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單片機(jī)論文-基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料

2024-10-16 14:29本頁(yè)面
  

【正文】 止 標(biāo)志位置 1 是 否 21 4)寫入子程序 圖 54 寫入子程序 進(jìn)位 C 清 0 清 0 延時(shí) 12US 帶進(jìn)位右移 延時(shí) 46US 置 0 R2 是否為 0 終止 開(kāi)始 22 5)系統(tǒng)總的流程圖 圖 55 系統(tǒng)總的流程圖 開(kāi) 始 初始化 DS18B20 顯示當(dāng)前溫度 判斷當(dāng)前溫度值 超過(guò)設(shè)定 溫度上限 啟動(dòng)風(fēng)扇 降低溫度 紅燈亮 設(shè)定溫度上、下限 啟動(dòng)電熱爐升高溫度 是 否 低于設(shè)定 溫度下限 是 綠燈亮 否 23 調(diào)試 主程序的功能是:?jiǎn)?dòng) DS18B20 測(cè)量溫度,將測(cè)量值與給定值進(jìn)行比較,若測(cè)得溫度小于設(shè)定值,則進(jìn)入加熱階段,置 為低電平,這期間繼續(xù)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè),直到溫度在設(shè)定范圍內(nèi),置 為高電平斷開(kāi)可控硅,關(guān)閉加熱器,等待下一次的啟動(dòng)命令。 通過(guò)調(diào)用讀溫度子程序?qū)⒋嬖趦?nèi)存儲(chǔ)中的整數(shù)部分與小數(shù)部分分別存放在兩個(gè) 單元中,然后通過(guò)調(diào)用顯示子程序顯示出來(lái)。 系統(tǒng)程序流圖 系統(tǒng)程序主要包括主程序,讀出溫度子程序,復(fù)位應(yīng)答子程序,寫入子程序等。 MCS— 51 指令系統(tǒng)的指令長(zhǎng)度較短,它在存儲(chǔ)空間和執(zhí)行時(shí)間方面具有較高的效率,編成的程序占用內(nèi)存單元少,執(zhí)行也非常的快捷,與本系統(tǒng)的應(yīng)用要求很適合。用軟件支配復(fù)雜的硬件電路,流暢的編程,會(huì)使系統(tǒng)運(yùn)行變得簡(jiǎn)單。按下按鈕則直接把 +5V加到了 RST 端從而復(fù)位,這稱為手動(dòng)復(fù)位。圖中,上電瞬間 RST 端的電位與 Vcc相同,隨著電容充電電流的減小, +5V 立即加到了 RST端,該高電平使 8051 復(fù)位。 51 單片機(jī)的復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動(dòng)按鈕復(fù)位兩種形式, RST/VPD 端的高電平直接由上電瞬間產(chǎn)生高電平則為上電復(fù)位;若通過(guò)按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位信號(hào)稱為手動(dòng)按鈕復(fù)位。 圖 47 晶振控制電路圖 7. 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作,其作用是使 CPU 中的各個(gè)部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài),并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。 Y1 是石英晶體,連接在晶振引腳的輸入和輸出之間 , 等效為一個(gè)并聯(lián)諧振回路 ,電路的振蕩頻率即是石英晶體的并聯(lián)諧振頻率。本系統(tǒng)共用一個(gè)晶振,便于各部分保持同步。給 . 低電平,三極管導(dǎo)通,電磁鐵觸頭放下來(lái)開(kāi)始工作。 單 片 機(jī) 18B20 14 圖 4- 2 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路 2. 顯示電路 顯示電路采用了 7 段共陰數(shù)碼管掃描電路,節(jié)約了單片機(jī)的輸出端口,便于程序的編寫。 P3 口中 、 接到按鍵電路。 和 引腳接繼電器電路的 電阻上, P1 口其他引腳懸 空。 13 圖 41 主電路圖 各部分電路 與單片機(jī)的接口電路 P0 口接 9 個(gè) 的排阻然后接到顯示電路上。 主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò) 3 個(gè)步驟: ( 1) 初始化 ( 2) ROM操作指令 ( 3) 存儲(chǔ)器操作指令 [10] 主板電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)的 接 DS18B20 的 2 號(hào)引腳, P0 口送數(shù) P2 口掃描, 、 控制加熱器和電風(fēng)扇的繼電器。寄生電源供電方式是 VDD和 GND 端 都 接地。此次設(shè)計(jì) 采用電源供電方式, 來(lái) 保證在有效的 DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流, 用 MOSFET管和 89S51的 。第一種是用電源供電,此時(shí) DS18B20 的引腳 1 接地,引腳 2作為信號(hào)線,引腳 3接電源。減法計(jì)數(shù)器 1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù),當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)溫度寄存器的值將加 1,減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入,減法計(jì)數(shù)器 1 重 新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到 0 時(shí),停止溫度寄存器值的累加,此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。其 中還隱含著計(jì)數(shù)門,計(jì)數(shù) 門打開(kāi)時(shí), DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù),進(jìn)而完成溫度測(cè)量 。 程序也可以先跳過(guò) ROM,啟動(dòng)所有 DSl8B20 進(jìn)行 溫度變換,再通過(guò)匹配 ROM,再逐一地讀回每個(gè) DSl8B20 的溫度數(shù)據(jù)。 續(xù)表 3- 3 告警搜索 命 令 0ECH 執(zhí)行后,只有溫度超過(guò)設(shè)定值上限或者下限的片子才做出響應(yīng) 溫度變換 44H 啟動(dòng) DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換時(shí)間最長(zhǎng)為 500MS,結(jié)果存入內(nèi)部 9字節(jié) RAM中 讀暫存器 0BEH 讀內(nèi)部 RAM 中 9字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM的第 3, 4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令,緊跟讀命令之后,是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù) 復(fù)制暫存器 48H 將 E2PRAM 中第 3, 4字節(jié)內(nèi)容復(fù)制到 E2PRAM 中 重調(diào) E2PRAM 0BBH 將 E2PRAM 中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM中的第 3, 4字節(jié) 讀 供 電 方 式 0B4H 讀 DS18B20 的供電模式,寄生供電時(shí) DS18B20 發(fā)送“ 0”,外接電源供電 DS18B20 發(fā)送“ 1” 10 DS18B20 的測(cè)溫原理 DS18B20 的測(cè)溫原理 DSl8B20 在 ROM 中都存有其唯一的 48 位序列號(hào),在出廠前就已經(jīng)寫入片內(nèi) ROM 中。主機(jī)輸出低電平延時(shí) 2us,然后主機(jī)轉(zhuǎn)入輸入模式延時(shí) 12us,然后讀取總線當(dāng)前電平,然后延時(shí) 50us[7] 9 ROM 操作命令 當(dāng)主機(jī)收到 DSl8B20 的響應(yīng)信號(hào),便可以發(fā)出 ROM 操作命令之一,這些命令如下表 [8]。每個(gè)讀時(shí)序都由主機(jī)發(fā)起,至少拉低總線 1us。 (3) 讀時(shí)序 主機(jī)采樣主機(jī)采樣454511主機(jī)寫1時(shí) 序主機(jī)寫0時(shí) 序 圖 3- 4 讀時(shí)序 總線器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序是,才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù),所以,在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后,必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)序,以便從機(jī)能夠傳輸數(shù)據(jù)。寫 1 時(shí)序,主機(jī)輸出低電平,延時(shí)2us,然后釋放總線,延時(shí) 60us。 8 (2) 寫時(shí)序 采樣15~45采樣15~4511主機(jī)寫1 時(shí)序主機(jī)寫0 時(shí)序 圖 3- 3 寫時(shí)序 寫時(shí)序包括寫 0時(shí)序和寫 1時(shí)序。主機(jī)輸出低電平,保持低電平時(shí)間至少 480us,以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。 (1) 初始化時(shí)序 響應(yīng)脈沖60 ~2 40等待1 5 60主機(jī) 最小4 80主機(jī)復(fù)位脈沖最小4 80 US 圖 3- 2 初始化時(shí)序 總線上的所有傳輸過(guò)程都是以初始化開(kāi)始的,主機(jī)響應(yīng)應(yīng)答脈沖。 復(fù)位要求主 CPU將數(shù)據(jù)線下拉 500微秒,然后釋放, DS18B20 收到信號(hào)后等待 15~ 60微秒左右后發(fā)出 60~ 240 微秒的存在低脈沖,主 CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。主機(jī)根據(jù) ROM 的前 56位來(lái)計(jì) 算 CRC值,并和存入 DS18B20 中的 CRC值做比較,以判斷主機(jī)收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。第 9 字節(jié)讀出前面所有 8 字節(jié)的 CRC碼,可用來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù),從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。 第 5個(gè)字節(jié),為配置寄存器,它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的 E2PRAM。 64位 閃速 ROM 的結(jié)構(gòu)如下 . 表 3- 1 ROM 結(jié)構(gòu) 8b檢驗(yàn) CRC 48b 序列號(hào) 8b工廠代碼( 10H) MSB LSB MSB LSB MSB LSB 內(nèi)部電源探測(cè)位和單線端口位產(chǎn)生器暫存器下限觸發(fā)上限觸發(fā)溫度傳感器存儲(chǔ)器和控制邏輯 圖 3- 1 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2) 非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL,可通過(guò)軟件寫入用戶報(bào)警上下限值。 單 片 機(jī) DS18B20 LED 顯示 指示燈 加熱繼電器 5 第三章 DS18B20 溫度傳感器簡(jiǎn)介 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成 1) 64 位光刻 ROM。 [3] 3. 顯示部分 顯示電路采用 3位共陽(yáng) LED數(shù)碼管,從 P0 口送數(shù), P2口掃描。此部分只用到 DS18B20 和單片機(jī),硬件很簡(jiǎn)單 。 這一部分主要完成對(duì)溫度信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換工作,由 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器及其與單片機(jī)的接口部分組成。 在本系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方框圖如圖 所示,它由三部分組成 :①溫度采集部分采用DS18B20 溫度傳感器。方案 2的溫度檢測(cè)范圍已經(jīng)由系統(tǒng)中的 DS18B20 的特性所決定,它能
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