基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的溫度報(bào)警器

1、 本 科 畢 業(yè) 論 文 (設(shè) 計(jì) 題 目:基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的溫度報(bào)警器學(xué) 生:常彬彬 學(xué)號(hào): 201040620104 學(xué) 院:物理與電子科學(xué)學(xué)院 專業(yè):電子信息科學(xué)與技術(shù) 入學(xué)時(shí)間: 2010 年 9 月 15 日 指導(dǎo)教師:董秀英 職稱:助教 完成日期 : 2014 年 4 月 15 日1基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的溫度報(bào)警器摘要這篇文章主要的講述了一個(gè)在 STC89C52單片機(jī)上開發(fā)的溫度報(bào)警系統(tǒng),清晰明了的 描寫了使用 DS18B20溫度傳感器開發(fā)測(cè)溫系統(tǒng)的過程,對(duì)溫度傳感器每一個(gè)系統(tǒng)模塊的流 程,軟件的編程和在 C52單片機(jī)下的個(gè)個(gè)硬件連接重點(diǎn)的進(jìn)行了詳細(xì)的分析,還有溫度控 制系統(tǒng)的電路也都逐一

2、去介紹。 最主要的是這一個(gè)溫度控制系統(tǒng)可以很簡(jiǎn)單的去進(jìn)行溫度的 采集和溫度值的顯示, 也可以根據(jù)我們的需要去隨意的設(shè)置報(bào)警溫度。 而且這個(gè)溫度控制系 統(tǒng)有很多的優(yōu)點(diǎn), 比如我們可以使用的很方便, 而且它的功耗非常低,體積很小,精確度和 靈敏度很高,量程很寬。關(guān)鍵詞:DS18B20; STC89C52單片機(jī);數(shù)碼管;Based on single-chip microcomputer temperature alarmAbstractThis article mainly tells the story of a developed on STC89C52 single-chip microco

3、mputer temperature alarm system, clear the description of the development process of temperature measuring system using DS18B20 temperature sensor, the temperature sensor is the process of every system module, software programming and all hardware connection under C52 mainly has carried on the detai

4、led analysis, and circuit of temperature control system are to introduce them one by one. The mainest is it a temperature control system can be easily to the collection of temperature and temperature display, can also according to our need to set the alarm temperature at will. And the temperature co

5、ntrol system has many advantages, such as we can use is very convenient, and it's very low power consumption, small size, precision and high sensitivity, range is very wide.Key words:DS18B20. STC89C52 single-chip microcomputer; Digital tube;1引言 . . 1 1.1課題背景和意義 . . 11.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀 . . 22.2 STC89C52

6、的概述 . . 73 設(shè)計(jì)內(nèi)容及性能指標(biāo) . 94 系統(tǒng)方案比較、設(shè)計(jì)與論證 . 9 4.1主控制器模塊 . . 9 4.2 溫度測(cè)量 . . 10 4.3 設(shè)置溫度 . . 10 4.4 顯示模塊 . . 114.5 電源選取 . . 115 硬件實(shí)現(xiàn)以及單元電路設(shè)計(jì) . 11 5.1 主控制模塊 . . 12 5.2 顯示模塊電路 . . 12 5.3數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)電路 . 135.4 溫度傳感器 (DS18B20電路 . . 147 系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 . 17 7.1 安裝步驟 . . 17 7.2 電路的調(diào)試 . . 18 7.3 本章小結(jié) . . 19結(jié) 論 . . 20參考文獻(xiàn) .

7、 . 21附錄 A . . 22致謝:. . 231引言1.1課題背景和意義在這個(gè)高速發(fā)展的科技社會(huì)中, 溫度對(duì)于我們言是特別的重要。 在我們的工業(yè) 中它也是作為一個(gè)主要的參數(shù), 比如說各種各樣化工生產(chǎn), 食品生產(chǎn)還有冶金業(yè)。 在這個(gè)快速發(fā)展的科技社會(huì)里,我們對(duì)于各式各樣信息的精確度要求也越來越 高, 如何準(zhǔn)確而又快速的去得到這些參數(shù)又受限制與當(dāng)今社會(huì)基礎(chǔ)信息的發(fā)展水 平。計(jì)算機(jī)技術(shù),通信技術(shù),傳感器技術(shù)這三大信息即分別對(duì)應(yīng)著信息處理,信 息傳輸, 信息采集對(duì)我們來說都是非常重要的, 而其中的傳感器技術(shù)屬于信息技 術(shù)的高端產(chǎn)品,而溫度傳感器技術(shù)又是重中之重,在我們國(guó)家中應(yīng)用特別廣泛, 毫不夸張

8、的說已經(jīng)滲透在我們生活里的方方面面。 我們的生活和溫度是分離不開 的,在工業(yè)的生產(chǎn)中需要精確的溫度控制, 在農(nóng)業(yè)中也需要溫度的測(cè)量, 所以呢 研究如何測(cè)量溫度和溫度報(bào)警裝置有著非常大的意義。而溫度傳感器又是溫度測(cè)量必不可少的,溫度傳感器經(jīng)過長(zhǎng)久的發(fā)展有三個(gè)階 段:傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器模擬集成溫度傳感器智能集成溫度傳感器。其中在工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的即傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器 (熱電偶傳感器 它是需 要和被測(cè)對(duì)象直接接觸,但是不會(huì)受到中間介質(zhì)的影響,具有非常高的精度, 測(cè) 量范圍也比較廣,測(cè)量范圍可在 -501600°C 之間進(jìn)行連續(xù)的測(cè)量。模擬集成溫度傳感器是經(jīng)過半導(dǎo)體集成工藝制作而成,

9、 它又被稱作硅傳感器, 是 在發(fā)明在 20世紀(jì) 80年代, 這種傳感器集成在一個(gè)芯片上面, 可以完成溫度的測(cè) 量和模擬信號(hào)的輸出等功能。 它的功能比較單一但是它的測(cè)量誤差比較小價(jià)格也 低,響應(yīng)的速度快,傳輸距離遠(yuǎn),體積小,功耗低。發(fā)明于 20世紀(jì) 90年代的智能溫度傳感器,它是三種技術(shù)的結(jié)晶,即 ATE 技術(shù)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)。 他是可以輸出溫度數(shù)據(jù)和相關(guān)的溫度控制量, 適應(yīng)每 一種的 MCU (微控制器 。隨著社會(huì)快速的發(fā)展,我們對(duì)傳感器的要求也慢慢增 加, 如今的溫度傳感器在單片機(jī)的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式, 從集成化向智能化、 網(wǎng)絡(luò)化的方向快速的發(fā)展,向著更高精確度, 更多功能總線

10、標(biāo)準(zhǔn)化、 高可靠性以1 1及安全性等高科技的方向發(fā)展著。 這篇文章就是介紹了智能集成溫度傳感器的結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)和控制方法,而且利用這個(gè)傳感器、 STC89C52單片機(jī)為控制器設(shè)計(jì)的溫 度控制裝置的工作原理和程序設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面的介紹。 這個(gè)裝置可以比較方便的 讀數(shù)、 控制和進(jìn)行輸出溫度的數(shù)字顯示, 主要在一些對(duì)溫度控制要求高的場(chǎng)所和 科研試驗(yàn)所所使用。這個(gè)溫度傳感器利用了 STC89C52單片機(jī)、 DS18B20溫度傳 感器和數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)溫度的顯示。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀溫度是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、 國(guó)防和科研等部門中應(yīng)用最普遍的被測(cè)物理量。 有資料表 明,溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中位居首位,約占 50%

11、左右。因此,溫度測(cè) 量在保證產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率,節(jié)約能源,安全生產(chǎn),促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展等 諸多方面起到了至關(guān)重要的作用。2系統(tǒng)器件的選擇和芯片的介紹2.1 DS18B20的概述DS18B20是在 Dallas 公司推出 DS1820傳感器后的一種改進(jìn)的傳感器,它屬 于智能數(shù)字溫度傳感器, 和傳統(tǒng)的熱敏電阻比較它只需要一根線就可以直接的讀 出被測(cè)量的溫度值,而且可以根據(jù)實(shí)際情況用編程去實(shí)現(xiàn) 912位數(shù)字值的讀數(shù) 方式。2圖 2.1 溫度傳感器 DS18B20的封裝形式和引腳功能如圖 2.1所示,溫度傳感器 DS18B20 的形狀像一只三極管,個(gè)個(gè)引腳的名稱 和作用下示:GND :接地端。DQ

12、:數(shù)據(jù)輸出 /輸入腳,與 TTL 電平相兼容VDD :接電源 /接地。每一個(gè)溫度傳感器 DS18B20都有兩種供電方式:外部供 電和數(shù)據(jù)總線供電。數(shù)據(jù)總線供電的方式是 VDD 接地,可以省下來一根傳輸線, 但是測(cè)量數(shù)據(jù)完成的時(shí)間特別長(zhǎng);而另一種外部供電的方式需要 VDD 接 +5V,需 要多用一根數(shù)據(jù)線,但是加快了速度的測(cè)量。 圖 2.2 傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)(1 64位 ROM 是芯片的標(biāo)識(shí)號(hào)。(2溫度傳感器。 溫度傳感器是 DS18B20的最重要組成部分也是核心, 它的 功能是來完成測(cè)量溫度時(shí)通過編程可將 -50°C125°C 范圍內(nèi)的溫度值按照 9位、 10位、 11位、

13、12位的分辨率進(jìn)行量化,上面所描述的每一種的分辨率都是 包含有一個(gè)符號(hào)位,它所對(duì)應(yīng)著不同的溫度量化值分別是 0.5°C 、 0.25°C 、 0.125°C 、 0.0625°C ,它的最高的分辨率是 0.0625°C 。芯片出廠的時(shí)候是有 一個(gè)默認(rèn)值 12位的轉(zhuǎn)換精度,當(dāng)它接收到 44H (溫度轉(zhuǎn)換信號(hào)之后,就會(huì)開 始轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換后的溫度是以 16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式所表示的,保存 在高速緩存器 RAM 的第 0, 1字節(jié)中,它的前五位的二進(jìn)制數(shù)是符號(hào)位。當(dāng)它所 測(cè)的溫度大于 0的時(shí)候,前五位符號(hào)位都為零,只需要將測(cè)得的溫度數(shù)值乘于 0

14、.0625就可以得到實(shí)際上的溫度;如果測(cè)得的溫度小于 0的時(shí)候,前五位符號(hào) 位均為一,這時(shí)候需要將測(cè)得的溫度數(shù)值全部取反然后在乘上 0.0625即可以得 到我們想要得到的實(shí)際數(shù)值。(3高速緩存器。 它內(nèi)部的高速緩存器包含一個(gè)高速緩存器 RAM 和一個(gè)非易 失性可電擦除的 EEPRAM 。 而這個(gè) EEPRAM 是用來存放配置寄存器、 低溫觸發(fā)器 TL 和高溫觸發(fā)器 TH 中的信息。(4配置寄存器。它的作用就是用來確定溫度值的數(shù)值轉(zhuǎn)化率。 DS18B20的 工作是根據(jù)這個(gè)寄存器的分辨率將溫度值轉(zhuǎn)化為比較精確的數(shù)值。 DS18B20是需要一個(gè)單線端口通訊。在這個(gè)條件下,它必須先建立 ROM 的操

15、作協(xié)議, 才可以去完成存儲(chǔ)器和控制的工作。 所以, 操作器必須要先完成下完五 個(gè) ROM 操作命令之一:讀 ROM ;匹配 ROM ;搜索 ROM ;跳過 ROM ;報(bào)警搜索。上面所描述的每一個(gè)命令對(duì)器件的激光 ROM 部分進(jìn)行操作的時(shí)候,在單線總 線上掛有多個(gè)器件的時(shí)候。 是可以區(qū)分出來單個(gè)器件的, 同時(shí)也可以向總線控制 器指明有幾個(gè)器件以及它們是什么類型的器件。 當(dāng)一條控制操作命令指示傳感器 DS18B20完成一次問的測(cè)量的時(shí)候, 他的測(cè)量結(jié)果會(huì)存放在傳感器 DS18B20的暫 存器里面, 然后我們?cè)谟靡粭l讀取暫存器內(nèi)容的存儲(chǔ)操作命令就可以將暫存器里 面的內(nèi)容讀取出來。(1外部電源供電模式

16、:這種供電模式是將 DS18B20的 GND 接地, DQ 作為信 號(hào)線與總線相連,而 VDD 和外部電源的正極相連接。(2 這種供電模式是將 GND 端口和 VDD 端口都直接接地, 而 DQ 和單總線相連 接, 51單片機(jī)中的一個(gè) I/0口和 DQ 相連。主要是由溫度存儲(chǔ)器、 斜率累加器、溫度系數(shù)振蕩器、減法計(jì)數(shù)器等功能部件 所組成完成。 圖 2.3DS18B20的原理圖DS18B20的測(cè)溫流程程:在一個(gè)高溫度系數(shù)的振蕩器去確定一個(gè)門周期,內(nèi)部 的計(jì)數(shù)器在這個(gè)門周期內(nèi)對(duì)一個(gè)低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來得到溫 度值。 計(jì)數(shù)器被預(yù)置到對(duì)應(yīng) -55°C 的一個(gè)值。 如果在這個(gè)門周

17、期內(nèi)計(jì)數(shù)器達(dá)到 0, 那么溫度寄存器的值增加,表明所測(cè)溫度大于 -55°C 。在這個(gè)同時(shí), 計(jì)數(shù)器就會(huì)被復(fù)位到一個(gè)由斜坡式累加器電路確定的值, 而這個(gè)電路有是用來補(bǔ)償感溫振蕩 器的拋物線特性。之后計(jì)數(shù)器便開始計(jì)數(shù)到 0為止,在這個(gè)門周期內(nèi), 會(huì)重復(fù)這 個(gè)過程。DS18B20遵循單總線協(xié)議, DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過 3個(gè)過程:初始化;ROM 操作指令;存儲(chǔ)器操作指令;DS18B20有六條控制命令:溫度轉(zhuǎn)換(Convert T 44H 啟動(dòng) DS18B20進(jìn)行一次的溫度轉(zhuǎn)換 。讀暫存器(Read scartchpad BEH 讀取暫存器第一到第九字節(jié)的內(nèi)容,并 且可以隨時(shí)隨刻

18、發(fā)出復(fù)位命令去停止數(shù)據(jù)讀取的操作。寫暫存器(Write scartchpad 4EH 允許將數(shù)據(jù)寫入暫存器的兩個(gè)字節(jié) 內(nèi)即 TH 、 TL 字節(jié)。 第一個(gè)寫進(jìn) TH 字節(jié)中,第二個(gè)寫進(jìn) TL 字節(jié)中。復(fù)制暫存器(Copy scartchpad 48H 把暫存器的 TH 、 TL 字節(jié)復(fù)制到 EEPRAM 中。如果主機(jī)在發(fā)出這個(gè)命令的同時(shí)又發(fā)出其他的操作, DS18B20就會(huì)輸出一個(gè) “ 0” ,如果已經(jīng)轉(zhuǎn)換結(jié)束就會(huì)輸出一個(gè)“ 1” 。重新調(diào) EEPRAM (Recall E2 B8H 把 EEPRAM 中的 TH 、 TL 字節(jié)重新寫到暫 存器 TH 、 TL 字節(jié)內(nèi)。讀電源供電方式(Read

19、 power supply B4H 啟動(dòng) DS18B20發(fā)送電源供電方 式的信號(hào)給主 CPU , DS18B20就會(huì)回到它的電源使用模式,外部電源為 1,寄生 電源為 0。2.2 STC89C52的概述STC89C52是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory 的低電壓,高性能 COMOS8的 微處理器,俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 搞密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造, 與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。STC89C52具體介紹如下: 主電源引腳(2根VCC(Pi

20、n40:電源輸入,接+5V 電源GND(Pin20:接地線外接晶振引腳(2根XTAL1(Pin19:片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20:片內(nèi)振蕩電路的輸出端控制引腳(4根RST/VPP(Pin9:復(fù)位引腳,引腳上出現(xiàn) 2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù) 位。ALE/PROG(Pin30:地址鎖存允許信號(hào)PSEN(Pin29:外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA/VPP(Pin31:程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通,接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指 令,如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令?？删幊梯斎?/輸出引腳(32根STC89C52單片機(jī)有 4組 8位的可編程 I/O口,分別位 P0、 P1、 P2、 P3口,

21、每 個(gè)口有 8位(8根引腳 ,共 32根。PO 口(Pin39Pin32 :8位雙向 I/O口線,名稱為 P0.0P0.7P1口(Pin1Pin8 :8位準(zhǔn)雙向 I/O口線,名稱為 P1.0P1.7P2口(Pin21Pin28 :8位準(zhǔn)雙向 I/O口線,名稱為 P2.0P2.7P3口(Pin10Pin17 :8位準(zhǔn)雙向 I/O口線,名稱為 P3.0P3.7STC89C52主要功能如表所示。表一 STC89C52主要功能 3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及性能指標(biāo)這個(gè)設(shè)計(jì)主要就是去介紹在 51單片機(jī)下設(shè)計(jì)的溫度報(bào)警系統(tǒng),清楚的描述了 它的硬件的設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì),并且對(duì)它的每個(gè)功能模塊做了比較詳細(xì)的介紹, 它的主要功

22、能和指標(biāo)如下:單片機(jī)在實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度傳感器 DS18B20的工作狀態(tài)的同時(shí)將 DS18B20所得到的測(cè) 量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 通電后數(shù)碼管將顯示當(dāng)時(shí)環(huán)境的溫度, 并且通過按鍵去設(shè)置高 溫和低溫的報(bào)警溫度, 當(dāng)檢測(cè)到的溫度高于設(shè)置的報(bào)警值的時(shí)候, 報(bào)警系統(tǒng)的指 示燈會(huì)熄滅,溫度檢測(cè)的精確度是 0.1度。并具有掉電保存功能, 數(shù)據(jù)保存在單 片機(jī)內(nèi)部 EEPOM 中,進(jìn)入設(shè)置界面后如果沒有鍵按下系統(tǒng)會(huì)在 15秒后自動(dòng)退出 設(shè)置界面。4 系統(tǒng)方案比較、設(shè)計(jì)與論證這個(gè)系統(tǒng)主要是由溫度的測(cè)量和溫度的設(shè)置以及系統(tǒng)狀態(tài)的顯示三個(gè)部分的電 路組成,下面將介紹實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)功能的方案。4.1主控制器模塊方案 1:選擇可編

23、程邏輯器件(CPLD 作為我們?cè)O(shè)計(jì)的控制器。 CPLD 可以完成多種 復(fù)雜的邏輯功能,而且它的穩(wěn)定性高、規(guī)模比較大、體積比較小、 IO 資源非常 豐富、且易于我們進(jìn)行多種功能的擴(kuò)展。 采用并行的輸入輸出方式, 提高了系統(tǒng) 的處理速度, 適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心。 但是我們的系統(tǒng)不需要那么 復(fù)雜的邏輯功能而且對(duì)數(shù)據(jù)的處理數(shù)度要求也很低, 最主要的是這個(gè)控制器的成 本比較高,所以我們就放棄了這個(gè)方案。方案 2:選擇 STC89C52單片機(jī)作為我們系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制核心, 用它來控制溫度的測(cè)量 來完成我們所需要的性能指標(biāo), 充分的去分析我們的系統(tǒng), 完成溫度測(cè)量的自動(dòng) 控制。而在這一點(diǎn)上,單片機(jī)

24、就凸顯出來它的優(yōu)勢(shì)控制快速、方便、簡(jiǎn)單。根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的要求來看單片機(jī)就可以完全發(fā)揮它資源豐富、 強(qiáng)大的控制功能以 及可位尋址操作功能。并且, C52單片機(jī)的價(jià)格也很低廉,它的性能也能完全滿 足我們對(duì)控制器的要求,所以就選擇了這個(gè)方案。4.2 溫度測(cè)量 方案 1:采用數(shù)字溫度芯片 DS18B20和單片機(jī)結(jié)合來測(cè)量實(shí)際溫度。 單片機(jī)和溫度傳 感器的結(jié)合所需要的電路非常少,且容易控制。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單 , 體 積也小。 單片機(jī)的軟件編程的自由度大, 可通過實(shí)現(xiàn)很多種算法和邏輯控制。 單 片機(jī)不僅可以和 DS18B20連接使用也可以和 PC 機(jī)連接方便操作。 方案 2:采用熱電偶溫差電路測(cè)溫,

25、通過將參考結(jié)點(diǎn)保持在已知溫度并測(cè)量該電壓, 便可推斷出檢測(cè)結(jié)點(diǎn)的溫度。數(shù)據(jù)采集部分可以使用 A/D 轉(zhuǎn)化,將所測(cè)量的溫 度由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào), 在單片機(jī)的顯示模塊進(jìn)行顯示。 但是它們也存在 著輸出電壓小、 容易遭受來自導(dǎo)線環(huán)影響和漂移較高的缺點(diǎn), 而且這種設(shè)計(jì)需要 用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路,感溫電路比較麻煩。 圖 1 熱電偶電路圖從上面兩種方案, 可以輕易的看出來方案二的測(cè)溫裝置能夠測(cè)溫度范圍寬、 體積 小,但是線性誤差較大。而方案一的測(cè)溫裝置電路比較簡(jiǎn)單、精確度也很高、實(shí) 現(xiàn)方便、軟件的設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單,因此本次的設(shè)計(jì)選擇了方案一。4.3 設(shè)置溫度 方案 1:采用鍵盤輸入設(shè)置溫度, 鍵盤則

26、可以用 4個(gè)按鍵,一個(gè)復(fù)位鍵,一個(gè)功能設(shè)定鍵, 一個(gè)加減一個(gè)減鍵。 四個(gè)鍵比較常用, 而且用到的接口得到了極好的利用, 僅需要 4個(gè)接口。方案 2:可采用 4*4矩陣鍵盤,該鍵盤需要 8個(gè)接口,而我們不需這么多鍵。綜上所述,我們選擇第一種方案。4.4 顯示模塊方案 1:用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。數(shù)碼管的顯示非常簡(jiǎn)單,而且使用起來也很方便, 顯示 的效果簡(jiǎn)潔明了故此得到了非常廣泛的應(yīng)用。方案 2:用 LCD 液晶進(jìn)行顯示。 LCD 由于它的顯示清晰,顯示的內(nèi)容也比較豐富,顯示的 信息量大, 快速的顯示和方便的使用也使得它得到了廣泛應(yīng)用。 單對(duì)于此系統(tǒng)我 們不需要顯示豐富的內(nèi)容,而且 LCD 液晶價(jià)格貴,

27、因此我們選擇了此方案。 綜上所述我們選擇方案 14.5 電源選取由于本系統(tǒng)采用電池供電,我們考慮了如下幾種方案為系統(tǒng)供電。方案 1:選擇 5V 蓄電池作為測(cè)溫系統(tǒng)電源。 5V 的蓄電池的電流驅(qū)動(dòng)能力比較強(qiáng)而且 它的電壓輸出穩(wěn)定。 但是蓄電池的體積過于龐大, 在單片機(jī)測(cè)溫系統(tǒng)中使用的特 別麻煩,因此我們放棄了這個(gè)個(gè)方案。方案 2:選擇 3節(jié) 1.5 V的干電池共 4.5V 做作為系統(tǒng)電源。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證系統(tǒng)工 作時(shí),單片機(jī)、傳感器的工作電壓穩(wěn)定,可以滿足系統(tǒng)對(duì)電源的要求,而且它的 更換使用更加方便。所以選擇方案 2。5 硬件實(shí)現(xiàn)以及單元電路設(shè)計(jì)硬件是一個(gè)工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的重要組成部分,他支撐并構(gòu)成一

28、個(gè)完整的系統(tǒng)骨架,缺少這一骨架,就只能紙上談兵,虛無縹緲。所以,系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)考慮對(duì)象。5.1 主控制模塊主控制最系統(tǒng)電路如圖 5.1所示。 圖 5.1 單片主控電路5.2 顯示模塊電路顯示采用四位數(shù)碼管顯示, 當(dāng)位選打開時(shí),送入相應(yīng)的段碼,則相應(yīng)的數(shù)碼管打開,關(guān)掉位選,打開另一個(gè)位選,送入相應(yīng)的段碼,則數(shù)碼管打開,而每次打開關(guān)掉相應(yīng)的位選時(shí),時(shí)間間隔低于 20ms ,從人類視覺的角度上看,就仿佛是全部數(shù)碼管同時(shí)顯示的一樣。顯示電路如圖 5.2 圖 5.2 數(shù)碼管顯示5.3 數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)電路三極管 8550 4位數(shù)碼管,不僅簡(jiǎn)單,而且價(jià)格便宜。 圖 5.3 驅(qū)動(dòng)電路5.4 溫度

29、傳感器 (DS18B20電路 6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)6.1 程序結(jié)構(gòu)分析主程序調(diào)用了 3個(gè)子程序,分別是數(shù)碼管顯示程序、溫度信號(hào)處理程序、 按 鍵設(shè)定報(bào)警溫度程序。溫度信號(hào)處理程序:對(duì)溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理, 進(jìn)行判斷和顯示。 數(shù)碼管顯示程序:向數(shù)碼管的顯示送數(shù), 控制系統(tǒng)的顯示部分。 按鍵設(shè)定程序:可以設(shè)定低溫和高溫報(bào)警可精確到 0.1度。6.2 系統(tǒng)程序流圖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的測(cè)量的當(dāng) 前溫度值,溫度測(cè)量每 1s 進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度, 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的當(dāng)前溫度值, 與

30、設(shè)定的報(bào)警溫度比較,其程序流程見圖 6.1所示。通過調(diào)用讀溫度子程序把存入內(nèi)存儲(chǔ)中的整數(shù)部分與小數(shù)部分開分存放在 不的的兩個(gè)單元中,然后通過調(diào)用顯示子程序顯示出來。圖 6.1 DS18B20溫度流程圖 在 DS18B20工作之前需要進(jìn)行初始化,流程圖如下: 圖 6.2 初始化程序流程圖讀溫度子程序的主要功能是從 DS18B20中讀出溫度數(shù)據(jù),移入溫度暫存器保 存。其程序流程圖如下: 圖 6.3 溫度子程序流程圖7 系統(tǒng)的安裝與調(diào)試7.1 安裝步驟1. 檢查元件的好壞按電路圖買好元件后首先檢查買回元件的好壞, 按各元件的檢測(cè)方法分別進(jìn) 行檢測(cè), 一定要仔細(xì)認(rèn)真。而且要認(rèn)真核對(duì)原理圖是否一致, 在檢查好后才可上 件、焊件,防止出現(xiàn)錯(cuò)誤焊件后不便改正。2. 放置、焊接各元件按原理圖的位置放置各元件, 在放置過程中要先放置、焊接較低的元件,后 焊較高的和要求較高的元件。 特別是容易損壞的元件要后焊, 在焊集成芯片時(shí)連 續(xù)焊接時(shí)間不要超過 1