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正文內(nèi)容

基于單片機的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計—大學(xué)學(xué)位論文范文模板參考資料(編輯修改稿)

2025-01-12 09:42 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 內(nèi)部程序存儲器,再執(zhí)行地址為 1000H- FFFFH( 60KB)的外部程序存儲器。 數(shù)據(jù)存儲器:在 AT89S51的具有 128字節(jié)的內(nèi)部 RAM,這 128字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問,堆棧操作可利用間接尋址方式進行, 128字節(jié)均可設(shè)置為堆棧區(qū)空間。 看門狗定時器( WDT): WDT是為了解決 CPU程序運行時可能進入混亂或死循環(huán)而設(shè)置,它由一個 14bit計數(shù)器和看狗復(fù)位 SFR( WDTRST)構(gòu)成。外部復(fù)位時, WDT默認為關(guān)閉狀態(tài),要打開 WDT,必按順序?qū)?01H和 0E1H寫到 WDTRST寄存器,當(dāng)啟動了 WDT,它會隨晶體振蕩器在每個機器周期計數(shù),除硬件復(fù)位或 WDT溢出復(fù)位外沒有其它方法關(guān)閉 WDT,當(dāng) WDT溢出,將使 RST引腳輸出高電平的復(fù)位脈沖。 鍵盤 輸入模塊 單片機應(yīng)用系統(tǒng)中除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路 ,以及專一的復(fù) 位功能外 ,其它的按鍵或鍵盤都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。 鍵開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入 : 為了去抖動我采用軟件方法,它是在檢測到有鍵按下時,執(zhí)行一個 10ms 的延時程序后,再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平,如保持閉合狀基于單片機的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計 7 態(tài)電平則確認為真正鍵按下狀態(tài),從而消除了抖動影響 在這種行列式矩陣鍵盤非編碼鍵盤的單片機系統(tǒng)中,鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認有無按鍵按下的程序段。當(dāng)確認有按鍵按下后,下一步就要識別哪一個按鍵按下。對鍵的識別通常有兩種方法:一種是常用的逐行掃描查詢法;另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。 按鍵 復(fù)位電路原理圖 如圖 3 所示: 圖 3 按鍵 復(fù)位電路 原理圖 對照圖示的鍵盤,說明線反轉(zhuǎn)法工作原理。首先辨別鍵盤中有無鍵按下,有單片機I/O 口向鍵盤送全掃描字,然后讀入行線狀態(tài)來判斷。方法是:向行線輸出全掃描字 00H,把全部列線置為低電平,然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器 A中。如果有按鍵按下,總會有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為 1。判斷鍵盤中哪一個鍵被按下是通過將列線逐列置低電平后,檢查行輸入狀態(tài)來實現(xiàn)的。方法是:依次給列線送低電平,然后查所有行線狀態(tài),如果全為 1,則所按下的鍵不在此列;如果不全為 1,則 所按下的鍵必在此列,而且是在與零電平行線相交的交點上的那個鍵。 基于單片機的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計 8 溫度測試 模塊 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器,它具有微型化、低功耗、高性能抗干擾能力、強易配處理器等優(yōu)點,特別適合用于構(gòu)成多點溫度測控系統(tǒng),可直接 將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(按 9 位二進制數(shù)字)給單片機處理,且在同一總線上可以掛接多個傳感器芯片,它具有三引腳 TO92小體積封裝形式,溫度測量范圍- 55~+ 125℃ ,可編程為 9~ 12位 A/D 轉(zhuǎn)換精度,測溫分辨率可達 ℃ ,被測溫度用符號擴展的 16位數(shù)字量方式 串行輸出,其工作電源既可在遠端引入,業(yè)可采用寄生電源方式產(chǎn)生,多個DS18B20 可以并聯(lián)到三根或者兩根線上, CPU 只需一根端口線就能與多個 DS18B20 通信,占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。從而可以看出 DS18B20 可以 非常 方便的被 用于遠距離多點溫度檢測系統(tǒng) 。 綜上,在本系統(tǒng)中我 采用溫度芯片 DS18B20 測量溫度。該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定,它能用做工業(yè)測溫元件,且此元件線形較好。在 0— 100 攝氏度時,最大線形偏差小于 1攝氏度。該芯片直接向單片機傳輸數(shù)字信號,便于單片機處理及控制。 溫度芯片 DS18B20如圖 4所示: 圖 4 溫度芯片 DS18B20 采用溫度芯片 DS18B20。使用集成 芯片,能夠有效的減小外界的干擾,提高測量的精度,簡化電路的結(jié)構(gòu) 。 為了使測得的溫度更準確,采用了溫度傳感器 DS18B20來獲取當(dāng)前溫度,而 DS18B20是采用 I2C總線進行通信的,如圖 5所示,單片機使用 DS18B20的數(shù)據(jù)通訊端口相連接,并通過軟件實現(xiàn) DS18B20的讀和寫。 單片機與 DS18B20的通信 如圖 5所示: 基于單片機的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計 9 圖 5 單片機與 DS18B20的通信 七段數(shù)碼管顯示 模塊 在本系統(tǒng)中采用了 LED 七段數(shù)碼動態(tài)顯示電路來顯示溫度值,顯示范圍在 099 之間 。LED 顯示器是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中常見的輸出器件,而在單片機的應(yīng)用上也是被廣泛運用的。如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母,使用 LED 數(shù)碼管是一種較好的選擇。 LED數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活,與單片機接口簡單易行。 數(shù)碼管如圖 6所示 : 圖 6 數(shù)碼管 LED 數(shù)碼管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件,它是由若干個發(fā)光二極管組成的。數(shù)碼管顯示原理圖 7所示 : 基于單片機的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計 10 圖 7 數(shù)碼管顯示原理圖 當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時,相應(yīng)的一個點或一個筆畫發(fā)亮,控制不同組合的二極管導(dǎo)通,就能顯示出各種字符,常用的 LED 數(shù)碼管有 7 段和 “ 米 ” 字段之分。這種顯示器有共陽極和共陰極兩種。共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起,通常此共陰極接地。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時,發(fā)光二極管點亮,相應(yīng)的段被顯示。同樣,共陽極LED 顯示器的發(fā)光二極管的陽極接在一起,通常此共陽極接正電壓,當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時,發(fā)光二極管被點亮,相應(yīng)的段被顯示。本次設(shè)計所用的 LED 數(shù)碼管顯示器為共陽極。 基于單片機的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計 11 3 軟件設(shè)計 設(shè)計思路、主程序流程圖 根據(jù)所學(xué)知識,實現(xiàn)本系統(tǒng)的軟件部分將使用匯編語言,要配合硬件部分實現(xiàn)輸入一個需要恒定的溫度 值和偏差溫度,與從溫度傳感器所獲取的當(dāng)前實際溫度相比較,并向溫度控制執(zhí)行電路發(fā)出升溫或降溫的命令,在這一過程中將隨時顯示當(dāng)前溫度值和設(shè)置的溫度值。其主要實現(xiàn)的部分包括:鍵盤輸入、溫度采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、動態(tài)顯示、溫度控制等。主程序流程圖如圖 8所示 : 圖 8 主程序流程圖 開始 系統(tǒng) 初始化 發(fā)送溫度讀取指令 讀出溫度值 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 16 進制→ 10 進制 溫度控制執(zhí)行 顯示當(dāng)前溫度和設(shè)置溫度 是否有外部中斷 0 請求? 鍵盤輸入中斷服務(wù)子程 序 結(jié)束 斷點 Y N 基于單片機的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計 12 溫度采集子程序 溫度采集子程序主要負責(zé)驅(qū)動外部的溫度傳感器 DS18B20進行工作,通過串口通信方式向 DS18B20寫入 ROM命令,并讀取當(dāng)前溫度值,將讀取的數(shù)據(jù)存放在 26H2EH存儲單元,其中 26H單元存放溫度值的低位, 27H單元存放溫度值的高位,程序流程圖如圖 9所示 : 圖 9 溫度采集子程序流程圖 動態(tài)顯示子程序 在該恒溫系統(tǒng)中使用了兩個兩位的 LED七段數(shù)碼管來顯示系統(tǒng)所采集的當(dāng)前溫度值和設(shè)置的溫度值,為了不占用更多的單片機端口,在針對顯示電路的設(shè)計時采用了動態(tài)顯示的方案,而動態(tài)顯示子程序的主要任務(wù)就是控制顯示電路的掃描規(guī)律 。 其程序流程圖如圖10所示 : 開始 DS18B20 復(fù)位 向 DS18B20 寫入相應(yīng)的 ROM 命令 讀出溫度值 并進行校驗 結(jié)束 基于單片機的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計 13 圖 10 動態(tài)顯示子程序流程圖 開始 當(dāng)前溫度高位送入 片選信號初始化 當(dāng)前溫度高位片選信號 顯示輸出 延時 1ms 當(dāng)前溫度低位送入 片選信號初始化 當(dāng)前溫度低位片選信號 顯示輸出 延時 1ms 設(shè)置溫度高位送入 片選信號初始化 設(shè)置溫度高位片選信號 顯示輸出 延時 1ms 設(shè)置溫度低位送
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