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溫度報警器系統(tǒng)的設計的畢業(yè)論文-wenkub.com

2025-06-25 20:27 本頁面
   

【正文】 我還要感謝我同學給予我的大力支持和幫助。在每個環(huán)節(jié),老師都是認真、耐心的給予指導。l 在DS18B20測溫程序設計中,向DS18B20傳感器發(fā)出溫度轉換命令后,程序總要等待DS18B29的返回信號,一旦一個或多個DS18B20接觸不好或斷線時,當程序讀該DS18B20時,將沒有返回信號,程序進入相應的死循環(huán)【11】。第三節(jié) 未來展望展望未來,對于DS18B20溫度傳感器,我們在其現有的基礎上做一些改動,就可以實現高低溫報警、遠距離多點測量控制等方面,同時在樓宇自動報警系統(tǒng)等日常生活中得到應用。之所以選擇DS18B2芯片作為溫度傳感器,因為它擁有最新的測溫元件,主要集成了溫度測量、測量精度高、A/D轉換于一體,擁有單總線結構、數字輸出,直接與微機接口等優(yōu)點。第二節(jié) 課題研究成果本畢業(yè)設計“溫度報警器”對于我來說具有重要的研究價值。對于報警值上下限設計通過2個按鍵實現相應的加減,對于設定較大的報警值,操作上比較麻煩,需要操作很多次。最后階段,為了快速實現設計的實物效果,直接選用實驗室的開發(fā)板,因為該項目比較常見,用到的元器件開發(fā)板上都有。對于自己的畢業(yè)設計的準備工作,大致的可以分為以下幾個階段:首要階段,首先對課題的項目的設想與研究,通過參考大量的資料,擬定一個自己心目中理想的方案,對于自己想設計的器件具體想實現什么功能有個全新的認識。將數據寫入到LCD1602。其中具體的讀寫操作都會離不開相應的控制子程序。SETB DQCALL DELAY60USMOV C,DQJC ERRORCALL DELAY60USCALL DELAY60USCALL DELAY60USCALL DELAY60USRET通過SETB DQ來釋放DQ總線,延時60us之后,檢測是否存在脈沖信號,如果沒有存在的脈沖信號,將會重新開始檢測,如果出現脈沖信號,通過調用延時子程序,完成240us延時。對于存在的脈沖檢測,我們通過單片機先將這個引腳置零,我們需要延時等待大約480us 到960us的時間,接著,給予單片機端口高電平,來完成對總線的釋放,DS18B20芯片需要15 到60us的等待時間之后,將會自主的將DQ總線拉低到60 到240us的時間,等待時間過后,DQ端將會給予高電平對總線進行釋放,這樣I/O 口會被上拉電阻自動拉高。設計溫度報警上、下值為20℃和0℃。分別為0003H和0013H,用戶通過2個中斷實現對溫度報警值上下限的調節(jié)?!?4】: 主程序開始加電復位(00000H)開放總中斷。具體的分為以下幾個部分:主程序、溫度報警程序、測溫程序、液晶顯示程序。起到了及其重要的作用。: 溫度報警器原理圖 該溫度報警器電路原理圖實現了對周圍環(huán)境溫度的測量,將實時的溫度值顯示LCD1602液晶顯示器上,供用戶獲取實時的溫度值,同時用戶可以通過按鈕實現對溫度報警值的上下限設定。此外還加一個二極管,該器件主要起到續(xù)流作用。而對于無源蜂鳴器內部是不帶振蕩源的。該報警電路的核心硬件主要是蜂鳴器。在進行電路設計實驗的時候,通常的辦法是在這個引腳上接個電位器,也就是我們常說的滑動變阻器,通過調整變阻器的分壓值,來調整3 腳的電壓。因此,需要DQ端外接一個上拉電阻,來確保單總線的正常工作,否則無法輸出1。二、 溫度測量電路模塊溫度采集模塊主要是通過DS18B20數字式芯片利用微電子技術完成對目標環(huán)境溫度數據的采集功能,:通過電路圖可以看到溫度測量模塊的電路很簡單,只有三個引腳接口,其中VDD接入直流電源,GND直接接地,通過DQ鏈接到單片機I/O口實現數據的發(fā)送與接收。晶振電路中的晶振又叫晶振振蕩器,它是一直不停的振蕩,為單片機系統(tǒng)提供基準時鐘信號。對于復位電路的作用主要是確保單片機芯片的正常運轉,常見的復位電路一般包括以下幾種:上電復位、手動復位、程序自動復位?!?3】:溫度報警模塊顯示模塊LCD1602DS18B20溫度傳感器單片機 AT89C51溫度報警設置模塊 其中該溫度報警器通過DS18B20溫度傳感器感應周圍的環(huán)境溫度,通過單片機對其數據進行讀取處理,經過LCD1602液晶顯示模塊將實時的溫度顯示在液晶顯示器上,供用戶讀取觀察溫度信息,同時可以通過按鍵對該款溫度報警器的報警值的上限或下限根據用戶的需要進行設定調整。ES表示串行口中斷允許位。EX1為外部中斷0/INT1的中斷允許位。當為1時,表示CPU將中斷總開關打開,使其處于開中斷狀態(tài)??梢酝ㄟ^軟件置位或者將其清0,當其為1時,進行啟動;當其為0時,停止啟動。l 擁有微功耗空閑模式以及掉電模式,同時還具備可編程串行UART通道。l 全靜態(tài)操作,6個中斷源。4. 輸入/輸出 (I/O)引腳P0、PPP3(共32根)P0端口是雙向8位三態(tài)I/O口,如果需要連接部存儲器時,該端口與地址總線的低8位及數據總線進行復用,以吸收電流的方式驅動8個TTL負載。PSEN(29腳):主要輸出的外部程序存儲器的讀選通信號。如果需要采用外部時鐘信號時,必須將該引腳接地。P3接口同時還具有第二功能,根據引腳不同的功能我們可以將其劃分為以下幾類。按總線結構可劃分為總線型和非總線型。從1980年代以來,隨著電子技術的不斷發(fā)展,微型計算機性能上得到了很大的提升,主要由當時的4位、8位單片機,發(fā)展到目前的最快的300M單片機【1】。用戶自編程的字符或圖形存儲器。當DL=0時,表示有數據的有效長度位為4位;若DL=1時,則有效位長度為8位。當S/C=1時,表示顯示屏移位;當S/C=0時,表示光標移位。當我們需要將字符向右移動時則設置該位位1;否則表示字符移動方向向左。C=1,光標打開;C=0,光標關閉。l I/D:顯示地址計數器模式選擇。 具體的LCD1602模塊指令集指令功能RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0清屏(光標回原點)0000000001光標回原點000000001X進入模式設定00000001I/DS顯示開關控制0000001DCB光標或字符移位000001S/CR/LXX功能的設定00001DLNFXX設置CGRAM地址00016位CGRAM地址碼顯示地址的設置0017位DDRAM地址碼讀忙標志和地址計數器01BF顯示當前7位地址碼向CGRAM/DDRAM寫數據108位數據向CGRAM/DDRAM讀數據118位數據:l X:0或1l S:顯示屏幕移動控制位。只有該端口由高電平信號轉化為低電平信號,LCD模塊才能正常執(zhí)行命令,否則lCD處于關閉狀態(tài),不能正常顯示。當R/W=1,都操作。我們可以通過給予端口連接一個電位器(滑動變阻器)來調整其對比度的大小。 LCD1602引腳封裝(1) VSS:供電電源地。一、 顯示器LCD1602的特點LCD1602是一款能夠顯示2行32個字符的液晶顯示器,每個字符由57的點陣形成,每一行能夠顯示16個字符。將這一物理現象成功的應用在液晶顯示器上。 DS18B20的高速暫存RAM的寄存器分布LSB(50H):溫度寄存器的低位字節(jié)保留(FFH)MSB(05H):溫度寄存器的高位字節(jié)保留用戶字節(jié)1 TH保留(10H)用戶字節(jié)2 TLCRC配置寄存器(見下表) 位字節(jié)Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0LSB2322212021222324MSBSSSSS262524 3DS18B20溫度寄存器字節(jié)格式 配置寄存器各位的定義TMR1R011111 DS18B20的分辨率及轉換時間R0 R1溫度分辨率溫度最大轉換時間0 00 11 01 19位10位11位12位375ms750ms我們根據DS18B20數字傳感器與單片機之間的通訊協(xié)議,主機(單片機)對DS18B20數字式傳感器的數據處理過程相對比較復雜, 這一過程的實現大致的分為三個步驟:首先在處理信息之前,先對單總線進行復位的操作,進行初始化,初始化之后通過單總線發(fā)送ROM 指令,緊接著在發(fā)送一條RAM指令,這個過程我們已經完成了對DS18B20 數字式溫度傳感器的預定設置。其中64位ROM主要用于存儲各自單一序列號(在出廠前已寫入片內ROM),高溫觸發(fā)器和低溫觸發(fā)器主要由用戶通過軟件寫入報警的上、下限值,高速RAM由9個字節(jié)組成。二、 數字式溫度傳感器DS18B20的結構:(1) DQ為數據信號輸入/輸出端。(7)DS18B20的轉換時間的大小離不開分辨率的設定,一般是設定的分辨率越大,轉換的時間越長。能夠輕松的實現多點測溫。同時還具有簡單的構造,低成本、易于總線的維護和擴展等許多特點。該設備的工作原理是初始上電時,數字式溫度傳感器處于能量關閉的狀態(tài),該設備一旦供電以后,用戶可以根據自己的實際需要,通過調節(jié)寄存器的不同的分辨率,來選擇是連續(xù)轉換溫度模式還是單一轉換的模式。而直接觸式測量能夠靈活方便的測量物體的每個位置的溫度,方便自動控制和多點集中測量,針對不斷移動的物體和熱容量微小的物體有很大的困難,因為其通常響應速度較慢,一般反應時間在13min之間,根據這一特性,直接觸折測量主要應用在測量1000℃以下的溫度,對于1200℃以上較高的溫度,測量精度不夠,性能表現則無能為力。電阻傳感器主要應用于溫度很低的場合,一般常用于200℃至500℃之間,由于熱電阻傳感器的不斷發(fā)展與改善,目前低溫測量已經成功應用于1K3K的極低溫度。其突出的特點是測量精度高、成本低、感應速度靈敏、功能簡單、遠距離傳輸、體積小、低功耗。 第二章 元件介紹與選用第一節(jié) 溫度測量的分類溫度是我們現實日常生活中最常見的物理量,主要用來合適的參數來反應物體冷熱程度,通常根據溫度不同的特性,可以將其分為不同的類型。因此,溫度報警器的研究對我們人類生活具有重要的意義。若實時的溫度在正常的范圍之內,綠色指示燈將會常亮,表示設備運行一切正常。通過1wire DS18B20數字式溫度傳感器實現對目標溫度的檢測與采集,并將采集的數據轉換為相映的脈沖信息,將脈沖信息通過單總線DQ傳入單片機微型處理器。第三節(jié) 課題概述與論文結構本畢業(yè)設計是基于單片機的溫度報警器,主要選取51單片機作為數據的處理器部分,選取一總線的DS18B20作為數字式溫度傳感器,用16x2的LCD1602液晶顯示器作為改款設計的顯示模塊,用來清晰的顯示數字式DS18B20芯片所測量的數據。目前,國內企業(yè)主要依靠進口溫度控制儀表設備來滿足公司的正常運行?,F階段我國過的總體水平技術相對國外一些發(fā)達國家仍然比較落后,目前處于上世紀80年代的水平。4) 擁有參數自整定的功效,憑借著先進的計算機軟件程序,對溫度監(jiān)控器的參數及特性等進行全面的控制【7】。2) 擁有自動校正控制、自適應控制、人工智能、模糊控制等先進功能,采用了先進的計算機理論以及計算機技術。第二節(jié) 溫度報警器系統(tǒng)的發(fā)展概況 在現代社會中,由于工業(yè)過程控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展,特別是計算機領域中微電子技術以及自動控制理論和設計方法的快速發(fā)展,相對中國而言,國外一些發(fā)達國家在溫度監(jiān)控系統(tǒng)研究中已經成功取得了超前的成績,具體的表現其自適應、智能化、參數自整定的特點。 目前,在日新月異的生活變化中,工業(yè)和農業(yè)領域得到了快速的發(fā)展與進步,人們的需求也是不斷地擴張,對于電子工業(yè)領域,自動化的產品無疑是得到大家的歡迎,隨著微型處理器功能的不斷強大,單片機無疑成了人們心目中最美好的選擇,它的出現為人民的生活帶來了不可否認利益,對于工業(yè)領域,提高了生產效率,方便了人民的生活。溫度的大小時刻與我們的生產、生命、安全息息相關。因此對溫度的測量與控制對各個行業(yè)領域有著很及其重要的作用尤其是在金屬冶煉、化學研究、建材生產、食品加工、機械制作、石油提煉等工業(yè)領域,占據不可忽視的作用。然而隨著人們的要求越來越高,對現代科學研究,工作,生活,提供更便利的設施需要從單片機技術開始,向著數字控制系統(tǒng),智能控制方向不斷地發(fā)展。以德國、日本、美國等發(fā)達國家為例,在上個世紀,他們已經成功生產出了一批商業(yè)化的、性能優(yōu)異的溫度監(jiān)控器以及儀表設備,并且已經投入市場,在工業(yè)、家庭等領域得到了廣泛的應用,而中國才處于研究的初級階段,相對于國內的溫度監(jiān)控系統(tǒng),國外的溫度監(jiān)控系統(tǒng)具有以下的特點。由于先進的數學算法,使得溫度監(jiān)控系統(tǒng)更加適用性更加廣泛。實現其自整定的功能。目前,常規(guī)的PID控制器以及“點位”控制器是工業(yè)界公認的先進、成熟的產品,功能方面只能適應一般溫度系統(tǒng)的監(jiān)控,但是很難監(jiān)控復雜、時變、滯后的溫度系統(tǒng)。2) 國內生產企業(yè)規(guī)模少,并且企業(yè)坐落位置較不集中,造成技術力量不團結,引發(fā)研發(fā)力量薄弱,研發(fā)能力不強,制約著工業(yè)的發(fā)展。越溫報警電路實現溫度報警。處理器對輸入的脈沖信號進行相應的加工處理,將實時的溫度值清晰
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