畢業(yè)論文基于AT80C51單片機(jī)的車載自動飲水機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、目錄摘 要1關(guān)鍵詞11 前言21.1 研究的目的及意義21.2 車載飲水機(jī)的發(fā)展趨勢21.3 主要研究的內(nèi)容32 系統(tǒng)總體的設(shè)計32.1 硬件總體的設(shè)計32.2 軟件總體的設(shè)計43 硬件系統(tǒng)設(shè)計53.1 硬件電路分析和設(shè)計報告53.1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路53.1.2 水位檢測電路73.1.3 鍵盤電路73.1.4 數(shù)碼管及指示燈顯示電路83.1.5 溫度采集電路93.1.6 電源電路143.1.7 報警電路設(shè)計153.1.8 加熱管控制電路設(shè)計163.2 系統(tǒng)硬件總圖174 系統(tǒng)總設(shè)計184.1 主程序流程圖184.2 各個模塊的流程圖194.2.1 讀取溫度DS18B20模塊的流程194

2、.2.2 鍵盤掃描處理流程224.2.3 報警處理流程224.3 系統(tǒng)源代碼235 系統(tǒng)調(diào)試315.1 軟件調(diào)試315.2 系統(tǒng)操作說明325.3 數(shù)據(jù)測試325.4 社會效益336 結(jié)論33參考文獻(xiàn)34致謝34附錄35基于AT80C51單片機(jī)的車載自動飲水機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計摘 要：溫度控制系統(tǒng)可以說是無所不在，熱水器系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、冰箱、電飯煲、電風(fēng)扇等家電產(chǎn)品以至手持式高速高效的計算機(jī)和電子設(shè)備，均需要提供溫度控制功能。本系統(tǒng)的設(shè)計可以用于熱水器溫度控制系統(tǒng)和飲水機(jī)等各種電器電路中。它以單片機(jī)AT80C51為核心，通過3個數(shù)碼管顯示溫度和4個按鍵實現(xiàn)人機(jī)對話，使用單總線溫度轉(zhuǎn)換芯片DS18B

3、20實時采集溫度并通過數(shù)碼管顯示，并提供各種運(yùn)行指示燈用來指示系統(tǒng)現(xiàn)在所處狀態(tài)，如：溫度設(shè)置、加熱、停止加熱等，整個系統(tǒng)通過四個按鍵來設(shè)置加熱溫度和控制運(yùn)行模式。關(guān)鍵詞:單片機(jī)；數(shù)碼管顯示；單總線；DS18B20The Design of Automatic Drinking Machine Control System Based On Single Chip Microcomputer On-boardAbstract:Temperature control system can be said to be ubiquitous, water heaters system, air con

4、ditioning systems, refrigerators, rice cookers, electric fans and other home appliances as well as high-speed and efficient hand-held computers and electronic equipment are required to provide temperature control. The system design can be used for drinking water heater temperature control systems an

5、d other electrical circuits. AT80C51 microcontroller as the core of it, through the three temperature digital display and 4 keys to achieve man-machine dialogue, the use of single-chip bus temperature conversion temperature DS18B20 real-time acquisition and through the digital display and offers a v

6、ariety of operating light to indicate system now live in the state, such as: temperature setting, heating, and stop heating, the entire system through the four buttons to set the heating temperature and control the operating mode.Key words:Microcontroller；Digital Display；Single Bus；DS18B201 前言1.1 研究

7、的目的及意義本設(shè)計是基于單片機(jī)的車載自動飲水機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計，此設(shè)計主要是要求采用單片機(jī)為控制核心，設(shè)計車載自動飲水機(jī)電控系統(tǒng)，并對飲水機(jī)的溫度控制，使其在工作中達(dá)到預(yù)期的目的效果。而車載飲水機(jī)的溫度控制，無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用，過低的溫度或過高的溫度都會使水資源失去應(yīng)有的作用，從而造成水資源的巨大浪費(fèi)。特別是在當(dāng)前全球水資源極度缺乏的情況下，我們更應(yīng)該掌握好對水溫的控制，把身邊的水資源好好地利用起來。本次設(shè)計為一個基于單片機(jī)的車載飲水機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實時檢測飲水機(jī)水箱的水溫，并且可以通過數(shù)碼管顯示飲水機(jī)水箱水溫度數(shù)，可以通過鍵盤或開關(guān)選擇制冷

8、或加熱，可以人為設(shè)置水的溫度的上下限，如加熱，當(dāng)溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)時正常工作，當(dāng)?shù)陀谒疁叵孪迺r控制加熱器加熱；如制冷，當(dāng)溫度高于水溫上限時控制壓縮機(jī)制冷，溫度檢測范圍095，精度±1，當(dāng)溫度超過設(shè)定值時具有示警功能。1.2 車載飲水機(jī)的發(fā)展趨勢從1992年安吉爾生產(chǎn)出中國第一臺飲水機(jī)開始，飲水機(jī)加桶裝水的方便，快捷，健康的飲水方式便在中國興起，到了1999年，飲水機(jī)市場逐漸成熟，美的，沁園，浪木等企業(yè)也開始生產(chǎn)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的飲水機(jī)。2006年以后，研究發(fā)現(xiàn)，有內(nèi)膽飲水機(jī)的水垢和節(jié)能問題漸漸暴露。所以安吉爾和美的推出了外置加熱的沸騰膽飲水機(jī)產(chǎn)品，以獨(dú)特的熱膽外置方式加熱飲用水，現(xiàn)喝現(xiàn)燒

9、更節(jié)能，更易清潔加熱內(nèi)壁。沁園推出了無熱膽系列產(chǎn)品，由于宣傳角度和內(nèi)部造型新穎，曾熱賣一時，但是火爆之后，大量的問題暴露，水垢，二次污染，節(jié)能，安全這些問題都沒有解決，導(dǎo)致顧客投訴增多，身敗名列。所以飲水機(jī)的發(fā)展趨勢近10年左右還會以外形優(yōu)美的外熱飲水機(jī)為主，傳統(tǒng)飲水機(jī)為輔。中國水家電行業(yè)發(fā)展十余年，2002年以前少數(shù)有規(guī)模的企業(yè)在做全國市場，并進(jìn)行了一些宣傳推廣工作，雖然是獨(dú)步難行，可也很好的推動了市場的發(fā)展。在2002年前后，更多企業(yè)認(rèn)識到了中國水處理市場的巨大商機(jī)，進(jìn)來的企業(yè)多了。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計中國在國家有關(guān)部門登記在冊的水家電企業(yè)有2000余家，還有一些未在統(tǒng)計范圍之內(nèi)，這些企業(yè)多半在

10、從事水家電的OEM生產(chǎn)。規(guī)模不足給中國家電中小企業(yè)形成幾大風(fēng)險：一是規(guī)模成本不經(jīng)濟(jì)，產(chǎn)品在市場最終還是缺乏競爭力。二是規(guī)模不足導(dǎo)致企業(yè)在產(chǎn)業(yè)環(huán)境即上下游的博弈能力不強(qiáng)，一旦產(chǎn)業(yè)環(huán)境發(fā)生變化，企業(yè)的應(yīng)變力不足。三是規(guī)模不足導(dǎo)致企業(yè)抗風(fēng)險能力差，尤其是難以抗拒大品牌大資本企業(yè)的進(jìn)入。在未來中國飲水機(jī)結(jié)構(gòu)就產(chǎn)生了二極分化：一極為末流品牌（或稱為弱勢品牌）的產(chǎn)品陣營。一極為主流品牌未來的市場份額也將由他們主宰。本設(shè)計是基于單片機(jī)車載自動飲水機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計，單片機(jī)對對溫度的控制是工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常使用的控制方法。單片機(jī)主要用于控制，它的應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)，大到航天飛機(jī)，小至日常生活中的冰箱、彩電，單片機(jī)都可

11、以大顯其能。采用單片機(jī)對整個測量電路進(jìn)行管理和控制，使得整個系統(tǒng)智能化、功耗低、使用電子元件較少、內(nèi)部配線少、成本低，制造、安裝、調(diào)試及維修方便。我相信此設(shè)計是非常有前景的。1.3 主要研究的內(nèi)容(1)本系統(tǒng)上電后數(shù)碼管顯示當(dāng)前測量溫度，此時加熱指示燈和保溫指示燈均不點(diǎn)亮；若此時按“自動加熱”鍵，則單片機(jī)自動將預(yù)加熱溫度設(shè)置為80并開始加熱，送出一個加熱信號，并點(diǎn)亮加熱指示燈；若按“溫度設(shè)置”鍵，則進(jìn)入預(yù)加熱溫度設(shè)置界面，此時數(shù)碼管閃爍顯示預(yù)設(shè)置溫度，此時通過按鍵“”和“”進(jìn)行設(shè)置溫度，預(yù)設(shè)置溫度按“5”遞增或遞減，設(shè)置好溫度后再按一次“溫度設(shè)置”鍵確定，單片機(jī)保存預(yù)設(shè)置溫度，并開始加熱；(2

12、)如果實測溫度大于或等于預(yù)設(shè)置溫度，則單片機(jī)發(fā)出停止加熱信號并熄滅加熱指示燈，點(diǎn)亮保溫指示燈，且當(dāng)超過預(yù)設(shè)溫度時發(fā)出報警；(3)當(dāng)溫度下降到預(yù)設(shè)置溫度以下5度時，單片機(jī)再次發(fā)出加熱信號，同時熄滅保溫指示燈，點(diǎn)亮加熱指示燈，依次循環(huán)控制；(4)完成加熱管控制電路、報警電路設(shè)計，重點(diǎn)設(shè)計好臨界點(diǎn)問題；(5)必要時有防凍功能，當(dāng)冬天氣溫太低，要有防止管內(nèi)結(jié)冰裝置，有人工可以選擇語音是否播放的功能。2 系統(tǒng)整體的設(shè)計2.1 硬件整體的設(shè)計設(shè)計并制作一個基于單片機(jī)的熱水器溫度控制系統(tǒng)的電路，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1：電源單片機(jī)AT80C51數(shù)碼管顯示繼電器溫度傳感器DS18B20報警指示燈圖1 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)框圖Fi

13、g1 The system block diagram硬件系統(tǒng)子模塊：(1) 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路部分；(2) 鍵盤掃描電路部分；(3) 數(shù)碼管溫度顯示和運(yùn)行指示燈電路部分；(4) 溫度采集電路部分；(5) 繼電器控制部分；(6) 報警部分。2.2 軟件整體的設(shè)計良好的設(shè)計方案可以減少軟件設(shè)計的工作量，提高軟件的通用性，擴(kuò)展性和可讀性。本系統(tǒng)的設(shè)計方案和步驟如下：(1) 根據(jù)需求按照系統(tǒng)的功能要求，逐級劃分模塊；(2) 明確各模塊之間的數(shù)據(jù)流傳遞關(guān)系，力求數(shù)據(jù)傳遞少，以增強(qiáng)各模塊的獨(dú)立性，便于軟件編制和調(diào)試；(3) 確定軟件開發(fā)環(huán)境，選擇設(shè)計語言，完成模塊功能設(shè)計，并分別調(diào)試通過；(4) 按照開

14、發(fā)式軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)，將各模塊有機(jī)的結(jié)合起來，即成一個較完善的系統(tǒng)。首先接通電源系統(tǒng)開始工作，系統(tǒng)開始工作后，通過按鍵設(shè)定溫度值的上限值和下限值，確定按鍵將設(shè)定的溫度值存儲到指定的地址空間，溫度傳感器開始實時檢測，調(diào)用顯示子程序顯示檢測結(jié)果，調(diào)用比較當(dāng)前顯示溫度值與開始設(shè)定的溫度值比較，如果當(dāng)前顯示值低于設(shè)定值就通過繼電器起動加熱裝置，直到達(dá)到設(shè)定值停止加熱，之后進(jìn)行保溫，如果溫度高于上限進(jìn)行報警。3 硬件系統(tǒng)設(shè)計3.1 硬件電路分析及設(shè)計報告本次設(shè)計主要思路是通過對單片機(jī)編程將由溫度傳感器DS18B20采集的溫度外加驅(qū)動電路顯示出來，包括對繼電器的控制，進(jìn)行升溫，當(dāng)溫度達(dá)到上下限蜂鳴器進(jìn)行報警。

15、開關(guān)按鈕是用于確認(rèn)設(shè)定溫度的，初始按下表示開始進(jìn)入溫度設(shè)定狀態(tài)，然后通過和設(shè)置溫度的升降，再次按下時，表示確認(rèn)所設(shè)定的溫度，然后轉(zhuǎn)入升溫或降溫。所接的發(fā)光二極管用于表示加熱狀態(tài)，所接的發(fā)光二極管用于表示保溫狀態(tài)。接繼電器。是溫度信號線。整個電路都是通過軟件控制實現(xiàn)設(shè)計要求。3.1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路因為80C51單片機(jī)內(nèi)部自帶8K的ROM和256字節(jié)的RAM，因此不必構(gòu)建單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展電路。如圖2，單片機(jī)最小系統(tǒng)有復(fù)位電路和振蕩器電路。值得注意的一點(diǎn)是單片機(jī)的31腳必須接高電平，否則系統(tǒng)將不能運(yùn)行。因為該腳不接時為低電平，單片機(jī)將直接讀取外部程序存儲器，而系統(tǒng)沒有外部程序存儲器，所以必須

16、接VCC。在按鍵兩端并聯(lián)一個電解電容，濾除交流干擾，增加系統(tǒng)抗干擾能力1。C230PFC330PF¾§Õñ112MEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U2+C410UFVCCR310KVCCAT80C51VCC112234SW5

17、圖2 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖Fig2 The system block diagramAT80C51的管腳說明： VCC：供電電壓。本設(shè)計供電電壓為+5V。GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏極開路雙向I/O口，每個管腳可吸收8個TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫“1”時，被定義為高阻輸入。P0口能夠作為外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在Flash編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)Flash進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個TTL門電流。P1口管腳寫入“1”后，被內(nèi)部上拉為高

18、電平，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。 P2口：P2口為一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被上拉電阻拉高，且作為輸入。P2口的管腳被外部下拉為低電平時，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉電阻，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在Flash編程和校驗時接收高八位地

19、址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。RST：復(fù)位輸入端。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時。ALE：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，該引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端口以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而，要注意的是：每當(dāng)其用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。

20、如想禁止ALE的輸出，可將SFR8EH地址置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時ALE才起作用1。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指令期間，每個機(jī)器周期PSEN兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。EA：EA功能為內(nèi)外程序存儲器選擇控制端。當(dāng)EA保持低電平時，單片機(jī)訪問外部程序存儲器。當(dāng)EA端保持高電平時，單片機(jī)訪問內(nèi)部程序存儲器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入端。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出端。3.1.2 水位監(jiān)測電路水位檢測傳感器采用兩根不銹鋼針，一根和地連接，另一根通過100K電阻接到

21、+5V電源，控制芯片采用NE555，當(dāng)水位低時，不足以使兩個電極導(dǎo)通時，NE555的2腳為高電平，第3腳輸出低電平，即P1.2=1.單片機(jī)通過檢測的電平，可以判斷熱水箱水位是否滿2。水位檢測電路原理圖如圖3所示：圖3 水位監(jiān)測電路原理圖Fig3 Level monitoring circuit principle diagram3.1.3 鍵盤電路鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的主要輸入設(shè)備，單片機(jī)使用的鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤采用硬件線路來實現(xiàn)鍵盤的編碼，每按下一個鍵，鍵盤能夠自動生成按鍵代碼，并有去抖功能。因此使用方便，但硬件較復(fù)雜。非編碼鍵盤僅僅提供鍵開關(guān)狀態(tài)，由程序來識別閉合鍵，

22、消除抖動，產(chǎn)生相應(yīng)的代碼，轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序。非編碼鍵盤中鍵的數(shù)量較少，硬件簡單，在單片機(jī)中應(yīng)用非常廣泛。圖為按鍵和AT80C51的接線圖，檢測儀共設(shè)有4個按鍵，每個按鍵由軟件來決定其功能，4個按鍵功能分別為3：(1) SW1：設(shè)定按鍵(設(shè)定按鍵)；(2) SW2：加法按鍵(當(dāng)前位加5)；(3) SW3：減法按鍵(當(dāng)前位減5)；(4) SW4：退出設(shè)置鍵(系統(tǒng)初始化)。EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P

23、0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U2AT80C51112234SW3SW-PB(Ë«)112234SW4SW-PB(Ë«)112234SW2SW-PB(Ë«)112234SW1SW-PB(Ë«)圖4 單片機(jī)按鍵和AT80C51的接線圖Fig 4 Keys of single chip microcomputer and AT80C513.1.4 數(shù)碼管及指示燈顯示電路（1）數(shù)碼管顯示說明表1 數(shù)碼管編碼表

24、Table1 Digital code table段碼位碼顯示器狀態(tài)08H01H0abH02H 112H04H222H08H3a1H 10H424H 20H 504H 40H 6aaH 80H7各個數(shù)碼管的段碼都是單片機(jī)的數(shù)據(jù)口輸出，即各個數(shù)碼管輸入的段碼都是一樣的，為了使其分別顯示不同的數(shù)字，可采用動態(tài)顯示的方式，即先只讓最低位顯示0(含點(diǎn))，經(jīng)過一段延時，再只讓次低位顯示1，如此類推。由視覺暫留，只要我們的延時時間足夠短，就能夠使得數(shù)碼的顯示看起來非常的穩(wěn)定清楚，過程如表1。本論文中使用了3個數(shù)碼管，其中前兩位使用動態(tài)掃描顯示實測溫度，在設(shè)置加熱溫度的時候，兩個數(shù)碼管是閃爍，以提示目前處在

25、溫度設(shè)置狀態(tài)。第三位數(shù)碼管靜態(tài)顯示符號“”。 （2）運(yùn)行指示燈說明本熱水器溫度控制系統(tǒng)中共使用到3個LED指示燈和3個數(shù)碼管。右上角的紅色LED是電源指示燈。數(shù)碼管右邊的紅色LED是加熱指示燈，當(dāng)剛開機(jī)或溫度降到設(shè)定溫度5以下時，該燈會亮，表示目前處于加熱狀態(tài)；當(dāng)溫度上升到設(shè)定溫度時，該LED滅，同時數(shù)碼管右邊的綠色LED亮，表示目前處于保溫狀態(tài)，用戶可以使用熱水器；當(dāng)溫度再次下降到設(shè)定溫度5以下時，綠色LED滅，紅色加熱的LED燈亮，不斷循環(huán)7。圖5 LED數(shù)碼管顯示電路圖Fig5 LED digital tube display circuit diagram3.1.5 溫度采集電路此處省

26、略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說明書和設(shè)計圖紙等.請聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計下載！該論文已經(jīng)通過答辯3.1.6 電源電路采用L7805穩(wěn)壓塊，輸出為5V。電子組件要正常運(yùn)作都需要電源電壓供電，一般常用的電源電壓為+5V或+12V，因為數(shù)字IC(Ingegrated Circuit：集成電路)所供給的電壓為+5V，而CMOS IC所供給的電壓為+12V，7805是一個穩(wěn)壓塊。7805穩(wěn)壓管把高電壓轉(zhuǎn)換到低電壓，7805穩(wěn)壓管具有保護(hù)單片機(jī)的作用。L7805輸出端要并聯(lián)上一個電解電容，濾除交流電干擾，防止損壞單片機(jī)系統(tǒng)。本設(shè)計采用兩種供

27、電方式，一種為DC718V直流穩(wěn)壓電源變換成5V的直流電；另一種為四節(jié)干電池共6V經(jīng)二極管加壓后得到將近5V的直流電源，電源配以開關(guān)和指示燈，以方便使用。黃色發(fā)光二極管表示保溫，紅色的表示加熱狀態(tài)8。圖13 系統(tǒng)電源設(shè)計圖Fig13 The system power supply design3.1.7 報警電路設(shè)計同時可以在系統(tǒng)里設(shè)定溫度上限值，由于加熱停止后，加熱管還有余熱當(dāng)采集到的外界溫度高于當(dāng)前所設(shè)定溫度上限值時，程序就會進(jìn)入報警子程序，觸發(fā)蜂鳴器進(jìn)行報警。報警電路原理圖如圖14所示。圖14 報警電路圖Fig14 Alarm circuit diagram圖中的三極管8550的作用是增

28、加驅(qū)動能力，比9012的驅(qū)動電流還大些，因此選用85509。當(dāng)程序進(jìn)入報警子程序時，把P2.7置0，就會觸發(fā)蜂鳴器，為了使報警聲音效果更好，對取反，發(fā)出報警嘟嚕聲音。3.1.8 加熱管控制電路設(shè)計繼電器是常用的輸出控制接口，可以做交直流信號的輸出切換。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器控制接點(diǎn)操作說明如下：COM: Common，共同點(diǎn)。輸出控制接點(diǎn)的共同接點(diǎn)。NC: Normal Close常閉點(diǎn)。以Com為共同點(diǎn)，NC與COM在

29、平時是呈導(dǎo)通狀態(tài)的。Normal Open常開點(diǎn)。NO與COM在平時是呈開路狀態(tài)的，當(dāng)繼電器動作時，NO與COM導(dǎo)通，NC與COM則呈開路狀態(tài)。當(dāng)89S52的輸出高電平時，繼電器不導(dǎo)通，反之當(dāng)輸出低電平時，繼電器導(dǎo)通，這樣就激活了連接回路10。圖14 單片機(jī)控制繼電器電Fig.14 MCU control relay3.2 系統(tǒng)硬件總圖4 系統(tǒng)總設(shè)計本系統(tǒng)采用的是循環(huán)查詢方式，來顯示和控制溫度的。主要包括四段程序的設(shè)計：DS18B20讀溫度程序，數(shù)碼管的驅(qū)動程序，鍵盤掃描程序，以及抱經(jīng)處理程序。4.1 主程序流程圖圖15 主程序流程圖1Fig15 The flow chart of main

30、program圖16 主程序流程圖2Fig16 The flow chart of main program24.2 各模塊的流程圖4.2.1 讀取溫度DS18B20模塊的流程由于DS18B20采用的是一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對AT89S52單片機(jī)來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對DS18B20芯片的訪問。DS18B20單線通信功能是分時完成的，它有嚴(yán)格的時隙概念。因此系統(tǒng)對DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）發(fā)ROM功能命令發(fā)存儲器操作命令處理數(shù)據(jù)DS18B20雖然具有測溫系統(tǒng)簡

31、單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)。DS18B20必須首先調(diào)用啟動溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)手冊上對應(yīng)轉(zhuǎn)換時間來超作，如為12位轉(zhuǎn)換，則應(yīng)該是最大750mS，另外在對DS18B20超作時，時序要求非常嚴(yán)格，因此最好禁止系統(tǒng)中斷。由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序11。所有時序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收

32、。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。DS18B20的讀時序：(1)對于DS18B20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程；(2)對于DS18B20的讀時隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線,以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。DS18B20的寫時序：(1)對于DS18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程；(2)對于DS18B20寫0時序和寫1時序的要求不同，當(dāng)要寫0時序時，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1時序時，單

33、總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線12。系統(tǒng)程序設(shè)計主要包括三部分：讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、顯示溫度子程序。流程圖如圖17所示：圖17 讀取溫度DS18B20模塊的流程圖 Read the temperature DS18B20 module flow chart程序代碼為：GET_TEMPER:SETBDQ；讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值LCALLINIT_1820；先復(fù)位DS18B20JBFLAG1,TSS2；RET；判斷DS1820是否存在若DS18B20不存在則返回TSS2:MOVA,#0CCH；DS18B20已經(jīng)被檢測到!跳過ROM匹配LCALLWRITE_1820；MOV

34、A,#44H；發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令LCALLWRITE_1820；LCALL DISPLAY；這里通過調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時一段時間,等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束,12位的話750微秒LCALLINIT_1820； 準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位MOVA,#0CCH； 跳過ROM匹配LCALLWRITE_1820；MOVA,#0BEH； 發(fā)出讀溫度命令LCALLWRITE_1820；LCALLREAD_18200將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到35H/36HRET134.2.2 鍵盤掃描處理流程此流程為鍵盤掃描處理，CPU通過檢測各數(shù)據(jù)線的狀態(tài)(0或1)就能知道是否有按鍵閉合以及哪個按鍵閉合14。鍵盤管理程序的功能是檢測是否有按鍵

35、閉合，如果有按鍵閉合，消除抖動，根據(jù)鍵號轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵處理程序，按鍵流程圖如圖18所示。圖18 鍵盤掃描子程序流程圖Fig18 Keyboard scanning subroutine flow chart4.2.3 報警處流程圖運(yùn)行程序后，溫度傳感器DS18B20即可對環(huán)境進(jìn)行溫度采集，并送LED數(shù)碼管顯示。我們可以在程序里設(shè)定溫度上限值，當(dāng)采集到的外界溫度高于當(dāng)前所設(shè)定溫度上限值時，程序就會進(jìn)入報警子程序，觸發(fā)蜂鳴器進(jìn)行報警。其程序流程圖如圖所示14。圖19 報警子程序流程圖Fig 19 Alarm subroutine flow chart4.3 系統(tǒng)源代碼EMPER_LEQU 29H；用

36、于保存讀出溫度的低8位TEMPER_HEQU 28H；用于保存讀出溫度的高8位FLAG1EQU 38H；是否檢測到DS18B20標(biāo)志位A_BITEQU 20H；數(shù)碼管個位數(shù)存放內(nèi)存位置B_BITEQU 21H；數(shù)碼管十位數(shù)存放內(nèi)存位置B1EQU 70H；溫度小數(shù)點(diǎn)位A1EQU 71H；設(shè)定溫度值；DQ為DS18B20數(shù)據(jù)位；蜂鳴報警ORG 0000H； 單片機(jī)內(nèi)存分配申明AJMP MAIN0；前面的都是定義MAIN:MOV R0,#10；ACALLDELAY125；DJNZ R0,M1；此段為燈閃5次,無實際意義MAIN0:MOV A1,#80； 默認(rèn)加熱為80度MAIN1:LCALLD182

37、0；調(diào)用讀溫度子程序 LCALLDISPLAY；調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序 MOVA,29H； CLRCCJNEA,A1,MAIN1_1SETBBELL；溫度相等,關(guān)閉蜂鳴器 AJMPMAIN1_1_A；下等不用叫蜂鳴器MAIN1_1:JCMAIN1_2；為1轉(zhuǎn)移,表示小于設(shè)定溫度CPLBELL；蜂鳴器斷續(xù)鳴叫；下面是表示沒達(dá)到溫度 AJMPMAIN2；主要是檢測溫度是否小于設(shè)定的溫度,則開發(fā)熱管MAIN1_2:SETBBELL；關(guān)閉蜂鳴器；開發(fā)熱管；上面的是大于,關(guān)發(fā)熱管MAIN2:JBP1.0,MAIN1；看有否按下ACALLDELAY125；延時防抖動,常用的手法,網(wǎng)上很多介紹的 JBP1.0

38、,MAIN1；再次查看 JNBP1.0,$；等按鍵完全松手才進(jìn)入!；檢測到按鍵后后進(jìn)入設(shè)定溫度MAIN2_1:ACALLDISPLAY1JBP1.2,MAIN2_2ACALLDELAY125JBP1.2,MAIN2_2 JNBP1.2,$MOVA,#5 ADDA,A1CLRC CJNEA,#100,MAIN2_1_1 MOVA,#99AJMPMAIN2_1_3； 上面這一段是+5度按鍵,按下+5度MAIN2_1_1:JCMAIN2_1_3MAIN2_1_2:CLRCMOVA,#99MAIN2_1_3:MOVA1,AMAIN2_2:JBP1.4,MAIN2_3ACALLDELAY125JBP1.

39、4,MAIN2_3JNBP1.4,$MOVA,A1CJNEA,#99,ZY1MOVB,#4AJMPZY2ZY1:MOV B,#5ZY2:CLRCMOVA,A1SUBBA,BMAIN2_2_1:JNCMAIN2_2_2MOVA1,#0AJMPMAIN2_3；上面這一段是-5度按鍵,按下-5度MAIN2_2_2:MOVA1,AMAIN2_3:JBP1.6,MAIN2_1ACALLDELAY125JBP1.6,MAIN2_1JNBP1.6,$AJMPMAIN1； 上面這一段是退出的意思的D1820:LCALLGET_TEMPER； 調(diào)用讀溫度子程序MOVB1,29HMOVA,29HMOVC,40H；

40、 將28H中的最低位移入CRRCAMOVC,41HRRCAMOVC,42HRRCAMOVC,43HRRCAMOV29H,AMOVA,B1MOVB,#10HMULABMOVB,#10HDIVABMOVB,#10MULABMOVB,#10HDIVABMOVB1,ARET； 上面這一段是讀取溫度后進(jìn)行轉(zhuǎn)換的意思INIT_1820:SETBDQ；這是DS18B20復(fù)位初始化子程序NOPCLRDQ；主機(jī)發(fā)出延時537微秒的復(fù)位低脈沖MOVR1,#3TSR1:MOVR0,#107DJNZR0,$DJNZR1,TSR1SETBDQ； 然后拉高數(shù)據(jù)線NOPNOPNOPNOPMOVR0,#25HTSR2:JNB

41、DQ,TSR3；等待DS18B20回應(yīng)DJNZR0,TSR2LJMPTSR4； 延時TSR3:SETBFLAG1；置標(biāo)志位,表示DS1820存在LJMPTSR5TSR4:CLRFLAG1；清標(biāo)志位,表示DS1820不存在LJMPTSR7TSR5:MOVR0,#117TSR6:DJNZR0,TSR6；時序要求延時一段時間TSR7:SETBDQRETGET_TEMPER:SETBDQ； 讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值LCALLINIT_1820； 先復(fù)位DS18B20JBFLAG1,TSS2RET； 判斷DS1820是否存在?若DS18B20不存在則返回TSS2:MOVA,#0CCH;DS18B20；已經(jīng)被檢

42、測到!跳過ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#44H；發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令LCALLWRITE_1820LCALLDISPLAY； 這里通過調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時一段時間,等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束,12位的話750微秒LCALLINIT_1820； 準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位MOVA,#0CCH；跳過ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#0BEH；發(fā)出讀溫度命令LCALLWRITE_1820LCALLREAD_18200； 將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到35H/36HRETWRITE_1820:MOVR2,#8； 一共8位數(shù)據(jù)CLRC; 寫DS18B20的子程序(有具體的時序要求)WR1:C

43、LRDQMOVR3,#6DJNZR3,$RRCAMOVDQ,CMOVR3,#23DJNZR3,$SETBDQNOPDJNZR2,WR1SETBDQRETREAD_18200:MOVR4,#2； 將溫度高位和低位從DS18B20中讀出MOVR1,#29H；低位存入29H(TEMPER_L),高位存入28H(TEMPER_H)RE00:MOVR2,#8；數(shù)據(jù)一共有8位RE01:CLRC； 讀DS18B20的程序,從DS18B20中讀出兩個字節(jié) 的溫度數(shù)據(jù)SETBDQNOPNOPCLRDQNOPNOPNOPSETBDQMOVR3,#9RE10:DJNZR3,RE10MOVC,DQMOVR3,#23R

44、E20:DJNZR3,RE20RRCADJNZR2,RE01MOVR1,ADECR1DJNZR4,RE00RET；上面的這些都是溫度采集的!DISPLAY:MOVA,29H；將29H中的十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制MOVB,#10；10進(jìn)制/10=10進(jìn)制DIVAB；顯示子程序MOVA_BIT,A；十位在AMOVB_BIT,B；個位在BMOVDPTR,#NUMTAB；指定查表啟始地址MOVR0,#1DPL1:MOVR1,#25； 顯示1000次DPLOP:MOVA,B_BIT； 取個位數(shù)MOVCA,A+DPTR；查個位數(shù)的7段代碼MOVP0,A；送出個位的7段代碼；開個位顯示ACALLD1MS；顯

45、示1MSMOVA,A_BIT； 取十位數(shù)MOVCA,A+DPTR；查十位數(shù)的7段代碼MOVP0,A；送出十位的7段代碼；開十位顯示ACALLD1MS；顯示1MSMOVP0,#0FFHDJNZR1,DPLOP； 100次沒完循環(huán)DJNZR0,DPL1； 4個100次沒完循環(huán)RET； 上面這段顯示實時溫度DISPLAY1:MOVA,A1；將29H中的十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制MOVB,#10；10進(jìn)制/10=10進(jìn)制DIVAB； 顯示子程序MOVA_BIT,A；十位在AMOVB_BIT,B；個位在BMOVDPTR,#NUMTAB；指定查表啟始地址MOVR0,#1DPL11:MOVR1,#25；顯示1

46、000次DPLOP1:MOVA,B_BIT； 取個位數(shù)MOVCA,A+DPTR； ;查個位數(shù)的7段代碼MOVP0,A； 送出個位的7段代碼； 開個位顯示ACALLD1MS； 顯示1MSMOVA,A_BIT； 取十位數(shù)MOVCA,A+DPTR； 查十位數(shù)的7段代碼MOVP0,A；送出十位的7段代碼； 開十位顯示ACALLD1MS；顯示1MSMOVP0,#0FFHDJNZR1,DPLOP1； 100次沒完循環(huán)DJNZR0,DPL11；4個100次沒完循環(huán)RET; 上面這段顯示設(shè)置溫度D1MS:MOVR7,#50；1MS延時 DJNZR7,$ RETDELAY10:MOVR6,#20； 10MS延時

47、D3:MOVR5,#255DJNZR5,$DJNZR6,D3RETDELAY125:MOVR6,#255； 125MS延時D1:MOVR5,#255DJNZR5,$DJNZR6,D1RETDELAY1S:MOVR7,#8； 1S延時D2:LCALLDELAY125DJNZR7,D2RETNUMTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0HDB99H,92H,82H,0F8HDB80H,90H,88H,83HDB0C6H,0A1H,86H,8EH； 數(shù)碼管的具體值END155 系統(tǒng)調(diào)試仔細(xì)檢查所接電路，按照硬件原理圖接線，理論上是能實現(xiàn)的，如果數(shù)碼管不顯示，則應(yīng)該檢查線路是否正確，或是因為單

48、片機(jī)沒有工作，還有集電極和發(fā)射極是否接對。如果只顯示兩個八，則可能是DS18B20沒有接正確，檢查上拉電路是否接好。另外要注意的是，由單片機(jī)輸出的控制信號比較小，需要進(jìn)行放大才能驅(qū)動繼電器工作，否則就不能實現(xiàn)升溫過程，通常選用8550三極管來進(jìn)行放大16。還有220V交流電綠色接頭和加熱管黃色接頭必須接正確，否則導(dǎo)致電路燒壞。蜂鳴器是低電平有效。如果能注意這些問題，電路基本不會出錯。5.1 軟件調(diào)試如果硬件電路檢查后，沒有問題卻實現(xiàn)不了設(shè)計要求，則可能是軟件編程的問題，首先應(yīng)檢查初始化程序，然后是讀溫度程序，顯示程序，以及繼電器控制程序，對這些分段程序，要注意邏輯順序，調(diào)用關(guān)系，以及涉及到了標(biāo)

49、號，有時會因為一個標(biāo)號而影響程序的執(zhí)行，除此之外，還要熟悉各指令的用法，以免出錯。還有一個容易忽略的問題就是，源程序生成的代碼是否燒入到單片機(jī)中，如果這一過程出錯，那不能實現(xiàn)設(shè)計要求也是情理之中的事。本人在設(shè)計的時候在偉福仿真軟件進(jìn)行調(diào)試，通過此軟件進(jìn)行調(diào)試可以很方便的觀察單片機(jī)內(nèi)部各個寄存器及內(nèi)部存儲器變化情況，以方便進(jìn)行調(diào)試17。硬件與軟件調(diào)試相結(jié)合，仔細(xì)檢查各個模塊的設(shè)計，舊能順利完成任務(wù)，實現(xiàn)設(shè)計要求，在調(diào)試過程中必須認(rèn)真耐心，不能有一點(diǎn)馬虎，否則遺漏一個小的問題就會導(dǎo)致整個設(shè)計的失敗。5.2 系統(tǒng)操作說明本系統(tǒng)上電后數(shù)碼管顯示當(dāng)前測量溫度，此時加熱指示燈和保溫指示燈均不點(diǎn)亮；若此時按

50、“自動加熱”鍵，則單片機(jī)自動將預(yù)加熱溫度設(shè)置為80并開始加熱，送出一個加熱信號，并點(diǎn)亮加熱指示燈；若按“溫度設(shè)置”鍵，則進(jìn)入預(yù)加熱溫度設(shè)置界面，此時數(shù)碼管閃爍顯示預(yù)設(shè)置溫度，此時通過按鍵“”和“”進(jìn)行設(shè)置溫度，預(yù)設(shè)置溫度按“5”遞增或遞減，設(shè)置好溫度后再按一次“溫度設(shè)置”鍵確定，單片機(jī)保存預(yù)設(shè)置溫度，并開始加熱。此時單片機(jī)通過數(shù)碼管顯示實時檢測的溫度并和預(yù)設(shè)置溫度進(jìn)行對比，如果實測溫度大于或等于預(yù)設(shè)置溫度，則單片機(jī)發(fā)出停止加熱信號并熄滅加熱指示燈，點(diǎn)亮保溫指示燈，且當(dāng)超過預(yù)設(shè)溫度時發(fā)出報警；當(dāng)溫度下降到預(yù)設(shè)置溫度以下5度時，單片機(jī)再次發(fā)出加熱信號，同時熄滅保溫指示燈，點(diǎn)亮加熱指示燈，依次循環(huán)控

51、制18。5.3 社會效益隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制測控領(lǐng)域帶來了一次新的革命。目前，單片機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。特別是其中的C51系列的單片機(jī)的出現(xiàn)，具有更好的穩(wěn)定性，更快和更準(zhǔn)確的運(yùn)算精度，推動了工業(yè)生產(chǎn)，影響著人們的工作和學(xué)習(xí)?，F(xiàn)代工業(yè)設(shè)計、工程建設(shè)及日常生活中常常需要用到溫度控制,早期溫度控制主要應(yīng)用于工廠中，例如鋼鐵的水溶溫度，不同等級的鋼鐵要通過不同溫度的鐵水來實現(xiàn)，這樣就可能有效的利用溫度控制來掌握所需要的產(chǎn)品了

52、。在現(xiàn)代社會中，溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面，其作用也體現(xiàn)到了各個方面，隨著人們生活質(zhì)量的提高，酒店廠房及家庭生活中都會見到溫度控制的影子，溫度控制將更好的服務(wù)于社會。5.4 經(jīng)濟(jì)效益當(dāng)前社會上的飲水機(jī)種類繁多，功能差異也很大，而人們的生活水平提高很快，生活中，人們的對飲水機(jī)功能的要求也越來越高，就目前來看，最先進(jìn)的飲水機(jī)都具備溫度控制系統(tǒng)的，而且都有自動控制功能，自動車載飲水機(jī)可以人為設(shè)定溫度，具有這樣功能的飲水機(jī)已經(jīng)成為目前飲水機(jī)市場的主流產(chǎn)品，就這樣的形式來看，市場對這類產(chǎn)品的要求數(shù)量還在不斷增加，因此，開發(fā)本系統(tǒng)是很有市場前景的。 就飲水機(jī)而言，車載自動飲水機(jī)不僅解決了人民的飲水問題，還提供給了人民一個干凈衛(wèi)生，無污染的飲水環(huán)境，而且車載飲水機(jī)給外出乘車人員帶來極大方便，很多時候我們想喝水卻手中無水，周圍無水，而此設(shè)計就是解決了這個問題。就目前生活中而言，在我們的周圍，公交車上，甚至在市場中，車載飲水機(jī)是很少普及，本人就是看到了這樣一個機(jī)遇，開始設(shè)計之路。由此