基于單片機(jī)的地暖溫度控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u2793基于單片機(jī)的地暖溫度控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)案例 ]。(3)采用低壓回路供電,電源電壓范圍一般為3-5v,可本地低壓供電,也有可能直接通過(guò)本地?cái)?shù)據(jù)線直接提供回路電源(圖中即采用寄生回路電源2方式)[11]。圖2.4DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.1.2DS18B20與單片機(jī)的連接DS18B20溫度傳感器與溫度單片機(jī)的主要接口設(shè)計(jì)電路由圖可以充分說(shuō)明它是本處理系統(tǒng)中最重要的接口電路。如下圖2.5所示是由單片機(jī)每個(gè)端口接單雙絞線組成總線,為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流,可用一個(gè)MOSFET管來(lái)完成對(duì)總線的上拉[13]。圖2.5DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路2.3振蕩電路AT89C51單片機(jī)中的振蕩電路相當(dāng)于一個(gè)反相信號(hào)放大器,要建立一個(gè)時(shí)鐘,就需要在外部增加周期。因?yàn)樵诎S多單片機(jī)的系統(tǒng)中使用了外部時(shí)鐘模式,所以在這里選擇內(nèi)部時(shí)鐘模式。即,內(nèi)圓振蕩器用于連接X(jué)TAL1和XTAL2方向上的相位矩,并且內(nèi)圓振蕩器產(chǎn)生非常令人滿意的振蕩。最常用的是玻璃振蕩器與XTAL1和XTAL2之間的電路的連接,以生成自滿意的振蕩器。振蕩電路如圖2.6所示。圖2.6振蕩電路2.4復(fù)位電路所設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制報(bào)警系統(tǒng)對(duì)于有數(shù)據(jù)處理中心之稱的AT89C51單片機(jī)是主要設(shè)計(jì)采用的它具有自動(dòng)上機(jī)按鍵下電自動(dòng)按鍵上機(jī)復(fù)位和自動(dòng)下電上機(jī)按鍵自動(dòng)按鈕復(fù)位兩種手動(dòng)操作控制方式。最簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)電源電壓復(fù)位開(kāi)關(guān)控制電路如圖2.7所示。上次直接放電瞬間,rct和t端有源電路突然停止進(jìn)行充電,rct端的電源引線和t端電路不會(huì)持續(xù)出現(xiàn)任何正交的放電脈沖,只要整個(gè)電路rct端一直持續(xù)保持10ms以上的直流動(dòng)態(tài)電壓高電平,就非常有可能直接放電使整個(gè)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)停止放電復(fù)位。圖2.7復(fù)位電路圖2.5報(bào)警電路報(bào)警的設(shè)計(jì)作用為當(dāng)單片機(jī)接收到的信號(hào)超出了所設(shè)定的溫度范圍，將通過(guò)報(bào)警電路的連接對(duì)蜂鳴器進(jìn)行實(shí)時(shí)指令控制，使蜂鳴器發(fā)出報(bào)警。報(bào)警電路如下圖2.8所示。圖2.8報(bào)警電路2.6控制系統(tǒng)本次設(shè)計(jì)的地暖自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)AT89C51單片機(jī)，DS18B20溫度傳感器，及液晶顯示屏的有力結(jié)合，是整個(gè)系統(tǒng)為用戶提供了良好的人機(jī)使用界面，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境，液晶顯示的功能可以使用戶更加直觀的讀取環(huán)境溫度以及當(dāng)前整個(gè)地暖系統(tǒng)的工作狀態(tài)。用戶可以通過(guò)按鍵對(duì)溫度進(jìn)行上下限設(shè)定，當(dāng)溫度處于設(shè)定溫度值范圍內(nèi)時(shí)，整個(gè)地暖系統(tǒng)將處于正常工作狀態(tài)，當(dāng)溫度超出設(shè)定溫度值時(shí)，將會(huì)引發(fā)蜂鳴器報(bào)警，進(jìn)而控制系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)設(shè)定的溫度進(jìn)行整個(gè)地暖管道內(nèi)的水溫進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。整個(gè)控制系統(tǒng)操控簡(jiǎn)單便捷，信息顯示直觀明了，智能化程度較高。系統(tǒng)通過(guò)液晶顯示屏為操作者提供直觀的信息，操作者通過(guò)顯示信息對(duì)整個(gè)系統(tǒng)以按鍵的方式進(jìn)行控制，設(shè)定所需要的數(shù)值，通過(guò)連接電路將數(shù)值傳至單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部程序的編譯發(fā)出指令，控制末端系統(tǒng)進(jìn)行水溫調(diào)節(jié)。同時(shí)，溫度傳感器監(jiān)測(cè)的水溫及室溫能夠及時(shí)的反饋給單片機(jī)，進(jìn)而通過(guò)連接電路在液晶顯示器的屏幕上進(jìn)行顯示。系統(tǒng)的電源連接電路圖結(jié)構(gòu)如下框圖2.9和2.10所示。地暖自動(dòng)控制系統(tǒng)由一個(gè)AT89C51單片機(jī)編程控制的3個(gè)按鍵的遙控器和一個(gè)液晶顯示器組成,可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)操作者同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出和輸入。S2按鍵主要是對(duì)設(shè)定溫度大小的下行調(diào)節(jié),用于溫度降低時(shí)的操作使用。S3按鍵主要是對(duì)設(shè)定溫度大小的上行調(diào)節(jié)，用于溫度升高時(shí)的操作使用,s4按鍵為設(shè)置鍵，主要是設(shè)置控制溫度的上下值時(shí)使用。圖2.9鍵盤輸入模塊電路圖圖2.10鍵盤顯示系統(tǒng)電路圖第4章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1主程序流程圖主程序設(shè)定的主要工作功能為采集實(shí)時(shí)測(cè)量的溫度經(jīng)過(guò)單片機(jī)微系統(tǒng)的處理在液晶顯示器上進(jìn)行顯示,讀取和分析DS18B20溫度傳感器所測(cè)量的溫度值的數(shù)據(jù),溫度值，該過(guò)程每1秒就完成一次。因此,可以設(shè)定時(shí)間每1秒進(jìn)行一次溫度反饋,主程序流程圖如圖3.1所示。圖3.1主程序流程圖3.2子程序流程圖3.1.1初始化程序系統(tǒng)的控制操作必須以數(shù)字波形信號(hào)形式傳遞，以顯示的主動(dòng)控制脈沖信號(hào)開(kāi)始。微控制器首先將每個(gè)DQ引腳電壓設(shè)置為480?960us的輸入低電平,然后將每個(gè)DQ引腳電壓設(shè)置為5v的高電平。15?60us之后,檢查每個(gè)DQ引腳工作狀態(tài)。當(dāng)此溫度值較低時(shí),DS18B20也能正常進(jìn)行測(cè)溫,否則系統(tǒng)自動(dòng)重啟后整個(gè)程序就將無(wú)法正常運(yùn)行，也就不能進(jìn)行下一步的測(cè)溫操作。如圖3.2初始化程序：圖3.2初始化程序3.1.2讀取溫度子程序讀取子程序主要包括以下三個(gè)命令：（1）寫暫存器命令【4EH】該命令首先從TH18注冊(cè)中心向DS18B20暫存器輸入數(shù)據(jù)。在每次執(zhí)行4ehtl命令后,會(huì)將3個(gè)16位字節(jié)的內(nèi)存數(shù)據(jù)分別保存上傳到暫存器中的地址2、3、4(th,tl,config)。所有寫入數(shù)據(jù)都必須在達(dá)到引導(dǎo)寫入脈沖之前進(jìn)行寫入。也就是說(shuō),如果我需要給它輸入2個(gè)8位字節(jié)的變量數(shù)據(jù)時(shí)我來(lái)給它指定一個(gè)地址,請(qǐng)按照以下步驟操作。初始化;寫0CCH，跳過(guò)ROM檢測(cè);寫4EH;寫1字節(jié)數(shù)據(jù);復(fù)位，即向DQ輸出480?960us低電平（2）讀暫存命令【BEH】該命令從字節(jié)0讀取9個(gè)臨時(shí)寄存器中的內(nèi)容。如果不需要讀取臨時(shí)存儲(chǔ)器的所有內(nèi)容，則可以在讀取活動(dòng)結(jié)束時(shí)隨時(shí)啟動(dòng)重新排序字符串。

（3）轉(zhuǎn)換溫度命令【44H】這個(gè)控制命令用來(lái)啟動(dòng)一個(gè)溫度電壓轉(zhuǎn)換控制過(guò)程。DS18B20在熱交換過(guò)程中保持可靠的狀態(tài)。此時(shí),如果一個(gè)微控制器已經(jīng)發(fā)出了可讀寫的命令,則如DS18B20將繼續(xù)退出0直到一個(gè)交換操作完成,而在其他轉(zhuǎn)換操作完成后將繼續(xù)退出1。如圖3.3所示。圖3.3讀取溫度的子程序3.1.3寫流程圖寫時(shí)隙:系統(tǒng)的寫入時(shí)隙都是因?yàn)橐粋€(gè)DQ引腳的底部引腳啟動(dòng)而引起的。DS18B20溫度傳感