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文檔簡(jiǎn)介
1、<p> 西安文理學(xué)院機(jī)械電子工程系</p><p> 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p> 題 目 激光切割機(jī)用的激光器 </p><p> 電源溫度監(jiān)控系統(tǒng)的研究 </p><p> 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 08機(jī)械2班 </p&
2、gt;<p> 學(xué) 號(hào) 08102080207 </p><p> 學(xué)生姓名 任小杠 </p><p> 指導(dǎo)教師 衛(wèi)軍朝 </p><p> 設(shè)計(jì)所在單位 西安文理學(xué)院
3、 </p><p><b> 2012年 5月</b></p><p> 激光切割機(jī)用的激光器電源溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究</p><p><b> 摘要:</b></p><p> 本文所介紹的是一種采用單總線數(shù)字式的溫度傳感器DS18B20與AT89S52單片機(jī)組成的新型溫
4、度測(cè)量系統(tǒng),并使用LCD1602液晶顯示器將所測(cè)溫度顯示出來(lái)。該系統(tǒng)以 AT89S52單片機(jī)為控制核心,利用新型一線制溫度傳感器 DS18B20測(cè)量溫度值,實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度的檢測(cè)和報(bào)警。精度為 0.5℃。用戶(hù)可以自定義報(bào)警上、下限,一旦溫度超過(guò)極限值,單片機(jī)便報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)精度高、測(cè)溫范圍廣、報(bào)警及時(shí),可廣泛應(yīng)用于基于單片機(jī)的溫讀報(bào)警領(lǐng)域。 </p><p> 關(guān)鍵詞:AT89S52單片機(jī);DS18B20溫度傳感
5、器;報(bào)警器;LCD1602液晶顯示器</p><p> The Laser Cutter with Laser Power Supply Temperature Monitoring System of Research</p><p> Abstract: This paper introduced a single bus is using digital temperatur
6、e sensor DS18B20 and composed of AT89S52 SCM new temperature measuring system, and use LCD1602 LCD monitor will measure temperature display. This system to AT89S52 SCM as control core, to use the new a wire temperature s
7、ensor DS18B20 temperature measurement, the realization environmental temperature detection and alarm. Precision of 0.5 ℃. Users can customize alarm upper and lower limit, once the temperature over limit, mi</p>&l
8、t;p> Key words: AT89S52 SCM; The temperature sensor DS18B20 ; alarm ; LCD1602 LCD monitor </p><p><b> 目錄</b></p><p><b> 第一章 緒論1</b></p><p> 1.1.溫度監(jiān)控
9、系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀1</p><p> 1.2.選課題的目的和意義2</p><p> 第二章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)3</p><p><b> 2.1功能說(shuō)明3</b></p><p> 第三章 整體設(shè)計(jì)方案4</p><p> 3.1整體框架及各模塊功能4</p>&
10、lt;p> 第四章 硬件電路設(shè)計(jì)7</p><p> 4.1傳感器的選擇7</p><p> 4.1.1采用DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20。7</p><p> 4.2單片機(jī)的選擇9</p><p> 4.2.1 AT89S52單片機(jī)的主要功能9</p><p> 4.2.
11、2 AT89S52單片機(jī)的封裝及其引腳功能說(shuō)明10</p><p> 4.2.3外接晶振或外部振蕩器引腳12</p><p> 4.2.4 AT89S52復(fù)位12</p><p> 4.3液晶的選擇13</p><p> 4.3.1 LCD1602液晶顯示介紹13</p><p> 第五章 控
12、制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)14</p><p> 5.1 主程序14</p><p> 5.2 子程序14</p><p> 5.2.1讀出溫度子程序14</p><p> 5.2.2溫度轉(zhuǎn)換命令子程序15</p><p> 5.2.3計(jì)算溫度子程序16</p><p> 5.2.4
13、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序16</p><p> 第六章 電路圖分析18</p><p> 6.1單片機(jī)模塊電路圖及分析18</p><p> 6.2液晶顯示模塊電路圖及分析19</p><p> 6.3溫度傳感器模塊電路圖及分析20</p><p> 6.4報(bào)警電路模塊22</p>&l
14、t;p><b> 6.5總程序23</b></p><p><b> 結(jié)論33</b></p><p><b> 致 謝34</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)35</b></p><p> 附錄一 英文文獻(xiàn)錯(cuò)誤!未定義書(shū)
15、簽。</p><p> 附錄二 中文翻譯錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p><b> 第一章 緒論</b></p><p> 1.1.溫度監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀</p><p> 溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù),對(duì)于我們來(lái)說(shuō),不僅僅是一個(gè)量的反映,更能直接影響作用到我們的生活中,人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān),在我
16、國(guó)以信息化帶動(dòng)的工業(yè)化正在蓬勃發(fā)展,溫度已成為工業(yè)對(duì)象控制中一種重要的參數(shù),特別是在冶金、化工、機(jī)械等各類(lèi)工業(yè)中,廣泛使用各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等。由于爐子的種類(lèi)及原理不同,因此所采用的加熱方法及燃料也不同,如煤氣、天然氣、油電等。對(duì)于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制,所采用的加熱方式,選用的燃料,控制方案也有所不同。例如冶金、機(jī)械、食品、化工等各類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等;燃料有煤氣、天然氣、油、電等
17、;控制方案有直接數(shù)字控制(DDC),推斷控制,預(yù)測(cè)控制,模糊控制(Fuzzy),專(zhuān)家控制(Expert Control),魯棒控制(Robust Control),推理控制等。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的控制方式已經(jīng)不能滿足高精度、高速度的控制要求。</p><p> 如接觸器溫度控制儀表,其主要缺點(diǎn)是溫度波動(dòng)范圍大,由于它主要通過(guò)控制接觸器的通斷時(shí)間比例來(lái)達(dá)到改變加熱功率的目的,受儀表本身誤差和交流接觸器
18、的壽命限制,通斷頻率很低。近幾年來(lái)快速發(fā)展了多種先進(jìn)的溫度控制方式,如:PID控制,模糊控制,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度,不但使控制變得簡(jiǎn)便,而且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好,降低了產(chǎn)品的成本,提高了生產(chǎn)效率。</p><p> 單片微型計(jì)算機(jī)的功能不斷的增強(qiáng),為先進(jìn)的控制算法提供的載體,許多高性能的新型機(jī)種應(yīng)運(yùn)而生。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低和開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn),成為自動(dòng)化領(lǐng)
19、域和其他測(cè)控領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件,在工業(yè)生產(chǎn)中成為必不可少的器件。在溫度控制系統(tǒng)中,單片機(jī)更是起到了不可替代的核心作用。然而一些設(shè)備對(duì)溫度的控制要求越,而本文則以單片機(jī)為核心、設(shè)計(jì)的激光電源溫度的監(jiān)測(cè)及報(bào)警控制系統(tǒng)。所以高精度溫度測(cè)量系統(tǒng)的研究就非常有意義。</p><p> 1.2.選課題的目的和意義</p><p> 通過(guò)對(duì)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作、以及溫度的信息采集及報(bào)警的全過(guò)程
20、,提高在單片機(jī)的設(shè)計(jì)和實(shí)際操作方面的綜合能力,初步培養(yǎng)在完成設(shè)計(jì)中所應(yīng)具備的基本素質(zhì)和要求。</p><p> 培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)及動(dòng)手能力,通過(guò)對(duì)多個(gè)電路的設(shè)計(jì),初步掌握在設(shè)計(jì)條件和要求的情況下,如何達(dá)到以最實(shí)用的方法、巧妙合理地去設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的電路及程序,并將其連接到系統(tǒng)中去。</p><p> 培養(yǎng)自己的學(xué)習(xí)能力,提高查閱資料、語(yǔ)言表達(dá)能力和理論聯(lián)系實(shí)際的技能。</p>&
21、lt;p> 第二章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)</p><p><b> 2.1功能說(shuō)明</b></p><p> 完成對(duì)激光器電源溫度的檢測(cè)</p><p> 可以通過(guò)按鍵進(jìn)行溫度上限兩個(gè)報(bào)警值設(shè)定并實(shí)現(xiàn)功能;</p><p> 將溫度測(cè)量值在LCD1602液晶顯示器顯示顯示;</p><p>
22、; 當(dāng)溫度大于上限時(shí)會(huì)亮綠燈燈并長(zhǎng)聲報(bào)警,當(dāng)溫度小于下限時(shí)會(huì)亮紅綠燈。并且斷開(kāi)電路</p><p> 第三章 整體設(shè)計(jì)方案</p><p> 3.1整體框架及各模塊功能</p><p> 本系統(tǒng)共分為七個(gè)模塊。</p><p> 1、單片機(jī)模塊,這部分主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理,輸出執(zhí)行,報(bào)警設(shè)置功能(主要模塊)</p>&l
23、t;p> 2、液晶顯示模塊可以分別顯示實(shí)時(shí)溫度值,溫度上下限。(主要模塊)</p><p> 3、溫度傳感模塊的主要功能是通過(guò)DS18B20的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的采集。(主要模塊)</p><p> 4、繼電器模塊可以控制外圍其他線路,如家居電線總開(kāi)關(guān)。</p><p> 5、蜂鳴器模塊可以發(fā)出報(bào)警聲。</p><p> 6、
24、LED燈模塊可以顯示報(bào)警信號(hào)</p><p> 7、按鍵可以設(shè)置時(shí)間和上限的兩個(gè)溫度值</p><p><b> 圖3.1 整體框圖</b></p><p><b> 圖3.2 總電路圖</b></p><p> 圖3.3單片機(jī)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)流程圖</p><p&g
25、t; 第四章 硬件電路設(shè)計(jì)</p><p><b> 4.1傳感器的選擇</b></p><p> 4.1.1采用DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20。</p><p><b> DS18B20簡(jiǎn)介</b></p><p> DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度
26、傳感器,具有3引腳TO-92小體積封裝形式;溫度測(cè)量范圍為-55℃~+125℃,可編程為9位~12位A/D轉(zhuǎn)換精度,測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃,被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出;其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入,也可采用寄生電源方式產(chǎn)生;多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上,CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信,占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使DS18B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢
27、測(cè)系統(tǒng)。</p><p> DS1820 單線數(shù)字溫度計(jì)特性 </p><p> ? 獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊 </p><p> ? 簡(jiǎn)單的多點(diǎn)分布應(yīng)用 </p><p><b> ? 無(wú)需外部器件 </b></p><p> ? 可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電 </p>
28、<p><b> ? 零待機(jī)功耗 </b></p><p> ? 測(cè)溫范圍-55~+125℃,以 0.5℃遞增 </p><p> ? 溫度以 9 位數(shù)字量讀出 </p><p> ? 溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時(shí)間 200ms(典型值) </p><p> ? 用戶(hù)可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置 </p&
29、gt;<p> ? 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度(溫度報(bào)警條件)的器件 </p><p> ? 應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)品、溫度計(jì)或任何熱感測(cè)系統(tǒng) </p><p> DS1820溫度傳感器外觀圖和引腳圖</p><p><b> ?、僖_1接地</b></p><p> ?、谝_2
30、數(shù)字信號(hào)輸入/輸出</p><p> ③引腳3接高電平5V高電平 </p><p> 圖4.1 .1 DS18B20引腳排列</p><p> 圖4.1.2所示為DS18B20的內(nèi)部框圖,它主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器(內(nèi)含便箋式RAM),用于存儲(chǔ)用戶(hù)設(shè)定的溫度上下限值的TH和TL解發(fā)器存儲(chǔ)與控制邏輯、8位循
31、環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)發(fā)生器等七部分。</p><p> 圖4.1.2DS18B20的內(nèi)部框圖</p><p> DS18B20工作原理:</p><p> DS18B20 的工作原理如圖4所示,是用一個(gè)高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個(gè)門(mén)周期,內(nèi)部計(jì)數(shù)器在這個(gè)門(mén)周期內(nèi)對(duì)一個(gè)低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)得到溫度值。計(jì)數(shù)器被預(yù)置到對(duì)應(yīng)于-55℃的一個(gè)值。如果計(jì)數(shù)器
32、在門(mén)周期結(jié)束前到達(dá) 0,則溫度寄存器(同樣被預(yù)置到-55℃)的值增加,表明所測(cè)溫度大于-55℃。 同時(shí),計(jì)數(shù)器被復(fù)位到一個(gè)值,這個(gè)值由斜坡式累加器電路確定,斜坡式累加器電路用來(lái)補(bǔ)償感溫振蕩器的拋物線特性。然后計(jì)數(shù)器又開(kāi)始計(jì)數(shù)直到 0,如果門(mén)周期仍未結(jié)束,將重復(fù)這一過(guò)程。 </p><p> 斜坡式累加器用來(lái)補(bǔ)償感溫振蕩器的非線性,以期在測(cè)溫時(shí)獲得比較高的分辨力。這是通過(guò)改變計(jì)數(shù)器對(duì)溫度每增加一度所需計(jì)數(shù)的的值來(lái)
33、實(shí)現(xiàn)的。因此,要想獲得所需的分辨力,必須同時(shí)知道在給定溫度下計(jì)數(shù)器的值和每一度的計(jì)數(shù)值。 </p><p> 圖4.1.3 DS18B20工作原理圖</p><p><b> 4.2單片機(jī)的選擇</b></p><p> 單片機(jī)是一種集成在電路芯片,是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器
34、ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。</p><p><b> 單片機(jī)的基本特點(diǎn):</b></p><p> 1高集成度,體積小,高可靠性 </p><p> 單片機(jī)將各功能部件集成在一塊晶體芯片上,集成度很高,體積自然也是最小的。芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的,內(nèi)部布線
35、很短,其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的CPU。單片機(jī)程序指令,常數(shù)及表格等固化在ROM中不易破壞,許多信號(hào)通道均在一個(gè)芯片內(nèi),故可靠性高。 2控制功能強(qiáng) 為了滿足對(duì)對(duì)象的控制要求,單片機(jī)的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件:分支轉(zhuǎn)移能力,I/O口的邏輯操作及位處理能力,非常適用于專(zhuān)門(mén)的控制功能。 3低電壓,低功耗,便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng),許多單片機(jī)內(nèi)的工作電壓僅為1.8V~3.6V,
36、而工作電流僅為數(shù)百微安。 4易擴(kuò)展 片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件。芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳,很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 5優(yōu)異的性能價(jià)格比 單片機(jī)的性能極高。為了提高速度和運(yùn)行效率,單片機(jī)已開(kāi)始使用RISC流水線和DSP等技術(shù)。單片機(jī)的尋址能力也已突破64KB的限制,有的已可達(dá)到1MB和16MB,片內(nèi)的ROM容量可達(dá)62MB,RAM容量則可達(dá)2MB。
37、由于</p><p> 4.2.1 AT89S52單片機(jī)的主要功能</p><p> ?。?)8位字長(zhǎng)CPU;</p><p> ?。?)振蕩器和時(shí)鐘電路,全靜態(tài)操作:0~33MHz;</p><p> ?。?)8KB系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash存儲(chǔ)器;</p><p> ?。?)256B內(nèi)部RAM;</p>
38、<p> ?。?)4個(gè)I/O端口共32線;</p><p> ?。?)3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器;</p><p> ?。?)全雙工(UART)串行口通道;</p><p><b> (8)ISP端口;</b></p><p><b> ?。?)定時(shí)監(jiān)視器;</b></p>
39、<p> AT89S52系列單片機(jī)的基本組成:</p><p> 圖4.2.1單片機(jī)基本組成圖</p><p> 4.2.2 AT89S52單片機(jī)的封裝及其引腳功能說(shuō)明</p><p> 圖4.2.2 AT89S52引腳</p><p> 1)VCC:電源電壓+5V (2)GND:接地</p&
40、gt;<p> (3)P0口:P0口是8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口,其既可作為地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口,又可作為通用I/O口使用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí),該口分時(shí)轉(zhuǎn)換低8位地址和數(shù)據(jù)總線,在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在作為通用I/O口使用時(shí):作為輸出口用時(shí),每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門(mén)電路,在驅(qū)動(dòng)NMOS電路時(shí),需外接上拉電阻。作為輸入端口用時(shí),要先向鎖存器寫(xiě)l,這時(shí)輸出級(jí)2個(gè)FET均截止,可用作可作為高阻抗輸入。&
41、lt;/p><p> (4)P1口:Pl是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,Pl的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(接收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“l(fā)”,通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。</p><p> (5)P2口:P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,該口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4
42、個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”,通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作輸入口,作輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(如執(zhí)行MOVX @DPTR指令)時(shí),P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(如執(zhí)行MOVX @Ri指令)時(shí),P2口線上的內(nèi)容在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。 </p><p> ?。?/p>
43、6)P3口:P3口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)P3口寫(xiě)入“l(fā)”時(shí),它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時(shí),被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流(IIL)。P3口除了作為一般的I/0口線外,更重要的用途是它的第二功能,如下表所示:</p><p><b> 端口引腳第二功能</b></p>
44、;<p> P3.0 RXD 串行輸入口</p><p> P3.1 TXD 串行輸出口</p><p> P3.2 INT0 外部中斷0</p><p> P3.3 INT1 外部中斷1</p><p> P3.4 T0 定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入</p><p&
45、gt; P3.5 T1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入</p><p> P3.6 WR 寫(xiě)選通</p><p> P3.6 RD 讀選通</p><p> ?。?)EA/VPP:外部訪問(wèn)允許端。EA端保持低電平時(shí),CPU訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器;EA端保持高電平時(shí),CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。</p><p>
46、 F1ash存儲(chǔ)器編程時(shí),該引腳加上+12V的編程電壓Vpp。</p><p> ?。?)RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí),RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p><p> ?。?)ALE/PROG:當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),ALE(地址鎖存允許)用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器,ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào),因此它可對(duì)
47、外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。</p><p> (10)XTAL1:振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p> (11) XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。外接石英晶體(或陶瓷諧振器)及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C1、C2沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求,如果使用石英晶體,推薦電容值為30pF
48、177;10pF</p><p> 4.2.3外接晶振或外部振蕩器引腳</p><p> XTALl:當(dāng)外接晶振時(shí),接外部晶體的一個(gè)引腳。片內(nèi)振蕩器由一個(gè)單級(jí)反相器組成,XTALl 為反相器的輸入。當(dāng)外部振蕩器提供時(shí)鐘信號(hào)時(shí),則由XTALl 段輸入。</p><p> XTAL2:接外部晶體的另一個(gè)引腳。片內(nèi)為單級(jí)反相器的輸出。當(dāng)由外部時(shí)鐘源提供時(shí)鐘信號(hào)時(shí),則
49、本引腳浮空。</p><p><b> 圖4.6時(shí)鐘電路</b></p><p> 4.2.4 AT89S52復(fù)位</p><p> 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把 PC初始化為0000H,使CPU從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外,當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí),為擺脫困境,也需按復(fù)位
50、鍵重新啟動(dòng)。</p><p> MCS-5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST(全稱(chēng)RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí),單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平,單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位操作的兩種基本形式為上電復(fù)位和上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后,自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作;上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位要求電源接通后,單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位,并且在單片機(jī)運(yùn)行期間,用開(kāi)關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。上電后,由于電容C的充電和反相門(mén)的
51、作用,使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí),按下復(fù)位鍵K后松開(kāi),也能使RST為一段時(shí)間的高電平,從而實(shí)現(xiàn)上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位的操作</p><p> 圖4.2.4 AT89S52復(fù)位電路圖</p><p><b> 4.3液晶的選擇</b></p><p> 4.3.1 LCD1602液晶顯示介紹</p><
52、;p> 采用LCD1602液晶顯示模塊,有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn),在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。目前字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件。它可以顯示兩行,每行16個(gè)字符,采用單+5V電源供電,外圍電路配置簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,具有很高的性?xún)r(jià)比</p><p><b> 管腳功能</b></p><p>
53、 1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口</p><p> 第1腳:VSS為電源地</p><p> 第2腳:VDD接5V電源正極</p><p> 第3腳:V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端,接正電源時(shí)對(duì)比度最弱,接地電源時(shí)對(duì)比度最高。第4腳:RS為寄存器選擇,高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。 </p><p> 第5腳:R
54、W為讀寫(xiě)信號(hào)線,高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作,低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。 </p><p> 第6腳:E(或EN)端為使能(enable)端。 </p><p> 第7~14腳:D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。 </p><p> 第15~16腳:空腳或背燈電源。15腳背光正極,16腳背光負(fù)極</p><p> 圖4.3.1 LCD1
55、602液晶顯示器及引腳圖</p><p> 第五章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p><b> 5.1 主程序</b></p><p> 系統(tǒng)程序主要包括主程序,讀出溫度子程序,溫度轉(zhuǎn)換命令子程序,計(jì)算溫度子程序,顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。</p><p> 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18
56、B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值,溫度測(cè)量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度,其程序流程見(jiàn)圖20所示。</p><p> 圖5.1主程序流程圖</p><p><b> 5.2 子程序</b></p><p> 5.2.1讀出溫度子程序</p><p> 讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié),在
57、讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn),校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫(xiě)。其程序流程圖如圖所示。</p><p> 圖5.2.1 讀溫度流程圖</p><p> 5.2.2溫度轉(zhuǎn)換命令子程序</p><p> 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令,當(dāng)采用12位分辨率時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms,在本程序設(shè)計(jì)中采用1s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖
58、所示。</p><p> 圖5.2.2溫度轉(zhuǎn)換流程圖</p><p> 5.2.3計(jì)算溫度子程序</p><p> 計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算,并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定,其程序流程圖如圖所示。</p><p> 圖5.2.3計(jì)算溫度流程圖</p><p> 5.2.4顯示數(shù)據(jù)刷新子程序
59、</p><p> 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作,當(dāng)最高顯示位為0時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位。程序流程圖如5.2.4圖所示。</p><p> 圖 5.2.4數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖</p><p> 第六章 電路圖分析</p><p> 6.1單片機(jī)模塊電路圖及分析</p><p>
60、; 圖6.1單片機(jī)接線圖</p><p> P0接液晶數(shù)據(jù)口,P2.2和P2.3接2個(gè)發(fā)光二極管,P3接8個(gè)按鈕,P2.4接蜂鳴器,P2.5接繼電器,P2.6接液晶的RS,P2.7接液晶的EN,P1.2接溫度傳感器,其他按單片機(jī)最小系統(tǒng)連接。</p><p> 6.2液晶顯示模塊電路圖及分析</p><p> 圖6.2液晶顯示模塊電路圖</p>
61、<p> 液晶顯示模塊的子程序:</p><p> void write_com(uchar com)</p><p> {//寫(xiě)液晶命令函數(shù)</p><p><b> rs=0;</b></p><p><b> lcden=0;</b></p><p&g
62、t;<b> P0=com;</b></p><p><b> delay(3);</b></p><p><b> lcden=1;</b></p><p><b> delay(3);</b></p><p><b> lcden=
63、0;</b></p><p><b> }</b></p><p> void write_date(uchar date)</p><p> {//寫(xiě)液晶數(shù)據(jù)函數(shù)</p><p><b> rs=1;</b></p><p><b> lc
64、den=0;</b></p><p><b> P0=date;</b></p><p><b> delay(3);</b></p><p><b> lcden=1;</b></p><p><b> delay(3);</b>&l
65、t;/p><p><b> lcden=0;</b></p><p><b> }</b></p><p> void write_sfm(uchar add,char date)//1602液晶刷新時(shí)分秒函數(shù)1為時(shí),4為分,7為秒</p><p> {
66、 </p><p> char shiwei,gewei;</p><p> shiwei=date/10;</p><p> gewei=date%10;</p><p> write_com(0x80+add);</p><p> write_date(0x30+s
67、hiwei);</p><p> write_date(0x30+gewei);</p><p><b> }</b></p><p> void write_nyr(uchar add,char date)</p><p> {//1602液晶刷新年月日函數(shù)3為年,6為分,9為秒</p><
68、p> char shiwei,gewei;</p><p> shiwei=date/10;</p><p> gewei=date%10;</p><p> write_com(0xc0+add);</p><p> write_date(0x30+shiwei);</p><p> write_d
69、ate(0x30+gewei);</p><p><b> }</b></p><p> 6.3溫度傳感器模塊電路圖及分析</p><p> 圖6.3溫度傳感器模塊電路圖</p><p> 溫度傳感器模塊電路圖及分析DS18B20可以采用兩種方式供電,一種是采用電源供電方式,此時(shí)DS18B20的1腳接地,2腳作為
70、信號(hào)線,3腳接電源.另一種是寄生電源供電方式,如圖13單片機(jī)端口接單線總線,為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電源,可用一個(gè)MOSFET管來(lái)完成對(duì)總線的上拉.。</p><p> 當(dāng)DS18B20處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換時(shí),總線上必須有強(qiáng)的上拉,上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為10微秒.采用寄生電源供電方式是VDD和GND端均接地.由于單線制只有一根線,因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。</p>
71、<p><b> 溫度傳感程序</b></p><p> void dsreset(void) //18B20復(fù)位,初始化函數(shù)</p><p><b> {</b></p><p><b> uint i;</b></p><p><b>
72、ds=0;</b></p><p><b> i=103;</b></p><p> while(i>0)i--;</p><p><b> ds=1;</b></p><p><b> i=4;</b></p><p> w
73、hile(i>0)i--;</p><p><b> }</b></p><p> bit tempreadbit(void) //讀1位函數(shù)</p><p><b> {</b></p><p><b> uint i;</b></p><
74、;p><b> bit dat;</b></p><p> ds=0;i++; //i++ 起延時(shí)作用</p><p> ds=1;i++;i++;</p><p><b> dat=ds;</b></p><p> i=8;while(i>0)i--;<
75、;/p><p> return (dat);</p><p><b> }</b></p><p> uchar tempread(void) //讀1個(gè)字節(jié)</p><p><b> {</b></p><p> uchar i,j,dat;</p>
76、<p><b> dat=0;</b></p><p> for(i=1;i<=8;i++)</p><p><b> {</b></p><p> j=tempreadbit();</p><p> dat=(j<<7)|(dat>>1);
77、//讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面,這樣剛好一個(gè)字節(jié)在DAT里</p><p><b> }</b></p><p> return(dat);</p><p><b> }</b></p><p> void tempwritebyte(uchar dat) //向18B20寫(xiě)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)&
78、lt;/p><p><b> {</b></p><p><b> uint i;</b></p><p><b> uchar j;</b></p><p> bit testb;</p><p> for(j=1;j<=8;j++)<
79、;/p><p><b> {</b></p><p> testb=dat&0x01;</p><p> dat=dat>>1;</p><p> if(testb) //寫(xiě) 1</p><p><b> {</b></p>&
80、lt;p><b> ds=0;</b></p><p><b> i++;i++;</b></p><p><b> ds=1;</b></p><p> i=8;while(i>0)i--;</p><p><b> }</b>&l
81、t;/p><p><b> else</b></p><p><b> {</b></p><p> ds=0; //寫(xiě) 0</p><p> i=8;while(i>0)i--;</p><p><b> ds=1;</b>&l
82、t;/p><p><b> i++;i++;</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void tempchange(void
83、) //DS18B20 開(kāi)始獲取溫度并轉(zhuǎn)換</p><p><b> {</b></p><p> dsreset();</p><p><b> delay(1);</b></p><p> tempwritebyte(0xcc); // 寫(xiě)跳過(guò)讀ROM指令</p>&l
84、t;p> tempwritebyte(0x44); // 寫(xiě)溫度轉(zhuǎn)換指令</p><p><b> }</b></p><p> uint get_temp() //讀取寄存器中存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù)</p><p><b> {</b></p><p> uchar a,
85、b;</p><p> dsreset();</p><p><b> delay(1);</b></p><p> tempwritebyte(0xcc);</p><p> tempwritebyte(0xbe);</p><p> a=tempread(); //讀
86、低8位</p><p> b=tempread(); //讀高8位</p><p><b> temp=b;</b></p><p> temp<<=8; //兩個(gè)字節(jié)組合為1個(gè)字</p><p> temp=temp|a;</p><p>
87、; f_temp=temp*0.0625; //溫度在寄存器中為12位 分辨率位0.0625°</p><p> temp=f_temp+0.5; //加0.5是四舍五入</p><p> return temp; //temp是浮點(diǎn)型</p><p><b> 6.4報(bào)警電路模塊</b><
88、;/p><p> 將DS18B20讀出的溫度與設(shè)定的溫度比較,如溫度超限,單片機(jī)將P1.0口置0,溫度超限報(bào)警顯示LED亮,蜂鳴器報(bào)警。</p><p><b> 圖6.4報(bào)警電路圖</b></p><p><b> 6.5總程序</b></p><p> #define uchar unsig
89、ned char </p><p> #define uint unsigned int</p><p> sbit rs=P2^6;</p><p> sbit lcden=P2^7;</p><p> sbit jidianqi=P2^5;</p><p> sbit s1=P3^0;//功能鍵</
90、p><p> sbit s2=P3^1;//增加鍵</p><p> sbit s3=P3^3;//減小鍵</p><p> sbit beep=P2^3;//蜂鳴器</p><p> sbit led1=P2^1;</p><p> sbit led2=P2^2;</p><p> s
91、bit ds=P1^2; //溫度傳感器</p><p> uint warnl=-20; //下限溫度</p><p> uint warnh=57; //上限溫度</p><p> uint temp;//整形溫度數(shù)據(jù)</p><p> float f_temp;//浮點(diǎn)型溫度數(shù)據(jù)</p>&l
92、t;p> uchar count,stop,s1num,s2num;//其它變量定義</p><p> char miao,shi,fen;</p><p> uchar code table[]=" : : T: ";//液晶固定顯示內(nèi)容</p><p> uchar code table1[]=" L:
93、 H: ";</p><p> #include<reg51.h></p><p> #include<temp.h></p><p> void delay(uint z)//延時(shí)函數(shù)</p><p><b> {</b></p><p&g
94、t;<b> uint x,y;</b></p><p> for(x=z;x>0;x--)</p><p> for(y=124;y>0;y--)</p><p><b> ;</b></p><p><b> }</b></p><
95、p> void di() //蜂鳴器報(bào)警聲音</p><p><b> {</b></p><p><b> beep=0;</b></p><p> delay(100);</p><p> beep=1; </p><p><b>
96、}</b></p><p> /*================液晶操作============*/</p><p> void write_com(uchar com)</p><p> {//寫(xiě)液晶命令函數(shù)</p><p><b> rs=0;</b></p><p>&
97、lt;b> lcden=0;</b></p><p><b> P0=com;</b></p><p><b> delay(3);</b></p><p><b> lcden=1;</b></p><p><b> delay(3);&
98、lt;/b></p><p><b> lcden=0;</b></p><p><b> }</b></p><p> void write_date(uchar date)</p><p> {//寫(xiě)液晶數(shù)據(jù)函數(shù)</p><p><b> rs
99、=1;</b></p><p><b> lcden=0;</b></p><p><b> P0=date;</b></p><p><b> delay(3);</b></p><p><b> lcden=1;</b></p
100、><p><b> delay(3);</b></p><p><b> lcden=0;</b></p><p><b> }</b></p><p> void write_sfm(uchar add,char date)//1602液晶刷新時(shí)分秒函數(shù)1為時(shí),4為
101、分,7為秒</p><p> { </p><p> char shiwei,gewei;</p><p> shiwei=date/10;</p><p> gewei=date%10;</p><p> write_com(0x8
102、0+add);</p><p> write_date(0x30+shiwei);</p><p> write_date(0x30+gewei);</p><p><b> }</b></p><p> void write_nyr(uchar add,char date)</p><p&g
103、t; {//1602液晶刷新年月日函數(shù)3為年,6為分,9為秒</p><p> char shiwei,gewei;</p><p> shiwei=date/10;</p><p> gewei=date%10;</p><p> write_com(0xc0+add);</p><p> write_d
104、ate(0x30+shiwei);</p><p> write_date(0x30+gewei);</p><p><b> }</b></p><p> /*==================================================*/</p><p> /*============
105、==ds18B20程序=========================*/</p><p> void dsreset(void) //18B20復(fù)位,初始化函數(shù)</p><p><b> {</b></p><p><b> uint i;</b></p><p><b>
106、 ds=0;</b></p><p><b> i=103;</b></p><p> while(i>0)i--;</p><p><b> ds=1;</b></p><p><b> i=4;</b></p><p>
107、 while(i>0)i--;</p><p><b> }</b></p><p> bit tempreadbit(void) //讀1位函數(shù)</p><p><b> {</b></p><p><b> uint i;</b></p>&
108、lt;p><b> bit dat;</b></p><p> ds=0;i++; //i++ 起延時(shí)作用</p><p> ds=1;i++;i++;</p><p><b> dat=ds;</b></p><p> i=8;while(i>0)i--;&
109、lt;/p><p> return (dat);</p><p><b> }</b></p><p> uchar tempread(void) //讀1個(gè)字節(jié)</p><p><b> {</b></p><p> uchar i,j,dat;</p>
110、;<p><b> dat=0;</b></p><p> for(i=1;i<=8;i++)</p><p><b> {</b></p><p> j=tempreadbit();</p><p> dat=(j<<7)|(dat>>1);
111、 //讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面,這樣剛好一個(gè)字節(jié)在DAT里</p><p><b> }</b></p><p> return(dat);</p><p><b> }</b></p><p> void tempwritebyte(uchar dat) //向18B20寫(xiě)一個(gè)字節(jié)數(shù)
112、據(jù)</p><p><b> {</b></p><p><b> uint i;</b></p><p><b> uchar j;</b></p><p> bit testb;</p><p> for(j=1;j<=8;j++)&
113、lt;/p><p><b> {</b></p><p> testb=dat&0x01;</p><p> dat=dat>>1;</p><p> if(testb) //寫(xiě) 1</p><p><b> {</b></p>
114、<p><b> ds=0;</b></p><p><b> i++;i++;</b></p><p><b> ds=1;</b></p><p> i=8;while(i>0)i--;</p><p><b> }</b>
115、</p><p><b> else</b></p><p><b> {</b></p><p> ds=0; //寫(xiě) 0</p><p> i=8;while(i>0)i--;</p><p><b> ds=1;</b>
116、</p><p><b> i++;i++;</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void tempchange(vo
117、id) //DS18B20 開(kāi)始獲取溫度并轉(zhuǎn)換</p><p><b> {</b></p><p> dsreset();</p><p><b> delay(1);</b></p><p> tempwritebyte(0xcc); // 寫(xiě)跳過(guò)讀ROM指令</p>
118、<p> tempwritebyte(0x44); // 寫(xiě)溫度轉(zhuǎn)換指令</p><p><b> }</b></p><p> uint get_temp() //讀取寄存器中存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù)</p><p><b> {</b></p><p> uchar
119、a,b;</p><p> dsreset();</p><p><b> delay(1);</b></p><p> tempwritebyte(0xcc);</p><p> tempwritebyte(0xbe);</p><p> a=tempread(); /
120、/讀低8位</p><p> b=tempread(); //讀高8位</p><p><b> temp=b;</b></p><p> temp<<=8; //兩個(gè)字節(jié)組合為1個(gè)字</p><p> temp=temp|a;</p><p&
121、gt; f_temp=temp*0.0625; //溫度在寄存器中為12位 分辨率位0.0625°</p><p> temp=f_temp+0.5; //加0.5是四舍五入</p><p> return temp; //temp是浮點(diǎn)型</p><p><b> }</b></p>
122、;<p> /*=========================================================================*/</p><p> /*========================溫度處理========================*/</p><p> void deal(uint t)</p>
123、<p><b> {</b></p><p> if (t>warnh)</p><p><b> {</b></p><p> jidianqi=0;</p><p><b> TR0=0;</b></p><p><
124、;b> led1=0;</b></p><p><b> di();</b></p><p> delay(200);</p><p><b> di();</b></p><p> delay(100);</p><p><b> }
125、</b></p><p> if (t>warnl&&t<=warnh)</p><p><b> {</b></p><p><b> led2=0;</b></p><p><b> di();</b></p>
126、<p> delay(400);</p><p><b> di();</b></p><p> delay(100);</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> /*======
127、===================液晶處理=============*/ </p><p> void init()</p><p><b> {//初始化函數(shù)</b></p><p> uchar num;</p><p><b> s1num=0;</b></p>&
128、lt;p><b> count=0;</b></p><p><b> fen=0;</b></p><p><b> miao=0;</b></p><p><b> shi=0;</b></p><p><b> lcden=
129、0;</b></p><p> jidianqi=1;</p><p><b> led1=1;</b></p><p><b> led2=1;</b></p><p> write_com(0x38);//1602液晶初始化</p><p> wri
130、te_com(0x0c);</p><p> write_com(0x06);</p><p> write_com(0x01);</p><p> write_com(0x80);</p><p> for(num=0;num<15;num++)//寫(xiě)入液晶固定部分顯示</p><p><b>
131、; {</b></p><p> write_date(table[num]);</p><p><b> delay(1);</b></p><p><b> }</b></p><p> write_sfm(7,miao);//分別送去液晶顯示</p><
132、;p> write_sfm(4,fen);</p><p> write_sfm(1,shi);</p><p> write_com(0x8e);</p><p> write_date(0xdf);</p><p> write_date(0x43);</p><p> write_com(0x8
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