【正文】 我想對他們說一聲：感謝你們的教導和關心，您們辛苦了！ 本次課程設計的完成還離不開我身邊同學和一些老師的幫忙，在系統軟件設計方面同學給了我很大的幫助，因為期間我一直在外實習工作，許多事都要麻煩在校的老師 和同學幫忙，在此，向他們表示感謝！ 鑒于本人所學知識有限，經驗不足，又是初次研究這種復雜的設計，在此過程中難免存在一些錯誤和不足之處，懇請各位老師給予批評和指正。 在此，向 代 老師表 以崇高的敬意和由衷的感謝 ！ 還要感謝各位評閱老師，經過你們的認真評閱和指正，將會使我的設計的系統更加完善。 鑒于溫度控制的發(fā)展趨勢，在以后的實踐中對系統還要做進一步的改進： 硬件方面，采用 DSP, ARM 或者利用第一章提到的片上系統 SOC 對系統的硬 件進行重新設計 ， 軟件方面，摒棄傳統的前后臺系統軟件編程模式，改用基于實時操作系統的系統軟件開發(fā)；控制算法方面，嘗試采用現在得到快速發(fā)展的智能控制方法，如模糊控制、神經網絡控制和模糊 PID 控制等等。通過對 風機的控制 可實現 糧庫 溫度的自動控制。 劉楊：基于單片機的智能恒溫箱的設計 26 結論與展望 三個 多 月的畢業(yè)設計即將結束了，我深刻感受到 專業(yè) 知識的缺乏，同時，在整個設計過程中我也感受到自身知識的進步，特別是在單片機控制系統方面。 安徽工程大學畢業(yè)設計（論文） 21 主程序流程圖如圖 41 所示： 開 始初 始 化設 定 溫 度溫 度 采 集 計 算顯 示 溫 度溫 度 顯 示 切 換結 束溫 度 比 較 處 理 圖 41 主程序流程圖 劉楊：基于單片機的智能恒溫箱的設計 22 溫度設定子程序流程圖如圖 42 所示： 顯 示 溫 度溫 度 加 ？為 0 ℃ ？溫 度 減 1 ℃跳 到 9 9 ℃為 9 9 ℃ ？溫 度 加 1 ℃ 跳 到 0 ℃退 出返 回YYYYYNNNN溫 度 減 ？N 圖 42 溫度設定子程序流程圖 安徽工程大學畢業(yè)設計（論文） 23 溫度采集計算子程序如圖 43 所示： 9 字 節(jié) 完 ？移 入 溫 度 暫 存 器將 溫 度 數 據 轉 化 攝氏 溫 度 并 存 儲返 回D S 1 8 B 2 0 初 始 化發(fā) 跳 過 R O M 命 令寫 D S 1 8 B 2 0發(fā) 出 溫 度 轉 換開 始 命 令持 續(xù) 1 s ， 等 待A D 轉 換讀 溫 度 前D S 1 8 B 2 0 初 始 化發(fā) 跳 過 R O M 命 令發(fā) 讀 取 溫 度 命令讀 取 溫 度 操 作YN 圖 43 溫度采集計算子程序流程圖 溫度比較處理子程序流程圖如圖 44 所示 劉楊：基于單片機的智能恒溫箱的設計 24 圖 44 溫度比較處理子程序 流程圖 溫度顯示子程序如圖 45 所示 ： 圖 45 溫度顯示子程序 讀取實時溫度值 實時溫度與設定溫度相等嗎？ 實時溫度比設定值大？ 開啟制冷 開啟 加熱 N 返回 N Y Y 選通十位地址，送顯示字符 延時約 12ms 選通個位地址，送顯示字符 延時約 12ms 返回 安徽工程大學畢業(yè)設計（論文） 25 根據這些流程圖編寫出的最終源程序見附錄 D 本章小結 本章是 恒溫箱 的軟件設計，實現 恒溫箱 的主要功能 是 通過編寫程序的方法集成在 80C51 內部。也可以將全部程序均安排在前臺，后臺程序為“使系統進入睡眠狀態(tài)”，以利于系統節(jié)電和抗干擾。整個系統軟件可分為后臺程序（背景程序）和前臺程序。這如同當一名操作工人比較容易，而當一個廠長就比較難一樣。首先根據系統功能和鍵盤設置選擇一種最適合的監(jiān)控程序結構。在對各執(zhí)行模塊進行定義時，將要牽扯到的數據結構和數據類型問題也一并規(guī)劃好。這兩類軟件的設計方法各有特色，執(zhí)行軟件的設計偏重算法效率，與硬件關系密切，千變萬化。 軟件任務分析環(huán)節(jié)是為軟件設計做一個總體規(guī)劃。接著將程序下載到硬件電路中，配合周邊的溫度采集電路，時鐘電路，溫度控制電路，顯示電路等，制作出符合設計要求的 恒溫箱 。 本章小結 本章詳細的講述了以 80C51 為核心元件的 恒溫箱 的硬件電路具體設計過程，分析了具體電路的工作原理。 溫度轉換計算方法舉例： 例如當 DS18B20 采集到 +125℃ 的實際溫度后，輸出為 07D0H，則： 實際溫度 =07D0H╳ =2021╳ =℃ 。單片機可通過單線接口讀到該數據，讀取時低位在前，高位在后。 ④ 處理數據 DS18B20 的高速暫存存儲器由 9 個字節(jié)組成，其分配如表 32 所示。在這條命令發(fā)出之后，對于所發(fā)出的第一個讀數據時間片，器件會輸出溫度轉換忙的標識： “ 0” =忙， “ 1” =準備就緒。 Recall E2（重新調整 E2） [B8H] 這條命令把貯存在 E2 中溫度觸發(fā)器的值重新調至暫存存儲器 。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時間隙，而 DS18B20 又忙于做時間轉換的話， DS18B20 將在總線上輸出 “0”，若溫度轉換完成，則輸出 “ 1” 。 Convert T（溫度變換） [44H] 這條命令啟動一次溫度轉換而無需其他數據。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時間隙，而 DS18B20 又正在忙于把暫存器拷貝到 E2 存儲器， DS18B20 就會輸出一個 “ 0” ，如果拷貝結束的話， DS18B20 則輸出 “ 1” 。如果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時間發(fā)出復位命令來中止讀取。 Read Scratchpad（讀暫存存儲器） [BEH] 這個命令讀取暫存器的內容。接下來寫入的兩個字節(jié)將被存到暫存器中的地址位置 2 和 3。貯存在 EEPROM 內的觸發(fā)器值用于告警。告警的條件定義為溫度高于 TH 或低于 TL。 Alarm Search(告警搜索 )[ECH] 此命令的流程與搜索 ROM 命令相同。 Search ROM( 搜索 ROM)[F0H] 劉楊：基于單片機的智能恒溫箱的設計 18 當系統開始工作時，總線主機可能不知道單線總線上的器件個數或者不知道其 64 位 ROM 編碼。 Skip ROM( 跳過 ROM )[CCH] 在單點總線系統中，此命令通過允許總線主機不提供 64 位 ROM 編碼而訪問存儲器操作來節(jié)省時間。所有與 64 位 ROM 序列不符的從片將等待復位脈沖。 Match ROM( 符合 ROM)[55H] 此命令后繼以 64 位的 ROM 數據序列，允許總線主機對多點總線上特定的DS18B20 尋址。此命令只能在總線上僅有一個 DS18B20 的情況下可以使用。所有 ROM 操作命令均為 8 位長。存在脈沖讓總線控制器知道 DS1820 在 總線上且已準備好操作。 DS18B20 工作過程一般遵循以下協議：初始化 ——ROM 操作命令 ——存儲器操作命令 ——處理數據 ① 初始化 單總線上的所有處理均從初始化序列開始。測量結果存入溫度寄存器中。當計數門打開時， DS18B20 進行計數，計數門開通時間由高溫度系數振蕩器決定。 DS18B20 測量溫度時使用特有的溫度測量技術。 溫度寄存器中的溫度值以 9 位數據格式表示，最高位為符號位，其余 8 位以二進制補碼形式表示溫度值。這樣，經過比較后所得的溫度寄存器的值就是最終讀取的溫度值了，其最后位代表℃ ，四舍五入最大量化誤差為 177。 DS18B20 內部的比較器以四舍五入的量化方式確定溫度寄存器的最低有效位。為了補償振蕩器溫度特性的非線性性，斜率累加器提供的預置數也隨溫度相應變化。 安徽工程大學畢業(yè)設計（論文） 17 初始時，計數器 1 預置的是與 55℃ 相對應的一個預置值。 高溫度系數振蕩器是一個振蕩頻率對溫度很敏感的振蕩器，為計數器 2 提供一個頻率隨溫度變化的計數脈沖。 溫度采集電路 溫度采集電路如圖 310 所示： 圖 310 溫度采集電路 圖中 U2 為溫度采集電路的核心部件，溫度傳感器 DS18B20，下面將詳細介紹它的參數和用法。如圖 39 所示為溫度指示燈電路。 指示燈電路 在實時溫度和設 定溫度切換時，為了明白 LED 數碼管顯示的是哪種溫度，可以用兩個發(fā)光二極管來指示，如果標有“實時溫度”標記的發(fā) 光二極管 點亮，則表示數碼管顯示的是實時溫度，如果標有“設定溫度”標記的發(fā) 光二極管點亮，則表示數碼管顯示的是設定溫度。 如果監(jiān)控程序中的讀鍵操作安排在主程序（后臺程序）或鍵盤中斷（外部中斷）子程序中，則該延時子程序便可直接插入讀鍵過程中。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易判斷哪個鍵按下了。 在控制電路中，如果按鍵數不多是可以使用一個按鍵對應一條輸入位線控制，即獨立式按鍵。一般在按鍵較多時，采用軟件的方法消除抖動，即在第一次檢測到有按鍵按下時，執(zhí)行一段延時12~15ms 的子程序后，再確認該鍵電平是否任保持為閉合狀態(tài)電平，如果保持為閉合狀態(tài)電平就可以確認真有按鍵按下，從而消除抖動的影響。按鍵的確認反映在電壓上，就是和按鍵相連的引腳呈現出高電平還是低電平。按鍵抖動波形如圖 37 所示。 按鍵開關 按鍵開關為機械彈性開關，當按下鍵帽時，按鍵內的復位彈簧片被壓縮，動片觸電與靜片觸電相連，鍵盤的兩個引腳被接通；松手后，復位彈簧將動片彈開，使動片與靜片脫離接觸，鍵盤的兩個引腳被斷開。若要以開關作為輸入電路，通常會接一個電阻到 Vcc或 GND，做上拉電阻或下拉電阻，如圖 36 所示有兩種開關電路可供選擇。而單片機的~ 口則負責將字段碼數據傳送給 LED 數碼管。而所謂動態(tài)掃描就是指我們采用分時的方法，輪流控制各個 LED 數碼管的公共端，使各個顯示器輪流點亮。 表 31 七段顯示譯碼器的真值表及段碼表 字 符 h g f e d c b a 字段碼 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 共陽字碼段 C0H 共陰字碼段 3FH 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 共陽字碼段 F9H 共陰字碼段 06H 2 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 共陽字碼段 A4H 共陰字碼段 5BH 3 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 共陽字碼段 B0H 共陰字碼段 4FH 4 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 共陽字碼段 99H 共陰字碼段 66H 5 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 共陽字碼段 92H 共陰字碼段 6DH 6 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 共陽字碼段 82H 共陰字碼段 7DH 7 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 共陽字碼段 F8H 共陰字碼段 07H 8 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 共陽字碼段 80H 共陰字碼段 7FH 安徽工程大學畢業(yè)設計（論文） 13 9 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 共陽字碼段 90H 共陰字碼段 6FH A 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 共陽字碼段 88H 共陰