智能恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計修訂稿

智能恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計無錫工藝職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：智能恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計2016年04月25日 3 44本課題設(shè)計是一個以AT89C51單片機(jī)為主控制模塊，從而實現(xiàn)了根據(jù)溫度設(shè)定，自動調(diào)節(jié)相應(yīng)的溫度，這個設(shè)計中包括了感應(yīng)模塊、加熱制冷裝置、單片機(jī)模塊、存儲模塊、驅(qū)動模塊、時鐘模塊和鍵盤輸入模塊，顯示模塊共同組成。本課題側(cè)重于時鐘模塊、輸入模塊和存儲模塊進(jìn)行方案論證，該系統(tǒng)電路智能恒溫控制系統(tǒng)已在很多生產(chǎn)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。目前，國外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度智能化、小型化等方面快速發(fā)展。而在國內(nèi)隨著嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)的快速發(fā)展，作為高新技術(shù)之一的單片機(jī)以其體積小、價格低、可靠性高、適用范圍大以及本身的指令系統(tǒng)等諸多優(yōu)勢，在各個領(lǐng)域、各個行業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的恒溫控制器多由繼電器組成，但是繼電器的觸點的使用壽命有限、故障率偏高，穩(wěn)定性差、無法滿足現(xiàn)代的溫度控制要求。而隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式微型計算機(jī)在工業(yè)中得到越來越多的應(yīng)溫度變化緩慢等的不利因素，使得控制性能難以提高，有些工藝過程其溫度控實現(xiàn)溫度的升高和降低從而實現(xiàn)智能恒溫控制的目的。(1)感應(yīng)模塊電源模塊整流、濾波、穩(wěn)壓組成了整個電路。整流電路將220V的交流電壓轉(zhuǎn)變成脈采用4*4鍵盤輸入，每個按鍵相當(dāng)于一個開關(guān)，輸入到單片機(jī)中，單片機(jī)輸入模塊采用4*4陣勢設(shè)計，共十六個按鍵。設(shè)計內(nèi)容為數(shù)字鍵0~9、溫度上時鐘模塊個月小于31天時可以自動調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。使用FM24C256存儲芯片進(jìn)行存儲，當(dāng)?shù)刂沸畔⒈话l(fā)送后，主機(jī)和續(xù)字節(jié)。由時鐘芯片的時鐘脈沖控制的模塊，將設(shè)(7)單片機(jī)主控模塊(8)驅(qū)動模塊路時，光電耦合器對來自單片機(jī)信號做出處理使單片機(jī)信號能夠被H橋電路所如圖1所示，首先由感應(yīng)模塊感應(yīng)到外界環(huán)境的溫度，作用到單片機(jī)上，十41OSCl人文23個可尋址的8位并行寄存器，前兩個寄存器用作控制寄存器和狀態(tài)寄存器，02H～08H用于時鐘計數(shù)器(秒到年計數(shù)器),09H～0CH用于報警寄存器(定義報警、日報警寄存器的編碼格式為BCD碼，星期和星期報警寄存器不以BCD格式方案二：由DS1302構(gòu)成的時鐘模塊個接口線組成，分別為RST,SCLK,I/0,其中RST從低電平變成高電平啟動一沿串行輸入，前8位指定訪問地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時鐘下為8+8(8位地址+8位數(shù)據(jù)),在多字節(jié)方式下為8加最多可達(dá)248的數(shù)數(shù)和閏月的天數(shù)可自動調(diào)整，時鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時格式DS1302與單片機(jī)之間能簡單地采用同步保持?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于1mW。圖4DS12C887芯片構(gòu)成的時鐘模塊如上圖所示，該電路主要由DS12C887與電容組成的時鐘模塊。DS12887采用8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用的總線方式，具有一個鎖存引腳，通過讀、寫、鎖存信號實現(xiàn)其內(nèi)部數(shù)據(jù)的輸入輸出，控制內(nèi)部的控制寄存器、讀取內(nèi)部的時間信息寄存器。DS12887的各種寄存器在其內(nèi)部空間都有相應(yīng)的固定地址，因此，單片機(jī)通過正確的尋址和寄存器操作就可以獲取需要的時間信息。在使用DS12887時，首先要初始化，主要是打開晶振、對控制寄存器A、B寫入控制字以及對日歷、時鐘各寄存器寫入初始值。除校時外，上電時不用再次初始化。第一次初始化時，應(yīng)禁止操作DS12887內(nèi)部更新周期，即先將寄存器B的SET位置"1",然后初始化時標(biāo)寄存器(00H～09H)和狀態(tài)寄存器A,再通過讀寄存器C清除中斷標(biāo)志，讀寄存器D將VRT位置"1",最后將寄存器B的設(shè)置日歷時鐘，必須保證時鐘芯片DS12887處于設(shè)置狀態(tài)，即SET=1,然據(jù)更新狀態(tài)，即SET=0。在讀取日歷時鐘芯片DS12887的時鐘信息時，必須保證UIP=0,然后讀取存儲其內(nèi)部寄存器的時鐘信息。由以上三個論證方案比較得出，三種不同芯片構(gòu)成的時鐘模塊在原理、方法，功耗等這些方面相比，由DS1302芯片構(gòu)成的時鐘模塊不管硬件電路結(jié)構(gòu)還是運(yùn)行程序都要簡潔得多，功耗也低，而且利用DS1302時鐘芯片獨立于單片機(jī)來計時，在提高計時進(jìn)度的同時也提高了整個系統(tǒng)的抗干擾能力。所以我選擇存儲模塊方案二：由6264構(gòu)成的外接存儲模塊圖66264芯片構(gòu)成的外接存儲模塊由上圖可知，該電路由6264存儲芯片構(gòu)成的存儲模塊，由于單片機(jī)內(nèi)只有而每一個漢字符就占據(jù)了32kb的空間，因此，當(dāng)顯示字符較多時使用片內(nèi)寄存器作為接受來自PC機(jī)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)是不可取的方法。為了能夠存儲和顯示更多的字符，我們外接了6264作為片外數(shù)據(jù)儲存器，空間大小為8KB,能容納260多個字符(一個字符占用32byte),同時采用movxdptr類指令作為方案三：由AT24C1024方案三：由AT24C1024構(gòu)成的存儲模塊2SDA甘2F3.4/T0P3.5T191234567圖7AT24C1024芯片構(gòu)成的存儲模塊是以8位串行方式從EEPROM輸入輸出。待機(jī)模式：AT24C1024具有低功耗待機(jī)模式，啟用條件：1)上電2)接受記憶恢復(fù)：在協(xié)議中斷后，斷電或系統(tǒng)復(fù)位后，任何2線部分可以按一下步驟重置：(1)時鐘高達(dá)9次；中，數(shù)據(jù)安全保存是最重要的。FM24C256在電能表中的使用，會提高電能表的數(shù)據(jù)安全存儲特性。輸入模塊如圖8所示，該電路是由按鍵和電阻構(gòu)成的4*4輸入模塊，矩陣鍵盤又成為行列式鍵盤，它是用4條I/0線作為行線，4條I/0線作為列線組成的鍵盤，在行線和列線的每一個交叉點上，設(shè)置一個按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個數(shù)是4*4個。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/0口的利用率。單片機(jī)與該電路連接時，使用4個端口作為輸出口，接4條行掃描線；在本接受中，使用AT89C51單片機(jī)的~這8個端口作4*4鍵盤的掃描，~接行掃描，～圖84*4輸入模塊電路圖鍵盤功能設(shè)置鍵盤功能設(shè)置圖94*4矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)設(shè)計圖功能說明按鍵作用按鍵作用按下按鍵，顯示數(shù)字0按下按鍵，顯示數(shù)字1按下按鍵，顯示數(shù)字2按下按鍵，顯示數(shù)字3按下按鍵，顯示數(shù)字4按下按鍵，顯示數(shù)字5按下按鍵，顯示數(shù)字6按下按鍵，顯示數(shù)字7按下按鍵，顯示數(shù)字8按下按鍵，顯示數(shù)字9開始按鍵停止按鍵復(fù)位按鍵Delete(刪除按鍵)上移/下移按鍵左移/右移按鍵核心器件介紹(1)器件概述鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、能，工作電壓為～。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一圖11時鐘模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)為高電平且將8位地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù)據(jù)在時鐘(SCLK)的上式下為8+8(8位地址+8位數(shù)據(jù)),在多字節(jié)方式下為8加最多可達(dá)248的數(shù)(3)外觀與管腳說明圖13芯片管腳圖圖12圖13芯片管腳圖(1)概述圖15圖15外觀實物圖(2)芯片管腳說明：圖14存儲模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)上圖為FM24C256芯片構(gòu)成的存儲模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是由計數(shù)器、地址鎖存FM24C256時，用戶可以用8位數(shù)據(jù)訪問32768個地址單元。這些數(shù)據(jù)均為串行位移數(shù)據(jù)。這32768個地址遵循2線通訊協(xié)議，包括：從地址和擴(kuò)展的16位地址。只有低15位用于訪問存儲器的地址解碼。最高位必須設(shè)置為0以兼容今后存儲器以2線總線的速度進(jìn)行讀或?qū)?。不像EEPROM,它沒有必要由于寫占(1)外觀與管腳說明芯片管腳圖8765圖16234管腳名稱類型描述地址2-0;這些管腳用于對二線制總線上的最多8個相同期間驚醒編址，三個管腳所對應(yīng)的地址值必須與包含在器件地址值中的相應(yīng)一致。三個地址管腳在器件內(nèi)部已接下拉電阻。寫保護(hù)；當(dāng)WP為高電平時，整個內(nèi)存被寫保護(hù)；當(dāng)WP為低電平時，寫保護(hù)實效。所有地址空間都可以進(jìn)行寫操作。這個管腳已經(jīng)被內(nèi)部下拉。串行地址/數(shù)據(jù)管腳；這個雙向引腳用來傳遞地址和輸入輸出數(shù)據(jù)。這是一個開漏輸出，以便與其他器件通過"線或"并接在雙線總線上輸入緩沖區(qū)集成施密特觸發(fā)器用以提高抗干擾性能，輸出驅(qū)動器具有下降沿斜率控制。此端口必須加上拉電串行時鐘；兩線制總線的串行時鐘輸入。數(shù)據(jù)在時鐘的下降沿移出器件，在時鐘的上升沿移入器件，時鐘端口同樣具有施密特觸發(fā)器用以提高抗干擾性能。電源電壓：5V電源地單元模塊原理說明由上圖可知，單元電路模塊是由輸入模塊、時鐘模塊和存儲模塊構(gòu)成。首先按下4*4鍵盤輸入模塊的開始按鍵，在液晶顯示器上會顯示出一個不定的時間與溫度數(shù)值，根據(jù)顯示的內(nèi)容判斷它是否需要調(diào)節(jié)時間和溫度。如果需要調(diào)節(jié)，就按下設(shè)置按鍵，增加或減少時間與溫度的數(shù)值，以達(dá)到規(guī)定的數(shù)值。再傳送到單片機(jī)的控制模塊，經(jīng)過單片機(jī)的內(nèi)部程序操作，給出一個信號，使之傳輸?shù)揭壕э@示器上，顯示出當(dāng)時的時間與溫度；接著通過DS1302時鐘模塊數(shù)據(jù)在時鐘(SCLK)的上升沿串行輸入，前8位指定訪問地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時鐘周期，讀操作時輸出數(shù)據(jù)，寫操作時輸出數(shù)據(jù)。最后用FM24C256存儲器存儲液晶顯示器上顯示的時間日歷與溫度參數(shù)。時鐘模塊時鐘模塊采用DS1302時鐘芯片，根據(jù)它的工作原理，數(shù)據(jù)在時鐘(SCLK)的上升沿串行輸入，前8位指定訪問地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時鐘周期，讀操作時輸出數(shù)據(jù)，寫操作時輸出數(shù)據(jù)。主要是在液晶顯示器上面顯示當(dāng)時的時間、溫度數(shù)據(jù)，所以流程如下圖所示圖18DS1302時鐘芯片流程圖由FM24C256芯片構(gòu)成的存儲模塊，當(dāng)?shù)刂沸畔⒈话l(fā)送后，主機(jī)和FM24C256之間的數(shù)據(jù)傳送就會開始，對于讀操作，F(xiàn)M24C256將把8位數(shù)據(jù)放在總線上，然后等待主機(jī)的應(yīng)答，如果主機(jī)答應(yīng)，F(xiàn)M24C256將開始傳送下一個連續(xù)字節(jié)。如果主機(jī)沒有答應(yīng)，F(xiàn)M24C256將結(jié)束當(dāng)前的讀操作。對于寫操作，開始開始開串口中斷，設(shè)置中斷優(yōu)先級設(shè)置波特率。巡檢時間是否到清零時間清零、校時是否到巡檢時間Y單戶表巡檢數(shù)據(jù)以此存入EEPROMY單戶表巡檢數(shù)據(jù)以此存入EEPROM單戶表巡檢數(shù)據(jù)以此存入EEPROMN輸入模塊根據(jù)要求設(shè)定時間與溫度的增加或者減少，修改NN開始有健按下?我到閉合健?閉合健釋放?YN204*4鍵盤軟件工作流程圖系統(tǒng)總電路圖21系統(tǒng)總電路值。再傳送到單片機(jī)的控制模塊，溫度傳感器感知到外界溫度過后優(yōu)點：缺點：6參考文獻(xiàn)【8】周靈彬，任開杰.基于Proteus的電路與PCB設(shè)計.北京：電子工業(yè)出版【9】趙娜，趙剛，于珍珠等.基于51單片機(jī)的溫度測量系統(tǒng)[J].微計【10】蔡震.基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的高精密溫度控制系統(tǒng)研究：[碩士學(xué)位論【12】趙茂泰智能儀器原理及應(yīng)用(第2版).北京：電子工業(yè)出版社，2004【13】張培仁.基于C語言編程MCS—51單片機(jī)原理與應(yīng)用.清華大學(xué)出版微型計算機(jī)控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000單片機(jī)基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001附錄：圖22單元電路PCB圖(2)時鐘模塊程序UCHARcodetimeset[7]={0x00,0x50,間初始值數(shù)組//秒分時號月份星期年/******************************************************/**************************函數(shù)**************************/******************************************************）；/******************************************************{}/******************************************************();/******************************************************{}/******************************************************/******************************************************{}/******************************************************/******************************************************{}/******************************************************/******************************************************/******************************************************/******************************************************}/