畢業(yè)論文--冷藏車輛室內溫度測量系統的設計

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文檔簡介

1、　　本科畢業(yè)設計（論文）　　題目 　　學院 　　年級專業(yè)

2、　　班級學號 　　學生姓名 　　校內導師職稱 　　校外導師職稱

3、 　　論文提交日期 　　冷藏車輛室內溫度測量系統的設計　　摘要　　伴隨著科學和技術的提高，人們對冷藏食品的質量要求也在不斷提高，所以公路

4、冷藏運輸也發(fā)展起來。冷藏運輸中最重要的就是溫度測量。運輸溫度是影響產品品質的關鍵因素。如果溫度過高，會使得產品衰老；溫度過低，使得產品容易凍壞。此外，在運輸過程中，溫度上下波動過大或者頻繁都對保持產品質量不利。當今，微機測量和控制技術的發(fā)展迅速并且應用廣泛，以單片機為核心的溫度測量系統的研發(fā)與應用在很大程度上提高了冷藏運輸中對溫度的控制水平。本設計論述了一種以AT89C51單片機為主控制單元，以DS18B20為溫度傳感器的溫度測量系統。

5、該測量系統可以實時存儲相關的溫度數據。系統設計了相關的硬件電路和相關應用程序。　　關鍵詞：　溫度測量冷藏運輸車 AT89C51 DS18B20　　Abstract　　Along with the development of science and technolog

6、y, people's demand for the quality of frozen food is increasingly improved. So the extension of Highway Refrigerated Transport has also developed. Measuring temperature is the most important in refrigerated transport

7、. Transport temperature is the key factor to affect the quality of products. If the temperature is too high, it will make the product aging; temperature is too low, may make the product easy to freeze. In addition, in th

8、e transport p　　Keywords：temperature-measuring； Refrigerated Transporter；AT89C51； DS18B20　　目錄　　1. 引言…………………………………………………………………………1</p&

9、gt;　　1.1課題研究的背景……………………………………………………1　　1.2國內外冷藏車發(fā)展情況……………………………………………1　　1.3研究冷藏車輛室內溫度測量的目的和意義…………………………………………3　　2.設計的整體方案..........................

10、....................3　　2.1設計的主要內容………………………………………………………………………3　　2.2設計性能要求………………………………………………………………………4　　3.溫度測量系統選型分析………………………………………………………………4<p&

11、gt;　　3.1單片機的選擇…………………………………………………………………………4　　3.1.1 AT89C51的特點及選擇原因……………………………………………………4　　3.1.2 AT89C51管腳說明…………………………………………………………5　　3.2溫度傳感器的選擇………………………………………

12、…………………7　　3.2.1 DS18B20的特點及選擇原因………………………………………………7　　3.2.2 DS18B20的測溫原理…………………………………………………………9　　3.3 顯示器的選擇……………………………………………………………………10

13、　4.硬件電路設計…………………………………………………………………………12　　4.1最小電路的設計………………………………………………………………………12　　4.2測溫電路的設計………………………………………………………………………13　　4.3溫度控制電路的設計…………………………………………………………

14、………13　　4.4顯示電路的設計………………………………………………………………………14　　4.5電源電路的設計………………………………………………………………………15　　4.6報警系統的設計………………………………………………………………………15　　5.軟件系統

15、設計…………………………………………………………………………16　　5.1主程序…………………………………………………………………16　　5.2讀出溫度子程序…………………………………………………………………17　　5.3溫度比較子程序…………………………………………………………………19

16、　　5.4溫度數據顯示子程序…………………………………………………………………19　　5.5溫度報警子程序…………………………………………………………21　　6.仿真與調試…………………………………………………………………………………　　7.結語…………………………………………………………………

17、………………………　　參考文獻……………………………………………………………………………　　致謝………………………………………………………　　一、引言　　1．1課題研究的背景　　生活水平日益提

18、高的今天，食品冷藏鏈逐漸成為與人們日常生活息息相關的一個產業(yè)體系。它主要包括五大環(huán)節(jié)，即食品的冷凍加工、食品的中間冷藏、食品的冷藏運輸、食品的冷藏銷售及家用冰箱冷柜。　　我們都知道溫度測量系統的關鍵就是溫度傳感器，傳感器屬于信息技術的前沿尖端產品，尤其是溫度傳感器技術，在我國各領域已經引用的非常廣泛，可以說是滲透到社會的每一個領域。　　微型計算機的出現和

19、大量使用將人類社會帶入一個新的時代，單片微型計算機在其中扮演著十分重要的角色。單片機以其體積小控制功能強，性價比高，易于產品化等優(yōu)點，在機體一化、家用電器等領域得到了廣泛的應用，利用微機對溫度進行測控的技術也得到日益發(fā)展和完善。　　因為單片機具有運行速度快、處理能力強等很多優(yōu)點，在溫度測量與控制方面，控制簡單方便，精度較高。特別是在工業(yè)領域中，溫度測量系統大多運用單片機。采用單片機對溫度進行控制

20、不僅具有控制方便和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標，從而提高產品的質量和數量。　　1.2國內外冷藏車發(fā)展現狀　　1.2.1國外冷藏車發(fā)展現狀　　國外技術一直領先與我國，冷藏車溫度測控技術也已經相當成熟，特別是在美、日、德等發(fā)達國家。在歐美國家，冷藏車發(fā)展比較早。美國的冷藏掛車和半掛車，占全國運

21、輸汽車總數的9.7%。在法國，現有的冷藏掛車和半掛車占其總數的1%。在德國，冷藏車、半掛車占其總數的2%。在英國，冷藏車占全國貨運汽車總數的2.8%。在日本，冷藏車年產量在二至三萬輛，保有量接近九萬輛。歐美日本冷藏車結構工藝先進，并十分重視溫度檢測與控制。發(fā)達國家在冷藏運輸的發(fā)展過程很大程度上代表了冷藏運輸的發(fā)展規(guī)律，也充分說明了冷藏運輸和溫度控制對保障易腐食品質量的重要作用。隨著社會食品需求的不斷增長，冷藏運輸及溫度控制的作用將越來

22、越大。　　1.2.2國內冷藏車發(fā)展現狀和趨勢　　我國的冷藏車起步比較晚。最初是直接從國外進口，然后就是引進國外技術，但是，直到今天，我國冷藏車仍處于較低的發(fā)展水平。　　我國是人口大國，冷藏運輸發(fā)展特別迅速,但是，冷藏運輸不管是從冷藏技術還是溫度控制方面都是相對落后得,已不能滿足冷藏運輸行業(yè)的快速發(fā)展,不能滿足人們

23、的需要。目前我國蔬菜5.6億噸，水果6000萬，肉食食品7000萬噸，、水產品5000萬噸、速凍食品超過1000萬噸、奶制品約600萬噸冷飲1000多萬噸。因為冷藏技術落后，導致每年近100萬噸的水果腐爛變質或貶值處理，30%的蔬菜在中轉運輸和存放中腐爛變質，魚類損失有400噸左右，每年損失和浪費高達750億元。發(fā)達國家上述產品的冷藏運輸率超過50%，其中美國、日本、西歐等國家和地區(qū)超過80%，而我國只有8%左右，每年來自冷藏運輸環(huán)節(jié)的

24、損失易腐產品占冷藏鏈的25% ~ 30%,相對比來看，中國與發(fā)達國家相比,有一個很大的差距。　　隨著時代經濟的發(fā)展，公路建設也迅速增長，國民消費水平也產生了根本變化，所以食品安全、食品質量越來越受到重視，因此，冷藏運輸得到快速發(fā)展，冷藏車市場需求量逐年提高。據推測，冷藏車的年需求量將以20%-25%的速度遞增；當然應用領域也在不斷拓展，應用領域從傳統的易腐食品行業(yè)逐步擴展到國防、醫(yī)藥、生物、電子

25、、通訊等對車輛使用溫度有特殊要求的行業(yè)。　　企業(yè)技術水平、加工工藝參差不齊，一些技術工藝先進、質量穩(wěn)定可靠、服務周到的企業(yè)產品，長期受到工藝落后、產品質量低下但價格看似便宜的低端產品分割‘包圍，阻礙了先進技術，先進工藝的推廣應用，造成極大地社會資源浪費，一定程度上制約了行業(yè)發(fā)展。　　據統計，我國肉類、蛋類和水產品產銷量，均居世界首位，易腐食品的總量達到了

26、8億噸，而冷藏運輸率僅為15%-20%，遠遠低于發(fā)達國家的80%-90%。整體發(fā)展速度落后于整個國民經濟的發(fā)展。　　1.2.3冷藏車的發(fā)展趨勢　　隨著我國經濟的快速發(fā)展，食品質量也成為人們關注的焦點，冷藏車的需求量迅速增加；冷藏車應具有不間斷連續(xù)性溫度測量功能，使溫度控制系統保持在最佳工作狀態(tài)，從而可以實時控制食品的質量安全?？梢哉J為，未來冷藏車會繼續(xù)朝

27、著多元化、專用化、功能化方向發(fā)展，冷藏車的發(fā)展進入一輪高速增長期。當然冷藏車向安全、環(huán)保、節(jié)能、高效方向發(fā)展，其社會效益和經濟效益將會更加突出。　　1.3研究冷藏車輛室內溫度測量的目的和意義　　冷藏汽車是指運輸易腐壞貨物的專門汽車,是公路冷藏運輸的主要交通工具。隨著我國高速路的延伸，公路冷藏運輸也發(fā)展起來。隨著社會經濟的發(fā)展，應用制冷技術和專用設備以滿足

28、特殊溫度要求的貨物進行冷藏與日俱增，冷藏車輛的經濟意義在于保證產品的運輸質量，避免易腐產品在運輸過程中腐爛變質而產生經濟損失。食品經過生產、加工、保管、貯藏、運輸及銷售分配，這一流程與人民的生活密切相關，食品冷藏鏈的各個環(huán)節(jié)都與人民生活息息相關。在我國，每年有大量的易腐貨物在運輸途中產生浪費,所以大力發(fā)展冷藏運輸業(yè)勢在必行,溫度控制系統已經深入到人們生活的各個方面，在工農業(yè)生產過程中需要實時測量溫度，因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要

29、的意義，溫度控制是一個與人們生活息息相關的實際問題，對溫度控制的精度、穩(wěn)定性、可靠性等要求也越來越高，因此設計溫度控制系統具有廣泛的應有和實際意義。因此設計一款可測量控制室內溫度的冷藏車成為一個重要的研究課題。　　二、設計的整體方案　　2.1設計的主要內容　　本設計是研究冷藏

30、車輛室內溫度測量系統，根據系統的設計要求，當溫度傳感器DS18B20把冷藏車輛室內所測得的溫度發(fā)送到AT89C51單片機上，經AT89C51處理，將溫度在顯示屏上顯示。然后就可以進行實時調整溫度。　　本系統的溫度傳感器選擇DS18B20，單片機選擇AT89C51作為測控系統的核心，來完成數據采集、處理、顯示等一系列功能。AT89C51單片機首先把通過傳感器DS18B20測到的車廂溫度與預先設置的

31、溫度進行比較，如果大于或小于預先設定值，就輸出信號去控制制冷的工作，從而實現溫度控制。另外，At89c51還負責液晶顯示、報警等工作。因為單片機不能直接讀取電量，需要與傳感器相適應的信號調理電路，將電量轉換為電壓量，再由A/D轉換電路將電壓變化為十六進制數供單片機讀取。　　測量系統框圖如圖2.1：　　圖2.1：系統框圖<p

32、>　　2.2設計性能要求　　設計的主要功能和指標如下：　　（1）利用溫度傳感器（DS18B20）測量某一點環(huán)境溫度。　?。?）用液晶進行實際溫度值顯示。　?。?）當溫度高于給定值時發(fā)出警報聲<p&g

33、t;　?。?）自動進行溫度控制　　三．溫度檢測控制系統選型分析　　為了設計冷藏車室內溫度測量系統，我選用DS18B20作為溫度傳感器，選用AT89C51單片機作為CPU主控裝置。硬件電路主要包括最小系統電路、溫度測量電路、溫度控制電路、報警電路、溫度顯示電路和電源電路6部分組成。通過處理作為溫度傳感器傳輸的溫度信息后，將處理后的信息傳輸給LCD液晶顯示器

34、。所以用到的器件有AT89C51、DS18B20、LCD1602等。　　3.1單片機的選擇　　3.1.1 AT89C51的特點及選擇原因　　AT89C51作為溫度測試系統設計的核心器件．AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能位微處理器,

35、俗稱單片機。Atmel的AT89C51是一種高效微控制器，該芯片內把多功能8位CPU和閃速存儲器組合在一起。該器件采用Atmel高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容?？伸`活應用于各種控制領域。外形及引腳排列如圖3.1所示。　　主要性能參數：　?。?）與MCS-51 產品指令系

36、統全兼容； 　　（2）4KB可編程Flash存儲器；　　（3）壽命：1000次擦寫周期；　　（4）數據保留時間：10年； 　　（5）全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz；　　（6）三級程序存儲器鎖定；&l

37、t;p>　?。?）128*8位內部RAM；　?。?）片內采用單總線結構；　?。?）2個16位定時/計數器；　?。?0）中斷系統有5個中斷源； 　?。?1）低功耗的閑置和掉電模式； <p&

38、gt;　?。?2）片內振蕩器和時鐘電路；圖3.1 AT89C51單片機　?。?3）32可編程I/O線，4個8位并行I/O接口：P0、P1、P2、P3； 　　3.1.2 AT89C51管腳說明：　　從圖中可以看到AT89C51單片機共有40個引腳，芯片的1腳頂上有個凹點。在單片機的

39、40個引腳中，電源引腳線2根，外接晶體振蕩器引腳2根，控制引腳4根以及4組8位可編程I/O引腳3根。　　1、電源引腳線（2根）　　VCC(Pin40)：供電電壓　　GND(Pin20)：接地　　2、外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：反向振蕩放大器的輸入及內部

40、時鐘工作電路的輸入。XTAL2(Pin18)：片內反向振蕩器的輸出端。　　3、控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復位輸入。當振蕩器復位器件時，必須保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。　　ALE/PROG(Pin30)：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在Flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，A

41、LE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。　　4、可編程輸入/輸出引腳（32根）　　AT89C51單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。每一根引腳都可以編程，　　PO口（Pin39～

42、Pin32）：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口（Pin1～Pin8）：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后

43、，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口（Pin21～Pin28）：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲

44、器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)　　AT89C51具有4K字節(jié)的Flash，此設計需要編寫程序，并且需要將程序烤入單片機中，存儲空間滿足。32位的I/O 口線能夠把單片機與溫度顯示器、溫度傳感器、鍵盤、報警電路和按鍵電路等等連接。16位的定時計數器可以更簡單的讀取數據，同時其結構有利于晶振電路和復位電路的連接。與同類51單片機相

45、比，AT89C51具有更強的可操作性。因此，對于本設計來說，選擇AT89C51是最有利的。AT89C51方框圖如圖3.2所示　　3.2 AT89C51方框圖　　3.2溫度傳感器的選擇 　　3.2.1． DS18B20的選擇原因及特點　　方案一：這是一個測溫電路的設計，傳

46、統中，我們進行溫度檢測基本都是用熱電偶、熱電阻、半導體PN結之類的模擬溫度傳感器，從高中就接觸過熱敏電阻，用熱敏電阻作為溫度傳感器，然后采集電壓或電流的變化，通過過A/D轉換器轉換后，將數據傳輸到單片機上，接著進行數據的處理，然后將溫度數值在顯示電路上顯示，這種設計將被測溫度信號從溫敏元件到單片機，經過很多器件，感溫電路整體比較麻煩，易受干擾、可靠性比較差、不易控制且精度不高。　　方案二：如果選

47、用單片機電路，非常容易想到利用數字溫度傳感器，我們這里選用溫度傳感器DS18B20，它作為新型的一線器件，能代替模擬溫度傳感器和信號處理電路，直接與單片機溝通，從而完成溫度采集和數據處理。溫度范圍較廣，并且極強的抗干擾性可以使得溫度的檢測更加精確，而且可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換，然后傳輸給單片機進行數據處理，這樣就可以滿足設計要求。　　對比方案一和方案二，不難得出，方案二是最佳的選擇

48、！　　DS18B20是美國DALLAS公司生產的，它是一種改進型智能溫度傳　　感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易于與微軟處　　理器接口等優(yōu)點，適合于各種溫度測控系統。如圖3.3是DS18B20的外　　觀圖。</

49、p>　　DS18B20引腳說明：　　1 ）GND接地信號；　　2） DQ數據輸入/輸出引腳。　　3 ）VDD工作于寄生電源時，此引腳必須接地。圖3.3 DS18B20的外觀圖 &l

50、t;/p>　　DS18B20內部結構如圖3.4所示，主要由四部分組成：64位ROM、溫度靈敏軟件、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL配置寄存器。它是一種單總線數字式溫度傳感器。相比于其他種類的溫度傳感器，精度和測量范圍都處于優(yōu)勢，而且還可以簡化電路，省去那些普通傳感器所需附帶設計的A/D電路和存儲設計。DS18B20輸出的信號是全數字化的，簡單明了，方便單片機處理以及控制，傳統的測溫方法需要很多外圍電路，而它簡

51、化了這些電路，縮短了系統的工作時間，降低了成本。它具有測溫系統簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，　　圖3.4 DS18B20內部結構框圖　　DS18B20功能特點 　　1)采用獨特的單總線技術， DS18B20與微處理器連接時，僅需要一接口即可實現微處理器與DSI8B20的雙向通訊。</p&g

52、t;　　2) 每一個DS18B20都有一個唯一的64位序列號，根據序列號訪問對應的器件；　　3) 在使用中無需任何外接元件； 　　4)可通過數據低壓供電，電壓范圍:+3.0V-+5.5 V； 　　5) 測溫范圍:-55℃ -+125℃，在-10℃-+85℃范圍內精度為+0.5℃； <

53、/p>　　6) 可編程數據為9-12位。溫度轉換成12位數字信號所需時間最長為750ms，而在9位分辯模式工作時僅需93.75ms；　　7) 內部有溫度上、下限告警設置，用戶可定義的非易失性溫度報警設置　　8) 零待機功耗；　　(9) 多個DS18

54、B20可以并聯在惟一的三線上，實現多點測溫；　　10）負壓特性，即具有電源反接保護電路。當電源電壓的極性反接時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀。但芯片無法正常工作。　　注意事項：　　DS18B20溫度傳感器在實際應用中應注意以下幾個方面的問題：

55、　　1）在對DS18B20進行讀寫編程時，讀寫時序必須準確，否則將無法讀取測溫結果。 　　2）當單總線上所掛DS18B20超過8個小時，需要查看并解決微處理器的總線驅動問題。　　3）用DS18B20進行遠距離測溫時，要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。　　應用范圍：<

56、/p>　　1）汽車空調、冰箱、冷柜以及中低溫干燥箱等。　　2）供熱、制冷管道熱量計量、中央空調分戶熱能計量等。　　3）軸瓦、缸體、空調等狹小空間工業(yè)設備測溫和控制。　　4）糧倉、冷凍庫、電力機房、電信機房、電纜線槽等測溫和控制領域。　　3.2.

57、2 DS18B20的測溫原理　　DS18B20的測溫原理如圖3.5所示，圖中溫度對低溫度系數晶振的振蕩頻率影響很小，所以把它用于產生固定頻率的脈沖信號送給減法計數器1，然而，高溫度系數晶振隨溫度的變化其震蕩頻率變化很大，所產生的脈沖信號輸送給減法計數器2，當計數門打開時，DS18B20就對低溫度系數振蕩器產生的時鐘脈沖后進行計數，進而結束溫度測量.計數門的開啟時間由高溫度系數振蕩器來決定，每次

58、測量前，首先將-55 ℃所對應的基數分別置入減法計數器1和溫度寄存器中。減法計數器1對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行減法計數，當減法計數器1的預置值減到0時溫度寄存器的值將加1，減法計數器1將重新裝入預置，并重新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數。如此循環(huán)，直到減法計數器2計數到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數值即為所測溫度。其輸出用于修正減法計數器的預置值，只要計數器門仍未關閉就重復上述過程，直到溫度寄存器

59、值大致被測溫度值。這就是DS18B20的測溫原理。　　DS18B20單線通信功能是嚴格的時隙概念，它的操作協議為：初始化DS18B20（發(fā)復位脈沖）發(fā)ROM功能命令發(fā)存儲器操作命令處理數據。　　圖3.5 DS18B20測溫原理圖　　DS18B20 有三種形態(tài)的存儲器資源，分別是：</

60、p>　　1）ROM 只讀存儲器，用于存放 DS18B20ID 編碼。 　　2）RAM 數據暫存器，用于內部計算和數據存取。　　3）EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數據。　　3.3顯示器的選擇<

61、;p>　　液晶顯示器就存在于我們的日常生活中，像電視機、電腦、計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產品都會采用液晶顯示器，它顯示的主要是數字、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED數碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和LED數碼管比較常用，軟硬件都比較簡單，單片機系統中，液晶顯示屏具有體積小、微功耗、超薄輕巧、顯示內容豐富、使用方便等諸多優(yōu)點。本設計中采用的是1602型LCD液晶屏,它能夠同時顯

62、示測試溫度、溫度上下限。它工作電壓不算太高，與單片機的連接方式簡單并且還顯示準確。。　　LCD液晶顯示器低壓、微功耗.工作電流特別小，而且又可以顯示包括數字，文字，曲線等大量信息，廣泛應用于在儀表和低功耗系統中。　　3.3.1引腳功能和基本特征：　　圖3.6 LCD1602引腳分布圖<

63、;p>　　1602采用標準的16腳接口，引腳功能如下: 　　第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，故通常將此腳接地。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以

64、寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數據。　　第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數據線。　　第15～16腳：空腳。　　3.3.2模

65、塊內部結構　　圖3.7 LCD1602結構塊圖 　　模塊組件內部主要由LCD顯示屏、控制器、列驅動器和偏壓產生電路構成。　　3.3.3基本特點：　?。?）顯示質量高

66、（2）數字式接口　?。?）體積小、重量輕　?。?）低功耗、長壽命、高可靠性　?。?）具有80個字節(jié)RAM　?。?）標準的接口特性，模塊結構緊湊、輕巧、裝配容易。　　(7) 顯示方式：STN、半透、正顯。<

67、/p>　　3.3.4 顯示器1602LCD主要技術參數：　　1）顯示容量:16*2個字符，即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊　　2）芯片工作電壓:3.3—5.5V，對比度可調，最佳工作電壓為5V　　3）工作電流:2.0mA　　4）有80字

68、節(jié)顯示數據存儲器DDRAM　　5）字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm　　硬件電路設計　　整個設計的電路包括了最小系統電路，溫度測量電路、溫度控制電路、溫度顯示電路、電源電路、報警系統電路六部分電路組成。

69、4.1 最小系統電路　　如圖4.1為單片機最小系統。最小系統電路主要包括兩個電路，分別是復位電路和時鐘電路。作為核心控制器，單片機AT89C51控制整個系統。復位電路主要是在系統上電時提供復位信號，直至系統電源穩(wěn)定后，撤銷復位信號，能夠使得單片機正常穩(wěn)定的工作。時鐘電路負責產生單片機所必須的時鐘信號。　　圖4.1 最小系統電路&l

70、t;p>　　4.2溫度測量電路的設計　　測溫電路，我選擇的溫度傳感器是DS18B20.它在使用中不需要任何外圍軟件，并且采用電源供電方式，此時DS18B20 的1 腳接地，2 腳作為信號線，3 腳接電源。即溫度傳感器DS18B20的DQ單數據總線與單片機P2.0連接，GND端接地端、VCC端接5伏直流電源。如圖4.2所示　　圖4.2 溫度測量電路

71、　　4.3溫度控制電路的設計　　溫度控制部分電路如圖4.3所示，單片機TXD（P3.1）的引腳與一個限流電阻連接后再與一個三極管連接。從而驅動繼電器來控制制冷裝置壓縮機電壓。這里的二極管僅僅起保護的作用。當冷藏車室內溫度高于設定值的時候，單片機AT89C51的TXD口輸出一個高電平時，這時候三極管就開始工作，并驅動繼電器開關閉合，制冷裝置壓縮機開始制冷。

72、　　圖4.3 溫度控制電路　　制冷裝置說明：本設計的制冷裝置采用的是壓縮機制冷，壓縮機一般是由殼體、電動機、缸體、活塞、控制設備 ( 啟動器和熱保護器 ) 及冷卻系統組成。壓縮機是制冷系統的心臟，它從吸氣管吸入低溫低壓的制冷劑氣體，通過電機運轉帶動活塞對其進行壓縮后，向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體，為制冷循環(huán)提供動力，從而實現壓縮→冷凝→膨脹→蒸發(fā) (

73、吸熱 ) 的制冷循環(huán)。　　4.4溫度顯示電路的設計　　單片機AT89C51與顯示器LCD1602連接在一起組成溫度顯示電路, 其電路的連接如圖4.4所示。電源接通后，溫度傳感器DS18B20將冷藏車廂中獲取的溫度信息傳送給單片機AT89C51,單片機AT89C51進行計算、轉換等工作之后把數據傳輸到LCD1602顯示模塊，則LCD1602顯示屏上會顯示

74、出當前的溫度。　　圖4.4 主控制器AT89C51與顯示模塊LCD連接圖　　4.5電源電路　　如圖4.5所示電路是一個比較常用的電源電路，此電路提供給單片機、DS18B20和繼電器+5V的精密電源，采用的是TL431穩(wěn)壓，TL431是一個有良好熱穩(wěn)定性能的三端可調精密電壓基準

75、集成芯片，它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置從2.5V到36V范圍的任何值。該器件的典型動態(tài)阻抗為0.2Ω，具有體積小、價格低廉、性能優(yōu)良等特點。此外，它在應用中無須附加溫度補償電路。　　圖4.5 穩(wěn)壓電源 　　4.6報警電路　　報警電路采用直

76、流供電，利用蜂鳴器件進行報警。當所測車廂內溫度超過所預設的溫度時，P2.2口輸出高電平，三極管導通，報警蜂鳴器工作。它的一端則直接和單片機的P2.2／A10端口相連，報警電路連接方式如圖4.5所示。　　圖 4.6 報警電路　　軟件系統設計<b&

77、gt;　　5.1主程序　　主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示。它主要是對溫度檢測儀的電路系統進行初始化，讀出并處理DS18B20測量的冷藏車廂內的溫度。主程序的第二個功能是查詢SET鍵是否被按下，以實現設置溫度上下限的功能。其程序流程見圖5.1所示。　　圖5.1主程序流程

78、　　主程序代碼如下：　　#include <reg51.h>　　#define uchar unsigned char　　#define uint unsigned int　　sbit sda=P1

79、^0;//24C02　　sbit scl=P1^1;//24C02　　sbit DQ = P2^0;//ds18b20與單片機連接口 　　sbit LRW = P2^1;　　sbit BEEP = P2^2;//蜂鳴器驅動線&l

80、t;p>　　sbit LE = P2^3;　　sbit LRS = P2^4;　　sbit led1 = P3^3;//電源指示燈　　sbit led2 = P3^4;//報警指示燈　　sbit key1 = P3^0;//溫度加<

81、;p>　　sbit key2 = P3^2;//溫度減　　uint tvalue;　　uchar num=0,Temp;　　bit tflag;//溫度正負標志　　void main()　　{</b&

82、gt;　　SLCD();//LCD1602初始化　　led1 = 0;//打開電源指示燈　　Temp=read_add(1);//讀取數據　　if(Temp>128){Temp=0;}//防止第一次讀數據顯示 255<

83、b>　　while(1)　　{　　read_temp();//讀取溫度　　key();//調用按鍵函數　　write_add(1,Temp);//寫數據　　compa

84、re_Temp();//溫度比較操作　　Set();//調用設置函數　　Show();//調用顯示函數　　}　　}　　5.2讀寫DS18B20子程序&l

85、t;/p>　　讀出溫度子程序的主要功能是讀出DS18B20測量冷藏車室內的溫度值，在讀出時需進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數據的讀取。其程序流程圖如圖5.2所示。　　圖5.2 讀溫度子程序　　CPU先對溫度傳感器DS18B20初始化，再進行ROM操作命令，最后才能對存儲器操作。DS18B20必須嚴格遵循工作時序和通信協

86、議。例如，主機控制DS18B20完成溫度轉換這一過程，必須經過三個步驟：首先，每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位，復位成功后接著發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預定的操作。 　　讀出溫度子程序代碼如下：　　uchar ds1820rd()/*讀數據*/<

87、b>　　{ 　　unsigned char i=0;　　unsigned char dat =0;　　for (i=8;i>0;i--)　　{ 　　DQ =

88、 0; //給脈沖信號　　dat>>=1;　　DQ = 1; //給脈沖信號　　if(DQ)　　dat|=0x80;　　delay_18B20

89、(10);　　}　　return(dat);　　}　　void ds1820wr(uchar wdata)/*寫數據*/　　{</

90、b>　　unsigned char i=0;　　for (i=8; i>0; i--)　　{ 　　DQ = 0;　　DQ = wdta&

91、;0x01;　　delay_18B20(10);　　DQ = 1;　　wdata>>=1;　　}　　}&

92、lt;/p>　　read_temp()/*讀取溫度值并轉換*/　　{　　uchar a,b;　　ds1820rst(); 　　ds1820wr(0xcc);//*跳過讀序列號*/

93、　　ds1820wr(0x44);//*啟動溫度轉換*/　　ds1820rst(); 　　ds1820wr(0xcc);//*跳過讀序列號*/ 　　ds1820wr(0xbe);//*讀取溫度*/ 　　a=ds1820rd();

94、;　　b=ds1820rd();　　tvalue=b;　　tvalue<<=8;　　tvalue=tvalue|a;　　if(tvalue<0x0fff)

95、;　　tflag=0;　　else　　{　　tvalue=~tvalue+1; 　　tflag=1;</p&

96、gt;　　}　　tvalue=tvalue*(0.625)+0.5;//溫度值擴大10倍，精確到1位小數　　return(tvalue);　　}　　5.3溫度比較處理子程序&

97、lt;/p>　　判斷當前溫度是否高于預置溫度值，如果超出則進行制冷。　　代碼如下：　　void compare_Temp()//設置函數，比較預設溫度與當前所測，做出溫度調制處理　　{&

98、lt;p>　　if(num==1){Temp++;num=0;} //設置溫度 ++　　if(num==2){Temp--;num=0;} //設置溫度 --　　if(tvalue>=Temp*10){BEEP = ~BEEP; led2=0;p3^1=1;}//判斷當前溫度高與設置溫度做出比較，給制冷機信號。<

99、p>　　if(tvalue <Temp*10){BEEP = 1;led2 = 1;}//判斷當前溫度低與設置溫度，此時不執(zhí)行信號輸出操作。　　}　　5.4溫度數據顯示子程序　　溫度顯示子程序的功能是：把上一步接收到的溫度信息通過轉化后存入顯示緩沖區(qū)，變成能在

100、LCD上顯示的字符，查表送段碼至LCD并顯示出來。　　溫度顯示子程序代碼如下：　　void lcdz(uchar zl)　　{　　LRS=0;<b&

101、gt;　　P0=zl;　　delay(1);　　LE=1;　　delay(1);　　LE=0;<

102、;/p>　　delay(1); 　　}　　void lcds(uchar sj)　　{　　LRS=1;&

103、lt;p>　　P0=sj;　　delay(1);　　LE=1;　　delay(1);　　LE=0

104、;　　delay(1);　　}　　void SLCD()　　{　　LRW=0;

105、　　LE=0;　　lcdz(0x38);　　lcdz(0x0c);　　lcdz(0x06);　　lcdz(0x01); <

106、b>　　}　　void print(uchar *str)　　{　　while(*str!='\0')　　{

107、lcds(*str);　　str++;　　}　　}　　void lcdshu(uint shu)//當前溫度顯示函數

108、　　{　　uchar n1,n2,n3,n4;　　n1=shu/1000%10;//顯示千　　n2=shu/100%10; //顯示百　　n3=shu/10%10; //顯示十　　n4

109、=shu%10; //顯示個　　if(tflag==1){lcds('-');} //顯示負溫度標志 -　　if(tflag==0){lcds(' ');} //顯示正溫度　　lcds(n1+0x30);　　lcds(n2+0x

110、30);　　lcds(n3+0x30);　　lcds('.'); //顯示小數點　　lcds(n4+0x30);　　}　　void shu(uint shu)//設置溫

111、度顯示函數　　{　　uchar n1,n2,n3;　　n1=shu/100%10; //顯示百　　n2=shu/10%10; //顯示十　　n3=shu%10; //顯示個&l

112、t;/p>　　lcds(n1+0x30);　　lcds(n2+0x30);　　lcds(n3+0x30);　　}　　void Show()//顯示函數<b&g

113、t;　　{　　lcdz(0x83);　　print("Temp:");　　lcdshu(tvalue);//顯示當前溫度值　　lcdz(0xc3);　　print("Temp1:&

114、quot;);　　shu(Temp);//顯示溫度設置值　　}　　5.5溫度報警子程序　　冷藏車的溫度控制系統，當車廂內的溫度高于所運輸的貨物保鮮所需要的溫度時，發(fā)出警報聲，從而可以使制冷設備開啟，使溫度下降到合適的數值。</

115、p>　　void Set()//設置函數，報警代碼　　{　　if(num==1){Temp++;num=0;} //設置溫度 ++　　if(num==2){Temp--;num=0;} //設置溫度 --

116、　if(tvalue>=Temp*10){BEEP = ~BEEP;led2 = 0;p0^1 = 0;p2^2=1;p3^1=1;}//判斷當前溫度高與設置溫度報警　　if(tvalue <Temp*10){BEEP = 1;led2 = 1;}//判斷當前溫度低與設置溫度停止報警　　}</

117、p>　　該段子程序用于繼電器連接AT89C51芯片進行報警操作。　　結語　　本文選擇了AT89C51、DS18B20、LCD1602三種器件，并對它們的功能及特點進行了詳細闡述,硬件電路方面，設計出了電源供電、CPU電路、溫度測量電路、液晶顯示等電路原理圖,并簡單進行了說明。軟件系統方面，

118、給出了主要程序流程圖，并附上程序代碼。本系統設計簡潔明了,通用性強,具有人機交互界面。用DS18B20測量冷藏車輛室內的溫度,在其內部就能進行A/D轉換,輸出數字量可直接與單片機AT89C51進行通信,轉換速度快,降低了成本,而且簡化了電路,提高了系統的集成度。 　　通過這次畢業(yè)設計，我學到很多知識，雖然剛接觸題目時比較蒙，但我認識到只要肯用心，盡自己最大努力去認真做一件事情，肯定能成功。這次畢

119、業(yè)設計不僅鍛煉自己分析問題、處理問題的能力，還提高了自己的動手能力。　　參考文獻　　[1] 周國雄，晏密英《單片機應用系統設計精講》[M]. 中國鐵道出版社2011-3　　[2] 張?zhí)m紅，鄒華《單片機原理及應用》機械工業(yè)出版社，2012-7<

120、;p>　　[3] 王慶利，袁建敏《單片機設計案例實踐教程》北京郵電大學出版社 2008-7　　[4] 許江淳，陳顯寧，陳焰，付麗霞《單片機測控技術應用實例解析》中國電力出版社 2010-2　　[5] 韓志軍《單片機系統設計與應用實例》機械工業(yè)出版社 2010-2　　[6] 趙長青，傅澤田，

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畢業(yè)論文--冷藏車輛室內溫度測量系統的設計

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