温度采集与控制系统设计_毕业论文(编辑修改稿)

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+5V稳定电压。 系统的供电电源设计如图 所示。 图 系统 电源 电路 设计图 沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院 毕业设计（论文） 18 沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院 毕业设计（论文） 19 第 四 章 软件设计 本章分为 三 大部分 ： Keil 与 Proteus 连接调试、 温度采集与发送程序和温度监测与控制程序， 其中 每个程序包括主程序和若干 子程序， 程序用 C 语言 ，下面进行详细介绍。 Keil 与 Proteus 连接调试 Proteus 简介 Proteus ISIS 是英国 Labcenter 公司开发的电路分析与实物仿真软件。 它运行于Windows 操作系统上，可以仿真、分析 (SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是： ① 实现了单片机仿真和 SPICE 电路仿真 相结合。 具有模拟电路仿真、数字电路仿真 、单片机及其外围电路组成 系统的仿真、 RS232 动态仿真、 I2C 调试器、 SPI 调试器、键盘和 LCD 系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 ② 支持主流单片机系统的仿真。 目前支持的单片机类型有： 68000 系列、 8051系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各种外围芯片。 ③ 提供软件调试功能。 在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试 环境，如 Keil C51 uVision2 等软件。 ④ 具有强大的原理图绘制功能。 总之，该软件是一款集单片机和 SPICE 分析于一身的仿真软件，功能极其强大。 Proteus 与 Keil 的连接 (1) 假若 Keil与 Proteus均已正确安装在 C:\Program Files的目录里，把 C:\Program Files\Labcenter Electronics\Proteus 6 Professional\MODELS\(可能没有这个沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院 毕业设计（论文） 20 文件，本压缩包里有 )复制到 C:\Program Files\keilC\C51\BIN 目录中。 (2) 进入 KeilC μVision4开发集成环境，创建一个新项目 (Project)，并为该项目选定合适的单片机 CPU 器件 (如： Atmel 公司的 AT89C52)。 并为该项目加入 Keil 源程序。 （ 3）编译通过后 单击 “Project 菜单 /Options for Target”选项，在 Output 中找到 Greate Hex File 在前面打钩然后确定，再次编译通过后打开 Proteus 在连接好的单片机上双击导入刚才生成的 .hex 文件确定后就完成 Proteus 与 Keil 的连接。 运行 Proteus 就能看到仿真结果。 温度采集 与发送 程序 温度采集 与发送 主程序 在 该主程序中主要完成温度数据的采集，然后按位发送出去。 在发送过程中用到了串口通信，想要使发送和接收的数据不丢失双方必须要达成一定的约定，即通信协议。 因此在串口初始化过程中，设定串口工作在方式 1，定时器 1 工作在方式 2，波特率为 9600b/s， 8 为数据位， 1 位停止位，无奇偶校验位。 在发送过程中， 设定第一个数组为 起始数据 标志位，以便接收端接收到正确顺序的数组。 采集与发送流程图如图 所 示。 开 始串 口 初 始 化调 用 温 度 处 理 子 程 序将 温 度 数 据 发 送T I = 1是T I = 0否等 待 图 采集与发送流程图 沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院 毕业设计（论文） 21 DS18B20 初始化子程序 单片机在一开始发送一复位脉冲（最短为 480us 的低电平信号），延时之后释放总线并进入接收状态， DS18B20 在检测到总线的上升沿之后，等待 15~60us，接着DS18B20 发出存在脉冲（低电平持续 60~240us），也就是说如果 DS18B20 存在60~240us 的低脉冲则初始化成功，否则失败。 初始化时序如图 所示。 图 DS18B20 初始化时序 DS18B20 写操作子程序 当单片机将总线从高电平拉至低电平时，就产生写时间隙。 DS18B20 在 15~60us间对总线进行采样。 若低电平则写入的位是 0；若高电平则写入 的位 是 2 位间的间隙应大于 1us。 写操作时序如图 所示。 图 写操作时序图 沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院 毕业设计（论文） 22 DS18B20 读操作子程序 当单片机将总线从高电平拉到低电平时，总线只需保持低电平 4us 之后，将总线拉高，产生读时间隙。 读时间在总线拉高后有效，也就是说在高电平时完成读位，并在 60~120us 内释放总线。 读操作时序图如图 所示。 图 读操作时序图 DS18B20 读温度值子程序 在读温度之前要进行温度转换 ，有 3 个步骤： 初始化 DS18B20 发出 Skip ROM 命令（ CCH）（其中 Skip ROM 命令仅适用于 总线上只有 1个 DS18B20 时的情况） 发出 Convert 命令（ 44H） 在温度转换之后就可以读取温度，有 5 个步骤： 初始化 DS18B20 发出 Skip ROM 命令（ CCH） 发出 Read 命令（ BEH） 读两字节的温度 温度格式转换 沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院 毕业设计（论文） 23 温度监测 与控制程序 温度监测 与控制主程序 在该主程序中主要完成从串口接收数据 并在液晶屏上显示出来，达到实时监控的目的。 同时 通过单片机分别设置温度报警上下限，超过预定的温度值时报警灯就会进行报警提示 ， 并且系统也会发出相应的升温与降温控制操作信号 ，达到 温度 控制的目的。 温度监测 与控制流程图如图 所示。 开 始单 片 机 串 口 初 始 化顺 序 接 收 存 储 数 据 并 送 显标 志 位 判 断是否是 否 超 过 温 度 阀 值否不 报 警报 警 进 行 相 应 处 理1 2 8 6 4 初 始 化等 待 串 口 中 断是否 图 温度 监测 与控制流程图 在这 里串口初始化的设定要与发送段相同，即 串口工作在方式 1，定时器 1 工作沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院 毕业设计（论文） 24 在方式 2，波特率为 9600b/s， 8 为数据位， 1 位停止位，无奇偶校验位。 这样才能达到同步接收的目的，数据才不会丢失。 12864 液晶 写指令和写数据子程序 对于 12864 液晶写指令和写数据，只需通过时序图就能完成。 即先让 3 个使能端为低电平，然后将 要写入的命令送到数据口，延时一会将 E 使能端拉高，延时一会再将 E 使能端拉低就完成了写指令操作。 写数据和写指令操作十分相似，只是一开始让RS 为高电平，其余和写指令一样，写数据就完成了。 其写数据 时序图如图 所示。 图 12864 液晶写数据时序图 12864 液晶初始化子程序 12864 液晶初始化操作如下： 给芯片上电 延时 40ms 以上 复位操作： RST 出现一个上升沿（ RST=1； RST=0； RST=1） 功能设定 ，如表 所示 延时 100us 以上 再次进行功能设定 沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院 毕业设计（论文） 25 延时 37us 以上 显示开关控制 ，如表 所示 延时 100us 以上 清除显示 ，如表 所示 1延时 10ms 以上 1初始化结束 表 功能设定 RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 L L L L H DL X RE X X 功能： DL=1（必须设为 1） RE=1；扩充指令集动作 RE=0：基本指令集 表 显示状态 RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 L L L L L L H D C B 功能： D=1；整体显示 ON C=1；游标 ON B=1；游标位置 ON 表 清除显示 RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 L L L L L L L L L H 功能：清除显示屏，把 DDRAM 位置计数器调整为 “00H” 12864 液晶 汉字 坐标 本系统设计 可以在 12864 液晶的不同位置显示汉字 ，其位置地址如表 所示。 由于 12864 液晶是自带字库的，所以将要显示的汉字放在一个数组里，再 设定好位置地址就可以在屏幕上显示出来。 沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院 毕业设计（论文） 26 表 位置坐标 X 坐标 Line1 80H 81H 82H 83H 84H 85H 86H 87H Line2 90H 91H 92H 93H 94H 95H 96H 97H Line3 88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH 8EH 8FH Line4 98H 99H 9AH 9BH 9CH 9DH 9EH 9FH 报警与控制 子程序 该子程序是为了达到控制温度的目的，由于在温度采集传输子系统中已经将温度数据进行了处理，所以 设定温度阀值时，需进行按位 设定。 本系统 所设定的 高温 阀值为 ℃ ，所以先进行十位的比较，如果十位大于 3，将进行报警 ，即给 P1^0 一个低电平 ；如果十位等于 3 个 位大于 2，报警灯会亮；如果十位等于 3 个位等于 2 小数位大于 0，报警灯也会亮；其余情况灯不会亮。 在报警灯亮的同时，降温操作提示灯也会亮。 本 系 统所设的低温阀值为 30℃ ，同样需要进行按位比较 ，当低于 30℃ 时，报警灯亮的同时，升温操作提示灯将亮起。 沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院 毕业设计（论文） 27 第 五 章 系统的调试与测试 在系统开发过程中，无论是软件还是硬件都难免会遇到一些问题，可能要进过反复调试才能使系统正常工作。 因此，对于系统的调试工作是很有必要的。 在调试过程中根据提示和观察，及时、准确的发现错误并对错误的地方进行修改。 系统硬件 调试 硬件调试主要就是电路的焊接，就是按照硬件仿真的电路图进行连接 ，然后检查是否有虚焊短接的地方。 在焊电路过程中要先想好布局，保证 连接方便而且美观。 发现的 问题： 在焊芯片的管脚座时，有时会把旁边排针的眼堵死，这样排针就无法焊在原来设想位置。 解决方法：以后焊管脚座时，旁边先插上排针。 系统软件调试 在 软件调试 过程中， 我遇到了很大麻烦， 有很多知识我掌握的并不牢靠，所以得花费大量时间去解决。 软。