【文章內容簡介】 9 電源模塊 在系統(tǒng)中需要 5V的單片機供電，我們之間用了穩(wěn)壓模塊 LM7805用來提供相應的電壓 5V電壓，電路圖如圖所示： 圖 5 LM7805提供 5V電壓電路 DS18B20 溫度傳感器 （ 1） 簡介 我們直接選用了數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 來測試溫度， Dallas 半導體公司的單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持 “ 一線總線 ” 接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。 DS18B20 支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 55176。 C~+125176。 C，在 10~+85176。C范圍內 ,精度為177。 176。 C?，F(xiàn)場 溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，支持 3V~ 的電壓范圍， DS18B20可以程序設定 9~12 位的分辨率，精度為177。 176。 C。 讀出及溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無需額外的電源。 DS18B20 提供九位溫度讀數(shù)，構成多點溫度檢測系統(tǒng)而無需任何外圍硬件。 數(shù)字單總線溫度傳感器是目前最新的測溫器件，它集溫度測量， A/D 轉換于一體，具有單總線結構，數(shù)字量輸出，直接與微機接口等優(yōu)點。既可用它組成單路溫度測量裝置，也可用它組成多路溫度測量裝置，文章介紹的單路溫度測量裝置已研制成產品 ,產品經測試在 10℃ 70℃間測得誤差為 ℃ ,80℃≤ T≤ 105℃時誤差為 ℃ ,當T105℃誤差為增大到 1℃左右。 （ 2） DS18B20 的技術性能： 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 測溫范圍 － 55℃～ +125℃，固有測溫分辨率 ℃。 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián) 8個，如果數(shù)量過多，會使供電電 源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定，實現(xiàn)多點測溫。 10 工作電源 : 35V/DC。 在使用中不需要任何外圍元件。 測量結果以 912 位數(shù)字量方式串行傳送。 不銹鋼保護管直徑 Φ 6。 適用于 DN1525, DN40DN250 各種介質工業(yè)管道和狹小空間設備測溫。 標準安裝螺紋 M10X1, , G1/2 任選。 PVC 電纜直接出線或德式球型接線盒出線 ,便于與其它電器設備連接。 適應電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線供電。（ 3）溫度傳感器 DS18B20特點 單線接口，僅需一根口線與 CPU 連接可以實現(xiàn)雙向通信 無需外圍元件 由總線提供電源，電壓范圍 調溫范圍為 55℃ ~125℃，固有測溫分辨率為 ℃ 通過編程可以實現(xiàn)九位數(shù)字溫度讀數(shù) 負壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒壞，但不能正常工作。 （ 4）溫度傳感器 DS18B20 內部結構 溫度傳感器 DS18B20 內部結構： DS18B20 采用三腳 PR35 封裝如圖 37所示，其內部框圖如 38所示 [5]。 64 位的 ROM 開始 8位是產品類型的編號，接著是每個器件的唯一的序號共計 48 位，最后 8位是前 56位的 CRC 校驗碼。 高速緩存器存儲器包含一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 EP2RAM。配置寄存器為高速緩存器中的第五個字節(jié)，它的內容用于確定溫度值的數(shù)字轉換分辨率，各位字節(jié)的定義如表 31示： 表 31各位字節(jié)的定義 TM R1 R0 1 1 1 1 1 后五位一直是 1， TM 是測試模式位，用于設置 DS18B20 在工作模式還是測試模式，在 DS18B20 出廠時被設置為 0，用戶不要去改動， R1 和 R0 決定溫度轉換的精度位數(shù)，也就是設置分辨率。 11 圖 6 DS18B20 三腳 PR35 封裝 圖 7 DS18B20 內部結構圖 在溫度進行計算時，以 12 位轉換位數(shù)為例：對于正的溫度，只要將 測到的數(shù)值整數(shù)部分取出，轉換為十進制，再將小數(shù)部分乘以 就可以將得到的十進制的小數(shù)位的溫度值了。而對于負的溫度，則需要將采集到的數(shù)值取反加 1，即可以得到實際溫度的十六進制表示。在按照正溫度的計算 方法就可以得出十進制的負的溫度了 [6]。 （ 4）外圍電路設計 DS18B20 外圍只有一條數(shù)據(jù)線，電路設計簡單，只需要跟單片機控制器一個 IO 口連接即可，主要需要在上面加一個 10 千歐的上拉電阻。 圖 8 DS18B20 電路連接圖 交流電機驅動模塊簡介 采用 LM393組成雙電壓比較器集成電路，通過單片機發(fā)出控制信號，通過控制信號驅動主副電機進行工作。 12 圖 9 蜂鳴器報警指示電路圖 本章小結 本章主 要講述了通風機智能系統(tǒng)設計的硬件設計方案，詳細介紹了微控制器模塊，顯示模塊，采集模塊，電源模塊，電機驅動模塊等，為后面軟件算法的實現(xiàn)搭建了平臺。 第四章 系統(tǒng)研究及實現(xiàn) 該系統(tǒng)的工作原理 機械通風機控制系統(tǒng)是以單片機 AT89C52為控制核心，通過讀取溫度并進行實時顯示，從而控制電機變化。具體工作過程： 1)通過傳感器檢測溫度發(fā)送到液晶上，在液晶上實時顯示出來 。 2)設置溫度范圍； 3)判讀溫度是否超過設置的告警溫度，并發(fā)出相應的指令。 4)系統(tǒng)根據(jù)指令做出相應的顯示，控制通風機進行工作。 當 氣體濃度在正常值時，主風機以低速轉動，副風機不工作。 當氣體濃度達警戒值時，主風機加速達中速運轉，副風機開始轉動同時也達到中速。 當氣體濃度達危險值時，警報器發(fā)出警報，主風機與副風機均加速以最高速度運轉。 當氣體濃度低于危險值，高于警戒值時，主風機與副風機均減速并以中速運轉。 當氣體濃度低于警戒值時，主風機減至低速轉動，副風機停止轉動。 另外我可以通過手動設置報警溫度。 使用液晶實時顯示當前的溫度，準確顯示當前接收到的溫度。 該系統(tǒng)的相關流程 13 圖 8 整體程序流程圖 工作流程：通過溫度傳感器采集溫度大小，讀取溫度大小數(shù)值，將采集到的溫度與設定的警戒值溫度和危險值溫度進行實時比較，如果超過，則進行聲光報警并通過控制通主副風機進行通風。 各按鍵設置功能： 按鍵 1：一個功能鍵，主要用來調整溫度，當按下此鍵以后，則開始進行檢測，在各進程之間轉化，設置溫度警戒值和溫度危險值。 按鍵 2：主要用來控制范圍溫度設置數(shù)值的增加：并作相應的處理。 按鍵 3：主要用來控制范圍溫度設置數(shù)值的減小：并作相應的處理。 算法詳細工作流程如下： （ a）系統(tǒng)進行初始化； （ b）通過 按鍵設定上限警戒值和上限危險值； （ c）中斷觸發(fā)信號； （ d）巷道內溫度變化； （ e）通過 AD轉換巷道內溫度為數(shù)字信號； （ f）引起觸發(fā)單片機工作讀取數(shù)據(jù)； （ g）單片機讀取數(shù)據(jù)控制液晶顯示，同時進行與設定的數(shù)值進行比較： （ 1）實際值在正常值范圍內； （ 2）實際值大于警戒值小于危險值； （ 3）實際值大于危險值。 （ h）單片機控制主副風機進行變化；超過危險值進行聲光報警； （ i）將變化之后的溫度實時讀取返回給單片機。 主要代碼分析 include include include 以上三個為頭文件，本系統(tǒng)算法主要分為三個部分，液晶顯示工作部分、溫度模數(shù)轉換部分、主函數(shù)部分。主函數(shù)模塊負責調用液晶顯示模塊和模數(shù)轉換模塊并進行數(shù)值比較，實時控制主副通風機和蜂鳴器報警工作。 sbit jingbao=P2^7。 int moshi=6,flagerror=0。 以上兩段代碼，主要用于定義蜂鳴器報警引腳和對各種模式數(shù)值進行初始化。 void series_inint() 14 { EX0=1。 IT0=1。 EA=1。 } 以上代碼為初始化，開總中斷，開外部中斷，開定時器中斷，用于觸發(fā)中斷信號 。 main() { int flag=6。 unsigned char nongdu。 series_init()。 LCD_Init()。 LCD_Clear()。 LCD_Disp_String(0,0,NongDu。 Write_PCF8591(0,0)。 Write_PCF8591(1,0)。 以上部分位于主函數(shù)當中，主要是用于系統(tǒng)初始化，液晶初始化，模數(shù)初始化以及 設定顯示等。 第五章 系統(tǒng)算法軟件測試 軟件調試 所謂軟件調試，是將編制的程序投入實際運行前，用手工或編譯程序等方法進行測試，修正語法錯誤和邏輯錯誤的過程。這是保證單片機正確運行的必不可少的步驟。編完單片機程序，必須送入單片機中測試。 我把軟件調試過程分為兩步。 第一步，使用 Keil uVision4軟件調試程序。將編輯好的 C語言程序進行編譯連接，消除基本的語法錯誤，再通過軟件自帶的調試工具進行必要的程序調試。 第二步，聯(lián)系程序的實際運行情況調試程序。此步主要是消除程序中的邏 輯錯誤，因為在編輯程序時在邏輯思維上可能會出現(xiàn)漏洞導致操作時出錯。我們將編輯好的 C語言程序編譯連接并生成 hex文件，并將 hex文件下載到單片機中。通過實際操作尋找邏輯上的錯誤，不斷的修改程序，最終達到了預先設定的操作步驟及顯示格式等多方面的要求。 proteus 簡介 Proteus是世界上著名的 EDA工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調試到 單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB設計，真正實現(xiàn)了從概念到產品的完整設計。是目前世界上唯一將 電路仿真 軟件、 PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持 805 HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086和 MSP43