【《基于单片机的冰箱温度控制系统的硬件和软件设计案例》2600字】

-9-基于单片机的冰箱温度控制系统的硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u213391.1设计方案的选择与分析 1282191.2单片机的选择 2265911.4复位电路与晶振电路 382701.5按键电路 4202381.6蜂鸣器模块 437761.7温度采集电路 5252891.6.1传感器选择 521811.7启、停控制电路 6246301.8液晶显示电路 6130922系统的软件设计 7200432.1程序设计语言 769632.2程序主要模块 727712.1.1主程序模块 7257552.1.2T0中断服务程序模块 867082.1.3T1中断服务程序模块 91硬件电路的设计1.1设计方案的选择与分析单片机控制系统的基本是自身的外置硬件设备。外置硬件设备构成的适合决定了系统的效能是否达标，冰箱重要作用是通过控制压缩机启停来控制箱内温度的变化，来保证所储存食物的新鲜，所以为此，LED的重要作用就是把实时冰箱内温度直观显示出。以52单片机为核心的冰箱温度控制系统，它的硬件结构如图2所示，运用模块化结构规划，它包括：直流电源供电电路、制冷压缩机电路和温度测量电路等模块。冷冻室温度传感器冷冻室温度传感器放大器欠电压保护压缩机加热丝键盘电路显示器A/D转换器功放STC89C52单片机直流电源供电电路晶振与复位电路报警电路图2系统硬件结构图1.2单片机的选择本设计重要的部分为单片机，系统的软硬件的规划取决与它的好坏，对设计的功效和性能起着至关重要的作用，这次设计用的是源于美国生产的STC89C52，此芯片为80C51系列芯片，可以用于工业及MCS-51指令集与输出管脚，有着很好的性价比，它能够符合系统的要求，无需其他的外扩存储器，另外，52单片机发展迅速且成熟，有着良好的前途发展。1.3STC89C52芯片STC89C52是种有着降低能耗命令集的低耗能混合型单片机。它在1996年推出，以其低功耗、诸多芯片内外器件结构以及使用多元化的特点，成为了诸多单片机产品中的佼佼者。因为STC89C52单片机有着闪存所以能够让产品在设计研发上面有着很强的可操作性。TI生产有闪存功能的STC89C52单波段。同时，它也研发了以Flash存储器和JTAL边界扫描技术的低成本的产品，然后让52单片机引入国际上先进的编程技术，使它有着较高的性价比，同时给用户提供诸多较好的原型开发方式。凭借着它的这种开阔的基本构架与先进技术，此类产品的系列种类将被持续研发出。电源和时钟引线、I/O口线、控制口线三部分是STC89C52的三类引脚。STC89C52引脚排列如图3所示：图3STC89C52的引脚排列1.4复位电路与晶振电路复位电路：单片机复位电路负责系统的工作启停，如果在工作中出现问题，这时候就需要重新启动。例如，如果单片机在运作过程中，程序受到干扰，就要按下复位，这时候自身的程序就会重新启动。单片机的复位电路如图4所示。图4复位电路晶振电路：根据单片机的自身电路设计，要有单片机的时钟频率。晶体振荡器是单片机完成所有命令的基础，同时，它的频率越大，单片机速度越快。它的频率同单片机速度正比，晶体可以稳定精准的单频振荡是由于晶体由于电能机械能之间的转化关系得以运行。晶振电路如图5所示。图5晶振电路1.5按键电路按键模块元件较少，它包括一个元件和两个引脚，引脚连接GND和单片机。单片机和按键之间的引脚，当上面没有程序来控制的话，它的默认输出为5V，就是如果按键没有被按，线路就是中断的，倘若按键被按下去，则线路接通，GND通过5V的电压，此时电压降低，电压检测为0V。因此在程序里面检测单片机和按键之间的引脚电压是0还是5V，就能了解按键有没有被按。先检测第一个然后接着检测接下来的按键就能实现按键扫描。按键模块的电路图如图6所示。图6按键模块的电路图1.6蜂鸣器模块蜂鸣器类似于一体化结构的音响类产品，工作需要直流电压提供电力。压电蜂鸣器与电磁蜂鸣器都是属于蜂鸣器。压电蜂鸣器里面包含压电蜂鸣器和电抗匹配器，以及多谐振荡器和外壳等等，同时也有在外壳上安置发光二极管的蜂鸣器。本设计蜂鸣器电路原理图如图7所示：图7蜂鸣器模块电路图该模块电路由电阻、三极管和一个CB-120P-08型蜂鸣器组成。该蜂鸣器的两边连接电压。凭借自己的需求进行选择，设计时要使用主动蜂鸣器。基极的低水平让三极管饱和，生成蜂鸣器声音，基极的高水平关闭三极管。蜂鸣器停止工作。1.7温度采集电路1.6.1传感器选择选用DS18B20作为温度传感器，灵敏度高，可方便地测量冰箱内温度是它的优点。图8温度采集电路传感器实质上是转换器件，它凭借着它的精度把要被测量的非电量转化为和它有关的电量。其一般框图形式如图9所示。输出量信号调节电路转换元件被测量输出量信号调节电路转换元件被测量电量敏感元件电量敏感元件（非电量）（非电量）辅助电源辅助电源图9传感器组成框要根据自己的设计需求来挑选传感器，要满足自己设计的各项功能的同时选择成本更低的，DS18B20传感器符合本次设计目的。这次设计用的温度传感器由多个模块构成。主控器测得箱内和环境温度，然后以我们设置的数值来控制每个部分的工作。1.7启、停控制电路其电路如图10所示：图10启、停控制电路图利用继电器1可对系统整体电流进行调控，使整体设计电路得以安全工作，营造了平稳的电路环境。1.8液晶显示电路本设计采用1602液晶显示。1602型LCD有16条引脚，如下图11所示，各引脚功能结合使设计所需显示内容直接显示在液晶屏上，优点是体积较轻巧，耗能较低。符合本次设计选择。图11液晶显示电路2系统的软件设计2.1程序设计语言对于编程，首先得有一款适用于编程的工具，编程语言就是在这种需求下诞生。随着时代的发展，人工智能的普及，编程语言也在不断翻陈推新，与时俱进。想要有一个良好的开端，必须顺应时代潮流，工作需要，选择一个适合的语言编程语言作为单片机应用的核心，它的程序设计语言有三种，分别为机器、汇编和高级语言。硬件的结构决定了语言的汇编，它的指令较为丰富，有多种方式寻址，同时它执行命令迅速。CPU无法直接扫描源程序。要对它的格式语法进行规定才能正确识别，通过这些规定最终得到自己想要的汇编源程序。对于汇编语言来说，源程序是诸多语句构成，以它为基本来学习设计。汇编语言包括指令性语句与指示性语句。2.2程序主要模块本设计的系统软件编程包含众多小模块，通过软件来联系，整个过程的准则是不同模块间的连接紧凑，数据关系独立，通过各自的功能来区分模块。所以在调试过程中就易于改动。系统软件采纳了模块化编程的方法，运用了汇编语言来设计。要达到数据的收集和判断及设置等功能，支持主程序、定时器T0、T1中断服务。2.1.1主程序模块主程序的任务就是要完成定义字节，调整各部分微单元运作效率等功能。系统初始化要完成计时计数初始值、开闭指定的数据储存单元初始值等要求。本设计的主程序控制着冰箱的主要控制程序，主程序流程图如图12所示。图12主程序流程图2.1.2T0中断服务程序模块T0用定时方式来运作，定时的时间是100ms