畢業設計論文-基于單片機at89c52的大棚溫度控制系統(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數據 2 VDD 電源正極 10 D3 數據 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數據 4 RS 數據 /命令選擇 12 D5 數據 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數據 6 E 使能信號 14 D7 數據 7 D0 數據 15 BLA 背光源正極 8 D1 數據 16 BLK 背光源負極 7 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 2 腳： VDD 接 5V正電源。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS 和 R/W共同為低電平時可以寫 入指令或者顯示地址，當 RS為低電平 R/W為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數據。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數據線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負極。 1602LCD 的指令說明及時序 1602 液晶模塊內部的控制器共有 11 條控制指令 [6]，如表 所示： 表 控制命令表 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清 顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發生存貯器地址 0 0 0 1 字符發生存貯器地址 8 置數據存貯器地址 0 0 1 顯示數據存貯器地址 9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數 器地址 10 寫數到 CGRAMDDRAM） 1 0 要寫的數據內容 11 CGRAM 或 DDRAM 讀數 1 1 讀出的數據內容 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的。 1為高電平、0 為低電平 。 8 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標復位到地址 00H 位置。 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H。 指令 3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則 無效。 指令 4：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。 指令 6：功能設置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10的點陣字符。 指令 7：字符發生器 RAM 地址設置。 指令 8： DDRAM 地址設置。 指令 9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數據，如果為低電平表示不忙。 指令 10：寫數據。 指令 11：讀數據。 LCD1602 讀寫 時序 如 表 所示 ： 表 基本操作時序表 讀狀態 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0— D7=狀態字 寫指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0— D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無 讀數據 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0— D7=數據 寫數據 輸入 RS=H， R/W=L， D0— D7=數據， E=高脈沖 輸出 無 直流馬達 電動馬達，又稱為馬達或電動機，是一種將電能轉化成機械能，并可再使用機械能產生動能，用來驅動其他裝置的電氣設備。 電動機種類非常繁多，但可大致分為交流電動機及直流電動機以用于不同的場合。 馬達工作的原理 馬達的旋轉原理的依據為佛來明左手定則，當導線置放于磁場內，若導線通上電流，則導線會切割磁場線使導線產生移動。 電流進入線圈產生磁場，利用 電流的磁效應 ，使電磁鐵在固定的磁鐵內連續轉動的裝置，可以將電能轉換成力學能。 與永久磁鐵或由另一組線圈所產生的磁場互相作用產生動力 直流馬達的原理是定子不動，轉子依相互作用所產生作 9 用力的方向運動 [7]。 電樞 :可以繞軸心轉動的軟鐵芯纏繞多圈線圈。 場磁鐵 :產生磁場的強力永久磁鐵或電磁鐵。 集電環 :線圈約兩端接至兩片半圓形的集電環，隨線圈轉動，可供改變電流方向的變向器。每轉動半圈，線圈上的電流方向就改變一次。 電刷 :通常使用碳制成，集電環接觸固定位 置的電刷，用以接至電源。 馬達的基本構造 電動機的種類很多，以基本結構來說，其組成主要由定子和轉子所構成。 定子在空間中靜止不動，轉子則可繞軸轉動，由軸承支撐。 定子與轉子之間會有一定空氣間隙，以確保轉子能自由轉動。 定子與轉子繞上線圈，通上電流產生磁場，就成為電磁鐵，定子和轉子其中之一亦可為 永久磁鐵 [8]。 10 第 3 章 系統的硬件組成電路設計 系統的硬件組成部分包括：主控制器 AT89C52單片機、溫度傳感器 DS18B顯示電路LCD160馬 達、報警裝置等構成。 AT89C52連接各模塊的主控制端口，初步選定將要運用到的電子元器件，再用 Protues繪制原理圖，再根據原理圖 焊接 電路板。 系統總硬件設計 首先對硬件系統 18B20 定義端口為 , 和 P0 口控制液晶 LCM1602 的顯示，定義端口 為馬達控制端口， 為喇叭控制端口。首先對溫度采集，將采集到的溫度轉換數字，采集到的溫度由 LCM 液晶顯示屏顯示。再將采集到的溫度所屬軟件設置的哪個范圍，而控制 的電平輸出。電路原理圖如 31 所示： 圖 31 電路原理圖 電路原理圖用 電路仿真 軟件繪制而成。用 電路仿真 軟件 軟件繪制電路原理圖方便，快捷。 電路仿真 軟件有豐富的元件庫，智能的器件搜索，智能化的連線，可輸出高質量的圖紙。電路原理圖清晰明了 [9]。 時鐘電路 AT89C52 芯片內部有一個高增益反向放大器，用于構成震蕩器。反向放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2。在 TXAL1 和 XTAL2 兩端跨接由石英晶體及兩個電容構成的自激震蕩器 [10]，如圖 32 所示。電容器 C1 和 C2 取 22pF，選用不同的電容量對震蕩頻率有微調作用。但石英晶體本身的標定頻率才是單片機震蕩頻率的決定因素。 11 圖 32 時鐘電路 時鐘電路中，兩個電容都選擇 22pF的電容，電容各一端接與晶振相連，各一端接地。選擇的晶振是頻率為 12MHZ。此模塊 就是產生 像 時鐘一樣準確的振蕩電路 。 AT89C52 的復位電路 AT89C52 單片機通常采用上電自動復位和開關手動復位兩種方式。本系統采用上電復位電路，如圖 33 所示，所謂上電復位，是指單片機只要一上電，便自動地進入復位狀態。在通電瞬間，電 容 C 通過電阻 R 充電， RST 端出現正脈沖，用以復位 [10]。 圖 33 復位電路 復位電路的基本功能是：系統上電時提供復位信號，直至系統電源穩定 后，撤銷復位信號。為可靠起見，電源穩定后還要經一定的延時才撤銷復位信號，以防電源開關或電源插頭分 合過程中引起的抖動而影響復位。 RC 復位電路可以實現上述基本功能， 但解決不了電源毛刺和電源緩慢下降等問題，而其 調整 RC 常數改變延時會令驅動能力變差。 單總線數字溫度傳感器 DS18B20 檢測電路 DQ 為數據輸入 /輸出引腳，連接 。開漏單總線接口引 腳。當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源， GND為地信號； VCC 為電源信號。圖 34 為 DS18B20 檢測電路。 12 圖 34 DS18B20 檢測電路 LCD1602 顯示模塊 用 AT89C52 的 P0 口作為數據線，用 、 、 分別作為 LCD 的 RS 、R/W、 E。其中 E 是下降沿觸發的片選信號，連接 ， R/W 是讀寫信號，連接， RS 是寄存器選擇信號，連接 。圖 35 為 LCD1602 的硬件連接。 圖 35 LCD1602的硬件連接 VEE 用連接 一阻值為 10K 的電阻，主要用于調節對比度的調整。接 高 電源時對比度最低 ，接 低 電源時，對比度最高。對比度過高時，會產生“鬼影”。因此連接一 10K 的電阻用以調整。當 P0口 作 為 I/O 用時需要上拉電阻 ，如圖 接一排阻，用于上拉 [11]。 驅動電路 系統使用的是直流馬達， 包含周圍磁場、電刷、整流子等元件，電刷和整流子將外部所供應的直流電源，持續地供應給轉子的線圈，並適時地改變電流的方向，使轉子能以同一方向持續旋轉。直流馬達的優點有速度調整容易，啟動轉矩較大等，但是電刷與整流子保養維修不易 。 直流馬達廣泛的用在 消費電子產品及玩具，如電動刮胡刀、錄音機、 CD 唱機等，而大輸出功率的直流電動機則是用 13 在電車，快速電梯，工作母機等 。圖 36 為硬件連接圖。 圖 36 驅動電路 14 第 4 章 系統軟件的設計 一個應用系統要完成各項功能，首先必須有較完善的硬件 作 保證。同時還必須得到相應設計合理的軟件的支持，尤其是微機應用高速發展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編和有時會變得很簡單。因此充分利 用其內部豐富的硬件資源和軟件資源。 程序設計語言有三種：機器語言、匯編語言、高級語言。本系統運用的是高級語言所編寫，也就是 C 語言。 主程序設計 從軟件的功能不同可分為四大類：一是檢測軟件，它是用來檢測溫度。二是顯示部分，用來顯示所檢測到的溫度。三是控 制部分，用來控制馬達 。每一個執行軟件也就是一個小的功能執行模塊。這里將各執行模塊一一列出，并為每一個執行模塊進行功能定義。圖 41為軟件設計流程圖。 圖 41 軟件設計流程圖 溫度檢測 讀取溫度設計 DSl8B20 可以從單總線獲取電源，當信號線為高電平時，將能量貯存在內部電容器中；當單信號線為低電平時，將該電源斷開，直到信號線變為高電平重新接上寄生電源為止。此外，還可外接 5 V電源，給 DS18B20 供電 [12]。圖 42 大于設定值？ 開始 初始化 DS18B20 溫度檢測 LCD1602 顯示 電機帶動風扇轉動 15 圖 42 18B20讀取溫度流程圖 讀取溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 個字節，在讀出時需進行 CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數據的改寫。 DS18B20 的各個命令對 時序的要求特別嚴格，所以必須按照所要求的時序才能達到預期的目的，同時，要注意讀進來的是高低位在后，低位在前，共 12 位數，小數 4 位，整數 7 位，還有一位符號位。 讀取溫度的主程序如下： void ReadTemperature(void) { unsigned char a=0。 unsigned char b=0。 unsigned char t=0。 Init_DS18B20()。 WriteOneChar(0xCC)。 // 跳過讀序號列號的操作 WriteOneChar(0x44)。 // 啟動溫度轉換 delay_18B20(100)。 // this message is very important Init_DS18B20()。 WriteOneChar(0xCC)。 //跳過讀序號列號的操作 WriteOneChar(0xBE)。