基于电子温控方式的电冰箱控制电路的设计方案.docx

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1、.基于电子温控方式的电冰箱掌握电路的设计方案1. 引言1.1 课题背景及意义冰箱是深刻转变了人类生活的现代奇迹之一。在人们制造冰箱之前,保存肉类的唯一方法是腌制,而在夏季喝到冰镇饮料更是一种奢望。随着国民经济的日益进展,人民的生活水平有了很大的提高,冷冻器具在家庭,医院, 旅馆,餐厅和科研单位得到了广泛的应用。电冰箱作为应用较为普及的家用电器,近年来,随着微电子技术、传感器技术以及掌握理论的进展,其呈现迅猛进展,电冰箱向大容量、多功能、无氟、节能、智能化、人性化方向进展,因此传统的机械式、简洁的电子掌握难以满足现代冰箱的进展要求。电冰箱一般设有冷冻室和冷藏室。冷冻室的温度为:- 16 - 24

2、 。冷藏室的温度为:28 。电冰箱掌握的主要任务就是保持箱食品最正确温度,到达食品保鲜的目的。而此次设计的目的则是生疏温控器的原理,并通过开发板模拟实现电冰箱温控器。1.2 国外争论背景长期以来,在电子行业,温控器正快速进展。温控器是掌握末端装置,实现分室温度掌握和节能运行的关键。一般电冰箱温控器根本上是一个独立的闭环温度调整系统 ,主要由温度传感器、掌握器、温度设定机构等装置组成。其掌握原理是电冰箱温控器依据温度传感器测得的室温与设定值的比较结果发生掌握信号,掌握电冰箱压缩机电源的开关,即用切断和翻开压缩机电源的方式,调整电冰箱温度。第一代空调温控器主要是电气式产品 ,空调温控器的温度传感器

3、承受双金属片或气动温包,通过“给定温度盘“调整预紧力来设定温度,风机三速开关和季节转换开关为泼档式机械开关。这类温控器产品普遍存在“温度设定分度值过粗“、“时间常数太大“、“机械开关易损坏“等问题。其次代空调温控器为电子式产品,温度传感器承受热敏电阻或热电阻,局部产品的温 / 32度设定和风速开关通过触摸键和液晶显示屏实现人机交互界面 ,冷热切换自动完成,运算放大电路和开关电路实现双位调整。这类智能空调温控器产品改善了人机交互界面,解决了“温度设定分度值过粗“等问题,但仍存在“掌握精度不高“、“时间常数大“、“操作较简单“等问题。目前国外生产厂家正在争论开发第三代智能型温控器,如 DS18B2

4、0。个别厂家乐观响应国家的政策,应用型掌握模型和数控芯片实现智能掌握。现在已有国厂家生产出了智能型温控器,并已应用于实际工程。这一生产带动电子行业的进展。1.3 课题要求在本次课题争论中我将参考从各个方面收集到的文献,博取其精华。争论方法则是承受 C51 单片机开发板模拟电冰箱工作环境,并模拟设定电冰箱各项参数,以争论电冰箱温控器的工作原理及设计。争论的容主要包括以下方面：1.设计容：设计一种基于电子温控方式的电冰箱掌握电路。2.设计要求：1 用 Protel 99 SE 等电子 CAD 软件设计出原理图,并设计出相应的 PCB 印制板图2 用仿真软件仿真出效果,要有仿真图证明其仿真过程。3.

5、设计参数：1 该电路至少具有温度指示、双温双控、瞬连续电压缩机延时保护、敞门报警、速冻等多种功能。2 肯定要具有电源局部的电路图。1.4 课题设计的目的1、生疏把握单片机程序的编写,并养成好的程序编写习惯；2、学习传感器的工作原理及其应用、学习温度掌握的根本原理；3、娴熟应用相应的绘图软件并制板,提高自己的动手力量；4、娴熟把握系统的调试方法 ,提高自己分析问题的力量以及解决问题的力量； / 322. 方案争论与主要器件选择2.1 系统方案的设计本系统要求设计一个基于电子温控方式的电冰箱掌握系统,该系统是通过液晶显示所设定的温度,温度能随便调整,能自动掌握电冰箱工作,使其通过制冷到达所设定的温

6、度。系统原理图如图 2-1 所示。图 2-1 系统原理图2.2 各个模块的设计方案2.2.1 主控芯片的选择方案一:承受 STM32F103ZET6 作为本系统的主控芯片。ARM Cortex-M3 核的 32 位处理器,72M 主频,LQFP144 脚封装,片 Flash 容量为 512K,片 SRAM 容量为 64KB。拥有 2 个 I2C 接口,5 个USART 接口,3 个SPI 接口,一个CAN 接口,功能特别强大,假设这款芯片用在本系统中就真的是大材小用了,而且本钱高。方案二：承受 STC89C52 作为本系统的主控芯片。STC89C52 是片含有 8K Flash 容量的程序存储

7、器,拥有32 个I/O 口,软件编程的自由度大,能够通过编程实现各种各样的算术算法和规律掌握。体积足够小,硬件电路设计简洁,调试便利,而且价格廉价,格外适合本系统。综上所诉,承受 STC89C52 作为本系统的主控芯片,性价比最高。2.2.2 显示器件的选择方案一 ：使用数码管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管 ,八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元多一个小数点显示；按能显示多少个 “8“ 可分为 1 位、2 位、4 位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。由于本电路要求。要 4 位一体的数码管才行 ,但其硬件电路简单 ,且只能显示单纯的数字 ,不能显

8、示电机运转状态。方案二 : 使用液晶 LCD1602.1602 是能显示 2 行,每行 16 个字符,字符包括英文.字符及阿拉伯数字 ,但其不能显示汉字 ,价格廉价。方案三 ：使用液晶 12864. 带中文字库的 128X64 是一种具有 4 位/8 位并行、2 线或 3 线串行多种接口方式,部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块； 其显示区分率为 12864, 置 8192 个 16*16 点汉字,和 128 个 16*8 点ASCII 字符集.利用该模块敏捷的接口方式和简洁、便利的操作指令,可构成全中文人机交互图形界面。可以显示 84 行 1616 点阵的汉字. 也可完成图

9、形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比,不管硬件电路构造或显示程序都要简洁得多,且该模块的价格也略低于一样点阵的图形液晶模块。兼于方案三显示性能优良、价格适中、使用围广、使用简洁,因此本设计承受方案三。2.2.3 温度传感器的选择方案一：承受传统的测温元件,即热电耦和热电阻。温控器的第一选择就可以选择热电耦和热电阻,他们测出的一般都是电压,再转换成对应的温度,但是需要比较多的外部硬件支持。因此这种选择就有如下主要缺点： 硬件电路简单； 软件调试简单； 制作本钱高；方案二：承受美国 DALLAS 半导体公司生产的高性能数字智能温度传感器

10、 DS18B20。DS18B20 作为检测元件,测温围为-55125,最高区分率可达 0.0625。DS18B20 可以直接读出被测温度值,而且承受三线制与单片机相连,削减了外部的硬件电路,具有低本钱和易使用的特点。综上所诉,承受 DS18B20 为本设计的温度传感器器最适宜不过。2.2.4 按键电路的选择方案一：承受独立按键作为键盘电路。硬件电路设计方法格外简洁,一端接地,另一端与单片机的 I/O 口相连。程序一旦检测到 I/O 变为低电寻常,则说明按键被按下,然后单片会执行相应的指令1。 当某单片机系统需要较多按键时,假设连续使用独立按键的话,便会占用过多的 I/O 口资源。方案二：承受矩

11、阵键盘作为键盘电路。44 矩阵键盘承受的是行扫描和列扫描的方式来实现对键盘的识别的。它有效的削减了对单片机 I/O 口资源的暂用,大大的降低了硬 / 32件电路设计的负担。同时在程序的编写上,有了更大的可操作性。综上所述,承受矩阵键盘作为键盘电路对于本系统来说是最好的选择。2.3 主要器件的介绍2.3.1 STC89C52 简介MCS51 单片机 STC89C52 其部根本组成为：一个 8 位的中心处理器CPU,256byte 片 RAM 单元,4Kbyte 掩膜式 ROM,2 个 16 位的定时器计数器,四个 8 位的并行 I/O 口P0,P1,P2,P3,一个全双工串行口 5 个中断源,一

12、个片振荡器和时钟发生电路,可编程串行通道,有低功耗的闲置和掉电模式。这种构造特点打算了单片机具有体积小、本钱低、牢靠性高、应用敏捷、开发效率高、易于被产品化等优点,使其具有很强的面对掌握的力量,在工业自动化掌握、家用电器、智能化仪表、机器人、军事装置等领域获得了广泛的应用。STC89C52 的主要功能如表 2-1 所示、图 2-2 为 STC89C52 的引脚图。主要功能特性兼容 MCS51 指令系统8K 可反复擦写Flash ROM32 个双向I/O 口256x8bit 部 RAM3 个 16 位可编程定时/计数器中断时钟频率 0-24MHz2 个串行中断可编程UART 串行通道2 个外部中

13、断源共 6 个中断源2 个读写中断口线3 级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能图 2-2 单片机引脚分布图表 2-1 STC89C52 主要功能管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口,每脚可吸取 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时,被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时,P0 口作为原码输入口,当 FIASH 进展校验时,P0 输出原码,此时 P0 外部必需被拉高。 / 32P1 口：P1 口是一个部供给上拉电阻的 8 位双向 I/O

14、 口,P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后,被部上拉为高,可用作输入,P1 口被外部下拉为低电寻常,将输出电流,这是由于部上拉的原因。在 FLASH 编程和校验时,P1 口作为第八位地址接收。P2 口：P2 口为一个部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P2 口缓冲器可接收,输出 4 个 TTL门电流,当 P2 口被写“1“时,其管脚被部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2 口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于部上拉的原因。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进展存取时,P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1“时,它利用部

15、上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进展读写时,P2 口输出其特别功能存放器的容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和掌握信号。P3 口：P3 口管脚是 8 个带部上拉电阻的双向 I/O 口,可接收输出 4 个 TTL 门电流。当P3 口写入“1“后,它们被部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3 口将输出电流ILL 这是由于上拉的原因。P3 口也可作为 8051 的一些特别功能口,如下所示： 口管脚备选功能P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2/INT0外部中断 0P3.3/INT1外部中断 1P3.4T0记时器 0 外部输入P3

16、.5T1记时器 1 外部输入P3.6/WR外部数据存储器写选通P3.7/RD外部数据存储器读选通P3 口同时为闪耀编程和编程校验接收一些掌握信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时,要保持 RST 脚两个机器周期的高电寻常间。ALE/PROG：当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在寻常,ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要留意的是：每当用作外部数据存储器时,将跳过一个 ALE 脉冲。如想制止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地

17、址上置 0。此时, ALE 只有在执行 MOVX,MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外, 该引脚被略微拉高。假设微处理器在外部执行状态 ALE 制止,置位无效。 / 32/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN 信号将不消灭。/EA/VPP：当/EA 保持低电寻常,则在此期间外部程序存储器0000H-FFFFH,不管是否有部程序存储器。留意加密方式 1 时,/EA 将部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电寻常,此间部程序存储器。在 FLASH 编程期间,此引脚也用于施加 12V

18、编程电源VPP。XTAL1：反向振荡放大器的输入及部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.3.2 稳压芯片简介本系统中以+5 电压供电为主,系统所需的+5V 电压是由 LM2940 供给的。LM2940 是输出电压固定的低压差三端稳压器,外围电路简洁,只需要外加两个滤波电容就行,便可到达稳定的+5V 电压输出,其典型电路如图 2-3 所示,LM2940 引脚分布图如图 2-4 所示。1、LM2940 的主要性能有以下几点：1 输出电压 5V；2 输出电流 1A；3 输出电流1A 时,最小输入输出电压小于 0.8V；4 最大输入电压 26V；5 工作温度-40+125；6 含

19、静态电流降低电路、电流限制、过宠保护、电池反接和反插入保护电路； 图 2-3 LM2940 的典型稳压电路图 2-4 LM2940 引脚分布图2.3.3 DS18B20 简介温度传感器是本系统不行或缺的元件,其性能的好坏直接影响系统的性能,因此温度传感器承受 DALLAS 公司生产的高性能数字温度传感器 DS18B20。DS18B20 是 DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器,具有 3 引脚 TO92 小体积封装形式；温度测量围为55125,可编程为 9 位12 位 A/D 转换精度,测温区分率可达 0.0625,被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引

20、入,也可承受寄生电源方式产生;多个 DS18B20 可以并联到 3 根或 2 根线上,CPU 只需 / 32一根端口线就能与诸多 DS18B20 通信,占用微处理器的端口较少,可节约大量的引线和规律电路。以上特点使 DS18B20 格外适用于远距离多点温度检测系统。DS18B20 部构造如图 3-3 所示,主要由 4 局部组成：64 位 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL、配置存放器。如图 2-5 所示。图 2-5 DS18B20 的外部封装图DQ： 为数字信号输入输出端;GND：为电源地; VDD：为外接供电电源输入端ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的,它

21、可以看作是该 DS18B20 的地址序列码,每个DS18B20 的 64 位序列号均不一样。64 位 ROM 的排的循环冗余校验码CRC=X8X5X41。ROM 的作用是使每一个DS18B20 都各不一样,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20 的目的。图 2- 6 DS18B20 的部构造2322212021222324DS18B20 用12 位存贮温度值,最高位为符号位。以以下图表为DS18B20 的温度存储方式, 负温度 S = 1,正温度 S = 0,如:0550H 为+ 85,0191H 为 25.0625 ,FC90H 为- 55。SSSSS262524温度值低字节 LSB

22、温度值高字节 MSB0R1R011111凹凸温报警触发器 TH 和 TL、配置存放器均由一个字节的 EEPROM 组成,使用一个存储器功能命令可对 TH、TL 或配置存放器写入。其中配置存放器的格式如下：R1、R0 打算温度转换的精度位数：R1R0=00,9 位精度,最大转换时间为93.75ms,R1R0=01,10 位精度,最大转换时间为 187.5ms,R1R0=10,11 位精度,最大转换时间为 375ms,R1R0=11,12 位精度,最大转换时间为 750ms；未编程时默认为 12 位精度。高速暂存器是一个 9 字节的存储器。开头两个字节包含被测温度的数字量信息；第 3、4、5 字节

23、分别是 TH、TL、配置存放器的临时拷贝,每一次上电复位时被刷；第 6、7、8 字节未用,表现为全规律 1；第 9 字节读出的是前面全部 8 个字节的 CRC 码,可用来保证通信正确。 / 32DS18B20 的一线工作协议流程是：初始化ROM 操作指令存储器操作指令数据传输。2.3.4 LCD1602 简介LCD12864 是一款特别经典的点阵式 LCD,由于其强大的功能以及高性价比因而被广泛运用于日常生活中各种各样的人机交互场合,LCD12864 的实物图见图 3-9 所示。LCD12864 是带中文字库的液晶显示器,满屏时可以显示 4 行 8 列共 32 个汉字,也能显示英文字母的大小写

24、、专用的符号,多样的图案和曲线等,而且每个字符都对应相应的 ASCII 码。假设我们想显示中文字符,只需要设定显示字符位置 ,即设定显示地址,再写入中文字符编码即可。显示 ASCII 字符过程与显示中文字符过程一样。不过在显示连续字符时,只需设定一次显示地址,由模块自动对地址加 1 指向下一个字符位置,否则,显示的字符中将会有一个空的 ASCII 字符位置。图 2-7 LCD12864 实物图 / 323. 硬件电路具体设计本设计是关于电子温控方式的电冰箱掌握设计与实现,硬件电路主要包括：单片机最小系统电路设计、整流电路设计、稳压电路设计、测温电路、过欠电压检测电路等,以下则是硬件电路的具体介

25、绍。3.1 显示电路设计在本设计中承受LCD12864 作为人机交互界面2,用来显示设定转速值以及实际转速值, 以下是对该显示电路的简洁介绍。在原理图设计时将LCD12864 的A0-A7 接到单片机的P0 口,由于P0 口部并没有自带的上拉电阻,因此需要外加 1K的排阻,LCD12864 的第三管脚是液晶显示器清楚度的调整端, 接正电源时清楚度最低,接地时清楚度最高。清楚度过高时会产生“鬼影“,这里通过一个10K的电位器来调整液晶显示器的清楚度, 由于不管是接地还是接电源都会使得LCD12864 的清楚度比较便利系统的调试,电路图如图 4-3 所示。LCD12864 的 EN、RW、RS、R

26、ET、PSB 管脚分别连接到单片机的 P1.0-P1.4,通过对 P1.0-P1.4 管脚的操作就能对LCD12864 进展显示掌握。图 3-1 LCD12864 显示电路图3.2 矩阵键盘电路设计矩阵键盘的电路图如图 3-2 所示,承受的是 4*4 的非编码键盘。图中列线通过串接上拉电阻接入单片机的高四位 I/O 口3作为输入端,而行线接单片机第四位 I/O 口作为输出端。那么,假设按键没有被按下的话,行线跟列线之间是不会倒通的。假设第 N 行第 M 列的按键被按下的话,那么第 N 行与第 M 列之间就会导通。通常我们都是在行线上逐行追加一个扫描信号一般选用低电平用来推断按键的具体位置。图

27、3-2 矩阵键盘电路图3.3 整流电路设计把沟通电变成直流电的过程,称为整流。通常的整流电路有单相全波整流、单相半波.整流、单相桥式整流、倍压整流及多相整流等几种4。虽然单相桥式整流电路所需的二极管个数是全波整流电路的双倍,但是由于电路中两只二极管一起分担反向电压 ,所以每只二极管只需承受一半的电压,而且其流过的电流也比较小,因此在实际的电路设计中被广泛使用。本系统承受的是单相桥式整流电路,如图 3-3 所示。变压器将 220V 的沟通电降压成12V 的沟通电,再通过单相桥式整流电路,整成直流电。图 3-3 整流电路由于图中变压器的额定功率是 5W,工作频率是 50HZ,且次级电压为+12V,

28、因此整流二极管只需要用一般的二极管就行。这里使用的是 IN4007,整流出来的直流电压是+16V,滤波电路用一个 2200uF 的电解电容和一个瓷片 104 电容。3.4 根本稳压电源电路设计根本稳压电路如图 3-4 所示,由于电路对电压的稳定性要求较高,所以稳压电路中使用的是 LM2940 系列的稳压芯片,其含静态电流降低电路、电流限制、过宠保护、电池反接和反插入保护电路。LM2940 的 1 脚为输入端,2 脚接地,3 脚为输出端。图 3-4 根本稳压电源电路3.5 测温电路设计DS18B20 硬件电路图如图 3-5 所示。图 3-5 测温电路3.6 报警电路设计报警电路如图 3-6 所示

29、,主要是利用 S8550 三极管PNP 型5来驱动蜂鸣器,从而实现凹凸电平掌握发声。S8550 三极管属于 PNP 管,放射极串接蜂鸣器线圈接至+5V,集电极直接接地,基集通过一个 1K 的限流电阻接至单片机的 P1.7 口。JP 是跳线,可接跳线冒,作为测试点,主要是便利调试使用。当 S8550 三极管的基集接收到低电寻常,三极管导通,蜂鸣器得电工作；当 S8550 三极管接收到高电寻常,三极管截止,蜂鸣器失电停顿工作。本系统中,当实测误差值超过设定误差围时,蜂鸣器报警。图 3-6 报警电路 / 323.7 过欠压检测电路如图 3-7 所示即为过欠压检测电路,也称为电压窗口比较器。在图 3-

30、7 中,A1,A2 是专用电压比较器 LM119。LM119 的部承受射级接地、集电极开路的三极管集电极输出方式。在使用时,必需外接上拉电阻6。 路允许输出端并接在一起。此电路的工作原理是：过欠压检测电路只有检测出电压是否稳定便可,而这种电当输入电压 UiUR1 时,比较器 A1 的输出管导通,而比较器 A2 的输出管截止,此窗口比较器的输出电平将由比较器 A1 输出电平确定为低电平。只有当输入电压处于窗口电压之,即 UR2UiUR1 时,比较器 A1 和 A2 输出管均截止,窗口比较器输出电平是由上拉负载电阻拉向高电平。图 3-7 过欠压检测电路3.8 总电路图图 3-8 系统原理图图 3-

31、9 系统 PCB 图 / 324. 软件设计基于单片机的电冰箱温控器软件设计主要由显示子程序7、 读出并处理 DS18B20 的测量温度值程序、预置温度调整程序、温度推断掌握程序、电冰箱开启延时程序、还有软件复位程序等组成。软件程序设计总体流程图如图 4-1 所示。由于 51 系列的单片机没有停机的指令,所以可以利用主程序设置死循环反复运行各个任务。于是就把有实时要求的局部放在最层的循环中。图 4- 1 软件程序设计总体流程图4.1 显示子程序在本次设计中,显示子程序包括三局部：往 LCD 液晶显示屏发送一个字节的数据或指令子程序,LCD 液晶屏初始化子程序,显示数据处理程序。1) 往 LCD

32、 液晶显示屏发送一个字节的数据或指令子程序其调用的函数是 void TransferData,在程序中首先将并行口选择为写的状态,然后选择将要传送的是指令还是数据,再将数据送到 P1 口,翻开并行口的使能端,等待数据输出完毕后关闭并行口使能。其流程图如图 4-2 所示。图 4- 2 传送数据流程图图 4- 3 LCD 液晶初始化程序流程图2) LCD 液晶屏初始化子程序其使用的函数是void initinal,仅在开机时调用一次,主要负责设置LCD 液晶屏的一些状态,包括设置液晶总线模式,芯片复位,功能设定,关闭芯片显示,设置芯片动态显示,清屏,设置起始行 0 行 0 列；液晶初始化完毕返回。

33、LCD 液晶屏初始化完成后就可以显示各种字符了,即进入正常工作状态。具体流程图 4-3 所示。3) 显示数据处理程序调用方式：void lcd_mesg 函数说明：显示全屏的容调用方式：void lcd_mesg2 函数说明：显示某一行的容.调用方式：void LCD_w_wd 函数说明：温度显示处理并送入 LCD 的指定区域这些函数的使用可以使得显示容时,格外适宜的处理好了页切换和列切换,只要通过查表送至 12864 液晶显示屏 RAM 中便可显示自如。4.2 DS18B20 程序整个 DS18B20 程序调用方式是 uint ReadTemperature,该函数主要包括了对DS18B20

34、 的初始复位,读温度,温度转换,计算温度等子程序,并将转换后的数据扩大 10 倍返回主函数,供给应下一个函数使用。读 DS18B20 程序流程图如图 4-4。图 4- 4 读 DS18B20 程序流程图1） 对 DS18B20 操作时,首先要将它复位将DQ 线拉低480 至960s,再将数据线拉高15 至 60s,然后DS18B20 发出 60 至此 240s 的低电平作为应答信号,这时主机才能对它进展其它操作11。2） 读温度子程序的主要功能是读出 DS18B20 的 RAM 中的 9 个字节8。 前两个就是温度,将凹凸字节分别放入 b 和 a 中。在读出时须进展CRC 校验,校验有错时不进

35、展温度数据的改写。读操作：主机将数据线从高电平拉至低电平1s 以上,再使数据线升为高电平,从而产生读起始信号从主机将数据线从高电平拉至低电平起15s 至60s, 主机读取数据每个读周期最短的持续期为 60s 周期之间必需有 1s 以上的高电平恢复期11。3） 温度转换命令子程序主要是发送温度转换开头命令。当承受 12 位区分率时,转换的时间约为 750ms。在本程序中,承受 2s 显示程序延时法等待转换完成。发送温度转换命令的写操作：将数据线从高电平拉至低电平,产生写起始信号从 DQ 线的下降沿起计时,在 15s 到 60s 这段时间对数据线进展检测,如数据线为高电平则写 1； 假设为低电平,

36、则写 0,完成了一个写周期在开头另一个写周期前,必需有 1s 以上的高电平恢复期每个写周期必需要有 60 s 以上的持续期11。4） 计算温度子程序将 RAM 中读取值进展 BCD 码的转换运算,并进展温度值正负的判定。由于从 DS18B20 中读出的二进制值必需先转换成十进制值,才能用于字符的显示。DS18B20 的转换精度为 912 位可选,为了提高精度承受 12 位。在承受 12 位转换精度时,温度存放器里的值是以 0.0625 为步进的,即温度值为温度存放器里的 / 32二进制值乘以 0.0625,就是实际的十进制温度值。扩大十倍,四舍五入后便可将精度准确到 0.1。4.3 预置温度调

37、整程序在本次设计中,可预置的温度围可以从-2020。在编写程序过程中,假设直接对代表温度值的变量 yskey 的值在-2020 操作对数据的转换将很简单和麻烦。于是我将其 yskey 值的围移至 1-40 间,进而就不需要去处理 yskey 简单的数据类型转换的问题了。程序的具体设计流程图如以下图 4-5：图 4- 5 预置温度调整程序流程图yskey 返回给主函数中的 ys 后,要得到真实的温度值,只需要推断 ys 是大于等于 20, 还是小于 20 的。假设其值大于则减去 20 即为要预设的实际正数温度值；假设是其值小于则20 减去其值,再加上一个负数符号便是要预设的负温度值。将其值送入指

38、定的温度显示区域,我们便能够适时的看到调整的预置温度了。4.4 推断掌握程序推断掌握程序是依据用户设定的温度值和 DS18B20 实时测得温度值9相 比较,从而决定是否需要制冷,并在液晶屏上显示其工作状态。而对压缩机的掌握则是通过掌握继电器的通断打算是否给压缩机通电工作来实现的。当 ysj=1,也就是 P1.1 脚为高电平的时候, 继电器闭合,压缩机通电工作；当 ysj=0 时,继电器断开,压缩机停顿工作。假设当压缩机的工作电压不正常时,压缩机将有被烧坏的危急,程序自动进入故障处理局部,在液晶显示屏上显示故障缘由,压缩机停顿工作。直到故障解除,然后重行启动电冰箱程序。图 4-6 所示的就是该程

39、序的流程图。为了避开冷气泄露,节约电能需要进展电冰箱门关好与否的检查,因此在程序中又设置一推断门是否关好的语句能够准时地提示用户门没关好。这一局部将不再图 4-6 中画出。图 4- 6 推断掌握程序流程图 / 324.5 开启延时程序该功能要求压缩机停机时间超过5 分钟才能启动,以延长压缩机的寿命,这就要求在每次电冰箱上电时,都要检查压缩机停机是否到 5 分钟。假设未到达需延时到 5 分钟后才能启动,因此在设计时应有推断与延时功能。按功能要求,电冰箱无论是自动停机还是强制停机。为了延长压缩机的寿命,都要延时5 分钟后压缩机才能启动。即在每次接通压缩机时,单片机计时,利用单片机将计数值保存在软件

40、设计时,每次上电都要检查此数据是否到 5 分钟。假设时间不到,延时后才能接通压缩机。为了在单片机延时期间不耽误其他程序的执行和处理,在此使用定时器 T1 计时,并且使用工作组 2,循环定时延迟 5 分钟。但在本程序中压缩机的开启延时时间为 30 秒,便利演示。图 4-7 为开启延时程序流程图10。图 4- 7 开启延时程序流程 / 325. 仿真调试5.1 PROTEUS 介绍Proteus 是目前最好的模拟单片机外围器件的工具,真的很不错。可以仿真 51 系列、AVR,PIC 等常用的 MCU 及其外围电路如 LCD,RAM,ROM,键盘,马达,LED,AD/DA,局部 SPI 器件,局部

41、IIC 器件,Proteus 与其它单片机仿真软件不同的是,它不仅能仿真单片机 CPU 的工作状况,也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作状况。因此在仿真和程序调试时,关心的不再是某些语句执行时单片机存放器和存储器容的转变 ,而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真试验,从某种意义上讲,是弥补了试验和工程应用间脱节的冲突和现象。5.2 电路仿真图如图 5-1、5-2 分别为温度传感器采集仿真图、温度显示仿真图。该仿真是在 protues 软件里进展的,系统仿真图见附录 1。图 5- 1 温度传感器采集仿真图图 5- 2 温度显示仿真图结论本设计综合运

42、用了 stc89c52 强大的开发应用功能,成功实现了 LCD12864 的中文显示和矩阵键盘的编译。实现了温控电冰箱电路的设计,该电路具有温度指示、双温双控、瞬连续电压缩机延时保护、敞门报警、速冻等多种功能。通过这次毕业设计,使我对51 单片机的生疏更为深刻,更能够在LCD12864 液晶上随便显示中文字符,对矩阵键盘的编译也有了深刻的生疏。在今后的学习过程中,信任通过自己的学习,能够编译出更为美观更为简洁的程序参考文献1 雷建龙.单片机 c 语言实践教程M.：电子工业,2023.2 吉红.单片机系统设计与调试M.：化学工业出版,2023.3 王用伦.微机掌握技术.第 2 版M.：大学,20

43、23.4 伟.单片机原理及应用M.：机械工业,2023.5 王栓柱.PROTEL 99 SE印刷电路板设计技术M.：西北工业大学,2023.6 钱金发.电子设计自动化技术M.：机械工业,2023致首先感学院能够给我可以让我把自己所学的学问总结起来的时机,通过这次毕业设计, 我对温度系统有了一个整体上的了解,也让我对单片机有了更深的 生疏,尤其是对 12864 液晶中文显示有了更为深刻的争论,对矩阵键盘的功能设计也有了很深刻的生疏。这次毕业设计在周教师的指导下完成,在教师的指导下使我对自己所学学问有了深入了解,让我受益匪浅。在此我还要感我的同组同学。在做毕业设计时,正是在这些同学的帮助下,我抑制

44、了一个又一个困难,直到本文的顺当完成。他们此次设计中做了很多工作,在这里请承受我真诚的意！附录附录 1 系统仿真图：系统仿真图附录 2 源代码： #include #include #include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned char uchar code table;uint door; ucharfushu; ucharfushu1; uinttemp;ucharys; uchar yskey=20; uint n=0;sbitRS =P24;sbitWRD=P25;sbitE= P26;sbitPSB=P21;sbitRES=P23;sbitDQ=P17;/ds18b20 端口sbitysj=P11;/掌握继电器sbitKEY_1 = P33; /上sbitKEY_2 = P31; /下sbitKEY_3 = P32; /sbitKEY_4 = P12; / 模拟电压是否正常voidlcd_w_gzztpd;voidlcd_w_menkg;voidLCD_w_wd; voidTransferData;.void