基于單片機的智能插座的設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 I/O 輸出信號控制繼電器的工作已否從而達到控制插座開關的目的。 溫度采集模塊 DS18B20 數字溫度計是 DALLAS 公司生產的 1Wire，即單總線器件，具有線路簡單、體積小、低功耗、高精度、抗干擾能力強等特點的數字溫度傳感器。 DS1820 數字溫度計提供 9 位 (二進制 )溫度讀數，指示器件的溫度。信息經過單線接口送入 DS1820 或從 DS1820 送出，因此從主機 CPU 到 DS1820 僅需一條線 (和地線 )、 DS1820 的電源可以由數據線本身提供而不需要外部電源。因為每一個 DS1820 在出廠時已經給定了唯一的序號，因此任意多個 DS1820 可以存放在同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。 DSI820 的測量范圍從一 55℃到 +125℃ 增量值為 ℃ ，可在 1s(典型值 )內把溫度變換成數字每一個 DS1820包括一個唯一的 64 位長的序號，該序號值存放在 DS1820 內部的 ROM(只讀存貯器 )中。開始 8 位是產品類型編碼 (DS1820 編碼均為 10H)、接著的 48 位是每個器件唯一的序號 、最后 8位是前面 56 位的 CRC(循環冗余校驗 )碼。DS1820 中還有用于貯存測得的溫度值的兩個 8 位存貯器 FAM 編號為 0 號和 1號。1號存貯器存放溫度值的符號，如果溫度為負 (℃ ).則 1 號存貯器 8位全為 1，否則全為 0。 0號存貯器用于存放溫度值的補碼， LSB(最低位 )的“ 1表示 ℃ 。將存貯器中的二進制數求補再轉換成十進制數并除以 2 就得到 被測溫度 (550℃一 125℃ ). DS1820 的引腳如圖 所示、每只 DS1820 都可以設置成兩種供電方式 .即數據總線供電方式和外部供電方式。采取數據總線供電方式可以節省 一 陜西理工學院畢業設計論文 第 15 頁 共 29 頁 根導線，但完成溫度測量的時間較長 ， 采取外部供電方式則多用一根導線，但測量速度較快 。 ：地； ：數字輸入 /輸出； ：可選的 +5V電源。 圖 DS18B20的引腳圖 陜西理工學院畢業設計論文 第 16 頁 共 29 頁 本設計中用到的單片機是 STC89C52，為了使編寫的程序更加簡單明了，采用 C 語言進行編程，用 Keil 軟件進行編譯， STC— ISP軟件進行下載。 軟件設計部分包括液晶顯示程序、 DS1302 計時程序、 DS18B20 測溫程序， 獨立式按鍵處理程序等。由于定時設置是通過獨立式按鍵進行設置的，程序在按鍵掃描部分相對重要。在檢測到被設置了定時任務時，系統要檢測是否到達定時時間，執行相應的動作。 圖 ： 開 始按 鍵 掃 描是 否 定 時 ？執 行 定 時 程 序Y是 否 到 達 定 時 時 間 或 溫 度執 行 相 應 開 關 程 序 并 顯 示YNNN初 始 化 圖 主程序流程圖 陜西理工學院畢業設計論文 第 17 頁 共 29 頁 DS1302 計時程序的編寫 DS1302 串行時鐘芯片的主要組成部分：移位寄存器控制邏輯、振蕩器、實時時鐘以及 RAM。為了初始化任何的數據傳送，把 RST置為高電平且把提供地址和命令信息的 8位裝入到移位寄存器中。數據在 SCLK 的上升沿串 行輸入。無論是讀周期還是寫周期發生，也無論傳送方式是單字節傳送還是多字節傳送，開始8位指定的 40 個字節中的那個將被訪問。在開始 8 個時鐘周期把命令字裝入移位寄存器之后，另外的時鐘在讀操作時輸出數據，在寫操作時輸入數據。時鐘脈沖的個數在單字節方式下為 8加 8，在多字節方式下為 8加最大可達 248的數。 DS1302 總共有 12 個寄存器，其中的 7個寄存器分別與日歷、時鐘相關，存放的數據位為 BCD 碼形式。表 3 為它的日歷、時間寄存器及控制字，其中奇數為讀操作，偶數為寫操作 。 表 為 寄存器地址和內容 ： 表 寄存器地 址和內容 寫寄存器 讀寄存器 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 秒 80H 81H CH 10秒 秒 分 82H 83H 0 10分 分 小時 84H 85H 12/2 4 0 10 A/P 時 時 日 86H 87H 0 0 10日 日 月 88H 89H 0 0 0 10月 月 星期 8AH 8BH 0 0 0 0 0 星期 年 8CH 8DH 10年 年 控制 8EH 8FH WP 0 0 0 0 0 0 0 如圖 為 DS1302的命令字節，每一數據傳送由命令字節初始化。最高位有效位 MSB 必須為 1。如果它是零，禁止寫 DS1302，位 6為邏輯 0 指定時鐘日歷數據；邏輯 1 指定 RAM 數據。位 1和 5指定進行輸入或輸出的特定寄存器。最低 陜西理工學院畢業設計論文 第 18 頁 共 29 頁 位 LSB 為邏輯 0指定進行寫操作；邏輯 1 指定進行讀操作，命令字節總是從最低有效為 LSB 開始輸入。 7 6 5 4 3 2 1 0 1 RAM/CK A4 A3 A2 A1 A0 RD/W 圖 DS1302的命令字節 如圖 1302的程序流程圖： 開 始變 量 出 事 換使 D S 1 3 0 2 不 具 備 寫保 護復 位 將 產 生 一 個 高電 平寫 1 3 0 2 地 址延 時 一 段 時 間向 該 地 址 寫 數 據地 址 增 加數 據 寫 完 了嗎 ？復 位 產 生 一 個 高 電 平寫 1 3 0 2 地 址延 時 一 段 時 間將 改 地 址 的 數 據 讀 出地 址 增 加數 據 讀 完 了嗎 ？顯 示 數 據YYNN 圖 DS1302實時時間流程圖 陜西理工學院畢業設計論文 第 19 頁 共 29 頁 LCD1602 顯示電路程序編寫 這部分的顯示過程主要是顯示從 DS1302讀取的日歷和時鐘數值， 從 DS18B20讀取溫度值， 同時當檢測到獨立式按鍵有鍵按下時，顯示相應的設置菜單等。 基本操作時序： 讀狀態：輸入： RS=L,RW=H,E=H 輸出： DO~D7=狀態字 寫狀態：輸入： RS=L,RW=L,D0~D7=指令碼 ,E=高脈沖 輸出：無 讀數據：輸入： RS=H,RW=H,E=H 輸出： DO~D7=數據 寫數據：輸入： RS=H,RW=L,D0~D7=數據 ,E=高脈沖 輸出：無 1602 顯示流程圖如圖 ： 圖 1602顯示流程圖 開始 初始化 讀狀態 數據顯示 寫數據 讀數據 寫命令 返回 陜西理工學院畢業設計論文 第 20 頁 共 29 頁 DS18B20 顯示電路程序編寫 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫數據，因此，對讀寫的數據位有著嚴格的時序要求。 DS18B20 有嚴格的通信協議來保證各位數據傳輸的正確性和完整性。該協議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有 時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數據的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數據，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數據接收。數據和命令的傳輸都是低位在先。其設計流程圖如圖 所示。 測 溫 開 始復 位 D S 1 8 B 2 0跳 過 R O M 指 令啟 動 溫 度 轉 換等 待 數 據 轉 換復 位 D S 1 8 B 2 0讀 取 溫 度 值在 線 訪 問 D S 1 8 B 2 0 完 畢 ？YN 圖 溫度采集子程序流程圖 陜西理工學院畢業設計論文 第 21 頁 共 29 頁 5． 仿真與調試 系統的仿真 本次設計仿真調試所用的軟件是 keil 和 ， keil 用來編寫和調試程序， protues 用來搭建原理圖并進行仿真。 在使用這兩個軟件時，都 遇到了一些問題，例如在使用 protues 進行原理圖繪制的時候，有些器件很難找到，這就會浪費很多時間，所以，最后在網上下載了一個 protues 元件對照表，這個問題就得到了解決。在使用 keil 編程的時候，問題主要出在編譯時，因為這次設計程序代碼比較長，所以在開始編譯時， 會出錯，提示是因為代碼太長，開始不知道該怎么辦，最后通過百度后才知道是因為安裝的 keil 軟件沒有破解，破解后問題迎刃而解。 圖 kell軟件應用圖 （ 1）點擊 project，設置一些軟件目標選項： 陜西理工學院畢業設計論文 第 22 頁 共 29 頁 圖 生成工程項目 點擊“ ProjectNew project”菜單，出現一個對話框，要求給將要建立的工程起一個名字，你可以在編緝框中輸入一個名字 ,點擊“保存”按鈕，出現第二個對話框，按要求選擇目標器件片。 建立新文件并增加到組。分別設置“ target1”中的“ Target,output,debug”各項，使程序匯編后產生 HEX 文件。 （ 2）編譯，調試系統程序 Keil 單片機模擬調試軟件內集成了一個文本編輯器，用該文本編輯器可以編輯源程序。在集成開發環境中選擇菜單“ File → New...”、單擊對應的工具按鈕或者快捷鍵 Ctrl +N 將打開一個新的文本編輯窗口，完成 C語言源文件的輸入，并且完成源程序向當前工程的添加。 然后在集成開發環境中選擇菜單“ File→ Save As...”可以完成文件的第一次存儲。注意， C語言源文件的擴展名應該是“ .c”，它應該與工程文件存儲在同一文件夾之內。在完成文件的第一次存儲以后，當對 C語言源文件又進行了修改，再次存儲文件則應該選擇菜單“ File→ Save”、單擊對應的工具按鈕或者快捷鍵 Ctrl +S 實現文件的保存。 接著的工作需要把 C語言源文件加入工程之中。選擇工程管理器窗口的子目“ Source Group 1”，再單擊鼠標右鍵打開快捷菜單。在快捷菜單中選擇“ Add File to Group ‘ Source Group 1’”，加入文件對話框被打開。在這個對話框的“查 陜西理工學院畢業設計論文 第 23 頁 共 29 頁 找范圍（ I）”下拉列表框中選擇存儲 C語言源文件的文件夾，在“文件類型（ T）” 下拉列表框選擇“ C Source file（ *.a*； *.src）”，這時存儲的 C語言源文件將顯示出來。雙擊要加入的文件名或者選擇要加入的文件名再單擊“ Add”按鈕即可完成把 C語言源文件加入工程。文件加入以后，加入文件對話框并不消失，更多的文件也可以利用它 加入工程。如果不需要加入其它文件，單擊“ Close”按鈕可以關閉加入文件對話框。這時工程管理窗口的文件選項卡中子目錄“ Source Group 1”下出現一個 C語言源文件。 需要注意，當把 C語言源文件加入工程但還沒有關閉加入文件對話框，這時有可能被誤認為文件沒有成功地加入工程而再次進行加入操作，系統將顯示所需的文件已經加入的提示。在這種情況下，單擊提示框中的“確定”按鈕，再單擊“ Close”按鈕可以關閉加入文件對話框。 (3) 編譯源程序，出現錯誤時，返回上一級對錯誤 更改后重新編譯，直到沒有錯誤為止。 其中 需要注意是一些設置：