【正文】 降低 大棚里的溫度 。 用 仿真 軟 件繪制電路原理圖，再根據(jù)電路原理圖 焊接 電路板。 組成圖如圖 11。由它先控制著溫度的檢測，用檢測到的溫度實現(xiàn)馬達的自動控制，以及顯示。 各 部分的功能 AT89C52單片機：它是系統(tǒng)的中央處理器，擔負著系統(tǒng)的控制和運算。顯示設(shè)備 ：主要是用于顯示檢測到的大棚溫度。 按鍵電路：設(shè)置系統(tǒng)時間和參考溫度值。首先對溫度采集，將采集到的溫度轉(zhuǎn)換數(shù)字，采集到的溫度由 LCM 液晶顯示屏顯示。 溫度檢測 裝置 AT89C52 顯示設(shè)備 馬達控制 復(fù)位電路 電源 電路 3 第 2 章 設(shè)計的理論基礎(chǔ) 整個控制系統(tǒng)分為硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計兩部分 。 但要實現(xiàn)對各部分的設(shè)計，需要充分了解各部分的理論基礎(chǔ)。 本章將逐一進行介紹。從功能上看， CPU 包括兩個基本部分：運算器和控制器。 運算器包括算術(shù)邏輯運算部件 ALU、累加器 ACCC、 B 寄存器、暫存寄存器 TMP1 和TMP程序狀態(tài)寄存器 PSW、 BCD碼運算調(diào)整電路等。在進行位操作是，進位位 CY 作為位操作累加器，整個位操作系統(tǒng)構(gòu)成一臺布爾處理機。每一條 I/O 線都能獨立地用作輸入或輸出。 在無片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，這四個端口的每一位都可以作為準雙向 I/O 端口使用，在具有片外擴展存儲器系統(tǒng)中， P2口送出高 8 位地址， P0口為雙向總線，分時送出低 8位地址和數(shù)據(jù)的輸入 /輸出。程序存儲器通過 16位程序計數(shù)器尋址，尋址能力為 64K字節(jié)。對 AT89C52芯片來說，片內(nèi)有 4K字節(jié) ROM/EPROM，片外可擴展 60K字節(jié) EPROM，片內(nèi)和片外程序存儲器統(tǒng)一編址。 如表 所示： 4 表 AT89C52的復(fù)位、中斷入口地址 入口地址 說明 0000H 復(fù)位后， PC=0000H 0003H 外 部中斷入口 000BH 定時器 T0溢出中斷入口 0013H 外部中斷入口 001BH 定時器 T1溢出中斷口 0023H 串行口中斷入口 數(shù)據(jù)存儲器用于存放運算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖以及標志位等。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器最大可以尋址 256 個單元，片外最大可擴展 64K 字節(jié) RAM，并且片內(nèi)使用的是 MOV指令，片外 64K ROM 空間專門為 MOVX 指令所用。它們具有計數(shù)和定時兩種工作方式以及四種工作模式。定時器 T0 的核心是一個加 1 計數(shù)器，它由 8 位寄存器 TH0 和 TH1 組成，可被變成為 13位、 16 位、兩個分開的 8 位等不同的結(jié)構(gòu)。 定時器 T0具有方式 0、方式 方式 2 和方式 3 四種工作方式。不管是定時工作方式還是計數(shù)方式，定時器 T0 和 T1在對內(nèi)部時鐘或?qū)ν獠繒r間計數(shù)時，不占用 CPU 時間，除非定時器 /計數(shù)器溢出，才可能中斷 CPU 的當前操作。 中斷系統(tǒng) 中斷是指中央 CPU正在處理某事情的時候，外部發(fā)生了某一事件，請求 COU 迅速去處理，于是， CPU 暫時中斷當前的工作，轉(zhuǎn)入處理所發(fā)生的事件；中斷服務(wù)處理完成以后，再回到原來被中斷的工作，這樣的過程稱為中斷 [2]。其中，兩個外 部中斷源；兩個片內(nèi)定時器 /計數(shù)器的溢出中斷源 TE0 和 TF1；一個片內(nèi)串行口接受或發(fā)送中斷源 RI 或 TI。當幾個中斷源同時向 CPU 請求中斷，要求 CPU 提供服務(wù)的時候，就存在 CPU優(yōu)先響應(yīng)哪一個中斷請求，于是一些微處理器和單片機規(guī)定了每個中斷源的優(yōu)先級別。這里采 用 DALLAS公司的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20作為測溫元件。 DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。被測溫度用符號擴展的 16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠端引入，也可以采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個 DS18B20可以并聯(lián)到 3 根或 2 根線上， CPU只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 DS18B20 的性能特點 獨特的單線接口方式， DS18B20在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。 DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。溫范圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10～ +85℃時精度為177。零待機功耗。在 9位分辨率時最多在 字， 12位分辨率時最多在 750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度的器件。負電壓特性，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。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。開漏單總線接口引腳。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 減法計數(shù)器 1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0時溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入 ,減法計數(shù)器 1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù) ,如此循環(huán)直到減法計數(shù)器 2計數(shù)到 0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值 即為所測溫 度。 另外，由于 DS18B20單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù) [5]。 第 2 腳： VDD 接 5V正電源。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。當 RS 和 R/W共同為低電平時可以寫 入指令或者顯示地址，當 RS為低電平 R/W為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 16 腳：背光源負極。 1為高電平、0 為低電平 。 指令 2：光標復(fù)位，光標返回到地址 00H。高電平表示有效，低電平則 無效。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10的點陣字符。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 LCD1602 讀寫 時序 如 表 所示 ： 表 基本操作時序表 讀狀態(tài) 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0— D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0— D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0— D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=L， D0— D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 無 直流馬達 電動馬達，又稱為馬達或電動機，是一種將電能轉(zhuǎn)化成機械能，并可再使用機械能產(chǎn)生動能，用來驅(qū)動其他裝置的電氣設(shè)備。 馬達工作的原理 馬達的旋轉(zhuǎn)原理的依據(jù)為佛來明左手定則，當導(dǎo)線置放于磁場內(nèi)，若導(dǎo)線通上電流，則導(dǎo)線會切割磁場線使導(dǎo)線產(chǎn)生移動。 與永久磁鐵或由另一組線圈所產(chǎn)生的磁場互相作用產(chǎn)生動力 直流馬達的原理是定子不動，轉(zhuǎn)子依相互作用所產(chǎn)生作 9 用力的方向運動 [7]。 場磁鐵 :產(chǎn)生磁場的強力永久磁鐵或電磁鐵。每轉(zhuǎn)動半圈，線圈上的電流方向就改變一次。 馬達的基本構(gòu)造 電動機的種類很多，以基本結(jié)構(gòu)來說，其組成主要由定子和轉(zhuǎn)子所構(gòu)成。 定子與轉(zhuǎn)子之間會有一定空氣間隙，以確保轉(zhuǎn)子能自由轉(zhuǎn)動。 10 第 3 章 系統(tǒng)的硬件組成電路設(shè)計 系統(tǒng)的硬件組成部分包括：主控制器 AT89C52單片機、溫度傳感器 DS18B顯示電路LCD160馬 達、報警裝置等構(gòu)成。 系統(tǒng)總硬件設(shè)計 首先對硬件系統(tǒng) 18B20 定義端口為 , 和 P0 口控制液晶 LCM1602 的顯示，定義端口 為馬達控制端口， 為喇叭控制端口。再將采集到的溫度所屬軟件設(shè)置的哪個范圍，而控制 的電平輸出。用 電路仿真 軟件 軟件繪制電路原理圖方便，快捷。電路原理圖清晰明了 [9]。反向放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2。電容器 C1 和 C2 取 22pF，選用不同的電容量對震蕩頻率有微調(diào)作用。 11 圖 32 時鐘電路 時鐘電路中，兩個電容都選擇 22pF的電容，電容各一端接與晶振相連，各一端接地。此模塊 就是產(chǎn)生 像 時鐘一樣準確的振蕩電路 。本系統(tǒng)采用上電復(fù)位電路，如圖 33 所示，所謂上電復(fù)位，是指單片機只要一上電，便自動地進入復(fù)位狀態(tài)。 圖 33 復(fù)位電路 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定 后，撤銷復(fù)位信號。 RC 復(fù)位電路可以實現(xiàn)上述基本功能， 但解決不了電源毛刺和電源緩慢下降等問題，而其 調(diào)整 RC 常數(shù)改變延時會令驅(qū)動能力變差。開漏單總線接口引 腳。圖 34 為 DS18B20 檢測電路。其中 E 是下降沿觸發(fā)的片選信號，連接 ， R/W 是讀寫信號，連接， RS 是寄存器選擇信號，連接 。 圖 35 LCD1602的硬件連接 VEE 用連接 一阻值為 10K 的電阻，主要用于調(diào)節(jié)對比度的調(diào)整。對比度過高時，會產(chǎn)生“鬼影”。當 P0口 作 為 I/O 用時需要上拉電阻 ，如圖 接一排阻，用于上拉 [11]。直流馬達的優(yōu)點有速度調(diào)整容易，啟動轉(zhuǎn)矩較大等，但是電刷與整流子保養(yǎng)維修不易 。圖 36 為硬件連接圖。同時還必須得到相應(yīng)設(shè)計合理的軟件的支持，尤其是微機應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。因此充分利 用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源。本系統(tǒng)運用的是高級語言所編寫，也就是 C 語言。二是顯示部分，用來顯示所檢測到的溫度。每一個執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。圖 41為軟件設(shè)計流程圖。此外，還可外接 5 V電源，給 DS18B20 供電 [12]。 DS18B20 的各個命令對 時序的要求特別嚴格，所以必須按照所要求的時序才能達到預(yù)期的目的，同時，要注意讀進來的是高低位在后，低位在前，共 12 位數(shù)，小數(shù) 4 位，整數(shù) 7 位，還有一位符號位。 unsigned char b=0。 Init_DS18B20()。 // 跳過讀序號列號的操作 WriteOneChar(0x44)。 // this message is very important Init_DS18B20()。 //跳過讀序號列號的操作 WriteOneChar(0xBE)。 DS18B20 的初始化 跳過讀序列號的操作 讀取溫度寄存器 啟動溫度轉(zhuǎn)換 跳過讀序 列號的操作 開 始 DS18B20 的初始化 RET LOW低八位 HIGH高八位 16 a=ReadOneChar()。 //讀取溫度值高 位 temp1=b4。0xf0)4。0x0f。 //當前采集溫度值除 16得實際溫度值 } 溫度數(shù)據(jù)處理設(shè)計 讀出溫度數(shù)據(jù)后， TempL 的低四位為溫度的小數(shù)部分，可以精確到 ℃， TempL的高四位和 TempH 的低四位為溫度的整數(shù)部分， TempH 的高四位全部為 1 表示負數(shù)，全為0 表示正數(shù)。小數(shù)部分進行四舍五入處理：大于 ℃的話，向個位進 1；小于 ℃的時候，舍去不要。還因為 DS18B20最低溫度只能為 55℃，所以可以將整數(shù)部分的最高位換成一個“ ”，表示為負數(shù)。 圖 43 溫度數(shù)據(jù)處理流程 由于 DS18B20 轉(zhuǎn)換后的代碼并不是實際的溫度值，所以要進行計算轉(zhuǎn)換。其中低字節(jié)的低 4位來保存溫度的小數(shù)位。也就說，本系統(tǒng)的溫度精確到了 度 [13]。 //十位溫度 str[1]=(TempH%100)/10。 //個位溫度 ,帶小數(shù)點 str[3]=TempL。 if(tempamp。//負號標志 temp=~temp。 } else str[0]=0。 TempL=tempamp。 TempL=TempL*6/10。 液晶顯示器 LCM1602 LCM1602 初始化 LCM1602 顯示函數(shù)如下 [14] 端口定義如下： define DATAPORT P0 //定義 P0口為 LCD 通訊端口 sbit LCM_RS=P2^0。 //讀 /寫選擇端 sbit L