畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的電冰箱溫控器設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 85℃ ， 0191H 為 ℃ ，F(xiàn)C90H 為 55℃ 。 23 22 21 20 21 22 23 24 溫度值低字節(jié) LSB S S S S S 26 25 24 溫度值高字節(jié) MSB 高低溫報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器均由一個(gè)字節(jié)的 EEPROM 組成 ， 使用一個(gè)存儲(chǔ)器功能命令可對(duì) TH、 TL 或配置寄存器寫入。其中配置寄存器的格式如下： 0 R1 R0 1 1 1 1 1 R R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)： R1R0=00， 9 位精度 ,最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為， R1R0=01， 10 位精度 ,最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 ， R1R0=10， 11 位精度 ,最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 375ms， R1R0=11， 12 位精度 ,最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 750ms； 未編程時(shí)默認(rèn)為 12 位精度。 高速暫存器是一個(gè) 9 字節(jié)的存儲(chǔ)器。開始兩個(gè)字節(jié)包含被測(cè)溫度的數(shù)字量信息 ； 第 5 字節(jié)分別是 TH、 TL、配置寄存器的臨時(shí)拷貝 ， 每一次上電復(fù)位時(shí)湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 11 被刷新 ； 第 8 字節(jié)未用 ， 表現(xiàn)為全邏輯 1； 第 9 字節(jié)讀出的是 前面所有 8個(gè)字節(jié)的 CRC 碼 ， 可用來保證通信正確。 DS18B20 的一線工作協(xié)議流程是：初始化 → ROM 操作指令 → 存儲(chǔ)器操作指令 → 數(shù)據(jù)傳輸。 部分電路簡(jiǎn)介 過欠電壓檢測(cè)電路 如圖 34（ a）所示即為過欠壓檢測(cè)電路，也稱為電壓窗口比較器。 在圖 34（ a）中， A1,A2 是專用電壓比較器 LM119。 LM119 的內(nèi)部采用射級(jí)接地、集電極開路 的三極管集電極輸出方式。在使用時(shí)，必須外接上拉電阻。 過欠壓檢測(cè)電路只有檢測(cè)出電壓是否穩(wěn)定便可，而 這種電路允許輸出端并接在一起。 此電路的工作原理是： 當(dāng)輸入電壓 UiUR2 時(shí)，比較器 A1 的輸出管截止，而比較器 A2 的輸出管導(dǎo)通，此時(shí)窗口比較器的輸出電平將由比較器 A2 輸出電平確定為低電平。 當(dāng)輸入電壓 UiUR1 時(shí)，比較器 A1 的輸出管導(dǎo)通，而比較器 A2 的輸出管截止，此窗口比較器的輸出電平將由比較器 A1 輸出電平確定為低電平。 只有當(dāng)輸入電壓處于窗口電壓之內(nèi)， 即 UR2UiUR1 時(shí)，比較器 A1 和 A2輸出管均截止，窗口比較器輸出電平是由上拉負(fù)載電阻拉向高電平。此窗口比較器的傳輸特性如圖 34（ b）所示。 R61034512U1A1058967U1BVCCUiUR1UR2R9R10 V o hV o l0U iU R 1U R 2 (a) (b) 圖 3 4 過欠壓檢測(cè)電路 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 12864 液晶連接電路 液晶顯示 屏 有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其他顯示器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，近幾年來被廣泛用于單片機(jī)控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產(chǎn)品中。 利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全 中文人機(jī)交互圖形界面。可以顯示 8 4 行 16 16 點(diǎn)陣的漢字 . 也可完成圖形顯示 .低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。 帶中文字庫(kù)的 128 64 每屏可顯示 4 行 8 列共 32 個(gè) 16 16點(diǎn)陣的漢字，每個(gè)顯示 RAM可顯示 1 個(gè)中文字符或 2 個(gè) 16 8 點(diǎn)陣全高 ASCII碼字符，即每屏最多實(shí)現(xiàn) 32 個(gè)中文字符或 64 個(gè) ASCII 碼字符的顯示。帶中文字庫(kù)的 128 64 內(nèi)部提供 128 2 字節(jié)的字 符顯示 RAM 緩沖區(qū) ， 字符顯示是通過將字符顯示編碼寫入該字符顯示 RAM 實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)寫入內(nèi)容的不同，可分別在液晶屏上顯示 CGROM（中文字庫(kù)）、 HCGROM（ ASCII 碼字庫(kù)）及 CGRAM（自定義字形）的內(nèi)容。 字符顯示的 RAM 的地址與 32 個(gè)字符顯示區(qū)域有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示： 表 3 1 漢字顯示坐標(biāo) X 坐標(biāo) Line1 80H 81H 82H 83H 84H 85H 86H 87H Line2 90H 91H 92H 93H 94H 95H 96H 97H Line3 88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH 8EH 8FH Line4 98H 99H 9AH 9BH 9CH 9DH 9EH 9FH 在此系統(tǒng)中，液晶采用并口通信， 所以第 15 腳 PSB 端固定接高電平， 引腳 714作為三態(tài)數(shù)據(jù)線， 其 他 引腳說明見表 32，連接圖如圖 35 所示： 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 13 VDD1RW5DB07DB29DB411DB613PSB15RST17LEDA19VSS2RS4E6DB18DB310DB512DB714LEDK20液晶 HG128*6412864VCC VCC 圖 3 5 12864 液晶連接電路圖 表 3 2 12864 引腳功能說明 引腳號(hào) 引腳名稱 方向 功能說明 1 VSS 模塊的電源地 2 VDD 模塊的電源正端 3 V0 LCD 驅(qū)動(dòng)電壓輸入端 4 RS(CS) H/L 并行的指令 /數(shù)據(jù)選擇信號(hào)；串行的片選信號(hào) 5 R/W(SID) H/L 并行的讀寫選擇信號(hào)；串行的數(shù)據(jù)口 6 E(CLK) H/L 并行的使能信號(hào)；串行的同步時(shí)鐘 16 NC 空腳 17 /RET H/L 復(fù)位 低電平有效 18 NC 空腳 19 LED_A 背光源正極（ LED+5V） 20 LED_K 背光源負(fù)極（ LEDOV） 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 第 4 章 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的電冰箱溫控器軟件設(shè)計(jì)主要由 顯示子程序、讀出并處理 DS18B20的測(cè)量溫度值程序、 預(yù)置溫度調(diào)節(jié)程序、 溫度判斷控制程序、電冰箱開啟延時(shí)程序、還有軟件復(fù)位程序等 組成 。 軟件程序設(shè)計(jì)總體 流程圖 如下圖 41： 開 始L C D 初 始 化定 時(shí) 器 1 初 始 化D S 1 8 B 2 0 讀 取 溫 度顯 示 讀 取 到 的 溫 度 值 判 斷 是 否 有 鍵按 下增 或 減 預(yù) 設(shè) 溫 度 值顯 示 預(yù) 設(shè) 溫 度 值判 斷 壓 縮 機(jī) 是 否該 工 作開 啟 延 時(shí) 功 能判 斷 門 的 開 關(guān)顯 示 開 門 狀 態(tài)YYNN顯 示 關(guān) 門 狀 態(tài)YN 圖 4 1 軟件程序設(shè)計(jì)總體流程圖 由于 51 系列的單片機(jī)沒有停機(jī)的指令，所以可以利用主程序設(shè)置死循環(huán)反復(fù)運(yùn) 行各個(gè)任務(wù)。于是就把有實(shí)時(shí)要求的部分放在最內(nèi)層的循環(huán)中。 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 15 顯示子程序 在 本次設(shè)計(jì)中，顯示子程序包括三部分 ： 往 LCD 液晶顯示屏發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)或指令子程序， LCD 液晶屏初始化子程序，顯示數(shù)據(jù)處理程序。 1) 往 LCD 液晶顯示屏發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)或指令子程序 其調(diào)用的 函數(shù) 是 void TransferData(char data1,bit DI)，在程序中首先將并行口選擇為寫的狀態(tài)，然后選擇將要傳送的是指令還是數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)送到 P1 口，打開并行口的使能端，等待數(shù)據(jù)輸出完畢后關(guān)閉并行口使能。其流程圖如圖 42 所示。 開 始并 行 口 置 寫 狀 態(tài)選 擇 傳 送 數(shù) 據(jù) /指 令將 數(shù) 據(jù) 送 到 P 1 口打 開 并 口 使 能傳 送 完 畢 ， 關(guān) 閉 并 口返 回 開始選擇并口工作模式復(fù)位復(fù)位置高設(shè)為8bit控制接口關(guān)閉顯示返回打開顯示清屏設(shè)置光標(biāo)右移顯示產(chǎn)品信息 圖 4 2 傳送數(shù)據(jù)流程圖 圖 4 3 LCD 液晶初始化程序流程圖 2) LCD 液晶屏初始化子程序 其使用的函數(shù)是 void initinal(void)，僅在開機(jī)時(shí)調(diào)用一次，主要負(fù)責(zé)設(shè)置 LCD液晶屏的一些狀態(tài)，包括設(shè)置 液晶 總線 模式，芯片復(fù)位，功能 設(shè)定 ，關(guān)閉芯片顯示，設(shè)置芯片動(dòng)態(tài)顯示，清屏，設(shè)置起始行 0 行 0 列；液晶初始化結(jié)束返回。 LCD液晶屏初始化完成后就可以顯示各種字符了，即進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 具體流程圖43 所示。 3) 顯示數(shù)據(jù)處理程序 調(diào)用方式： void lcd_mesg(uchar code *adder1) 函數(shù)說明：顯示全屏的內(nèi)容 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 調(diào)用方式： void lcd_mesg2(uchar add,uchar code *adder2) 函數(shù)說明：顯示某一行的內(nèi)容 調(diào)用方式： void LCD_w_wd(uchar add2,int wwd,uchar fs) 函數(shù)說明： 溫度顯示處理并送入 LCD 的指定區(qū)域 這些函數(shù)的使用可以使得顯示內(nèi)容時(shí)， 非常合適的處理好了頁(yè)切換和列切換，只要通過查表送至 12864 液晶顯示屏 RAM 中便可顯示自如。 DS18B20 程序 整個(gè) DS18B20 程序 調(diào)用方式是 uint ReadTemperature(void)，該函數(shù) 主要包括了對(duì) DS18B20 的初始 復(fù)位 ，讀溫度，溫度轉(zhuǎn)換，計(jì)算溫度等子程序 ，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)擴(kuò)大 10 倍返回主函數(shù)，提供給下一個(gè)函數(shù)使用。 讀 DS18B20 程序流程圖如圖 44。 開 始初 始 復(fù) 位跳 過 讀 序 號(hào) 列 號(hào) 的 操 作啟 動(dòng) 溫 度 轉(zhuǎn) 換延 時(shí) 2 s初 始 復(fù) 位跳 過 讀 序 號(hào) 列 號(hào) 的 操 作讀 取 溫 度 寄 存 器 的 值分 別 送 入 a 和 b計(jì) 算 溫 度返 回 十 倍 溫 度 值 圖 4 4 讀 DS18B20 程序流程圖 1） 對(duì) DS18B20 操作時(shí)，首先要將它復(fù)位將 DQ 線拉低 480 至 960s，再將數(shù)據(jù)線拉高 15 至 60s，然后 DS18B20 發(fā)出 60 至此 240s 的低電平作為應(yīng)答信號(hào)，這時(shí)主機(jī)才能對(duì)它進(jìn)行其它操作 [11]。 2） 讀溫度子程序的主要功能是讀出 DS18B20 的 RAM 中的 9 個(gè)字節(jié)。前兩個(gè)就是溫度，將高低字節(jié)分別放入 b 和 a 中。在讀出時(shí)須進(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。 讀操作：主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低湖南人文科技學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 17 電平 1s 以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀起始信號(hào)從主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平起 15s 至 60s，主機(jī)讀取數(shù)據(jù)每個(gè)讀周期最短的持續(xù)期為 60s 周期之間必須有 1s 以上的高電平恢復(fù)期 [11]。 3） 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換開始命令。當(dāng)采用 12 位分辨率時(shí)，轉(zhuǎn)換的時(shí)間約為 750ms。在本程序中，采用 2s 顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換完成。 發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令的 寫操作：將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號(hào)從 DQ 線的下降沿起計(jì)時(shí)，在 15s 到 60s 這段時(shí)間內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行檢測(cè)，如數(shù)據(jù)線為高電平則寫 1；若為低電平， 則寫 0，完成了一個(gè)寫周期在開始另一個(gè)寫周期前，必須有 1s 以上的高電平恢復(fù)期每個(gè)寫周期必須要有 60 s 以上的持續(xù)期 [11]。 4） 計(jì)算溫度子程序?qū)?RAM 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。因?yàn)閺?DS18B20 中讀出的二進(jìn)制值必須先轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制值，才能用于字符的顯示。 DS18B20 的轉(zhuǎn)換精度為 9~12 位可選，為了提高精度采用 12 位。在采用 12 位轉(zhuǎn)換精度時(shí)，溫度寄存器里的值是以 為步進(jìn)的，即溫度值為溫度寄存器里的二進(jìn)制值乘以 ，就是實(shí)際的十進(jìn)制溫度值。擴(kuò)大十倍，四舍五入后便可將 精度精確到 ℃。 預(yù)置溫度調(diào)節(jié)程序 在本次設(shè)計(jì)中，可預(yù)置的溫度范圍可以從 20~20℃ 。在編寫程序過程中，如果直接對(duì) 代表溫度值的變量 yskey 的值在 20~20 操作對(duì)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換將很復(fù)雜和麻煩。于是我將 其 yskey 值 的范圍移至 140 間， 進(jìn)而就不需要去處理 yskey 復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換的問題了。 程序的詳細(xì)設(shè)計(jì)流程圖如下圖 45： 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 開 始判 斷 有 鍵 是 否 按 下是 否 為 加 溫 度 鍵 y s k e y 值 自 增 1 y s k e y 值 自 減 1返 回 y s k e y 值YYNN 圖 4 5 預(yù)置溫度調(diào)節(jié)程序流程圖 yskey 返回給主函數(shù)中 的 ys 后， 要得到真實(shí)的溫度值， 只需要判斷 ys 是大于等于 20，還是小于 20 的。 若其值 大于則減去 20 即為要預(yù)設(shè)的實(shí)際 正數(shù) 溫度值；若是其值小于 則 20 減去其值，再加上一個(gè)負(fù)數(shù)符號(hào)便是要預(yù)設(shè)的負(fù)溫度值。將其值送入指