王維洲5醫(yī)用冰箱溫度控制器

1、醫(yī)用冰箱溫度控制器作 者 姓 名：王維洲學 號： 20123509指 導 教 師：石亞和 教授單 位 名 稱：信息科學與工程學院專 業(yè) 名 稱：測控技術與儀器東 北 大 學2015年1月Temperature Controller of Medical Refrigetatorby Wang WeizhouSupervisor: Professor Shi YaheNortheastern UniversityJanuary 2015東北大學單片機課程設計說明書設計任務書課程設計（論文）任務書課程設計（論文）題目：醫(yī)用冰箱溫度控制器基本內容基本要求：檢測和控制冰箱內溫度，要求控制范圍40.5，

2、能設置報警等參數。課程設計（論文）專題部分：題目： 醫(yī)用冰箱溫度控制器 基本內容：這次設計是學生在老師給題目的前提下，學生自行設計，并運用Protel畫圖軟件畫出原理圖，且調試軟件程序以實現其功能。學生接受課程設計（論文）題目日期 第19周指導教師簽字：2015年1月12日i東北大學單片機課程設計說明書AbstractAbstractThis paper introduces how to use microcomputer to control the medical refrigerator temperature at a degree of control precision. Fir

3、st thing is how to use the hardware to realize the circuit. In this design, set the temperature required with the keyboard, and measure the refrigerator temperature with DS18B20. Then the data are transmitted to the microcomputer for processing. The buzzer ringing simulates the working state of the

4、refrigerator compressor, and the flow-water light flickering simulates the normal circumstances of refrigerators temperature. Then we use specific programming to implement the control. In the main program, the compressor is started when the measuring temperature is higher than the ceiling temperatur

5、e and is stopped when the temperature dropped to the floor temperature. The temperature measured and the temperature set are compared to each other constantly to determine whether the compressor works realizing the control of refrigerator temperature. The refrigerator temperature keeps nearby with t

6、he value set up with the keyboard.Keywords: Temperature Controller of Medical Refrigerator, AT89C51, Buzzer, Flow-water Light.摘要本文介紹了如何用單片機實現醫(yī)用冰箱溫度的控制，控制精度在0.5度。首先是怎么用硬件實現該電路，本設計中，用鍵盤設定要求達到的溫度， DS18B20測量冰箱溫度，將數據傳輸到單片機進行處理，用蜂鳴器的鳴響模擬冰箱壓縮機的工作狀態(tài)，用流水燈的閃爍模擬冰箱溫度處于正常情況。然后用具體的編程實現該控制，在主程序中，若測量的溫度高于上限溫度時，則啟動壓

7、縮機。當溫度降到下限溫度時，停止壓縮機工作。檢測到的溫度不斷和設定的溫度進行比較，決定壓縮機是否工作，實現冰箱溫度的控制，其冰箱的溫度維持在通過鍵盤設定的值附近。關鍵詞：醫(yī)用冰箱溫度控制器，AT89C51，蜂鳴器，流水燈- iv -東北大學單片機課程設計說明書目錄目錄課程設計（論文）任務書iAbstractii摘要iii第一章 緒論11.1醫(yī)用冰箱溫度控制器簡介11.2設計主要內容11.2.1溫度獲取11.2.2溫度控制2第二章 系統(tǒng)硬件設計32.1硬件組成32.2DS18B20測溫模塊32.3蜂鳴器模塊42.4溫度顯示模塊42.5流水燈模塊5第三章 系統(tǒng)軟件設計63.1 主程序63.2主程序

8、框圖及初始化8第四章 實驗與分析104.1 設置溫度104.2 檢測溫度104.3 降溫過程10參考文獻12心得體會13附錄一 程序清單14附錄二 原理圖15 東北大學單片機課程設計說明書第一章 緒論第一章 緒論1.1醫(yī)用冰箱溫度控制器簡介每個醫(yī)療科室必配設備，主要用于放置和保存各類藥品、血培養(yǎng)瓶、疫苗、酶、激素、干細胞、血小板、精液、移植的皮膚以及動物的組織樣本、提取的RNA 以及基因文庫和一些重要的生物和化學試劑等特殊藥品的專業(yè)冷藏柜。1.2設計主要內容1.2.1溫度獲取在本設計中，醫(yī)用冰箱通過數字溫度傳感器DS18B20獲取冰箱內部溫度T1，人們可以通過鍵盤輸入希望達到的溫度T2，這兩個

9、數據經傳輸送到單片機，進行判斷處理。其中T2只輸入一次，而單片機不斷的去檢測冰箱溫度T1，不斷和T2比較，因此達到了對冰箱溫度的實時控制。其中，選用DS18B20數字溫度傳感器有其理由所在。在傳統(tǒng)的模擬信號溫度測量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補償問題、多點測量切換誤差問題和放大電路零點漂移誤差問題等技術問題，才能夠達到較高的測量精度。另外一般監(jiān)控現場的電磁環(huán)境都非常惡劣，各種干擾信號較強，模擬溫度信號容易受到干擾而產生測量誤差，影響測量精度。因此，在溫度測量系統(tǒng)中，采用了抗干擾能力強的新型數字溫度傳感器DS18B20，它有以下主要特性：（1）適應電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5V，在寄生

10、電源方式下可由數據線供電；（2）獨特的單線接口方式，DS18B20 在與單片機連接時僅需要一條口線即可實現單片機與DS18B20 的雙向通訊；（3）DS18B20 支持多點組網功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現組網多點測溫；（4）DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內；（5）溫范圍55125，在-10+85時精度為0.5（6）可編程的分辨率為912 位，對應的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625；鍵盤采用44的矩陣鍵盤，單片機通過行掃描法對其掃描，可以在軟件部分定義每個按鍵的數值，因此可以得到人

11、們設定的溫度值。此設計中，鍵盤設置溫度時設置成整數溫度即可。1.2.2溫度控制當得到冰箱溫度T1和設置溫度T2后，單片機判斷這兩個數值并作出命令執(zhí)行硬件電路。在實際的冰箱溫度控制中，通常冰箱溫度維持在一個溫度范圍內，在此設計中，由于DS18B20在-10+85時精度為0.5，因此可以設置次冰箱的溫度范圍在T20.5。當溫度升高到T2+0.5時，啟動壓縮機進行降溫；當溫度降低到T2-0.5時，停止壓縮機的工作。這樣反復檢測，反復判斷，是溫度維持在了T20.5；由于醫(yī)用冰箱通常在4左右，故T2的值一般大于0。實際操作中，可以根據實際需要進行設置0+85的任意值。此課程設計中，處于現實考慮，當壓縮機

12、工作時，用蜂鳴器進行模擬，蜂鳴器鳴響說明冰箱在降溫過程中；當冰箱內溫度正常時，用8個LED組成的流水燈表示壓縮機沒有工作的正常狀態(tài)。-16-東北大學單片機課程設計說明書第二章 系統(tǒng)硬件設計第二章 系統(tǒng)硬件設計2.1硬件組成在硬件設計電路中，用到了AT89C52單片機，DS18B20數字溫度傳感器，8個數碼管，8個LED和電阻組成的流水燈，一個蜂鳴器，44的矩陣鍵盤，2個74LS595芯片。基本硬件結構圖如圖2.1所示。圖2. 1 醫(yī)用冰箱溫度控制器硬件組成檢測到的溫度T1和設置的溫度T2分別在左邊4個和右邊4個數碼管顯示。T2經設定在工作中不在變化，而T1隨著環(huán)境溫度不斷地發(fā)生變化。2.2DS

13、18B20測溫模塊圖2.2 DS18B20模塊電路圖單片機通過P1.3給數字溫度傳感器DS18B20發(fā)送命令且獲得數據。2.3蜂鳴器模塊圖2.3 蜂鳴器模塊電路圖單片機通過P3.6給蜂鳴器脈沖信號，使得蜂鳴器鳴響和停止鳴響。2.4溫度顯示模塊圖2.4 溫度顯示模塊電路圖單片機將數據送到74LS595且通過控制實現數碼管的顯示。2.5流水燈模塊圖2.5 流水燈模塊電路圖流水燈為上拉型的，通過P2.0-P2.7給LED燈高低電平，決定其滅還是亮，周期性的順序給這8個LED燈低電平，即實現了流水燈的效果。東北大學單片機課程設計說明書第三章 系統(tǒng)軟件設計第三章 系統(tǒng)軟件設計3.1 主程序void ma

14、in(void) uchar key_value1,key_value2;double p,q,h; uint tr; /延時 static unsigned short int jinagwen_flag=0; jinagwen_flag=zhengchangjiance;while(1)while(1)Write1_595();key_value1 = Scan_Key();/keydown();if(key_value1=key_value2)continue;elseswitch(key_value1)case 0:break;case 0x88:led_buf16 = 0,p=0;b

15、reak;case 0x84:led_buf16 = 1,p=1;break;case 0x82:led_buf16 = 2,p=2;break;case 0x81:led_buf16 = 3,p=3;break;case 0x48:led_buf16 = 4,p=4;break;case 0x44:led_buf16 = 5,p=5;break;case 0x42:led_buf16 = 6,p=6;break;case 0x41:led_buf16 = 7,p=7;break;case 0x28:led_buf16 = 8,p=8;break;case 0x24:led_buf16 = 9

16、,p=9;break;if(key_value1=0x00)continue;else break;while(1)Write1_595();key_value2 = Scan_Key();if(key_value2=key_value1)continue;elseswitch(key_value2)case 0:break;case 0x88:led_buf17 = 0,q=0;break;case 0x84:led_buf17 = 1,q=1;break;case 0x82:led_buf17 = 2,q=2;break;case 0x81:led_buf17 = 3,q=3;break;

17、case 0x48:led_buf17 = 4,q=4;break;case 0x44:led_buf17 = 5,q=5;break;case 0x42:led_buf17 = 6,q=6;break;case 0x41:led_buf17 = 7,q=7;break;case 0x28:led_buf17 = 8,q=8;break;case 0x24:led_buf17 = 9,q=9;break; if(key_value2=0x00)continue;else break; p=led_buf16;q=led_buf17;/jianceprogramdelay0(10); while

18、(1) Write2_595(); tr = ReadTemperature();led_buf20 =(tr/1000);led_buf21 =(tr%1000)/100)+10;led_buf22 = (tr%100)/10;led_buf23 = (tr%10);led_buf24 =0;led_buf25 =0;led_buf26 =led_buf16 ;led_buf27 =led_buf17 ;h=(double)tr)/100;/溫度判斷和控制if(jinagwen_flag=zhengchangjiance) &(h(p*10+q)+0.5)fengmingqi(); jina

19、gwen_flag=jiangwenguocheng;if(jinagwen_flag=zhengchangjiance) &(h=(p*10+q)+0.5) liushuideng();if(jinagwen_flag=jiangwenguocheng)&(hT2+0.5時，蜂鳴器開始鳴響，表示壓縮機在工作降溫過程中，如圖4.1.圖4.1 降溫過程圖當T1T2-0.5時，蜂鳴器停止鳴響，停止降溫，處于流水燈狀態(tài)如圖4.2.當T1T2+0.5且不降溫也不升溫時，裝置處于正常工作狀態(tài)，用流水燈的閃爍表示，如圖4.2.圖4.2 正常溫度圖東北大學單片機課程設計說明書參考文獻參考文獻1 蔣丹.淺談醫(yī)

20、用冰箱的管理J.江蘇省蘇州市第五人民醫(yī)院，2012:1.2 陳延奎.基于MCS-51單片機的電冰箱控制器J.電子工程師，2008,34（2）：1-2東北大學單片機課程設計說明書心得體會心得體會在這一周的單片機課程設計中，遇到了好多困難，也收獲了好多。首先在繪制原理圖和PCB印刷電路板時，由于經驗甚少，對軟件使用及其一些電器規(guī)則不太熟悉，在第一次板子畫完之后，自己都感覺很失敗，DRC檢驗的時候出現了好多錯誤，有的是由于安全距離的問題，最嚴重的是Net-broken的錯誤，剛開始我不知道這是一個什么問題，所以讓老師幫我檢查，結果不僅僅這些，就連最基本的元器件布局都不合理，浪費板材，而且連線不可理，

21、導致最后連線遇到障礙，真的是越連越“無路可走”了，老師給我指導了之后，也明白了好多自己沒有發(fā)現的問題，所以想重新導入網絡表，重現畫一次。第二次繪制PCB板效率和效果比較好，由于注意了上一次畫板的問題，所以用了4個小時就繪制完成了，當這次檢驗時又發(fā)現了Net-broken的錯誤，但我還是不知道是什么錯誤，但這次總共的錯誤就這一個。我嘗試著把有問題的那個線路打開，一步一步走，最后唯一發(fā)現我在頂層和底層有兩條電路連在一起但是沒有過孔，我就嘗試著打了一個過孔，結果竟然No Error了，原來是這樣！對第二次制板特別欣慰。這次繪制電路板使我對protel99軟件熟悉了很多，也學習了很多，真的感覺花費這些

22、時間很值得。然后就是編程了，之前編程實現實際應用的經歷很少，所以我決定這次抓住一定要抓住機會好好鍛煉鍛煉。在之前選擇課設題目時，我并沒有考慮哪個好做，只是選擇了比較感興趣的醫(yī)用冰箱溫度控制器。結果實際做的時候發(fā)現，我的課設題目根本不在需要其他外設了，這個感覺是一個遺憾，內心講，還是希望做一些外設的器件，練一練，但實際情況是老師給的板子上東西已經足夠了。所以最后我決定不在糾結外設的東西，好好熟悉原來板子上的東西，把本來有的器件一定要用明白。整個編程過程花了差不多兩天時間，這次僅僅往單片機下載程序就下了120多次，我很感慨自己這么多次竟然堅持下來了！當最后的調試結果出來之后，快樂只能自己體會到！一

23、周很快，有為了這次課設通宵的那兩個晚上，一次是繪制PCB板，一次是趕著編程。學習了很多，和隊友配合十分默契。我堅信這次課程設計對我以后的學習和工作會帶來很多幫助。特別感謝老師每一次耐心地指導和教誨，因為我讓老師看我第一次畫的板子時，我自己都感覺整個圖特別亂，不忍直視！而老師卻很平靜地給我指出我的錯誤，還幫我改正，布局！再次感謝老師！希望您以后工作順利，身體健康！同時也特別感謝幫助我的同學，感謝隊友陳康的信任和支持，合作愉快！東北大學單片機課程設計說明書附錄二 原理圖附錄一 程序清單#include#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int/檢測模塊*#define NOP() _nop_() /* 定義空指令 */#define _Nops() _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /*定義空指令*/sbit DAT_595_PIN = P10; sbit SCK_595_PIN = P12;sbit RCK_595_PIN = P11; sbit DQ=P13; sbit BEEP = P36;uchar code num_buf222=