毕业设计论文_基于单片机的沼气反应器的温度控制(编辑修改稿)

毕业设计论文_基于单片机的沼气反应器的温度控制(编辑修改稿)内容摘要：

39P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U180 511234567891011121314151617181920J120 P I NC 10C A PC 11C A PY1C R Y S T A LP 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 30P 31A L E / PP S E NP 36P 37R S TE A / V PP 34P 35P 32P 33P 17P 16P 15P 14P 13P 12P 11P 10R3R E S 2V C CP 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P S E NA L EEAP 07P 06P 05P 04P 03P 02P 01P 00V C CP 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17R E SR X DT X DP 32P 33P 34P 35P 36P 37X2X1G N DR410 0R510 KS5S W P BC 1010 uR S TV C C1234567891011121314151617181920J220 P I N 图 最小单片机系统电路 数据采集电路设计 DHT11 电路设计 如图 所示数据采集电路， DHT11 数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。 它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有卓越的长期稳定性与极高的可靠性。 传感器包括一个 NTC测温元件和一个电阻式感湿元件，并与一个 8 位高性能单片机相连接。 因此该产品具有超快响应、抗干扰能力强、性价比极高、品质卓越等优点。 每个 DHT11 传感器都是在极为精确的湿度校验室中进行校准。 校准系数以程序的形式储存在 OTP 内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。 单线制 串行接口，使系统集成变得简易快捷。 产品为 4 针单排引脚封装，连接方便 ， 具有极低的功耗、超小的体积，信号传输距离可达 20 米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。 重庆科 技学院本科生毕业设计 3 系统硬件电路设计 8 图 数据采集电路 技术参数 ： (1)供电电压： ~ DC (2)输 出： 单总线数字信号 (3)测量范围： 湿度 2090%RH， 温度 0~50℃ (4)测量精度： 湿度 +5%RH， 温度 +2℃ (5)分 辨 率： 湿度 1%RH， 温度 1℃ (6)互 换 性： 可完全互换 ， (7)长期稳定性： 177。 1%RH/年。 DATA 用于微处理器与 DHT11 之间的通讯和同步 ， 采用单总线数据格式 ，一次通讯时间 4ms 左右 ， 数据分小数部分和整数部分 ， 具体格式在下面说明 ， 当前小数部分用于以后扩展 ， 现读出为零。 操作流程如下 : 一次完整的数据传输为 40bit,高位先出。 数据格式 ： 8bit湿度整数数据 +8bit湿度小数数据 +8bit温度整数数据 +8bit温度小数数据 +8bit 校验和数据传送正确时校验和数据等于 “ 8bit 湿度整数数据+8bit 湿度小数数据 +8bit 温度整数数据 +8bit 温度小数数据 ” 所得结果的末 8位。 用 户 MCU 发送一次开始信号后 ， DHT11 从低功耗模式转换到高速模式， 等待主机开始信号结束后 ,DHT11 发送响应信号 ， 送出 40bit 的数据 ,并触发一次信号采集 ,用户可选择读取部分数据。 从模式下 ， DHT11 接收到开始信号触发一次温湿度采集 ， 如果没有接收到主机发送开始信号 ， DHT11 不会主动进行温湿度采集。 采集数据后转换到低速模式。 通讯过程如图 所示。 重庆科 技学院本科生毕业设计 3 系统硬件电路设计 9 图 dht11 通讯过程信号 DS18B20 电路设计 DS18B20 数字温度传感器技术参数： (1)适应电压范围更宽，电压范围： ～ ，在寄生电源方式下可由数据线供电； (2)独特的单线接口方式， DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯； (3) DS18B20 支持多点组网功能，多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温； (4)DS18B20 在使用中不需要任何外围元件，全部 传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内； (5)温范围－ 55℃～ +125℃，在 10～ +85℃时精度为177。 ℃； (6)可编程 的分辨率为 9～ 12 位，对应的可分辨温度分别为 ℃、 ℃、℃和 ℃，可实现高精度测温； (7)在 9 位分辨率时最多在 内把温度转换为数字， 12 位分辨率时最多在 750ms 内把温度值转换为数字，速度更快； (8)测量结果直接输出数字温度信号，以 一线总线 串行传送给 CPU，同时可传送 CRC 校验码，具有极强的抗干扰纠错能力； (9)负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 如图 所示为 DS18B20 的硬件电路图。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 J u n 2 0 1 3 S h e e t o f F i l e : H : \毕业设计 \ 电路图 \ M y D e s i g n 1 .d db D ra w n B y :V C C 1I / O 2G N D 3C9D S 1 8 B 2 0D S 1 8 B 2 0传感器电路V C CP 1 5 图 DS18B20 电路图 重庆科 技学院本科生毕业设计 3 系统硬件电路设计 10 DS18B20 的温度检测与数字数据输出 全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。 其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。 DS18B20 时序图如图 (a)(b)(c)所示。 (a) (b) (c) 图 （ a）复位时序（ b）写时序（ c）读时序 液晶显示电路设计 本系统地液晶显示采用带 中文字 库 的 LCD12864。 LCD12864 概述 如图 所示，本系统地液晶显示采用带 中文字 库 的 LCD12864， 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，在有电的时候就显示，这样即可以 显示出图形，也可以显示出汉字。 液晶显示屏具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示等特点。 目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、 PDA 移动通信工具等众多领域当中。 重庆科 技学院本科生毕业设计 3 系统硬件电路设计 11 带中文的 12864 液晶屏是一种具有 4 位 /8 位并行， 2 线或三线串行的汉字图形点阵液晶显示模块。 可以显示汉字和图形， 其显示分辨率为 12864 ， 内置 8192个 16*16 点汉字，和 128 个 16*8 点 ASCII 字符集 ， 可构成全中文 的 人机交互图形界面。 它的低电压 低功耗是其又一显著特点。 由 它 构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示 模块相比，不论硬件电路结构或显示程序 12864 都要简洁得多， 并 且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。 图 液晶显示电路 字符显示的 RAM 的地址与 32 个字符显示区域有着一一对应的关系，其对应关系如表 所示。 表 字符显示位置 80H 81H 82H 83H 84H 85H 86H 87H 90H 91H 92H 93H 94H 95H 96H 97H 88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH 8EH 8FH 98H 99H 9AH 9BH 9CH 9DH 9EH 9FH LCD12864 基本特性 (1) 低电源电压（ VDD:++） ； (2) 显示分辨率 :12864 点 ； (3) 与 MCU 接口： 8 位或 4 位并行 /3 位串行； (4) 2MHZ 时钟频率 ； (5) 内置 DCDC 转换电路，无需外加负压 ； (6) 驱动方式： 1/32DUTY， 1/5BIAS ； (7) 内置 128 个 168 点阵字符 ； (8) 内置汉字字库，提供 8192 个 1616 点阵汉字 (简繁体可选 ) ； (9) 背光方式：侧部高亮白色 LED，功耗仅为普通 LED 的 1/5— 1/10 ； (10) 视角方向： 6 点 ； (11) 无需片选信号，简化软件设计 ； 重庆科 技学院本科生毕业设计 3 系统硬件电路设计 12 (12) 显示方式： STN、半透、正显 ； (13) 工作温度 : 0℃ +55℃ ,存储温度 : 20℃ +60℃。 模块引脚说明 表 128X64HZ 引脚说明 引脚号 引脚名称 方向 功能说明 1 VSS 模块的电源地 2 VDD 模块的电源正端 3 V0 LCD驱动电压输入端 4 RS(CS) H/L 并行的指令 /数据选择信号；串行的片选信号 5 R/W(SID) H/L 并行的读 写选择信号；串行的数据口 6 E(CLK) H/L 并行的使能信号；串行的同步时钟 7 DB0 H/L 数据 0 8 DB1 H/L 数据 1 9 DB2 H/L 数据 2 10 DB3 H/L 数据 3 11 DB4 H/L 数据 4 12 DB5 H/L 数据 5 13 DB6 H/L 数据 6 14 DB7 H/L 数据 7 15 PSB H/L 并 /串行接口选择： H并行； L串行 16 NC 空脚 17 /RET H/L 复位 低电平有效 18 NC 空脚 19 LED_A 背 光源正极（ LED+5V） 20 LED_K 背光源负极（ LEDOV） 按键电路设计 按键是用来设置模式选择功能的。 这里采用普通按键，按键原理： 上下两张薄膜，涂有导电橡胶电路，中间有个薄膜，带孔，用于隔离两张带有导电橡胶的薄膜。 按键在孔的位置，按下按键的时候，两张带导电橡胶的薄膜透过中间的圆孔，接通电路，通过芯片编码，输出。 设计选用原则，设置四个按键：主界面 (mode)键、 up 键、 dn 键和 ent 键，其连接的端口是单片机的 P P21 、 P2 P32，如图 所示。 重庆科 技学院本科生毕业设计 3 系统硬件电路设计 13 图 按键接口电路 报警电路设计 如图 所示，选用最常见，亦最常用的声音提示方式 —— 蜂鸣器，连接的端口是 P14，当 P14 发出低电压信号，三极管导通，蜂鸣器响。 压电式蜂鸣器主要 是 由压电蜂鸣片、 多谐振荡器 、共鸣箱及 阻抗匹配器 、外壳等组成。 有的 压电式蜂鸣器外壳上还装有 发光二极管。 多谐振荡器由集成电路或 晶体管 构成。 当接通 电源 后（ ~15V 直流工作电压） ， 多 谐振荡器起振 ， 输出 ~ 的 音频信号 ，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。 压电蜂鸣片 是 由铌镁酸铅或锆钛酸铅等 压电 陶瓷 材料制成。 在陶瓷片的两面 都 镀上银 电极 ，经老化和极化 等 处理后，再与不锈钢片或黄铜片粘在一起。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e。