智能恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)無錫工藝職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：智能恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2016年04月25日 3 44本課題設(shè)計(jì)是一個(gè)以AT89C51單片機(jī)為主控制模塊，從而實(shí)現(xiàn)了根據(jù)溫度設(shè)定，自動(dòng)調(diào)節(jié)相應(yīng)的溫度，這個(gè)設(shè)計(jì)中包括了感應(yīng)模塊、加熱制冷裝置、單片機(jī)模塊、存儲(chǔ)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、時(shí)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(shí)鐘模塊、輸入模塊和存儲(chǔ)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(guó)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(guó)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(jià)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(shì)，在各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)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(diǎn)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式微型計(jì)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(shí)現(xiàn)溫度的升高和降低從而實(shí)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(gè)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(gè)按鍵相當(dāng)于一個(gè)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(shì)設(shè)計(jì)，共十六個(gè)按鍵。設(shè)計(jì)內(nèi)容為數(shù)字鍵0~9、溫度上時(shí)鐘模塊個(gè)月小于31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。使用FM24C256存儲(chǔ)芯片進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)?shù)刂沸畔⒈话l(fā)送后，主機(jī)和續(xù)字節(jié)。由時(shí)鐘芯片的時(shí)鐘脈沖控制的模塊，將設(shè)(7)單片機(jī)主控模塊(8)驅(qū)動(dòng)模塊路時(shí)，光電耦合器對(duì)來自單片機(jī)信號(hào)做出處理使單片機(jī)信號(hào)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(gè)可尋址的8位并行寄存器，前兩個(gè)寄存器用作控制寄存器和狀態(tài)寄存器，02H～08H用于時(shí)鐘計(jì)數(shù)器(秒到年計(jì)數(shù)器),09H～0CH用于報(bào)警寄存器(定義報(bào)警、日?qǐng)?bào)警寄存器的編碼格式為BCD碼，星期和星期報(bào)警寄存器不以BCD格式方案二：由DS1302構(gòu)成的時(shí)鐘模塊個(gè)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(dòng)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(shí)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(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時(shí)格式DS1302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。圖4DS12C887芯片構(gòu)成的時(shí)鐘模塊如上圖所示，該電路主要由DS12C887與電容組成的時(shí)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(gè)鎖存引腳，通過讀、寫、鎖存信號(hào)實(shí)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(shí)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(shí)間信息。在使用DS12887時(shí)，首先要初始化，主要是打開晶振、對(duì)控制寄存器A、B寫入控制字以及對(duì)日歷、時(shí)鐘各寄存器寫入初始值。除校時(shí)外，上電時(shí)不用再次初始化。第一次初始化時(shí)，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(shí)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(shí)鐘，必須保證時(shí)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(shí)鐘芯片DS12887的時(shí)鐘信息時(shí)，必須保證UIP=0,然后讀取存儲(chǔ)其內(nèi)部寄存器的時(shí)鐘信息。由以上三個(gè)論證方案比較得出，三種不同芯片構(gòu)成的時(shí)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(shí)鐘模塊不管硬件電路結(jié)構(gòu)還是運(yùn)行程序都要簡(jiǎn)潔得多，功耗也低，而且利用DS1302時(shí)鐘芯片獨(dú)立于單片機(jī)來計(jì)時(shí)，在提高計(jì)時(shí)進(jìn)度的同時(shí)也提高了整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力。所以我選擇存儲(chǔ)模塊方案二：由6264構(gòu)成的外接存儲(chǔ)模塊圖66264芯片構(gòu)成的外接存儲(chǔ)模塊由上圖可知，該電路由6264存儲(chǔ)芯片構(gòu)成的存儲(chǔ)模塊，由于單片機(jī)內(nèi)只有而每一個(gè)漢字符就占據(jù)了32kb的空間，因此，當(dāng)顯示字符較多時(shí)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(chǔ)和顯示更多的字符，我們外接了6264作為片外數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器，空間大小為8KB,能容納260多個(gè)字符(一個(gè)字符占用32byte),同時(shí)采用movxdptr類指令作為方案三：由AT24C1024方案三：由AT24C1024構(gòu)成的存儲(chǔ)模塊2SDA甘2F3.4/T0P3.5T191234567圖7AT24C1024芯片構(gòu)成的存儲(chǔ)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(shí)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(huì)提高電能表的數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)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(gè)交叉點(diǎn)上，設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個(gè)數(shù)是4*4個(gè)。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(shí)，使用4個(gè)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(gè)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(jì)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(duì)年、月、日、周日、時(shí)、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(shí)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(shí)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(shí)物圖(2)芯片管腳說明：圖14存儲(chǔ)模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)上圖為FM24C256芯片構(gòu)成的存儲(chǔ)模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是由計(jì)數(shù)器、地址鎖存FM24C256時(shí)，用戶可以用8位數(shù)據(jù)訪問32768個(gè)地址單元。這些數(shù)據(jù)均為串行位移數(shù)據(jù)。這32768個(gè)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(chǔ)器的地址解碼。最高位必須設(shè)置為0以兼容今后存儲(chǔ)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(duì)二線制總線上的最多8個(gè)相同期間驚醒編址，三個(gè)管腳所對(duì)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(gè)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(shí)，整個(gè)內(nèi)存被寫保護(hù)；當(dāng)WP為低電平時(shí)，寫保護(hù)實(shí)效。所有地址空間都可以進(jìn)行寫操作。這個(gè)管腳已經(jīng)被內(nèi)部下拉。串行地址/數(shù)據(jù)管腳；這個(gè)雙向引腳用來傳遞地址和輸入輸出數(shù)據(jù)。這是一個(gè)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(dòng)器具有下降沿斜率控制。此端口必須加上拉電串行時(shí)鐘；兩線制總線的串行時(shí)鐘輸入。數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的下降沿移出器件，在時(shí)鐘的上升沿移入器件，時(shí)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(shí)鐘模塊和存儲(chǔ)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(huì)顯示出一個(gè)不定的時(shí)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(shí)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(shí)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(gè)信號(hào)，使之傳輸?shù)揭壕э@示器上，顯示出當(dāng)時(shí)的時(shí)間與溫度；接著通過DS1302時(shí)鐘模塊數(shù)據(jù)在時(shí)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(shí)鐘周期，讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，寫操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)。最后用FM24C256存儲(chǔ)器存儲(chǔ)液晶顯示器上顯示的時(shí)間日歷與溫度參數(shù)。時(shí)鐘模塊時(shí)鐘模塊采用DS1302時(shí)鐘芯片，根據(jù)它的工作原理，數(shù)據(jù)在時(shí)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(shí)鐘周期，讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，寫操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)。主要是在液晶顯示器上面顯示當(dāng)時(shí)的時(shí)間、溫度數(shù)據(jù)，所以流程如下圖所示圖18DS1302時(shí)鐘芯片流程圖由FM24C256芯片構(gòu)成的存儲(chǔ)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(huì)開始，對(duì)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(gè)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(duì)于寫操作，開始開始開串口中斷，設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置波特率。巡檢時(shí)間是否到清零時(shí)間清零、校時(shí)是否到巡檢時(shí)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(shí)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(diǎn)：缺點(diǎn)：6參考文獻(xiàn)【8】周靈彬，任開杰.基于Proteus的電路與PCB設(shè)計(jì).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(cè)量系統(tǒng)[J].微計(jì)【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(jì)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(shí)鐘模塊程序UCHARcodetimeset[7]={0x00,0x50,間初始值數(shù)組//秒分時(shí)號(hào)月份星期年/******************************************************/**************************函數(shù)**************************/******************************************************）；/******************************************************{}/******************************************************();/******************************************************{}/******************************************************/******************************************************{}/******************************************************/******************************************************{}/******************************************************/******************************************************/******************************************************/******************************************************}/