基于单片机空调压缩机控制器设计

1、本 科 毕 业 论 文题目基于单片机的空调压缩机控制器设计作 者： 专 业： 电气工程及其自动化 指导教师： 完成日期： 原 创 性 声 明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签 名： 日 期： 本论文使用授权说明本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）学生签名： 指导教师签

2、名： 日期： 南通大学毕业设计（论文）立题卡课题名称基于单片机的空调压缩机控制器设计出题人马卫国课题来源科研社会生产实际其它课题表述（简述课题的背景、目的、意义、主要内容、完成课题的条件等）随着人们生活水平的提高，空调已经进入了千家万户，成为人们生活中必不可少的一部分。本课题利用温度传感器对室内温度进行检测，测量值传送到AT89C51单片机，将室内当前温度与设定温度进行比较，如果不一致，就启动或者停止空调的压缩机来改变室内温度，同时通过显示屏显示当前温度和设定温度。本设计涉及到键盘输入电路、温度检测电路、显示电路和驱动电路等。课题类型理论研究对应的成果形式为理论研究与工程应用工程应用硬件电路、

3、软件该课题对学生的要求 学生需要掌握模电技术、数电技术、传感器及单片机相关基础知识，有较强的自学能力。教研室意见 教研室主任签名：_ _年_月_日学院意见同意立题（）不同意立题（） 教学院长签名：_ _年_月_日注：1、此表一式三份，学院、教研室、学生档案各一份。 南 通 大 学毕业设计（论文）任务书题目 基于单片机的空调压缩机控制器设计学 生 姓 名 学 院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 号 起 讫 日 期 指导教师 职称 发任务书日期 2010 年 月 日课题的内容和要求（研究内容、研究目标和解决的关键问题）研究目标：本课题主要利用温度传感器对室内温度进行检测，利用单片机控制空调

4、的压缩机的启动或者停止来改变室内温度。研究内容：1）熟悉并掌握AT89C51单片机内部的硬件结构、工作原理和软件编程；2）设计温度检测电路、键盘输入电路、显示电路和驱动电路等；3）画出系统的工作原理图，制作硬件电路板并设计软件。解决的关键问题：利用单片机控制空调的压缩机的启动或者停止使室内的温度保持在设定值。课题的研究方法和技术路线研究方法和技术路线：1）掌握单片机的硬件结构、工作原理和软件编程；2）设计单片机的外围扩展电路；3）熟悉PROTEUS软件的使用方法和编程方法；4）设计单片机的外围电路原理图和程序软件，并对系统进行整体调试；基础条件1） 计算机一台；2） PROTEUS软件；3）

5、单片机和传感器相关文献资料；参考文献1 梁森.自动检测技术M 北京：机械工业出版社，2004.6.2 张毅刚. 单片机原理及应用M 北京：高等教育出版社,2003.12.3 何希才, 任力颖, 杨静. 实用传感器接口电路实例M 北京：中国电力出版社,2007.54 芮长颖, 陈富林. 基于AT89S52单片机的空调温度控制系统设计J 装备制造技术2010.5.625 覃晓凡, 李浩. 基于PIC单片机的空调节能控制器设计J 自动化技术与应用 2009,28(11).6 赵海瑞. 自适应中央空调控制系统初步设计J 青海科技 2010 17(1):109.7 刘建超. 用单片机实现空调机的智能控制

6、J 电子世界 2005 11:29.本课题必须完成的任务：1） 掌握单片机的硬件结构、工作原理和软件编程；2）熟悉Keil 3的软件调试环境；3）熟悉PROTEUS进行系统仿真；4）制作系统硬件电路板并编程调试系统；成果形式 毕业设计论文和硬件进度计划起讫日期工作内容备 注1.163.2查阅参考文献，翻译一份英文资料。3.1前上交3.33.15初步确定设计方案，撰写毕业设计开题报告。3.12前上交3.164.12查阅资料和设计各个子模块仿真电路。3.31前完成开题答辩4.134.30各个子模块软件的编写与调试。4.30前完成中期检查5.15.14对系统进行仿真、硬件焊接、调试。5.155.26

7、撰写毕业论文（设计说明书）。5.23前交毕业论文草稿5.275.31修改完善毕业论文，进行毕业设计成果演示和验收。5.31前毕业论文定稿6.16.4准备和进行毕业论文答辩。教研室审核意 见 教研室主任签名： _年_月_日学院意见 教学院长签名： _年_月_日注：此表为参考表格，学院可根据专业特点，对该表格进行适当的修改。南通大学本科生毕业设计（论文）开题报告学生姓名杜兴乐学号0712002119专业电气工程及其自动化课题名称基于单片机的空调压缩机控制器设计阅读文献情 况国内文献25篇开题日期2011.4.1国外文献 3篇开题地点JX11-409文献综述与调研报告：（阐述课题研究的现状及发展趋势

8、，本课题研究的意义和价值、参考文献）研究现状和发展趋势： 随着人们生活水平的不断提高，人们对家用电器的需求越来越多，而且对之的要求不再仅仅局限于最普通的功能，如空调的制冷，制热，更要节能、健康、环保11。 室内环境是现代人们最重要的环境之一。由于空调设备可有效地改变室内的热环境状况，具有优良的空气调节功能，可以创造舒适的环境，因此在现代室内环境中被广泛采用，成为人们日常生活的必需品。现代的智能空调，不仅利用了数字电路技术和模拟电路技术，而且采用了单片机技术，实现软硬件的结合，既完善了空调的功能，又简化了空调的控制与操作；不仅满足了不同用户对环境的不同要求，而且能全智能调节室内的温度6。21世纪

9、，智能温控器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、研制单片测温控温系统等高科技方向迅速发展。 温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。本课题是利用温度传感器ds18b20得到实际温度，再用C51单片机对实际温度与理论温度进行比较，最终实现对空调压缩机的控制。8051单片机作为其智能控制的核心，舍弃了冷热水机组和压缩制冷剂的方式供冷供热，智能化程度高、节能、环保、维护方便、占地面积小、投资小6。 采用美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，温度范围为-55125 ,最高分辨率可达0.0625 。它具有微型化、低功耗、

10、高性能、抗干拢能力强、易配微处理器等优点，特别适合于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理，而且每片DS18S20都有唯一的产品号并可存入其ROM中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个DS18S20芯片1。从DS18S20读出或写入DS18S20信息仅需要一根口线，其读写及温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向所挂接的DS18S20供电，而无需额处电源。DS18S20能提供九位温度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统。而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，所以应用非常广泛。在设计过程中采用C语言进行编程。C语言是一种编译型

11、程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并且预备汇编语言的功能8。此外，C语言程序具有完善的模块程序结构，从而为软件开发中采用模块化程序设计方法提供了有力的保障。因此，使用C语言进行程序设计已成为软件开发的一个主流。C语言来编写目标系统软件，会大大缩短开发周期，且明显地增加了软件的可靠性，便于改进和扩展，从而研制出规模更大，性能更完备的系统。因此，用C语言进行C51单片机程序的设计是单片机开发与应用的必然趋势。如今，国内外对于空调压缩机的智能控制的研究也越来越深入。制冷和加热的模块设备有所改善，可控制的温度范围有所加大，温度控制的精度也逐步提高，控制器的应用也越来越细化。所以基于单片机开发的

12、空调压缩机控制是未来发展的必经之路。 研究的目的与意义： 随着经济的快速发展和社会的不断进步，人类生活的文明程度也在不断提高。人们的生活、工作、学习和娱乐等活动都更多地处于室内，人们每天在室内的环境中度过的时间占得比例越来越多。因此，随着我国经济的快速发展，城市化水平、室内工作人员比重、消费水平和人均购买力都在不断提高，人们对良好的室内环境的需求也在不断提高，创造一个健康、舒适的室内环境已成为人们的普遍追求。所以，空调压缩机控制器的研究对推动室内空调设备的技术进步，节约能源和改善环境品质都具有较大的理论意义和现实意义。参考文献：1梁森.自动检测技术M 北京：机械工业出版社，2004.6.2张毅

13、刚.单片机原理及应用M 北京：高等教育出版社,2003.12.3何希才,任力颖, 杨静. 实用传感器接口电路实例M 北京：中国电力出版社,2007.54芮长颖.基AT89S52单片机的空调温度控制系统设计J 装备制造技术2010.5.625覃晓凡.基于PIC单片机的空调节能控制器设计J 自动化技术与应用 2009,28(11).6赵海瑞.自适应中央空调控制系统初步设计J 青海科技 2010 17(1):109.7刘建超.用单片机实现空调机的智能控制J 电子世界 2005 11:29.8 郭惠,吴迅. 单片机C语言程序设计完全自学手册M 电子工业出版社 2008.109 张义和.例说51单片机M

14、北京：人民邮电出版社，2011.110田力 田清 代方震 51单片机C语言程序设计快速入门 人民邮电出版社2007.111朱海辉.基于家用空调控制器的室内控制系统的研究与实现D中南民族大学 2007二、本课题的基本内容，预计解决的难题本课题需要解决的内容：1、查阅相关资料探讨DS18B20芯片的工作原理。2、熟悉C51单片机的基本工作原理。3、使用Keil 3完成本课题的软件编程部分。可能出现的难题：1、C语言编程部分，主要问题是C和C+之间的区别要注意，在进行软件编程之前应该画出流程图并且在相应的子程序和模块注明相应的解释，方便进行调试。2、DS18B20芯片的初始化及与C51单片机的通讯。

15、3、液晶显示器LCD1602芯片的初始化及与C51单片机的通讯。4、当实际温度偏离理论温度时如何实现实际温度向理论温度的"靠拢",驱使步进电机正反转最终实现实际温度等于理论温度。三 课题的研究方法、技术路线研究方法：软硬件设计与调试相结合。技术路线：第一步：在PROTEUS软件中实现单片机与外围设备的硬件连接，并确认连接无误。 第二步：根据自己的思路用Visio画出流程图。 第三步： 在Keil3软件开发平台根据所画的流程图设计出单片机与LCD1602、DS18B20芯片和步进电机之间的通讯的各个模块和子程序，并依次对各个模块和子程序进行调试，在各个模块和子程序调试通过的基

16、础上，进行“组装”构建整个恒温控制系统，最后进行整体调试，最终实现目标。四 研究工作条件和基础1).计算机一台2).KeilC编程环境3).Proteus7.5仿真实验平台4.单片机C51、温度传感器DS18B20、液晶显示器LCD1602、步进电机各一个以及其他连接线等五、进度计划起讫日期工作内容2.162.28查阅中外参考文献，翻译一份英文资料。3.13.15消化吸收参考文献及资料，撰写毕业设计开题报告。3.164.19设计键盘输入电路和显示电路4.74.18设计温度检测电路和步进电机驱动电路4.205.17编写软件并对系统进行综合调试5.185.24撰写毕业论文（设计说明书）。5.256

17、.2修改完善毕业论文，进行毕业设计成果演示和验收。6.36.7准备和进行毕业论文答辩。论文阶段完成日期文献调研完成日期论文实验完成日期撰写论文完成日期评议答辩完成日期指导教师评语导师签名：年 月 日教研室意见教研室主任签名：年 月 日学院意见通过开题（）开题不通过（）教学院长签名：年 月 日南 通 大 学毕 业 设 计（论文）题目：基于单片机的空调压缩机控制器设计 姓 名： 指导教师： 专 业：电气工程及其自动化南通大学电气工程学院2011年06摘 要随着我国社会经济的不断增长和人民生活水平的不断提高，家用空调已经走入千家万户，产量也与日俱增15。现代的智能空调，不仅利用了数字电路技术和模拟电

18、路技术，而且采用了单片机技术，实现软硬件的结合。它完善了空调的功能，简化了空调的控制与操作，同时满足了不同用户对环境的不同要求。本文主要介绍了基于AT89C51单片机的空调压缩机控制器的设计，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，特别是数字温度传感器DS18B20的数据采集过程。对其他部分电路如显示电路、键盘输入电路和报警电路也都一一进行了介绍。该系统可以方便地实现温度的采集和显示，并可根据具体情况用步进电机的正转、反转与停止来模拟空调压缩机工作，从而模拟实现了空调设备的制冷、制热和停止，且也设计了给定温度的上下限报警装置。整个系统使用起来相当方便，具有功能简练、操作简

19、单、性能可靠、体积小、功耗低等优点。系统中的温度测量部分也可以当作温度处理模块嵌入到其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。该系统的实现具有较高的理论意义和实用价值。 关键词：AT89C51、DS18B20、信号采集、空调压缩机、报警装置ABSTRACTWith the continuous improvement of living standards，Air-conditioning has become a necessity for daily life。Modern intelligent air-conditioning, Not only the use of digital ci

20、rcuit and analog circuit technology, but also the use of SCM technology,it implements a combination of hardware and software,It implements a combination of hardware and software to improve the function of air-conditioning, air-conditioning control and simplifies the operation,while meeting the diffe

21、rent users of the different requirements of the indoor environment.This paper describes the design of air-conditioning compressor controller based on AT89C51 SCM.Detailed description of the use of digital temperature sensor DS18B20 to develop the process of temperature measurement system, in particu

22、lar, the process of data collection.On the other part of the circuit, such as show circuit, keyboard input circuit and alarm circuit also introduced one by one.This system can easily achieve the temperature of the acquisition and display,and according to the stepper motor in forward, reverse and sto

23、p to simulate the operation of the air-conditioning compressor.So,it can achieve the air conditioning cooling, heating and stop.In the whole system is also designed to the required temperature of the upper and lower limit alarm.The whole system very convenient to use.This system has many advantages,

24、 such as functional concise, simple operation, reliable performance, small size, low power consumption.Temperature measurement system as part of the temperature processing module can also be embedded into other systems,it can be expanded as a secondary of other systems.Implementation of the system h

25、as a high theoretical and practical value.Keywords: AT89C51，DS18B20，Signal acquisition, air-conditioning compressor, Alarm devices 目录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论11.1 本课题的研究背景及意义11.2本课题的研究现状及发展趋势11.3 设计思路21.4设计需要解决的问题2第二章 系统仿真电路设计32.1 系统仿真原理图设计32.2 温度检测模块42.3 液晶显示模块72.4步进电机及其驱动模块11第三章 系统软件设计153.1系统软件设计流程图设计1

26、53.2 Keil uVision3集成开发环境简介163.3 系统软件主体程序173.3.1按键消除抖动部分173.3.2步进电机驱动部分183.3.3 液晶显示器工作过程203.3.4 温度传感器工作过程233.3.5 蜂鸣器报警装置283.3.6 系统工作main主函数和定时中断函数30第四章 系统整体调试334.1 引言334.2Keil 3中的程序的加载与调试354.3PROTEUS加载调试程序384.4系统仿真调试结果记录384.5系统硬件调试结果记录42第五章 总结与展望47参考文献48致 谢49附录50IV第一章 绪论531.1 本课题的研究背景及意义随着经济的快速发展和社会的

27、不断进步，人类生活的文明程度也在不断提高。人们的生活、工作、学习和娱乐等活动都更多地处于室内，人们每天在室内的环境中度过的时间占得比例越来越多。因此，城市化水平、室内工作人员比重、消费水平和人均购买力都在不断提高，人们对良好的室内环境的需求也在不断提高，创造一个健康、舒适的室内环境已成为人们的普遍追求。因此，开发具有普遍意义的空调压缩机控制器，既能节约成本，也能满足用户对控制器系统的需求10。1.2本课题的研究现状及发展趋势随着人们生活水平的不断提高，人们对家用电器的需求越来越多，而且对之的要求不再仅仅局限于最普通的功能，如空调的制冷，制热，更要节能、健康、环保。 室内环境是现代人们最重要的环

28、境之一。空调是空气调节器的简称，它的作用是通过空调器对室内空气进行处理，使房间的温度、湿度、气流速度和洁净度达到所需的要求，为人们提供舒适的生活办公条件或为生产工艺提供一定的环境条件服务12。现代的智能空调，不仅利用了数字电路技术和模拟电路技术，而且采用了单片机技术，实现软硬件的结合，既完善了空调的功能，又简化了空调的控制与操作；不仅满足了不同用户对环境的不同要求，而且能全智能调节室内的温度6。21世纪，智能温控器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、研制单片测温控温系统等高科技方向迅速发展。 温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟10。本课题是利用温度传感器ds18b20得

29、到实际温度，再用C51单片机对实际温度与理论温度进行比较，最终实现对空调压缩机的控制。以单片机为核心的控制系统装置被国内外众多人士作为研究对象。简单的硬件和丰富的软件，能方便地满足多种功能13。8051单片机作为其智能控制的核心，其智能化程度高、节能、环保、维护方便、占地面积小、投资小6，还可以大幅度提高被控温度的技术指标21。采用美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，温度范围为-55125 ,最高分辨率可达0.0625 。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干拢能力强、易配微处理器等优点。DS18S20能提供九位温度读数，它无需任何

30、外围硬件即可方便地构成温度检测系统。而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，所以应用非常广泛。课题中温度的测量和设定值均显示在LCD上。在设计过程中采用C语言进行编程。C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并且预备汇编语言的功能8。此外，C语言程序具有完善的模块程序结构，从而为软件开发中采用模块化程序设计方法提供了有力的保障。因此，使用C语言进行程序设计已成为软件开发的一个主流。C语言来编写目标系统软件，会大大缩短开发周期，且明显地增加了软件的可靠性，便于改进和扩展，从而研制出规模更大，性能更完备的系统22。因此，用C语言进行C51单片机程序的设计是单片机开发与

31、应用的必然趋势11。如今，国内外对于空调压缩机的智能控制的研究也越来越深入。制冷和加热的模块设备有所改善，可控制的温度范围有所加大，温度控制的精度也逐步提高，控制器的应用也越来越细化。所以基于单片机开发的空调压缩机控制是未来发展的必经之路。1.3 设计思路系统的整体设计思路如下：第一步：用温度传感器DS18B20检测当前温度，然后把数据传输给单片机，再由单片机控制液晶显示器LCD1602把当前温度值显示在其第一行。第二步：由单片机设定初始给定温度后显示在液晶显示器LCD1602的第二行。第三步：在程序中比较给定温度和当前温度值。若当前温度大于给定温度时自动驱动步进电机正转，正转过程中每隔2S当

32、前温度减1，即模拟空调压缩机工作，实现制冷。当当前温度减至给定温度时，步进电机停止转动；若当前温度小于给定温度时自动驱动步进电机反转，反转过程中每隔2S当前温度加1，即模拟空调压缩机工作，实现制热。当当前温度加至给定温度时，步进电机停止转动。第四步：在第三步的过程中按一下加1键时则给定温度加1后显示；当按一下减1键时则给定温度减1后显示。由于设定了给定温度上下限报警装置，当给定温度的设定值低于某一温度时（如15），则报警器开始报警；同理当给定温度设定值高于某一温度时（如25），报警装置也开始报警。1.4设计需要解决的问题若想设计出整个系统，必须解决以下几个关键点：（1）硬件部分，包括：单片机、

33、DS18B20、LCD1602和步进电机的工作原理。（2）软件设计，包括： DS18B20的温度获取程序 LCD1602的显示程序 步进电机的驱动程序 用按键实现的给定温度增加减程序（3）系统仿真，包括：绘制系统原理图，加载程序调试，仿真记录等。（4）系统仿真成功后硬件系统的焊接与调试。第二章 系统仿真电路设计2.1 系统仿真原理图设计系统整体设计原理图如图2-1。 图2-1 系统硬件设计原理图其中单片机选用AT89C51、温度传感器选用DS18B20、液晶显示器选用LCD1602、步进电机选用小型的M8403、步进电机驱动芯片为ULN2003A。系统的整体运行过程如下：（1） 液晶显示器LC

34、D1602显示预设的给定温度。（2） 温度传感器DS18B20进行温度检测，然后显示在室内温度处。（3） 系统比较给定温度和室内温度，根据具体情况来驱动步进电机的正转、反转和停止。（4） 在系统执行第二、第三步过程中，如果有按键按下，则使给定温度加“1”或减“1”然后显示在液晶屏上。当设置给定温度时如果给定温度低于或高于设定的极限值时，则报警装置报警。如果要完整地设计出整个系统，则必须对各个模块如步进电机驱动模块、液晶显示模块、温度检测模块、按键模块等有足够的了解。第二章的以下部分是对各个模块进行详细的介绍和设计。2.2 温度检测模块1温度传感器DS18B20简介及引脚说明DS18B20是DA

35、LLAS公司生产的单总线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配处理器等优点，特别适用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号(提供9位二进制数字)给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片。它具有3引脚TO-92小体积封装形式，温度测量范围为-55到+125 ，可编程为9位-12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625 ，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引人，也可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省

36、大量的引线和逻辑电路。其管脚图如2-2-1： 图2-2-1其引脚说明：GND 地 DQ 数字输入输出总线 VDD 电源电压2.温度传感器DS18B20工作过程 DS18B20内部的低温度系数振荡器是一个振荡频率随温度变化很小的振荡器，为计数器1提供频率稳定的计数脉冲。 高温度系数振荡器是一个振荡频率对温度很敏感的振荡器，为计数器2提供一个频率随温度变化的计数脉冲。初始时，温度寄存器被预置成-55， 以后计数器1每一个循环的预置数都由斜率累计去提供。为了补偿振荡器温度特性的非线性，斜率累计去提供的预置数也随温度相应变化。计数器1的预置数也就是在给定温度处使温度寄存器寄存值增加1计数器所需要的计数

37、个数14。DS18B20内部的比较器以四舍五入的量化方式确定温度寄存器的最低有效位。在计数器2停止计数后，比较器将计数器1中的计数剩余值转换为温度值后于0.25进行比较，若低于0.25，最低位就置1；若高于0.75时，温度寄存器的最低位就进位然后置0.这样，记过比较后所得的温度寄存器的值就是最终读取的温度值了，其最后位代表0.5，四舍五入最大量化误差为1/2LSB，即0.25.温度寄存器中的温度值以9位数据格式表示，最高位为符号位，其余8位以二进制补码形式表示温度值。测温结束时，这9位数据转存到暂存存储器的前两个字节中，符号位占用第一字节，8位数据占据第二字节。DS28B20测温时使用特有的温

38、度测量技术。DS18B20内部的低温度系数振荡器能产生温度的频率信号；同样的，高温度系数振荡器则将被测温度转换成频率信号。当计数门打开时，DS18B20进行计数，计数门开通时间由高温度系数振荡器决定。芯片内部还有斜率累加器，可对频率的非线性加以补偿。测量结果存入温度寄存器中。一般情况下的温度值应该为9位，但因为符号位扩展成高8位，所以最后以16位补码形式读出。经过单线接口访问DS18B20的协议（protocol）如下：初始化ROM操作命令存储器操作命令处理数据14。DS18B20温度采集转化后得到的12位数据，存储在DS18B20的两个8bit的RAM中，二进制中的前面5位为符号位，如果测得

39、的温度大于或等于0，这5位为0.之哟啊将后7位二进制乘以0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，7位二进制数需要取反加1再乘以0.0625即可得到实际温度。DS18B20操作时序如下：（1） 初始化过程“复位和存在脉冲”时序图如图2-2-2 图2-2-2 总线主机发送（TX）一复位脉冲（最短为480us的低电平信号）。接着总线主机便释放此线并进入接受方式（RX）。单线总线经过5K的上拉电阻被拉至高电平状态。当DS18B20接到复位信号后，则会在1560uS后回发一个芯片的存在脉冲15。（2） 读/写时间片 图2-2-3 图2-2-4 读时间片：当从DS18B20读数据时，主机

40、产生读时间片。当主机把数据线从逻辑高电平拉至低电平时，产生读时间片。数据线必须保持在低逻辑电平至少1us；来自DS18B20的输出数据在读时间片下降沿之后15us有效。因此，为了读出从读 开始算起15us的状态主机必须停止把I/O引脚驱动至低电平。在读时间片结束时，I/O引脚经过外部的上拉电阻拉回至高电平。所有读时间片的最短持续期限为60us，各个读时间片之间必须有最短为1us的恢复时间（见图2-2-3）。写时间片：当主机把数据线从高逻辑电平拉至低逻辑电平时，产生写时间片。有两种类型的写时间片：写0时间片和写1时间片。所有时间片必须有最短为60us的持续期，在各个写周期之间必须有最短为1us的

41、回复时间。在I/O线由高电平变为低电平之后，DS18B20在15us至60us的窗口之间对I/O线采样。如果线为高电平，写1就产生。如果线为低电平，便发生写0。对于主机产生写1时间片的情况，数据线必须先背拉至逻辑低电平，然后就被释放，使数据线在写时间片开始之后的15us之内拉至高电平16。对于主机产生写0时间片的情况，数据线必须被拉至逻辑低电平且至少保持电平60us（见图2-2-4）。2.3 液晶显示模块1. LCD1602简介及引脚说明（1）LCD（Liquid Crystal Display）为液晶显示面板，由于LCD得控制需要专用的驱动电路，且LCD面板的界线需要特殊的技巧，加上LCD面

42、板结构比较脆弱，通常不会单独使用。而是将LCD面板、驱动与控制电路组合而成的一个LCD模块（Liquid Crystal Display Moulde, LCM）。LCD是一种很省电的显示器件，常被应用在数字或微型计算机控制的系统9。图2-3-1为常用的LCD模块实物图。图2-3-1 常用的LCD模块实物图 图2-3-2 常用LCD引脚图（2）1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线，VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样，其接口信号说明如下表：编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2 Data I

43、/0 2 VDD 电源正极10 D3 Data I/0 3VL显示偏压信号11D4Data I/04 RS数据/命令选择端12 D5 Data I/05R/W读/写选择短13D6Data I/06 E使能信号14 D7 Data I/07D0Data I/015BLA背电源正极8D1Data I/016BLK背电源负极2. LCD1602内部结构及操作控制（1）LCD1602操作控制表如下RSRW 操作说明 0 0 写指令寄存器（清屏操作等）01读BUSY FLAG（DB7），以及读取位址计数器（DB0-DB6）值10写数据寄存器（显示各字型等）11从数据寄存器读取数据（2）LCM内部结构部分

44、简介（控制器为HD44780） 内部80B数据显示存储器（Data Display RAM,DDRAM），可以显示16字*1行、20字*1行、16字*2行、20字*2行、40字*2行等模式。 内部字型产生器（Character Generate ROM,CGROM）可产生160个5*7字型。 自定义字型产生器（Character Generate RAM,CGRAM）,可由使用者自设8个5*7字型。指令寄存器（Instruction Register, IR）为一个8位寄存器，其功能是存放微处理器所送入的LCM指令、DDRAM或CGRAM的地址。指令译码器的功能是将指令寄存器里的指令译码，以获

45、得所要操作DDRAM或CGRAM的地址。数据寄存器（Data Register ,DR）连接LCM内部数据总线，DDRAM或CGRAM的数据存取都需通过该寄存器。地址计数器（Address Counter ,AC）连接LCM内部地址总线，DDRAM或CGRAM得操作都需要通过该计数器所提供的地址进行操作。忙碌标志（Busy Flag ,BF）用以表示LCM当时的状态，若BF=1，则表示LCM处于忙碌状态，无法接收外部指令或数据；若BF=0，则可接收外部指令或数据。3. LCM控制指令集及时序说明 1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如下表所示： 操作时序图如下：读操作时序如图2-3

46、-3： 图2-3-3写操作时序如图2-3-4： 图2-3-4单片机控制液晶显示器LCD602的原理图如图2-3-4： 图2-3-42.4步进电机及其驱动模块1. 步进电机简介（1）小型四相步进电机实物如图2-2-1所示 图2-1 小型四相步进电机实物图 步进电机（stepping motor）是一种以脉冲控制的转动器件，由于是以脉冲驱动，很适合以数字或微型计算机来控制，所以又可以把它当成是一种数字器件9。 步进电机与一般电机结构类似，除了托架、外壳之外，就是转子与定子，比较特殊的是其转子与定子上有许多细小的齿，如图2-2-2所示。步进电机的转子为永久磁铁，线圈是绕在定子上的，根据线圈的配置，可

47、分为2相、4相、5相等。比较常用的是2相的步进电机，其中包括两组具有中间抽头的线圈。另外，4相步进电机由四相线圈构成，5相步进电机由五组线圈构成。 当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的17。 顾名思义，步进电机就是“一步一步”的电机，而其转子与定子的齿决定其每步的间距，若转子上有N个齿，则其齿间距为： = 转子齿间距 = 360°/ N而步进角度为： =转子齿间距/（2*相数）=/ 2P以常用的2相式50齿步进电机为例：=360°/ 50=7.2° =7.2°

48、;/(2*2)=1.8° 图2-2-2 步进电机的基本结构2. 步进电机驱动 步进电机的动作时靠定子线圈激磁后，将邻近转子上的相异的磁极吸引过来。因此，线圈排列的顺序以及激磁信号的顺序就很重要9。如四相电机的两相驱动方式如下： 其驱动信号依次为 11000110001110011100 （正转）11001001001101101100 （反转） 如上所示，总共有4种不同的信号，呈现周期性的变化。我们可以把这组信号存入数组，再依次从数组读出，经过一小段的时间延迟，让步进电机由足够的时间建立磁场及转动。若要反方向转动，则从数组反序读出，经过一小段的时间延迟，让步进电机由足够的时间建立磁场

49、及转动。 8x51的输出电流很难驱动步进电机，必须另外设置驱动电路才行，对于电流小于0.5A的步进电机可以采用ULN2003/ULN2303之类的驱动IC。如ULN2003系列驱动IC的引脚图如图2-2-3。 图2-2-3 ULN2003系列驱动IC的引脚图单片机控制步进电机电路图如图2-2-4： 图2-2-4 单片机控制步进电机电路图如上图，单片机的输入输出口P1.0-P1.3连接到UNL2003A的4个反相器输入端，而其输出端连接到步进电机。当给单片机P1.0-P1.3输出如下序列号时则可以实现步进电机的正反转。其驱动信号依次为 11000110001110011100 （正转）11001

50、001001101101100 （反转）第三章 系统软件设计3.1系统软件设计流程图设计1.系统主程序流程图 图3-1-1图3-1-1为系统主程序流程图，当未发生定时中断时，一直执行系统主程序，若定时时间到产生定时中断时，则立即跳转至中断子程序中执行，中断执行结束后在接着中断前的主程序继续执行。2. 系统中断子程序流程图 图3-1-2图3-1-2为中断子程序流程图。中断程序主要用来处理给定温度的增减、显示与报警。当定时时间到时，跳转至中断入口执行中断程序，由于定时中断T0最长中断稍高于0.1us，所以如想使定时时间更长些则可以设定中断计数值，每次跳转至中断时计数值加“1”，当计数值与给定值相等时才进入真正的中断子程序，然后判断进行相应的操作。3.2 Keil uVision3集成开发环境简介在Keil uVision3集成环境里，包括项目管理器（Project Manager）、源程序编辑器（Editor）、汇编器（Assembl