汽车空调电路

汽车空调电路 河南机电高等专科学校毕业论文 绪论 一、设计总述 目前，国内的许多冷库的电器控制水平相对落后。虽然我们已经迈步跨入新世纪六年了，可是我国的冷库至今还是以自建的中小型土建库为主，这些冷库普遍存在着测量精度低、反应速度慢、实时性不好等问题，冷库真正能工作于最佳状态的时间很少，最多的时间里在做着大量的不必要的无用功，这就使得制冷机组的管理远远跟不上工农业迅速发展的要求，同时也造成了经济上的巨大损失。而检测系统完善、控制系统先进、自动化性能优越的现代化冷库相对而言要少了很多。对于这种状况，我设计了这款制冷系统控制器，它可以改善制冷机组运行，并能实现对冷库的制冷和除霜过程进行全自动控制。 本设计采用应用广泛的MCS-51系列单片机进行数据处理，同时运用先进的单总线数字温度传感器技术提高测量精度和简化电路，使该控制器的抗干扰性能和可靠性大大提高。 本设计中采用了多个新技术、新器件，这使得设计周期大量增加，但是这也是值得的，通过设计此设计，我基本已经掌握了这些新技术，我想是值得的。 二、本设计的特点 1、采用性能稳定的MCS-51系列单片机，性价比较高; 2、采用最新的单总线数字化温度传感器DS18B20，以提高测量精度和简化电路; 3、采用新技术的同时，继承了已有范例的优点，去其糟粕，取其精华; 4、双三位高亮度LED同时显示进、出风口温度，观察更直观; 5、设计中处处可以看到创新的成果。如采用新的单总线技术、最新温度转换算法以及温差处理程序的设计等等。 1 河南机电高等专科学校毕业论文 第一章 的选择与器件的选用 一、控制核心AT89S51单片机 在当今信息爆炸的时代，随着计算机在社会各个领域的渗透，单片机的应用正在不断地向纵深发展，与此同时，也带动了传统的测量和控制技术领域的日新月异。在实时检测与自动化控制的单片机应用系统中，单片机无疑作为一个核心部件来使用，但仅单片机方面的知识是不够的，还必须根据具体硬件结构，以及针对具体的应用对象自身的特点的软件结合，才能真正使系统具有实用性。 在选用单片机方面，本着高主频、低功耗、低成本的原则我选择了通用的MCS-51系列单片机。目前比较常用的该系列的单片机种有:AT89C2051、AT89C51、AT89S51、AT89C52、AT89S51等等，现简单介绍如下: 1、AT89C51 8位高性能单片机简介 80C51是INTEL公司MCS-51系列单片机中最基本的产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它继承和扩展了MCS-48单片机的体系结构和指令系统。 80C51内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。 2 河南机电高等专科学校毕业论文 80C52 8位高性能单片机简介 ? 4kB? 标准MCS-51 2、 80C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于80C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。 3、AT89S5*相对于AT89C5*增加的新功能 AT89S51相对于AT89C51增加的新功能包括: -- 新增加很多功能，性能有了较大提升，价格基本不变，甚至比89C51更低。 -- ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。 -- 最高工作频率为33MHz， 89C51的极限工作频率是24M，就是说S51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。 3 河南机电高等专科学校毕业论文 -- 具有双工UART串行通道。 考虑到控制处理程序不是太复杂，内存占用空间大致在4K以下，且控制精度也不算太高，所以对主频的要求也不是太高，经过权衡，最终选定采用了先进的低功耗CHMOS工艺的AT89S51。 二、温度传感器选择 温度是一种最基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段: ? 传统的分立式温度传感器; ? 模拟集成温度传感器; ? 智能集成温度传感器。 目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。所以，顺应传感器的发展趋势，采用最新的数字化温度传感器，其前景是非常广阔的。 由于本系统主要是对制冷设备蒸发器的进、出风口的温度进行测控的，除了要用核心部件——单片机外，还要使用必要的传感器。在选择传感器方面，我初步选定了三个方案: ? 铂电阻温度传感器PT100; ? 传统的模拟温度传感器AD590; ? 单总线式数字温度传感器DS18B20。 在以上的三种传感器中，前两种传感器是近十多年来最主流的传感器，其应用技术比较成熟，各方面的资料也很齐全，现在的互联网技术这么发达，完全可以 说只要在网络上搜索一下就会很轻松地完成设计，更甚至说，还可以完全不利用网络，只需要到图书馆，图书馆里的相关书籍就能完成设计了。作为曾经的主流产品，它们还是有它们优点的，但是，随着传感器技术的飞速发展，它们的优点渐渐地相对于其自身的缺点而言越来越小了。 下面就简要介绍一下铂电阻温度传感器PT100和模拟温度传感器 4 河南机电高等专科学校毕业论文 AD590: 1、铂电阻温度传感器PT100简介 铂电阻温度传感器PT100是一种热电阻式温度传感器。它是利用热电阻的温度系数随温度变化的特性而制成的传感器。对于大多数金属导体，其电阻值都具有随温度升高而增大的特性。由于纯金属的温度系数比合金的高，因此均采用纯金属作为热电阻组件。常用的金属导体材料有铂、铜、铁和镍。 铂电阻的特点是:精度高，稳定性好，重复性好，这是由金属铂的物理及化学性能所决定的，因此它是目前制造热电阻温度传感器最理想的材料，可用作标准电阻温度计，被广泛应用于作为温度的基准。 铂电阻的缺点有:只是将温度转换成模拟信号，难于与单片机系统接口;调试、校准较困难等，最主要的还是它的价格较贵(市场价约30元左右)，一般的民用设备上应用不是太多。 2、模拟温度传感器AD590简介 模拟温度传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此也称为硅传感器或单片集成传感器。单片集成传感器是早在20世纪80年代就已经问世的。它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC，它属于最简单的一种集成温度传感器。 AD590的特点是:测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单等。以上的种种优点使它成为流行一时的首选温度传感器，至今还有不少设备还在采用。 AD590的缺点:跟铂电阻一样，随着单片机和数字技术的发展，它与单片机系统的接口问题成了制约其应用的最大的问题。其次还是它的价格问题，和铂电阻一样，只不过AD590所不同的是，它的价格高并不是其成本较高，而是因为更多新的传感器的出现使它濒临停产，物以稀为贵，它已经由原来的十多元涨至现在的28元左右了，就这样，很多电子商场还很难买到，而买其他性能和AD590差不多的传感器的价格还不到AD590的三分之一。 在这三个候选方案中，考虑到铂电阻和传统的模拟温度传感器AD590 5 河南机电高等专科学校毕业论文 外围电路复杂、需调零等缺点，所以在使用上，我们弃用了PT100和AD590，而采用了美国DLALAS公司生产的一种新型“一线总线”数字温度传感器DS18B20，该传感器具有接口简单、测温范围宽、测温精度高等特点，其“一线总线”便于构成测温网络，可大大降低连线费用。而且具有低功耗、体积小、可靠性高、使用方便、价格低廉等优点。这对降低设计成本、简化电路是很好的选择，经过再三衡量、比较，我最终选用了最新出现的新器件数字温度传感器DS18B20。 但做出这个选择的代价也是巨大的。因为这个数字传感器是新产物，不像模拟温度传感器那样成熟，资料里能作为参考的相关资料比较少，我不得不下功夫从最初的产品开始学习它的使用方法，为了学习使用它，花去了我一个多月的时间。可是，我觉得是值得的，因为它意味着我以后如果再用到温度传感器的时候，再不必用繁琐的运算放大器进行信号放大处理，然后接一片跟单片机差不多大小的模-数转换集成块才能与单片机接上口了。现在，我只需要拿着一只跟普通的三极管差不多的数字传感器就可以方便地与单片机组成温度检测系统。这就是科技进步的好处。 下面介绍一下数字温度传感器DS18B20: 3、DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介 (1)数字温度传感器DS18B20的基本知识 由DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。 (2)DS18B20性能特点 DS18B20的性能特点有: ? 采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其 I/O口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值(9位二进制数，含符号位)， ?-+125?，测量分辨率为0.0625?, ? 测温范围为-55 ? 内含64位经过激光修正的只读存储器ROM， 6 河南机电高等专科学校毕业论文 ? 适配各种单片机或系统机， ? 用户可分别设定各路温度的上、下限， ? 内含寄生电源。 (3)DS18B20内部结构 DS18B20内部结构如图1所示,主要由以下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; ?配置寄存器。 图1 DS18B20的内部结构 DS18B20的管脚排列如图2所示 图2 DS18B20引脚分布图 表1 DS18B20详细引脚功能描述 7 ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码,每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校 X4，1)。ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同,验码(CRC=X8，X5， 这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 (4) DS18B20的使用方法 由于DS18B20采用的是1,Wire总线方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。 由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读 写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序:初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。 DS18B20的复位时序 8 河南机电高等专科学校毕业论文 DS18B20的读时序 对于DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。 对于DS18B20的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在15秒之对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us，保证DS18B20能够在15us到45us之间能够正确地采样IO总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单总线。 DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量,用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供,以0.0625?/LSB形式表达,其中S为符号位。例如，125?的数字输出为07D0H,，25.0625?的数字输出为0191H,, 9 河南机电高等专科学校毕业论文 25.0625?的数字输出为FF6FH,,55?的数字输出为FC90H。 (5)DS18B20高速暂存器功能描述 DS18B20高速暂存器共9个存存单元，如表所示: 各高速寄存器功能描述如下: DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。 暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节。 10 河南机电高等专科学校毕业论文 该字节各位的意义如下: TM R1 R0 1 1 1 1 1 TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是 低五位一直都是1 ， 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，如下表所示:(DS18B20出厂时被设置为12位) 分辨率设置表: (6) 工作原理 以12位转化为例说明温度高低字节存放形式及计算:12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个高低两个8位的RAM中，二进制中的前面5位是 ，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即符号位。如果测得的温度大于0 可得到实际温度;如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625才能得到实际温度。 11 下表以12位精度为例，给出了数字温度输出值与对应的温度之间的关系。 例如，当测量温度为+10.125?时，DS18B20输出的十六进制数字值为00A2，转换为十进制值为162，当设置为12位精度时，DS18B20输出的数字分辨率是0.0625?，所以，实际温度为: 162×0.0625?=10.125?。对于测量负温度值时，只需要求出其原码，然后再乘以0.0625?就可以求出真实的温度值。 (7) DS18B20控制方法 在硬件上，DS18B20与单片机的连接有两种方法，一种是Vcc接外部电源， GND接地，I/O与单片机的I/O线相连;另一种是用寄生电源供电， 12 河南机电高等专科学校毕业论文 此时UDD、GND接地，I/O接单片机I/O。无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接5KΩ左右的上拉电阻。 如下图所示: DS18B20有六条控制命令，如表所示: CPU对DS18B20的访问流程是:先对DS18B20初始化，再进行ROM操作命令，最后才能对存储器操作，数据操作。DS18B20每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。如主机控制DS18B20完成温度转换这一过程，根据DS18B20的通讯协议，须经三个步骤:每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。 (8) DS18B20使用中注意事项 13 河南机电高等专科学校毕业论文 DS18B20虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题: ? 较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS18B20进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS18B20操作部分最好采用汇编语言实现。 ? 在DS18B20的有关资料中均未提及单总线上所挂DS18B20数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS18B20，在实际应用中并非如此。参考关于单片机驱动能力的相关资料后就会发现:当单总线上所挂 DS18B20超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这是因为单片机的输出端口一般是采用漏极输出的COMS电路，其漏极电流不可能做得很大。这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。 ? 连接DS18B20的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时(有的资料里也介绍说最长可以达到100m)，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达 150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS18B20进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。 ? 在DS18B20测温程序设计中，向DS18B20发出温度转换命令后，程序总要等待DS18B20的返回信号，一旦某个DS18B20接触不好或断线，当程序读该DS18B20时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS18B20硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。 ? 测温电缆线建议采用屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地。 三、显示电路的选型 因为本设计是初次设计，主要的任务是使各个控制处理程序能够正常运行，在此基础上再进行二次开发时可以减轻工作量，同时也可以做到分工明确，各个功能不至于相互冲突。同时，考虑到今后的二次开发，在系 14 河南机电高等专科学校毕业论文 统硬件资源安排时预留了扩展的空间，比如，可以增设键盘、单片机与计算机实现通讯和升级显示终端等等。 本设计采用了六位高亮度LED数码管同时显示进、出风口温度，显示比较直观，方便观察。并且在停机报警及系统出错的时候，会显示相应英文字符提示。 第二章 系统硬件设计 一、控制器结构设计 控制器的结构框图如下图所示。系统的控制要求或控制程序已近固化到单片机的内部，单片机在接收到控制运行信号后，根据指定的控制要求 15 河南机电高等专科学校毕业论文 或程序，通过控制压缩机、风机和电磁阀等执行元件对制冷机组的运行进行控制。其中温度检测由于采用了数字化温度传感器，整个检测系统实现了全数字化。 二、硬件电路设计 该控制系统电路原理图如下图1所示: 该控制系统电路板图如下图2所示: 1、单片机各控制口线分配 本设计共使用了25根控制口线，具体使用分配情况如下: 16 河南机电高等专科学校毕业论文 ? 显示端口 P0.7口)。除此之外， 六个单位的七段数码管带小数点共用八根口线( P0.0, 每位数码管还需要一位口线作为位选端，从而实现动态扫描显示(P2.2,P2.7口)。 ? 控制执行端口 本设计中需要控制的项目有:室 ? 传感器口线 由于本设计采用的不是单口线外挂多个数字温度传感器，而是分别进行检测的，必须得有所区分。但同时又为了节约口线资源，决定利用NPN和PNP两种三极管导通的条件不同，来实现利用一根口线区分两个温度传感器的要求。 2、新型的无触点固态SSR继电器简介 本设计为了使电路更加简洁明了，同时不至于使电路板过于笨重，采用了常用的模块化设计。同时，在控制执行机构时考虑到控制对象是一些功率较大的电动机，如果还是采用常见的小型继电器，然后再进行二次控制交流接触器，从而控制电机的方法的话，在启动的瞬间由于感性负载较多，势必会产生电火花，从而影响继电器的寿命，使控制系统的检修次数增加，这已经是老式电器控制系统通常的弊病了。考虑到以上种种原因，在本设计中，采用了一种新型的无触点电子开关器件——固态SSR继电器来代替传统的电磁继电器，该继电器通断无可动接触部件，工作可靠，具 17 河南机电高等专科学校毕业论文 有开关速度快、无噪声、寿命长、体积小、无火花等特点，特别适用于工业自动化设备，是继电器家族(EMR)理想的更新换代产品。 为了节约成本，本设计专门设计了一种固态继电器。下图为安装式交流继电器的电路原理图: 该继电器主要由输入恒流控制电路、光电耦合隔离电路和输出功率开关电路三部分组成。电路中，输出功率开关由一只双向可控硅担任，负载电流在10,40A之间，如果采用双可控硅并联，最高可以达到90A。该电路可以工作在控制电压为3,32V的宽范围 AT89S51是整个装置的控制核心，AT89S51内带4K字节的FlashROM，用户程 序存 18 河南机电高等专科学校毕业论文 放在这里。显示器模块由双三位的共阴数码管构成，为了简化电路，使用了最近比较流行的共阴极高亮度LED数码显示，采用这种显示方式不仅电路简单，而且功耗较小，相关的处理程序也很容易实现。因为共阴极LED数码管是最近才成为新的主流，市场上多位共阴极LED数码管价格不菲，在新乡市，一个三 位的共阴极LED数码管竟然能卖到五元，而买一只单位数码管才几角钱。本着低成本的宗旨，该设计用了六个单位数码管自行设计了一块电路板。电路印刷电路板图如下图4所示: 系统程序分传感器控制程序、显示器程序和运行处理程序三部分，传感器控制程序是按照DS18B20的通信协议编制。系统的工作是在程序控制下，完成对传感器的读写、温度的显示和各设备的运行控制工作。 19 河南机电高等专科学校毕业论文 第三章 系统软件设计 一、制冷系统自动运行所需控制功能简介 ? 检测蒸发器进、出风口温度，并能同时通过数码管显示出来; ? 检测并控制进、出风口温度差不能小于4?，当小于4?时，控制制冷机组进行除霜操作(本设计中采用热气溶霜); ? 检测并控制进风口温度不能小于3?，当小于3?时，使机组正常停机，并启动声光提示; ? 检测并控制出风口温度不能大于-2?，当小于-2?时，使机组正常停机，并启动声光提示; ? 监测压缩机和室内外风机运行电流，当任何一个电机出现故障时，使机组停止运行，并启动声光报警; ? 设定强制运行按键，在需要强制运行机组的情况下，可以直接按下强制运行键，是机组不受控制器控制运行，并通过数码管提示。 二、各主要处理程序的实现 20 河南机电高等专科学校毕业论文 1、主程序 主程序处理流程图如下图5所示: 2、系统初始化处理程序 单片机刚上电复位时，各控制端口输出全部都为1，在本设计中相当于所有的用电设备都开始工作，这将会是制冷机组发生紊乱，甚至损坏制冷系统。而系统初始化处理程序主要功能就是使各控制端口均停止工作，先判断是否满足开机条件，满足开机条件之后才能按正常运行要求启动相应的控制端口，使制冷机组投入有条不紊地进行制冷运行。 3、故障停机处理程序 在开机初期或运行过程中，如果压缩机和室内外风机运行电流超过正常要求 时，一般来说，这些电动机已经有故障出现了，要么电动机短路，要么电动机负荷过大，如果继续运行下去，势必会造成更大的损失。为了保护机组的安全，本设计中设置了该故障停机处理程序，同时，为了便于管理，在启用故障停机处理程序的同时，还启动了声光报警提示，并在数码管上显示相应的英文提示，使该控制器的管理一目了然。 4、除霜处理程序 21 河南机电高等专科学校毕业论文 系统运行一段时间后，库房中的湿蒸汽会在蒸发器上凝结成一层厚厚的霜，使蒸发器表面的换热效果下降，造成制冷机组长时间运转而制冷效果并不理想，不仅浪费了能源，效果还不好。所以，系统运行时，应定期除霜，本设计中为了便于检测控制，以温度作为除霜的标准，并且采用便于自动控制、除霜效果较好的热气溶霜方式。当进、出风温差小于4?时，即认为霜层已经很厚了，此时便启动除霜处理进行除霜。 下面简单介绍一下本设计中热气溶霜的工作过程。制冷系统中相关简图如下图6所示: 除霜处理流程图如下图7所示: 5、温差检测处理程序 22 河南机电高等专科学校毕业论文 温差检测处理程序的工作流程如下图8所示: 其中，求进、出口温差部分是本设计中的经典之一，现今所能查到的资料中， 没有一例相关程序的应用。由于其框图较复杂，不便画出其流程图。详细程序见 第四节(WCCL子程序)。 三、内存空间的分配 具体空间分配情况如下表所示: 23 河南机电高等专科学校毕业论文 四、软件设计 本控制器相关汇编原程序如下: FLAG1 EQU 38H;是否检测到DS18B20标志位 ORG 0013H SNFJ EQU P1.0;室 AJMP QZ;当按下强制运行按钮时，转向强制运行子程序 GZ:LCALL GZTJ AJMP MAIN QZ:LCALL GZTJ AJMP MAIN MAIN:MOV P1,#80H;使各控制口线均停止工作 CLR IT0;设置中断0为电平触发方式 CLR IT1;设置中断1为电平触发方式 SETB EA;开总允许中断位 SETB EX0;允许中断0中断 SETB EX1;允许中断1中断 LCALL START;每12秒比较一次温差 ;以下为相关的子程序 ;采用定时器实现每12秒比较一次温差，定时器0以方式1定时 24 河南机电高等专科学校毕业论文 ;定时器1以方式2计数，计数脉冲由P3.4提供，周期为100毫秒 START:MOV TMOD,#61H;T0方式1定时，T1方式2计数 MOV TL1,#88H; MOV TH1,#88H; CLR P3.4;P3.4为0 SETB TR1;启动T1准备计数 LOOP1:LCALL GET_TEMPER;调读温度子程序 LCALL WDZH;调温度转换子程序 LCALL DISPLAY;显示温度子程序 LCALL WCCL;温差检测处理子程序 LOOP2:MOV TH0,#3CH;T0定时50毫秒 MOV TL0,#0B0H SETB TR0;启动T0开始定时 LOOP3:JBC TF0,LOOP4;查询50毫秒时间到否 SJMP LOOP3;未到，等待 LOOP4:CPL P3.4;改变P3.4输出状态 JBC TF1,LOOP1;查询12秒时间到否 SJMP LOOP2;未到，定时下一个50毫秒 RET ;18B20复位初始化子程序 INTI_1820:SETB P2.0 NOP CLR P2.0 ;主机发出延时537微秒的复位低脉冲 MOV R1,#3 TSR1:MOV R0,#107 DJNZ R0,$ DJNZ R1,TSR1 SETB P2.0;然后拉高数据线 NOP 25 河南机电高等专科学校毕业论文 NOP NOP MOV R0,#25H TSR2:JNB P2.0,TSR3;等待DS18B20回应 DJNZ R0,TSR2 LJMP TSR4 ; 18B20未被检测到，转向相应处理 TSR3:SETB FLAG1 ; 置标志位,表示DS1820存在 LJMP TSR5 TSR4:CLR FLAG1 ; 清标志位,表示DS1820不存在 LJMP TSR7 TSR5:MOV R0,#117 TSR6:DJNZ R0,TSR6 ; 时序要求延时一段时间 TSR7:SETB P2.0 RET ;读温度子程序 GET_TEMPER:SETB P2.1;选通温度1探头 MOV R6,#02H;读两次温度 YES:SETB P2.0 LCALL INTI_1820;先复位DS18B20 JB FLAG1,TSS2;判断18B20是否存在，若不存在则循环检测 ;并 启动故障声光报警且18B20检测报错指示 SETB P1.6 CLR P1.7;开报警 LJMP GET_TEMPER RET TSS2:CLR P1.6 SETB P1.7;关报警 MOV A,#0CCH ; 跳过ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,#44H ; 发出温度转换命令 26 河南机电高等专科学校毕业论文 LCALL WRITE_1820 LCALL DISPLAY;调用温度显示子程序延时，等待AD转换结 束 ;12位精度时750毫秒，此处调用显示子程序延时约5.6秒 LCALL INTI_1820;读温度前先复位 MOV A,#0CCH ; 跳过ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,#0BEH ; 发出读温度命令 LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200; 将读出的温度数据保存到29H/2AH DEC R6 MOV A,R6 JNB ACC.0,NEXT1;第二次读温度，返回 MOV 2CH,29H;第一次读温度，将读出的温度存入2CH和2DH MOV 2DH,2AH CLR P2.1;选通温度,探头 LJMP YES;读温度,值 NEXT1:RET ;写18B20子程序(有具体的时序要求) WRITE_1820:MOV R2,#8;一共8位数据 CLR C WR1:CLR P2.0 MOV R3,#6 DJNZ R3,$ RRC A MOV P2.0,C MOV R3,#23 DJNZ R3,$ SETB P2.0 NOP DJNZ R2,WR1 27 河南机电高等专科学校毕业论文 SETB P2.0 RET ;读18B20子程序，从18B20中读出两字节的温度数据 ;高8位存入29H，低8位存入2AH READ_18200:MOV R4,#2 ; 将温度高位和低位从DS18B20中读出 MOV R1,#2AH ; 低位存入2AH(TEMPER_L),高位存入 29H(TEMPER_H) RE00:MOV R2,#8;数据一共有8位 RE01:CLR C SETB P2.0 NOP NOP CLR P2.0 NOP NOP NOP SETB P2.0 MOV R3,#9 RE10:DJNZ R3,RE10 MOV C,P2.0 MOV R3,#23 RE20:DJNZ R3,RE20 RRC A DJNZ R2,RE01 MOV @R1,A DEC R1 DJNZ R4,RE00 RET ;温度转换子程序，得到单字节温度值，温度1存入2DH，温度2存入2AH WDZH:MOV A,2DH 28 河南机电高等专科学校毕业论文 MOV C,60H;将2CH中断最低位移入C RRC A MOV C,61H RRC A MOV C,62H RRC A MOV C,63H RRC A MOV 2DH,A;将转换后得到的单字节温度值送入2DH单元 MOV A,2AH MOV C,48H;将29H中断最低位移入C RRC A MOV C,49H RRC A MOV C,4AH RRC A MOV C,4BH RRC A MOV 2AH,A;将转换后得到的单字节温度值送入2AH单元 RET ;温度显示子程序 ;温度1的+/-号，十，个位分别存入22H,21H,20H ;温度2的+/-号，十，个位分别存入25H,24H,23H ;+/-号位存入的是LED数码管的七段码 DISPLAY:MOV A,2DH;取转换后的单字节温度1值 JNB ACC.7,TO;最高位为0，是正数，转向十进制转换 MOV CPL A 22H,#40H;负温度值，使符号位LED显示-号 ADD A,#1;取出原码 LJMP ZSCL 29 河南机电高等专科学校毕业论文 TO:MOV 22H,#39H;使符号位LED显示C，表示当前为正温度值 ZSCL:MOV B,#10;十六进制转化成十进制 DIV AB MOV 21H,A;十位在A MOV 20H,B;个位在B MOV A,2AH;取转换后的单字节温度2值 JNB ACC.7,TO2 MOV 25H,#40H CPL A ADD A,#1 LJMP ZSCL2 TO2:MOV 25H,#39H ZSCL2:MOV B,#10;十六进制转化成十进制 DIV AB MOV 24H,A;十位在A MOV 23H,B;个位在B ;数码管显示通用程序，使数码管显示相应数据 XS:MOV DPTR,#NUMTAB;指定查表起始地址 MOV R0,#4 DP11:MOV R1,#200;显示800次 DPLOP:MOV A,20H;取个位数 MOVC A,@A+DPTR ;查个位数的7段代码 MOV P0,A ;送出个位的7段代码 CLR P2.5 ;开个位显示 ACALL D1ms ;显示1ms SETB P2.5;关个位显示 MOV A,21H;取十位数 MOVC A,@A+DPTR ;查十位数的7段代码 MOV P0,A ;送出十位的7段代码 CLR P2.6 ;开十位显示 30 河南机电高等专科学校毕业论文 ACALL D1ms ;显示1ms SETB P2.6;关十位显示 MOV A,22H;取符号位 MOV P0,A ;送出符号位的7段代码 CLR P2.7 ;开符号位显示 ACALL D1ms ;显示1ms SETB P2.7;关符号位显示 ;温度2的显示，与上温度1的显示基本相同 MOV A,23H MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A CLR P2.2 ACALL D1ms SETB P2.2;关温度2个位显示 MOV A,24H MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A CLR P2.3 ACALL D1ms SETB P2.3;关温度2十位显示 MOV A,25H MOV P0,A CLR P2.4 ACALL D1ms SETB P2.4;关温度2符号位显示 DJNZ R1,DPLOP;200次循环完否 DJNZ R0,DP11;4个200次循环完否 RET ;1毫秒延时(按12MHZ算) D1MS:MOV R7,#80 31 河南机电高等专科学校毕业论文 DJNZ R7,$ RET ;七段数码管0~9及A,C,E,F,R的共阴显示代码，还有O与S的代码与0和5 重复，略去 NUMTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,39H,79H,71H,77H ;温差检测处理子程序，运行DISPLAY后才可以用 ;这个处理程序完全为本人原创，目前为止 ;未见任何资料上出现过类似的应用实例 WCCL:MOV A,22H;取温度1符号位(-号时为40H，+号时为39H) CLR C SUBB A,25H;温度1符号位减去温度2符号位 JZ SAME;A为0时，说明两温度值同号(同正或同负) MOV A,2DH; 两温度值异号,取温度1值 JB ACC.7,QYM;负数,转向取原码,并将符号位取反处理 MOV A,2AH;取负值错,取另一温度值 MOV 28H,2DH;保存正温度值 LJMP QYM1 QYM:MOV 28H,2AH;保存正温度值 QYM1:CPL A;取负数原码,并将符号位取反 ADD A,#1 ADD A,28H;两数相加,温差存入A LJMP PD1;转向判断温差是否大于4度处理 SAME:MOV A,2DH;取温度1 CLR C SUBB A,2AH;假设温度1大于温度2 JC PD2;假设错误,转向互换位置再减处理 LJMP PD1;大减小正确,转向判断温差是否大于4度处理 PD2:MOV A,2AH;取温度2 CLR C 32 河南机电高等专科学校毕业论文 SUBB A,2DH;温差存入A PD1:MOV 28H,A;保存温差值 CLR C SUBB A,#04H;温差与4度比较 JNC OVER;A大于等于4度,继续执行 LCALL CHUSHUANG;A小于4度,除霜 OVER:MOV A,2DH;取温度1值 CLR C SUBB A,#03H;进风温度与3度比较 JNC OVER2;进风温度大于等与3度,继续执行 LCALL TJBJ;进风温度小与3度,正常停机报警 OVER2:MOV A,2AH;取温度2值 JNB ACC.7,RETURN;是正数,返回 CLR C ;为负数 SUBB A,#0FEH;负温度值与-2度值比较 JNC RETURN;温度大于等于-2度,继续执行 LCALL TJBJ;温度小于-2度,正常停机报警 RETURN:MOV P1,#9BH;使制冷机组正常工作 RET ;正常停机子程序 TJBJ:CLR SNFJ;关室 MOV 21H,#0AH;A MOV 20H,#0DH;F MOV 25H,#0CH;E MOV 24H,#0BH;C MOV 23H,#0CH;E 33 河南机电高等专科学校毕业论文 SAFECE:LCALL XS;XS是DISPLAY下的一个子程序,主要任务是显示相应字符 LCALL START;重新每 12秒比较一次温差 RET ;故障停机报警中断子程序 GZTJ:CLR P1.4;关压缩机 CLR SNFJ;关室 DJNZ R1,YS1 CLR DCF1;关闭电磁阀1,停止热气旁通 SETB SWFJ;开室外风机 MOV R1,#0BH;延时约1分钟 34 河南机电高等专科学校毕业论文 YS2:LCALL DISPLAY;调用显示子程序延时，每次约5.6秒 DJNZ R1,YS2 SETB DCF2;开电磁阀2，恢复制冷循环 SETB SNFJ;开室 MOV 22H,#0DH;F,使数码管显示FORCED MOV 21H,#00H;O MOV 20H,#0EH;R MOV 25H,#0BH;C MOV 24H,#0CH;E MOV 23H,#00H;D FORCED:LCALL XS LJMP FORCED;一直显示，直到手动复位 END 结束语 本次的基于MCS-51单片机的制冷设备自动控制系统设计中遇到不少困难，因为我对于单片机的认识尚属于学习阶段，很多知识了解地还不是太全面，所以一开始觉得比较吃力，在学习的过程中，遇到不懂的地方就查资料。当把大致的构思想出来后，我认真比较市场上常用的几种传感器和一些相关电路，通过认真分析，最终才将电路各部分电路定型。当电路板初步定型后，接下来就开始着手做软件部分，由于我所采用的温度传感器是最新的单总线式数字温度传感器DS18B20，是一种新生产物，图书馆和网站上相关资料不多，应用实例更是少之 又少。所以程序写出来总是存在不少问题。经过再三检查，加深了对单片机的认识，最终程序是写出来了，于是先做了个样机出来，经验证，显示效果还不错。 35 河南机电高等专科学校毕业论文 通过这次毕业设计，加强了自己的动手能力、自学能力和将学到的新知识应用到实际设计中的能力，也对单片机的认识更加深刻了，同时也增强了自己独立解决问题的能力。这对于我们即将步入社会的大学生来说获益良多。 以上是我对这次毕业设计的一些感悟，也是对我三年大学学习的一个。虽然本设计还存在有不足之处，但它让我明白了要做好一个有实用性的设计，要考虑的问题要全面、切合实际，要分析市场，获得必要的信息。只有这样做出来的产品才会有生命力，才有意义。 致谢信 在这次毕业设计中，除了自己的努力外，和同学和老师们的帮助和支持是分不开的。首先，非常感谢的耐心指导，王老师给与了我非常大的支持，包括提供需要系统自动运行用到的各个处理细节、设计经费，还提供我做毕业设计用的电脑,使单片机的编程工作简单了很多。还要感谢电子系高频实验室杨老师提供了做电路板的许多工具和相关的电子元件以及相关参考资料的作者们，是他们辛勤的劳动成果使先进的科学知识得以传播。 在此，向帮助过我的所有的同学和老师表示衷心的谢意，并再次特别感谢王宏老师的大力支持～～ 36 河南机电高等专科学校毕业论文 参考文献 [1] 吴金戌 沈庆阳 郭庭吉 编著 《8051单片机实践与应用》 清华大学出版社 2002年9月第1版 [2] 肖洪兵 胡辉 郭速学 编著《跟我学用单片机》 北京航空航天大学出版社 2002年8月第1版 [3] 魏泽鼎 等编著《单片机应用技术与实例》 电子工业出版社 2005年1月第1版 [4] 杨金岩 郑应强 张振仁 编著 《8051单片机数据传输接口扩展技术与应用实例》 人民邮电出版社 2005年1月第1版 [5] 林伸茂 编著 管继斌 白雁钧 改编 《8051单片机彻底研究——实习篇》人民邮电出版社 2004年5月第1版 37 河南机电高等专科学校毕业论文 [6] 刘守江 编 《空调器及其微电脑控制器的原理与维修》 西安电子科技大学出版社 2002年4月第3版 [7] 南建辉 熊鸣 王军茹 编著 《MCS-51单片机原理及应用实例》 清华大学 出版社 2004年3月第1版 [8] 朱国兴 主编《电子技能与训练》高等教育出版社2000年1月第2版 [9] 网站 www.willner.com [10] 网站 www.yqxmcu.com [11] 网站 www.51mcu.com [12] 网站 www.xiegang.com 38