流程設(shè)計(jì)、紅外遙控系統(tǒng)工作流程設(shè)計(jì)以及DS18B20溫度檢測(cè)流程設(shè)計(jì)等部分，詳細(xì)的描述了本設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)過程。下圖41是本遠(yuǎn)程水文控制系統(tǒng)的主流程圖設(shè)計(jì)，可以將它描述為：系統(tǒng)上電后首先進(jìn)入系統(tǒng)初始化過程，在這個(gè)階段主要是將主控核心51單片機(jī)的各寄存器清零、DS18B20寄存器清零以及紅外遙控系統(tǒng)初始化等，在初始化過程結(jié)束后，使用者就可以通過紅外遙控或者按鍵設(shè)置水溫了（紅外遙控的詳細(xì)工作過程將在后文介紹）。水溫設(shè)置完畢，系統(tǒng)就進(jìn)入正式的工作過程了，通過DS18B20傳感器來檢測(cè)水中的溫度，并通過單總線的方式將帶水溫信息的數(shù)據(jù)傳送給51單片機(jī)，單片機(jī)在接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行相關(guān)處理，以此判斷當(dāng)前水溫是否超過了設(shè)定溫度，如果超過則立即啟動(dòng)報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并同時(shí)關(guān)閉繼電器（關(guān)閉繼電器即關(guān)閉加熱模塊）；當(dāng)水溫低于設(shè)定溫度時(shí)，開啟繼電器，將加熱模塊打開，對(duì)水進(jìn)行加熱。與此同時(shí)，51單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LCD1602顯示當(dāng)前水溫等數(shù)據(jù)。圖41 主程序流程圖 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換流程設(shè)計(jì)下圖42為DS18B20溫度采集軟件流程設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)上電后DS18B20的內(nèi)部RAM、ROM以及AD模塊會(huì)開始進(jìn)行初始化工作，包括對(duì)RAM的清零以及AD的自動(dòng)校準(zhǔn)等過程，初始化完成后DS18B20就開始進(jìn)行正常的采溫過程了，首先DS18B20內(nèi)部由熱敏電阻組成的測(cè)溫電橋會(huì)在溫度發(fā)生改變時(shí)輸出電壓發(fā)生改變這就是圖中的“溫度采集”過程；接著DS18B20內(nèi)部的高精度低誤差的AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器就開始工作了，首先AD會(huì)在軟件配置的位數(shù)下進(jìn)行轉(zhuǎn)換，測(cè)溫電橋的直流輸出電壓直接連接到AD模塊的輸入端，從而AD能夠直接將反映溫度大小的直流電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這就是所謂的“數(shù)據(jù)處理”階段；最后，處理后的數(shù)據(jù)會(huì)儲(chǔ)存在DS18B20內(nèi)部的ROM中，并在DO管腳通過單總線方式發(fā)送出去，將數(shù)據(jù)傳送給外部的單片機(jī)等處理器圖42 DS18B20工作流程設(shè)計(jì) LCD1602液晶屏工作流程圖設(shè)計(jì)對(duì)于LCD1602液晶屏的工作流程設(shè)計(jì)，主要分為寫指令以及寫數(shù)據(jù)三個(gè)部分，下面對(duì)；兩個(gè)子程序流程進(jìn)行設(shè)計(jì)。 寫數(shù)據(jù)流程圖下圖為51單片機(jī)向LCD1602寫數(shù)據(jù)的流程圖，首先51單片機(jī)先將液晶屏的RS管腳拉高，接著將8位數(shù)據(jù)通過P0口傳送到液晶屏的DB0~DB7八個(gè)管腳，然后將液晶屏的使能管腳EN拉高，小段延時(shí)后，再將EN拉低，這樣就完成了51單片機(jī)向液晶屏的數(shù)據(jù)發(fā)送。圖43 寫數(shù)據(jù)流程圖 寫指令流程圖下圖為51單片機(jī)向LCD1602寫數(shù)據(jù)的流程圖，與寫數(shù)據(jù)過程唯一不同的是在發(fā)送指令前要先將RS、RW以及EN三個(gè)管腳同時(shí)拉高，接著將8位指令代碼通過P0口傳送到液晶屏的DB0~DB7八個(gè)管腳，然后將液晶屏的使能管腳EN拉高，小段延時(shí)后，再將EN拉低，這樣就完成了51單片機(jī)向液晶屏的指令發(fā)送。圖44 寫指令流程圖 加熱模塊工作流程設(shè)計(jì)加熱模塊主要由繼電器組成，通過繼電器來啟閉加熱器，因此加熱模塊的工作流程主要是繼電器的工作流程。繼電器的工作流程非常簡(jiǎn)單，在需要加熱時(shí)，將繼電器所控制的電路閉合時(shí)，；而不需要加熱時(shí)，由于繼電器的輸出只有兩種狀態(tài)，即閉和斷，因此其工作的流程可以用下面的流程圖來描述，即當(dāng)需要對(duì)水進(jìn)行加熱時(shí)，；，關(guān)閉繼電器。圖45 加熱模塊工作流程設(shè)計(jì)浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 結(jié)論5 實(shí)物制作與系統(tǒng)調(diào)試我們電子信息工程學(xué)科重點(diǎn)學(xué)的就是偏硬件方面的東西，所以畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)物是非常有必要的，實(shí)物能更好更形象的展示出我們所要表達(dá)的東西。在制作實(shí)物的時(shí)候經(jīng)常會(huì)遇到一些問題，在通過遇到問題查找問題解決問題的過程中，提高我對(duì)實(shí)物制作的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力，可以很好的把以前課本遇到的問題具象化。鞏固深化以前所學(xué)的知識(shí)。下面是對(duì)實(shí)物制作的過程中出現(xiàn)的主要問題進(jìn)行總結(jié)和歸納，采用PCB制板以及手工焊制，最終實(shí)下圖的實(shí)物效果。 實(shí)物圖 實(shí)物焊接在實(shí)物制作過程中，焊接工作是必不可少的，焊接不僅要求要把元器件焊在板子上而且要焊的美觀。就比如板子正面元器件要排設(shè)合理盡量每個(gè)元器件都不重疊，在板子的背面也要焊的美觀盡量少出現(xiàn)蒙古包，或用導(dǎo)線連接的情況。在焊接過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)這類情況，電烙鐵一不小心在板子上多待了一會(huì)就會(huì)把銅片焊出來，銅片掉出之后這個(gè)孔就得用導(dǎo)線來連接這樣即麻煩又不美觀，所以我在正式焊接前先在以前上課留下來的板子上先做練習(xí)，等熟練在再在好的板子上焊接。所以我的板子看上去會(huì)干凈美觀許多。實(shí)物調(diào)試是整個(gè)制作工序最后一道也是最關(guān)鍵的一道。在實(shí)物調(diào)試過程中我把測(cè)水位的板子放到熱水中LCD顯示屏并沒有顯示溫度的改樣，一開始我很困惑為什么會(huì)這樣，不知道問題在哪，多嘗試幾次發(fā)現(xiàn)我用的都是陶瓷杯（陶瓷杯導(dǎo)熱性差），我把傳導(dǎo)溫度的發(fā)卡貼在杯壁自然不會(huì)顯示真實(shí)的溫度，發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題之后改用鐵杯，問題就解決了。在實(shí)物調(diào)試的過程中還會(huì)出現(xiàn)水位顯示不正確的現(xiàn)象，剛出現(xiàn)這個(gè)問題的時(shí)候我一直以為是線路的問題， 一直在檢查線路以及元器件，總以為是線路焊接錯(cuò)誤或者是元器件失靈壞掉。直到有一天回過頭去看程序，發(fā)現(xiàn)我問題出現(xiàn)在程序里，程序關(guān)于判斷水位模塊中的寫錯(cuò)了，本來應(yīng)該是寫if((S_low==0)amp。amp。(S_med==0)amp。amp。(S_high==0))中，我把high==0寫成了high==1，改完之后再調(diào)試就沒有出現(xiàn)上述問題了。所以很多時(shí)候不知道問題在哪里可以把程序看一下，沒準(zhǔn)我呢體出在程序里。結(jié) 論畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間真的過得很快，轉(zhuǎn)眼四個(gè)月已經(jīng)過去了，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我將大學(xué)四年所學(xué)到的知識(shí)又重新的復(fù)習(xí)鞏固了一下，到最后基本是對(duì)一些重點(diǎn)科目做了一個(gè)徹底的總結(jié)、歸納和提升。在一開始時(shí)我拿到課題很迷茫不知道從何著手，到后來面對(duì)程序不知道如何編寫和修改時(shí)我憑借著自己對(duì)這個(gè)課題的一點(diǎn)了解和老師每次的認(rèn)真指導(dǎo)，我一點(diǎn)一點(diǎn)的把每個(gè)問題每個(gè)難題攻克了。總之最后是在汗水與辛勞、迷茫與探索中完成了在畢業(yè)設(shè)計(jì)最初制定的所有目標(biāo)，以我們所學(xué)過的Keil軟件開發(fā)環(huán)境作為設(shè)計(jì)平臺(tái)，結(jié)合Protel以及Proteus等軟件，實(shí)現(xiàn)了這款以單片機(jī)作為微處理器的溫度及水位檢測(cè)控制系統(tǒng)，為大學(xué)學(xué)習(xí)和生活畫上了一個(gè)圓滿的句號(hào)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)構(gòu)建的這款溫度及水位檢測(cè)系統(tǒng)，選用的是成本最低的51系列單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的微處理器，51單片機(jī)無論是在處理速度還是穩(wěn)定性上，都稱得上是一款性價(jià)比較高的器件，因此由其作為主控核心的控制系統(tǒng)，能夠表現(xiàn)出令人滿意的結(jié)果。本系統(tǒng)的成功之處就是在另一方面是由選用的高度集成化硬件模塊帶來的，如LCD1602液晶屏內(nèi)部不但集成了液晶控制芯片更自帶字庫(kù)，這樣就不用自己配置專門的字庫(kù)了，而且給系統(tǒng)的硬件布局帶來電路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)，更簡(jiǎn)化了軟件的設(shè)計(jì)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然在設(shè)計(jì)制作的過程中有一些小的坎坷，遇到一些小問題，但總