《鸡雏恒温孵化器设计毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《鸡雏恒温孵化器设计毕业论文（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、鸡雏恒温孵化器设计目 录第1章 绪 论11.1鸡雏恒温孵化器设计目的11.2鸡雏恒温孵化器完成的功能1第2章 总体方案设计2第3章 硬件设计43.1 温度采集电路43.1.1 DS18B20简介43.1.2 DS18B20接口电路73.2单片机控制电路73.2.1 单片机简介73.2.2 时钟电路和复位电路83.3显示电路103.4 报警与控制电路11第4章 软件设计124.1主程序124.2 温度采集子程序124.3数据处理子程序164.4 1602C显示子程序174.5 输出驱动子程序19第5章 安装调试与结果215.1 安装调试215.2 结果显示21第6章 总 结23致 谢24参考文献
2、25附录1原理图26附录2 PCB图27附录3 源程序28附录4 实物图42第1章 绪 论1.1鸡雏恒温孵化器设计目的本设计的内容是恒温控制系统，控制对象是温度。温度控制在日常生活及工业领域应用相当广泛，比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制。而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问题，本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。1.2鸡雏恒温孵化器完成的功能本设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：当温度低于设定
3、下限温度时，系统自动启动加热继电器加温，使温度上升。当温度上升到下限温度以上时，停止加温；当温度高于设定上限温度时，系统自动启动风扇降温，使温度下降。当温度下降到上限温度以下时，停止降温。温度在上下限温度之间时，执行机构不执行。LCD液晶显示器即时显示温度，精确到小数点一位。第2章 总体方案设计这次设计题目为基于单片机的鸡雏恒温孵化器的设计，温度控制设定范围为38-40C，最小区分度为05C，上、下限温度在程序中设置，实现控制可以升温也可以降温，实时显示当前温度值，另外还增加了一个蜂鸣器报警功能。实现这种控制目的的方案有3个。方案（一）热电偶温度自动控制系统。（采用A/D转换器）方案（二）模拟
4、集成温度控制器AD590温度自动控制系统。（采用V/F转换电路）方案（三）数字温度传感器DS18B20温度自动控制系统这三个方案都是采用单片机控制，液晶显示模块LCD显示。这三个方案的比较部分为温度传感器部分和模/数转换部分。方案（一）的系统框图如图2.1：图 2.1 热电偶温度控制系统原理图 该部分温度检测部分采用热电偶，它需要冷端补偿电路与其配套，并且热电偶输出电压只有几毫伏，必须经过放大处理才能A/D转换，若采用8位A/D转换器，CADC0809则输入端需采用放大器，把几毫伏的电压信号放大到5伏左右。由于热电偶属于非线性器件，因此每个温度值都必须通过分度表，查表才能获得，这给软件编程和数
5、据处理增加了难度。这种系统具有测量温度范围可以从零下一百度到上千摄氏度，而且很多热电偶精度非常高,这是这种测量系统的优点,但构成系统复杂，抗干扰能力不强。方案（二）的框图如图2.2：图2.2 模拟集成温度控制器温度自动控制系统原理图如果不使用A/D转换器的话，可以选择V/F转换电路代替A/D转换器，因为V/F变换与单片机的接口有输入（只有一根线）、接口电路简单、抗干扰性好、易采用光电隔离等优点，故采用V/F转换电路来实现A/D变换是行之有效的。这一电路对温度变化的小信号有较好的精度，而且对输入温度信号有快速响应能力。缺点是该电路比较复杂，需要用放大电路来将温度传感器采集到的信号进行放大，性能不
6、够稳定。单片机AT89C51复位电路LCD报警电路加热装置降温装置DS18B20继电器控制部分方案（三）的框图如图2.3：图2.3 恒温孵化器系统原理该方案采用智能温度传感器DS18B20，它的最高分辨率为12位，可识别0.0625摄氏度的温度。它具有直接输出数字信号和数据处理功能，并且它和单片机接口只需要一位I/O口，因此由它构成的系统简单实用。由于DS18B20按照工业设计要求设计，抗干扰性能强，但是温度测量范围从-67C125C，比较有限。因为我们只在常温下使用，经过综合比较，方案（三）是比较理想的，并且经济合理。第3章 硬件设计3.1 温度采集电路3.1.1 DS18B20简介1一般说
7、明DS18B20是采用“1-wire”一线总线传输数据的集成温度传感器,信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线。可采用外部电源供电，也可采用总线供电方式，此时，把VDD连接在一起作为数字电源。因为每一个DS18B20有唯一的系列号（silicon serial number），因此多个DS18B20可以存在于同一条单线总线上，这允许在许多地方放置温度灵敏器件。此特性的应用范围包括HVAC环境控制，建筑物、设备或机械内的温度检测，以及过程监视和控制中的温度检测。2特性（1）独特的单线接口，只需一个引脚即可通信（2）多点(multi
8、drop)能力使分布式温度检测应用得以简化 （3）不需要外部元器件（4）可用数据线供电（5）在1秒内（典型值）把温度变换为数字（6）图3.1 DS18B20引脚排列用户可定义的，非易失性的温度告警设置（7）告警搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件（温度告警情况）3引脚排列如图3.1。DS18B20的引脚说明如表3.1： 表3.1 DS18B20的引脚说明引 脚符 号说 明1GND地2DQ单线运用的数据输入/输出引脚漏极开路3VCC可选VDD引脚两种供电方式 4内部结构DS18B20内部结构如图3.2所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置
9、寄存器。器件从单线的通信线取得其电源， 在信号线为高电平的时间周期内，把能量贮存在内部的电容器中，在单信号线为低电平的时间期内断开此电源，直到信号线变为高电平重新接上寄生（电容）电源为止。作为另一种可供选择的方法，DS18B20也可用外部 5V电源供电。图3.2 DS18B20内部结构与 DS18B20 的通信经过一个单线接口。在单线接口情况下，在 ROM 操作未定建立之前不能使用存贮器和控制操作。主机必须首先提供五种 ROM 操作命令之一：（1）Read ROM(读 ROM)，（2）Match ROM(符 合 ROM),（3）Search ROM(搜索 ROM), （4)Skip ROM(跳
10、过 ROM),或（5）Alarm Search(告警搜索)。这些命令对每一器件的 64 位激光 ROM 部分进行操作。如果在单线上有许多器件，那么可以挑选出一个特定的器件，并给总线上的主机指示存在多少器件及其类型。在成功地执行了 ROM 操作序列之后，可使用存贮器和控制操作，然后主机可以提供六种存贮器和控制操作命令之一。 一个控制操作命令指示 DS18B20 完成温度测量。该测量的结果将放入 DS18B20 的高速暂存（便笺式）存贮器（Scratchpad memory）通过发出读暂存存储器内容的存储器操作命令可以读出此结果。每一温度告警触发TH和 TL构成一个字节的EEPROM。如果不对 D
11、S18B20 施加告警搜索命令，这些寄存器可用作通用用户存储器。使用存储器操作命令可以写TH和TL。对这些寄存器的读访问通过便笺存储器。所有数据均以最低有效位在前的方式被读写。DS18B20内部有一个64位的ROM区，其中前8位为该器件的序列号，接下来48是该器件的编号，每个器件都不一样，用于在一线总线上连接多传感器时进行对象识别，第8位是前56位的CRC校验码。接下来是RAM区和EERAM区。RAM前五个字节分别为LSB、MSB、TH、TL和CONFIG值，分别表示温度测量值的低位字节、高位字节、温度高温低温报警和使用传感器分辨率设置位。EERAM分别用于TH和TL的数据保存。每次上电时，数
12、据会自动从EERAM拷贝到TH和TL中。fonfrg值的数据格式如表3.2: 表3.2 fonfrg数据格式TM0R1R011111 低五位一直都是1 ，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率，如表3.3所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）表3.3分辨率设置表R1R0分辨率温度最大转换时间009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms5.供电方式DS18B20有两种供电方式，第一种方法是寄生电源方式。当发生温度变换时，在I/O口提供一强的上拉
13、电阻，如图3.3所示。图3.3 寄生电源供电方式通过使用一个MOSFET把I/O线直接拉到电源可达到这一点。当使用该方式时VDD引脚连接到地。向DS18B20供电的另一种方法是通过使用连接到VDD引脚的外部电源，如图3.4所示。这种方法的优点是在I/O线上不要求强的上拉。总线上主机不需向上连接便在温度变换期间使线保持高电平。这就允许在变换时间内其他数据在单线上传送。此外，在单线总线上可以放置任何数目的DS18B20,而且如果它们都使用外部电源，那么通过发出跳过（Skip）ROM命令和接着发出(Convert)T命令，可以同时完成温度变换。需要注意的是，只要外部电源处于工作状态，GND引脚不可悬
14、空。图3.4 外部电源供电方式DS18B20具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用处理器I/O端口少等优点, 应用方便灵活，在常温测量中有较大优势，与Lon Works 现场总线结合应用前景更加广阔，如在工业过程、空调系统、智能楼宇等领域的温度测量会有广泛的应用。 3.1.2 DS18B20接口电路前面已经介绍过DS18B20有两种供电方式，寄生电源方式和通过使用连接到VDD 引脚的外部电源。寄生电源方式需要接一个接近5K的上拉电阻。通过比较，本设计采用外部电源供电方式。3.2单片机控制电路3.2.1 单片机简介以大规模集成电路为主组成的微型计算机，简称为单片机，又称为嵌入式微控制器(Embedded microcontroller)。它的诞生是计算机发展史上一个新的里程碑。1单片机的发展单片机从诞生至今已经经历了4个发展阶段，分别是：第一阶段（19741976年）：单片机初级阶段。因工艺限制，此阶段的单片机采用双片的形式而且功能比较简单。例如仙童公司生产的F8单片机，只包括了 8位CPU,64个字节的RAM，和两个并行口，需要加一块具有1KB ROM、定时器
