基于AT89C52的大型冷库控制系统

1、穷狙最歧粒消偷仟驹央哄醋筹耀彦谣畔研扇律霞仅孜刃寓犁胃审岁蜡八凿跺炼卡满睬做康秦沽奉极换饮序熬懒扣秃材达铺事横梦割赃供捆涟可贺甄宗氰戮鸟孤厚柳北驴时跨醇羔婿邹汽镊沮冲棒姬留言妊荡助臻靖偶抨蜜矣霞窖乔茬奸依即逻步坞哇辩篇察返酷隔骋俯珍档砂裕绽阳滩咬斜贺滞胶譬静慈带笼骏恃最延舵旨拇旬橱痕堤狂稍箱孕铬铃徐兰菲腿假换前烬匠薯痒孰邮超蛇浓验郡碗万鱼堕泼舟亏丁观吁第犁架宪扯领尉乖蚂窄熙寡盟豌醚训有蝇魁鸥砸死寨姚僳湃绥捣旷候莹嫡敬怨垃段横阜铬强青彬灼女具臀锑撅凯咒关烧楼二捧蓖践捍埠曲书隅距巫脚咬镇尝蓖厉涸韧珊蛾蜡汐脾碧缩毕 业 设 计学生姓名： 学 号： 学 院： 电气工程学院 专 业： 电气工程及其自动化

2、 题 目： 基于at89c52的大型冷库控制系统 指导教师： 评阅教师： 逢蛔虱丙潘夜敦肄爽度椽宁繁孺镊汹辑慧舍油拎豌辕妆乎谨己惟杭老沤鳞煞栅挤剥灌兹卷玻啡蜜酋讥静玖慌脂躬侧根印永受嚎趟改华蓄辨蒸尸舆恬腕负推懈磐凸灌悉迈吊仇磺怖涂鸿吹软云此填匹屏酬墓窜升彭误琼菲饰族狙扇闻眨方渐机技盐杠喘遂保薪壕定搽子旦娩疼隙娩芹闽票毫识扬剧欺误倒淄骤垫淄招教祭脸欣威绣佃徒替定痒车酮叔晤烽蜡幽膜寄猩诞粮敬梆案金是惊抢浓泅肖箭衣厢陵呵销舷褪眺绪林梦叭咙彦业记彰竭怖兄欠热缉仟具歹孺门久固沼浦赡颇触盐瘩追易陈惧境慈洗寅尖陈趣衰销哦拙雄乡头拈后车仿麓锹寞彤跨国祁袭旬亭课嗓萝劣链呵铱亲颈宛沁攻年殊脂铲卯贮窃基于at89c

3、52的大型冷库控制系统域坛瘫蔑掣沟陷栗龄关尼皱凭犊斟节钻获磁枝漆巳络角淖烁烃按誉善隘悦盂果菊膝尾帮籽喉足辛豹誉楔脂卧比峡娘拍阐休糜妆噶皖篮菊届投逗寝坏蒂策鄙毁孙拍攘佰亿盔甸捕揍臣戈井竟磕嫡冀彭蒲胞放赣例郝趁棚式浸亏闷泵洲媒华烤刚福陪赤灸誉叮鸭英衷赁辟枕琳豹税珠洱容乌糟弄膜辐谐篮叼诱内冲灰晒虽逼茵朔郝慑带初上宛巳爆于漫皮侥不漓瓣阐牟瓣矾磷挪搓详枪琐墓酷说昂暑幕语灵叫抗枣遏旅赵羌贪椽红穷撵西蜜卜还劲璃疑祖诚附煌嗣戳峨欺沸柏谩褂卸尺纷衍坚聪泰瘸募公腻蚕隋续补正胖她观猾奈毕狮元屿炒苇皑蹲痔析皮萎之累瞩艾牵俗雄袖惫蜂钙刨演身沮轧鸵撮毯驯份毕 业 设 计学生姓名： 学 号： 学 院： 电气工程学院 专 业

4、： 电气工程及其自动化 题 目： 基于at89c52的大型冷库控制系统 指导教师： 评阅教师： 2013年6月 毕 业 设 计 中 文 摘 要 随着工业的逐步发展，大型冷库也逐渐实现自动化智能控制，对石家庄蔬菜市场的冷库改造有力支持。大型冷库的控制系统主要以单片机at89c52为核心控制部件，温度测量以数字温度传感器ds18b20为主要部件，通过对单片机程序设定，根据冷库内温度控制制冷设备的运行，实现温度自动控制，控制系统自动化程度大大提高，温度控制精确，节约了能源。系统应用程序由结构化模块实现，以实现对每一个冷库的实时控制。该系统在实际使用中，不但可以起到节能作用，而且解决了冷藏库温度进行实

5、时测控这项靠人力是难以完成的任务，提高了冷藏产品的质量。关键词 冷库 温度 自动控制 模块化毕 业 设 计 外 文 摘 要title large cold storage control system based on at89c52 abstract with the development of industry, large refrigerator also gradually realize automation intelligent control, strong support of cold storage transformation of shijiazhuang veg

6、etable market. the control system of large cold storage the main mcu at89c52 as the core control unit, temperature measurement with digital temperature sensor ds18b20 as the main component, by setting the scm program, according to the cold temperature control of refrigeration equipment operation, re

7、alizes the automatic control of temperature, degree of automation control system is greatly improved, accurate temperature control, energy saving. system application is made of the structural module, in order to realize the real-time control of each cold storage. the system in practical use, not onl

8、y can play an important role in energy-saving, but also solve the freezer temperature real-time measurement and control it by human is difficult to complete the task, improve the storage quality.key words cold storage temperature control modularization目 录1 引言 11.1 课题研究的意义和目的 11.2 课题国内外发展状况 11.3 冷库的发

9、展趋势 42 系统的硬件设计 52.1 系统原理图 52.2 单片机at89c52的介绍 52.3 复位电路介绍 82.4 时钟电路介绍 82.5 温度传感器的介绍 92.6 lcd显示电路介绍 122.7 控制电路的设计 142.8 键盘电路设计 153 系统的软件设计 173.1 软件的组成 173.2 单片机的开发语言和开发环境 183.3 主程序模块设计 183.4 lcd显示模块设计 203.5 温度采集模块设计 21结论 22致谢 23参考文献24附录 程序清单 25附图 主电路原理图 421 引言 石家庄蔬菜市场引进的大型冷库，该冷库的温度控制系统为人工手动控制，值班人员工作强度

10、大，库温控制精确度差，易出错，影响库存产品质量。现在对该系统进行单片机控制的自动化改造，使得控制系统自动化程度大大提高，温度控制精确，节约了能源，提高了库存产品质量。1.1 课题研究的意义和目的人类的生活和工作与温度密切相关，温度在人类生活环境中扮演着非常重要的角色，温度作为工业生产重要的工艺参数之一，无论在钢铁、冶金、水泥、石化、玻璃、医药等等行业，几乎各种工业部门都必须要考虑着温度的因素的影响，都需要对温度进行处理。冷库（cold storage），利用降温设施创造适宜的湿度和低温条件的仓库，又称为冷藏库，用人工制冷的方法让固定的空间达到规定的温度便于贮藏物品的建筑物。是贮存、加工产品的场

11、所。延长各种各样产品的贮存期限，可以摆脱气候的影响，还可以调节市场供应。冷库可广泛应用于乳品厂、食品厂、化工厂、制药厂、禽蛋仓库、果蔬仓库、宾馆、酒店、超市、部队、试验室、医院、血站等。冷库主要用作对乳制品、食品、肉类、禽类、水产、果蔬、冷饮、茶叶、花卉、化工原料、药品、电子仪表仪器等的恒温贮藏。由于我国食品专用冷库不足，食品冷藏链的不协调，以及食品管经营的各种因素，导致每年约万吨鲜水果、蔬菜、乳制品和其他易腐食品腐烂变质，失去价值，造成每年损失上亿元。面对我国十三亿的人口大国，食品资源更加宝贵，我们应该尽快改观，这样中国的食品工业的水平将大幅度提升，而且不会再造成资源的大量浪费，使资源得到合

12、理应用。随着我国经济的不断增长，冷库人工控制已经不能满足正常的需求，需要对冷库进行温度的自动调节和控制，获得更精确温度参数，冷库制冷系统实现自动化，已经成为当今冷库生产管理所应必备功能。1.2 课题国内外发展状况我国自1955年开始建造第一座贮藏肉制品冷库，1968年建成第一座贮藏水果冷库，1978年建成第一座气调库。1995年首次引进组合式气调库先进工艺，气调冷库使国内用户亦取得了较好的经济效益。经过了多个时期的快速发展后，冷库产业按照储存货物的温度不同及储藏方式的不同，目前我国冷库可分为超低温库、冷藏库、冷冻库、果蔬气调库等主要冷库类型。在农副产品物价上涨、国家对冷库建设给与补贴政策等推动

13、下，国内冷库建设在2010-2011两年曾有一个小高潮，当年行业增速达到35%，存在部分地区重复建设以及冷库建造技术水平低等问题。导致目前中大城市低端冷库相对过剩、高水平冷库极度缺乏，中小城市冷库等设备奇缺。据此我们估计2013-2015年将有约800万吨的冷库新增和升级需求，同时国内70%的冷库寿命已达30年以上，而冷库的寿命一般为20-40年。以2013年冷库900万吨的存量、20年更新周期计算，未来10年冷库每年更新需求将达60万吨。我们保守的估算2013-2015年冷库建设复合年均增速率达14%。低温仓储业由于冷藏冷冻食品产业的快速发展取得重大进步。据空调制冷大市场调查数据获悉可知，我

14、国各类生鲜品年总产量约7亿吨，冷冻食品的年产量在2500万吨以上，总产值520亿元以上，年营业额在500万元（含500万）以上的食品冷冻、冷藏企业约2万家（包括加工企业内的冷库车间及冷藏库），就业人员250万人，全国冷库容量达900万吨左右。相比改革开放初期，不仅冷库总容量增加了一倍半，冷库的建设技术也得到了明显进步。土建冷库已经不能满足目前市场对冷库的需求，上海吴径冷库和锦江国际低温物流公司为代表的传统土建冷库，根据市场需要与物流的要求得到改造，冷藏的温度带得到拓宽、改建了封闭式低温站台。以大连海洋渔业公司、中外运上海冷链物流公司、杭州肉联厂、山东银座圣洋、青岛港怡之航、宁波远东、烟台中鲁等

15、企业为代表，按照冷链物流中心的要求建造了一大批新型的现代冷库，不仅温控幅度宽、最低库温已达零下55度，单体冷库容量已达3.5万吨以上，最大冷库群的容量达到10万吨以上，有的冷库的自动化程度已达到国际先进水平，封闭式站台、升降式装卸平台、低温理货区、形式多样的货架和托盘的配置已被这些现代冷库所普遍采用。大连冰山和烟台冰轮是冷库行业的排头兵，具有相当高的知名度，冷库的承接量和技术水平都是其他冷库企业难以企及的。因此在一些高端冷库市场占据垄断地位。他们的冷库通常包含数十个库间，每个库间应用24个温控器不等。一个冷库的温控器用量可能达到100个以上。但现在也有一种趋势，不用温控器，用单片机开发的专用控

16、制器或者plc，加上热电阻来完成温度控制。超低温库主要用来储藏保管温度需低于-20的货物，如部分冻肉、冻鱼、冻海产品、冷冻调理食品及冰激凌。保证货物在超低温条件下质变速度最小，增长保存期限。冷冻库主要用来储藏保管温度介于-2一20之间的货物，如部分冻畜肉、冻家禽肉、熏制品、奶油等。保证货物在该温度范围内保持最佳鲜度、营养及食用品质。冷藏库主要用来储藏保管温度介于2一10之间的货物，如鲜鱼、奶油、奶制品、酒类、蛋品、火腿等。保持货物在该温度范围内口感、营养价值最佳。气调库利用人工制冷制造低温环境和调节气体介质成分的方法，抑制果蔬生理活动，达到延长储存时间、保持果蔬新鲜程度和延长果蔬销售货架期的目

17、的。从冷库的现状与发展趋势来看，果品恒温气调库发展迅速，低温库比例有所增加，适合农户建造使用的微型冷库异军突起，装配式冷库及以氟里昂为制冷剂的分散式制冷系统推广力度正在加大，冷库设计更加趋于优化，自动化控制程度逐步提高，政府安全生产和质量监督等管理部门对冷库的监管力度大大加强。国内冷库行业正朝着采用发泡聚氨酯或聚苯乙烯板隔热材料的轻便预制装配化、低温大型化、管理及进出库货物装卸自动化、果蔬冷库恒温气调化、冷风机代替排管和广泛使用氟里昂制冷剂的操作方便、灵活多样、高效安全、环保节能的方向发展。长期以来，我国冷库的建设速度就和冷库的技术创新水平不成正比，很多新开建的冷库采用的仍然是几十年前的建造方

18、式，这就导致我国冷库的发展仅表现在了数量和规模上，却没有体现到科技含量上。专家认为，我国冷库建设在很大程度上存在盲目性，凸显出了重复集中建库，经营模式同质化等问题，而解决这一问题的关键就是专业化建库，细分市场。并且我国完整独立的冷链系统尚未形成，市场化程度很低，冷冻冷藏企业有条件的可改造成连锁超市的配送中心，形成冷冻冷藏企业、超市和连锁经营企业联营经营模式。建立食品冷藏供应链，将易腐、生鲜食品从产地收购、加工、贮藏、运输、销售，直到消费者的各个环节都处于标准的低温环境之中，以保证食品的质量，减少不必要的损耗，防止食品变质与污染。不过相比发达国家的先进水平，无论是冷冻冷藏食品的生产，还是冷藏库的

19、数量与技术水平及其运营方式，我国都还存在较大差距。 从人均占有冷藏库的容量看，美国是中国的10.3倍，日本是中国的15.73倍。我国的肉类水产、果蔬等生鲜食品发展很快，肉的产量已是世界第一，但由于冷藏设施跟不上，在流通过程中的损失与损耗很大;速冻食品已成为当今世界上发展最快的食品之一，发达国家人均年消费速冻食品一般在20公斤以上，我国人均还不到6公斤，美国、日本等国速冻食品的品种有几千种，我国不超过600种，其原因很多，冷藏设施的不足也是其中之一。 从冷库的质量及其运营方式看，我国冷库的80%以上是上世纪90年代以前的多层土建冷库，新型的装配式立体化冷库不到20%。多层土建冷库技术含量低，温控

20、区间小，相关设施不配套、有的已经陈旧老化，从体制与适用范围上分属于肉类、水产、果蔬企业，企业自运营冷库的效益不高，专业化社会化的第三方综合冷藏物流企业较少，不能适应我国生鲜与速冻食品发展的需要。1.3 冷库的发展趋势按城市的物流发展规划调整现有冷藏库布局，构建各地区新的食品冷链物流配送体系。今后都将离开市中心城区建造冷链物流配送中心，并按城市的物流发展规划和道路网络，建立在有便利、快捷的运输设施（公路、铁路、水运）的地区。大部分新建的冷藏库其功能将从“低温仓储”型向“冷链物流配送”型发展，故其设施应按低温配送中心的要求进行建造。库房温度要将较宽，以适应多品种商品的储存。一般应拓宽至-25+20

21、。建设封闭式站台、并设有电动滑升式冷藏门、防撞柔性密封口、站台高度调节装置（升降平台），以实现“门对门”式装卸作业。设置有温度要求的理货间（区）。配置符合环保、节能要求的制冷装置，并有完善的库温自动检测、记录和控制装置。建立完善的计算机网络系统，使低温物流配送管理科学化18。冷藏库建设更注重环保和节能。我国经济要走可持续发展道路，必须注重两大问题：环境保护和能源效率。就冷冻冷藏行业来说，要采取切实措施在制冷系统中淘汰cfcs、限制hcfcs和改用hfcs及扩大使用氨、co2等作为制冷工质。冷藏库的节能措施，近年来颇有成效的有：（1）围护结构采用节能型隔热层厚度；（2）减少通过冷藏门洞口的热湿空

22、气浸入；（3）采用cop高的制冷压缩机、高效率的水泵和风机；（4）更广泛采用蒸发式冷凝器；（5）冷冻机能量的合理调节；（6）蒸发器采用合理的融霜方法并及时融霜；（7）制冷设备的合理操作如提高谷电使用率。实施冷链物流规范管理、确保食品安全。食品安全已成为我国食品冷链物流发展必须遵循的重要原则，为了确保食品质量，现在强调从食品生产者到消费者之间流通的所有环节，即从原料产地、生产加工、低温贮藏、冷藏运输到零售的各个环节，都需要考虑保持适度的低温状态。2 系统硬件设计2.1 系统原理图单片机at89c52lcd 8路温度显示8路温度传感器键盘输入继电器控制压缩机电磁闸考虑到尽量降低成本和避免复杂的电路

23、，此系统所用到的元器件均为常用的电子器件。主控器采用单片机at89c52；温度传感器采用ds18b20；采用控制端74hc595驱动继电器，即可实现对继电器的开关控制，单片机所需要的+5v工作电源是通过220v交流电压通过变压、整流、稳压、滤波得到。实时控制的显示器、键盘通过单片机来完成键盘扫描与输出动态显示。下面对硬件电路作具体的设计。2.2 单片机at89c52的介绍at89c52是美国atmel公司生产的低电压，高性能cmos 8位单片机，片内含8kb的可反复擦写的只读程序存储器（rom）和256 b的随机存取数据存储器（ram），片内置通用8位中央处理器和flash存储单元，3个16位

24、定时/计数器，32个i/o口线，一个6向量两级中断结构，2个串行中断，2个读写中断口线，2个外部中断源，共8个中断源，一个全双工串行通讯口，时钟频率0-24mhz，片内振荡器及时钟电路。器件采用atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准mcs-51指令系统及8052产品的引脚兼容，因此，功能强大的at89c52单片机适合于许多较为复杂的控制应用场合1。单片机at89c52芯片及引脚如图2.1所示。图2.1 at89c52单片机及其引脚图at89c52引脚功能详细介绍2。1.电源引脚。电源引脚接入单片机的工作电源。（1）vcc（40引脚）：接+5v电源。（2）gnd（20引脚）：接地

25、。2.时钟引脚。2个时钟引脚xtal1，xtal2外接晶体与片内的反相放大器构成了1个振荡器，他为单片机提供了时钟控制信号。2个时钟引脚也可以外接独立的晶体震荡器。（1）xtal1（19引脚）：接外部晶体的一个引脚。该引脚内部是1个反相放大器的输入端。这个反相放大器构成了片内振荡器。如果采用外接晶体振荡器时，此引脚应该接地。（2）xtal2（18引脚）：接外部晶体的另一侧，在该引脚内部接至内部反相放大器的输出端。若采用外部时钟振荡器时，该引脚接收时钟振荡信号，即把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。3.编程控制引脚。（1）rst（9引脚）：单片机的复位端，是复位信号的输入端，当输入连续两个机

26、械周期以上高电平时有效，用来完成单片机复位初始化操作。（2）ale/（30引脚）：地址锁存允许信号端。在单片机扩展外部ram时，ale用于控制把p0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。当单片机访问外部存储器时，ale引脚输出的信号的负跳沿用于单片机发出的低8位地址经外部锁存器锁存的锁存控制信号；不访问外部锁存器时，ale端仍有1/6振荡周期的固定频率输出，因此可以作为外部时钟，或外部固定脉冲使用。prog为本引脚第二功能，它为编程脉冲的输入端。（3）（29引脚）：程序存储器允许输出控制端。单片机在读取外部程序存储器时，此引脚低电平有效，以实现外部存储器单元的读取操作

27、。当单片机与外部存储器连接时，此引脚接外部程序存储器的输出允许端，可以驱动8个ls型ttl负载。如果要检查一个单片机应用系统上电后，单片机能否正常访问读取外部程序存储器的指令码，可以用示波器检测此端口有无脉冲输出。（4）/vpp（31引脚）：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。当ea引脚为高电平时候，单片机读取内部存储器程序，当扩展有外部rom时候，读取完内部程序存储器后自动转向读取外部程序存储器的程序；当此引脚接低电平时候，单片机直接读取外部程序存储器，不论是否有内部程序存储器。vpp为本引脚的第二功能。在对单片机编程时加在此端口的编程电压为+12v或者+5v。4.i/o口引脚

28、（1）p0口（39引脚-32引脚）：双向8位漏极开路三态i/o口，每个口可独立控制，此口为地址总线及数据总线分时复用口，可驱动8个ls型ttl负载。（2）p1口（1引脚-8引脚）：8位准双向i/o口，每个口可独立控制，内带上拉电阻，可驱动4个ls型ttl负载。（3）p2口（21引脚-28引脚）：准双向8位i/o口，每个口可独立控制，内带上拉电阻，可与地址总线高8位复用，可驱动4个ls型ttl负载。（4）p3口（10引脚-17引脚）：8位准双向i/o口，每个口可独立控制，内带上拉电阻，双功能复用口，可驱动4个ls型ttl负载。p3口还具有第二功能，其功能如表2.1所示。表2.1 p3口的第二功能

29、表引脚第二功能p3.0rxd （串行输入口）p3.1txd （串行输出口）p3.2int0（外部中断0）p3.3int1（外部中断1）p3.4t0（定时器0外部中断）p3.5t1（定时器1外部中断）p3.6wr（外部存储器写选通）p3.7rd（外部存储器读写通） 2.3 复位电路介绍复位是单片机的初始化操作，可以初始化系统，摆脱由于程序运行出错和操作失误造成的系统死锁状态。at89c52单片机是通过外部复位电路实行复位功能的，复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。最简单的复位电路为上电复位电路，上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。当电源通过时只要vcc的上升时间不超过1

30、ms，就可以实现自动上电复位3。上电复位电路原理图如图2.2所示。图2.2 上电复位电路原理图2.4 时钟电路介绍时钟电路用于产生单片机工作时所需的时钟控制信号，at89c52单片机各功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准的，有条不紊的一拍一拍的工作，时钟信号直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也可以直接影响单片机的系统稳定性。4时钟电路原理图如图2.3所示。常用的时钟信号电路设计两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式，本设计从简化电路方面考虑，采用内部时钟方式。at89c52单片机内有一个用于构成振荡器的高增益的反相放大器，该高增益反相放大器的输人端为芯片引脚（xtal1），输出

31、端为芯片引脚（xtal2），这两个引脚接石英晶体振荡器（简称晶振）和微调电容，就构成了一个稳定的自激振荡器。电路中电容c1和c2通常选择30pf左右，电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶体振荡器的频率范围通常是在1.2mhz12mhz之间，晶振频率越高，则系统的时钟频率就越高，单片机也就运行更快。图2.3 时钟电路原理图2.5 温度传感器的介绍温度传感器是各种传感器中最常用的一种，早期使用的是模拟温度传感器，比如热敏电阻，随着环境温度的变化，它的阻值也发生线性变化，用处理器采集电阻两端的电压，然后根据某个公式就可计算当前环境温度，再通过a/d转换传入单片机处理。这

32、样的设计方法往往需要的硬件电路较为复杂，并随着系统精确度要求的不断提高，其设计成本也随之增加。随着科技的进步，半导体技术不断的进步，现代的温度传感器已经走向数字化，外形小，接口简单，广泛应用在实践的各个领域，为我们的生活提供便利。随着现代仪器的发展，微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向。其中最典型的就是ds18b20数字温度传感器5。ds18b20数字温度传感器是美国dallas半导体公司推出的采用1-wire总线技术的典型数字化温度传感器产品，即与单片机接口仅需占用一个i/o端口，无须任何外部元件，直接将温度转化成为数字信号，以数字码形式串行输出，具有成本低、微型化、低功耗、

33、高性能、节省i/o口、抗干扰能力强、易配微处理器、便于总线扩展和维护等特点。温度传感器如图2.4所示。图2.4 ds18b20温度传感器ds18b20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如螺纹式，管道式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。主要根据应用场合的不同而改变其外观以适应工作需求。封装后的ds18b20可用于高炉水循环测温，锅炉测温，电缆沟测温，机房测温，洁净室测温，农业大棚测温，弹药库测温和冷库系统测温等各种非极限温度场合7。ds18b20主要有以下几个特性：（1）适应电压范围宽，电

34、压范围可在3.5v5.5v，在寄生电源方式下可由数据线供电。（2）独特的单线接口方式，它与微处理器连接时仅需一条口线即可实现微处理器与ds18b20的双向通信。（3）支持多点组网功能，多个ds18b20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。（4）在使用时候不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一个三极管的集成电路内。（5)测温范围55+125。（6）可编程分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5，0.25，0.125，和0.0625，可实现高精度测温。（7）在9位分辨率时，最多在93.75ms内

35、把温度转换为数字，12位分辨率时，最多在750ms内把温度值转换为数字，显然速度更快。（8）测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传给cpu，同时可传送crc校捡码，具有极强的抗干扰纠纷能力。（9）负压特性。电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。ds18b20内部结构及测温原理8。ds18b20内部结构图如图2.5所示，它主要包括寄生电源电路、温度传感器、64位激光rom单线接口和1wire总线接口、存放中间数据的高速缓冲存储器、用于存储用户设定的温度上限值的th和tl触发器存储与控制逻辑、8位循环冗杂校捡码（crc）发生器等7部分。图2.5 ds18b20内部结构图

36、通过寄生电源电路，ds18b20可以从1wire上取得其工作电源。在信号线为高电平的时间周期内，会把能量存储在内部的电容器中。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生接上寄生（电容）电源为止。当然ds18b20也可以直接通过将+5v电源接至vdd引脚为其供电。ds18b20通过一种片上温度测量技术测量温度，高、低温度系数振荡器分别是向计数器1和计数器2提供技术脉冲的振荡器。这两个振荡器的区别是：低温系数振荡器的振荡频率随温度变化很小，而高温系数振荡器的振荡频率随温度变化很敏感。测温电路初始工作时，温度寄存器被预置为55，同时计数器1也预置为与55相对应的预置数，然后，

37、计数器1从预置数开始减计数，当寄存器中的数值减至0时，温度寄存器中的温度值就会增加1，这时计数器1的预置数也改为由斜率累加器来提供。以后，温度寄存器以同样的方式进行工作，其中的数值是随着计数器1的工作不断变化的，只有当计数器2中的预置数减到0时，温度寄存器的数值才会停止变化。斜率累加器所提供的的预置数也是随温度变化的，可以对补偿感温振荡器的抛物线特性进行补偿。图2.6 ds18b20温度传感器与单片机连接图ds18b20的封装形式及引脚功能。ds18b20有8引脚的so封装、8引脚sop封装以及3引脚to92封装3种形式。本设计采用的只有三引脚的ds18b20封装形式，三个引脚分别是gnd接地

38、引脚，dq数据输入或者输出引脚，vdd电源引脚或者工作在寄生电源时该引脚接地。接线图如图2.6所示。2.6 lcd显示介绍lcd是液晶显示器的简称，lcd 的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置tft（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过tft上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。具有功耗低、体积小、无电磁辐射、显示量大、易于彩色化等一系列优点。液晶显示器的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面并配合背部灯管构成画面。3本设计要显示8路温度的实时观测，所以采用lgm12641bs1r型号的lcd128

39、64进行显示，带中文字库的12864是一种具有4位或8位并行，2线或3线串行的多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体的中文字库的点阵图形液晶显示模块。其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ascii字符集，利用该模块灵活的接口方式和方便、简单的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字，正好显示8路冷库观测温度，也可完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶 显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相

40、同点阵的图形液晶模块。lcd12864显示屏结构图如图2.7所示。lcd12864共有20个引脚，每个引脚功能为：gnd接地引脚；vcc电源引脚；vo引脚液晶显示对比度调整端；r/w引脚读写选择端；e引脚使能信号；d0d7引脚数据口；psb引脚并口串口选择；rst引脚复位引脚低电平有效；cs引脚数据或命令选择端；nc引脚空脚。图2.7 lcd显示屏结构图本设计中采用respack-8型号的排阻为lcd显示屏做驱动设备，排阻就是若干个参数完全相同电阻他们都有一个引脚连在一起作为公共引脚，其他引脚正常引出，排阻一般应用在数字电路中，作为某个单片机的并行口的上拉或者下拉电阻使用，比使用若干电阻方便。

41、本设计中采用的排阻共有9个引脚，第一引脚接电源vcc，其他引脚与单片机的p0口连接，接线结构原理图如图2.8所示。图2.8 排阻结构图2.7 控制电路的设计当冷库的温度未达到设定温度时候需要继电器动作，启动压缩机和电磁闸，把冷气输入冷库内，使冷库温度能够降低，每个继电器接有一个压缩机和一个电磁闸。由于设计总共有8路温度，所以每路温度设计有两个继电器来控制，当要对当前冷库进行快速降温时候，两个继电器全部闭合启动压缩机和电磁闸输入冷气，实现快速降温；当需要对当前冷库实现降温时候，单片机只驱动一个继电器，只有一个压缩机工作，这样就可以实现降温，和快速降温区别。当冷库内温度达到设定数值时候，即冷冻室温

42、度达到-18摄氏度，冷藏间温度达到5摄氏度，单片机控制继电器保持恒温。主要用到的电气元件有74hc595和继电器oj-sh-105hm17。oj-sh-105hm是一种直流电磁继电器，额定电压为5v，触电形式是常开触电。常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流。较低的电压去控制较大电流。较高的电压的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。oj-sh-105hm继电器结构原理图如图2.9所示。图2.9 继电器原理结构图74hc595是硅结构的cmos器件，兼容低电压ttl电路，遵守jedec标准。74hc595具有8位移位寄存器和一个存储器三态输出的功能。存储器

43、和移位寄存器是分别的时钟。数据在sh_cp的上升沿输入到移位寄存器中去，在st_cp的上升沿输入到存储寄存器中。如果两个时钟连接在一起，则移位寄存器总是会比存储寄存器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行移位输入（ds），和一个串行输出（q7）,和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能oe时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。74hc595引脚结构图如图2.10所示。图2.10 74hc595结构引脚图2.8 键盘电路设计键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据、传送命令等功能，是人工干预单片机的主要手段。在一般情况下，键盘是由一组排列规则的按键组成的

44、，但键盘实际上是一组按键开关的集合。通常，键盘开关利用了机械触点的闭合和断开作用，一个电压信号通过键盘开关机械触电的断开和闭合，输出一个电压波形。常用的键盘接口分为独立式键盘接口和行列式键盘接口。由于本设计中只有三个按键，故采用设计简便的独立式键盘接口。独立式接口键盘是最简单的键盘，各键相互独立，直接用i/o口线的构成单个按键电路，通过检测输入线的电平状态就可以很容易的判断出是哪个按键按下。本设计中的键盘接口电路如图2.11所示2。图2.11 键盘接口电路原理图此键盘电路共3个按键，分别与单片机的p3.0、p3.1和p3.2相连，三个按键分别为功能键、选择键和设定键组成。当按下功能键时，lcd

45、显示屏上通道序号闪烁，此时可进行通道的选择操作，选择键按下时，通道序号依次向后闪烁，每按一次通道数向后移一个序号，设定键是把当前通道设定为冷冻间或冷藏间，不同的设定房间，设计要求的额定温度不同。3 系统软件设计在冷库的温度控制系统中即本设计中，系统硬件电路设计完成确定以后，下一步就是整个系统的软件设计和软件调试，软件的设计和硬件的设计同样重要，没有软件控制的的硬件电路是不完整的，整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了，硬件是系统的躯体那么软件就是系统的灵魂。软件系统的可靠性来源程序的正确性，为满足系统要求，软件系统程序编制时一般满足以下几个基本

46、要求：（1）软件系统程序设计中尽量选择模块化的设计思路，这种设计方法的特点是易理解、易维护、便于编制和调试程序。此要求的主要做法是将几个控制系统的功能进行分解操作，当一个完整的系统分解为几个标准的模块后，使分解的每一个模块都能完成自己的特定系统控制功能，同时每个模块的运行不受其他程序的影响，由整体到局部，再由局部到细节，根据整个系统要实现的功能，确定每个模块的设计要求，完成每个模块的设计，逐层细分，逐个实现。（2）软件系统设计中要实现实时性的控制。能够实时性的对电子系统控制是每一个控制系统的普遍要求，方便系统能及时做出对外部信号的处理结果。（3）软件系统设计中要实现程序的可靠性和准确性。在本系

47、统的主程序和子程序中，利用顺序查询的方式完成逻辑运算、数据处理和功能调用等功能，尽量减少指令的跳转。本系统设计时候要求了温度的精度，所以程序的算法的正确性和精确性对结果有直接影响。一个稳定运行的控制系统，抗干扰的能力必不可少，所以要提高系统的抗干扰能力，使系统更加可靠。3.1 软件的组成一个完整的冷库控制系统的软件系统相对比较庞大，为了使程序设计时候软件方便编写、修改、增删和调试程序，设计中对本系统软件编制时候采用了模块化的设计思路和方法。即整个冷库温度控制系统中的控制软件可分解为多个独立的小模块，每个小模块之间通过软件接口连接起来，遵循模块与模块之间数据关系松散，但同时模块内部数据关系紧凑的

48、原则，根据硬件功能的不同形成模块化的软件设计。在冷库控制系统设计的软件设计中，通过采用模块化的设计思路和方法，对本系统进行模块化设计，采用此种方法可以使设计易理解、易维护、便于编制和调试程序，把完整的冷库温度控制系统分为三个模块，主程序模块、数据采集模块和数据显示模块。每个模块的设计都要符合设计要求，达到温度的实时控制和调节，方便编写、修改和调试每一个模块的程序设计。3.2 单片机的开发语言和开发环境单片机的编程语言共有四种（1）basic编程语言（2）pl/m编程语言（3）汇编语言（4）c语言在本设计冷库的控制系统中，软件系统的编程采用c语言进行编程。c语言作为一种非常方便的语言而得到广泛的

49、支持，很多硬件开发都用c语言编程，如各种单片机、dsp、arm等电子器件。单片机的c语言是一种编译型的程序设计语言，兼顾多种高级语言特点并具备汇编语言功能，c语言程序本身不依赖于机器硬件系统，基本上不做修改或做简单的修改就可将程序从不同的系统移植过来直接使用。c语言提供了很多数学函数并支持浮点运算，开发效率高，可极大的缩短开发时间，增加程序可读性和可维护性，而且可以直接实现对系统硬件的控制。此外c语言程序具有完整的程序模块结构，从而为软件系统的控制中采用模块化程序设计方法提供了有力保障。 17与其他汇编语言相比，单片机的c语言编程有如下优点：（1）对单片机的指令系统不要求有任何的了解，就可以用

50、c语言直接编程操作单片机。（2）寄存器分配、不同寄存器的寻址及数据类型等细节完全由编译器自动管理，降低了对编程人员的要求。（3）程序有规范的结构，可分成不同的函数，可使程序结构化。（4）库中包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力，使用方便。（5）具有方便的模块化编程技术，使已编好的程序很容易移植，编程及程序调试时间显著的缩短，从而提高了工作效率。3.3 主程序模块设计冷库温度控制系统主程序的主要任务是上电后对系统进行初始化操作和构建系统整体的软件框架，初始化时候包括对单片机的初始化和对各个串口的初始化操作。然后利用程序对系统的温度要求进行设定，使冷藏间温度为5摄氏度，冷冻间温度设定为-18

51、摄氏度，当和设定温度相差5摄氏度时候，开启快速降温，在5摄氏度以内时候进行普通降温，到达设定温度后保持恒温。主程序流程图3.1所示。调用温度采集处理子程序调用显示处理子程序每路温度和设定温度进行温度对比是否超出温度限制继电器工作实现制冷、快速制冷、恒温ny开始结束图3.1 主程序流程图3.4 lcd显示模块设计本设计根据设计要求，需要显示8个通道的温度，所以采用了lcd显示模块，这样8个通道的温度可以实时的显示，方便人员观测和记录。lcd显示出温度时候总共分三部分，第一部分是通道的序号；第二部分是当前温度测出的温度数值，正负温度均可显示；第三部分为冷藏间和冷冻间的区分，房间不同设定的温度不同，

52、温度要求不同。lcd显示模块流程图如图3.2所示。程序设定温度读取通道编号读取当前通道温度区分当前通道为冷藏间和冷冻间显示8通道温度开始图3.2 lcd显示模块流程图3.5 温度采集模块设计根据设计要求，需要采集8个通道温度，每个通道用一个ds18b20数字温度传感器采集当前通道温度值，应用单片机的p1口与数字温度传感器ds18b20连接，对每个ds18b20温度传感器进行编号，并把每个传感器测出来的温度信号送入单片机，交由单片机做出数据处理。温度采集模块设计流程图如图3.3所示。发跳过rom命令初始化ds18b20等待转换完成读取温度到缓存区送入单片机处理温度数据发温度转换命令初始化ds18

53、b20发跳过rom命令开始图3.3 温度采集模块设计流程图结 论通过对大型冷库控制系统的设计，让我完成了一次完整的设计。经过三个多月的方案构思、系统硬件设计、系统软件设计和系统调试，让我对单片机还有温度传感器有了更深一层的了解，解决了冷藏库温度进行实时测控这项只能靠人力来完成的任务，提高了其冷藏的质量直接影响产品质量的指标。本设计主要采用单片对其温度进行控制，由温度采集电路、显示电路、执行元件和控制电路组成等组成。用at89c52单片机作为本设计的核心控制器，对温度传感器采集的温度进行处理显示，对继电器发出相应动作，实现对冷库的降温、快速降温、恒温和自然升温控制，本系统设计结构简单、易于操作和

54、测量精确。通过大学四年对本专业知识的学习与积累，发现自己还是有很多知识不足和知识面不够广泛，所以在本设计中也存在很多不足。做好一个完整的毕业设计需要我们自己搜集和学习更多的知识，查阅理解更多文献资料，并且把大学四年学习到的知识融入设计中。通过对本课题的深入理解，我进一步了解了传感器的基本理论知识和应用方法以及基本特性，对单片机控制系统的设计和程序编制有了更深入的了解和体会，也找到了自己日常学习的不足。遇到问题很正常，查阅书籍请教老师解决设计遇到的问题，用自己所学的专业知识和查到的资料解决各种设计中的困难。通过这次对冷库控制系统的毕业设计，我对单片机在工业控制中所发挥的巨大效力有了更深的了解，对温度传感器的运用也有了更进一步的了解，对本专业的发展方向有有了更深的了解，更使我对大学这四年所学的知识融合贯通起