【導(dǎo)讀】控制系統(tǒng)具有重要意義?？刂齐娐贰?shù)碼顯示電路、鍵盤控制電路、報(bào)警電路。信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制的目的。文中還著重介紹了軟

　　

【正文】 率達(dá)到 12MHZ，移位寄存器的移位速度相當(dāng)快，所以我們根本看不到數(shù)據(jù)是一位一位傳輸?shù)摹娜祟愐曈X的角度上看，就仿佛是全部數(shù)碼管同時(shí)顯示的一樣。 當(dāng)移位寄存器芯片 74LS164 清除端（ CLEAR）為低電平時(shí)，輸出端（ QA－ QH）均為低電平。串行數(shù)據(jù)輸入端（ A， B）可控制數(shù)據(jù)。當(dāng) A、 B 任意一個(gè)為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時(shí)鐘端（ CLOCK）脈沖上升沿作用下 Q0 為低電平。當(dāng) A、B 有一個(gè)為高電平，則另一個(gè)就允許輸入數(shù)據(jù)，并在 CLOCK 上升沿作用下決定 Q0 的狀態(tài)， 74LS164 邏輯封裝圖如圖 312 所示。 圖 312 74LS164邏輯封裝圖 移位寄存器芯片 74LS164 引出端符號(hào)： CLOCK 時(shí)鐘輸入端； CLEAR 同步清除輸入端（低電平有效）； A， B串行數(shù)據(jù)輸入端； Q0－ Q7 輸出端。移位寄存器芯片 74LS164 的真值表如表 36所示。 23 表 36 74LS164真值表 移位寄存器 74LS16七段數(shù)碼管與單片機(jī)的具體接線電路如圖 313 所示。 圖 313 數(shù)碼顯示電路 輸入（ inputs） 輸出（ outputs） CLEAR Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 CLOCK A B L H H H H L ↑ ↑ ↑ H H L L L L L L L L L L Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 H Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 L Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 L Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 24 警報(bào)器部分 本設(shè)計(jì)中溫度傳感器為主要測(cè)溫部分，所以當(dāng) 溫度傳感頭出現(xiàn)故障 或檢測(cè)不到時(shí)，要及時(shí)讓工作人員知道，并處理相應(yīng)問題。所以單片機(jī)會(huì)控制 揚(yáng)聲器發(fā)出警笛聲 來提示。具體接線電路如圖 314所示。 圖 314 警報(bào)電路 電源輸入部分 控制系統(tǒng)主控制部分電源需要用 5V直流電源供電，其電路如圖 315 所示，把頻率為 50Hz、有效值為 220V 的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的 5V 直流 電壓。其主要原理是把單相交流電經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。 由于輸入電壓為電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而電源變壓器的作用顯現(xiàn)出來起到降壓作用。降壓后還是交流電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。由于經(jīng)整流電路整流后的電壓含有較大的交流分量，會(huì)影響到負(fù)載電路的正常工作。需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波 25 動(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流電壓。 設(shè)計(jì)中 使用集 成穩(wěn)壓芯片 7805 解決了電源穩(wěn)壓?jiǎn)栴}。 圖 315 電源電路 26 溫度控制系統(tǒng)仿真 圖 圖 316 溫度控制系統(tǒng) 仿真圖 27 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的執(zhí)行方法是循環(huán)查詢執(zhí)行的，鍵盤掃描也是用循環(huán)查詢的辦法，由于本系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求不是很高，所以沒有用到中斷方式來處理。 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用匯編語言，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程并實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。 主程序?qū)δK進(jìn)行初始化，而后調(diào)用讀溫度、處理溫度、顯示溫度、鍵盤掃描和繼電器各模塊。 用的是循環(huán)查詢方式，來顯示和控制溫度。 讀取 DS18B20 溫度模塊子程序 每次對(duì) DA18B20 操作時(shí)都要按造 DS18B20 工作過程中的協(xié)議 進(jìn)行。 初始化 ROM 操作命令 存儲(chǔ)器操作命令 處理數(shù)據(jù) 程序流程圖如圖 41所示。 圖 41 讀取 DS18B20溫度 子程序流程圖 初始化 開始 DS18B20 存在？ 讀取溫度值 返回 存儲(chǔ)操作命令 ROM 操作命令 是 否 28 數(shù)據(jù)處理子程序 由于 DS18B20 轉(zhuǎn)換后的代碼并不是實(shí)際的溫度值，所以要進(jìn)行 數(shù)據(jù)處理 。由于本程序采用的是 的精度，小數(shù)部分的值，可以用后四位代表的實(shí)際數(shù)值乘以 ，得到真正的數(shù)值， 數(shù)值可能帶幾個(gè)小數(shù)位，所以采取 四舍五入 ，保留一位小數(shù)即可。也就說，本系統(tǒng)的溫度精確到了 度。 首先程序判斷溫度是否是零下，如果是 ， 則 DS18B20 保存的是溫度的補(bǔ)碼值，需要對(duì)其低 8 位（ LS Byte）取反加一變成原碼。處理過后把 DS18B20 的溫度 復(fù)制 到單片機(jī)的 RAM 中，里面已經(jīng)是溫度值的 Hex 碼了，然后轉(zhuǎn)換 Hex 碼到 BCD碼，分別把小數(shù)位，個(gè)位，十位的 BCD 碼存入 RAM 中 。 數(shù)據(jù)處理子程序流程圖如圖 42 所示。 圖 42 數(shù)據(jù)處理子程序流程圖 鍵盤掃描子程序 按鍵功能： 1. Enter → (k2) 控制鍵 2. Up → (k3) 加 1鍵 3. Down → (k4) 減 1鍵 鍵盤子程序流程圖如圖 43 所示。 數(shù)據(jù)傳遞 返回 溫度是否為負(fù)？ 求補(bǔ)運(yùn)算 BCD 碼轉(zhuǎn)換 29 圖 43 鍵盤子程序流程圖 開始 返回主程序 ENTER 鍵是否按下？ ENTER 子程 序 FLAG=1 ENTER_FLAG是否為 1？ 是否有 ENTER鍵按下？ 是否有 UP 鍵 按下？ 是否有 DOWN鍵按下？ UP 子程序 DOWN 子程序 DISPLAY 顯示 是 否 是 是 是 是 否 否 否 否 30 主程序流程圖 總模塊流程圖如圖 44 所示。本軟件設(shè)計(jì)采用循環(huán)查詢來處理各個(gè)模塊，溫度是緩慢變化量所以可以滿足性能要求。 圖 44 主程序流程 圖 開始 初始化 DS18B20 存在？ 數(shù)據(jù)處理子程序 顯示子程序 錯(cuò)誤處理 鍵盤掃描子程序 繼電器控制子程序 DS18B20 初始化 31 第 五 章 結(jié)論與展望 通過本次溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ,我大有收獲，在設(shè)計(jì)過程中，一定要注意每個(gè)工作步驟的檢查，從整體來說這是一個(gè)復(fù)雜的過程，要細(xì)心謹(jǐn)慎，沉著冷靜。在 工業(yè) 生產(chǎn)和日常生活中，對(duì)溫度控制系統(tǒng)的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內(nèi)變化，穩(wěn)定性好，不振蕩，對(duì)系統(tǒng)的快速性要求不高。 在論文中 簡(jiǎn)單分析了單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程及實(shí)現(xiàn)方法。本系統(tǒng)的測(cè)溫范圍為 0℃ ～ 30℃，溫度信號(hào)由溫度芯片 DS18B20 采集，并以數(shù)字信號(hào)的方式傳送給單片機(jī)。該控制系統(tǒng)的硬件部分，包括：溫度檢測(cè)電路、溫度控制電路、數(shù)碼顯示電 路、鍵盤控制電路、報(bào)警電路。單片機(jī)通過對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制的目的。軟件設(shè)計(jì)部分采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要模塊有：數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號(hào)處理程序、繼電器控制程序、報(bào)警程序。 溫度檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)定的溫度范圍完成一定范圍的溫度控制。 經(jīng)過四年學(xué)習(xí)的積累，在已經(jīng)掌握相關(guān)專業(yè)方面知識(shí)及其它各方面知識(shí)的情況下，我認(rèn)真嚴(yán)肅的完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。它不僅是一個(gè)對(duì)我四年學(xué)習(xí)知識(shí)情況和應(yīng)用動(dòng)手能力的檢驗(yàn)，而且還是對(duì)我的鉆研精神，面對(duì)困難的心態(tài)，做事的毅力和耐心的考驗(yàn)。 本課題的重點(diǎn)、難點(diǎn)是： （ 1）初步接觸溫度傳感器，要對(duì)傳感器的原理、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等各方面從頭開始琢磨； （ 2）考慮單片機(jī)與各個(gè)電路模塊的連接及接口； （ 3）通過對(duì)程序的編譯來優(yōu)化系統(tǒng)的性能； （ 4）考究調(diào)整電路的實(shí)現(xiàn)過程以及怎么樣通過單片機(jī)來間接的控制。 通過做本課題，我了解并掌握了傳感器的基本理論知識(shí)，更深入的掌握單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用能力。為以后從事單片機(jī)軟硬件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)、 PC 軟件開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)， 樹立獨(dú)立從事產(chǎn)品研發(fā)的信心，并在這種能力上得到了比較充分的鍛煉 32 參考文獻(xiàn) [1]曹巧媛主編 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用 (第二版 ).北 京 :電子工業(yè)出版社 ,2020 [2]魏英智，基于 DS18B20的定時(shí)溫控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn) [J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2020. 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