基于單片機(jī)的暖腳器溫控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試案例目錄TOC\o"1-3"\h\u6520基于單片機(jī)的暖腳器溫控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和仿真調(diào)試案例 [3]。本設(shè)計(jì)用到的DS18B20溫度傳感器的編程指令有以下幾個(gè)：CCH-跳過(guò)ROM指令。忽略64位ROM地址，直接給DS18B20發(fā)出一個(gè)溫度函數(shù)變換的工作命令,這種工作方式非常適合于一個(gè)由從機(jī)來(lái)執(zhí)行的命令工作。44H-溫度轉(zhuǎn)換指令。啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，12位轉(zhuǎn)換時(shí)最長(zhǎng)為750ms（9位92.75ms）。結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)的RAM中。BEH-讀暫存器指令。讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)。圖3-2讀DS18B20數(shù)據(jù)程序流程圖1.3LCD1602子程序流程圖程序?qū)崿F(xiàn)的功能是將從DS18B20溫度傳感器上讀取到的溫度，顯示在預(yù)先在LCD1602設(shè)定的好的位置上，具體流程圖如圖3-3。圖3-3顯示程序流程圖1.4按鍵子程序流程圖在硬件設(shè)計(jì)方面，我們通過(guò)使用3個(gè)按鍵，來(lái)進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)，以及上下調(diào)整溫度設(shè)置。具體方案如：按下一次“SetKey”鍵，跳入到調(diào)整溫度下限值的設(shè)置模式，此時(shí)按下“UpKey”鍵，溫度下限上升一度，若按下“DnKey”鍵，溫度下限下降一度。再按一次“SetKey”鍵，跳入到調(diào)整溫度上限值的設(shè)置模式，此時(shí)按下“UpKEY”鍵，溫度上限上升一度，按下“DnKey”鍵，溫度上限下降一度。再按一次“SetKey”鍵，退出溫度設(shè)置模式。流程圖如3-4按鍵程序流程圖所示，“SetKey”鍵部分程序見(jiàn)附錄1。圖3-4按鍵程序流程圖1.5報(bào)警器子程序流程圖考慮到實(shí)際使用中的安全問(wèn)題，還額外增加了一個(gè)超溫度自動(dòng)報(bào)警的功能，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也十分的簡(jiǎn)單。當(dāng)在運(yùn)行過(guò)程中，DS18B20溫度傳感器檢測(cè)到溫度超過(guò)設(shè)定溫度上限5攝氏度時(shí)，及觸發(fā)警報(bào)。這個(gè)功能是在總體設(shè)計(jì)完成后再加上的，是一個(gè)十分重要的安全性提醒功能。流程圖如圖3-5所示。具體程序見(jiàn)附錄2。圖3-5報(bào)警程序流程圖第2章系統(tǒng)調(diào)試與仿真Proteus是模擬51系列、AVR、PIC等常用單片機(jī)及其外圍電路的最佳工具，不同于其他單片機(jī)仿真軟件，它不僅能模擬CPU的工作狀態(tài)，也可以在沒(méi)有單片機(jī)的情況下模擬外圍電路或其他電路的工作狀態(tài)。對(duì)于這樣一個(gè)模擬仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，在某種程度上彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)與工程應(yīng)用之間的脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。2.1仿真總體實(shí)現(xiàn)由于電熱膜在proteus中，無(wú)法進(jìn)行仿真，所有我在這用了加熱燈模塊來(lái)代替之。在Proteus仿真中，DS18B20傳感器無(wú)法感受到正真的溫度變化，從而不能自動(dòng)的執(zhí)行所給的程序，這里就在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊DS18B20上的按鈕，來(lái)模擬溫度的變化，從而讓整套系統(tǒng)體現(xiàn)完整的功能。本次仿真實(shí)現(xiàn)了通過(guò)對(duì)DS18B20溫度傳感器調(diào)整溫度值，并且使LCD1602顯示能對(duì)應(yīng)顯示溫度傳感器的溫度。然后通過(guò)三個(gè)設(shè)置按鍵模塊能夠完成設(shè)置搜要求的溫度上下限，并也能在LCD1602顯示器上體現(xiàn)出來(lái)。再設(shè)置一個(gè)定時(shí)按鍵，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的多次按下，來(lái)讓用戶選擇已經(jīng)預(yù)設(shè)好的幾個(gè)時(shí)間檔位，一并顯示在LCD1602顯示器上，這樣就讓整個(gè)人機(jī)交互系統(tǒng)清楚直觀。風(fēng)扇以及代替電熱膜的加熱燈組件都用繼電器來(lái)控制運(yùn)行。整體仿真圖如圖4-1所示。圖4-1整體仿真圖2.2仿真步驟系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行后，第一次按下“設(shè)置”按鈕后，LCD顯示器上的下限值前會(huì)出現(xiàn)一個(gè)箭頭，代表已經(jīng)被選中，如圖4-2，此時(shí)便可以通過(guò)兩枚加減按鈕來(lái)調(diào)整溫度下限的溫度值；第二次按下“設(shè)置”按鈕后，LCD顯示器上的上限值前會(huì)出現(xiàn)一個(gè)箭頭，代表已經(jīng)被選中，如圖4-3所示，功能與之前相同；第三次按下“設(shè)置”按鈕后，箭頭消失，表示設(shè)置完成。圖4-2溫度下限設(shè)置圖4-3溫度上限設(shè)置當(dāng)?shù)谝淮伟聪隆岸〞r(shí)”按鈕后，原本LCD顯示器右上角“00m”將會(huì)變成“15m”，即開(kāi)始15分鐘倒計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)結(jié)束后，系統(tǒng)便停止運(yùn)行，如圖4-4所示。系統(tǒng)預(yù)設(shè)了15分鐘，30分鐘，40分鐘，60分鐘四個(gè)檔位，會(huì)根據(jù)按按鈕的次數(shù)來(lái)選擇不同的時(shí)間設(shè)定。圖4-4定時(shí)設(shè)置手動(dòng)調(diào)整DS18B20溫度傳感器溫度值，若在設(shè)定的溫度區(qū)間內(nèi)，則整套系統(tǒng)停止工作，達(dá)到省電目的。若低于下限值時(shí)，則觸發(fā)控制加熱燈的繼電器開(kāi)，如圖4-5所示，來(lái)進(jìn)行加熱，以保證溫度能夠達(dá)到要求，同時(shí)配上指示燈，能更直觀的顯示運(yùn)行狀態(tài)。順便提一下為什么要在這里用到繼電器。當(dāng)我們想讓它工作時(shí)，只需要施加足夠的電壓在繼電器兩頭，它中間的線圈便會(huì)有電流產(chǎn)生并穿過(guò)，此時(shí)銜鐵就會(huì)在電生磁的吸引下克服彈簧給予它的反作用力吸向鐵芯，常開(kāi)觸點(diǎn)就閉合了。反之繼電器斷電后常閉觸點(diǎn)打開(kāi)。正是這樣的開(kāi)合，起到了電路中電流的導(dǎo)通和切斷的作用，便可以控制周邊元器件的開(kāi)關(guān)。圖4-5升溫狀態(tài)再手動(dòng)調(diào)整DS18B20溫度傳感器溫度值，若高于上限值時(shí)，則觸發(fā)控制風(fēng)扇的繼電器開(kāi)，如圖4-6所示，來(lái)進(jìn)行降溫，以保證溫