基于at89c2051單片機ds18b20電子溫度計溫度控制系統(tǒng)(參考版)
2024-12-11 09:37本頁面
【正文】 合肥，中國科學技術大學出版社， 2021. [12]范立南，出版社， 2021. [13]沈德金 .MCS51 系列單片機接口電路與應用程序實例 .：北京航空航天大學 .2021. [14]潘松，趙敏笑 ??EDA 技術及其應用 ??科學出版社， 2021 年 [15]丁元杰，單片機原理及應用，機械工業(yè)出版社， 1999 主 控 制 器 LED 顯示 單片機復位 報警點按鍵調整 溫 度 傳 感 器 時鐘振蕩 圖 I/O C 64 位 ROM 單 線 接 口 高速緩存 存儲器與控制邏輯 溫度傳感器 高溫觸發(fā)器 TH 低溫觸發(fā)器 TL 配置寄存器 8 位 CRC 發(fā)生器 Vdd 初始化 跳過 ROM 變換溫度 等待 1S 初始化 設置 1820 個數(shù) 匹配 ROM 讀存儲器 存放在緩沖區(qū)指針增 1 初始化 b1 0? 否 是 圖 圖 AT89C51 的復位電路 N Y N Y 按鍵子程序 初始化 得出溫度總子程序 報警子程序 調顯示子 程序 S1 鍵按下否？ 發(fā) DS18B20 復位命令 發(fā)跳過 ROM 命令 發(fā)讀取溫度命令 讀取操作， CRC 校驗 9 字節(jié)完？ CRC 校驗正？確？ 移入溫度暫存器 結束 N N Y Y 發(fā) DS18B20 復位命令 發(fā)跳過 ROM 命令 發(fā)溫度轉換開始命令 結束 開始 N 溫度零下 ? Y 溫度值取補碼置“ ”標志 置“ +”標志 計算小數(shù)位溫度 BCD 值 計算整數(shù)位溫度 BCD 值 結束 。直到采取措施改變環(huán)境溫度在上下限范圍內或調整溫度上下限。硬件正常， LED 就會顯示當前溫度。此時數(shù)碼管應顯示初值 025，由于顯示時間稍短，一閃即過。 電路中有五個按鍵，從左到右依次為 S S S S RESET，介紹如下： S1 為溫度上下限設置狀態(tài)的退出或確定按鍵 S2 為設置溫度上下限的 +鍵，每按下一次上下限值加一 S3 為設置溫度上下限的 鍵，每按下一次上下限值減一 S4 為設置溫度上下限設置狀態(tài)進入按鍵，第一次按下 進入低限設置，按下S4 后，再次按下 S1 進入高限設置。設計的所有功能全部得以實現(xiàn)。后來仔細排查發(fā)現(xiàn)按鍵反應遲緩是由于顯示程序占用時間過長造成的，修改顯示程序并且在主程序和按鍵子程序中增加調用顯示程序的次數(shù)，問 題得以解決。進而到考慮采用中斷方式解決此問題，但因為DS18B20 正常工作有嚴格的時序限制，否則不能正常工作，而中斷則在很大可能上會影響到 DS18B20 正常工作。 最后是按鍵子程序及報警子程序的調試，將按鍵子程序及報警子程序及上述程序正確編排后，寫入單片機中，上電后，各個部分工作正 常，在測得當前溫度超出設定溫度上下限后，蜂鳴器發(fā)出報警聲，調試基本成功。上電后，顯示當前溫度。 然后測試得到溫度程序，將初始化程序， DS18B20 正常工作的初始化程序、寫 DS18B20 程序、讀 DS18B20 程序，得到溫度子程序，溫度轉換子程序，數(shù)據(jù)轉換子程序，顯示子程序正確編排后寫入單片機中，上電，顯示不正常。證明顯示電路正常。 整機的調試與測試 首先是測試顯示電路的正確性，根據(jù)硬件寫好一段顯示程序，寫入單片機中。第三步是系統(tǒng)連調，即進行軟件和硬件聯(lián)合調試。 軟件調試，第一步是在具有匯編軟件的主機上和用戶系統(tǒng)連接起來，進行調試準備。第四步是聯(lián)機檢查。第三步是加電檢查。在目測完之后，利用萬用表來測量連線和接點，檢查它們的通斷狀態(tài)是否和設計一樣。而在目測的過程中，我們發(fā)現(xiàn)有一條印制線斷開，因此我們用焊錫使這條斷線連在一起。對于懷疑是復位電路故障而不能正常工作的單片機也可以采用模擬復位的方法來判斷，單片機正常工作時第 9 腳對地電壓為零，可以用導線短時間和＋ 5V 連接一下，模擬一下上電復位，如果單片機能正常工作了，說明這個復位電路有問題。查看是否有斷線和虛焊等。當然為了美觀在布線中最好不要出現(xiàn)跳線。 元件的焊接。把設計布局好的 PCB 圖打印出來之后，然后進行壓板、腐蝕、鉆孔。做好這些設置后便可進行自動布線，自動布線后如果布線不是很理想還可用手動布線進行手動修改，這樣 PCB 圖就畫好了。在對 PCB 圖設計時首先要添加封裝庫，這樣原理圖中給予的封裝才能有效，然后調入網(wǎng)絡表看原理圖的封裝，命 名等是否有錯，如果沒錯便可進行下一步操作。畫好原理圖后要對其進行電氣檢測，檢查原理圖是否有錯，同時還要創(chuàng)建網(wǎng)絡表為下一步的工作做好準備。 利用 Protel 99SE 畫原理圖。 印刷電路 板的設計與制作 電路板的設計與制作是整個電路制作過程中比較重要的一步，如果電路板做不好，再好的電路設計也不行。選元器件時，盡量選擇能使電路簡化的器件。 第四章 實物制作與調試說明 原材料的選擇與采購 本次設計在原材料的選擇與采購上做到了設計最優(yōu)化 ,即用最小的開支 ,獲得性價比較高的元器件和材料。溫度轉換命令子程序流程圖，如圖 所示 圖 溫度轉換流程圖 計算溫度子程序 計算溫度子程序將 RAM 中讀取值進行 BCD 碼的轉換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖 所示。 讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節(jié)， 在讀出時需進行 CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。 開始 溫度比較子程序 是否超出上下限 返 回 圖 主程序流程 主程序 主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當前溫度值，溫度測量每 1s 進行一次。 圖 中的按健復位電路是上電復位加手動復位，使用比較方便，在程序跑飛時，可以手動復位，這樣就不用在重起單片機電源，就可以實現(xiàn)復位。圖中蜂鳴器可以在被測溫度不在上下限范圍內時，發(fā)出報警鳴叫聲音。如圖 所示 : 圖 顯示電路 主板電路 圖 主板電路 系統(tǒng)整體硬件電路包括傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報警調整電路，單片機主板電路，電源電路等?？紤]到實際應用中寄生電源供電方式適應能力差且易損壞，此處采用電源供電方式， I/O 口接單片機的 口。采用寄生電源供電方式時 VDD 端接地。另一種是寄生電源供電方式，如圖 所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個 MOSFET 管來完成對總線的上拉。 DS18B20 溫度傳感器與單片機的接口電路。但 RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。
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