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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