【文章內(nèi)容簡介】 顯示電路設(shè)計 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，通常用數(shù)碼顯示器作為輸出設(shè)備顯示一些需要的信息和結(jié)果。在顯示驅(qū)動電路中，每一個 LED顯示器需要一個譯碼芯片，每一段需要一個限流電阻。而本設(shè)計所使用的傳感器是數(shù)字溫度傳感器，它所測出來的溫度為數(shù)字，就不需要 A/D 進行轉(zhuǎn)換了，而使用的數(shù)碼管又是四位數(shù)碼管，簡單，方便，這樣，是電路大大減少了工作 量，使電路簡單化。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學院機電工程 學院 畢業(yè)設(shè)計 11 圖 數(shù)碼管 此數(shù)碼管有 12 個腳，正面向上，點為下，前排 6個腳和后排 6個腳 依次從左向右數(shù)為 前為 6個腳為： E 、 D 、 DP 、 C 、 G 、 Vcc4 后排 6個腳為： Vcc A 、 F 、 Vcc2 、 Vcc B 圖 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu) 浙江工商職業(yè)技術(shù)學院機電工程 學院 畢業(yè)設(shè)計 12 圖 數(shù)碼管與 AT89C51的連接 溫度控制電路的設(shè)計 此控制電路為單片機所控制的兩路電路，一路為小風扇的工作電路，它的功能是當溫度超過所限 定的高值時，就為電路散熱。另一路為加熱電阻的工作電路，它的功能是當溫度低于所限定的溫度值時，就為電路加熱。這兩個電路就是把溫度限定的溫度值中工作，即進行控制溫度 。 圖 AT89C51與控制電路連接圖 晶振電路的設(shè)計 單片機工作的時間基準是由時鐘電路提供的。在單片機的 XTAL1 和 XTAL2兩個管腳，接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機的時鐘電路。電路中，電容器C1 和 C2 對振蕩頻率有微調(diào)作用，通常取（ 30177。 10） pF。石英晶體選擇 6MHz 或12MHz 都可以。如圖所示： 浙江工商職業(yè)技術(shù)學院機電工程 學院 畢業(yè)設(shè)計 13 圖 晶振電路 圖 晶振電路 由圖可知，晶振為 12MHz，則機器周期 Tc=12/12M=1181。s，從而決定了執(zhí)行一條一個機器周期的語句為 1181。s。 振蕩器的工作可以由 PD 位（特殊功能寄存器 PCON 中的一位）控制。當 PD置 1 時，振蕩器停止工作，系統(tǒng)進入低功耗狀態(tài)。振蕩器的工作頻率一般在 ～12MHZ 之間，現(xiàn)在，由于制造工藝的改進，頻率范圍正向兩端延伸，高端可以達到 40MHZ，低端可以達到 0HZ。 圖示由晶振和電容構(gòu)成諧振電路， C1， C2 雖沒有嚴格要求，但電容的大 小影響振蕩器振蕩的穩(wěn)定性和起振的快速性，本設(shè)計選擇 ，在設(shè)計電路板時，晶振、電容等均應(yīng)盡可能靠近芯片，以減小分布電容，保證振蕩器振蕩的穩(wěn)定性。 復位 電路的設(shè)計 復位是單片機初始化操作。所謂初始化，就是計算機及各芯片在啟動運行時都要復位，使各單元處于一個確定的“各就各位”的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。 MCS— 51 單片機初始化后。程序指針指向 0000H 單元，單片機由 0000H單元開始執(zhí)行程序 。 圖 復位電路 浙江工商職業(yè)技術(shù)學院機電工程 學院 畢業(yè)設(shè)計 14 4 軟件設(shè)計 總體思路 溫度控制器系統(tǒng)控制程 序是控制單片機系統(tǒng)按照預(yù)定的操作方式運行的程序，其組要任務(wù)是：對溫度的控制，把溫度控制在規(guī)定的值內(nèi)，以及對溫度的檢測。軟件總體設(shè)計包括主控制程序和子顯示程序，延時程序。主控制程序主要完成對溫度的控制，檢測，它通過調(diào)用各個程序模塊來實現(xiàn)整體系統(tǒng)的各項功能。 MCS51 系列單片機上電復位后，（ PC） =0000H，到 0030H。電路上電，首先把 DS18B20 初始化，然后傳感器開始感應(yīng)當前的溫度值，并把溫度采集到單片機里，讓單片機把溫度值傳輸?shù)綌?shù)碼管中去顯示溫度值，并讓單片機進行對溫度的判斷，如果溫度達到所規(guī)定 的低值時，單片機 口開始工作，沒達到就繼續(xù)進行溫度測試。如果達到溫度的高值后，單片機 口開始工作，沒達到就繼續(xù)進行溫度測試。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學院機電工程 學院 畢業(yè)設(shè)計 15 圖 總體流程圖 顯示程序設(shè)計 顯示程序就電路上電開始工作，數(shù)碼管就顯示當前所測到的溫度值。他的工作原理是，首先把單片機的百位送到數(shù)碼管顯示， 口置位，在把十位送到數(shù)碼管顯示， 口置位，在那個為送到數(shù)碼管顯示， 口置位，最后把個位送到數(shù)碼管顯示， 口置位，就一直這樣工作 。 開始 初始化 DS18B20 讀入溫度 計算溫度 LCD 顯示溫度 延時時間 判斷溫度 是否上限溫度 是 否 下限溫度 降溫 返回 是否達到下限溫度 返回 浙江工商職業(yè)技術(shù)學院機電工程 學院 畢業(yè)設(shè)計 16 圖 顯示流程圖 溫度控制程序設(shè)計 溫度控制程序就電路上電后對溫度的控制工作。它的工作原理是，首先數(shù)碼管顯示當前的溫度，然后 DS18B20 測試溫度，是否有達到上限的溫度值，如果達到了上限溫度值，風扇啟動，開始降溫工作，如果沒有達到就繼續(xù)測試 與降溫工作 。如果溫度達到下限溫度值后 就返回 。 開始 單片機百 位送數(shù) 置位 單片機十位送數(shù) 置位 單片機個位送數(shù) 置位 單片機小數(shù)送數(shù) 置位 RET 浙江工商職業(yè)技術(shù)學院機電工程 學院 畢業(yè)設(shè)計 17 圖 溫控流程圖 5 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)的合成調(diào)試及準備工作 軟件編好后需要通 過硬件看看是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)想的功能，所以需要二者結(jié)合調(diào)試。 在調(diào)試程序的實際過程中，總是希望在一個很龐大也很復雜的用戶程序中，挑選出來某一段程序或某一個子程序，單獨進行調(diào)試，以便達到化繁為簡，各個擊破的目的。在編寫本課題程序時，采取的是反其道而行之，先簡后繁，即將編寫好各個子程序先在所購買的目標板上調(diào)試成功，然后在組成復雜的用戶程序，最后將程序燒寫到所設(shè)計的裝置中，完成整個設(shè)計的程序調(diào)試工作。 DS18B20 判斷溫度 是否到達上限溫度 風扇啟動降溫 是否到達下限溫度 返回 顯示當前溫度 開始 浙江工商職業(yè)技術(shù)學院機電工程 學院 畢業(yè)設(shè)計 18 調(diào)試前的準備工作 :① PC機 。② .程序編制器 。③ .數(shù)字萬用表 。④ . 5V的電源 。⑤ .簡易實驗板 (面包板 )。⑥ .電纜 。⑦ .導線剪 。⑧ .導線剝離器 。⑨ .尖嘴的鑷子 。⑩ .平頭的小改錐等。 關(guān)于溫度傳感器部分的調(diào)試 適應(yīng)電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 ， 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℃ ，在 10～ +85℃ 時精度 177?！?，可編程的分辨率為 9～ 12位，對應(yīng)的可分辨溫度分別 為 ℃ 、 ℃ 、 ℃和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 ， 在 9位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 ， 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 ， 負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例 :用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達，其 中 S 為符號位。 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個 8 比特的 RAM 中，二進制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實際溫度。 例如 +125℃的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃的數(shù)字輸出為 0191H，℃的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃的數(shù)字輸出為 FC90H。 軟件編程的幾點體會 通過用匯編語言開發(fā)基于單 片機 AT89C51 的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，我發(fā)現(xiàn)在編程時，遵循一些規(guī)則可避免在后面的工作中犯一些基本錯誤。 ①要時常記得對所用的變量進行初始化。在單片機中文件寄存器是不會被初始化為一個特定的取值的。在對變量進行初始化的時候，要確定把它們置為 0，因為只有這樣才和 MPLAB 模擬器中給它們賦的初值相吻合，也才能保證它們在應(yīng)用軟件中的工作情況和在模擬器中的工作情況完全一樣。 ②理想情況下，一個應(yīng)用軟件的設(shè)計應(yīng)該使得所有寄存器體 1寄存器和硬件設(shè)備都在清零后完成初始化，然后在寄存器體。 ③先要制定一個計劃用以 測試并保證你的程序是正確的。在開發(fā)過程中的每一步都要對你的程序進行調(diào)試，直到你對所有先前的程序的性能都 100%滿意了才能繼續(xù)進行下一步開發(fā)工作。 浙江工商職業(yè)技術(shù)學院機電工程 學院 畢業(yè)設(shè)計 19 標定 結(jié) 論 此次 畢業(yè) 設(shè)計是對我們大學三年的所學知識的最后一次檢驗，其目的是考察我們對所學專業(yè)的掌握程度以及所應(yīng)用的程度。它與平日所進行的實驗、考試、測驗不同，它更注重我們的實踐能力與綜合能力的表現(xiàn)，在做 畢業(yè) 設(shè)計的過程中，使 我鍛煉了自我處理與 自我控制的能力。 在這幾 個月 的時間里，我通過網(wǎng)上查詢以及到圖書館翻閱資料學到了許多的專業(yè)相關(guān)知識以及其他 所對應(yīng)的專業(yè)知識，從而對自己的畢業(yè)設(shè)計也漸漸的有了了解與思路，同時在老師和同學的幫助下，我對題目設(shè)計的思路也有了明晰的概念。我將自己 在 學校所學的專業(yè)知識和理論知識與最近所翻閱的資料進行融合，來完成本次 設(shè)計的 任務(wù)與要求，在這個 設(shè)計過程中使我學到更多 的專業(yè) 知識，讓我以后在工作的道路得更大的幫助。 在論文 寫作 的過程中，我接觸到了各種不同的問題， 在設(shè)計電路過程中 ，要設(shè)計更加合適、簡明、實用的電路，使之在以后的設(shè)計工作中減少麻煩。但在設(shè)計 電路 中也碰到一些問題，比如在設(shè)計電路板沒有 把器件合理分布，導致線路復雜化，之后在 進行合理布局 ，使電路簡明清晰化。 在軟件編程方面也會碰到一些問題，比如把一些復雜的程序編成復雜化了，經(jīng)過反復