-9-基于單片機的冰箱溫度控制系統(tǒng)的硬件和軟件設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u213391.1設計方案的選擇與分析 1282191.2單片機的選擇 2265911.4復位電路與晶振電路 382701.5按鍵電路 4202381.6蜂鳴器模塊 437761.7溫度采集電路 5252891.6.1傳感器選擇 521811.7啟、?？刂齐娐?6246301.8液晶顯示電路 6130922系統(tǒng)的軟件設計 7200432.1程序設計語言 769632.2程序主要模塊 727712.1.1主程序模塊 7257552.1.2T0中斷服務程序模塊 867082.1.3T1中斷服務程序模塊 91硬件電路的設計1.1設計方案的選擇與分析單片機控制系統(tǒng)的基本是自身的外置硬件設備。外置硬件設備構(gòu)成的適合決定了系統(tǒng)的效能是否達標，冰箱重要作用是通過控制壓縮機啟停來控制箱內(nèi)溫度的變化，來保證所儲存食物的新鮮，所以為此，LED的重要作用就是把實時冰箱內(nèi)溫度直觀顯示出。以52單片機為核心的冰箱溫度控制系統(tǒng)，它的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，運用模塊化結(jié)構(gòu)規(guī)劃，它包括：直流電源供電電路、制冷壓縮機電路和溫度測量電路等模塊。冷凍室溫度傳感器冷凍室溫度傳感器放大器欠電壓保護壓縮機加熱絲鍵盤電路顯示器A/D轉(zhuǎn)換器功放STC89C52單片機直流電源供電電路晶振與復位電路報警電路圖2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖1.2單片機的選擇本設計重要的部分為單片機，系統(tǒng)的軟硬件的規(guī)劃取決與它的好壞，對設計的功效和性能起著至關重要的作用，這次設計用的是源于美國生產(chǎn)的STC89C52，此芯片為80C51系列芯片，可以用于工業(yè)及MCS-51指令集與輸出管腳，有著很好的性價比，它能夠符合系統(tǒng)的要求，無需其他的外擴存儲器，另外，52單片機發(fā)展迅速且成熟，有著良好的前途發(fā)展。1.3STC89C52芯片STC89C52是種有著降低能耗命令集的低耗能混合型單片機。它在1996年推出，以其低功耗、諸多芯片內(nèi)外器件結(jié)構(gòu)以及使用多元化的特點，成為了諸多單片機產(chǎn)品中的佼佼者。因為STC89C52單片機有著閃存所以能夠讓產(chǎn)品在設計研發(fā)上面有著很強的可操作性。TI生產(chǎn)有閃存功能的STC89C52單波段。同時，它也研發(fā)了以Flash存儲器和JTAL邊界掃描技術的低成本的產(chǎn)品，然后讓52單片機引入國際上先進的編程技術，使它有著較高的性價比，同時給用戶提供諸多較好的原型開發(fā)方式。憑借著它的這種開闊的基本構(gòu)架與先進技術，此類產(chǎn)品的系列種類將被持續(xù)研發(fā)出。電源和時鐘引線、I/O口線、控制口線三部分是STC89C52的三類引腳。STC89C52引腳排列如圖3所示：圖3STC89C52的引腳排列1.4復位電路與晶振電路復位電路：單片機復位電路負責系統(tǒng)的工作啟停，如果在工作中出現(xiàn)問題，這時候就需要重新啟動。例如，如果單片機在運作過程中，程序受到干擾，就要按下復位，這時候自身的程序就會重新啟動。單片機的復位電路如圖4所示。圖4復位電路晶振電路：根據(jù)單片機的自身電路設計，要有單片機的時鐘頻率。晶體振蕩器是單片機完成所有命令的基礎，同時，它的頻率越大，單片機速度越快。它的頻率同單片機速度正比，晶體可以穩(wěn)定精準的單頻振蕩是由于晶體由于電能機械能之間的轉(zhuǎn)化關系得以運行。晶振電路如圖5所示。圖5晶振電路1.5按鍵電路按鍵模塊元件較少，它包括一個元件和兩個引腳，引腳連接GND和單片機。單片機和按鍵之間的引腳，當上面沒有程序來控制的話，它的默認輸出為5V，就是如果按鍵沒有被按，線路就是中斷的，倘若按鍵被按下去，則線路接通，GND通過5V的電壓，此時電壓降低，電壓檢測為0V。因此在程序里面檢測單片機和按鍵之間的引腳電壓是0還是5V，就能了解按鍵有沒有被按。先檢測第一個然后接著檢測接下來的按鍵就能實現(xiàn)按鍵掃描。按鍵模塊的電路圖如圖6所示。圖6按鍵模塊的電路圖1.6蜂鳴器模塊蜂鳴器類似于一體化結(jié)構(gòu)的音響類產(chǎn)品，工作需要直流電壓提供電力。壓電蜂鳴器與電磁蜂鳴器都是屬于蜂鳴器。壓電蜂鳴器里面包含壓電蜂鳴器和電抗匹配器，以及多諧振蕩器和外殼等等，同時也有在外殼上安置發(fā)光二極管的蜂鳴器。本設計蜂鳴器電路原理圖如圖7所示：圖7蜂鳴器模塊電路圖該模塊電路由電阻、三極管和一個CB-120P-08型蜂鳴器組成。該蜂鳴器的兩邊連接電壓。憑借自己的需求進行選擇，設計時要使用主動蜂鳴器。基極的低水平讓三極管飽和，生成蜂鳴器聲音，基極的高水平關閉三極管。蜂鳴器停止工作。1.7溫度采集電路1.6.1傳感器選擇選用DS18B20作為溫度傳感器，靈敏度高，可方便地測量冰箱內(nèi)溫度是它的優(yōu)點。圖8溫度采集電路傳感器實質(zhì)上是轉(zhuǎn)換器件，它憑借著它的精度把要被測量的非電量轉(zhuǎn)化為和它有關的電量。其一般框圖形式如圖9所示。輸出量信號調(diào)節(jié)電路轉(zhuǎn)換元件被測量輸出量信號調(diào)節(jié)電路轉(zhuǎn)換元件被測量電量敏感元件電量敏感元件（非電量）（非電量）輔助電源輔助電源圖9傳感器組成框要根據(jù)自己的設計需求來挑選傳感器，要滿足自己設計的各項功能的同時選擇成本更低的，DS18B20傳感器符合本次設計目的。這次設計用的溫度傳感器由多個模塊構(gòu)成。主控器測得箱內(nèi)和環(huán)境溫度，然后以我們設置的數(shù)值來控制每個部分的工作。1.7啟、停控制電路其電路如圖10所示：圖10啟、?？刂齐娐穲D利用繼電器1可對系統(tǒng)整體電流進行調(diào)控，使整體設計電路得以安全工作，營造了平穩(wěn)的電路環(huán)境。1.8液晶顯示電路本設計采用1602液晶顯示。1602型LCD有16條引腳，如下圖11所示，各引腳功能結(jié)合使設計所需顯示內(nèi)容直接顯示在液晶屏上，優(yōu)點是體積較輕巧，耗能較低。符合本次設計選擇。圖11液晶顯示電路2系統(tǒng)的軟件設計2.1程序設計語言對于編程，首先得有一款適用于編程的工具，編程語言就是在這種需求下誕生。隨著時代的發(fā)展，人工智能的普及，編程語言也在不斷翻陳推新，與時俱進。想要有一個良好的開端，必須順應時代潮流，工作需要，選擇一個適合的語言編程語言作為單片機應用的核心，它的程序設計語言有三種，分別為機器、匯編和高級語言。硬件的結(jié)構(gòu)決定了語言的匯編，它的指令較為豐富，有多種方式尋址，同時它執(zhí)行命令迅速。CPU無法直接掃描源程序。要對它的格式語法進行規(guī)定才能正確識別，通過這些規(guī)定最終得到自己想要的匯編源程序。對于匯編語言來說，源程序是諸多語句構(gòu)成，以它為基本來學習設計。匯編語言包括指令性語句與指示性語句。2.2程序主要模塊本設計的系統(tǒng)軟件編程包含眾多小模塊，通過軟件來聯(lián)系，整個過程的準則是不同模塊間的連接緊湊，數(shù)據(jù)關系獨立，通過各自的功能來區(qū)分模塊。所以在調(diào)試過程中就易于改動。系統(tǒng)軟件采納了模塊化編程的方法，運用了匯編語言來設計。要達到數(shù)據(jù)的收集和判斷及設置等功能，支持主程序、定時器T0、T1中斷服務。2.1.1主程序模塊主程序的任務就是要完成定義字節(jié)，調(diào)整各部分微單元運作效率等功能。系統(tǒng)初始化要完成計時計數(shù)初始值、開閉指定的數(shù)據(jù)儲存單元初始值等要求。本設計的主程序控制著冰箱的主要控制程序，主程序流程圖如圖12所示。圖12主程序流程圖2.1.2T0中斷服務程序模塊T0用定時方式來運作，定時的時間是100ms