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基于單片機(jī)的溫度控制畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-在線瀏覽

2025-05-01 10:29本頁面
  

【正文】 前,單片機(jī)控制器在從生活工具到工業(yè)應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域,例如生活工具的電梯 、電腦 、工業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)場控制儀表、數(shù)控機(jī)床等。 隨著社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì) 環(huán)境 溫度的控制要求也越來越高,對(duì)于 高溫 的溫度控制也就相應(yīng)的不斷提高,而我設(shè)計(jì)的 基于單片機(jī)的溫度控制 就是為了達(dá)到這樣的溫度控制要求而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。通過對(duì)電路的設(shè)計(jì),對(duì)芯片的外圍擴(kuò)展,來達(dá)到對(duì)溫度的控制和調(diào)節(jié)功能 7 二 . 方案論證與比較 1. 方案一 由于本設(shè)計(jì)是 控溫 測(cè)溫電路,可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng),在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過來,進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后,就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理,在顯示電路上,就可以將被測(cè)溫度顯示出來,這種設(shè)計(jì)需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路,感溫電路比較麻煩。 從以上兩種方案,很容易看出,采用方案二,電路比較簡單,軟件設(shè)計(jì)也比較簡單,故采用了方案二。 圖 1 總體設(shè)計(jì)方框圖 本數(shù)字溫 控系統(tǒng) 采用了 AVR 單片機(jī) Atmega16L 作為控制核心 ,通過一個(gè)溫度傳感器DS18B20 把環(huán)境溫度讀取進(jìn)來,再由液晶模塊將讀取的溫度顯示出來, 通過 鍵盤 按 鍵 來設(shè)定報(bào)警溫度值,當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)報(bào)警溫度值時(shí), 利用蜂鳴器、 LED 指示燈及電機(jī)風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)高溫報(bào)警及降溫功能。(如 圖 1) 圖 1 中的按 鍵 復(fù)位電路是上電復(fù)位加手動(dòng) 復(fù)位,使用比較方便,在程序跑飛時(shí) ,可以手動(dòng)復(fù)位,這樣就不用在重 啟 單片機(jī)電 源,就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位 ;鍵盤按鍵用來設(shè)置報(bào)警溫度值從而控制風(fēng)扇及報(bào)警; 顯示電路直接用液晶模塊顯示,不但顯示直觀、清晰,在硬件電路設(shè)計(jì)中還更方便。 (圖 11) 2. 傳感器數(shù)據(jù)采集電路 主要是通過 外接 一種改進(jìn)型智能 溫度傳感器 DS18B20 來實(shí)現(xiàn) (圖 12)。 3. 溫度顯示電路 主要是用一塊 16X2 字符型液 晶顯示模塊來實(shí)現(xiàn) (圖 13)。 10 (圖 12) (圖 13) 4. 報(bào)警降溫電路 主要是 通過兩個(gè)鍵 盤按鍵對(duì)其報(bào)警溫度的設(shè)置, 以 蜂鳴器及 LED 燈 配合 低壓直流電風(fēng)扇 等組合 來實(shí)現(xiàn) 對(duì)溫度的報(bào)警降溫 (圖 14)。 1. 主程序 主程序的主要功能是負(fù) 責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理 DS18B20測(cè)量的當(dāng)前溫度值,并與設(shè)定值相比較從而達(dá)到控溫報(bào)警效果 ,其程序流程見圖 2 所示。其程序流程圖如圖 3 所 示 。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程 圖如上圖,圖 4 所示 圖 4 溫度轉(zhuǎn)換流程圖 14 六 . 主要器件介紹 1. 主控制器 本設(shè)計(jì)采用了 Atmel 公司的 AVR 單片機(jī) Atmega16L 作為控制核心。 AVR 單片機(jī)可以提供高達(dá) 16 MIPS 的執(zhí)行時(shí)間,具有 128K 字節(jié)的可編程 Flash 存儲(chǔ)器,同時(shí)具備 4096 字節(jié)的靜態(tài) RAM。 2. 顯示 液晶模塊 顯示電路采用了液晶模塊, 實(shí)現(xiàn)了當(dāng)前 溫度 在液晶顯示模塊上實(shí)時(shí)顯示。 PA0 引腳選擇液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或指令存貯器, PA1 引腳表明此次操作是讀液晶顯示模塊還是寫液晶顯示模塊, PA2 則構(gòu)成上升沿與下降沿完成讀寫時(shí)序。 DS18B20 的性能特點(diǎn)如下: ● 獨(dú)特的單線 接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信; ● 多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能; ● 無須外部器件; ● 可通過數(shù)據(jù)線供電,電壓范圍為 ~; ● 零待機(jī)功耗; ● 溫度以9或12位數(shù)字; 15 ● 用戶可定義報(bào)警設(shè)置; ● 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度(溫度報(bào)警條件)的器件; ● 負(fù)電壓特性,電源極性接反時(shí),溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作; DS18B20 采用3腳 PR- 35 封裝或8腳 SOIC 封裝,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 5 所示。溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL,可通過軟件寫入戶報(bào)警上下限。高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲(chǔ)器,結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。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。該字節(jié)各位的定義如圖6 所示。 16 由表 1 可見, DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長,而且分辨率越高,所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長。 高速暫存RAM的第6、7、8字節(jié)保留未用,表現(xiàn)為全邏輯1。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后,開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù),讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先,高位在后,數(shù)據(jù)格式以 ℃ / LSB 形式表示。表 2 是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。若T> TH 或 T< TL,則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位,并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。 在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼( CRC)。 DS18B20 的測(cè)溫原理是這這樣的 ,器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小,用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1;高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變,所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定,每次測(cè)量前,首先將- 55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1、溫度寄存器中,計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在- 55℃ 所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值,只要計(jì)數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程,直到溫度寄存器值大致被測(cè)溫度值。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。 DS18B20 可以采用兩種方式供電,一種是采用電源供電方式,此時(shí) DS18B20 的 1 腳接地, 2 腳作為信號(hào)線, 3腳接電源。 當(dāng) DS18B20 處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時(shí),總線上必須有強(qiáng)的上拉,上拉開啟時(shí)間最大為 10us。由于單線制只有一根線,因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 報(bào)警初值設(shè)定為 40,通過按鍵 加一, 減一的功能來設(shè)置報(bào)警值,當(dāng)溫度達(dá)到設(shè) 置報(bào)警值時(shí), LED 燈及蜂鳴器便會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),同時(shí)直流電風(fēng)扇便會(huì)啟動(dòng)達(dá)到降溫效果。 雖然以前課堂上也做過這樣的設(shè)計(jì)但這次設(shè)計(jì)真的讓我長進(jìn)了很多,我覺得寫好一個(gè)程序并不是一件簡 單的事。 在這里我要感謝我的指導(dǎo)老師晏凱 老師 以 及所有 在這此畢業(yè)設(shè)計(jì)中 幫助過我的同學(xué) , 正 因?yàn)橛兴麄兊膸椭也拍茼樌耐瓿蛇@次的作品。PORTA endasm include include include int wendu,adjust=31。 //定義數(shù)組 void scan_key()。 // 聲明電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)子函數(shù) void scan_key() // 溫度值設(shè)置子函數(shù) { if(==0) { adjust++。 } if(==0) { adjust。 } } void motor_turn() //電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)子函數(shù) { =1。 DDRC=0xf2。 DDRD=0xf3。 //18B20 初始化 DS18B20_Init()。 //1602 初始化 while (1) { scan_key()。 } else { DS18B20_Init()。 lcd_clear()。 sprintf(buffer,the temp is %d,wendu)。 //顯示當(dāng)前溫度 lcd_gotoxy(0,1)。 // lcd_puts(buffer1)。 if(wendu=adjust) //比較當(dāng)前溫度與設(shè)置溫度 { motor_turn()。 //驅(qū)動(dòng)蜂鳴器 =1。 =0。 delay_ms(80)。 //電機(jī)停止 =0。 //LED 熄滅 } }。 左上角的 一個(gè)復(fù)位按鍵 在程序跑飛時(shí) 可以 過通此按鈕進(jìn)行 手動(dòng)復(fù)位,這樣就不用在重 啟 單片機(jī)復(fù)位 按 鍵 液晶顯示模塊 DS18B20 風(fēng)扇 接口 5V 電源 報(bào)警設(shè)置按 鍵 蜂鳴器 LED 指示燈 Atmega16L 芯片 減 1 加 1 散熱風(fēng)扇 25 電源,就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位 。 項(xiàng) 目 經(jīng) 理項(xiàng) 目 副 經(jīng) 理 項(xiàng) 目 總 工 質(zhì) 安 總 監(jiān)工程管理部物資管理部技術(shù)管理部檢測(cè)試驗(yàn)室質(zhì)安管理部監(jiān) 督 工 程 管 理部 、 物 資 管 理部 、 檢 測(cè) 試 驗(yàn) 室現(xiàn) 場 質(zhì) 檢 員 、 施 工 員施 工 班 組 9JWKf wvGt YM*Jgamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 UE9aQGn8xp$Ramp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 UE9aQGn8xp$Ramp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。gTXRm 6
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