基于單片機(jī)鍋爐溫度控制系統(tǒng)改

1、摘 要隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，溫度的測(cè)試已經(jīng)影響到我們的生活、工作、科研、各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為了一種非常重要的事情，因此設(shè)計(jì)一個(gè)溫度測(cè)試的系統(tǒng)勢(shì)在必行。本文主要介紹了一個(gè)基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)字溫度報(bào)警器系統(tǒng)。詳細(xì)描述了利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20開發(fā)測(cè)溫系統(tǒng)的過(guò)程，重點(diǎn)對(duì)傳感器在單片機(jī)下的硬件連接，軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進(jìn)行了詳盡分析，對(duì)各部分的電路也一一進(jìn)行了介紹，該系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)溫度的采集和報(bào)警，并可以根據(jù)需要任意設(shè)定報(bào)警上下限溫度，它使用起來(lái)相當(dāng)方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，適合于我們?nèi)粘Ｉ詈凸ぁ⑥r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測(cè)量，也可以當(dāng)做溫度處理模塊潛

2、入其他系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴(kuò)展。DS18B20與AT89C52結(jié)合實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)溫度報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度檢測(cè)；AT89C51；DS18B20AbstractWith the predevelopment of the times, the temperature of thetesthas affectedour lives,work andresearchin various fields,has become avery important thing, so the designof at te

3、mperature measurement systems s imperative.This paper describes the digitaltemperature's based onAT89C51 micro controller.Detaileddescription of the useof digital temperature sensorDS18B20temperature measurement systemdevelopmentprocess, focusing on thesensor hardwarein the micro controller is c

4、onnected, software programming, andeach moduleprocessescarried out a detailedanalysis ofthe variousparts of the circuitwere introducedone by one,the system caneasily achieve thetemperature collection andalarm, andthe alarmcan be anyupper and lowertemperatureaccording to need,it isvery convenient to

5、use, with high accuracy, wide range,high sensitivity, small size, low power consumption,suitable forour dailylife andindustrial and agriculturalproductiontemperature measurement,temperatureprocessing modulecan also beused assneakother systems,othermain systemas an auxiliaryexpansion.DS18B20withAT89C

6、51combinedto achieve the mostsimpletemperature alarmsystem, whichis simplestructure, stronganti-jammingcapability,suitable forin-situ temperaturemeasurementsin harsh environments,there isa wide rangeof applications.Key words:SCM;Temperature detection;AT89C51;DS18B20目 錄第1章緒論11.1選題的目的和意義11.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11.

7、3本設(shè)計(jì)所做的主要工作2第2章系統(tǒng)方案論證及工作原理42.1設(shè)計(jì)方案論證42.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖4第3章硬件電路設(shè)計(jì)53.1主控電路設(shè)計(jì)63.2溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì)7測(cè)溫芯片的選擇8溫度測(cè)量電路113.3復(fù)位電路133.4 溫度控制電路設(shè)計(jì)133.5顯示電路設(shè)計(jì)143.6報(bào)警電路設(shè)計(jì)163.7穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)173.8按鍵電路設(shè)計(jì)17第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)194.1系統(tǒng)主流程圖設(shè)計(jì)194.2中斷服務(wù)程序194.3DS18B20溫度采集子程序設(shè)計(jì)204.4 LCD液晶顯示子程序設(shè)計(jì)21總結(jié)23致謝24參考文獻(xiàn)25附錄1 總電路圖26附錄2 源程序27第1章 緒論1.1 選題的目的和意義鍋爐是一種熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備

8、，由鍋和路兩大主體和保證其安全經(jīng)濟(jì)連續(xù)運(yùn)行的附件，儀表附屬設(shè)備，自控和保護(hù)系統(tǒng)組成，水在鍋（鍋筒）中不斷被爐里燃料燃燒釋放出來(lái)的能量加熱，溫度升高并產(chǎn)生帶壓蒸汽，由于水的沸點(diǎn)隨壓力的升高而升高，鍋是密封的，水蒸氣在里面的膨脹受到限制而產(chǎn)生壓力形成熱動(dòng)力（嚴(yán)格的說(shuō)鍋爐的水蒸氣是水在鍋筒中定壓加熱至飽和水再汽化形成的）作為一種能源廣泛使用。鍋爐廣泛用于生產(chǎn)和生活之中。中小型鍋爐作為供暖設(shè)備用于提供熱水，取暖方面得到了廣泛應(yīng)用。目前，取暖多采用集中供暖方式。集中供暖，一般都是按一個(gè)采暖季每平方（建筑面積）來(lái)收費(fèi)的，對(duì)北方地區(qū)來(lái)說(shuō)，天氣比較冷，需要供暖時(shí)間長(zhǎng)，應(yīng)該集中供暖省錢。指集中集團(tuán)式供暖的一種形

9、式。從能源利用方面講，集中供暖一次性投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，無(wú)論是否需要，暖氣始終全天供熱，因樓層不同而造成溫度不均，若遇到供暖偏熱，居民只有開窗降溫，使寶貴的能源白白浪費(fèi)。這種供暖方式從原理上而言，效率較高。集中供暖的鍋爐大多數(shù)是燃媒鍋爐，鍋爐燃燒時(shí)污染大，已經(jīng)帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。由于這些用戶采用集中取暖，給個(gè)別用戶帶來(lái)不便的缺陷。目前市場(chǎng)上家用燃?xì)忮仩t為進(jìn)口，價(jià)格高，售后服務(wù)不夠完善，不利于燃?xì)忮仩t的推廣使用，研制燃?xì)忮仩t的公司亦相對(duì)較少。因此研制開發(fā)小型家用燃?xì)忮仩t就具有現(xiàn)實(shí)的意義與客觀的市場(chǎng)價(jià)值。本設(shè)計(jì)將結(jié)合小型家用燃?xì)忮仩t實(shí)際的需要，利用MCS-51系列單片機(jī)為核心器件組成溫度控制

10、系統(tǒng)，采用溫度采集技術(shù)，通過(guò)運(yùn)行和分析研究，以期正確認(rèn)識(shí)和全面理解利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度采集技術(shù)在過(guò)程控制中的應(yīng)用。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在國(guó)外，燃?xì)忮仩t目前已得到了普遍應(yīng)用。家用燃?xì)忮仩t常見的是套管式燃?xì)忮仩t、板換式燃?xì)忮仩t、冷凝式燃?xì)忮仩t。隨著科技的發(fā)展以及各種客觀條件的具備，生活采暖用燃?xì)忮仩t的應(yīng)用也必將得到進(jìn)一步的發(fā)展與推廣。隨著燃料不斷補(bǔ)給，燃料充足，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)逐步完善，燃?xì)馐褂寐手鸩綍?huì)提高。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與開放，國(guó)有企業(yè)享受國(guó)家能源補(bǔ)貼的取消，住房逐漸私有化，供熱管網(wǎng)費(fèi)、采暖費(fèi)全部由個(gè)人支付。會(huì)有越來(lái)越多的人放棄集中供熱方式而采用分散采暖方式。而小型家用燃?xì)忮仩t的使用作為集中供暖的一個(gè)

11、很好補(bǔ)充或替代它必將被越來(lái)越多的人關(guān)注和選用成為趨勢(shì)。根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)際情況和環(huán)保上的考慮和要求，燃煤鍋爐由于污染并且效率不高，已經(jīng)逐漸被淘汰；燃油和燃?xì)忮仩t也存在著燃料供應(yīng)不方便和安全性等問(wèn)題。因此在人口密集的居民區(qū)、旅館、醫(yī)院和學(xué)校，電加熱鍋爐完全能替代燃煤、燃油、燃?xì)忮仩t。電加熱鍋爐采用全新加熱方式，無(wú)污染，完全可以稱為綠色環(huán)保鍋爐。電加熱鍋爐具有許多優(yōu)點(diǎn)，使其比其他形式的鍋爐更具吸引力，其具體優(yōu)點(diǎn)如下【1】：1、無(wú)污染。由于采用電加熱方式，電能直接轉(zhuǎn)換為熱能，不需要采用燃燒的方式將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，因此就不會(huì)排放出有害的氣體雜質(zhì)，也不會(huì)產(chǎn)生灰渣，很適宜環(huán)保方面的要求，更適合安放在人口十分密集

12、的生活區(qū)，辦公區(qū)。2、能量轉(zhuǎn)化效率很高。電加熱鍋爐采用加熱元件直接與水接觸，加熱時(shí)轉(zhuǎn)換效率很高，能量轉(zhuǎn)化率也很高，一般可達(dá)到95%，而最新最好的鍋爐更是能達(dá)到98%以上。3、鍋爐本體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全性好。電加熱鍋爐本體結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，不需要布置管路，沒有燃燒室，沒有煙道，故而不會(huì)出現(xiàn)燃煤、燃?xì)?、燃油鍋爐存在的爆炸和泄漏的危險(xiǎn)。4、體積小，重量輕，占地面積小。由于本體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使得電熱鍋爐體積可以做的很小，簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)更加便于布置，占地面積也就減小。5、鍋爐啟動(dòng)、停止速度快，運(yùn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，調(diào)節(jié)速度快，操作簡(jiǎn)單。由于加入元件工作由外部電氣開關(guān)控制，所以鍋爐啟停速度快，通過(guò)控制各加熱元件的開關(guān)，可以

13、在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)運(yùn)行負(fù)荷，調(diào)節(jié)操作迅速、簡(jiǎn)單。與燃煤、燃油、燃?xì)忮仩t相比，操作運(yùn)行更加方便、簡(jiǎn)單。6、可采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。電熱鍋爐的溫度和水位的控制都能通過(guò)計(jì)算機(jī)完成，使電熱鍋爐的運(yùn)行完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，最大程度的將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)的鍋爐行業(yè)【2】。1.3 本設(shè)計(jì)所做的主要工作目前，世界計(jì)算機(jī)市場(chǎng)上出現(xiàn)了專門用于工業(yè)控制的單片機(jī)系列產(chǎn)品，單片機(jī)以其體積小、重量輕、功耗低、價(jià)格便宜、功能強(qiáng)的特點(diǎn)，在工業(yè)控制的實(shí)踐中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用單片機(jī)不僅可以實(shí)現(xiàn)各種常規(guī)的控制，還可以根據(jù)被控對(duì)象的特性，充分利用控制理論的最新研究成果，采用更完善的控制方式，以獲得更好的控制效果。目前，由于家用

14、鍋爐屬于批量生產(chǎn)，而且每臺(tái)鍋爐需要一套完整的控制系統(tǒng)，針對(duì)這些特點(diǎn)，尤其從產(chǎn)品成本角度出發(fā)，以MCS-51為核心器件組成的控制系統(tǒng)是比較理想的選擇。此外，MCS-51系列單片機(jī)運(yùn)算能力、完備的控制功能、加上完善的外部接口電路，對(duì)中小型鍋爐控制系統(tǒng)完全可以勝任。在外圍芯片選取時(shí)，盡量選取典型的、易于擴(kuò)展和替換的芯片和電路，并本著節(jié)約成本的思想。選用基于單總線的數(shù)字溫度傳感器DS18B20和LCD液晶顯示器。DS18B20溫度傳感器采用美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域；L

15、CD液晶顯示器為平面超薄的顯示設(shè)備，它由一定數(shù)量的彩色或黑白像素組成，放置于光源或者反射面前方。液晶顯示器功耗很低，因此倍受工程師青睞，適用于使用電池的電子設(shè)備。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點(diǎn)、線、面配合背部燈管構(gòu)成畫面。它們二者與單片機(jī)的接口比較簡(jiǎn)單，而且編程強(qiáng)度不大，既保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期，節(jié)約了開發(fā)成本。系統(tǒng)在軟件上采取模塊化的程序結(jié)構(gòu)。主程序作為控制程序，為整個(gè)系統(tǒng)軟件的一條主線，其它功能模塊均采用子程序調(diào)用、查詢等方式，為調(diào)試和擴(kuò)充提供了方便。本系統(tǒng)的電源采用市場(chǎng)上常見的W7800(7800)系列7805電源穩(wěn)壓芯片，模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)分別用單獨(dú)的供電回

16、路，以避免電源干擾。利用溫度傳感器DS18B20采集測(cè)量鍋爐水溫；使用LCD液晶顯示器顯示水位的上下限值、預(yù)先設(shè)定的溫度報(bào)警值和當(dāng)前采集的溫度值。利用繼電器控制燃燒器和給水泵的加熱和給水。當(dāng)鍋爐內(nèi)的水的實(shí)際水溫超過(guò)報(bào)警溫度值，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警聲音，這時(shí)接在單片機(jī)一端的繼電器動(dòng)作，燃燒器斷電。此時(shí)溫度傳感器實(shí)時(shí)對(duì)鍋爐溫度檢測(cè)，當(dāng)溫度降到設(shè)定值的下限時(shí)，繼電器重新通電。燃燒器電源重新接通，鍋爐繼續(xù)加熱。如此反復(fù)監(jiān)控溫度。這樣對(duì)鍋爐溫度控制不僅可以節(jié)約能源，提高能源的使用率。此外，為符合實(shí)際本系統(tǒng)對(duì)鍋爐的水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，防止鍋爐干燒和鍋爐水溢出，以免造成能源浪費(fèi)和水溢出引起的鍋爐爆炸嚴(yán)重后果。第2章

17、 系統(tǒng)方案論證及工作原理2.1 設(shè)計(jì)方案論證方案一：采用AT89C51單片機(jī)、7805電源穩(wěn)壓芯片、熱敏電阻、74HC138和1616點(diǎn)陣顯示器，液位控制器等核心部件。另外，在硬件電路上，74HC138、1616點(diǎn)陣顯示器與單片機(jī)接口復(fù)雜，而且它們的外圍電路較多，不適合用在鍋爐的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。采用液位繼電器可以簡(jiǎn)單控制鍋爐液位，但增加了成本開銷。方案二：采用AT89C51單片機(jī)、7805電源穩(wěn)壓芯片、溫度傳感器DS18B20和液晶顯示器LCD1602等核心部件。該方案采用液晶顯示器來(lái)顯示水位的上下限值、當(dāng)前水位、預(yù)先設(shè)定的溫度報(bào)警值和當(dāng)前采集的溫度值，直觀、接口簡(jiǎn)單而且編程強(qiáng)度不大。用不銹

18、鋼管制作成的裝置放于水位上下限，簡(jiǎn)單。這樣就可以縮短系統(tǒng)的開發(fā)周期，減少系統(tǒng)成本開銷。綜上分析，采用第二種方案。本系統(tǒng)主控單片機(jī)的全部程序都是用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫，采用KeiluVision3集成開發(fā)環(huán)境來(lái)開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用程序。2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖鍋爐溫度控制系統(tǒng)的主控部分由單片機(jī)構(gòu)成。通過(guò)按鍵電路進(jìn)行溫度報(bào)警值的設(shè)定，并對(duì)鍋爐的水溫進(jìn)行采集及處理，然后與報(bào)警值比較，當(dāng)溫度值大于溫度上限值(報(bào)警值)時(shí)就報(bào)警，停止加熱。當(dāng)溫度少于溫度下限值時(shí)，重新啟動(dòng)進(jìn)行加熱處理。以此重復(fù)對(duì)鍋爐溫度控制。同時(shí)為結(jié)合實(shí)際需要，本系統(tǒng)亦對(duì)鍋爐水位進(jìn)行控制。液晶顯示，顯示水位上限值，水位下限值以及溫度報(bào)警值和實(shí)際溫度值。圖2

19、-1所示是其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。報(bào)警AT89S51繼電器復(fù)位燃燒器液晶顯示溫度采集穩(wěn)壓電源按鍵設(shè)定圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在工業(yè)生產(chǎn)中，鍋爐是一種重要的動(dòng)力系統(tǒng)。其中鍋爐的溫度過(guò)程控制，又是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本系統(tǒng)過(guò)程控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于燃?xì)忮仩t的水溫控制系統(tǒng)。在燃?xì)忮仩t里面，天然氣液化石油氣作為燃料，鍋爐中的水作為加熱對(duì)象。溫度傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路處理后作為單片機(jī)系統(tǒng)的輸入信號(hào)。本系統(tǒng)要采樣的是鍋爐的水溫和鍋爐的水位控制信號(hào)。 溫度控制系統(tǒng)的控制信號(hào)通過(guò)繼電器控制燃燒器內(nèi)進(jìn)出氣，由三個(gè)進(jìn)氣閥實(shí)現(xiàn)控制。燃燒器的作用是:繼電器接通燃燒器電源后，燃燒器通過(guò)其內(nèi)部的光電檢測(cè)管檢測(cè)鍋爐內(nèi)有無(wú)火光，若有火光則表

20、示點(diǎn)火成功，不需啟動(dòng)點(diǎn)火變壓器，否則啟動(dòng)點(diǎn)火變壓器進(jìn)行點(diǎn)火，同時(shí)電磁閥打開進(jìn)氣，這時(shí)光電管檢測(cè)到火焰，關(guān)閉點(diǎn)火變壓器，系統(tǒng)點(diǎn)火成功。該中小型燃?xì)忮仩t所需要溫度的熱水是根據(jù)用戶需要調(diào)節(jié)的?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)溫度傳感器檢測(cè)到的溫度與溫度設(shè)定值比較，給出控制信號(hào).若實(shí)際溫度大于報(bào)警值時(shí)，單片機(jī)實(shí)行對(duì)繼電器的電源關(guān)斷，這時(shí)燃燒器斷電，鍋爐不進(jìn)行加熱處理。溫度傳感器一直檢測(cè)鍋爐內(nèi)部的水溫。當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)的溫度小于用戶設(shè)定值的時(shí)候，單片機(jī)根據(jù)溫度的比較信號(hào)，重新對(duì)繼電器進(jìn)行通電，鍋爐重新加熱。第3章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 主控電路設(shè)計(jì)AT89S51是美國(guó)ATMEL生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4

21、K bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲(chǔ)器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片機(jī)芯片中，ATMEL公司的功能強(qiáng)大，低價(jià)位AT89S51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。1、 AT89S51主要功能列舉如下：(1) 為一般控制應(yīng)用的8位單芯片。(2) 晶片內(nèi)部具有時(shí)鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至12MHz）。(3) 內(nèi)部程式存儲(chǔ)器（ROM為4KB）。(4) 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM為128B）。(5) 32條雙向輸

22、入輸出線，且每條均可以單獨(dú)做 I/O的控制。(6) 5個(gè)中斷向量源。(7) 2組獨(dú)立的16位定時(shí)器。(8) 單芯片提供位邏輯運(yùn)算指令。2、 AT89S51管腳排列及系統(tǒng)所用引腳功能介紹。管腳排列如圖3-1所示：下面介紹引腳的功能。圖3-1 AT89S51引腳圖1、VCC:AT89S51 電源正端輸入，接+5V。2、GND:電源地端。3、XTAL1:單芯片系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端。4、XTAL2:系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端。 5、PORT0:（P0.0-P0.7）：端口0是一個(gè)8位寬的開路漏極（Open Drain）雙向輸出入端口。P0在當(dāng)做I/O用時(shí)可以推動(dòng)8個(gè)LS的TTL負(fù)載。6、PORT

23、2（P2.0-P2.7）：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng)4個(gè)LS的TTL負(fù)載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來(lái)使用。7、PORT1（P1.0-P1.7）：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)LS TTL負(fù)載，同樣地若將端口1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來(lái)輸入數(shù)據(jù)。8、PORT3（P3.0-P3.7）：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋Ｆ湟_分配如下：

24、9、P3.0：RXD,串行通信輸入。P3.1：TXD，串行通信輸出。P3.2：INT0，外部中斷0輸入。P3.3：INT1，外部中斷1輸入。P3.4：T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。P3.5：T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器1輸入。P3.6：WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫入信號(hào)。P3.7：RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。AT89S51的時(shí)鐘可由內(nèi)部產(chǎn)生也可以由外部產(chǎn)生。在這個(gè)設(shè)計(jì)中只是用了內(nèi)部產(chǎn)生。利用芯片內(nèi)部振蕩電路，在XTAL1，XTAL2（18，19腳）的引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩，用示波器便可觀察到XTAL2輸出的正弦波，定時(shí)元件可以采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路，它與單片機(jī)的接法的如圖3

25、-2所示。晶體可以在1.2MHz-12MHz之間所選，電容可以在20-60pF之間所選，通常選擇30pF左右，電容C6，C7的大小對(duì)振蕩頻率有微小的影響，可起頻率微調(diào)作用。在設(shè)計(jì)印制板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，保證振蕩器可靠工作，一般采用瓷片電容。圖3-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2 溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì)DS18B20是Dallas公司繼DS1820后推出的一種改進(jìn)型智能數(shù)字溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，只需一根線就能直接讀出被測(cè)溫度值，并可根據(jù)實(shí)際需求來(lái)編程實(shí)現(xiàn)9-12位數(shù)字值的讀數(shù)方式【3】。測(cè)溫芯片的選擇圖3-3 DS18B20封裝形式和引腳功能如圖3-3所示，D

26、S18B20的外形如一只三極管，引腳名稱及作用如下：GND:接地端。DQ：數(shù)據(jù)輸入/輸出腳，與TTL電平兼容。VDD：可接電源，也可接地。因?yàn)槊恐籇S18B20都可以設(shè)置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。采用數(shù)據(jù)總線供電方式時(shí)VDD接地，可以節(jié)省一根傳輸線，但完成數(shù)據(jù)測(cè)量的時(shí)間較長(zhǎng)；采用外部供電方式則VDD接+5V，多用一根導(dǎo)線，但測(cè)量速度較快。圖3-4 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖3-4中出示了DS18B20 的主要內(nèi)部部件，下面對(duì)DS18B20內(nèi)部部分進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述【4】：1、64位ROM。64位ROM是由廠家使用激光刻錄的一個(gè)64位二進(jìn)制ROM代碼，是該芯片的標(biāo)識(shí)號(hào)，如表3

27、-1所示：表3-1 64位ROM標(biāo)識(shí)8位循環(huán)冗余檢驗(yàn)48位序列號(hào)8位分類編號(hào)（10H）MSB LSBMSB LSBMSB LSB第1個(gè)8位表示產(chǎn)品分類編號(hào)，DS18B20的分類號(hào)為10H；接著為48位序列號(hào)。它是一個(gè)大于2811012的十進(jìn)制編碼，作為該芯片的唯一標(biāo)示代碼；最后8位為前56位的CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，由于每個(gè)芯片的64位ROM代碼不同，因此在單總線上能夠并接多個(gè)DS18B20進(jìn)行多點(diǎn)溫度實(shí)習(xí)檢驗(yàn)。2、溫度傳感器。溫度傳感器是DS18B20的核心部分，該功能部件可完成對(duì)溫度的測(cè)量通過(guò)軟件編程可將-55-125范圍內(nèi)的溫度值按9位、10位、11位、12位的分辨率進(jìn)行量化，以上的分辨率

28、都包括一個(gè)符號(hào)位，因此對(duì)應(yīng)的溫度量化值分別為0.5、0.25、0.125、0.0625，即最高分辨率為0.0625。芯片出廠時(shí)默認(rèn)為12位的轉(zhuǎn)換精度。當(dāng)接收到溫度轉(zhuǎn)換命令（44H）后，開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后的溫度以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式表示，存儲(chǔ)在高速緩存器RAM的第0，1字節(jié)中，二進(jìn)制數(shù)的前5位是符號(hào)位。如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，只要將測(cè)得的數(shù)值乘上0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測(cè)得的數(shù)值需要取反加1再乘上0.0625即可得到實(shí)際溫度。3、高速緩存器。DS18B20內(nèi)部的高速緩存器包括一個(gè)高速暫存器RAM和一個(gè)非易失性可電擦除的EEPROM。非易

29、失性可點(diǎn)擦除EEPROM用來(lái)存放高溫觸發(fā)器TH、低溫觸發(fā)器TL和配置寄存器中的信息。4、配置寄存器。配置寄存器的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換率。DS18B20工作是按此寄存器的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值，它是高速緩存器的第5個(gè)字節(jié)，該字節(jié)定義如表3-2所示：表3-2 匹配寄存器TMR0R111111TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式，在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)；R1和R0用來(lái)設(shè)置分辨率；其余5位均固定為1。DS18B20分辨率的設(shè)置如表3-3所示：表3-3 DS18B20分辨率的設(shè)置R1R0分辨率最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 /ms009位93.7

30、50110位187.51011位3751112位750DS18B20依靠一個(gè)單線端口通訊。在單線端口條件下，必須先建立ROM 操作協(xié)議，才能進(jìn)行存儲(chǔ)器和控制操作。因此，控制器必須首先提供下面5個(gè)ROM 操作命令之一：1、讀ROM；2、匹配ROM；3、搜索ROM；4、跳過(guò)ROM；5、報(bào)警搜索。這些命令對(duì)每個(gè)器件的激光ROM 部分進(jìn)行操作，在單線總線上掛有多個(gè)器件時(shí)，可以區(qū)分出單個(gè)器件，同時(shí)可以向總線控制器指明有多少器件或是什么型號(hào)的器件。成功執(zhí)行完一條ROM 操作序列后，即可進(jìn)行存儲(chǔ)器和控制操作，控制器可以提供6 條存儲(chǔ)器和控制操作指令中的任一條。一條控制操作命令指示DS18B20完成一次溫度測(cè)

31、量。測(cè)量結(jié)果放在DS18B20的暫存器里，用一條讀暫存器內(nèi)容的存儲(chǔ)器操作命令可以把暫存器中數(shù)據(jù)讀出。溫度報(bào)警觸發(fā)器TH 和TL 各由一個(gè)EEPROM字節(jié)構(gòu)成。如果沒有對(duì)DS18B20使用報(bào)警搜索命令，這些寄存器可以做為一般用途的用戶存儲(chǔ)器使用?？梢杂靡粭l存儲(chǔ)器操作命令對(duì)TH 和TL 進(jìn)行寫入，對(duì)這些寄存器的讀出需要通過(guò)暫存器。所有數(shù)據(jù)都是以最低有效位在前的方式進(jìn)行讀寫。 DS18B20可以采用外部電源供電和寄生電源供電兩種模式。外部電源供電模式是將DS18B20的GND直接接地，DQ與但單總線相連作為信號(hào)線，VDD與外部電源正極相連。如圖3-5所示：圖3-5 DS18B20外部接線方式圖中DS

32、18B20的DQ端口通過(guò)接入一個(gè)4.7K的上拉電阻到VCC，從而實(shí)現(xiàn)外部電源供電方式。寄生電源供電模式如圖3-6所示：從圖中可知，DS18B20的GND和VDD均直接接地，DQ與單總線相連，單片機(jī)其中一個(gè)I/O口與DS18B20的DQ端相連。圖3-6 DS18B20寄生電源供電方式 溫度測(cè)量電路DS18B20的測(cè)溫原理如圖3-7所示, 其主要由斜率累加器、溫度系數(shù)振蕩器、減法計(jì)數(shù)器、溫度存儲(chǔ)器等功能部件組成。圖3-7 DS18B20的測(cè)溫原理DS1820 是這樣測(cè)溫【5】用一個(gè)高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個(gè)門周期，內(nèi)部計(jì)數(shù)器在這個(gè)門周期內(nèi)對(duì)一個(gè)低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)得到溫度值。計(jì)數(shù)器被

33、預(yù)置到對(duì)應(yīng)于-55的一個(gè)值。如果計(jì)數(shù)器在門周期結(jié)束前到達(dá)0，則溫度寄存器（同樣被預(yù)置到-55）的值增加，表明所測(cè)溫度大于-55。同時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位到一個(gè)值，這個(gè)值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來(lái)補(bǔ)償感溫振蕩器的拋物線特性。然后計(jì)數(shù)器又開始計(jì)數(shù)直到0，如果門周期仍未結(jié)束，將重復(fù)這一過(guò)程。斜坡式累加器用來(lái)補(bǔ)償感溫振蕩器的非線性，以期在測(cè)溫時(shí)獲得比較高的分辨率。這是通過(guò)改變計(jì)數(shù)器對(duì)溫度每增加一度所需計(jì)數(shù)的的值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時(shí)知道在給定溫度下計(jì)數(shù)器的值和每一度的計(jì)數(shù)值。圖3-8 溫度檢測(cè)模塊DS18B20內(nèi)部對(duì)此計(jì)算的結(jié)果可提供0.5的分辨率。溫度以16bit

34、帶符號(hào)位擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式讀出，表3-4給出了溫度值和輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系。數(shù)據(jù)通過(guò)單線接口以串行方式傳輸。DS18B20測(cè)溫范圍-55-125，以0.5遞增。表3-4 溫度數(shù)據(jù)關(guān)系溫度數(shù)據(jù)輸出（二進(jìn)制）數(shù)據(jù)輸出（十六進(jìn)制）+12500000000 1111101000FA+2500000000 001100100032+0.500000000 000000010001000000000 000000000000-0.511111111 11111111FFFF-2511111111 11001110FFCE-5511111111 10010010FF92S18B20遵循單總線協(xié)議，每次測(cè)溫時(shí)都必

35、須有4個(gè)過(guò)程【6】1、初始化；2、傳送ROM 操作命令；3、傳送ROM操作命令；4、數(shù)據(jù)交換；read ROM（讀ROM）.命令代碼為33H，允許主設(shè)備讀出DS18B20的64位二進(jìn)制ROM代碼。該命令只適用于總線上存在單個(gè)DS18B20.Match ROM（匹配ROM）。命令代碼為55H，若總線上有多個(gè)從設(shè)備時(shí)，適用該命令可選中某一指定的DS18B20，即只有和64位二進(jìn)制ROM代碼完全匹配的DS18B20才能響應(yīng)其操作。Skip ROM(跳過(guò)ROM)。命令代碼為CCH，在啟動(dòng)所有DS18B20轉(zhuǎn)換之前或系統(tǒng)只有一個(gè)DS18B20時(shí)，該命令將允許主設(shè)備不提供64位二進(jìn)制ROM代碼就適用存儲(chǔ)器

36、操作命令。Search ROM(搜索ROM)。命令代碼為F0H,當(dāng)系統(tǒng)初次啟動(dòng)時(shí)，主設(shè)備可能不知縱向上有多少個(gè)從設(shè)備或者它們的ROM代碼，適用該命令可確定系統(tǒng)中的從設(shè)備個(gè)數(shù)及其RON代碼。Alarm ROM（報(bào)警搜索ROM）。命令代碼為ECH，該命令用于鑒別和定位系統(tǒng)中超出程序設(shè)定的報(bào)警溫度值。Write scratchpad(寫暫存器)。命令代碼為4EH，允許主設(shè)備向DS18B20的暫存器寫入兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中第一個(gè)字節(jié)寫入TH中，第二個(gè)字節(jié)寫入TL中?？梢栽谌魏螘r(shí)刻發(fā)出復(fù)位命令終止數(shù)據(jù)的寫入。Read scratchpad(讀暫存器)。命令代碼為BEH，允許主設(shè)備讀取暫存器中的內(nèi)容。從第

37、一個(gè)字節(jié)開始直到讀完第九個(gè)字節(jié)CRC讀完。也可以在任何時(shí)刻發(fā)出復(fù)位命令中止數(shù)據(jù)的讀取操作。Copy scratchpad(復(fù)制暫存器)。命令代碼為48H。若主機(jī)在該命令之后又發(fā)出讀操作，而DS18B20又忙于將暫存器中的內(nèi)容復(fù)制到EEPROM時(shí)，DS18B20就會(huì)輸出一個(gè)“0”,若復(fù)制結(jié)束，則DS18B20輸出一個(gè)“1”。Convert T(溫度轉(zhuǎn)換)。命令代碼為44H，啟動(dòng)一次溫度轉(zhuǎn)換，若主機(jī)在該命令之后又發(fā)出其它操作，而DS18B20又忙于溫度轉(zhuǎn)換，DS18B20就會(huì)輸出一個(gè)“0”，若轉(zhuǎn)換結(jié)束，則DS18B20輸出一個(gè)“1”。Recall E2(拷回暫存器)。命令代碼為B8H。將溫度報(bào)警觸

38、發(fā)器TH和TL中的字節(jié)從EEPROM中拷回到暫存器中。該操作是在DS18B20上電時(shí)自動(dòng)執(zhí)行，若執(zhí)行該命令后又發(fā)出讀操作，DS18B20會(huì)輸出溫度轉(zhuǎn)換忙標(biāo)識(shí)：0為忙，1完成。Read power supply(讀電源使用模式)。命令代碼為B4H。主設(shè)備將該命令發(fā)給DS18B20后發(fā)出讀操作，DS18B20會(huì)返回它的電源使用模式：0為寄生電源，1為外部電源。表3-5 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表R1R0溫度位數(shù)最大轉(zhuǎn)換時(shí)間009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1012位750ms3.3復(fù)位電路單片機(jī)上電后，在其9腳（RESET）出現(xiàn)24個(gè)振蕩周期以上的高電平后，單片機(jī)

39、內(nèi)部初始復(fù)位。為了確保單片機(jī)正常復(fù)位，必需使其第9腳上出現(xiàn)的高電平保持2s以上。復(fù)位電路如圖 3-9 所示：圖3-9 復(fù)位電路系統(tǒng)的復(fù)位電路是由RC電路組成，外加一個(gè)手動(dòng)復(fù)位按鈕。剛上電時(shí)或者觸動(dòng)按鈕后C5兩端的電壓為0，這時(shí)RST為高電平，而其高電平保持時(shí)間是由R和C的時(shí)間常數(shù)決定，由公式(3-1)可知，C充電的時(shí)間常數(shù)等于0.22ms，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2s，即使RST高電平的時(shí)間保持2s以上，確保了單片機(jī)正常復(fù)位。=RC (3.1) 3.4 溫度控制電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用繼電器進(jìn)行對(duì)燃燒器工作方式控制，從而鍋爐控制溫度。當(dāng)P口輸出高電平時(shí)，經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)器7406變?yōu)榈碗娖?，使發(fā)光二極管發(fā)光，從而使光敏三

40、極管導(dǎo)通，進(jìn)而是Q3導(dǎo)通，因而繼電器的線圈通電,接通鍋爐燃燒器。本部分電路與單片機(jī)的接口如圖3-10所示。1、當(dāng)P1.7輸出高電平時(shí)，燃燒器通電，燃燒器對(duì)鍋爐加熱，進(jìn)行加熱處理。2、當(dāng)P1.7輸出低電平時(shí)，燃燒器斷電，燃燒器對(duì)鍋爐加熱，不進(jìn)行加熱處理。圖3-10 溫度控制電路3.5 顯示電路設(shè)計(jì)圖3-11為L(zhǎng)CD1602引腳分配圖。其引腳說(shuō)明見表3-2。圖3-11 LCD1602引腳分配圖LCD1602是具有4位/8位并口可選接口方式的液晶顯示模塊，它能同時(shí)顯示兩行字符，每行有16個(gè)字符。字符以57點(diǎn)陣形式顯示。其字符中共有160種字符。人選指令有11條（清屏、返回、輸入方式設(shè)置、顯示開關(guān)控制

41、、移位、功能設(shè)置、CGRAM地址設(shè)置、DDRAM地址設(shè)置、讀忙信號(hào)及地址高數(shù)器、寫數(shù)據(jù)、讀數(shù)據(jù)），內(nèi)部有80字節(jié)的RAM，8位數(shù)據(jù)接口，另外三根控制總線用于完成對(duì)寫和讀數(shù)據(jù)或指令時(shí)序控制。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與LED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。(1) LCD1602引腳說(shuō)明表3-6 LCD1602引腳說(shuō)明管腳號(hào)符號(hào)功能1VCC電源地（GND）2VDD電源電壓（+5V）3VL寄存器選擇輸入端，輸入MPU選擇模塊內(nèi)部寄存器類型信號(hào)；RS=0，當(dāng)MPU進(jìn)行寫模塊操作，指向指令寄存器；當(dāng)MPU進(jìn)行模塊操作，指向地址計(jì)數(shù)器；RS=1，無(wú)論MPU讀操作還是寫操作，均

42、指向數(shù)據(jù)寄存器4RS讀寫控制輸入端，輸入MPU選擇讀/寫模塊操作信號(hào)；R/W=0 讀操作；R/W=1 寫操作5R/W讀寫控制輸入端，輸入MPU選擇讀/寫模塊操作信號(hào)；R/W=0 讀操作；R/W=1 寫操作6E讀操作時(shí)，高電平有效；寫操作時(shí)，下降沿有效7DB0數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4位方式通訊時(shí)，不使用DBODB38DB1數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4位方式通訊時(shí)，不使用DBODB39DB2數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4位3表3-2 LCD1602引腳說(shuō)明續(xù)表方式通訊時(shí)，不使用DBODB10DB3數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間

43、的數(shù)據(jù)傳送通道4位方式通訊時(shí)，不使用DBODB311DB4數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4位方式通訊時(shí)，不使用DBODB312DB5數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4位方式通訊時(shí)，不使用DBODB313DB6數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4位方式通訊時(shí)，不使用DBODB314DB7數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4位方式通訊時(shí)，不使用DBODB315DB7數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4位方式通訊時(shí)，不使用DBODB316BL+BL- 背光正端+5V 背光的負(fù)端0V(2) LCD1602結(jié)構(gòu)塊圖。如圖3-12

44、所示為L(zhǎng)CD1602結(jié)構(gòu)塊圖，指明了LCD1602內(nèi)部結(jié)構(gòu)模塊。圖3-12 LCD1602結(jié)構(gòu)塊本系統(tǒng)采用LCD1602作為顯示模塊，它可以方便的和單片機(jī)接口，其主要功能是顯示水位的上下限值、當(dāng)前水位、預(yù)先設(shè)定的溫度報(bào)警值和當(dāng)前采集的溫度值。其中VDD接5V電源用于顯示LCD液晶顯示芯片的工作,VL串接阻值1.8K歐姆為了調(diào)節(jié)LCD液晶顯示芯片字符的亮度，當(dāng)阻值越大時(shí)，LCD液晶顯示越模糊。用滑動(dòng)變阻器能更好的調(diào)節(jié)LCD液晶字符顯示的亮度，合適于鍋爐的水位于水溫的觀察。BL+接5V電源是調(diào)節(jié)顯示顯示LCD液晶顯示芯片是顯示背光的亮度。LCD液晶顯示電路如圖3-12所示。圖3-13 LCD液晶顯

45、示電路3.6 報(bào)警電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警,并用兩個(gè)LED指示燈表示工作狀態(tài)，紅燈亮綠燈滅表示報(bào)警;紅燈滅綠燈亮表示正常工作。該部分電路與單片機(jī)的接口如圖3-14所示。圖3-14報(bào)警電路電路由限流電阻R1、三極管Q1、兩個(gè)二極管和蜂鳴器組成。這個(gè)電路并不是一般的放大電路，三極管不是工作在放大狀態(tài)，而是工作在飽和狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)基極為低電平時(shí)，晶體管處于飽和狀態(tài)，飽和電壓為UCES=0.3V，此時(shí)，蜂鳴器鳴叫。當(dāng)基極為高電平時(shí)，晶體管截止，相當(dāng)于開路，輸出為高電平，蜂鳴器停止鳴叫。3.7 穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)78系列三端穩(wěn)壓器是最長(zhǎng)見的集成穩(wěn)壓器件。具有過(guò)熱，過(guò)流，調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)功能

46、。性能優(yōu)良，可靠性搞。同時(shí)又由于器件只有三個(gè)引腳，所以使用簡(jiǎn)單方便，價(jià)格低廉，應(yīng)用廣泛。穩(wěn)壓電源電路如圖 3-15所示，從J1輸入9-12V的直流電，打上開關(guān)，經(jīng)C1和C2濾波后，加到7805穩(wěn)壓塊的輸入端，再?gòu)钠漭敵龆溯敵龇€(wěn)定的+5V的電壓。因?yàn)樵诒驹O(shè)計(jì)中，電路中均采用低功耗的器件，所以穩(wěn)壓塊并不需要加散熱片。此外，由電阻R2和發(fā)光二極管D4組成電源指示電路具有上電指示作用。圖3-15 穩(wěn)壓電源電路3.8按鍵電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)為符合實(shí)際要求，進(jìn)入系統(tǒng)之前首先對(duì)溫度報(bào)警值的設(shè)置。本系統(tǒng)有三個(gè)按鍵分別為K1,K2,K3.如圖3-16所示。(1) K1設(shè)置鍋爐溫度報(bào)警值的溫度值增加按鍵。K1每按下一次

47、，溫度報(bào)警值顯示加比上一次值增加一度。(2) K2設(shè)置鍋爐溫度報(bào)警值的溫度值減少按鍵。K1每按下一次，溫度報(bào)警值顯示比上一次值減少一度。 (3) K3溫度報(bào)警值確定值。圖3-16 按鍵電路設(shè)計(jì)第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本章講述的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括鍋爐溫度控制的單片機(jī)程序設(shè)計(jì)以及構(gòu)成系統(tǒng)的各部分子程序設(shè)計(jì)。4.1系統(tǒng)主流程圖設(shè)計(jì)鍋爐溫度控制系統(tǒng)的單片機(jī)程序設(shè)計(jì)主流程圖如圖4-1所示。本系統(tǒng)進(jìn)入執(zhí)行時(shí)先對(duì)鍋爐水位進(jìn)行與設(shè)定的水位上下限進(jìn)行判斷，然后按條件不同處理結(jié)果。當(dāng)鍋爐水位滿足條件的時(shí)候再對(duì)鍋爐的水溫采樣監(jiān)控，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。開始檢測(cè)水位水位小于下限？關(guān)閉水泵報(bào)警報(bào)警報(bào)警中斷中斷停止加熱給水泵工作水

48、位大于上限？溫度大于上限？溫度小于下限？圖4-1 軟件主流程4.2中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序K1是否按下加1并示K2是否按下減1并顯示K3是否按下返回是是是否否否圖4-2 中斷服務(wù)程序4.3 DS18B20溫度采集子程序設(shè)計(jì)DS18B20有嚴(yán)格的協(xié)議來(lái)確保其數(shù)據(jù)的完整性。協(xié)議包括幾種單線信號(hào)類型：復(fù)位脈沖，存在脈沖，寫0、寫1、讀0、讀1。所有這些信號(hào)類型除存在脈沖外，其它的信號(hào)均由總線主機(jī)產(chǎn)生。開始與SD18B20進(jìn)行任何通信。都要對(duì)其進(jìn)行初始化，在接收到復(fù)位脈沖后，再對(duì)SD18B20進(jìn)行正確的ROM命令和存貯器操作命令。在總線主機(jī)初始化過(guò)程，主機(jī)通過(guò)拉高單總線，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。接著，在主機(jī)釋

49、放總線，并進(jìn)入接收模式。當(dāng)總線被釋放后，上拉電阻將總線拉高。在單總線器件檢測(cè)到上升沿后，接著產(chǎn)生延時(shí)，接著通過(guò)拉低總線，以產(chǎn)生存在脈沖。DS18B20溫度采集子程序流程圖如圖4-3所示。開始檢測(cè)DS18B02是否存在跳過(guò)EOM匹配是發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換 命令跳過(guò)ROM匹配發(fā)出溫度讀取 命令保存采集的溫度結(jié)束否圖4-3 DS18B20溫度采集子程序流程圖4.4 LCD液晶顯示子程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用是162的LCD1602，單片機(jī)對(duì)其初始化，然后將需要顯示的字符在LCD存儲(chǔ)的地址和要求在LCD顯示的地址送出，再檢測(cè)LCD是否處在忙碌不能接收命令或數(shù)據(jù)的狀態(tài)，檢測(cè)到LCD空閑時(shí)就可以寫數(shù)據(jù)顯示了。LCD液晶顯

50、示子流程圖如圖4.4所示，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程請(qǐng)查閱附錄LCD液晶顯示子程序。開始LCD液晶顯示模塊初始化將需要的顯示信息和LCD的地址送出檢測(cè)LCD是否忙碌寫數(shù)據(jù)顯示結(jié)束否是圖4-4LCD液晶顯示子流程圖總結(jié)本設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)了鍋爐溫度控制的基本功能，確保了能夠在正常范圍下工作。本系統(tǒng)是基于單片機(jī)的鍋爐溫度控制，在設(shè)計(jì)中主要有溫度檢測(cè)、按鍵控制、顯示部分、故障報(bào)警等幾部分組成來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度控制。主要用數(shù)字溫度傳感器DS18B20來(lái)檢測(cè)水溫，用五個(gè)控制按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)按健控制，用液晶顯示屏LCD1602來(lái)完成顯示部分。并且通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換把這些信號(hào)送入單片機(jī)中。把這些信號(hào)與單片機(jī)中內(nèi)部設(shè)定的值相比，以判斷

51、單片機(jī)是否需要進(jìn)行相應(yīng)的操作，即是否需要打開或者關(guān)閉溫度加熱的操作，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)自動(dòng)控制的目的。本設(shè)計(jì)用單片機(jī)控制易于實(shí)現(xiàn)鍋爐供暖、而且有造價(jià)低、程序易于調(diào)試、一部分出現(xiàn)故障不會(huì)影響其他部分的工作、維修方便。采用數(shù)字溫度傳感器、液晶顯示屏LCD1602等使硬件系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化。系統(tǒng)精度高，自動(dòng)控制功能。并設(shè)有超過(guò)高溫、低于最低溫度時(shí)故障報(bào)警，有問(wèn)題立即就能發(fā)現(xiàn)。通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制溫度并實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)溫度的自動(dòng)控制。保護(hù)溫度控制在設(shè)定值上正常運(yùn)行不需要人工干預(yù)，減小了操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。在本次設(shè)計(jì)中，我不但鞏固了基礎(chǔ)知識(shí)，而且鍛煉了自己的學(xué)習(xí)能力，通過(guò)查閱資料，了解了大量課堂上學(xué)不到的東西，為以后的工作和

52、學(xué)習(xí)打下了夯實(shí)的基礎(chǔ)，但遺憾的是本設(shè)計(jì)并未通過(guò)了實(shí)物模擬，在實(shí)際應(yīng)用上肯定存在著不少缺欠。希望以后能做出實(shí)物，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)上的缺欠，并加以改進(jìn)，完善本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。致謝在論文完成之際，我首先要向藺金元老師表示最真摯的謝意。藺老師時(shí)常督促我抓緊時(shí)間做畢業(yè)設(shè)計(jì)，并經(jīng)常討論，給我提出好的建議。藺老師不僅工作認(rèn)真，她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度令我受益匪淺，相信在我以后的生活學(xué)習(xí)帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。在此衷心的向藺老師表達(dá)我的感激之心。我還要特別感謝各位同學(xué)給予了我無(wú)私的幫助，他們幫我解決了很多設(shè)計(jì)中遇到的難題，并幫我測(cè)試程序。由于本人學(xué)識(shí)有限，加之時(shí)間倉(cāng)促，文中不免有錯(cuò)誤和待改進(jìn)之處，真誠(chéng)歡迎各位師長(zhǎng)、同學(xué)提出寶貴意見。參考

53、文獻(xiàn)1 鐘曉偉, 宋哲存. 基于單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)是溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)M. 南京: 南京科技大學(xué), 2002: 47-50.2 葉景. 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與交流M. 北京: 清華大學(xué), 2008: 34-373 楊光友. 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)M. 北京: 中國(guó)水利水電出版社, 2002: 55-784 李丹妮. 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 九江學(xué)院報(bào), 2007, 12(2): 22-25.5 ATMLE Corporation,8-Bit Micro controller AT89C51. J. Digital Thermometer, 2001, 15(4): 58-61.6 胡壽松. 自動(dòng)控制原理M. 北京: 科學(xué)出版社, 2007: 134-152.7 劉篤仁, 韓保君. 傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)M. 西安電子科技大學(xué)出版社, 2008: 23-38.8 梅麗鳳, 王艷秋, 汪毓鐸, 張軍. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)M. 清華大學(xué)出版社. 2006: 47-69.9 張義和, 陳敵北. 例說(shuō)8051M. 北京: 人民郵電出版社, 2006: 43-47.10 張開生, 郭國(guó)法. MCS-51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J. 微型計(jì)算機(jī)信息. 2005, 18(4): 33-3611 Dallas Sem