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基于單片機的多點溫度測控系統(tǒng)數(shù)碼管顯示類(參考版)

2024-10-28 18:20本頁面
  

【正文】 學(xué)無止境。 在 搞設(shè)計的 這幾周時間里 ,我和粟老師經(jīng)過了很多次交流 ,通過和老師的交流使我學(xué)會了很多設(shè)計技巧及方法 .有不懂的 地方及遇到自己難以解決的問題便向老師請教 ,老師每次都是不厭其煩的耐心指導(dǎo)我 ,并一步一步把我引向成功 .我在老師那里不僅學(xué)到了很多額外的知識 ,同時也學(xué)到了不少解決問題的方式方法 ,在此我非常感謝幫助過我的指導(dǎo)老師粟慧龍! 路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索。另外,感謝 所有 同學(xué)的幫助和勉勵。借此機會我向 幾 位老 師表示衷心的 感謝!同時,我要感謝 學(xué)院 授課的各位老師,正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑,讓我學(xué)到了專業(yè)知識,并從他們身上學(xué)到了如何求知治學(xué)、如何為人處事。這些都將使我終生受益。 26 參考資料 [1] 何立民《單片機高級教程》北京航空航天大學(xué)出版社 . [2] 粟世明、劉湘濤 .《 單片機 原理與應(yīng)用 》 電子工業(yè)出版社 . [3] 何立民 《 單片機中級教程 》 北京航空航天大學(xué)出版社 . [4] 李華 《 MCU51 系列單片機實用接口技術(shù) 》 北京:北京航空航天大學(xué)出版社, 19 93. 6 [5] 陳光東 《 單片機微型計算機原理與接口技術(shù) 》 (第二版 )武漢:華中理工大學(xué)出版社, [6] 徐淑華,程退安, 《 姚萬生單片機微型機原理及應(yīng)用 》 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1999. 6. [9] 鍛九州 《 放大電路實用設(shè)計手冊 》 沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社, [10] [11] 馬田華等 《 可編程單總線數(shù)字式溫度傳感器 DS18B2 的原理與應(yīng)用電子質(zhì)量 》 [12] 于永學(xué)等 《 1Wire 總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 及應(yīng)用 電子產(chǎn)品世界 》 [13] 張勝全 《 D18B20 數(shù)字溫度計在微機溫度采集系統(tǒng)中的序編制 》 南京:南京大學(xué)出版社 1998. 3 [14] [15] 周晗曉,袁慧梅 《 單片機系統(tǒng)的印制板設(shè)計與抗干擾技術(shù)電子工藝技術(shù) 》 2020 .6 [16] [17] [19] 27 致 謝 歷時 數(shù)周 ,而今論文完成打印之時,我思緒萬千,心情久久不能平靜。最后 通過老師的細心指導(dǎo)及自己的不斷努力 , 終于 把畢業(yè)設(shè)計 做完了 , 這時發(fā)現(xiàn) 真的 有 一 種如釋重負的感覺。雖然這個設(shè)計做的也不太好,但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富,使我終身受益。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西,也培養(yǎng)了我獨立工作的能力,樹立了對自己工作能力的信心,相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。 在這次畢業(yè)設(shè)計中也使我和同學(xué)的關(guān)系更進一步了,同學(xué)之間互相幫助,有什么不懂的大家在一起商量,聽聽不同的看法 也 有助于 我們更好的理解知識, 同時同學(xué)之間的友誼也進一步的增加了 , 所以在這里 同樣 非常感謝幫助 過 我的 所有同學(xué)。 有不懂的地方 及遇到自己難以解決的問題 便向老師請教 , 老師每次都是不厭其 煩的耐心指導(dǎo)我 , 并一步一步把我引向成功 。通過這次畢業(yè)設(shè)計,我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程,在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí),努力提高自己的知識和綜合素質(zhì)。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了原來自己的知識還比較欠缺。在沒有做畢業(yè)設(shè)計 之 前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對大學(xué)幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié),但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。 調(diào)試過程中, 當某個溫度測量點的溫度值超過其上、下限值時,發(fā)出聲光報警信號,并累計報警的溫度測量點的個數(shù);當顯示報警的溫度測量點的溫度值時,其編號閃爍顯示;可手動切除聲光報警信號。 因為芯片是塑料封裝,所以對溫度的感應(yīng)靈敏度不是相當高,需要一個很短的時間才能達到穩(wěn)定。將兩者測到的溫度進行比較,發(fā)現(xiàn)二者溫度相近,然后往杯中注入部分冷水,再次比較,發(fā)現(xiàn)二者溫度差距,通過測試可知溫度檢 測部分電路工作正常。系統(tǒng)自帶測試表格數(shù)據(jù),觀察顯示數(shù)據(jù)是否相符合即可。 測試方法:目測。 24 第 五 章 產(chǎn)品調(diào)試 測試環(huán)境及工具 測試溫度: 0~100 攝氏度。用此方法設(shè)置其上限值與下限值,當設(shè)置其上(下)限值時相應(yīng)的發(fā)光二極管回發(fā)出不同顏色的光,設(shè)置完成二極管會熄滅。 通過掃描鍵盤讀取鍵值,流程圖如圖 所示: 22 圖 鍵盤掃描程序流程圖 當電路開始工作時 ,鍵盤開始對其進行掃描。 21 圖 多路溫度測量電路流程圖 鍵盤掃描流程圖 按鍵處理程序通過掃描按鍵情況,讀取鍵值。PROM 建立的關(guān) 系表中從 (n 1) 8開始的單元取出 ROM 代碼發(fā)送到總線 ,去掉第 8步 ,其余和上面步驟相似即可。 (9)再重復(fù)第 1 步到第 8步 ,進行下一輪的巡回測量。 (7)進行 CRC 校驗和數(shù)據(jù)處理后送 LCD 顯示器顯示。PROME中建立的關(guān)系表的順序取出 64 位 ROM 代碼發(fā)送到單總線。 (4)發(fā)匹配 ROM 命令 55H。 (2)發(fā)啟動所有在線的 DS18B20 進行溫度轉(zhuǎn)換命令 44H。 系統(tǒng)軟件 主 流程如圖 所示 : 圖 主程序 20 多點溫度的巡回測量 開關(guān) K1 打開 ,將 T 斷開處接上。 18 圖 顯示部分的電路 19 第四章 程序設(shè)計 軟件設(shè)計總體思路及主程 序流程圖 本系統(tǒng)采用 C 語言編寫,主程序主要由四部分構(gòu)成 ,上電后首先對系統(tǒng)進行初始化 ,相繼完成溫度采集、溫度處理、數(shù)據(jù)顯示、鍵盤處理等四項功能。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端,就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示,這就是動態(tài)驅(qū)動。共陽極 LED 顯示塊的發(fā)光二極管的陽極連接在一起,通常此公共陽極接正電壓,當某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時,發(fā)光二極管被點亮,及相應(yīng)的段被顯示。電路如圖 所示: 17 圖 蜂鳴器原理圖 顯示 電路設(shè)計 顯示部分采用的是 LED 數(shù)碼管顯示塊, LED 顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段組成的顯示器,它有 7 段和“米”字段之分。 報警電路設(shè)計 電路板上的三極管 Q9 驅(qū)動一個無源蜂鳴器,構(gòu)成一個簡單的音響電路,該電路利用單片機的一個引腳作為音源,經(jīng) Q9 驅(qū)動后發(fā)聲,這一引腳是 腳。這樣,當按鍵沒有按下時,所有的輸出端都是高電平,代表無鍵按下。 由此可見,在需要的鍵數(shù)比較多時,采用矩陣法來做鍵盤是合理的。 在矩陣式鍵盤中,每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通,而是通過一個按鍵 來連通。辨別是否有哪一行按鍵按下的方法同上。辨別是否有哪一行按鍵按下的方法同上。若有鍵按下,則進而辨別哪一行有鍵按下,確定按鍵位置。然后通過輸入口讀取各行的電平。若沒有任一條行線為低電平,則說明列上無鍵按下。然后讀取行的電平,辨別第 0列是否有鍵按下。方法是等鍵釋放后再把鍵值作有效處理。 c)判別按下鍵的鍵號。 b)去除鍵的機械抖動。 矩陣式鍵盤按鍵的識別 上面是一個 4x4的鍵盤,公用 4+4=8條接口線,如果按下鍵 7,則第一行的線與第一列的線接通,當前第一行如果是低電平則第一列也輸出低電平,而其他沒有的列輸出為高電平,根據(jù)行列線的電平,就可以判斷按下的鍵的行位置。這樣,當按鍵沒有按下時,所有的輸出端都是高電平,代表無鍵按下。由此可見,在需要的鍵數(shù)比較多時,采用矩陣法來做鍵盤是合理的。利用這種行列矩陣結(jié)構(gòu)只需 N條行線和 M條列線,即可組成具有 N*M個按鍵的鍵盤。這一點在進行 DS1820硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一定的重視 . 鍵盤電路設(shè)計 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中要求實現(xiàn)的功能,我選擇了 4X4=16個鍵盤的矩陣鍵盤,此鍵盤符合設(shè)計要求,所以我選擇此鍵盤完成本設(shè)計。當單總線上所掛 DS1820超過 8 個時,就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題,這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。采用這種DS18B20 尋址技術(shù),使系統(tǒng)硬件電路更加簡單。在系統(tǒng)啟動之時,可以通過 4 4 鍵盤設(shè)置各點溫度的上限值,當某點溫度超過設(shè)置值時,報警器開始報警,從而實現(xiàn)了對各點溫度的實時監(jiān)控。 DS18B20 是智能溫度傳感器,它的輸入 /輸出采用數(shù)字量,以單總線技術(shù),接收主機發(fā)送的命令,根據(jù) DS18B20 內(nèi)部的協(xié)議進行相應(yīng)的處理,將轉(zhuǎn)換的溫度以串口發(fā)送給主機。 14 系統(tǒng)工作原理 基于 DS18B20 多點溫度測量 系統(tǒng)以 AT89S51 為中心器件,以 KEIL 為系統(tǒng)開發(fā)平臺,用 C 語言進行程序設(shè)計,以 PROTEUS 作為仿真軟件設(shè)計而成的。 (2)ROM 操作命令 總線主機檢測到 DS18B20 的存在便可以發(fā)出 ROM 操作命令 。它由主機發(fā)送的復(fù)位脈沖和從機發(fā)送的存在脈沖組成。但是該限制對于搜索 ROM 命令和報警搜索命令例外,在執(zhí) 13 行兩者中任何一條命令之后,主機不能執(zhí)行其后的功能命令,必須返回至第一步。 典型的單總線命令序列: 第一步:初始化; 第二步: ROM 操作命令(跟隨需要交換的數(shù)據(jù)); 第三步:功能命令(跟隨需要交換的數(shù)據(jù))。 的工作過程及時序 DS18B20 工作過程中的協(xié)議由四個部分組成 :初始化 ,ROM 操作命令 ,存儲器操作命令 ,處理數(shù)據(jù)。 DS18B20 的功能命令如表 44 所示。 DS18B20 的 ROM 如表 43 所示,每個ROM 命令都是 8 bit 長。當 DS18B20 發(fā)出響應(yīng)主機的應(yīng)答脈沖時,即向主機表明它已處在總線上并且準備工作。 a. 初始化: DS18B20 所有的數(shù)據(jù)交換都由一個初始化序列開始。 圖 43 DS18B20 的內(nèi)部框圖 ③ DS18B20 的命令序列 ? 初始化 ? ROM 命令跟隨著需要交換的數(shù)據(jù); ? 功能命令跟隨著需要交換的數(shù)據(jù)。第八字節(jié)含有循環(huán)冗余碼 ( CRC ) 。暫存器還提供一字節(jié)的上線警報觸發(fā)( TH)和下線警報觸發(fā)( TL)寄存器( 2 和 3 字節(jié)),和一字節(jié)的配置寄存器( 4 字節(jié)),使用者可以通過配置寄存器來設(shè)置溫度轉(zhuǎn)換的精度。 64 位 ROM存儲器件獨一無二的序列號。 ? 內(nèi)部有溫度上 、下限告警設(shè)置。 ? 測量溫度范圍在 - 到 + 之間。 ? 在 DS18B20 中的每個器件上都有獨一無二的序列號。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng),具有線路簡單,在一根通信線,可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計,十分方便。若此時該 DSl8820已經(jīng)完成溫度轉(zhuǎn)換 ,它將會返回 1,否則返 回 O。轉(zhuǎn)換完成之后 ,該溫度數(shù)據(jù)存放在高速暫存存儲器的溫度寄存器中 ,占用2 字節(jié) ,并且 DSl8B20 返回到空閑狀態(tài)。 ( 8)負壓特性,電源極性接反時,溫度計不會因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作 工作原理及 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DSl8B20 的核心是其數(shù)字溫度傳感器 ,精度可以通過用戶編程配置為 11 和 12 位,其分別對應(yīng)于 ℃、 ℃、 ℃和 5℃ ,可以滿足各種不同的分辨率要求。 ( 6)用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限值。固有測溫分辨率為 ℃。 ( 3)可用數(shù)據(jù)線供電,電壓范圍: +~ + V。 ( a) 上電復(fù)位電路 ( b) 按鈕復(fù)位電路 9 芯片 DS18B20 簡介 技術(shù)性能描述 ( 1)獨特的單線接口方式: DS18B20 與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。復(fù)位有兩種方式:上電復(fù)位和按鈕復(fù)位。 (2)51 復(fù)位方式 在單片機外部引腳 的第 9 腳,它是專門給單片機提供復(fù)位脈沖的。 機器周期:單片機完成
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