基于单片机的孵化箱温度调节器的设计与制作_毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的孵化箱温度调节器的设计与制作_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

：～(引脚10～17)，是一组带有内部上拉电阻的8位准双向I/O口，P3口可驱动4个TTL电路。 P3口除了作为一般的I/O口线外。 更重要的用途是它的第二功能。 P3口引脚第二功能引脚功能名称第二功能RXD串行输入口TXD串行输出口INT0外中断0INT1外中断1T0定时/计数器0外部输入T1定时/计数器1外部输入WR外部数据存储器写选通RD外部数据存储器读选通RST (引脚9)：复位输入。 当振荡工作时，RST引脚出现两个机器周期以上的高电平使单片机复位。 ALE/PROG(引脚30)：程序设计时的脉冲输入端和地址锁存使能端。 当访问外部程序内存时，ALE将用于锁存地址的低8位地址。 不是访问内部存储内存时，ALE有一个时钟振荡频率的1/6的正脉冲信号，它可以用在外部计数或者是时钟信号，需要注意的是，如果访问外部数据存储器的时候，ALE将跳过一个脉冲。 PSEN（引脚29）：外部程序内存的读选通。 当AT89S52单片机读取外部程序内存指令时，每个机器周期将会产生两次PSEN有效信号，也就是输出两个用于选通的负脉冲。 在读取片内程序内存指令和读写片外数据指令时，不产生该脉冲。 EA/VPP（引脚31）：外部或内部程序内存访问允许。 欲使CPU访问外部程序内存，EA端必须是低电平（接地）。 EA端是高电平的时候，CPU访问的是内部程序内存。 应当注意的是，在对flash程序设计的时候，该引脚用于输入电压，如果单片机保密位被程序设计，那么复位的时候，EA端状态将被锁存。 AT89S52单片机最小系统设计单片机开发系统的应用一般是以基本的最小系统为基础的，最小系统虽然简单，但是却是大多数控制系统所必不可少的关键部分。 所以熟悉单片机的最小应用系统至关重要。 所谓的单片机最小系统，是指一个独立可用的单片机最小配置系统。 对于AT89S52芯片来说，其内部已经包含了一定数量的程序存储器和数据存储器，在外部只需要增加时钟电路和复位电路即可构成单片机最小系统。 晶振电路：晶振电路用于为单片机提供使整个系统正常工作的时钟信号。 在单片机系统里，晶振电路的作用非常大，它结合单片机内部的电路，产生单片机工作所必须的时钟频率，单片机执行一切指令都建立在这个基础上，晶振所提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。 AT89S52内部有一个高增益反相放大器可以用于构成内部振荡器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出埠。 只需要在这两个引脚之间外接一个片外石英晶体振荡器，再外接两个电容C1和C2就可以构成稳定的内部时钟模式。 本次设计所用石英晶体的振荡频率为12MHZ，电容C1，C2常选为20pF～40pF之间，本次选用30pF。 复位电路：由电容串联电阻构成，可以对单片机初始化，使单片机重新开始运行，也可以在单片机程序出错时使系统正常工作。 是在程序调试的时候必须要用到的，用来测试程序与硬件是否正确。 当系统上电,RST脚将会出现一个高电平,这个高电平持续的时间由电路所选的电阻电容值决定。 本次选用10k电阻与10uF电容。 单片机最小系统 键盘输入电路在单片机控制系统中，有时候往往只需要几个功能键，就可以实现需要的功能，此时，可采用独立式按键结构。 独立式按键就是直接用I/O口线构成的单个按键电路，每个按键都单独占用一根线，每个按键工作是时不会影响到其它I/O口的状态。 独立式按键电路配置灵活，软件结构简单。 在本次设计中，只使用了四个独立按键。 sw1（set）用来进行移位,sw2(up)，sw3(down)进行加减控制，用来实现温度上下限的设置，sw4(out)在温度设置完成后进行确定。 按键电路图 显示电路本次设计中的显示电路，采用的是型号为M1602的LCD液晶屏，可以显示设置的温度的上下限与当前温度。 LCD显示电路图 温度传感器DS18B20简介本次设计选用的是数字式温度传感器DS18B20，该芯片是美国的DALLAS公司生产的单总线式可程序设计数字温度传感器。 它具有微型化、抗干扰能力强、低功耗、高性能、容易配置处理器等优点，可以直接将温度转化成数字信号传递给单片机进行处理，并且在同一根总线上面可以接多个传感器，它具有三引脚TO92小体积的封装形式，测量的温度范围是－55～＋125℃，可程序设计为9～12位的A/D转换精度，℃。 综上，在本次设计中采用温度传感器DS18B20来测量温度。 该芯片的物理化学性能都很稳定，且该组件线形比较好。 在测量温度为0～100摄氏度时，最大的线形偏差小于1℃。 该芯片可以直接向单片机传输数字信号，更加便于单片机的处理和及时控制。 温度芯片DS18B20外形及管脚DS18B20 引脚定义：（1）GND—接地端；（2）DQ—数据输入/输出端。 用于寄生电源下，可以向芯片提供电源；（3）VDD —可选择的电源引脚。 当工作于寄生电源下，此引脚必须接地。 DS18B20温度传感器是一种改进型智能温度传感器，在使用的时候不需要任何外围组件，全部的传感组件以及转换电路都集成在一个形如三极管的集成电路中。 其内部结构主要由四个部分组成：64位光刻ROM、非易失性的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器、温度传感器。 温度芯片DS18B20内部结构图 温度传感器DS18B20的工作原理温度传感器DS18B20的低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号，然后传送给计数器1。 高温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很明显，其产生的信号用来作为计数器2的输入脉冲信号。 预置计数器1和温度寄存器在温度55℃所对应的基数值。 计数器1对低温系数晶振所产生的脉冲进行减法计数。 当计数器1的预置被减到0时，温度寄存器的值将会加1。 计数器1的预置将被重新装入并且开始对低温系数晶振所产生的脉冲进行重新计数。 如此循环下去，直到计数器2计数到0的时候，停止温度寄存器里值的累加，此时温度寄存器的数值就是所测温度。 图中所示的斜率累加器作用是修正和补偿测温过程中出现的非线性，其输出是用来修正计数器1预置的值。 温度传感器DS18B20的工作原理图 温度传感器DS18B20的工作时序DS18b20数字温度传感器单线通讯功能是分时完成的，对时序的要求十分严格，因此读写时序很重要，其延时大多是us级的，DS18B20有六条控制命令：温度转换44H，启动DS18B20进行温度测量；复制暂存器48H，把暂存器中的内容写到EEPROM中；读暂存器BEH，读暂存器9位二进制数字；写暂存器4EH，将数据写入暂存器的TH、TL字节；重新调EEPROMB8H，把EEROM中的内容重新写到暂存器中；读电源B4H，读取DS18B20电源的供电方式DS18B20初始化：（1）将数据线拉到低电平“0”；（2）延时600us（时间范围为480～960us）；（3）将数据线拉到高电平“1”，DS18B20检测到上升沿后会发送存在脉冲；（4）延时45us（如果初始化成功，那么在15～60us之内产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”）；（5）读取存在的信号；（6）延时（450us），让ds18b20释放总线，避免影响到下一步的操作；（7）将数据线再次拉高到高电平“1” 释放总线后结束。 DS18b20初始化时序图DS18B20的读操作：（1）将数据线拉到高电平“1”。 （2）延时1us。 （3）将数据线拉到底电平 “0”。 （4）延时4us（1～15us内）。 （5）将数据线拉到高电平“1”。 （6）读数据线的状态得到1个状态位，并进行数据处理。 （7）延时75us(60us以上)。 DS18b20读时序图DS18B20的写操作：（1）将数据线拉到底电平 “0”；（2）延时60us；（3）按从低位到高位的顺序一次发送一位的形式发送字节；（4）延时75us；（5）将数据线拉到高电平“1”；（6）重复上（1）到（5），直到所有的字节全部发送完为止；（7）将数据线拉到高电平“1”。 DS18b20写时序图 温度传感器DS18B20与单片机的连接本次设计的系统采用了3脚封装的DS18B20，选用加外部电源的工作方式。 这种运用方式能加强DS18B20的抗干扰能力，保证它在工作时的稳定性。 DS18B20温度检测电路图 温度控制电路这个部分通过对继电器通断的控制从而控制加热灯，以实现对孵化箱中温度的控制，当前温度低于温度下限的时候，单片机的引脚为低电平，使光耦合导通，驱动三极管继而驱动继电器实现加热灯的导通控制，当温度高于温度上限时，单片机的引脚为高电平，光耦合截止使继电器关断，从而实现对孵化箱内温度的控制。 即对被控对象在死循环控制系统中实施控制。 为了防止强电对弱电的影响，在单片机与继电器之间加了光耦合进行隔离。 光耦合是一种以光为媒介，传输电信号的电一光—电的转换器件。 对输入、输出电信号有良好的隔离作用。 在光耦合输入端加上电信号使发光二极管发光，光的强弱取决于电流的大小，当光线被光探测器介绍到以后，因光电效应而产生光电流，经过进一步放大后输出，这样就实现了电一光—电的转换。 由于光耦合输入与输出之间互相隔离，而且电信号的传输具有单向性等特点，所以其具备。