基于單片機的智能溫度檢測器設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 SS(20 腳）：接電源地端。 本設計使用市電 220V 交流作為輸入，通過一個變壓器降壓后再經過整流電橋整流變為直流，通過電容濾波等處理，最后經過降壓芯片 7805 穩壓到 5V，然后將輸出的5V 接入到單片機端供電。 變壓器是電源進行電源轉換的，有升壓變壓器，也有降壓變壓 器，我們使用的是降壓變壓器，需要將市電 220V 降到 50V 左右，其中我們需要選擇好變壓器，變壓器有前圈和后圈，其計算公式是 N1/N2=V1/V2，因此我們就可以計算出后半圈的電壓輸出大小。如圖： 王亮亮：基于單片機的智能溫度檢測器的設計 8 圖 29 變壓器 將變壓器降壓后的交流電我們還需要對其整流，使其交流變為直流，我們可以通過單相橋式整流電路，通過整流電路，我們就可以得到一個直流波動的電壓。正電壓經過D3 進來然后經過 D4 出去，負電壓經過 D5 進來，經過 D2 出去，因此也就將交流變化為直流。 圖 210 單相橋式整流電路 輸出電壓經過整流電路整流為 直流后，其電壓還是波動的，因此我們需要將其通過一個電源濾波電路濾波，我們使用的濾波電路時由電解電容及無極性電容組成，將整流電壓經過一個 470uf 的電解電容，就可以使其波動濾除掉，因為我們需要得到一個 5V電壓，所以我們還需要對其進行穩壓處理，我們使用的穩壓芯片是 7805，將其濾波后的電壓通過 7805 輸入端，輸出端就可以得到一個 5V 電壓，為了安全起見，我們還需要將其穩壓后的電壓進行濾波，使其穩壓通過一個 470u 的電解電容和一個 1nf的無極性電容，最終我們就可以得到一個標準的 5V 直流電壓了，將其電壓供給整個系統作 為電源。濾波電路如下： 銅陵學院畢業論文（設計） 9 圖 211 濾波電路 總電源電路如下： 圖 212 電源電路 LCD 顯示電路 此設計中采用的是字符型 LCD1602，它只能顯示數字及字符，可以顯示 2 行，每一行可以顯示 16 個字符，通過控制 LCD 的數據命令 RS 管腳和讀寫 RW 管腳還有使能E 管腳。即可實現對 LCD1602 的讀寫了。我們將 LCD1602 的數據腳通過單片機 P0 口控制，數據命令及使能管腳通過單片機的 P25 P26 P27 口控制，通過按照 LCD1602 通訊時序控制，我們即可將要顯示的數據通過 P0 口發送到 LCD 上實 時顯示。具體電路如下： 王亮亮：基于單片機的智能溫度檢測器的設計 10 圖 213 LCD 顯示電路 按鍵電路 在本設計中我們使用了 4 個按鍵接到單片機管腳 P32,P33, P34,P35 上，另一端共地，如果有按鍵按下去了，單片機的對應管腳就會被拉為低電平，因此可以使用此方法來判斷，按鍵是否按下，然后做出相應的動作。其中我們將 2 個按鍵接在了單片機的 P32和 P33 管腳上，此管腳可以設定為單片機外部中斷 0 和 1 模式，即當有按鍵按下時進入中斷函數進行處理，處理結束后可以返回主函數繼續運行。按鍵 K1 是對溫度上下限值設定的切換， K2 K3 是對溫度數據的 加減， K4 是設定確認。具體電路如下： 圖 214 按鍵電路 銅陵學院畢業論文（設計） 11 聲光報警電路 此設計中我們使用的是無源蜂鳴器，即只有觸發一定頻率的脈沖才能使蜂鳴器發聲。我們將單片機的 P37 管腳接在 PNP 型三極管上，當單片機 P37 口輸出一定頻率的脈沖即可觸發蜂鳴器發聲了。同時設計中還使用了一個發光二極管進行溫度報警指示，將其陽極接在單片機的 P31 管腳，單片機 P31 輸出一個高電平的時候 LED 發光，反之熄滅。具體電路如下： 圖 215 聲光報警電路 測溫電路 此設計中我們使用數字溫度傳感器 DS18B20 的數據口接到單片機的 P36 管腳，通過此管腳模擬單總線時序與 DS18B20 進行通信。管腳上拉一個電阻，使其通信更加穩定運行，具體電路如下： 圖 216 測溫電路 王亮亮：基于單片機的智能溫度檢測器的設計 12 用 Proteus仿真軟件繪制的完整電路圖如下： 圖 217 總電路 第 3 章 軟件設計 現在開發都是追求快速，盡最大的縮短開發周期，以前的匯編語言現在已經很少使用了，現在開發使用最多的是高級語言，然而 C 語言又是高級語言中的佼佼者。本設計中我們使用的是 C 語言開發。 硬件電路中使用到了 LCD1602，如果要對 LCD 進行顯示，首先就要對 LCD 進行初始化操作，我們參考 LCD1602 數據手冊的初始化過程可知：首先進行一個短暫延時，然后寫指令 38H，延時一段時間，然后寫入指令 0CH，即顯示開和光標設置，延時一段時間然后寫入指令 06H 即顯示光標功能設置，最后寫入指令 01H，即清屏。因此我們就對 LCD 進行初始化完成，就可以在 LCD 上面進行顯示操作了。具體程序如下： 銅陵學院畢業論文（設計） 13 void init() //LCD 初始化函數 { delay(1000)。 wrc(0x38)。 wrc(0x38)。 wrc(0x38)。 wrc(0x06)。 wrc(0x0c)。 wrc(0x01)。 } 根據上面 LCD 初始化過程的介紹，我們就可以將其過程通過流程圖的形式展現出來， LCD1602 初始化程序流程圖如下： 硬件設計中我們使用單片機的 P0 口控制 LCD1602 的數據口 D0D7，單片機的P25,P26,P27 分別控制單片機的 RS,RW， E。因此如果我們要對 LCD 進行操作的話我們首先要明確 LCD1602 的讀寫函數的編寫，我們參考 LCD1602 讀寫時序，如下： 延時 10ms 寫入功能設定值 38H 寫入模式功能設置，光標開啟， 06H 寫入開啟開關控制命令 0CH 寫入清屏指令 01H 結束 開始 王亮亮：基于單片機的智能溫度檢測器的設計 14 圖 31 LCD1602 讀寫時序圖 在編寫寫命令函數的時候，首先要將 RS=0，此是選擇命令，在把寫打開 RW=0，最后是觸發一個低脈沖的使能信號 E，然后將命令發送給 P2 即可。 在編寫寫數據函數的時候和上面一樣，只是將 RS=1 改變即可，其他的完全一樣。 具體程序如下： void wrc(uint8 c) //LCD 寫命令函數 { delay(1000)。 rs=0。 rw=0。 e=0。 P0=c。 e=1。 delay(10)。 e=0。 } void wrd(uint8 dat) //LCD 寫數據函數 { delay(1000)。 rs=1。 rw=0。 e=0。 P0=dat。 e=1。 delay(10)。 e=0。 銅陵學院畢業論文（設計） 15 rs=0。 } 硬件中使用到了按鍵來設定溫度的上下限值，由于按鍵 K1 和 K4 接在單片機的外部中斷 0 和外部中斷 1 管腳上，因此我們需要對外部中斷 0 和 1 進行初始化及中斷函數才能使用，具體初始化函數如下： void int0init() //外部中斷 0 初始化 { EA=1。 EX0=1。 IT0=1。 //選擇下降沿觸發 } void int1init() //外部中斷 1 初始化 { EA=1。 EX1=1。 IT1=1。 //選擇下降沿觸發 } void int0() interrupt 0 { delay(1000)。//消抖處理 mode++。 sheding=0。 if(mode==3) { mode=1。 } } void int1() interrupt 2 { delay(1000)。//消抖處理 mode=0。 sheding=1。 } 還有 2 個按鍵接在了單片機的 P34 和 P35 管腳上 ，我們知道按鍵按下后會有一個抖動的問題，因此我們需要在軟件內進行消抖處理，一般是延時 10ms 進行濾波，具體操作如下： delay(1000)。//消抖處理 按鍵處理后我們還需要對按鍵是否松開來判斷，通過一個 while 來判別。 王亮亮：基于單片機的智能溫度檢測器的設計 16 硬件還使用到了 DS18B20 進行溫度的檢測，由于其是單總線通信，因此我們需要嚴格按照 DS18B20 時序圖來進行編寫。初始化時序如下： 圖 32 DS18B20 初始化時序圖 針對初始化時序可以編寫如下函數： 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 寫時序如下： 圖 32 DS18B20 寫時序圖 銅陵學院畢業論文（設計） 17 DS18B20 讀時序： 圖 32 DS18B20 讀時序圖 因此可以編寫溫度傳感器讀寫函數： void ds18b20wr(u8 dat) //18b20 寫數據 { u8 i。 for(i=0。i8。i++) { dq=0。 dq=datamp。0x01。 dat=1。 delay(8)。//在時序上只有這一塊對時序要求最準確，他的時間必須大于 15us dq=1。 delay(1)。 } } u8 ds18b20rd() //18b20 讀數據 { u8 value,i。 for(i=0。i8。i++) { dq=0。 value=1。 dq=1。 if(dq==1)value|=0x80。 delay(8)。//在這一塊也對時間要求特別準確，整段程序必須大于 60us } return value。 } 最后就是一些數據的處理及顯示函數，具體可以參考附錄。 王亮亮：基于單片機的智能溫度檢測器的設計 18 按照上面的程序方案即可畫出如下流程圖： 圖 33 軟件設計流程圖 銅陵學院畢業論文（設計） 19 第 4 章 程序仿真調試 在 KEIL 中我們編寫好程序，通過 KEIL 中的編譯器編譯，使程序確保語法是無錯誤的，在沒有錯誤的情況下我們在使用 KEIL 中的軟件仿真一步步仿真，通過查看相關寄存器的值確認程序無誤。或者通過編譯生成的 HEX 文件燒寫到仿真軟件中，看具體的效果，直到效果無誤即可。 在編 寫程序我們使用的是 KEIL C51，在期內可以軟件調試或者也可以使用仿真芯片來仿真測試。 KEIL C51簡介 KEIL C51 是由 ARM 公司開發的，針對 51 單片機開發設計，內部具體編譯調試軟件仿真等等一系列功