基于單片機(jī)的溫度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)—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(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，再執(zhí)行地址為 1000H－ FFFFH（ 60KB）的外部程序存儲(chǔ)器。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(wèn)，堆棧操作可利用間接尋址方式進(jìn)行， 128字節(jié)均可設(shè)置為堆棧區(qū)空間。 看門狗定時(shí)器（ WDT）： WDT是為了解決 CPU程序運(yùn)行時(shí)可能進(jìn)入混亂或死循環(huán)而設(shè)置，它由一個(gè) 14bit計(jì)數(shù)器和看狗復(fù)位 SFR（ WDTRST）構(gòu)成。外部復(fù)位時(shí)， WDT默認(rèn)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(dòng)了 WDT，它會(huì)隨晶體振蕩器在每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)，除硬件復(fù)位或 WDT溢出復(fù)位外沒(méi)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(jī)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(lái)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(dòng)我采用軟件方法，它是在檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè) 10ms 的延時(shí)程序后，再確認(rèn)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(jī)的溫度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 態(tài)電平則確認(rèn)為真正鍵按下?tīng)顟B(tài)，從而消除了抖動(dòng)影響 在這種行列式矩陣鍵盤非編碼鍵盤的單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認(rèn)有無(wú)按鍵按下的程序段。當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后，下一步就要識(shí)別哪一個(gè)按鍵按下。對(duì)鍵的識(shí)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(duì)照?qǐng)D示的鍵盤，說(shuō)明線反轉(zhuǎn)法工作原理。首先辨別鍵盤中有無(wú)鍵按下，有單片機(jī)I/O 口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來(lái)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(huì)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(gè)鍵被按下是通過(guò)將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來(lái)實(shí)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(diǎn)上的那個(gè)鍵。 基于單片機(jī)的溫度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 溫度測(cè)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(qiáng)易配處理器等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)，可直接 將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)（按 9 位二進(jìn)制數(shù)字）給單片機(jī)處理，且在同一總線上可以掛接多個(gè)傳感器芯片，它具有三引腳 TO92小體積封裝形式，溫度測(cè)量范圍－ 55～＋ 125℃ ，可編程為 9～ 12位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá) ℃ ，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16位數(shù)字量方式 串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，業(yè)可采用寄生電源方式產(chǎn)生，多個(gè)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(gè) 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(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng) 。 綜上，在本系統(tǒng)中我 采用溫度芯片 DS18B20 測(cè)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(cè)溫元件，且此元件線形較好。在 0— 100 攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于 1攝氏度。該芯片直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)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(cè)量的精度，簡(jiǎn)化電路的結(jié)構(gòu) 。 為了使測(cè)得的溫度更準(zhǔn)確，采用了溫度傳感器 DS18B20來(lái)獲取當(dāng)前溫度，而 DS18B20是采用 I2C總線進(jìn)行通信的，如圖 5所示，單片機(jī)使用 DS18B20的數(shù)據(jù)通訊端口相連接，并通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn) DS18B20的讀和寫。 單片機(jī)與 DS18B20的通信 如圖 5所示： 基于單片機(jī)的溫度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 圖 5 單片機(jī)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(dòng)態(tài)顯示電路來(lái)顯示溫度值，顯示范圍在 099 之間 。LED 顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常見(jiàn)的輸出器件，而在單片機(jī)的應(yīng)用上也是被廣泛運(yùn)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(jī)接口簡(jiǎn)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(gè)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(jī)的溫度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 圖 7 數(shù)碼管顯示原理圖 當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)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(yáng)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(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)極LED 顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起，通常此共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。本次設(shè)計(jì)所用的 LED 數(shù)碼管顯示器為共陽(yáng)極。 基于單片機(jī)的溫度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 3 軟件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路、主程序流程圖 根據(jù)所學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的軟件部分將使用匯編語(yǔ)言，要配合硬件部分實(shí)現(xiàn)輸入一個(gè)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(shí)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(guò)程中將隨時(shí)顯示當(dāng)前溫度值和設(shè)置的溫度值。其主要實(shí)現(xiàn)的部分包括：鍵盤輸入、溫度采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、動(dòng)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(jìn)制→ 10 進(jìn)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(qǐng)求？ 鍵盤輸入中斷服務(wù)子程 序 結(jié)束 斷點(diǎn) Y N 基于單片機(jī)的溫度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 溫度采集子程序 溫度采集子程序主要負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)外部的溫度傳感器 DS18B20進(jìn)行工作，通過(guò)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(chǔ)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(dòng)態(tài)顯示子程序 在該恒溫系統(tǒng)中使用了兩個(gè)兩位的 LED七段數(shù)碼管來(lái)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(jī)端口，在針對(duì)顯示電路的設(shè)計(jì)時(shí)采用了動(dòng)態(tài)顯示的方案，而動(dòng)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(jìn)行校驗(yàn) 結(jié)束 基于單片機(jī)的溫度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 圖 10 動(dòng)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(hào)初始化 當(dāng)前溫度高位片選信號(hào) 顯示輸出 延時(shí) 1ms 當(dāng)前溫度低位送入 片選信號(hào)初始化 當(dāng)前溫度低位片選信號(hào) 顯示輸出 延時(shí) 1ms 設(shè)置溫度高位送入 片選信號(hào)初始化 設(shè)置溫度高位片選信號(hào) 顯示輸出 延時(shí) 1ms 設(shè)置溫度低位送
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