基于8051單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-01-12 09:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ： RXD，串行通信輸入。 ： TXD，串行通信輸出。 ： INT0，外部中斷 0輸入。 ： INT1，外部中斷 1輸入。 ： T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 0輸入。 ： T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 1輸入。 ： WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫入信號(hào)。 ： RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。 整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)接口分配情況如下： P0 口復(fù)用于傳輸 LED 位數(shù)據(jù)以及值數(shù)據(jù)傳輸、 P2 口的 作為六位 LED 的公共端的控制信號(hào)、 P1 口分配做鍵盤接口、 和 分別用于串口通信的數(shù)據(jù)的接收端和發(fā)送端、 用于溫度數(shù)據(jù)接口 [8]。 溫度檢測(cè)電路 溫度檢測(cè)電路 DS18B20數(shù)字傳感器是 DALLAS公司生產(chǎn)的 1－ Wire總線技術(shù)的典型產(chǎn)品 [9]。它可以將被測(cè)溫度直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，因此單片機(jī)可以方便的通過串行總線實(shí)現(xiàn)讀取。另外， 1－ Wire具有成本低、節(jié)省 I/O口、抗干擾能力強(qiáng)，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等特點(diǎn)。 DS18B20通過編程后，可以實(shí)現(xiàn) 9～ 12位的溫度度數(shù)。由于 DS18B20可以由數(shù)據(jù)線本身提供電源，因此單片機(jī)與其連接時(shí)，需要一根數(shù)據(jù)線和地線。 DS18B20的工作性能如下： （ 1） 1－ Wire數(shù)據(jù)通信 （ 2）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍 3～ （ 3） 最高 12位分辨率 （ 4） 12位分辨率時(shí)的最大工作周期為 750ms （ 5） 可選擇寄生工作方式 （ 6） 檢測(cè)溫度范圍為 — 55176。C ～ +125176。C （ 7） 被測(cè)溫度在 — 10176。C ～ +85176。C 時(shí)，精度為 177。 176。C （ 8） 內(nèi)置 EEPROM，限溫報(bào)警功能 7 （ 9） 64位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接 （ 10） 封裝形式多樣 （ 11） 負(fù)壓特性。電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)燒毀 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) [10]主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。 DS18B20 的管腳 排列如圖 所示 : 圖 DS18B20 的 結(jié)構(gòu) 圖 DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 光刻 ROM中的 64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 DS18B20 中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例 :用 16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達(dá)，其中 S 為符號(hào)位。 表 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù) 8 L S Byt eM S Byt e2 3 2 2 2 1 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4b i t7 b i t6 b i t5 b i t4 b i t3 b i t2 b i t1 b i t0S S S S 2 6 2 42 5Sb i t15 b i t14 b i t13 b i t12 b i t11 b i t10 b i t9 b i t8 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘 于 [11]即可得到實(shí)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。溫度檢測(cè)控制電路如圖 ： GNDVCCDDS18B20VCCR ΩAT89S52 圖 溫度檢測(cè)控制電路圖 報(bào)警電路 報(bào)警電路設(shè)計(jì) [12]的工作過程：如圖 所示，該報(bào)警電路由兩個(gè)主要部件組成， BUZZ 喇叭報(bào)警裝置和三極管，如果來自單片機(jī) 端的信號(hào)使三極管的發(fā)射極導(dǎo)通，即有電流通過時(shí)，那么從 VCC 到 BUZZ 到集電極也會(huì)有電流通過，這樣會(huì)讓 BUZZ 報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警聲音，如果來自來單片機(jī) 端的信號(hào)使三極管的發(fā)射極沒有導(dǎo)通，則無電流通過，喇叭不發(fā)聲音。即當(dāng) 端的信號(hào)為低電平時(shí)，喇叭報(bào)警，當(dāng) 端的信號(hào)為高電平時(shí)喇叭不響。 9 圖 報(bào)警電路 控制電路及顯示電路 通過 2 個(gè)外部電路來控制溫度，只要在中斷口讓 2 個(gè)開關(guān)接地。然后把調(diào)節(jié)后的溫度通過數(shù)碼管顯示出來。 LED 顯示器 [13]結(jié)構(gòu)與原理 LED 顯示器由 7 條發(fā)光二極管組成顯示字段，有的還帶有一個(gè)小數(shù)點(diǎn) dp 將 7段發(fā)光二極管陰極連在一起，成為共陰極接 法，當(dāng)某個(gè)字段的陽極為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的字段就點(diǎn)亮。共陽極接法是將 LED 的所有陽極并接后就連到 +5V 上，當(dāng)某一字段的陰極為 0時(shí)，對(duì)應(yīng)的字段就點(diǎn)亮。 靜態(tài)串行顯示器的結(jié)構(gòu)圖如 ： abcdefgdpV c cabcdefgdp 共陰極 共陽極 圖 靜態(tài)串行顯示器的結(jié)構(gòu)圖 10 點(diǎn)亮 LED 顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法 [14]。所謂靜態(tài)顯示，就是顯示某一字段時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止，這種方式，每一顯示位都需要一個(gè) 8位輸出口控制，占用硬件較多，一般僅用于顯示器位數(shù)較少的場(chǎng)合。 所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是一位一 位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器。對(duì)每為顯示器而言，每隔一段時(shí)間顯示一次。顯示位的亮度既跟導(dǎo)通電流有關(guān)，也和點(diǎn)亮?xí)r間與間隔時(shí)間的比例有關(guān)。動(dòng)態(tài)顯示器因硬件成本較低而被采用。 為了顯示字符，要為 LED 顯示器提供顯示段碼，組成一個(gè)“ 8” 字形的 7段，再加上 1 個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì) 8段，因此提供 LED 顯示器的顯示段碼為一個(gè)字節(jié)。 LED 顯示器與單片機(jī)的接線圖 本設(shè)計(jì)通過單片機(jī) P0口并經(jīng)總線驅(qū)動(dòng)器 74LS245 控制 6 位數(shù)碼管的段碼，通過位選線 。由于采用動(dòng)態(tài)顯示，其優(yōu)點(diǎn)是 占用硬件資源少，功耗小。但必須注意：掃描周期必須控制在視覺停頓時(shí)間內(nèi)，一般在 20ms 以內(nèi)，否則會(huì)出現(xiàn)閃爍或跳動(dòng)現(xiàn)象。如圖 所示為 LED 與單片機(jī)的接線圖 [15]。 圖 LED 與單片機(jī)的接線圖 顯示器有四個(gè) LED數(shù)碼管組成。輸入串行數(shù)據(jù)線 DIN 和位移信號(hào) CLK，四個(gè)串/并移位寄存器與芯片 74LS245相 連。每片的并行輸出作為 LED 數(shù)碼管的碼段。 11 74LS245是用來驅(qū)動(dòng) LED 的設(shè)備 [16]，它是 8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。 74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù) 。當(dāng)AT89S52單片機(jī) 的 P0口總線負(fù)載達(dá)到或超過 P0最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入 74LS245等總線驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)片選端 CE 低電平有效時(shí)， DIR=“0” ，信號(hào)由 B 向 A 傳輸（接收）； DIR=“1” ，信號(hào)由 A 向 B 傳輸（發(fā)送）；當(dāng) CE 為高電平時(shí)， A、 B 均為高阻態(tài)。 P0口與 74LS245輸入端相連 ,E 端接地，保證數(shù)據(jù)現(xiàn)暢通。 AT89S52的 RD和 PSEN相與后接 DIR，使得 RD或 PSEN 有效時(shí)， 74LS245輸入，其它時(shí)間處于輸出。 74LS245的電路如圖 : 圖 74LS245 電路示意圖 12 第 3 章 軟件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)：程序總體是控溫，所以應(yīng)該不斷測(cè)溫并控制。如圖 所示： 圖 程序總體設(shè)計(jì)流程圖 中斷控制程序 中斷程序的流程圖如圖 ： 圖 中斷程序的流程圖 外部中斷 1 處理溫度的個(gè)位 結(jié)束 外部中斷 2 處理溫度的十位 結(jié)束 N Y Y 開始 初始化 調(diào)各顯示子程序 調(diào)溫度轉(zhuǎn)換子程序 溫度 70
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