【文章內(nèi)容簡介】 氣動、電動單元組合儀表的核心集成電路，加強(qiáng)雙絞線通信功能，可以實現(xiàn)更為復(fù)雜的系統(tǒng)。在 80年代，微型計算機(jī)的處理技術(shù)，如計算機(jī)的發(fā)展，用計算機(jī)來代替各種儀表控制室，集沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 中式數(shù)字控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)解決了信號傳輸過程的問 題和抗干擾。然后，計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新的控制方法，集散控制系統(tǒng)。他在功能，性能，可靠性，它已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。年底的第二十個世紀(jì)，信息技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，在控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的測量有很大的變化，他對生產(chǎn)過程的連續(xù)性特點，被控過程的復(fù)雜性，多樣性控制方案。鍋爐汽包水位控制的主要情況，發(fā)酵罐的溫度控制，等等。 課題主要研究內(nèi)容 基于單片機(jī)的糧倉多點溫度測控系統(tǒng)的設(shè)計以 STC89C52 單片機(jī)和四個 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器為核心器件，主要由四路溫度采集、單片機(jī)數(shù)據(jù)處理、鍵盤輸 入、液晶顯示、上下限設(shè)定以及蜂鳴器和警示燈報警等六部分組成，并利用 C語言實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、LCD 顯示、鍵盤掃描、閾值設(shè)定及報警等各功能子程序的編寫。所設(shè)計的單片機(jī)糧倉多點溫度測控系統(tǒng)能夠較好實現(xiàn)糧倉多點溫度測控系統(tǒng)的各項功能。 2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)設(shè)計要求 ； ； ； 、 LCD、閾值模塊設(shè)計 。 系統(tǒng)模塊組成 溫度計電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖 ，控制器采用單片機(jī) STC89C52RC，溫沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 度傳感器采用 DS18B20，用 1602 液晶顯示屏以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。 圖 模塊原理框圖 系統(tǒng)工作原理 單片機(jī)芯片 STC89C52RC 復(fù)位電路 晶振控制 1602 顯示器 溫度檢測電路 DS18B20 報警溫度調(diào)整鍵 蜂鳴器，指示燈，繼電器開關(guān) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 本次設(shè)計的基于單片機(jī)的糧倉溫度多點測控系統(tǒng)設(shè)計的基本與原理是采用STC89C52RC 作為主控制系統(tǒng) 。 1602 液晶顯示模塊芯片作為溫度數(shù)據(jù)顯示裝置 。而智能溫度傳感器 DS18B20器件作為測溫電路主要組成部分。利用四個溫度傳感器測出環(huán)境溫度，當(dāng)超出最高限制溫度時，聲光報警，并且一號繼電器閉合，模擬糧倉窗戶打開；當(dāng)超出最低限制溫度時，聲光報警，并且二號繼電器閉合，模擬糧倉窗戶關(guān)閉，實現(xiàn)控 溫。具體設(shè)計原理如圖 設(shè)計原理圖。 圖 設(shè)計原理圖 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示電路、按鍵、溫度傳感器等組成。 該電路采用 STC89C52RC 單片機(jī)控制為核心，與 8051 系列單片機(jī)完全兼容，該程序的功能如加密， 8 KB 字節(jié)可編程 Flash， ~ 6 V 工作電壓范圍 24 MHz， 0 ~靜態(tài)工作頻率；由液晶顯示模塊 1602 單片機(jī)顯示電路，可以進(jìn)行多行顯示；溫度報警按鈕設(shè)置為四，可以顯示華氏溫度，調(diào)整報警溫度高；溫度傳感器電路主要由 DS18B20 的溫度測量裝置，該裝置的主要功能有：單總線技術(shù)；每個 DS18B20 的 64位序列號獨立；低電壓供電，供電范圍為 3 ~ 5 V，溫度范圍為 55℃℃ ~177。 125，177。 的誤差℃；復(fù)位電路由 10 K 電阻電自動復(fù)位。 硬件模塊電路設(shè)計 主控電路 單片機(jī) STC89C52RC 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電 路系統(tǒng)的設(shè)計需要，如圖 。晶振采用 12MHZ，如圖 。復(fù)位電路采用上電加自動復(fù)位，如圖 。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 圖 主控芯片 89C52 圖 晶振電路 圖 復(fù)位電路 顯示電路 本設(shè)計顯示電路的設(shè)計采用 1602 液晶顯示模塊的芯片，該芯片可以真正 16 X2 字，比過去七段數(shù)碼管 LED 顯示屏上顯示的字符數(shù)。此外，由于 1602 芯片編程簡單，直觀的界面，因此用戶更容易操作和觀察。本設(shè)計中使用的 1602 液晶顯示模塊芯片仿真圖，如圖 。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 LCD1602 仿真圖 由于我們采用的是 帶背光的 LCD，因此，我們的元器件有 16 個管腳， 下面我們就對管腳及其功能進(jìn)行介紹，如表 ： 表 引腳說明 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 報警溫度調(diào)節(jié)電路 本系統(tǒng)一共設(shè)置了四個按鍵，按 p13按鍵進(jìn)入設(shè)置模式，按第一次 p13 進(jìn)行下限設(shè)置，按兩下 p13 按鍵進(jìn)入上限設(shè)置，按三下 p13 按鍵退出設(shè)置模式，在設(shè)置模式下，按p14 和 p15 按鍵進(jìn)行參數(shù)的增加和減小設(shè)置， p16 按鍵是調(diào)試時測試用的，并且作為備用鍵。在本設(shè)計中的按鍵仿真圖，如圖 。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 圖 按鍵仿真圖 STC89C52 芯片介紹 STC89C52 是一種生產(chǎn)性價比高，性能好的單片機(jī)， STC89C52 使用古典的 MCS 51內(nèi)核，但做了很多與傳統(tǒng)的改善，新增了 51 單片機(jī)芯 片沒有的功能。在一個芯片上，具有靈活的 8位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，讓許多嵌入式控制應(yīng)用的高靈活和有效的解決方案為。其主要的特征如下： 1. 8K 字節(jié)程序存儲空間； 2. 512 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間； 3. 內(nèi)帶 4K 字節(jié) EEPROM 存儲空間 。 4. 可直接使用串口 下載； 如圖 是 STC89C52 單片機(jī)管腳圖，如圖 是此單片機(jī)的 實物圖，結(jié)合這兩個圖來看能更好的理解上述特 征。 P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T9P 3. 0( R X D )10P 3. 1( T X D )11P 3. 2( IN T 0 )12P 3. 3( IN T 1 )13P 3. 4( T 0)14P 3. 5( T 1)15P 3. 6( W R )16P 3. 7( R D )17X T A L 218X T A L 119GND20( A 8 )P 2. 021( A 9 )P 2. 122( A 1 0) P 2 .223( A 1 1) P 2 .324( A 1 2) P 2 .425( A 1 3) P 2 .526( A 1 4) P 2 .627( A 1 5) P 2 .728P S E N29A L E / P R O G30E A /V P P31( A D 7 )P 0. 732( A D 6 )P 0. 633( A D 5 )P 0. 534( A D 4 )P 0. 435( A D 3 )P 0. 336( A D 2 )P 0. 237( A D 1 )P 0. 138( A D 0 )P 0. 039V C C40U189 C 5 2/ S 52沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 圖 STC89C52單片機(jī)管腳圖 圖 STC89C52單片機(jī)實物圖 復(fù)位電路介紹 復(fù)位電路采用：重新啟動單片機(jī)復(fù)位電路部分就像計算機(jī)，當(dāng)計算機(jī)在使用中死機(jī)，按下復(fù)位按鈕，電腦里面的程序從頭開始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運行中出現(xiàn)異常，受應(yīng)用環(huán)境干擾，按下復(fù)位按鈕，里面的程序自動執(zhí)行從一開始。 復(fù)位電路的工作原理教科書中有介紹， 52單片機(jī)要復(fù)位只需要在第 9引腳接個高電平持續(xù) 2US 就可以實現(xiàn)，這個過程是如何實現(xiàn)的？在一個單片機(jī)系統(tǒng)，啟動一次復(fù)位，沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 當(dāng)系統(tǒng)上電時，按鈕再次按下系統(tǒng)復(fù)位，如果再按系統(tǒng)的版本將被重置。所以可以通過打開 和關(guān)閉來控制運行系統(tǒng)的復(fù)位按鈕。 為什么開機(jī)時復(fù)位：在電路圖中，電容是 10uF 的大小，電阻的大小是 10 K，因此，根據(jù)公式計算出電容充電到電源電壓的 倍（單片機(jī)的電源為 5 V，所以充電 倍至 V），需要的時間是 10 10 = s 也就是說在單片機(jī)啟動的 內(nèi)，電容兩端的電壓時在 0~ 增加。這個時候 10K 電阻兩端的電壓為從 5~ 減少（串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓）。所以在 內(nèi)，收到 RST 引腳電壓為 5 V ~ V]2[ 。在 5V正常工作的 51 單片機(jī)中小于 的電壓信號為低電平信號，而大于 的電壓信號為高電平信號。所以在開機(jī) ，單片機(jī)系統(tǒng)自動復(fù)位（ RST 引腳接高電平信號時間約 秒）。 按鍵按下的時候為什么會復(fù)位 ： 在單片機(jī)啟動 后，電容 C兩端的電壓持續(xù)充電為 5V，這是時候 10K電阻兩端的電壓接近于 0V， RST 處于低電平所以系統(tǒng)正常工作 ]1[ 。當(dāng)按鍵按下的時候，開關(guān)導(dǎo)通，這個時候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個過程中，電容開始釋放之前充的電量 。隨著時間的推移，電容的電壓在 內(nèi)，從 5V釋放到變?yōu)榱?，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個時候 10K 電阻兩端的電壓為 ，甚至更大，所以 RST引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動復(fù)位。 本設(shè)計中的復(fù)位電路仿真圖，如圖 。 圖 復(fù)位電路 晶振電路介紹 晶振電路：晶振是晶體振蕩器的簡稱：在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò)電工學(xué)上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點以頻率的高低分其中沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 較低的頻率是串聯(lián)諧振 ]5[ 。較高的頻率是并聯(lián)諧振，由于晶體近距離的兩個頻率之間的性質(zhì) ]7[ 。在這個很窄的頻率范圍內(nèi)，相當(dāng)于一個晶體振動感應(yīng)器 ]6[ 。所以只要對晶體并聯(lián)電容器它將組成并聯(lián)諧振電路的兩端，并聯(lián)諧振電路中加入負(fù)反饋電路可以構(gòu)成一個正弦振蕩由于等效電路，晶體的頻率范圍內(nèi)電感很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化 ]3[ 。 晶振有一個重要的參數(shù) ， 那就是負(fù)載電容值 ， 選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容 ， 就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率 ]4[ 。 一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器 (注意是放大器不是反相器 )的兩端接入晶振 ， 再有兩個電容分別接到晶振的兩端 ， 每個電容的另一端再接到地 這兩個電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容 ， 請注意一般 IC 的引腳都有等效輸入電容 ， 這個不能忽略 。 一般的晶振的負(fù)載電容為 15pF 或 如果再考慮元件引腳的等效輸入電容 ， 則兩個 22pF 的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇 。 如上圖 :晶振是給單片機(jī)提供工作 信號脈沖的這個脈沖就是單片機(jī)的工作速度比如12M晶振單片機(jī)工作速度就是每秒 12M 當(dāng)然單片機(jī)的工作頻率是有范圍的不能太大 ， 一般 24M 就不上去了 ， 不然不穩(wěn)定 。 晶振與單片機(jī)的腳 XTAL0 和腳 XTAL1 構(gòu)成的振蕩電路中會產(chǎn)生偕波 (也就是不希望存在的其他頻率的波 ) 這個波對電路的影響不大 ， 但會降低電路的時鐘振蕩器的穩(wěn)定性 ， 為了電路的穩(wěn)定性起見 ATMEL 公司只是建議在晶振的兩引腳處接入兩個 10pf50pf的瓷片電容接地來削減偕波對電路的穩(wěn)定性的影響 ， 所以晶振所配的電容在 10pf50pf之間都可以的 。本設(shè)計中的晶 振電路仿真圖，如圖 。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 圖 晶振電路 LCD 介紹 在日常生活 中，液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊的很多產(chǎn)品通過設(shè)備，如萬用表，計算器，電子表，正如你可以看到，主要由數(shù)字顯示許多家用電器，特殊符號和圖標(biāo)。在單片機(jī)的人機(jī)交流界面，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管， LED 數(shù)碼管，液晶顯示器。發(fā)光管，常用的LED數(shù)碼管，硬件和軟件比較簡單的，在前面章節(jié)已經(jīng)介紹過，在此不作介紹，本章重點介紹了字符型液晶顯示器中的應(yīng)用。 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點： 1. 顯示質(zhì)量高 ：