11-PAGE基于單片機的水溫控制系統的硬件和軟件設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u31005基于單片機的水溫控制系統的硬件和軟件設計案例 -1-20521系統硬件設計 -1-206382系統軟件設計 -2-128802.1DS18B20數據通信概述 -2-185372.2存儲器24C02數據存儲概述 -3-193242.2.1I2C總線的定義 -3-198045.2.2I2C總線的時序 -3-217292.2.3數據傳送 -4-193472.3軟件程序設計 -4-1系統硬件設計其中各引腳對應的端口如下表所示：表4.1單片機引腳與各器件對應表接口對應器件引腳接口對應器件引腳P0.0接LCD1602的D0端P3.7接蜂鳴器報警電路P0.1接LCD1602的D1端P2.5接LCD1602的RS端P0.2接LCD1602的D2端P2.6接LCD1602的R/W端P0.3接LCD1602的D3端P2.7接LCD1602的E端P0.4接LCD1602的D4端P3.0接warm繼電器端P0.5接LCD1602的D5端P3.1接cool繼電器端P0.6接LCD1602的D6端P3.2接S1按鍵P0.7接LCD1602的D7端P3.3接S2按鍵P3.5接24C02的SCK端P3.4接S3按鍵P1.1接24C02的SDA端P3.5接24C02的SCK端P1.4接步進電機A極XTAL1接晶振時鐘電路P1.5接步進電機B極XPAL2接晶振時鐘電路P1.6接步進電機C極RST接復位電路P1.7接步進電機D極VCC接電源P2.3接DS18B20的DQ端GND接地在確定了相關模塊功能和電路設計以及用到的器件后，系統做如下連接設計：圖4.1總體硬件電路圖本設計中，單片機可以通過檢測環境溫度高或低，控制步進電機動作達到開啟或關系電動門或窗實現自動調溫度；設計中有兩個繼電器，1個繼電器作用可以連接空氣壓縮機進行通風、另一個繼電器的作用可以接12V工作的報警燈，當溫度過高或過低的時候完成系統報警；液晶屏用于顯示實時溫度和系統運行的工作狀態。2系統軟件設計2.1DS18B20數據通信概述在DS18B20通信中命令序列分為3步：初始化、ROM命令（和功能命令。訪問DS18B20，必須嚴格遵守此命令時序，若出現序列混亂，則單總線的單總線器件就不會響應主機。但對于ROM檢索命令與報警檢索命令，此準則就不適用。在執行這兩個命令的時候，執行完命令后系統主機則不能接著執行后邊的命令，而是必須返回到執行命令的第一步。1.初始化過程初始化過程是單一總線傳輸的第一步，由主機的復位脈沖與從機的應答脈沖構成初始化過程，主機通過是否接受到的應答脈沖來判斷系統的從機設備是否準備就緒。2.ROM檢索命令系統的ROM檢索命令是在主機檢測到從機設備的應答脈沖之后發出。系統的ROM檢索命令和各從機設備的64位的ROM代碼相關，在單總線上如果一個主機同時連接了很多從機設備，可以允許主機任意操作某個由代碼唯一指定的從機設備。系統ROM檢索命令還允許主機通過命令檢測此總線上總共連接了多少個從機設備，以及能檢測到各個從機設備的類型，同時還可以通過命令檢測到單總線上的所有從機設備的工作狀態。3.功能命令在主機發出系統ROM檢索命令，以訪問某個指定的DS18B20，接著就可以發出DS18B20的某個功能命令。在這些命令下主機可以進行讀出或寫入DS18B20的存儲設備，啟動溫度轉換功能和判斷從機設備的供電方式。2.2存儲器24C02數據存儲概述2.2.1I2C總線的定義1、PHLIPS公司推出的一種兩線制串行總線，簡而言之，主要是用作直接與總線連接的器件之間傳遞信息的通道。2、一個多主機的總線，具備多主機系統所需的總線裁決與高低速器件間的同步功能的串行總線。3、一種雙向兩線總線，包括一條數據線和一條時鐘線，總線空閑時這兩條線路都是高電平。I2C總線上所有外圍器件都有規范的器件地址，器件地址由7位組成。主機發送地址時，總線上的每個從機都將這7位地址碼與自己的地址進行比較，如果相同，則認為自己正被主機尋址，根據R/W位將自己確定為發送器或接收器。5.2.2I2C總線的時序只有在總線空閑時才允許啟動數據傳送。2、在數據傳送過程中，當時鐘線為高電平時，數據線必須保持穩定狀態，不允許有跳變。時鐘線為高電平時，數據線的任何電平變化將被看做總線的起始或停止信號。起始信號：時鐘線保持高電平期間，數據線電平從高到低的跳變作為I2C總線的起始信號。停止信號：時鐘線保持高電平期間，數據線電平從低到高的跳變作為I2C總線的停止信號。圖5-1I2C總線時序圖2.2.3數據傳送I2C總線上數據傳送的每一幀數據均為一個字節。但啟動I2C總線后，傳送的字節數則沒有限制，只要求每傳送一字節后，對方回答一個應答位。相關的響應時鐘脈沖由主機產生，在響應的時鐘脈沖期間發送器釋放SDA線拉高。作為響應，在時鐘脈沖期間接收器必須將SDA線拉低，使它在這個時鐘脈沖的高電平期間保持穩定的低電平。圖5-2數據傳送時序2.3軟件