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水箱恒溫控制系統(tǒng)的設(shè)計-資料下載頁

2025-07-07 14:59本頁面
  

【正文】 系統(tǒng)及時響應(yīng)外部事件的發(fā)生,并及時給出處理結(jié)果。近年來,由于硬件的集成度與速度的提高,配合相應(yīng)的軟件,實(shí)時性比較容易滿足設(shè)計的要求。 ③準(zhǔn)確性。準(zhǔn)確性對整個系統(tǒng)具有重要意義,尤其是測量系統(tǒng),系統(tǒng)要進(jìn)行一定量的運(yùn)算。算法的正確性和準(zhǔn)確性對結(jié)果有著直接的影響,因此再算法的選擇、計算的精度等方面都要附和設(shè)計的要求 系統(tǒng)主程序流程圖 STC89C52單片機(jī)上電復(fù)位后,即進(jìn)入歡迎界面顯示程序,顯示“dian zu lu wen kong zhi xi tong”,按切換鍵可以進(jìn)行溫控溫控1時間、溫控溫控2時間及報警溫度的設(shè)置,按運(yùn)行鍵啟動溫控。主程序的作用是完成溫度的檢測,并把檢測結(jié)果通過LCD1602顯示出來。主程序首先要做初始化,包括DS18B20測量開始命令的初始化,LCD1602顯示初始化,串口通信初始化等等。主程序的流程圖如圖41所示 圖41 系統(tǒng)主流程圖 液晶顯示模塊液晶顯示模塊主要完成人機(jī)交互界面的顯示及系統(tǒng)相關(guān)的操作指示。具體能顯示預(yù)設(shè)溫度值、預(yù)設(shè)溫控時間、當(dāng)前的溫度值。液晶工作流程如圖42 液晶顯示流程 圖43 DS18B20模塊程序流程圖 DS18B20測溫數(shù)據(jù)的讀取程序設(shè)計對水箱內(nèi)溫度的檢測通過數(shù)字溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)的,在溫度模塊硬件電路的設(shè)計中已經(jīng)對的硬件電路做了設(shè)計,現(xiàn)在設(shè)計DS18B20的軟件部分。 ①.DS18B20的內(nèi)部數(shù)據(jù)部件 1) 光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的, 它可以看作是DS18B20的地址序列碼。64位光刻的ROM排列是:開始8位(24H)是產(chǎn)品類型標(biāo)號, 接著的48位是該DS18B20自身的序列號, 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DS18B20都各不相同, 這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。 2) 2)DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量, 以12位轉(zhuǎn)化為例用16位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供, ℃/LSB的形式表達(dá), 其中S為符號。如圖所示 DS18B20溫度值格式這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù), 存儲在的兩個8比特的RAM中, 二進(jìn)制中的前面5位是符號位, 如果測得的溫度大于0, 這位為0, ,如果溫度小于0, 這位為1, 。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。 ②.單總線協(xié)議 單總線協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸, 操作包括數(shù)據(jù)的讀寫和復(fù)位功能。下面對各個方面進(jìn)行具體的介紹。 1) 總線復(fù)位,首先必須對DS18B20進(jìn)行復(fù)位,由單片機(jī)給DS18B20單總線至少480Us的低電平信號當(dāng)DS18B20接到此復(fù)位信號后延時1560us,通過大地總線60240us來產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。主機(jī)接收到從機(jī)的應(yīng)答脈沖后,說明有單總線器件在線,通信雙方達(dá)成基本協(xié)議。復(fù)位時序如圖所示 2) 控制器發(fā)送ROM指令。一旦總線主機(jī)檢測到應(yīng)答信號,便可以發(fā)起ROM操作指令。ROM指令為8位長度,功能是對片內(nèi)的64位光刻ROM進(jìn)行操作。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接多少個DS18B20并做出處理。一般只掛一個DS18B20時可以跳過ROM指令。指令表如圖所示 ROM指令表3) DS18B20共有9個RAM,每個字節(jié)為8位。第2個字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)值信息4個字節(jié)是用戶E2PROM(常用于溫度報警值存儲)的鏡像,在上電復(fù)位時旗幟被刷新。第五個字節(jié)則是用戶第三個E2PROM的鏡像。第8個字節(jié)為計數(shù)器寄存器,是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計的,同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計算的暫存單元。第9個字節(jié)為前8個字節(jié)的CRC碼。E2PROM非易失性記憶體,用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)。RAM及E2PROM結(jié)構(gòu)圖如圖所示。 RAM及E2PROM結(jié)構(gòu)圖控制器發(fā)送存儲器操作指令,在執(zhí)行ROM指令后才能執(zhí)行內(nèi)存指令。在ROM指令發(fā)送給DS18B20之后,緊接著就是發(fā)送存儲器操作指令了。操作指令同樣為8位,共6條如圖 RAM指令表 4) 數(shù)據(jù)處理DS18B20要求嚴(yán)格的時序來保證數(shù)據(jù)的完整性。在單線DQ上存在復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫“0”、寫“1”、讀“0”、讀“1”幾種信號類型。數(shù)據(jù)位的讀寫是由讀寫時序來實(shí)現(xiàn)的。 寫時序:當(dāng)主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平時,產(chǎn)生時序,寫時序分別為寫“0”和寫“1”時序圖如下圖所示。在寫數(shù)據(jù)時序的前15us總線需要是被控制器拉為低電平,而后則將是芯片對總線數(shù)據(jù)的采樣時間,采樣時間在1560us,采樣時間內(nèi)如果控制器將總線拉高則表示寫“1”如果控制器將總線拉低則表示寫“0”。每一位的發(fā)送都應(yīng)該至少15us的低電平起始位,隨后的數(shù)據(jù)“0”或“1”應(yīng)該在45us內(nèi)完成。整個位的發(fā)送時間應(yīng)該保持在60120us否則不能保證通信的正常。 寫時序圖如圖所示 寫時序圖讀時序該時序也是必須有主機(jī)產(chǎn)生1us的低電平,表示該時間的起始。然后在總線被釋放后的15us中DS18B20會發(fā)送內(nèi)部數(shù)據(jù)位,因此再次15us內(nèi)主機(jī)必須停止把DQ引腳置底,這時控制如果發(fā)現(xiàn)總線為高電平表示讀數(shù)據(jù)“1”如果總線為低電平,則表示讀數(shù)據(jù)“0”。每一位的讀取之前都由控制器加一個起始信號。圖為讀時序圖 讀時序圖所有的讀寫時序至少需要60us且每兩個獨(dú)立的時序至少1us的回復(fù)時間。在寫時序中,主機(jī)將在拉低總線15us內(nèi)釋放總線,并向DS18B20寫“1”。若主機(jī)拉低總先后能保持至少60us的低電平,則向單總線器件寫“0”。DS18B20僅在主機(jī)發(fā)出讀時序時才產(chǎn)生向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù),所以當(dāng)主機(jī)向DS18B20發(fā)出度數(shù)據(jù)命令后。必須馬上產(chǎn)生時序,以便DS18B20傳輸數(shù)據(jù)。 DS18B20溫度讀取流程單片機(jī)在實(shí)現(xiàn)DS18B20溫度轉(zhuǎn)換和讀取的程序設(shè)計中必須嚴(yán)格按照其時序來進(jìn)行,此設(shè)計中,單總線上只掛接了一個DS18B20,所以不用對ROM寄存器進(jìn)行操作,直接跳過ROM,對RAM寄存器進(jìn)行操作。在單片機(jī)發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后,須延時,以便DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換,在單片機(jī)發(fā)出讀溫度命令后,必須馬上產(chǎn)生讀時序接收DS18B20的發(fā)回來的數(shù)據(jù)。溫度模塊主流程圖如圖所示 溫度讀程序流程圖
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