基于单片机的智能温度检测器设计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的智能温度检测器设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

SS(20 脚）：接电源地端。 本设计使用市电 220V 交流作为输入，通过一个变压器降压后再经过整流电桥整流变为直流，通过电容滤波等处理，最后经过降压芯片 7805 稳压到 5V，然后将输出的5V 接入到单片机端供电。 变压器是电源进行电源转换的，有升压变压器，也有降压变压 器，我们使用的是降压变压器，需要将市电 220V 降到 50V 左右，其中我们需要选择好变压器，变压器有前圈和后圈，其计算公式是 N1/N2=V1/V2，因此我们就可以计算出后半圈的电压输出大小。 如图： 王亮亮：基于单片机的智能温度检测器的设计 8 图 29 变压器 将变压器降压后的交流电我们还需要对其整流，使其交流变为直流，我们可以通过单相桥式整流电路，通过整流电路，我们就可以得到一个直流波动的电压。 正电压经过D3 进来然后经过 D4 出去，负电压经过 D5 进来，经过 D2 出去，因此也就将交流变化为直流。 图 210 单相桥式整流电路 输出电压经过整流电路整流为 直流后，其电压还是波动的，因此我们需要将其通过一个电源滤波电路滤波，我们使用的滤波电路时由电解电容及无极性电容组成，将整流电压经过一个 470uf 的电解电容，就可以使其波动滤除掉，因为我们需要得到一个 5V电压，所以我们还需要对其进行稳压处理，我们使用的稳压芯片是 7805，将其滤波后的电压通过 7805 输入端，输出端就可以得到一个 5V 电压，为了安全起见，我们还需要将其稳压后的电压进行滤波，使其稳压通过一个 470u 的电解电容和一个 1nf的无极性电容，最终我们就可以得到一个标准的 5V 直流电压了，将其电压供给整个系统作 为电源。 滤波电路如下： 铜陵学院毕业论文（设计） 9 图 211 滤波电路 总电源电路如下： 图 212 电源电路 LCD 显示电路 此设计中采用的是字符型 LCD1602，它只能显示数字及字符，可以显示 2 行，每一行可以显示 16 个字符，通过控制 LCD 的数据命令 RS 管脚和读写 RW 管脚还有使能E 管脚。 即可实现对 LCD1602 的读写了。 我们将 LCD1602 的数据脚通过单片机 P0 口控制，数据命令及使能管脚通过单片机的 P25 P26 P27 口控制，通过按照 LCD1602 通讯时序控制，我们即可将要显示的数据通过 P0 口发送到 LCD 上实 时显示。 具体电路如下： 王亮亮：基于单片机的智能温度检测器的设计 10 图 213 LCD 显示电路 按键电路 在本设计中我们使用了 4 个按键接到单片机管脚 P32,P33, P34,P35 上，另一端共地，如果有按键按下去了，单片机的对应管脚就会被拉为低电平，因此可以使用此方法来判断，按键是否按下，然后做出相应的动作。 其中我们将 2 个按键接在了单片机的 P32和 P33 管脚上，此管脚可以设定为单片机外部中断 0 和 1 模式，即当有按键按下时进入中断函数进行处理，处理结束后可以返回主函数继续运行。 按键 K1 是对温度上下限值设定的切换， K2 K3 是对温度数据的 加减， K4 是设定确认。 具体电路如下： 图 214 按键电路 铜陵学院毕业论文（设计） 11 声光报警电路 此设计中我们使用的是无源蜂鸣器，即只有触发一定频率的脉冲才能使蜂鸣器发声。 我们将单片机的 P37 管脚接在 PNP 型三极管上，当单片机 P37 口输出一定频率的脉冲即可触发蜂鸣器发声了。 同时设计中还使用了一个发光二极管进行温度报警指示，将其阳极接在单片机的 P31 管脚，单片机 P31 输出一个高电平的时候 LED 发光，反之熄灭。 具体电路如下： 图 215 声光报警电路 测温电路 此设计中我们使用数字温度传感器 DS18B20 的数据口接到单片机的 P36 管脚，通过此管脚模拟单总线时序与 DS18B20 进行通信。 管脚上拉一个电阻，使其通信更加稳定运行，具体电路如下： 图 216 测温电路 王亮亮：基于单片机的智能温度检测器的设计 12 用 Proteus仿真软件绘制的完整电路图如下： 图 217 总电路 第 3 章 软件设计 现在开发都是追求快速，尽最大的缩短开发周期，以前的汇编语言现在已经很少使用了，现在开发使用最多的是高级语言，然而 C 语言又是高级语言中的佼佼者。 本设计中我们使用的是 C 语言开发。 硬件电路中使用到了 LCD1602，如果要对 LCD 进行显示，首先就要对 LCD 进行初始化操作，我们参考 LCD1602 数据手册的初始化过程可知：首先进行一个短暂延时，然后写指令 38H，延时一段时间，然后写入指令 0CH，即显示开和光标设置，延时一段时间然后写入指令 06H 即显示光标功能设置，最后写入指令 01H，即清屏。 因此我们就对 LCD 进行初始化完成，就可以在 LCD 上面进行显示操作了。 具体程序如下： 铜陵学院毕业论文（设计） 13 void init() //LCD 初始化函数 { delay(1000)。 wrc(0x38)。 wrc(0x38)。 wrc(0x38)。 wrc(0x06)。 wrc(0x0c)。 wrc(0x01)。 } 根据上面 LCD 初始化过程的介绍，我们就可以将其过程通过流程图的形式展现出来， LCD1602 初始化程序流程图如下： 硬件设计中我们使用单片机的 P0 口控制 LCD1602 的数据口 D0D7，单片机的P25,P26,P27 分别控制单片机的 RS,RW， E。 因此如果我们要对 LCD 进行操作的话我们首先要明确 LCD1602 的读写函数的编写，我们参考 LCD1602 读写时序，如下： 延时 10ms 写入功能设定值 38H 写入模式功能设置，光标开启， 06H 写入开启开关控制命令 0CH 写入清屏指令 01H 结束 开始 王亮亮：基于单片机的智能温度检测器的设计 14 图 31 LCD1602 读写时序图 在编写写命令函数的时候，首先要将 RS=0，此是选择命令，在把写打开 RW=0，最后是触发一个低脉冲的使能信号 E，然后将命令发送给 P2 即可。 在编写写数据函数的时候和上面一样，只是将 RS=1 改变即可，其他的完全一样。 具体程序如下： void wrc(uint8 c) //LCD 写命令函数 { delay(1000)。 rs=0。 rw=0。 e=0。 P0=c。 e=1。 delay(10)。 e=0。 } void wrd(uint8 dat) //LCD 写数据函数 { delay(1000)。 rs=1。 rw=0。 e=0。 P0=dat。 e=1。 delay(10)。 e=0。 铜陵学院毕业论文（设计） 15 rs=0。 } 硬件中使用到了按键来设定温度的上下限值，由于按键 K1 和 K4 接在单片机的外部中断 0 和外部中断 1 管脚上，因此我们需要对外部中断 0 和 1 进行初始化及中断函数才能使用，具体初始化函数如下： void int0init() //外部中断 0 初始化 { EA=1。 EX0=1。 IT0=1。 //选择下降沿触发 } void int1init() //外部中断 1 初始化 { EA=1。 EX1=1。 IT1=1。 //选择下降沿触发 } void int0() interrupt 0 { delay(1000)。 //消抖处理 mode++。 sheding=0。 if(mode==3) { mode=1。 } } void int1() interrupt 2 { delay(1000)。 //消抖处理 mode=0。 sheding=1。 } 还有 2 个按键接在了单片机的 P34 和 P35 管脚上 ，我们知道按键按下后会有一个抖动的问题，因此我们需要在软件内进行消抖处理，一般是延时 10ms 进行滤波，具体操作如下： delay(1000)。 //消抖处理 按键处理后我们还需要对按键是否松开来判断，通过一个 while 来判别。 王亮亮：基于单片机的智能温度检测器的设计 16 硬件还使用到了 DS18B20 进行温度的检测，由于其是单总线通信，因此我们需要严格按照 DS18B20 时序图来进行编写。 初始化时序如下： 图 32 DS18B20 初始化时序图 针对初始化时序可以编写如下函数： void ds18b20init() //18b20 的初始化 { dq=1。 delay(1)。 dq=0。 delay(80)。 dq=1。 delay(5)。 dq=0。 delay(20)。 dq=1。 delay(35)。 } DS18B20 写时序如下： 图 32 DS18B20 写时序图 铜陵学院毕业论文（设计） 17 DS18B20 读时序： 图 32 DS18B20 读时序图 因此可以编写温度传感器读写函数： void ds18b20wr(u8 dat) //18b20 写数据 { u8 i。 for(i=0。 i8。 i++) { dq=0。 dq=datamp。 0x01。 dat=1。 delay(8)。 //在时序上只有这一块对时序要求最准确，他的时间必须大于 15us dq=1。 delay(1)。 } } u8 ds18b20rd() //18b20 读数据 { u8 value,i。 for(i=0。 i8。 i++) { dq=0。 value=1。 dq=1。 if(dq==1)value|=0x80。 delay(8)。 //在这一块也对时间要求特别准确，整段程序必须大于 60us } return value。 } 最后就是一些数据的处理及显示函数，具体可以参考附录。 王亮亮：基于单片机的智能温度检测器的设计 18 按照上面的程序方案即可画出如下流程图： 图 33 软件设计流程图 铜陵学院毕业论文（设计） 19 第 4 章 程序仿真调试 在 KEIL 中我们编写好程序，通过 KEIL 中的编译器编译，使程序确保语法是无错误的，在没有错误的情况下我们在使用 KEIL 中的软件仿真一步步仿真，通过查看相关寄存器的值确认程序无误。 或者通过编译生成的 HEX 文件烧写到仿真软件中，看具体的效果，直到效果无误即可。 在编 写程序我们使用的是 KEIL C51，在期内可以软件调试或者也可以使用仿真芯片来仿真测试。 KEIL C51简介 KEIL C51 是由 ARM 公司开发的，针对 51 单片机开发设计，内部具体编译调试软件仿真等等一系列功。