智能水溫控制系統設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 后三個量比較后取中間值作為我們要處理的信號。 圖 水溫測量電路 顯示電路 （ 1） 方案的提出 方案一：靜態顯示 湖南工業大學科技學院畢業設計（論文） 9 方案二：采用動態掃描法并行輸出數據 方案三：采用動態掃描法串行輸出數據 （ 2） 方案的比較 方案一所謂的靜態顯示就是對 LED 電子顯示屏中的每一象素點都通過硬件單獨控制，整個 LED 顯示屏所有的 LED 的同時顯示。此方式最大優點是程序設計簡單，且畫面無閃爍。但這種設計存在致命的缺點：電路復雜，硬件利用率低， 成本巨大。所以此方式一般不被采用。 方案二和方案三同樣采用動態掃描實現顯示過程。所謂的動態掃描法是利用人眼的視覺暫留特點而實現的一種顯示方法，即當刷新速率足夠高時，人眼就察覺不出顯示屏畫面更迭的閃爍。若要顯示一幀畫面，先送出第一行的數據，然后選通并點亮第一行，延時；此后送出第二行的數據，同樣選通、點亮并延時；依次將所有行掃描完，即給出了一幀的畫面。但方案二的缺點也是明顯的，比較而言，方案二的譯碼電路比較復雜，相對硬件開銷大一些；方案三電路構成簡單，譯碼電路簡潔。 （ 3） 溫度顯示電路設計 圖 溫度顯示 電路 溫度顯示電路中（如圖 ） AT89S51 的 RXD 作為數據輸出線， TXD 作為移位時鐘脈沖。用廉價易得的 74LS164 和 74LS138 作為擴展芯片。 74LS164 是一個 8 位串入并出的移位寄存器，其此處的功能是將 AT89S51 串行通信口輸出的串行數據譯碼并在其并口線上輸出，從而驅動 LED 數碼管。 74LS138 是一個 38 譯碼器，它將單片機輸出的地址信號譯碼后動態驅動相應的 LED。但 74LS138 電流驅動能力較小，為此，我們使用了未級驅動三極管 2SA1015 作為地址驅動。溫度顯示電路中采用二個 LED 顯示器，顯示兩位溫度值。在顯示器方面選擇 LED 是因為同其他的顯示器相比而言，它的顯示湖南工業大學科技學院畢業設計（論文） 10 容量，對比度，亮度，數字化方面都較好，更重要的是 LED 的壽命很長，成本很低。雖然同 LCD 比較它的功耗較高，但它更高的刷新速率使得 LED 在視頻方面有更好的性能表現，能提供寬達 160176。的視角，可以顯示各種文字、數字、彩色圖像及動畫信息，也可以播放電視、錄像、 VCD、 DVD 等彩色視頻信號，多幅顯示屏還可以進行聯網播出。有機 LED 顯示屏的單個元素反應速度是 LCD 液晶屏的 1000 倍，在強光下也可以照看不誤，并且適應零下 40 度的低溫 。 按 鍵電路 溫度設定可以采用按鈕 ,轉換開關 ,撥碼盤等來實現 .該系統采用按鍵輸入。采用可編程器件 8155 擴展單片機 I/O 口，與按鍵連接。它的價格與 8255 差不多，但是多了內部鎖存的功能。如圖 所示 ， AT89S51 的 P0 口輸出直接與 8155 的 A 口相連，既作為低 8 位地址線又作為數據總線。地址的鎖存時直接用 ALE 再 8155 內部鎖存，AT89S51 的 P22 和 P23 分別與 IO和 CE 相連。當 P23 為低電平時選中 8155，若 P 22＝1，則訪問 8155 的 RAM 單元。用 8155 的 PA口和 PC口擴展了 12個鍵盤，分別 0 到 9的 數字鍵和一個小數點鍵和兩個功能鍵，鍵盤進入溫度設定狀態和顯示設定值狀態分 圖 溫度設定電路 別需要按鍵 KEY1 和 KEY2 ，這是系統進入中斷，執行中斷程序，即進入溫度設定和顯VCC VCC 數字鍵盤區 顯示設定鍵 溫度設定鍵 湖南工業大學科技學院畢業設計（論文） 11 示設定溫度狀態。 報警電路 當 DS18B20 在 AS18B20 發出搜索報警信號后如果超過用戶設定的溫度范圍將發出報警信號， AS18B20 搜索到報警信號后從 P13 輸出報警信號，發光二極管指示報警狀態如圖 所示： 圖 報警電路 驅動電路 圖 驅動電路 電器開關的具體控制屬于強電控制，在本設計中采用繼電器控制，電路圖如圖 所示 . 湖南工業大學科技學院畢業設計（論文） 12 第 3 章 智能水溫控制系統軟件設計 系統程序結構 開機后主程序進行系統初始化 ,包括 I/O 口和中斷系統的初始化 .然后對 DS18B20進行 初始化，接著進行對 DS18B20 的讀，檢測，顯示，溫度控制報警，然后是對水位的檢測及報警。對 DS18B20 的讀，檢測，顯示，溫度的控制，報警，水位報警都作為系統的模塊程序。溫度的設定及顯示溫度設定值作為中斷模塊程序。系統流程圖如圖 所示： 并行口初始化 串行口初始化 中斷初始化 將 P11， P12， P13 置 1 將 P14， P15， P16， P17， P27 置 0 DS18B20 初始化 調讀溫度子 程序 調溫度檢測子程序 調顯示子程序 開始 湖南工業大學科技學院畢業設計（論文） 13 圖 系統程序流程圖 系統模塊程序 在應用程序總體的結構中 ,將以下幾個功能程序作為模塊程序：溫度設定的 中斷程序，顯示設定的溫度值的中斷程序，讀 DS18B20 子程序，溫度檢測子程序，溫度顯示子程序 ,溫度控制子程序，報警子程序。對于模塊程序分別介紹如下： 溫度＝設定溫度？ 調溫度控制子程序 調溫度報警子程序 DS18B20告警標志有置位？ N Y N Y 結束 湖南工業大學科技學院畢業設計（論文） 14 圖 溫度設定的中斷程序流程圖 關 閉 中 斷 保 護 現 場 R2＝ 6， R0 30H 程控掃描鍵盤 有鍵按下嗎？ 是數字鍵嗎？ 鍵值送 A （ R0） A R0 R0+1 R2 R21＝ 0 中 斷 返 回 開 中 斷 恢 復 現 場 查找功能鍵程序 N N N Y Y 湖南工業大學科技學院畢業設計（論文） 15 數字鍵盤區中有兩個功能鍵，一個是 Cancel鍵，另一個是 Enter 鍵。 Cancel 鍵是清除剛才儲存在 R0 單元的內容。 Enter 鍵是在輸入設定的溫度值后按它，那么設定的值在 LED 中顯示。 子程序 在 AT89S51 的 RAM 中選擇六個單元依次存放 TH， TL 和室水溫度的設定值。那么顯示設定值的流程圖如下： 圖 顯示設定溫度值的中斷程序 關閉中斷 保護現場 A （ R0） 延時 2S SBUF A 設循環次數 R3＝ 3 R0 TH R0 R0+1 R21=0? 恢復現場 開中斷 中斷返回 N Y 湖南工業大學科技學院畢業設計（論文） 16 因為每次主機都是針對一個 DS18B20 操作，其中主機針對一個 DS18B20 的啟 動溫度變換并讀出溫度值的流程圖如圖 所示： 圖 讀取溫度值的子程序 復位 DS18B20TX 脈沖 總線高電平等待 500ms，等待完成 A/D 變換 RX 讀一個脈沖 TX 發 DS18B20 的 64BITROM 地址碼 TX 發 55H 命令匹配的 DS18B20 復位命令匹配的 DS18B20 復位 DS18B20TX 脈沖 RX 讀 一個脈沖 TX 發 BEH 讀溫度寄存器值 TX 發 44H A/D 轉換 TX 發 55H 命令匹配的 DS18B20 RX 讀一個脈沖 RX 讀取溫度值 9 位 湖南工業大學科技學院畢業設計（論文） 17 無論是單點還是多點溫度檢測，在系統安裝及工作之前，應將主機逐個與 DS1820掛接，讀出 其序列號。其工作過程為：主機 TX發一個脈沖，待“ O”電平大于 480μ s后，復位 DS18B20，待 DS18B20 所發響應脈沖由主機 Rx 接收后，主機 TX 再發讀 ROM命令代碼 33H（低位在前），然后發一個脈沖（ 15μ s） 并接著讀取 DS18B20 序列號的 圖 水溫檢測子程序 一位。用同樣方法讀取序列號的 56 位。在知道所有在線的三個 DS18B20 的序列號后，開 始 初始化 DS18B20 發 search ROM 發 F0H 讀出在線的 DS18B20 序列號 初始化 DS18B20 發 skip rom 和 convert 啟動所有 DS18B20 并做 A/D 轉換 等待 1s L=3 發 MATCH ROM 命令 發一個 DS18B20 序列號 存在一個 DS18B20？ Y N 初始化 DS18B20 發 BEH 指令 讀溫度寄存器值 讀匹配的 DS18B20 的溫度 送數據儲存單元 所有的 DS18B20讀完？ L=L－ 1 Y N 湖南工業大學科技學院畢業設計（論文） 18 對其進行操作。 流程圖如圖 所示： 溫度檢測程序如下： include include define uchar unsigned char define unit unsigned int sbit ds=P2^3。 //溫度傳感器信號線 sbit lcdrs=P2^0。 //1602 讀寫線 sbit lcden=P2^2。 //1602 使能線 sbit beep=P2^4。 //蜂鳴器接口 unit temp。 float f_temp。 uint warn_l=200。 // 溫度下限值 溫度值乘以 10 后的結果 uint warn_h=600。 //溫度上限值 溫度值乘以 10后的結果 void delay(uint z) //延時函數 { uint x， y。 for(x=z； x0。x) for(y=110。y0。y)。 } void dsreset(void) //DS18B20 復位，初始化函數 { uint i。 ds=0。 i=103。 while(i0)i。 ds=1。 i=4。 while(i0)i。 } 湖南工業大學科技學院畢業設計（論文） 19 bit tempreadbit(void) //讀一位數據函數 { uint i。 bit dat。 ds=0。i++。 ds=1。i++。i++。 dat=ds。 i=8。while(i0)i。 return(dat)。 } uchar tampered(void) //讀一個字節數據函數 { uchar i,j,dat。 dat=0。 for(i=1。i=8。i++) { j=tempreadbit()。 dat=(j7)|(dat1)。 } return(dat)。 } void tempwritebyte(uchar dat) //向 DS18B20 寫一個字節數據函數 { uint i。 uchar j。 bit testb。 for(j=1。j=8。j++) { 湖南工業大學科技學院畢業設計（論文） 20 testb=datamp。0x01。 dat=dat1。 if(testb)