温度控制系统的研究与设计智能陈天龙(3)

表1 单片机P3.0管脚含义

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哈尔滨理工大学专科论文 引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 第2功能 RXD（串行口输入端0） TXD（串行口输出端） INT0（部中断0请求输入端，低电平有效） INT1（中断1请求输入端，低电平有效） T0（时器/计数器0计数脉冲端） T1（时器/计数器1数脉冲端） WR（部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效） RD（部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效） 综上所述，MCS—51系列单片机的引脚作用可归纳为以下两点： 1).单片机功能多，引脚数少，因而许多引脚具有第2功能；

2).单片机对外呈3总线形式，由P2、P0口组成16位地址总线；由P0口分时复用作为数据总线。

2.4 温度传感器电路

DS18B20温度传感器是美国达拉斯(DALLAS)半导体公司推出的应用单总线技术的数字温度传感器。该器件将半导体温敏器件、A/D转换器、存储器等做在一个很小的集成电路芯片上。本设计中温度传感器之所以选择单线数字器件DS18B20，是在经过多方面比较和考虑后决定的，主要有以下几方面的原因：

（1）系统的特性：测温范围为-55℃～+125℃ ，测温精度为士0.5℃；温度转换精度9～12位可变，能够直接将温度转换值以16位二进制数码的方式串行输出；12位精度转换的最大时间为750ms；可以通过数据线供电，具有超低功耗工作方式。

（2）系统成本：由于计算机技术和微电子技术的发展，新型大规模集成电路功能越来越强大，体积越来越小，而价格也越来越低。一支DS18B20的体积与普通三极管相差无几，价格只有十元人民币左右。

（3）系统复杂度：由于DS18B20是单总线器件，微处理器与其接口时仅需占用1个I/O端口且一条总线上可以挂接几十个DS18B20，测温时无需任何外部元件，因此，与模拟传感器相比，可以大大减少接线的数量，降低系统的复杂度，减少工程的施工量。

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哈尔滨理工大学专科论文 （4）系统的调试和维护：由于引线的减少，使得系统接口大为简化，给系统的调试带来方便。同时因为DS18B20是全数字元器件，故障率很低，抗干扰性强，因此，减少了系统的日常维护工作。

DS18B20温度传感器只有三根外引线：单线数据传输总线端口

DQ ，外供电源线VDD，共用地线GND。DS18B20有两种供电方式：一种为数据线供电方式，此时VDD接地，它是通过内部电容在空闲时从数据线获取能量，来完成温度转换，相应的完成温度转换的时间较长。这种情况下，用单片机的一个I/O口来完成对DS18B20总线的上拉。另一种是外部供电方式(VDD接+5V)，相应的完成温度测量的时间较短。

在本设计中采用外部供电方式实现DS18B20传感器与单片机的连接，其接口电路如图2-4所示。

图2-4 温度传感器接口

2.5 系统电源电路的设计

本系统采用电源稳压芯片是LM2596，该开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，输入电压是+5v,输入电压是+24v,同时具有很好的线性和负载调节特性。

该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。

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哈尔滨理工大学专科论文 该器件还有其他一些特点：在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在±4%的范围内，振荡频率误差在±15%的范围内；可以用仅80μA的待机电流，实现外部断电；具有自我保护电路（一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路）在该温度控制系统中，其电源电路设计如下图2-5所示。

图2-5 系统电源模块

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图2-6 液晶显示接口电路

2.6 LCD显示电路

本课题设计的温度控制系统是采用液晶屏128*64作为显示模块，其接口原理图如下图2-6所示：

2.7串口通讯电路

本课题设计的通讯采用的是常见的串口通讯，协议转换芯片是采用MAX232A，其接口原理图如下图2-7所示：

图2-7 串口通讯接口电路

2.8 按键接口电路

本课题设计采用的键盘模块，单片机应用系统中除了复位按键有专门的复位电路,以及专一的复位功能外,其它的按键或键盘都是以开关状态来设置控制功能或输入数据。

键开关状态的可靠输入 ：为了去抖动我采用软件方法，它是在检测到有键按下时，执行一个10ms的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如保持闭合状态电平则确认为真正键按下状态，从而消

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哈尔滨理工大学专科论文 除了抖动影响在这种行列式矩阵键盘非编码键盘的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。

对照图示的4*4键盘，说明线反转法工作原理。首先辨别键盘中有无键按下，有单片机I/O口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。方法是：向行线输出全扫描字00H，把全部列线置为低电平，然后将列线的电平状态读入累加器A中。如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为1。判断键盘中哪一个键被按下是通过将列线逐列置低电平后，检查行输入状态来实现的。方法是：依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为1，则所按下的键不在此列；如果不全为1，则所按下的键必在此列，而且是在与零电平行线相交的交点上的那个键。键盘共有16个按键，用于方便设定温度。

0 9 … ， 数字按键，输入数字0----9；

确认， 设置的确认，修改设置温度时进行确认； 清除 设置的清除，修改设置温度时进行删除；

开启 开启电源

关闭 关闭电源

显示及设置转换到温度点1，按此按键后，显示预设置温度F1 的数码管 闪烁；

显示及设置转换到温度点2，按此按键后，显示预设置温度的F2 数码管 闪烁；

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图2-8 键盘模块电路

2.9 DS1302时钟电路

本课题设计的时钟是采用时钟芯片DS1302，其接口原理图如下图2-9所示：

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