藥品庫(kù)溫度監(jiān)控器設(shè)計(jì)

1、遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) 單片機(jī)原理及接口技術(shù)單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文） 題目題目: :藥品庫(kù)溫度監(jiān)控器設(shè)計(jì)藥品庫(kù)溫度監(jiān)控器設(shè)計(jì)院（系）：院（系）： 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽字）起止時(shí)間：起止時(shí)間：2012015 5.06.22-201.06.22-2015 5.7.0.7.05 5 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）I課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）： 教研室： 注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 課程設(shè)計(jì)（論文）題目藥品庫(kù)溫

2、度監(jiān)控器設(shè)計(jì)藥品庫(kù)溫度監(jiān)控器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)該控制器實(shí)時(shí)監(jiān)控藥品庫(kù)的溫度，溫度檢測(cè)點(diǎn) 4 點(diǎn)，并配有 4 個(gè)晶閘管輸出控制點(diǎn)，可控制加熱設(shè)備，溫度檢測(cè)范圍-1060，精度 0.5。 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)任務(wù)：1. CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括 CPU 選擇，晶振電路，復(fù)位電路）2. 溫度傳感器選擇及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)3. 開(kāi)關(guān)量輸出電路以及電源電路設(shè)計(jì)4 程序流程圖設(shè)計(jì)及程序清單清編寫(xiě)技術(shù)參數(shù)：技術(shù)參數(shù)：1溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn) 4 個(gè)，溫度檢測(cè)范圍-1060，精度 0.52工作電源 220V設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求：1、分析系統(tǒng)功能，選擇合適的單片機(jī)及傳感器，模擬量檢測(cè)電路設(shè)計(jì)等；2、應(yīng)用專業(yè)繪圖軟件繪制硬件電路

3、圖和軟件流程圖；3、按規(guī)定格式，撰寫(xiě)、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，其中程序開(kāi)發(fā)要有詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明，詳細(xì)闡述系統(tǒng)的工作過(guò)程，字?jǐn)?shù)應(yīng)在 4000 字以上。進(jìn)度計(jì)劃第 1 天 查閱收集資料第 2 天 總體設(shè)計(jì)方案的確定第 3-4 天 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)第 5 天 溫度傳感器選擇及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)第 6 天開(kāi)關(guān)量輸出電路設(shè)計(jì)第 7 天 程序流程圖設(shè)計(jì)第 8 天 軟件編寫(xiě)與調(diào)試第 9 天 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)完成第 10 天 答辯指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī) 平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）II摘 要本次課程設(shè)計(jì)主要基于 AT89C51 單片機(jī)，開(kāi)發(fā)藥品庫(kù)溫度測(cè)量及控制

4、系統(tǒng)，該溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以 AST89C51 單片機(jī)為主控器，通過(guò)擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6116，A/D 轉(zhuǎn)換處理，最后將溫度數(shù)據(jù)通過(guò) LED 進(jìn)行顯示及系統(tǒng)報(bào)警等相關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)的原理與結(jié)構(gòu)。通過(guò) DB18B20 溫度傳感器對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行采集，直接將數(shù)字量傳給單片機(jī)進(jìn)行分析處理。實(shí)踐證明，系統(tǒng)設(shè)計(jì)是可行的，并且系統(tǒng)性能可靠, 實(shí)時(shí)性好, 實(shí)用性強(qiáng)。該系統(tǒng)對(duì)于實(shí)現(xiàn)機(jī)務(wù)段的科學(xué)管理、保證檢修質(zhì)量、降低檢修成本都起到了關(guān)鍵的作用。該系統(tǒng)對(duì)于實(shí)現(xiàn)機(jī)務(wù)段的科學(xué)管理、保證檢修質(zhì)量、降低檢修成本都起到了關(guān)鍵的作用，通過(guò)對(duì)藥品庫(kù)溫度的精確控制，更有利于藥品的長(zhǎng)期存儲(chǔ)。關(guān)鍵詞：AT89C51；溫度傳感

5、器 DS18B20；LED 顯示 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）III目 錄第 1 章 緒論 .11.1 藥品庫(kù)溫度監(jiān)控器設(shè)計(jì)概況 .11.2 本文研究?jī)?nèi)容 .2第 2 章 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) .32.1 藥品庫(kù)溫度監(jiān)控器設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方案 .32.2 CPU 的選擇 .42.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展 .62.4 復(fù)位電路設(shè)計(jì) .72.5 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) .82.6 CPU 最小系統(tǒng)圖 .9第 3 章 藥品庫(kù)溫度監(jiān)控器輸入輸出接口電路設(shè)計(jì) .103.1 藥品庫(kù)溫度傳感器的選擇 .103.2 晶閘管輸出接口電路設(shè)計(jì) .123.3 人機(jī)對(duì)話接口電路設(shè)計(jì) .13第 4 章 藥品庫(kù)溫度監(jiān)控器設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) .154.1

6、 軟件實(shí)現(xiàn)功能綜述 .154.2 流程圖設(shè)計(jì) .154.2.1 溫度、報(bào)警流程圖設(shè)計(jì) .154.2.2 主程序流程圖設(shè)計(jì) .17第 5 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 .185.1 系統(tǒng)原理圖 .185.2 系統(tǒng)原理綜述 .195.3 軟件調(diào)試結(jié)果 .19第 6 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) .20參考文獻(xiàn) .21 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）1第 1 章 緒論1.1 藥品庫(kù)溫度監(jiān)控器設(shè)計(jì)概況溫度是工業(yè)控制中主要的被控參數(shù)之一，特別是在冶金、化工、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足重輕的作用。對(duì)于不同場(chǎng)所、不同工藝、所需溫度高低范圍不同、精度不同，則采用的測(cè)溫元件、測(cè)方法以及對(duì)溫度的控制方法也將不同；產(chǎn)品工藝不同、控

7、制溫度的精度不同、時(shí)效不同，則對(duì)數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，對(duì)溫度的測(cè)控方法多種多樣。隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，微機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。利用微機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)控的技術(shù)，也便隨之而生，并得到日益發(fā)展和完善，越來(lái)越顯示出其優(yōu)越性。作為獲取信息的手段傳感器技術(shù)得到了顯著的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域較廣泛。傳感器技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。因此，了解并掌握各類傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特性是非常重要的。為了提高對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)和了解，尤其是對(duì)溫度傳感器的深入研究以及其用法與用途，基于實(shí)用、廣泛和典型的原則而設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。本系統(tǒng)利用傳感器

8、與單片機(jī)相結(jié)合，應(yīng)用性比較強(qiáng)，本系統(tǒng)可以作為倉(cāng)庫(kù)溫度監(jiān)控系統(tǒng)，如果稍微改裝可以做熱水器溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室溫度監(jiān)控系統(tǒng)，以及構(gòu)成智能電飯煲等等。課題主要任務(wù)是完成環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)并通過(guò)報(bào)警信號(hào)提示溫度異常。本設(shè)計(jì)具有操作方便，控制靈活等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)在“開(kāi)辦藥品批發(fā)企業(yè)驗(yàn)收實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)(試行)”里的規(guī)定-企業(yè)有適宜藥品分類保管和符合藥品儲(chǔ)存要求的常溫庫(kù)、陰涼庫(kù)、冷庫(kù)。這就需要企業(yè)要有相關(guān)的在線監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)來(lái)保證達(dá)到藥品儲(chǔ)存規(guī)定的濕度要求。企業(yè)有適宜藥品分類保管和符合藥品儲(chǔ)存要求的常溫庫(kù)、陰涼庫(kù)、冷庫(kù)。其中常溫庫(kù)溫度為 030，陰涼庫(kù)溫度 020，冷庫(kù)溫度為 210；各庫(kù)房相對(duì)濕度應(yīng)

9、保持在 4575%之間。為了更好地測(cè)量、控制溫度影響藥品儲(chǔ)存的因素。為了更好地測(cè)量、控制濕度影響藥品儲(chǔ)存的因素，本文設(shè)計(jì)了以 AT89C51 單片機(jī)為控制器的智能測(cè)控系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)可以對(duì)環(huán)境濕度等觀測(cè)值進(jìn)行自動(dòng)控制和適時(shí)監(jiān)測(cè)，并利用聲音和燈光進(jìn)行越限報(bào)警及相應(yīng)的處理。藥品庫(kù)的建立對(duì)于建立國(guó)家的節(jié)約型戰(zhàn)略計(jì)劃具有積極意義，有效的降低了儲(chǔ)存藥品過(guò)程中的成本，同時(shí)還保證了藥品的安全。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）21.2 本文研究?jī)?nèi)容藥品庫(kù)溫度監(jiān)控系統(tǒng)包括單片機(jī)，溫度采集模塊，顯示模塊，按鍵控制模塊，報(bào)警和指示模塊五個(gè)部分。系統(tǒng)以 AT89C51 單片機(jī)為主控器，通過(guò)擴(kuò)展 A/D 接口，鍵盤輸入，數(shù)據(jù)處

10、理，數(shù)據(jù)顯示以及系統(tǒng)報(bào)警等相關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)的原理與結(jié)構(gòu)。并設(shè)有溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn) 4 個(gè)，并配有 4 個(gè)晶閘管輸出控制點(diǎn)，可控制加熱設(shè)備，其中溫度范圍為-1060，精度 0.5。系統(tǒng)主要功能如下： （1） 對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量； （2） 溫度越限報(bào)警；（3） 溫度及濕度的顯示；（4） 設(shè)定預(yù)期溫度值并顯示。藥品庫(kù)監(jiān)控設(shè)備為藥品庫(kù)房提供了精確的濕度控制，更有利于藥品的長(zhǎng)期存儲(chǔ)。并且該系統(tǒng)具有操作方便，控制靈活等優(yōu)點(diǎn)。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）3多路開(kāi)關(guān)第 2 章 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 藥品庫(kù)溫度監(jiān)控器設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)方案采用 AT89C51 單片機(jī)作控制器，溫度傳感器選用 DS18B

11、20 來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)字溫度計(jì)，系統(tǒng)由 6 個(gè)模塊組成：主控制器、測(cè)溫電路、顯示電路、控制電路、報(bào)警及指示電路、晶閘管加熱模塊。主控制器由單片機(jī) AT89C51 實(shí)現(xiàn)，測(cè)溫電路由 DS18B20 溫度傳感器實(shí)現(xiàn)，顯示電路由 4 位 LED 數(shù)碼管直讀顯示,，報(bào)警指示電路由蜂鳴器和發(fā)光二級(jí)管構(gòu)成，控制電路由按鍵構(gòu)成。其中 AT89C51 單片機(jī)為該系統(tǒng)的核心組成部分，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過(guò)程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。其系統(tǒng)組

12、成總方案設(shè)計(jì)框圖如圖 2.1 所示。圖 2.1 系統(tǒng)組成總方案設(shè)計(jì)框圖 本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是為了實(shí)現(xiàn)機(jī)務(wù)設(shè)備檢修數(shù)據(jù)采集。設(shè)備數(shù)據(jù)采集部分要求采集的數(shù)據(jù)分三類：1. 開(kāi)關(guān)量的檢測(cè)；2. 脈沖量的檢測(cè)；3. 模擬量的檢溫度檢測(cè)AT89C51 單片機(jī)系統(tǒng)溫度傳感器LED 顯示聲光報(bào)警電路晶閘管控制電路被測(cè)環(huán)境鍵盤輸入 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）4測(cè)。所使用的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確等特點(diǎn)，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)溫度的精度要求較高的場(chǎng)所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用，并且加有報(bào)警裝置，超過(guò)限制溫度可發(fā)出報(bào)警信號(hào)，還可以調(diào)整報(bào)警上下限溫度。2.2 CPU 的選擇根據(jù)

13、設(shè)計(jì)內(nèi)容，該系統(tǒng)的核心選擇 AT89C51 單片機(jī)。硬件的核心選用 Atmel公司產(chǎn)生的 AT89C51 單片機(jī)。它是一種低功耗、低電壓、高性能的 8 位微控處理器，采用的工藝是 Atmel 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器；其還具有體積小、可靠性高、功能強(qiáng)、價(jià)格低等特點(diǎn)。AT89C51 引腳如圖 2.2 所示。圖 2.2 AT89C51 引腳圖AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器，128 字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè) I/O 口線，兩個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51

14、可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）5引腳功能說(shuō)明： XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。/EA：當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FL

15、ASH 編程期間，此引腳也用于施加12V 編程電源。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。ALE：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， A

16、LE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。P0 口：P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。P1 口：普通 I/O 口。P2 口：P2 口輸出地址的高八位。P3 口：普通 I/O 口及第二功能。P3 口的第二功能如表一。表一： P3 口的第二功能口線第二功能名稱P3.0RXD串行線數(shù)據(jù)接收端P3.1TXD串行線數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2/INTO外部中斷 0 申請(qǐng)輸入端P3.3/INT1外部中斷 1

17、 申請(qǐng)輸入端P3.4T0定時(shí)器 0 計(jì)數(shù)輸入端P3.5T1定時(shí)器 1 計(jì)數(shù)輸入端P3.6/WR外部 RAM 寫(xiě)選通 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）6P3.7/RD外部 RAM 寫(xiě)選讀2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部只有 128KB 的 RAM，而在藥品庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)中僅僅依靠這128KB 是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。89C51 具有外部擴(kuò)展功能，最多可擴(kuò)展 64KB 的 RAM，所以可以通過(guò)外部數(shù)據(jù)擴(kuò)展來(lái)得到。常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，由于該系統(tǒng)需要的擴(kuò)展容量不大，一般采用靜態(tài) RAM，如SRAM6116、6264 等。當(dāng)單片機(jī)控制系統(tǒng)采用多片存儲(chǔ)器芯片時(shí)，比較簡(jiǎn)單的一種方法就是

18、線選發(fā)尋址。線選法的特點(diǎn)就是連線簡(jiǎn)單，不必專門設(shè)計(jì)邏輯電路。圖 2.3 89C51 與 6264 數(shù)據(jù)擴(kuò)展圖如圖 2.3 所示。AT89C51 通過(guò)線選法實(shí)現(xiàn)了 6264 擴(kuò)展成的 2KB 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CE120CE226WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D719VCC28GND146264D718D617D514D413D38D27D14D03Q719Q616Q515Q412Q39Q26Q15Q02G11OE174LS373+5V1k+5VVCCVSSRESET

19、P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT13P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL119P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE30P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039XTAL218EA31VCC40VSS2089C51XTAL2XTAL1 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）76264 的地址線 A0A7 與

20、 AT89C51 地址線經(jīng)地址鎖存器（如74LS373、74LS273、8282）與 P0.0P0.7 對(duì)應(yīng)相連，6264 的 A8A10 與AT89C51 的 P2.1P2.3 相連，6264 的地址線與數(shù)據(jù)總線 P0.0P0.7 對(duì)應(yīng)相連， 6116 的輸出允許控制線連在一起與 AT89C51 的 P3.7 連在一起，6264 的片選信號(hào)/ /OE 與 AT89C51 的地址線的 P3.6 相連。2.4 復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位狀態(tài)：?jiǎn)纹瑱C(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，可按復(fù)位鍵重新運(yùn)行，復(fù)位操作可以使單片機(jī)初始化。單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)得，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)得 RESE

21、T 引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘脈沖（兩個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。為了保證系統(tǒng)可復(fù)位，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，一般使 RESET 引腳保持 100ms 以上的高電平，單片機(jī)便可以可靠地復(fù)位。當(dāng) RESET 從高電平變?yōu)榈碗娖揭院?，單片機(jī)從 0000H 地址開(kāi)始執(zhí)行程序。在復(fù)位有效期間，ALE 和 PSEN 引腳輸出高點(diǎn)平。AT89C51 單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)后，21 個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值，除了 SP 為 07H，P0-P3 口為 FFH，其余均為 0。圖 2.4 按鍵電平復(fù)位電路圖復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位，上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位

22、操作。該設(shè)計(jì)采用的是按健電平復(fù)位電路，使用比較方便，在此復(fù)位電路中，干擾易串入復(fù)位端，在大多數(shù)情況下不會(huì)造成單片機(jī)的 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）8錯(cuò)誤復(fù)位，但會(huì)引起內(nèi)部某些寄存器錯(cuò)誤復(fù)位。在 RESET 復(fù)位引腳上接一個(gè)去耦電容。在程序跑飛時(shí)，可以手動(dòng)復(fù)位，按下按鍵后，使 RESET 端產(chǎn)生高電平，按鍵時(shí)間決定復(fù)位時(shí)間，這樣就不用在重起單片機(jī)電源，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。如圖2.4 所示。2.5 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路是用來(lái)產(chǎn)生 AT89C51 單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘信號(hào)，AT89C51 本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)，AT89C51 在唯一的時(shí)鐘信號(hào)的控制下嚴(yán)格的按時(shí)執(zhí)行指令進(jìn)行工

23、作，時(shí)鐘的頻率影響單片機(jī)的速度和穩(wěn)定性。通常時(shí)鐘由于兩種形式：內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘。89C51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器（及與非門的一個(gè)輸入端編程為常有效時(shí)） ，用于構(gòu)成片內(nèi)振蕩器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。在 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接晶體或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器，如圖 2.5 所示。圖 2.5 時(shí)鐘電路圖外接晶振時(shí)，C1 和 C2 值通常選擇為 30pF 左右；但電容太小會(huì)影響振蕩的頻率，穩(wěn)定性和快速性。外接陶瓷諧振器時(shí)，C1 和 C2 可穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用，振蕩頻率范圍是

24、 0 到 24MHz。為了減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作，諧振器和電容應(yīng)盡可能安裝的與單片機(jī)芯片可靠晶振頻率為在1.2MHZ12MHZ 之間，頻率越高單片機(jī)的速度就越快，但對(duì)存儲(chǔ)器要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的 HUMIREL 電容，采用晶振頻率為 12MHZ。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）9內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)二分頻的觸發(fā)器，其輸出是單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)。2.6 CPU 最小系統(tǒng)圖最小系統(tǒng)由時(shí)鐘電路和復(fù)位電路構(gòu)成，圖 2.6 為最小系統(tǒng)圖。圖 2.6 最小系統(tǒng)圖A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CE

25、120CE226WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D719VCC28GND146264D718D617D514D413D38D27D14D03Q719Q616Q515Q412Q39Q26Q15Q02G11OE174LS373+5V1k+5VVCCVSSRESETP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT13P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL119P2.021P2.122P2.223P2.3

26、24P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE30P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039XTAL218EA31VCC40VSS2089C51XTAL2XTAL1 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）10第 3 章 藥品庫(kù)溫度監(jiān)控器輸入輸出接口電路設(shè)計(jì)3.1 藥品庫(kù)溫度傳感器的選擇目前，在工業(yè)控制的很多領(lǐng)域，溫度監(jiān)控普遍是利用熱敏電阻組成的測(cè)溫電路，經(jīng)過(guò) A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換后實(shí)現(xiàn)測(cè)溫，但熱敏電阻的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致測(cè)溫易受外界干擾，切精度不高。美國(guó) Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 具有體積小、精度高、

27、適用電壓寬、采用一線總線、可組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測(cè)溫效果，是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ON-B0ARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 “一線總線”獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。圖 3.1 DS18B20 結(jié)構(gòu)圖現(xiàn)在，新一代的 DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。使用戶可以充分發(fā)揮“一線總線”的優(yōu)點(diǎn)。 同 DS18B20 一樣，DS18B20 也支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為-55C+125C，在-10+85C 范圍內(nèi)，精度為0.5C?，F(xiàn)場(chǎng)

28、溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V5.5V 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）11靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。且滿足課程設(shè)計(jì)要求的-1060的要求。圖 3.1 DS18B20 結(jié)構(gòu)圖。 （一）DS18B20 的特性:（1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5V，寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。（2）獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。（3

29、）DS18B20 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。（4）DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。（5）溫范圍55125，在-10+85時(shí)精度為0.5。（6）可編程的分辨率為 912 位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 0.5、0.25、0.125和 0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。（7）在 9 位分辨率時(shí)最多在 93.75ms 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12 位分辨率時(shí)最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。（8）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送

30、 CRC 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。（9）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。（二）DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及 DS18B20 的管腳排列64 位光刻 ROM 是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列號(hào)。不同的器件地址序列號(hào)不同。DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64 位光刻ROM，溫度傳感器，非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL，高速暫存器。圖 3.2 為DS18B20 外電源接線圖。(1) DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端。(2) GND 為電源地。(3) VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 本科生課程

31、設(shè)計(jì)（論文）12圖 3.2 DS18B20 引腳外電源接線圖在外部電源供電方式下，DS18B20 工作電源由 VDD 引腳接入，此時(shí) I/O 線不需要強(qiáng)上拉，不存在電源電流不足的問(wèn)題，可以保證 轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)在總線上理論可以掛接任意多個(gè) DS18B20 傳感器，組成多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)，如圖 3.3 所示。圖 3.3 多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)圖3.2 晶閘管輸出接口電路設(shè)計(jì) 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）13圖 3.4 晶閘管控制電路。該控制器實(shí)時(shí)監(jiān)控藥品庫(kù)的溫度，溫度檢測(cè)點(diǎn)為 4 點(diǎn)，并配有 4 個(gè)晶閘管控制輸出控制點(diǎn)，可控制加熱設(shè)備，溫度檢測(cè)范圍-1060，精度 0.5。根據(jù)設(shè)計(jì)要求本次設(shè)計(jì)通過(guò) P2 口輸出高低電平

32、，從而控制溫度加熱器加熱與否，以達(dá)到控制藥品庫(kù)溫度的目的。圖 3.4 晶閘管控制電路。3.3 人機(jī)對(duì)話接口電路設(shè)計(jì)如圖 3.5 所示，此設(shè)計(jì)的顯示器接口電路采用共陰極 LED 數(shù)碼管，該顯示器件由八個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，通過(guò)不同的組合可以顯示 09，AF 及小數(shù)點(diǎn)。數(shù)碼管的公共端相當(dāng)于一個(gè)總開(kāi)關(guān)，一般稱為位碼開(kāi)關(guān)，當(dāng)它為高時(shí)，數(shù)碼管全滅；當(dāng)它為低時(shí)，根據(jù)發(fā)光二極管的狀態(tài)，高電平，該段亮；低電平，該段不亮。輸出一個(gè)斷碼就可以控制 LED 顯示器的字形。溫度的測(cè)得值及其正負(fù)將測(cè)得溫度值。圖 3.5 LED 顯示模塊 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）14圖 3.6 按鍵控制模塊運(yùn)用可編程芯片 98C51 控制鍵盤

33、掃描。在該設(shè)計(jì)的鍵盤接口電路中，89C51的 P3.0P3.3 口接鍵盤，通過(guò)鍵盤設(shè)置上限與下限溫度值。如圖 3.6 所示。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）15第 4 章 藥品庫(kù)溫度監(jiān)控器設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件實(shí)現(xiàn)功能綜述藥品庫(kù)溫度監(jiān)控系統(tǒng)軟件主要由主程序、中斷子程序、數(shù)據(jù)采集子程序、顯示子程序、報(bào)警子程序等模塊組成,因?yàn)?C 語(yǔ)言編寫(xiě)的軟件易于實(shí)現(xiàn)模塊化,生成的機(jī)器代碼質(zhì)量高、可讀性強(qiáng)、移植好,所以本系統(tǒng)的軟件采用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)。系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)的功能：1) 通過(guò) LCD 顯示溫度值；2) 比較監(jiān)測(cè)到的溫值和報(bào)警設(shè)置值,發(fā)現(xiàn)超限則蜂鳴器報(bào)警提示；3）系統(tǒng)定期把相關(guān)溫?cái)?shù)據(jù)通過(guò)串行通信傳給上位機(jī) PC 機(jī)

34、；4) 根據(jù)相應(yīng)的溫值控制溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行；5）顯示子程序?qū)γ看斡蓚鞲衅魉杉臄?shù)值經(jīng)量化處理后所得到的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行顯示；6）報(bào)警子程序是當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)。4.2 流程圖設(shè)計(jì)4.2.1 溫度、報(bào)警流程圖設(shè)計(jì)藥品庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí) 24 小時(shí)連續(xù)的采集和記錄監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的溫度變化情況，以數(shù)字、圖形和圖像等多種方式進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和記錄存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)信息，監(jiān)測(cè)點(diǎn)為 4 個(gè)?？稍O(shè)定監(jiān)控點(diǎn)位的溫度報(bào)警上下限值，當(dāng)出現(xiàn)被監(jiān)控點(diǎn)位數(shù)據(jù)異常時(shí)可自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如圖 4.1 所示。溫度模塊主要包括 DS18B20 的初始化以及與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)處理。DS18B20 與微處理器之間的通信比較復(fù)雜，每一次通信之

35、前必須進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位的時(shí)間、等待時(shí)間、回應(yīng)時(shí)間應(yīng)嚴(yán)格按時(shí)序編程。溫度采集系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)輸入通道、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出及顯示這五個(gè)部分組成。輸入通道要實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象的檢測(cè)、采樣和信號(hào)轉(zhuǎn)換等工作。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理要用存儲(chǔ)器把采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并進(jìn)行管理和調(diào)用。數(shù)據(jù)處理就是從采集到的原始數(shù)據(jù)中，刪除干擾噪聲、無(wú)關(guān)信息和不必要的信息，提取出反映被測(cè)對(duì)象特征的重要信息。如圖 4.2 所示。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）16YNN Y Y 圖 4.1 指示、報(bào)警模塊流程圖圖 4.2 讀取溫度值模塊流程圖開(kāi)始采樣當(dāng)前溫度小于下限大于上限溫度正常指示返回低溫警報(bào)高溫警報(bào)開(kāi)始傳感器初

36、始化發(fā)跳過(guò)讀序列號(hào)指發(fā)溫度轉(zhuǎn)換指令讀溫度值低字節(jié)讀溫度值高字節(jié)高低字節(jié)合并返回溫度值結(jié)束 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）17NN4.2.2 主程序流程圖設(shè)計(jì)藥品庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)先用溫度傳感器檢測(cè)出藥品庫(kù)內(nèi)的溫度，讀取成功后顯示在監(jiān)視器內(nèi),然后監(jiān)視器會(huì)和程序內(nèi)的設(shè)定值，即濕度檢測(cè)范圍-1060，若不在其范圍之內(nèi),則監(jiān)控器會(huì)發(fā)生報(bào)警，使值班人員來(lái)處理藥品庫(kù)內(nèi)的溫度，可用加熱裝備對(duì)藥品庫(kù)加溫，者降低藥品庫(kù)內(nèi)的溫度；報(bào)警 2 秒，若沒(méi)有超過(guò)限度，也延遲 2 秒，然后重新檢測(cè)溫度，循環(huán)下去。如圖 4.3 所示。 Y Y圖4.3 主程序流程圖開(kāi)始采集溫度數(shù)據(jù)分析延時(shí) 2 秒是否越限聲光報(bào)警結(jié)束晶閘管加熱低溫報(bào)警 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）18第 5 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析5.1 系統(tǒng)原理圖圖 5.1 藥品庫(kù)監(jiān)控器整體硬件圖P2.4 (P2.5)(P2.6)(P2.7)P1.0 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）195.2 系統(tǒng)原理綜述藥品庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)以 T89C51 單片機(jī)為主控器件，以溫度度傳感器，LCD 顯示屏外部器件的針對(duì)藥品庫(kù)房的溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用相關(guān)傳感器采集數(shù)據(jù)，用單片機(jī)