毕业设计论文-基于单片机的温度测量系统研制

毕业设计论文-基于单片机的温度测量系统研制内容摘要：

20 有 4 个主要的数据部件： ① 光刻 ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码。 64 位光刻 ROM 的排列是：开始 8位（ 28H）是产品类型标号，接着的 48位是该 DS18B20 自身的序列号，最后 8位是前面 56 位的循环冗余校验码（ CRC=X8+X5+X4+1）。 光刻 ROM 的作 用是使每一个 DS18B20 都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20 的目的。 ② DS18B20 中的温度传感器可完成对温度的测量，以 12 位转化为例：用 16 位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以 ℃/LSB 形式表达，其中 S 为符号位。 LCD1602 液晶显示器 字符型 LCD1602通常有 14条引脚线或 16条引脚线的 LCD，多出来的 2条线是背光电源线 VCC(15脚 )和地线 GND(16脚 )，其控制原理与 14脚的 LCD完全一样，引脚定义如表 示： 黄河水院自动化工程系毕业论文 9 表 引脚接口说明表 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 9 D2 数据 2 VDD 电源正极 10 D3 数据 3 VL 液晶显示偏压 11 D4 数据 4 RS 数据 /命令选择 12 D5 数据 5 R/W 读 /写选择 13 D6 数据 6 E 使能信号 14 D7 数据 7 D0 数据 15 BLA 背光源正极 8 D1 数据 16 BLK 背光源负极 第 1 脚： VSS 为地电源。 第 2 脚： VDD 接 5V 正电源。 第 3 脚 ： VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生 “ 鬼影 ” ，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4 脚： RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5 脚： R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当 RS和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚： E端为使能端，当 E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 7～ 14 脚： D0～ D7为 8位双向数据线。 第 15 脚：背光源正极。 第 16 脚：背光源负极。 基于单片机的温度测量系统研制 10 2 系统电路设计 系统电路图 首先对硬件系统 18B20 定义端口为 , 和 P0 口控制液晶 LCM1602的显示，定义端口 为马达控制端口， 为喇叭控制端口。 首先对温度采集，将采集到的温度转换数字，采集到的温度由 LCM 液晶显示屏显示。 再将采集到的温度所属软件设置的哪个范围，而控制 的电平输出。 电路原理图如 所示： 图 电路原理图用 Protues 软件绘 制而成。 用 Protues 软件绘制电路原理图方便，快捷。 Protues 软件有丰富的元件库，智能的器件搜索，智能化的连线，可输出高质量的图纸。 电路原理图清晰明了。 硬件设计 系统的硬件组成部分包括：主控制器 AT89C52 单片机、温度传感器 DS18B显示电路 LCD160报警装置等构成；整个设计的电路包括了最小系统电路、温度控制电路、温度显示电路、按键电路和报警电路五部分电路组成。 时针电路 AT89C52 芯片内部有一个高增益反向放大器，用于构成震荡器。 反向放大器的输入端为 XTAL1，输出 端为 XTAL2。 在 TXAL1 和 XTAL2 两端跨接由石英晶体及两个电容构成的自激震荡器 [10]，如图 所示。 电容器 C1 和 C2 取 22pF，选用不同的电容量对震荡频率有微调作用。 但石英晶体本身的标定频率才是单片机震荡频率的决定因素。 黄河水院自动化工程系毕业论文 11 图 时钟电路 时钟电路中，两个电容都选择 22pF 的电容，电容各一端接与晶振相连，各一端接地。 选择的晶振是频率为 12MHZ。 此模块就是产生象时钟一样准确的振荡电路。 复位电路 AT89C52 单片机通常采用上电自动复位和开关手动复位两种方式。 本系统采用 上电复位电路，如图 33所示，所谓上电复位，是指单片机只要一上电，便自动地进入复位状态。 在通电瞬间，电容 C 通过电阻 R充电， RST端出现正脉冲，用以复位。 图 复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。 为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分 合过程中引起的抖动而影响复位。 RC复位电路可以实现上述基本功能，但解决不了电源毛刺和电源缓慢下降等问题，而其调整 RC 常数改变延时会令驱动能差。 温度采集电路 温度 控制电路主要运用到了 DS18B20 和 AT89S52。 如何使两者连接实现功能是温度控制电路的主要设计目的。 在硬件上， DS18B20 与单片机的连接有两种方法，一种是 VCC 接外部电源， GND 接地， I/O 与单片机的 I/O 线相连；另一种是用寄生电源供电，此时 UDD、 GND 接地， I/O接单片机 I/O。 内部寄生电源 I/O 口线要接 5KΩ左右的上拉电阻。 这里采用的是第一种连接方法 ,如图 所示 基于单片机的温度测量系统研制 12 图 DS18B20管脚图 DQ 为数据输入 /输出引脚，连接。 开漏单总线接口引脚。 当被用着在寄生电源下，也可以向 器件提供电源， GND 为地信号； VCC为电源信号。 P2口为一个内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P2口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL门电流，当 P2 口被写“ 1”时，其管脚电位被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 作为输入时， P2 口的管脚电位被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 图 温度采集电路 传感器 数据采集电路主要指 DS18B20 温度传感器与单片机的接口电路。 DS18B20 可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时 DS18B20 的 1 脚接地， 2 脚作 为信号线， 3 脚接电源。 另一种是寄生电源供电方式考虑到实际应用中寄生电源供电方式适应能力差且易损坏，此处采用电源供电方式， I/O 口接单片机的 口。 显示电路 用 AT89C52 的 P0 口作为数据线，用 、 、 分别作为 LCD 的 E、 R/W、 RS。 其中 E 是下降沿触发的片选信号，连接 ， R/W 是读写信号，连接 ， RS 是寄存器选择信号，连接。 图 为 LCD1602 的硬件连接。 黄河水院自动化工程系毕业论文 13 图 LCD1602的硬件连接 VEE 用连接一阻 值为 10K 的电阻，主要用于调节对比度的调整。 接正电源时对比度最落，接地电源时，对比度最高。 对比度过高时，会产生“鬼影”。 因此连接一 10K 的电阻用以调整。 当 P0 口作为 I/O 用时需要上拉电阻，如图 接一排阻，用于上拉。 报警电路 系统采用的报警器件是蜂鸣器，用引脚 控制。 如图 所示 图 报警电路 蜂鸣器和普通扬声器相比，最重要一个特点是只要按照极性要求加上合适的直流电压，就可以发出固有频率的声音，因此使用起来比扬声器简单。 由此可知，蜂鸣器的控制和 LED 的控制对单片机而言是没有 区别的。 基于单片机的温度测量系统研制 14 3 程序原理及系统流程图 图 主程序流程 主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理 DS18B20 的测量的当前温度值，温度测量每 250ms 进行一次。 主程序的第二个功能是查询 SET 键是否被按下，以实现设置温度上下限的功能。 其程序流程见图 所示。 由总的流程图可以分析出，在整个程序中应该包括如下几个部分：读写 DS18B20 子程序，温度转换子程序，处理温度数据子程序，动态数据显示子程序等。 Y Y N 初始化中断和定时器 开始 显示初始化 SET 键被按下。 从 DS18B20 读取温度并显示 温度极限 返回 执行报警程序 N 按键设置 黄河水院自动化工程系毕业论文 15 读取温度子程序 读出温度子程序的主要功 能是读出 RAM 中的数据，在读出时需进行 CRC 校验，校验有错时不进行温度数据的读取。 其程序流程图如图 所示。 图 CPU对 DS18B20 的 访问流程是：先对 DS18B20 初始化，再进行 ROM 操作命令，最后才能对存储器操作，数据操作。 DS18B20 每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。 如主机控制 DS18B20 完成温度转换这一过程，根据 DS18B20 的通讯协议，须经三个步骤：每一次读写之前都要对 DS18B20 进行复位，复位成功后发 送一条 ROM 指令，最后发送 RAM 指令，这样才能对 DS18B20 进行预定的操作。 void Init_DS18B20(void) { Y N 开始 初始化 DS18B20 写 DS18B20 读取温度指令 温度转移成功。 移入温度寄存器 单片机读取温度数据 结束 基于单片机的温度测量系统研制 16 unsigned char x=0。 DQ = 0。 delay_18B20(80)。 DQ = 1。 delay_18B20(14)。 x=DQ。 delay_18B20(20)。 } 上述程序中将 DQ 拉低，精确延时，再将 DQ 拉高，通过判断 x 的值来确定是否已经初始化完成。 另外，由于 DS18B20 单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。 单总线的所有处理均从初始化开始。 初始化过程是主机通过向作为从机的 DS18B20 芯片发一个有时间宽度要求的初始化脉冲实现的。 初始化后，才可进行读写操作。 ROM 操作命令 总线主机检测到 DS18B20 的存。