【正文】 東華理工大學畢業(yè)論文 致謝 24 致 謝 本論文是在 張勝群 導 師的指導下完成的。 論文的編寫是對我們的知識點進行考核和鞏固，對每一個知識點進行復習，對不了解的知識點進行更新。 論文的編寫要根據(jù)實際的應用電路作為參考， 我們在制作各個硬件模塊的過程是艱辛的，不僅在硬件，軟件的調(diào)試也花費了好大的功夫。 總體上做硬件調(diào) 試是一件很復雜的工作，我們不僅要能發(fā)現(xiàn)各種錯誤，同時也要改正錯誤，恢復系統(tǒng)工作的。因為型號的不同其引腳接法也不同，有的需要負壓，有的不要，有的是 串 行接口有的是并行接口。然而該模塊電路簡單，唯一出錯的理由只能是芯片損壞。東華理工大學畢業(yè)論文 第四章系統(tǒng)調(diào)試 22 第 四 章 系統(tǒng)調(diào)試 在對硬件的調(diào)試過程中，總會出現(xiàn)各種問題。 MAX232 獲得正負電源的另一種方法 ： 在單片機控制系統(tǒng)中，我們時常要用到數(shù) /模（ D/A）或者模 /數(shù) (A/D)變換以及其它的模擬接口電路，這里面要經(jīng)常用到正負電源，例如 ： 9V,9V。該器件符合 TIA/EIA232F標準，每一個接收器將 TIA/EIA232F 電平轉(zhuǎn)換成 5V TTL/CMOS 電平。 電路圖如下： 圖 電源電路 串口通信控制模塊 由 MAX232 構成的串行通信電路 ，有單片機控制發(fā)出信號給控制模塊進行恒溫控制，本課題不對控制部分進行說明。但直流電的電壓值此時仍會受到電網(wǎng)電壓波動和負載變化的影響。這種直流電我們叫做是脈動大的直流電。 東華理工大學畢業(yè)論文 第三章系統(tǒng)硬件設計 19 圖 （ AT24C02 硬件接口圖 ） 直流電源的任務是將 220V， 50Hz 的交流電壓轉(zhuǎn)換成幅值穩(wěn)定的直流電壓（例如幾十伏或幾伏），同時能提供一定的直流電流，（比如幾安甚至幾十安）。接電源端時不允許對器件寫。 J8 中的引腳 連接 為 :VO 接 、 /WR 接 、 /RD 接 、 /CS 接 ； J9 連接P0 口。所以在設計上我們還得做出兩種電源模塊。用戶可以通過程序控制 腳的置低和置高來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關閉。這種記錄對長時間的連續(xù)測控系統(tǒng)結果的分析及對異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找具有重要意義。 在 DS1302 的時鐘日歷或 RAM 進行數(shù)據(jù)傳送時， DS1302 必須首先發(fā)送命令字節(jié)。對 DS1302的每一次讀寫需 16個時鐘脈 沖，前 8個賣 脈沖輸入操作地址和讀寫命令。圖 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值，這就是 DS18B20 的測溫原理。假設單片機系統(tǒng)所用的晶振頻率為 12 MHz，根據(jù) DS18B20 的初始化時序、寫時序和讀時序，分別編寫 3 個子程序： INIT 為初始化子程序， WRITE 為寫（命令或數(shù)據(jù)）子程序， READ 為讀數(shù)據(jù)子程序，所有的數(shù)據(jù)讀寫均由最低位開始，實際在實驗中不用這種方式，只要在數(shù)據(jù)線上加一個上拉電阻 ,另外 2個腳分別接電源和地。 當 DS18B20處于寫存儲器操作和溫度 A/D變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 10 μ s。 圖 (a)中， DS18B20采用寄生電 源方式，其 VDD和 GNG端均接地，圖 6（ b)中， DS18B20采用外接電源方式，其 VDD端用 3～ ~。 綜上所述， 本設計方案 利用數(shù)字式智能傳感器 DS18B20來實現(xiàn) 溫度數(shù)據(jù) 采集 電路。它們可以靈活地降低電流消耗，這對于電池供電的應用特別有用。 數(shù)字溫度檢測器完全是自己獨立完成工作 ，不需要另外的電路用于信號調(diào)理或線性 化。用于在更 寬 的溫度范 圍 內(nèi)封裝器件，如 55～175℃，在 130～ 150℃內(nèi)的典型精度 為 177。由于 熱 敏 電 阻和 RTD是 純 阻性的，因此它 們 需要外部 電壓 源。 模 擬 傳感器 器用于數(shù)字控制回路之前，必 須 將它 們 的 輸 出數(shù)字化。片內(nèi)復位電路是復位引腳 RST 通過一個斯密特觸發(fā)器與復位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的 S5P2，由復位電路采樣一次。對外接 電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響 振 蕩器頻率的高低、 振 蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。 圖 最小系統(tǒng)電路 AT8 系列 單片機內(nèi)部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器。 對引腳的功能作一個簡單的解釋： 1） VCC， GND：電源、地引腳 東華理工大學畢業(yè)論文 第二章關鍵元器件的介紹 11 2） ：地址引腳 3） SCLK、 SDA：通信引腳 4） WP：寫保護引腳 圖 （ AT24C02 引腳圖 ） 東華理工大學畢業(yè)論文 第三章系統(tǒng)硬件設計 12 第 三 章 系統(tǒng) 硬件電路設計 單片機最小系統(tǒng)包含兩部分： 。但是，如果在系統(tǒng)中采用時鐘芯片 DS1302，則能很好地解決這個問題。 DS1302 存在時鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)時鐘混亂等缺點。位 5至位 1指示操作單元的地址 。只有在 SCLK為低電平時，才能將 RST置為高電平。 RST輸入有兩種功能：首先， RST接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當 Vcc2大于 Vcc1＋ ， Vcc2給 DS1302供電。它與電片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信，僅需用到 3個口線： RES（復位）； I/O數(shù)據(jù)線； SCLK（串行時鐘）。主機可在 15μ s后讀取數(shù)據(jù)線以獲得數(shù)據(jù)。要求寫入 DS18B20的數(shù)據(jù)持續(xù)時間應大于 60μ s而小于 120μ s, 兩次寫數(shù)據(jù)之間的時間間隔應大于 1μ s。 2） 寫時序。 DS18B20的典型工作時序簡介 1） 復位時序。它將地址線、數(shù)據(jù)線、控制線合為 1根信號線，每個 DS18B20都有自己唯一的序列號，允許在這根信號線上掛接多個單總線器件。 其中用 DS18B20 采集溫度，用 DS1302 調(diào)節(jié)實時時鐘，液晶顯示溫度和時間，鍵盤 AT89C52 溫度采集電路 時鐘電路 超溫報警電路 單片機復位電路 按鍵輸入電路 液晶顯示電路 溫度存儲電路 串口控制信號發(fā)送電路 東華理工大學畢業(yè)論文 第一章系統(tǒng)總體方案設計 7 用來輸入時間值，串口發(fā)送控制指令， AT24C02 用來存儲時間值和修改的溫度值。 以內(nèi) 本 系統(tǒng)采用的主要硬 件電路有單片機 、 鍵盤接口電路 、 時鐘電路 、 響鈴電路 、 溫度傳感電路和 AT24C02 存儲電路 6 大部分組成。 如此可以更加安全的實現(xiàn)全自動智能化控制更加安全和方便。 2. 設計的意義 為了對室溫實施監(jiān)測、避免局部溫度過高， 本文闡述了如何 利用 DS18B20單總線型數(shù)字溫度傳感器，采用外部供電方式，結合 AT89C52單片機，外加串口電路、報警電路以及顯示模塊，設計了溫度測量并報警的硬件系統(tǒng)。 4） 發(fā)展新產(chǎn)品，滿足特殊需要 ： 在溫度測量中，除了進一步擴展與完善管纜熱電偶、熱電阻，以及晶體管測溫元件、快速高靈敏度的普通熱電偶外，而且根據(jù)被測對象的環(huán)境，提出了許多特殊的要求。 隨著工業(yè)生產(chǎn)效率的不斷提高，自動化水平與范圍的不斷擴大，對溫度傳感器的要求也越來越高，歸納起來有以下幾個方面 : l） 擴展測溫范圍 ： 目前工業(yè)常用的測溫范圍為 200 oC～ 3000 oC，隨著工業(yè)的發(fā)展，對超高溫、超低溫的測量要求越來越迫切，如在宇宙火箭技術中常常需要測量幾千度的高溫。為了提高多通道智能溫度傳感器的轉(zhuǎn)換速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)