药品库温度监控器设计课程设计.doc

I 辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术 课程设计 论文 课程设计 论文 题目 题目 药品库温度监控器设计药品库温度监控器设计 院 系 院 系 电气工程学院电气工程学院 专业班级 专业班级 电气电气121121 学学 号 号 120303019120303019 学生姓名 学生姓名 王胜王胜 指导教师 指导教师 签字 起止时间 起止时间 2015 06 22 2015 07 052015 06 22 2015 07 05 本科生课程设计 论文 II 课程设计 论文 任务及评语课程设计 论文 任务及评语 院 系 电气工程学院 教研室 学 号120303019学生姓名王胜专业班级电气121 课程设计 论文 题目 药品库温度监控器设计药品库温度监控器设计 课程设计 论文 任务 该控制器实时监控药品库的温度 温度检测点 4 点 并配有 4 个晶闸管输出控制点 可控制加热设备 温度检测范围 10 60 精度 0 5 设计任务 设计任务 1 CPU 最小系统设计 包括 CPU 选择 晶振电路 复位电路 2 温度传感器选择及模数转换电路设计 3 开关量输出电路以及电源电路设计 4 程序流程图设计及程序清单清编写 技术参数 技术参数 1 温度监测点 4 个 温度检测范围 10 60 精度 0 5 2 工作电源 220V 设计要求设计要求 1 分析系统功能 选择合适的单片机及传感器 模拟量检测电路设计等 2 应用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图 3 按规定格式 撰写 打印设计说明书一份 其中程序开发要有详细的软件设计说明 详细阐述系统的工作过程 字数应在 4000 字以上 进度计划 第 1 天 查阅收集资料 第 2 天 总体设计方案的确定 第 3 4 天 CPU 最小系统设计 第 5 天 温度传感器选择及模数转换电路设计 第 6 天开关量输出电路设计 第 7 天 程序流程图设计 第 8 天 软件编写与调试 第 9 天 设计说明书完成 第 10 天 答辩 指导教师评语及成绩 平时 论文质量 答辩 总成绩 指导教师签字 年 月 日 本科生课程设计 论文 III 注 成绩 平时20 论文质量60 答辩20 以百分制计算 本科生课程设计 论文 IV 摘 要 本文针对药品库温度监控器的设计是以AT89C51 单片机为主控器 温度 传感器采集的温度数据存入 扩展数据存储器 6116 中 单片机进行数据处理 最后将温度数据通过 LED 进行显示以及系统报警等 相关设备实现通过 温度 传感器 DB18B20 的多路数据采集和监测的原理与结构 将模拟量直接转换为数 字量传送给单片机进行分析处理 该设计设有温度监测点4 个 并配有 4 个 晶闸管输出控制点 从而可控制加热设备 其中温度范围为 10 60 精 度 0 5 本次设计意义在于能更好的保存药品的质量 提高人民的生活质量 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖 关键词 AT89C51 DB18B20 药品库监控器 本科生课程设计 论文 V 目 录 第 1 章 绪论 5聞創沟燴鐺險爱氇谴净 1 1 药品库温度监控器设计概况 5残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟 1 2 本文研究内容 5酽锕极額閉镇桧猪訣锥 第 2 章 CPU 最小系统设计 6彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑 2 1 药品库温度监控器总体设计方案 6謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔 2 2 CPU 的选择 7厦礴恳蹒骈時盡继價骚 2 3 数据存储器扩展 7茕桢广鳓鯡选块网羈泪 2 4 复位电路设计 8鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴 2 5 时钟电路设计 9籟丛妈羥为贍偾蛏练淨 2 6 CPU 最小系统图 10預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴 第 3 章 药品库输入输出接口电路电路设计 11渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦 3 1 DSL8B20 数字温度传感器的选择 11铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡 3 2 晶闸管输出接口控制电路设计 12擁締凤袜备訊顎轮烂蔷 3 3 报警电路设计 13贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷 3 4 人机对话接口电路设计 13坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚 3 4 1 键盘控制 13蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘 3 4 2 LED 显示 14買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄 第 4 章 药品库温度监测器软件设计 15綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴 4 1 软件实现功能综述 15驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦 4 2 流程图设计 15猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑 4 2 1 主程序流程图设计 15锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔 4 2 2 温度监控器流程图设计 16構氽頑黉碩饨荠龈话骛 4 3 程序清单 17輒峄陽檉簖疖網儂號泶 第 5 章 系统设计与分析 21尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅 5 1 系统原理图 21识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒 5 2 系统原理综述 22凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴 第 6 章 课程设计总结 23恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦 参考文献 24鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫 本科生课程设计 论文 6 第 1 章 绪论 1 1 药品库温度监控器设计概况 温度度是影响环境质量的重要因素 空气中相对湿度的大小会对环境中的人 和物产生相应的影响 温度监控是现代环境监控技术的重要组成部分 在工业领 域 对于保证产品质量 节约自然能源和安全生产等方面起着关键的作用 因此 能够确保快速 准确地监控湿度的装置也受到越来越多行业的青睐 因此 温度 监控器的研究对人们的生活环境 工作环境以及工业生产的发展都具有非常重要 的意义 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹 药品储存阴凉库 冷库应配有自动监测 显示和记录温湿度状况及自动报警 的设备 要求自动记录间隔应在半小时以内 同时还要求所安装的温度探头能真 实反映该仓库的温度分布情况 而我国在 开办药品批发企业验收实施标准 试 行 里的规定 企业有适宜药品分类保管和符合药品储存要求的常温库 阴凉 库 冷库 其中常温库温度为 0 30 阴凉库温度 0 20 冷库温度为 2 10 这就需要企业要有相关的在线监测控制系统来保证达到药品储存规定 的温度要求 阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖 药品库温度监控器的使用便于企业质量管理负责人随时检查药品库各区域温 度情况 及时发现问题并自动采取升降温等措施 本文设计了以 AT89C51 单片 机为主控制器的智能监控系统 通过该系统可以对环境温度进行观测 并能进行自 动控制和适时监测 并利用声音和灯光进行越限报警及相应的处理 药品库的建立 对于建立国家的节约型战略计划具有积极意义 有效的降低了储存药品过程中的 成本 同时还保证了药品的安全 提高了人民群众的生活质量 氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩 1 2 本文研究内容 系统以 AT89C51 单片机为主控器 通过扩展 A D 模数转换器以及数据存储器 最后将温度数据通过单片机 LED 进行显示以及系统报警等 相关设备实现多路数 据采集和监测的原理与结构 本次设计设有温度监测点 4 个 并配有 4 个晶闸管 输出控制点 从而可控制加热设备 其中温度范围为 10 60 精度 0 5 单片机最小系统由复位电路 晶振电路组成 本设计为药品库房提供了精确的温 度控制 更有利于药品的长期存储 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘 本科生课程设计 论文 7 第 2 章 CPU 最小系统设计 2 1 药品库温度监控器总体设计方案 设计时 考虑温度是由传感器把非电量转换为电量 传感器输出的是0 5伏 的电压值且电压值稳定 外部干扰小等 因此 可以直接把传感器输出电压值经 过A D转换器转换得到数据送入单片机进行处理 此外 还需接人LED显示 报警 电路 电源电路 晶振电路 复位电路 接口电路 单片机应用系统也是由硬件 和软件组成 硬件包括单片机 输入 输出设备 以及外围应用电路等组成的系 统 软件是各种工作程序的总称 单片机应用系统的研制过程包括总体设计 硬 件设计 软件设计等几个阶段 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉 设计的药品库温度监控器应具有如下特点 1 数据采集系统以单片机为控制核心 外围电路带有LED显示以及晶闸管 控制电路 无需要其他计算机 用户就可以与之进行交互工作 完成数据的采集 存储 计算 分析等过程 谚辞調担鈧谄动禪泻類 2 系统具有低功耗 小型化 高性价比等特点 3 从便携式的角度出发 系统成功使用了LED数码管显示器 需要简单易 携带 4 软件设计简单易懂 可读性强 其系统组成框图如图2 1所示 被测环境 温度传感器 A D 转换电 路 单片机 声光报警电路 LED 显示 晶闸管控制电路 本科生课程设计 论文 8 图2 1 基本工作原理图 2 2 CPU 的选择 单片机自从问世以来 它一直是工业检测 控制应用的主角 市场上常用的 单片机有 Intel 公司的 MCS 51 系列 日本松下公司的 MN6800 系列等 其中 MCS 51 由于单片机应用系统具有体积小 可靠性高 功能强 价格低等特点 很 容易形成产品而更受青睐 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩 89C51 单片机为 EPROM 型 在实际电路中可以直接互换 8051 单片机或 8751 单片机 不但和 8051 单片机指令 管脚完全兼容 而且其片内的 4K 程序存储器 是 FLASH 工艺的 它是一种低功耗高性能的具有 8K 字节可电气烧录及可擦除的 程序 ROM 的八位 CMOS 单片机 从使用方便与简化电路以及其性价比等角度来考 虑 89C51 比较合适的 89C51 管脚图如图 2 2 所示 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库 图 2 2 89C51 管脚图 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P0 7 32 P0 6 33 P0 5 34 P0 4 35 P0 3 36 P0 2 37 P0 1 38 P0 0 39 INT1 13 INT0 12 T1 15 T0 14 EA V PP 31 P2 0 21 P2 1 22 P2 2 23 P2 3 24 P2 4 25 P2 5 26 P2 6 27 P2 7 28 X TA L1 19 X TA L0 18 RXD 10 TXD 11 A LE 12 PSEN 13 RESET 9 RD 17 WR 16 U A T89C51 本科生课程设计 论文 9 2 3 数据存储器扩展 在药品库监控器应用中仅靠这 128 字节的数据存储器是远远不够的 这种情 况下可利用 MCS 51 单片机所具有的扩展功能 扩展外部数据存储器 MCS 51 系 列单片机最大可扩展 64K 字节 常用的数据存储器有静态数据存储器 RAM 和动态 数据存储器 由于在实际应用中 需要扩展的容量不大 所以一般采用静态 RAM 如 SRAM 6116 6264 等 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞 6116 是 2K 8 位静态随机存储器 采用 CMOS 工艺制造 单一 5V 电源供电 额定功耗 160mW 典型存取时间 200ms 为 24 线双列直插式封装 当单片机控制 系统采用多片存储器芯片时 比较简单的一种方法是采用线选法寻址 线选法的 特点是连接简单 不必专门设计逻辑电路 在简单的场合有实用价值 只是芯片 占的空间不紧凑 地址空间利用率低 并且可作片选的高位地址线有限 只能连 接几个芯片 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛 译码法是由译码器组成译码电路 译码电路将地址空间划分若干块 其输出端 分别选通一片存储器芯片 既充分利用存储空间 又避免空间分散的缺点 常用译 码器有 74LS138 和 74LS139 本系统只需要拓展一片数据存储器 所以用线选法即 可 扩展如图 2 3 所示 颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷 图 2 3 AT89C51 与存储器芯片 6116 的扩展图 P2 0 P2 1 P2 2 P2 3 P2 4 P2 5 P2 6 P2 7 P0 0 P0 1 P0 2 P0 3 P0 4 P0 5 P0 6 W R P0 7 RD PSEN ALE AT89C51 D7Q7 D6Q6 D5Q5 D4Q4 D3Q3 D2Q2 D1Q1 D0 STB Q0 8282 A7 CE A6A10 A5A9 A4A8 A3 A2 A1 A0 I O1 I O2 I O3 I O4 I O5 WE I O6 OE I O8 I O0 6116 1 2 3 4 5 6 7 812 13 14 15 16 17 18 19 1 3 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 21 22 23 19 22 23 39 37 38 36 35 34 33 32 16 17 本科生课程设计 论文 10 2 4 复位电路设计 单片机的复位状态 单片机运行出错或进入死循环时 可按复位键重新运行 单片机的复位都是靠外部复位电路来实现的 在时钟电路工作后 只要在单片机 的 RESET 引脚上出现 24 个时钟振荡脉冲 两个机器周期 以上的高电平 单片 机就能实现复位 为了保证但单片机可靠复位 在设计复位电路时 一般使 RESET 引脚保持 10ms 以上的高电平 单片机便可以可靠地复位 当 RESET 从高电 平变为低电平以后 单片机从 0000H 地址开始执行程序 在复位有效期间 ALE 和 PSEN 引脚输出高电平 8051 外进入复位状态后 21 个特殊功能寄存器复位后 的状态为确定值 除 SP 为 07H P0 P3 为 FFH 其余均为 0 简单的复位电路 有上电复位和手动复位两种 为了保证复位电路可靠地工作 也可以采用专用的 复位电路芯片 本文采用按键式复位电路 电路图如图 2 4 所示 濫驂膽閉驟羥闈詔寢 賻 图 2 4 按键电平复位 2 5 时钟电路设计 时钟电路是用来产生 AT89C51 单片机工作时所必须的时钟信号 AT89C51 本 身就是一个复杂的同步时序电路 为保证工作方式的实现 AT89C51 在唯一的时 钟信号的控制下严格的按时执行指令进行工作 时钟的频率影响单片机的速度和 稳定性 通常时钟由于两种形式 内部时钟和外部时钟 我们系统采用内部时钟 方式来为系统提供时钟信号 AT89C51 内部有一个用于构成振荡器的高增益反向 RES ET SW PB VCC R1 200 R2 1K C 22uF 本科生课程设计 论文 11 放大器 该放大器的输入输出引脚为 XTAL1 和 XTAL2 他们跨接在晶体振荡器的 用于微调的电容 便构成了一个自激励振荡器 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼 电路中的 C1 C2 的选择在 30PF 左右 但电容太小会影响振荡的频率 稳定 性和快速性 晶振频率为在 1 2MHZ 12MHZ 之间 频率越高单片机的速度就越快 但对存储器要求就高 为了提高稳定性我们采用温度稳定性好的 NPO 电容 采用 晶振频率为 12MHZ 本次系统的时钟电路设计如图 2 5 所示 挤貼綬电麥结鈺贖哓类 图 2 5 振荡电路 2 6 CPU 最小系统图 D7Q7 D6Q6 D5Q5 D4Q4 D3Q3 D2Q2 D1Q1 D0 STB Q0 8282 A7 CE A6A10 A5A9 A4A8 A3 A2 A1 A0 I O1 I O2 I O3 I O4 I O5 WE I O6 OE I O8 I O0 6116 1 2 3 4 5 6 7 812 13 14 15 16 17 18 19 1 3 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 21 22 23 19 22 23 39 37 38 36 35 34 33 32 16 17 Y1 12M Hz RESET SW PB R1 200 R2 1K C 22uF C1 30PF C2 30PF P2 0 P2 1 P2 2 P2 3 P2 4 P2 5 P2 6 P2 7 P0 0 P0 1 P0 2 P0 3 P0 4 P0 5 P0 6 W R P0 7 RD PSEN ALE XTAL2 RESET XTAL1 89C51 5 Y1 12M Hz C 1 30PF C 2 30PF 本科生课程设计 论文 12 图 2 6 最小系统图 第 3 章 药品库输入输出接口电路电路设计 3 1 DSl8B20 数字温度传感器的选择 目前 在工业控制的很多领域 温度监控普遍是利用热敏电阻组成的测温电 路 经过 A D 与 D A 转换后实现测温 但是由于热敏电阻的不稳定性 导致测 温易受外界干扰 且精度不高 DSl8B20 数字温度传感器是 Dallas 公司生产的 1 一 Wire 即单总线器件 具有线路简单 体积小的特点 因此用他组成一个测温 系统 具有线路简单 在 1 根通信线可以挂很多这样的数字温度传感器 十分方 便 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈 1 DSl8B20 性能特点 1 1 DSl8820 特性及引脚分布 DSl8820 测温范围在一 55 125 转换精度 9 12 位进制数 可编程确定 转换的位数 测温分辨率为 9 位精度为 0 5 12 位精度为 0 062 5 转换 时间 9 位精度为 93 75 ms 10 位精度为 187 5 ms 12 位精度为 750 ms 内 部有温度上 下限告警设置 DSl8820 采用 TO 一 92 封装模式 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫 1 2 DSl8B20 的内部结构主要包括温度传感器 64 位激光 ROM 单线单口 存放中间数据的高速暂存器 用于存储用户设定的温度上下限值 触发器存储与 控制逻辑 8 位循环冗余校验码发生器等 裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺 2 单总线技术特性 单总线即只有 1 根数据线 系统的数据交换 控制都由这根线完成 主机或 从机通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线 以允许设备在不发送数据时能 本科生课程设计 论文 13 够释放总线 而让其他设备使用总线 所有的单总线器件都要遵循严格的通信协 议 以保证数据的完整性 基本的通信过程如下 主机通过拉低单总线至少 480 ps 产生 Tx 复位脉冲 然后由主机释放总线 并进入 Rx 接收模式 主机释放总线 时 会产生一由低电平跳变为高电平的上升沿 单总线器件检测到该上升沿后 延时 15 60 弘 s 单总线器件通过拉低总线 60 240 ps 产生应答脉冲 主机接 收到从机的应答脉冲后 说明有单总线器件在线 然后主机就可以开始对从机进 行 ROM 命令和功能命令操作 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁 3 基于 DSl8B20 高精度数字温度传感器 基于 DSl8B20 高精度数字温度传感器可以完成如下的功能 1 采用采用 AT89S51 单片机和 DSl8B20 温度传感器通信 控制温度的采集 过程和进行数据通信 2 提供 DSl8B20 的使用外围电路 温度显示 LED 电路以及 DSl8B20 和单片 机的通信接口电路 3 利用发光二极管指示系统的工作状态 DSl8B20 温度传感器内置温度上下 限 4 编写 C51 程序 完成单片机对温度数据的采集过程以及与 DSl8820 数据传 输过程的控制 其引脚如图 3 1 所示 图 3 1 DSl8B20 引脚图 3 2 晶闸管输出接口控制电路设计 该控制器实时监控药品库的温度 温度检测点 4 点 并配有 4 个晶闸管输出 控制点 可控制加热设备 温度检测范围 10 60 精度 0 5 根据设计要 求本次设计通过 P2 口的四个口 P2 2 P2 5 输出高低电平 从而控制温度加热 VCC 1 I O 2 GND 2 VCC GND P17 18 B2 0 V CC 本科生课程设计 论文 14 器加热与否 已达到控制药品库温度的目的 图 3 2 为晶闸管控制电路 绽萬璉轆娛 閬蛏鬮绾瀧 图 3 2 晶闸管控制电路 线路的核心器件是一个双向可控晶闸管 BCR 当我们调节限位器 W 时 就改 变了电容器 c2 的充放电速率 c1 两端交流电压经过加热电阻触发双向可控硅 BCR 导通 因而改变了 BCR 的导通角 是加热电阻两端电压随之变化 从而可以达 到控制室内温度的目的 骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙 BCR 可用 1A 400 的双向可控硅 如国产 KS1 4 型和 TLC221B 型等 W 可选用 WS 0 5W 1 100 K 16 3 型有机实芯电位器 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉 3 3 报警电路设计 通过键盘控制电路可预设温度阈值 当实测湿度值超出了预设值 单片机则 控制发光二极管闪烁 扬声器发出的连续报警声 直到通过调控使得当前环境的 湿度进入正常预设范围之内解除声光报警 声光报警系统电路如图3 6所示 鎦诗 涇艳损楼紲鯗餳類 K R1 1 2K R2 170 R3 470 C2 0 33uf C1 0 1uf BCR G W 100K 人人人人 220 Q2 NPN R14 4 7K LS1 Speaker VCC GND R12 1 3K R13 10K P3 0 10 U6 51 Clock 12 D1 LED 本科生课程设计 论文 15 图3 6 声光报警电路 3 4 人机对话接口电路设计 3 4 1 键盘控制 键盘电路是单片机应用系统最常用的人机接口电路 在单片机组成的测控系 统及智能化仪器中 用得最多的是非编码键盘 为了完成预定湿度值的设置 系 统中设置了4个按键 S1为启动 停止键 用来控制系统的启停 S2 S3为加1和 减1键 设置湿度的上下值 S4为保存键 将设置的温湿度上下限值保存于数据 存储器中 按键电路设计中关键要考虑的就是去抖动问题 这里考虑到系统的硬 件简化和成本没有采用硬件去抖 而采用软件去抖 在程序设计时 从按键被识 别按下之后 延时10ms 避开了干扰信号区域 然后再检测一次 看按键是否真 的已经按下 若真的已经按下 这时肯定输出为低电平 若这时检测到的是高电 平 证明刚才是由于干扰信号引起的误触发 CPU 就认为是误触发信号而舍弃这 次的按键识别过程 从而提高了系统的可靠性 栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬 3 4 2 LED 显示 LED显示器 价格便宜 配置灵活 与单片机接口方便 因此本设计中采用 的是LED显示器 本设计中显示电路用静态显示方式的4个LED 采用串行输出节 省单片机的内部资源 LED数码管7段a b c d e f g与串并转换器输出端 相连 低电平时不用其他驱动电路 即可允许通过8mA电流 湿度经过闭环调节 之后的效果值 从每次输出的32位段码数据 可直观显示 人机对话接口电路如 图3 3所示 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应 A 4 B 5 C 9 D 7 E 6 F 2 G 1 DP 10 3 11 12 8 13 14 1 DIGITAL G Q0 15 Q1 1 Q2 2 Q3 3 Q4 4 Q5 5 Q6 6 Q7 7 CPLA 11 CPSR 12 EN 13 DS 14 GND 8 VCC 16 CR 10 Q7 9 U29 74HC595 Q0 15 Q1 1 Q2 2 Q3 3 Q4 4 Q5 5 Q6 6 Q7 7 CPLA 11 CPSR 12 EN 13 DS 14 GND 8 VCC 16 CR 10 Q7 9 U30 74HC595 R741 3K R751 3K R761 3K R771 3K R781 3K R791 3K R801 3K R811 3K P1 1 P1 2 P1 3 Q10 NPN Q11 NPN Q12 NPN Q13 NPN R8210K R8310K R8410K R8510K 12 D6 Diode 12 D7 Diode 12 D8 Diode 12 D9 Diode 12 S2 Switch 12 S3 Switch 12 S4 Switch 12 S5 Switch R88 R R8910K P1 0 GND GND VCC GND VCC R8710K R8610K VCC GND 人人人人人人 本科生课程设计 论文 16 图3 3人机对话接口电路 第 4 章 药品库温度监测器软件设计 4 1 软件实现功能综述 该系统软件主要由主程序 中断子程序 显示子程序 晶闸管控制等模块组 成 因为 C 语言编写的软件易于实现模块化 生成的机器代码质量高 可读性强 移植好 所以本系统的软件采用 C 语言编写 系统软件实现的功能 峴扬斕滾澗辐滠兴渙 藺 1 通过 LED 显示温度值 2 比较监测到的温度值和报警设置值 发现超限则蜂鸣器报警提示 3 系统定期把相关温度数据通过串行通信传给上位机 PC 机 3 根据相应的湿度值控制湿度调节系统运行 4 显示子程序对每次由传感器所采集的数值经量化处理后所得到的标准值 进行显示 5 报警子程序是当出现异常情况时输出报警信号 本科生课程设计 论文 17 4 2 流程图设计 4 2 1 主程序流程图设计 主程序是对于系统软件控制和管理的主要部分 系统的主程序设计主要完成 系统初始化 中断优先级设定以及判断调用各模块程序 即主要实现各程序模块 的连接 通过对系统上电后的初始参数设定 对中断数据进行有效处理 从而完 成主要温度和初始温度的有效设定 保证系统各个封装电路的有效系统运转 流 程图如图4 1所示 詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜 开始 系统初始化 设定中断优先级开中断 检测功能键等待中 功能键是否按下 是 功能处理系统 结束 否 图4 1 主程序流程图 4 2 2 温度监控器流程图设计 温度监控器总体设计过程 系统初始化 设定温度上下限变化范围 温度传 感器检测空气温度 数据传入单片机 传入数据与设定数据比较 越限报警 不 越限时 也可以通过数据分析出的结论 对加温装置进行控制 延时输出显示空 气中温度情况 具体过程如图4 2所示 则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷 本科生课程设计 论文 18 开始 系统初始化 温度检测 越限 报警系统 控制加温设备 数据显示输出 结束 否 是 图4 2 温度度监控器流程图 4 3 程序清单 由于主程序过长 现将数据采集程序提供如下 include REG51 H include INTRINS H typedef unsigned char BYTE sbit DQ P3 3 DS18B20 的数据口位 P3 3胀鏝彈奥秘孫戶孪钇 賻 BYTE TPH 存放温度值的高字节 BYTE TPL 存放温度值的低字节 void DelayXus BYTE n void DS18B20 Reset void DS18B20 WriteByte BYTE dat BYTE DS18B20 ReadByte 本科生课程设计 论文 19 void main DS18B20 Reset 设备复位 DS18B20 WriteByte 0 xCC 跳过 ROM 命令 DS18B20 WriteByte 0 x44 开始转换命令 while DQ 等待转换完成 DS18B20 Reset 设备复位 DS18B20 WriteByte 0 xCC 跳过 ROM 命令 DS18B20 WriteByte 0 xBE 读暂存存储器命令 TPL DS18B20 ReadByte 读温度低字节 TPH DS18B20 ReadByte 读温度高字节 while 1 延时 X 10 微秒 STC90C52RC 12M 不同的工作环境 需要调整此函数 当改用 1T 的 MCU 时 请调整此延时函数 void DelayX0us BYTE n while n nop nop 复位 DS18B20 并检测设备是否存在 本科生课程设计 论文 20 void DS18B20 Reset CY 1 while CY DQ 0 送出低电平复位信号 DelayX0us 48 延时至少 480us DQ 1 释放数据线 DelayX0us 6 等待 60us CY DQ 检测存在脉冲 DelayX0us 42 等待设备释放数据线 从 DS18B20 读 1 字节数据 BYTE DS18B20 ReadByte BYTE i BYTE dat 0 for i 0 i 1 DQ 0 开始时间片 nop 延时等待 nop DQ 1 准备接收 nop 接收延时 nop if DQ dat 0 x80 读取数据 DelayX0us 6 等待时间片结束 本科生课程设计 论文 21 return dat 向 DS18B20 写 1 字节数据 void DS18B20 WriteByte BYTE dat char i for i 0 i 1 送出数据 DQ CY DelayX0us 6 等待时间片结束 DQ 1 恢复数据线 本科生课程设计 论文 22 第 5 章 系统设计与分析 5 1 系统原理图 D7Q7 D6Q6 D5Q5 D4Q4 D3Q3 D2Q2 D1Q1 D0 STB Q0 8282 A7 CE A6A10 A5A9 A4A8 A3 A2 A1 A0 I O1 I O2 I O3 I O4 I O5 WE I O6 OE I O8 I O0 6116 1 2 3 4 5 6 7 812 13 14 15 16 17 18 19 1 3 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 21 22 23 19 22 23 39 37 38 36 35 34 33 32 16 17 Y1 12M Hz RESET SW PB R1 200 R2 1K C 22uF C1 30PF C2 30PF 5 P2 0 P2 1 P2 2 P2 3 P2 4 P2 5 P2 6 P2 7 P0 0 P0 1 P0 2 P0 3 P0 4 P0 5 P0 6 W R P0 7 RD PSEN ALE X T AL2 RESET X T AL1 P1 7 89C51 GND I O VCC DS18B20 R4 10K V CC A 4 B 5 C 9 D 7 E 6 F 2 G 1 DP 10 3 11 12 8 13 14 1 DIGITAL G Q0 15 Q1 1 Q2 2 Q3 3 Q4 4 Q5 5 Q6 6 Q7 7 CPLA 11 CPSR 12 EN 13 DS 14 GND 8 VCC 16 CR 10 Q7 9 U29 74HC595 Q0 15 Q1 1 Q2 2 Q3 3 Q4 4 Q5 5 Q6 6 Q7 7 CPLA 11 CPSR 12 EN 13 DS 14 GND 8 VCC 16 CR 10 Q7 9 U30 74HC595 R741 3K R751 3K R761 3K R771 3K R781 3K R791 3K R801 3K R811 3K P1 1 P1 2 P1 3 Q10 NPN Q11 NPN Q12 NPN Q13 NPN R8210K R8310K R8410K R8510K 12 D6 Diode 12 D7 Diode 12 D8 Diode 12 D9 Diode 12 S2 Switch 12 S3 Switch 12 S4 Switch 12 S5 Switch R88 R R8910K P1 0 GND GND VCC GND VCC R8710K R8610K VCC GND 人人人人人人 Q2 NPN R14 4 7K LS1 Speaker VCC GND R12 1 3K R13 10K P3 0 10 U6 51 Clock 12 D1 LED K R1 1 2K R2 170 R3 470 C2 0 33uf C1 0 1uf BCR G W 100K 人人人人 220 K R1 1 2K R2 170 R3 470 C2 0