【正文】 江蘇技術師范學院畢業(yè)設計論文 第 14 頁 共 41 頁 開關鍵盤設計 指撥開關 撥碼開關也可以叫做 DIP 開關，撥動開關 ,超頻開關，地址 開關，撥拉開關，數(shù)碼開關，指撥開關等，是一款用來操作控制的地址開關，采用的是 0/1 的二進制編碼原理來進行開關。 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本設計的溫度設定允許和退出按鍵是低電平為進入溫度設定，高電平為退出溫度設定。 操作按鈕開關所控制的電路屬于小電流電路。 由于機械接觸點的彈性作用，一個按鍵從開始接上至接觸穩(wěn)定要經(jīng)過 5~10ms 的抖動時間，在此期間，有抖動發(fā)生。按鍵的確認反映在電壓上，就是和按鍵相連的引腳呈現(xiàn)出高電平還是低電平。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。在控制電路中，如果按鍵數(shù)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。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。 江蘇技術師范學院畢業(yè)設計論文 第 15 頁 共 41 頁 指示燈電路 在實時溫度和設定溫度切換時，為了明白 LED 數(shù)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“ COOL”標記的發(fā)光二極管點亮，則表示現(xiàn)下需要制冷，如果標有“ HEAT”標記的發(fā)光二極管點亮，則表示現(xiàn)下需要制熱。如圖 35 所示為溫度指示燈電路。 圖 35 溫度指示燈電路 溫度采集電路 溫度采集電路如圖 36 所示： 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(shù)和用法。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 DS1820支持一線總線 接口，測量溫度范圍為 55176。 C，在 10~+85176。 0.5176?，F(xiàn)場溫度直接以 一線總線 的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。該產(chǎn)品支持 3V~ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。 DS18B20可以程序設定 9~12位的分辨率，精度為177。 C。分辨率設定，及用戶設定的報警溫度存儲在 EEPROM 中，掉電后依然保存。 ℃； (3) 可編程的分辨率為 9~12 位，對應的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、 ℃和 ℃； (4) 12 位分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字； (5) 負壓特性：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。 圖 37 DS18B20外型圖 主要的數(shù)據(jù)部件 （ 1）光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。光刻 ROM 的作用是使每 一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。 （ 3） DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL和結(jié)構(gòu)寄存器。在 DS18B20 出廠時該 位被設置為 0，用戶不要去改動。在設計過程中，實現(xiàn)溫度控制的是通過編寫程序的方法集成在80C51 內(nèi)部。 江蘇技術師范學院畢業(yè)設計論文 第 19 頁 共 41 頁 第 4章 軟件設計 軟件任務分析 軟件任務分析和硬件電路設計結(jié)合進行，哪些功能由硬件完成，哪些任務由軟件完成，在 硬件電路設計基本定型后，也就基本上決定下來了。從軟件的功能來看可分為兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實質(zhì)性的功能，如測量，計算，顯示，打印，輸出控制和通信等；另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關系，使在系統(tǒng)軟件中充當組織調(diào)度角色的軟件。 軟件任務分析時，應將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義（輸入輸出定義）。 各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以設計監(jiān)控程序了。相對來講，執(zhí)行模塊任務明確單純，比較容易編程，而監(jiān)控程序較易出問題。 軟件任務分析的另一個內(nèi)容是如何安排監(jiān)控軟件和執(zhí)行模塊。后臺程序指主程序及其調(diào)用的子程序，這類程序?qū)崟r性要求不是太高，延時幾十毫秒甚至幾百毫秒也沒關系，故通常將監(jiān)控程序（鍵盤解釋程序） ，顯示程序和打印程序等與操作者打交道的程序放在后臺程序中執(zhí)行；而前臺程序安排一些實時性要求較高的內(nèi)容，如定時系統(tǒng)和外部中斷。 江蘇技術師范學院畢業(yè)設計論文 第 20 頁 共 41 頁 程序流程 在本程序中包括了以下主要的程序，主程序，溫度設定子程序，溫度讀取及轉(zhuǎn)換子程序，顯示溫度子程序，比較溫度子程序。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度。高溫度系數(shù)振蕩器是一個振蕩頻率對溫度很敏感的振蕩器，為計數(shù)器 2 提供一個頻率隨溫度變化的計數(shù)脈沖。初始化序 列包括總線主機發(fā)出一復位脈沖，接著由從屬器件送出存在脈沖。 （ 2） ROM 操作命令 Read ROM(讀 ROM)[33H] Match ROM( 符合 ROM)[55H] Skip ROM( 跳過 ROM )[CCH] Search ROM( 搜索 ROM)[F0H] Alarm Search(告警搜索 )[ECH] （ 3） 存儲器操作命令 Write Scratchpad（寫暫存存儲器） [4EH] Read Scratchpad（讀暫存存儲器） [BEH] Copy Scratchpad（復制暫存存儲器） [48H] Convert T（溫度變換） [44H] Recall E2（重新調(diào)整 E2） [B8H] Read Power Supply（讀電源） [B4H] （ 4） 處理數(shù)據(jù) 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。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后。 江蘇技術師范學院畢業(yè)設計論文 第 25 頁 共 41 頁 表 32 DS18B20暫存器字節(jié)分配 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表 示 符號位（ 5 位） 數(shù)據(jù)位（ 11 位） +125 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 07D0H + 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0191H + 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 00A2H + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0008H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000H 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 FFF8H 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 FF5EH 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 FE6FH 55 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 FC90H GET_TEMPER: SETB LCALL SET_1820 ； DS18B20 初始化 JB FLAG,TSS2 ；檢測到 DS18B20 跳到 TSS2 RET TSS2: MOV A,0CCH ；跳過 ROM 匹配 LCALL WRITE_1820 ；寫 DS18B20 子程序 MOV A,44H ；發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 LCALL WRITE_1820 LCALL DISPLAY ；用顯示溫度來等待 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束 LCALL SET_1820 MOV A,0CCH ；跳過 ROM 匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,0BEH ；發(fā)出讀溫度命令 LCALL WRITE_1820 LCALL READ_1820 ；讀 DS18B20 的溫度數(shù)據(jù) MOV A,TEMPER_L MOV R3,4 溫度比較處理子程序 溫度比較處理子程序流程圖如圖 44 所示 江蘇技術師范學院畢業(yè)設計論文 第 26 頁 共 41 頁 圖 44 溫度比較處理子程序流 程圖 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。 COMPARE: ；比較溫度子程序 MOV TEMPER_SET,R0 MOV A,R7 CJNE A,TEMPER_SET,COMP ；設定溫度與實時溫度不等則跳 COMP SETB ；關加熱器 SETB ；關制冷器 RET COMP: MOV A,R7 ；實時溫度存入 A MOV B,R0 ；設定溫度存入 B DIV AB ； A 除以 B，商給 A CJNE A,0H,COMP1 ；若 A 不等于 0，即實時溫度高，跳轉(zhuǎn) 返回 實時溫度比設定值大？ 開啟制冷 N Y Y N 實時溫度與設定溫度相等嗎？ 讀取實時溫度值 開啟制熱 江蘇技術師范學院畢業(yè)設計論文 第 27 頁 共 41 頁 SETB ；關制冷器 CLR ；開加熱器 LJMP EXIT COMP1: SETB ；關加熱器 CLR ；開制冷器 溫度顯示子程序 溫度顯示子程序如圖 45 所示： 圖 45 溫度顯示子程序 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當最高顯示位為零時將符號顯示位移入下一位。將程序下載到硬件電路中，實現(xiàn) 溫控 功能。 經(jīng)過反復測試，系統(tǒng) 溫度設定范圍為 0～ 99℃ ，最小區(qū)分度為 ℃ ，溫度控制的誤差 ≤1℃ ；能夠測量并用數(shù)碼管顯示當前實際溫度值 以及設定溫度最高值和最低值 ；通過復位鍵可以使系統(tǒng)設定溫度還原默認值，通過 溫度設定鍵 可以設置預定溫度；環(huán)境溫度低于設定溫度 最低溫度值 時，啟動加熱，環(huán)境溫度高于或等于設定溫度 最高溫度值 時，啟動制冷， 達到了實習要求的技術指標。但是制作過程中也是困難重重， 調(diào)試過程中遇到了如下的一些問題： 硬件調(diào)試：最初硬件制作事溫度傳感器用的是熱敏電阻，通過測量電壓來控制溫度變化，但最后發(fā)現(xiàn) 測量精度無法滿足本題發(fā)揮部分 ℃的要求。 軟件調(diào)試： 按下“改變溫度設定鍵”之前，溫度改變過快情況，有時候“ COOL”和“ HEAT”指示燈會同時亮，為了能更直觀的體現(xiàn)出檢測的過程，在兩者之間的程序中加一個延時即可。 江蘇技術師范學院畢業(yè)設計論文 第 30 頁 共 41 頁 結(jié)論與展望 畢業(yè)設計即將結(jié)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(tǒng)方面。通過對風機的控制可實現(xiàn)糧庫溫度的自動控制。 鑒于溫度控制的發(fā)展趨勢，在以后的實踐中對系統(tǒng)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(tǒng) SOC 對系統(tǒng)的硬件進行重新設計，軟件方面，摒棄傳統(tǒng)的前后臺系統(tǒng)軟件編程模式，改用基于實時操作系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件開發(fā)；控制算法方面，嘗試采用現(xiàn)在得到 快速發(fā)展的智能控制方法，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制和模糊 PID 控制等等。通過畢業(yè)設計我深深了解到了自己的不足，與此同時卻也更加能知道改進自己缺點的方法。希望我能將來在這方面能夠有更長遠的進步。通過本次畢業(yè)設計設計，本人在 王老師的指引下學到了許多知識，這些是在平時的學習中得不到的知識。 江蘇技術師范學院的老師們，在平時嚴謹?shù)闹螌W和勤懇的教育，讓我在平時打下堅實的基礎，才能順利完成本次設計， 可以說沒有你們的教誨和指導，我們也不會取得今天的成績。在此，我向你們致以最誠摯的謝意！ 本次課程設計的完成還離不開我身邊許多同學和一些老師的幫忙，在系統(tǒng)軟件設計方面同學給了我很大的幫助和鼓勵，由于實習工作的各方面原因，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！ 由 于本人所學知識有限，經(jīng)驗 亦是有限 ，又是初次研究這種 比較 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 予以 批評和指正