目錄11817摘要130883關(guān)鍵詞1304441前言 2141011.1研究的目的及意義 2255821.2車載飲水機(jī)的開展趨勢 2186421.3主要研究的內(nèi)容 3321432系統(tǒng)總體的設(shè)計 310432.1硬件總體的設(shè)計 3218932.2軟件總體的設(shè)計 4308813硬件系統(tǒng)設(shè)計 5137313.1硬件電路分析和設(shè)計報告 51419單片機(jī)最小系統(tǒng)電路521304水位檢測電路 7213043.1.3鍵盤電路7316053.1.4數(shù)碼管及指示燈顯示電路8129583.1.5溫度采集電路947223.1.6電源電路14256603.1.7報警電路設(shè)計15224013.1.8加熱管控制電路設(shè)計16202303.2系統(tǒng)硬件總圖 1759284系統(tǒng)總設(shè)計 1852454.1主程序流程圖 18137724.2各個模塊的流程圖 1911169讀取溫度DS18B20模塊的流程1916949鍵盤掃描處理流程2218811報警處理流程22151864.3系統(tǒng)源代碼 23217005系統(tǒng)調(diào)試 31270705.1軟件調(diào)試 31154435.2系統(tǒng)操作說明 32122155.3數(shù)據(jù)測試 32299685.4社會效益 33617530結(jié)論 3312421參考文獻(xiàn) 348949致謝 348949附錄 35基于單片機(jī)的車載自動飲水機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計摘要：溫度控制系統(tǒng)可以說是無所不在，熱水器系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、冰箱、電飯煲、電風(fēng)扇等家電產(chǎn)品以至手持式高速高效的計算機(jī)和電子設(shè)備，均需要提供溫度控制功能。本系統(tǒng)的設(shè)計可以用于熱水器溫度控制系統(tǒng)和飲水機(jī)等各種電器電路中。它以單片機(jī)AT80C51為核心，通過3個數(shù)碼管顯示溫度和4個按鍵實現(xiàn)人機(jī)對話，使用單總線溫度轉(zhuǎn)換芯片DS18B20實時采集溫度并通過數(shù)碼管顯示，并提供各種運行指示燈用來指示系統(tǒng)現(xiàn)在所處狀態(tài)，如：溫度設(shè)置、加熱、停止加熱等，整個系統(tǒng)通過四個按鍵來設(shè)置加熱溫度和控制運行模式。關(guān)鍵詞:單片機(jī)；數(shù)碼管顯示；單總線；DS18B20TheDesignofAutomaticDrinkingMachineControlSystemBasedOnSingleChipMicrocomputerOn-boardAbstract:Temperaturecontrolsystemcanbesaidtobeubiquitous,waterheaterssystem,airconditioningsystems,refrigerators,ricecookers,electricfansandotherhomeappliancesaswellashigh-speedandefficienthand-heldcomputersandelectronicequipmentarerequiredtoprovidetemperaturecontrol.Thesystemdesigncanbeusedfordrinkingwaterheatertemperaturecontrolsystemsandotherelectricalcircuits.AT80C51microcontrollerasthecoreofit,throughthethreetemperaturedigitaldisplayand4keystoachieveman-machinedialogue,theuseofsingle-chipbustemperatureconversiontemperatureDS18B20real-timeacquisitionandthroughthedigitaldisplayandoffersavarietyofoperatinglighttoindicatesystemnowliveinthestate,suchas:temperaturesetting,heating,andstopheating,theentiresystemthroughthefourbuttonstosettheheatingtemperatureandcontroltheoperatingmode.Keywords:Microcontroller；DigitalDisplay；SingleBus；DS18B201前言1.1研究的目的及意義本設(shè)計是基于單片機(jī)的車載自動飲水機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計，此設(shè)計主要是要求采用單片機(jī)為控制核心，設(shè)計車載自動飲水機(jī)電控系統(tǒng)，并對飲水機(jī)的溫度控制，使其在工作中到達(dá)預(yù)期的目的效果。而車載飲水機(jī)的溫度控制，無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用，過低的溫度或過高的溫度都會使水資源失去應(yīng)有的作用，從而造成水資源的巨大浪費。特別是在當(dāng)前全球水資源極度缺乏的情況下，我們更應(yīng)該掌握好對水溫的控制，把身邊的水資源好好地利用起來。本次設(shè)計為一個基于單片機(jī)的車載飲水機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實時檢測飲水機(jī)水箱的水溫，并且可以通過數(shù)碼管顯示飲水機(jī)水箱水溫度數(shù)，可以通過鍵盤或開關(guān)選擇制冷或加熱，可以人為設(shè)置水的溫度的上下限，如加熱，當(dāng)溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)時正常工作，當(dāng)?shù)陀谒疁叵孪迺r控制加熱器加熱；如制冷，當(dāng)溫度高于水溫上限時控制壓縮機(jī)制冷，溫度檢測范圍0~95℃，精度±1℃，當(dāng)溫度超過設(shè)定值時具有示警功能。1.2車載飲水機(jī)的開展趨勢從1992年安吉爾生產(chǎn)出中國第一臺飲水機(jī)開始，飲水機(jī)加桶裝水的方便，快捷，健康的飲水方式便在中國興起，到了1999年，飲水機(jī)市場逐漸成熟，美的，沁園，浪木等企業(yè)也開始生產(chǎn)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的飲水機(jī)。2006年以后，研究發(fā)現(xiàn)，有內(nèi)膽飲水機(jī)的水垢和節(jié)能問題漸漸暴露。所以安吉爾和美的推出了外置加熱的沸騰膽飲水機(jī)產(chǎn)品，以獨特的熱膽外置方式加熱飲用水，現(xiàn)喝現(xiàn)燒更節(jié)能，更易清潔加熱內(nèi)壁。沁園推出了無熱膽系列產(chǎn)品，由于宣傳角度和內(nèi)部造型新穎，曾熱賣一時，但是火爆之后，大量的問題暴露，水垢，二次污染，節(jié)能，平安這些問題都沒有解決，導(dǎo)致顧客投訴增多，身敗名列。所以飲水機(jī)的開展趨勢近10年左右還會以外形優(yōu)美的外熱飲水機(jī)為主，傳統(tǒng)飲水機(jī)為輔。中國水家電行業(yè)開展十余年，2002年以前少數(shù)有規(guī)模的企業(yè)在做全國市場，并進(jìn)行了一些宣傳推廣工作，雖然是獨步難行，可也很好的推動了市場的開展。在2002年前后，更多企業(yè)認(rèn)識到了中國水處理市場的巨大商機(jī)，進(jìn)來的企業(yè)多了。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計中國在國家有關(guān)部門登記在冊的水家電企業(yè)有2000余家，還有一些未在統(tǒng)計范圍之內(nèi)，這些企業(yè)多半在從事水家電的OEM生產(chǎn)。規(guī)模缺乏給中國家電中小企業(yè)形成幾大風(fēng)險：一是規(guī)模本錢不經(jīng)濟(jì)，產(chǎn)品在市場最終還是缺乏競爭力。二是規(guī)模缺乏導(dǎo)致企業(yè)在產(chǎn)業(yè)環(huán)境即上下游的博弈能力不強(qiáng)，一旦產(chǎn)業(yè)環(huán)境發(fā)生變化，企業(yè)的應(yīng)變力缺乏。三是規(guī)模缺乏導(dǎo)致企業(yè)抗風(fēng)險能力差，尤其是難以抗拒大品牌大資本企業(yè)的進(jìn)入。在未來中國飲水機(jī)結(jié)構(gòu)就產(chǎn)生了二極分化：一極為末流品牌〔或稱為弱勢品牌〕的產(chǎn)品陣營。一極為主流品牌未來的市場份額也將由他們主宰。本設(shè)計是基于單片機(jī)車載自動飲水機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計，單片機(jī)對對溫度的控制是工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常使用的控制方法。單片機(jī)主要用于控制，它的應(yīng)用領(lǐng)域普及各行各業(yè)，大到航天飛機(jī)，小至日常生活中的冰箱、彩電，單片機(jī)都可以大顯其能。采用單片機(jī)對整個測量電路進(jìn)行管理和控制，使得整個系統(tǒng)智能化、功耗低、使用電子元件較少、內(nèi)部配線少、本錢低，制造、安裝、調(diào)試及維修方便。我相信此設(shè)計是非常有前景的。1.3主要研究的內(nèi)容 (1)本系統(tǒng)上電后數(shù)碼管顯示當(dāng)前測量溫度，此時加熱指示燈和保溫指示燈均不點亮；假設(shè)此時按“自動加熱〞鍵，那么單片機(jī)自動將預(yù)加熱溫度設(shè)置為80℃并開始加熱，送出一個加熱信號，并點亮加熱指示燈；假設(shè)按“溫度設(shè)置〞鍵，那么進(jìn)入預(yù)加熱溫度設(shè)置界面，此時數(shù)碼管閃爍顯示預(yù)設(shè)置溫度，此時通過按鍵“＋〞和“－〞進(jìn)行設(shè)置溫度，預(yù)設(shè)置溫度按“5〞遞增或遞減，設(shè)置好溫度后再按一次“溫度設(shè)置〞鍵確定，單片機(jī)保存預(yù)設(shè)置溫度，并開始加熱；(2)如果實測溫度大于或等于預(yù)設(shè)置溫度，那么單片機(jī)發(fā)出停止加熱信號并熄滅加熱指示燈，點亮保溫指示燈，且當(dāng)超過預(yù)設(shè)溫度時發(fā)出報警；(3)當(dāng)溫度下降到預(yù)設(shè)置溫度以下5度時，單片機(jī)再次發(fā)出加熱信號，同時熄滅保溫指示燈，點亮加熱指示燈，依次循環(huán)控制；(4)完成加熱管控制電路、報警電路設(shè)計，重點設(shè)計好臨界點問題；(5)必要時有防凍功能，當(dāng)冬天氣溫太低，要有防止管內(nèi)結(jié)冰裝置，有人工可以選擇語音是否播放的功能。2系統(tǒng)整體的設(shè)計2.1硬件整體的設(shè)計設(shè)計并制作一個基于單片機(jī)的熱水器溫度控制系統(tǒng)的電路，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1：電源電源單片機(jī)AT80C51數(shù)碼管顯示繼電器溫度傳感器DS18B20報警指示燈圖1系統(tǒng)機(jī)構(gòu)框圖Fig1Thesystemblockdiagram硬件系統(tǒng)子模塊：(1)單片機(jī)最小系統(tǒng)電路局部；(2)鍵盤掃描電路局部；(3)數(shù)碼管溫度顯示和運行指示燈電路局部；(4)溫度采集電路局部；(5)繼電器控制局部；(6)報警局部。2.2軟件整體的設(shè)計良好的設(shè)計方案可以減少軟件設(shè)計的工作量，提高軟件的通用性，擴(kuò)展性和可讀性。本系統(tǒng)的設(shè)計方案和步驟如下：(1)根據(jù)需求按照系統(tǒng)的功能要求，逐級劃分模塊；(2)明確各模塊之間的數(shù)據(jù)流傳遞關(guān)系，力求數(shù)據(jù)傳遞少，以增強(qiáng)各模塊的獨立性，便于軟件編制和調(diào)試；(3)確定軟件開發(fā)環(huán)境，選擇設(shè)計語言，完成模塊功能設(shè)計，并分別調(diào)試通過；(4)按照開發(fā)式軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)，將各模塊有機(jī)的結(jié)合起來，即成一個較完善的系統(tǒng)。首先接通電源系統(tǒng)開始工作，系統(tǒng)開始工作后，通過按鍵設(shè)定溫度值的上限值和下限值，確定按鍵將設(shè)定的溫度值存儲到指定的地址空間，溫度傳感器開始實時檢測，調(diào)用顯示子程序顯示檢測結(jié)果，調(diào)用比擬當(dāng)前顯示溫度值與開始設(shè)定的溫度值比擬，如果當(dāng)前顯示值低于設(shè)定值就通過繼電器起動加熱裝置，直到到達(dá)設(shè)定值停止加熱，之后進(jìn)行保溫，如果溫度高于上限進(jìn)行報警。3硬件系統(tǒng)設(shè)計3.1硬件電路分析及設(shè)計報告本次設(shè)計主要思路是通過對單片機(jī)編程將由溫度傳感器DS18B20采集的溫度外加驅(qū)動電路顯示出來，包括對繼電器的控制，進(jìn)行升溫，當(dāng)溫度到達(dá)上下限蜂鳴器進(jìn)行報警。P1.7開關(guān)按鈕是用于確認(rèn)設(shè)定溫度的，初始按下表示開始進(jìn)入溫度設(shè)定狀態(tài)，然后通過P1.5和P1.6設(shè)置溫度的升降，再次按下P1.7時，表示確認(rèn)所設(shè)定的溫度，然后轉(zhuǎn)入升溫或降溫。P2.3所接的發(fā)光二極管用于表示加熱狀態(tài)，P2.5所接的發(fā)光二極管用于表示保溫狀態(tài)。P2.3接繼電器。P3.1是溫度信號線。整個電路都是通過軟件控制實現(xiàn)設(shè)計要求。3.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路因為80C51單片機(jī)內(nèi)部自帶8K的ROM和256字節(jié)的RAM，因此不必構(gòu)建單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展電路。如圖2，單片機(jī)最小系統(tǒng)有復(fù)位電路和振蕩器電路。值得注意的一點是單片機(jī)的31腳必須接高電平，否那么系統(tǒng)將不能運行。因為該腳不接時為低電平，單片機(jī)將直接讀取外部程序存儲器，而系統(tǒng)沒有外部程序存儲器，所以必須接VCC。在按鍵兩端并聯(lián)一個電解電容，濾除交流干擾，增加系統(tǒng)抗干擾能力[1]。C2C230PFC330PF?§??112MEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U2+C410UFVCCR310KVCCAT80C51VCC112234SW5圖2單片機(jī)最小系統(tǒng)圖Fig2ThesystemblockdiagramAT80C51的管腳說明：VCC：供電電壓。本設(shè)計供電電壓為+5V。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏極開路雙向I/O口，每個管腳可吸收8個TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫“1〞時，被定義為高阻輸入。P0口能夠作為外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在Flash編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)Flash進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個TTL門電流。P1口管腳寫入“1〞后，被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1〞時，其管腳被上拉電阻拉高，且作為輸入。P2口的管腳被外部下拉為低電平時，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1〞時，它利用內(nèi)部上拉電阻，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在Flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1〞后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。RST：復(fù)位輸入端。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時。ALE：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，該引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端口以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而，要注意的是：每當(dāng)其用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出，可將SFR8EH地址置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時ALE才起作用[1]。PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指令期間，每個機(jī)器周期PSEN兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。EA：EA功能為內(nèi)外程序存儲器選擇控制端。當(dāng)EA保持低電平時，單片機(jī)訪問外部程序存儲器。當(dāng)EA端保持高電平時，單片機(jī)訪問內(nèi)部程序存儲器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入端。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出端。3.1.2水位監(jiān)測電路水位檢測傳感器采用兩根不銹鋼針，一根和地連接，另一根通過100K電阻接到+5V電源，控制芯片采用NE555，當(dāng)水位低時，缺乏以使兩個電極導(dǎo)通時，NE555的2腳為高電平，第3腳輸出低電平，即P1.2=1.單片機(jī)通過檢測P1.2的電平，可以判斷熱水箱水位是否滿[2]。水位檢測電路原理圖如圖3所示：圖3水位監(jiān)測電路原理圖Fig3Levelmonitoringcircuitprinciplediagram3.1.3鍵盤電路鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的主要輸入設(shè)備，單片機(jī)使用的鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤采用硬件線路來實現(xiàn)鍵盤的編碼，每按下一個鍵，鍵盤能夠自動生成按鍵代碼，并有去抖功能。因此使用方便，但硬件較復(fù)雜。非編碼鍵盤僅僅提供鍵開關(guān)狀態(tài)，由程序來識別閉合鍵，消除抖動，產(chǎn)生相應(yīng)的代碼，轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序。非編碼鍵盤中鍵的數(shù)量較少，硬件簡單，在單片機(jī)中應(yīng)用非常廣泛。圖為按鍵和AT80C51的接線圖，檢測儀共設(shè)有4個按鍵，每個按鍵由軟件來決定其功能，4個按鍵功能分別為[3]：(1)SW1：設(shè)定按鍵(設(shè)定按鍵)；(2)SW2：加法按鍵(當(dāng)前位加5)；(3)SW3：減法按鍵(當(dāng)前位減5)；(4)SW4：退出設(shè)置鍵(系統(tǒng)初始化)。EA/VPEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U2AT80C51112234SW3SW-PB(??)112234SW4SW-PB(??)112234SW2SW-PB(??)112234SW1SW-PB(??)P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7圖4單片機(jī)按鍵和AT80C51的接線圖Fig4KeysofsinglechipmicrocomputerandAT80C513.1.4數(shù)碼管及指示燈顯示電路〔1〕數(shù)碼管顯示說明表1數(shù)碼管編碼表Table1Digitalcodetable段碼位碼顯示器狀態(tài)08H01H□□□□□□□0abH02H□□□□□□1□12H04H□□□□□2□□22H08H□□□□3□□□a1H10H□□□4□□□□24H20H□□5□□□□□04H40H□6□□□□□□aaH80H7□□□□□□□各個數(shù)碼管的段碼都是單片機(jī)的數(shù)據(jù)口輸出，即各個數(shù)碼管輸入的段碼都是一樣的，為了使其分別顯示不同的數(shù)字，可采用動態(tài)顯示的方式，即先只讓最低位顯示0(含點)，經(jīng)過一段延時，再只讓次低位顯示1，如此類推。由視覺暫留，只要我們的延時時間足夠短，就能夠使得數(shù)碼的顯示看起來非常的穩(wěn)定清楚，過程如表1。本論文中使用了3個數(shù)碼管，其中前兩位使用動態(tài)掃描顯示實測溫度，在設(shè)置加熱溫度的時候，兩個數(shù)碼管是閃爍，以提示目前處在溫度設(shè)置狀態(tài)。第三位數(shù)碼管靜態(tài)顯示符號“℃〞。〔2〕運行指示燈說明本熱水器溫度控制系統(tǒng)中共使用到3個LED指示燈和3個數(shù)碼管。右上角的紅色LED是電源指示燈。數(shù)碼管右邊的紅色LED是加熱指示燈，當(dāng)剛開機(jī)或溫度降到設(shè)定溫度5℃以下時，該燈會亮，表示目前處于加熱狀態(tài)；當(dāng)溫度上升到設(shè)定溫度時，該LED滅，同時數(shù)碼管右邊的綠色LED亮，表示目前處于保溫狀態(tài)，用戶可以使用熱水器；當(dāng)溫度再次下降到設(shè)定溫度5℃以下時，綠色LED滅，紅色加熱的LED燈亮，不斷循環(huán)[7]。圖5LED數(shù)碼管顯示電路圖Fig5LEDdigitaltubedisplaycircuitdiagram3.1.5溫度采集電路此處省略

NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說明書和設(shè)計圖紙等.請聯(lián)系

扣扣：九七一九二零八零零另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計下載！該論文已經(jīng)通過辯論3.1.6電源電路采用L7805穩(wěn)壓塊，輸出為5V。電子組件要正常運作都需要電源電壓供電，一般常用的電源電壓為+5V或+12V，因為數(shù)字IC(IngegratedCircuit：集成電路)所供應(yīng)的電壓為+5V，而CMOSIC所供應(yīng)的電壓為+12V，7805是一個穩(wěn)壓塊。7805穩(wěn)壓管把高電壓轉(zhuǎn)換到低電壓，7805穩(wěn)壓管具有保護(hù)單片機(jī)的作用。L7805輸出端要并聯(lián)上一個電解電容，濾除交流電干擾，防止損壞單片機(jī)系統(tǒng)。本設(shè)計采用兩種供電方式，一種為DC7~18V直流穩(wěn)壓電源變換成5V的直流電；另一種為四節(jié)干電池共6V經(jīng)二極管加壓后得到將近5V的直流電源，電源配以開關(guān)和指示燈，以方便使用。黃色發(fā)光二極管表示保溫，紅色的表示加熱狀態(tài)[8]。圖13系統(tǒng)電源設(shè)計圖Fig13Thesystempowersupplydesign3.1.7報警電路設(shè)計同時可以在系統(tǒng)里設(shè)定溫度上限值，由于加熱停止后，加熱管還有余熱當(dāng)采集到的外界溫度高于當(dāng)前所設(shè)定溫度上限值時，程序就會進(jìn)入報警子程序，觸發(fā)蜂鳴器進(jìn)行報警。報警電路原理圖如圖14所示。圖14報警電路圖Fig14Alarmcircuitdiagram圖中的三極管8550的作用是增加驅(qū)動能力，比9012的驅(qū)動電流還大些，因此選用8550[9]。當(dāng)程序進(jìn)入報警子程序時，把P2.7置0，就會觸發(fā)蜂鳴器，為了使報警聲音效果更好，對P2.7取反，發(fā)出報警嘟嚕聲音。3.1.8加熱管控制電路設(shè)計繼電器是常用的輸出控制接口，可以做交直流信號的輸出切換。它具有控制系統(tǒng)〔又稱輸入回路〕和被控制系統(tǒng)〔又稱輸出回路〕，通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)〞。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、平安保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器控制接點操作說明如下：COM:Common，共同點。輸出控制接點的共同接點。NC:NormalClose常閉點。以Com為共同點，NC與COM在平時是呈導(dǎo)通狀態(tài)的。NormalOpen常開點。NO與COM在平時是呈開路狀態(tài)的，當(dāng)繼電器動作時，NO與COM導(dǎo)通，NC與COM那么呈開路狀態(tài)。當(dāng)89S52的P2.5輸出高電平時，繼電器不導(dǎo)通，反之當(dāng)輸出低電平時，繼電器導(dǎo)通，這樣就激活了連接回路[10]。圖14單片機(jī)控制繼電器電Fig.14MCUcontrolrelay3.2系統(tǒng)硬件總圖4系統(tǒng)總設(shè)計本系統(tǒng)采用的是循環(huán)查詢方式，來顯示和控制溫度的。主要包括四段程序的設(shè)計：DS18B20讀溫度程序，數(shù)碼管的驅(qū)動程序，鍵盤掃描程序，以及抱經(jīng)處理程序。4.1主程序流程圖圖15主程序流程圖1Fig15Theflowchartofmainprogram圖16主程序流程圖2Fig16Theflowchartofmainprogram24.2各模塊的流程圖4.2.1讀取溫度DS18B20模塊的流程由于DS18B20采用的是一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對AT89S52單片機(jī)來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對DS18B20芯片的訪問。DS18B20單線通信功能是分時完成的，它有嚴(yán)格的時隙概念。因此系統(tǒng)對DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20〔發(fā)復(fù)位脈沖〕→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)DS18B20雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點。DS18B20必須首先調(diào)用啟動溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)手冊上對應(yīng)轉(zhuǎn)換時間來超作，如為12位轉(zhuǎn)換，那么應(yīng)該是最大750mS，另外在對DS18B20超作時，時序要求非常嚴(yán)格，因此最好禁止系統(tǒng)中斷。由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序[11]。所有時序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。DS18B20的讀時序：(1)對于DS18B20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程；(2)對于DS18B20的讀時隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線,以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。DS18B20的寫時序：(1)對于DS18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程；(2)對于DS18B20寫0時序和寫1時序的要求不同，當(dāng)要寫0時序時，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0〞電平，當(dāng)要寫1時序時，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線[12]。系統(tǒng)程序設(shè)計主要包括三局部：讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、顯示溫度子程序。流程圖如圖17所示：圖17讀取溫度DS18B20模塊的流程圖Fig.17ReadthetemperatureDS18B20moduleflowchart程序代碼為：GET_TEMPER: SETB DQ；讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值LCALL INIT_1820；先復(fù)位DS18B20JB FLAG1,TSS2；RET；判斷DS1820是否存在假設(shè)DS18B20不存在那么返回TSS2: MOV A,#0CCH；DS18B20已經(jīng)被檢測到!跳過ROM匹配LCALL WRITE_1820；MOV A,#44H；發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令LCALL WRITE_1820；LCALLDISPLAY；這里通過調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時一段時間,等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束,12位的話750微秒LCALL INIT_1820；準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位MOV A,#0CCH；跳過ROM匹配LCALL WRITE_1820；MOV A,#0BEH；發(fā)出讀溫度命令LCALL WRITE_1820；LCALL READ_18200將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到35H/36HRET[13]4.2.2鍵盤掃描處理流程此流程為鍵盤掃描處理，CPU通過檢測各數(shù)據(jù)線的狀態(tài)(0或1)就能知道是否有按鍵閉合以及哪個按鍵閉合[14]。鍵盤管理程序的功能是檢測是否有按鍵閉合，如果有按鍵閉合，消除抖動，根據(jù)鍵號轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵處理程序，按鍵流程圖如圖18所示。圖18鍵盤掃描子程序流程圖Fig18Keyboardscanningsubroutineflowchart4.2.3報警處流程圖運行程序后，溫度傳感器DS18B20即可對環(huán)境進(jìn)行溫度采集，并送LED數(shù)碼管顯示。我們可以在程序里設(shè)定溫度上限值，當(dāng)采集到的外界溫度高于當(dāng)前所設(shè)定溫度上限值時，程序就會進(jìn)入報警子程序，觸發(fā)蜂鳴器進(jìn)行報警。其程序流程圖如圖4.4所示[14]。圖19報警子程序流程圖Fig19Alarmsubroutineflowchart4.3系統(tǒng)源代碼EMPER_L EQU29H；用于保存讀出溫度的低8位TEMPER_H EQU28H；用于保存讀出溫度的高8位FLAG1 EQU38H；是否檢測到DS18B20標(biāo)志位A_BIT EQU20H；數(shù)碼管個位數(shù)存放內(nèi)存位置B_BIT EQU21H；數(shù)碼管十位數(shù)存放內(nèi)存位置B1 EQU70H；溫度小數(shù)點位A1 EQU71H；設(shè)定溫度值DQ EQUP3.1；DQ為DS18B20數(shù)據(jù)位BELLEQUP2.7；蜂鳴報警ORG0000H；單片機(jī)內(nèi)存分配申明AJMPMAIN0；前面的都是定義MAIN: MOVR0,#10；M1: CPLP2.3； ACALL DELAY125；DJNZR0,M1；此段為燈閃5次,無實際意義MAIN0: MOVA1,#80；默認(rèn)加熱為80度MAIN1: LCALL D1820；調(diào)用讀溫度子程序LCALL DISPLAY；調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序MOVA,29H；CLR CCJNE A,A1,MAIN1_1SETB BELL；溫度相等,關(guān)閉蜂鳴器AJMP MAIN1_1_A；下等不用叫蜂鳴器MAIN1_1: JC MAIN1_2；為1轉(zhuǎn)移,表示小于設(shè)定溫度CPL BELL；蜂鳴器斷續(xù)鳴叫MAIN1_1_A: CLR P2.3；下面是表示沒到達(dá)溫度SETB P2.5AJMP MAIN2；主要是檢測溫度是否小于設(shè)定的溫度,那么開發(fā)熱管CLRP2.3MAIN1_2: SETB BELL；關(guān)閉蜂鳴器CLR P2.5；開發(fā)熱管SETB P2.3；上面的是大于,關(guān)發(fā)熱管MAIN2: JB P1.0,MAIN1 ；看P1.0有否按下ACALL DELAY125；延時防抖動,常用的手法,網(wǎng)上很多介紹的JB P1.0,MAIN1 ；再次查看CLR P2.3JNB P1.0,$；等按鍵完全松手才進(jìn)入!SETB P2.3SETB P2.5；檢測到P1.0按鍵后后進(jìn)入設(shè)定溫度MAIN2_1: ACALL DISPLAY1JB P1.2,MAIN2_2ACALL DELAY125JB P1.2,MAIN2_2 JNB P1.2,$MOV A,#5ADD A,A1CLR C CJNE A,#100,MAIN2_1_1 MOV A,#99AJMP MAIN2_1_3；上面這一段是+5度按鍵,按下+5度MAIN2_1_1: JC MAIN2_1_3MAIN2_1_2: CLR C MOV A,#99MAIN2_1_3: MOV A1,AMAIN2_2: JB P1.4,MAIN2_3 ACALL DELAY125 JB P1.4,MAIN2_3 JNB P1.4,$ MOV A,A1 CJNE A,#99,ZY1 MOV B,#4 AJMP ZY2ZY1: MOVB,#5ZY2: CLR C MOV A,A1SUBB A,BMAIN2_2_1: JNC MAIN2_2_2 MOV A1,#0AJMP MAIN2_3；上面這一段是-5度按鍵,按下-5度MAIN2_2_2: MOV A1,AMAIN2_3: JB P1.6,MAIN2_1 ACALL DELAY125JB P1.6,MAIN2_1 CLR P2.3 JNB P1.6,$ SETB P2.3AJMP MAIN1；上面這一段是退出的意思的D1820: LCALL GET_TEMPER；調(diào)用讀溫度子程序MOV B1,29HMOV A,29HMOV C,40H；將28H中的最低位移入CRRC A MOV C,41H RRC A MOV C,42H RRC A MOV C,43H RRC A MOV 29H,A MOV A,B1MOV B,#10H MUL AB MOV B,#10H DIV AB MOV B,#10 MUL AB MOV B,#10HDIV AB MOV B1,A RET；上面這一段是讀取溫度后進(jìn)行轉(zhuǎn)換的意思INIT_1820: SETB DQ；這是DS18B20復(fù)位初始化子程序 NOPCLR DQ；主機(jī)發(fā)出延時537微秒的復(fù)位低脈沖MOV R1,#3TSR1: MOV R0,#107 DJNZ R0,$ DJNZ R1,TSR1SETB DQ；然后拉高數(shù)據(jù)線NOP NOP NOP NOP MOV R0,#25HTSR2: JNB DQ,TSR3；等待DS18B20回應(yīng)DJNZ R0,TSR2LJMP TSR4；延時TSR3: SETB FLAG1；置標(biāo)志位,表示DS1820存在LJMP TSR5TSR4: CLR FLAG1；清標(biāo)志位,表示DS1820不存在LJMP TSR7TSR5: MOV R0,#117TSR6: DJNZ R0,TSR6；時序要求延時一段時間TSR7: SETB DQRETGET_TEMPER: SETB DQ；讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值LCALL INIT_1820；先復(fù)位DS18B20JB FLAG1,TSS2RET；判斷DS1820是否存在?假設(shè)DS18B20不存在那么返回TSS2: MOV A,#0CCH;DS18B20；已經(jīng)被檢測到!!跳過ROM匹配LCALL WRITE_1820MOV A,#44H ；發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令LCALL WRITE_1820LCALL DISPLAY；這里通過調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時一段時間,等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束,12位的話750微秒LCALL INIT_1820；準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位MOV A,#0CCH；跳過ROM匹配LCALL WRITE_1820 MOV A,#0BEH；發(fā)出讀溫度命令LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200；將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到35H/36HRETWRITE_1820: MOV R2,#8；一共8位數(shù)據(jù)CLR C;寫DS18B20的子程序(有具體的時序要求)WR1: CLR DQ MOV R3,#6 DJNZ R3,$ RRC A MOV DQ,C MOV R3,#23 DJNZ R3,$ SETB DQ NOP DJNZ R2,WR1 SETB DQRETREAD_18200: MOV R4,#2；將溫度高位和低位從DS18B20中讀出MOV R1,#29H；低位存入29H(TEMPER_L),高位存入28H(TEMPER_H)RE00: MOV R2,#8；數(shù)據(jù)一共有8位RE01: CLR C；讀DS18B20的程序,從DS18B20中讀出兩個字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)SETB DQ NOP NOP CLR DQ NOP NOP NOP SETB DQMOV R3,#9RE10: DJNZ R3,RE10 MOV C,DQ MOV R3,#23RE20: DJNZ R3,RE20 RRC A DJNZ R2,RE01 MOV @R1,A DEC R1 DJNZ R4,RE00 RET；上面的這些都是溫度采集的!DISPLAY: MOV A,29H；將29H中的十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制MOV B,#10；10進(jìn)制/10=10進(jìn)制DIV AB；顯示子程序MOV A_BIT,A；十位在AMOV B_BIT,B；個位在B MOV DPTR,#NUMTAB；指定查表啟始地址MOV R0,#1DPL1: MOV R1,#25；顯示1000次DPLOP: MOV A,B_BIT；取個位數(shù)MOVC A,@A+DPTR；查個位數(shù)的7段代碼MOV P0,A；送出個位的7段代碼CLR P2.2；開個位顯示ACALL D1MS；顯示1MSSETB P2.2MOV A,A_BIT；取十位數(shù)MOVC A,@A+DPTR；查十位數(shù)的7段代碼MOV P0,A；送出十位的7段代碼CLR P2.1；開十位顯示ACALL D1MS；顯示1MSSETB P2.1MOV P0,#0FFH DJNZ R1,DPLOP；100次沒完循環(huán)DJNZ R0,DPL1；4個100次沒完循環(huán)RET；上面這段顯示實時溫度DISPLAY1: MOV A,A1；將29H中的十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制MOV B,#10；10進(jìn)制/10=10進(jìn)制DIV AB；顯示子程序MOV A_BIT,A；十位在AMOV B_BIT,B；個位在BMOV DPTR,#NUMTAB；指定查表啟始地址MOV R0,#1DPL11: MOV R1,#25；顯示1000次DPLOP1: MOV A,B_BIT；取個位數(shù)MOVC A,@A+DPTR；;查個位數(shù)的7段代碼MOV P0,A；送出個位的7段代碼CLR P2.2；開個位顯示 ACALL D1MS；顯示1MSSETB P2.2 MOV A,A_BIT；取十位數(shù)MOVC A,@A+DPTR；查十位數(shù)的7段代碼MOV P0,A；送出十位的7段代碼CLR P2.1；開十位顯示ACALL D1MS；顯示1MSSETB P2.1MOV P0,#0FFHDJNZ R1,DPLOP1；100次沒完循環(huán)DJNZ R0,DPL11；4個100次沒完循環(huán)RET;上面這段顯示設(shè)置溫度D1MS: MOV R7,#50；1MS延時DJNZ R7,$ RETDELAY10: MOV R6,#20；10MS延時D3: MOV R5,#255 DJNZ R5,$ DJNZ R6,D3 RETDELAY125: MOV R6,#255；125MS延時D1: MOV R5,#255 DJNZ R5,$ DJNZ R6,D1RETDELAY1S: MOV R7,#8；1S延時D2: LCALL DELAY125 DJNZ R7,D2 RETNUMTAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H DB 99H,92H,82H,0F8H DB 80H,90H,88H,83HDB 0C6H,0A1H,86H,8EH；數(shù)碼管的具體值END[15]5系統(tǒng)調(diào)試仔細(xì)檢查所接電路，按照硬件原理圖接線，理論上是能實現(xiàn)的，如果數(shù)碼管不顯示，那么應(yīng)該檢查線路是否正確，或是因為單片機(jī)沒有工作，還有集電極和發(fā)射極是否接對。如果只顯示兩個八，那么可能是DS18B20沒有接正確，檢查上拉電路是否接好。另外要注意的是，由單片機(jī)輸出的控制信號比擬小，需要進(jìn)行放大才能驅(qū)動繼電器工作，否那么就不能實現(xiàn)升溫過程，通常選用8550三極管來進(jìn)行放大[16]。還有220V交流電綠色接頭和加熱管黃色接頭必須接正確，否那么導(dǎo)致電路燒壞。蜂鳴器是低電平有效。如果能注意這些問題，電路根本不會出錯。5.1軟件調(diào)試如果硬件電路檢查后，沒有問題卻實現(xiàn)不了設(shè)計要求，那么可能是軟件編程的問題，首先應(yīng)檢查初始化程序，然后是讀溫度程序，顯示程序，以及繼電器控制程序，對這些分段程序，要注意邏輯順序，調(diào)用關(guān)系，以及涉及到了標(biāo)號，有時會因為一個標(biāo)號而影響程序的執(zhí)行，除此之外，還要熟悉各指令的用法，以免出錯。還有一個容易忽略的問題就是，源程序生成的代碼是否燒入到單片機(jī)中，如果這一過程出錯，那不能實現(xiàn)設(shè)計要求也是情理之中的事。本人在設(shè)計的時候在偉福仿真軟件進(jìn)行調(diào)試，通過此軟件進(jìn)行調(diào)試可以很方便的觀察單片機(jī)內(nèi)部各個存放器及內(nèi)部存儲器變化情況，以方便進(jìn)行調(diào)試[17]。硬件與軟件調(diào)試相結(jié)合，仔細(xì)檢查各個模塊的設(shè)計，舊能順利完成任務(wù)，實現(xiàn)設(shè)計要求，在調(diào)試過程中必須認(rèn)真耐心，不能有一點馬虎，否那么遺漏一個小的問題就會導(dǎo)致整個設(shè)計的失敗。5.2系統(tǒng)操作說明本系統(tǒng)上電后數(shù)碼管顯示當(dāng)前測量溫度，此時加熱指示燈和保溫指示燈均不點亮；假設(shè)此時按“自動加熱〞鍵，那么單片機(jī)自動將預(yù)加熱溫度設(shè)置為80℃并開始加熱，送出一個加熱信號，并點亮加熱指示燈；假設(shè)按“溫度設(shè)置〞鍵，那么進(jìn)入預(yù)加熱溫度設(shè)置界面，此時數(shù)碼管閃爍顯示預(yù)設(shè)置溫度，此時通過按鍵“＋〞和“－〞進(jìn)行設(shè)置溫度，預(yù)設(shè)置溫度按“5〞遞增或遞減，設(shè)置好溫度后再按一次“溫度設(shè)置〞鍵確定，單片機(jī)保存預(yù)設(shè)置溫度，并開始加熱。此時單片機(jī)通過數(shù)碼管顯示實時檢測的溫度并和預(yù)設(shè)置溫度進(jìn)行比照，如果實測溫度大于或等于預(yù)設(shè)置溫度，那么單片機(jī)發(fā)出停止加熱信號并熄滅加熱指示燈，點亮保溫指示燈，且當(dāng)超過預(yù)設(shè)溫度時發(fā)出報警；當(dāng)溫度下降到預(yù)設(shè)置溫度以下5度時，單片機(jī)再次發(fā)出加熱信號，同時熄滅保溫指示燈，點亮加熱指示燈，依次循環(huán)控制[18]。5.3社會效益隨著電子技術(shù)的開展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)那么是給現(xiàn)代工業(yè)控制測控領(lǐng)域帶來了一次新的革命。目前，單片機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。特別是其中的C51系列的單片機(jī)的出現(xiàn)，具有更好的穩(wěn)定性，更快和更準(zhǔn)確的運算精度，推動了工業(yè)生產(chǎn)，影響著人們的工作和學(xué)習(xí)?，F(xiàn)代工業(yè)設(shè)計、工程建設(shè)及日常生活中常常需要用到溫度控制,早期溫度控制主要應(yīng)用于工廠中，例如鋼鐵的水溶溫度，不同等級的鋼鐵要通過不同溫度的鐵水來實現(xiàn)，這樣就可能有效的利用溫度控制來掌握所需要的產(chǎn)品了。在現(xiàn)代社會中，溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面，其作用也表到達(dá)了各個方面，隨著人們生活質(zhì)量的提高，酒店廠房及家庭生活中都會見到溫度控制的影子，溫度控制將更好的效勞于社會。5.4經(jīng)濟(jì)效益當(dāng)前社會上的飲水機(jī)種類繁多，功能差異也很大，而人們的生活水平提高很快，生活中，人們的對飲水機(jī)功能的要求也越來越高，就目前來看，最先進(jìn)的飲水機(jī)都具備溫度控制系統(tǒng)的，而且都有自動控制功能，自動車載飲水機(jī)可以人為設(shè)定溫度，具有這樣功能的飲水機(jī)已經(jīng)成為目前飲水機(jī)市場的主流產(chǎn)品，就這樣的形式來看，市場對這類產(chǎn)品的要求數(shù)量還在不斷增加，因此，開發(fā)本系統(tǒng)是很有市場前景的。就飲水機(jī)而言，車載自動飲水機(jī)不僅解決了人民的飲水問題，還提供應(yīng)了人民一個干凈衛(wèi)生，無污染的飲水環(huán)境，而且車載飲水機(jī)給外出乘車人員帶來極大方便，很多時候我們想喝水卻手中無水，周圍無水，而此設(shè)計就是解決了這個問題。就目前生活中而言，在我們的周圍，公交車上，甚至在市場中，車載飲水機(jī)是很少普及，本人就是看到了這樣一個機(jī)遇，開始設(shè)計之路。由此可見，車載自動飲水