1、畢 業 設 計學生姓名： 學 號： 學 院： 電氣工程學院 專 業： 電氣工程及其自動化 題 目： 基于at89c52的大型冷庫控制系統 指導教師： 評閱教師： 2013年6月 畢 業 設 計 中 文 摘 要 隨著工業的逐步發展，大型冷庫也逐漸實現自動化智能控制，對石家莊蔬菜市場的冷庫改造有力支持。大型冷庫的控制系統主要以單片機at89c52為核心控制部件，溫度測量以數字溫度傳感器ds18b20為主要部件，通過對單片機程序設定，根據冷庫內溫度控制制冷設備的運行，實現溫度自動控制，控制系統自動化程度大大提高，溫度控制精確，節約了能源。系統應用程序由結構化模塊實現，以實現對每一個冷庫的實時控制。該

2、系統在實際使用中，不但可以起到節能作用，而且解決了冷藏庫溫度進行實時測控這項靠人力是難以完成的任務，提高了冷藏產品的質量。關鍵詞 冷庫 溫度 自動控制 模塊化畢 業 設 計 外 文 摘 要title large cold storage control system based on at89c52 abstract with the development of industry, large refrigerator also gradually realize automation intelligent control, strong support of cold storage t

3、ransformation of shijiazhuang vegetable market. the control system of large cold storage the main mcu at89c52 as the core control unit, temperature measurement with digital temperature sensor ds18b20 as the main component, by setting the scm program, according to the cold temperature control of refr

4、igeration equipment operation, realizes the automatic control of temperature, degree of automation control system is greatly improved, accurate temperature control, energy saving. system application is made of the structural module, in order to realize the real-time control of each cold storage. the

5、 system in practical use, not only can play an important role in energy-saving, but also solve the freezer temperature real-time measurement and control it by human is difficult to complete the task, improve the storage quality.key words cold storage temperature control modularization 本 科 畢 業 設 計 第

6、頁 共 頁目 錄1 引言 11.1 課題研究的意義和目的 11.2 課題國內外發展狀況 11.3 冷庫的發展趨勢 42 系統的硬件設計 52.1 系統原理圖 52.2 單片機at89c52的介紹 52.3 復位電路介紹 82.4 時鐘電路介紹 82.5 溫度傳感器的介紹 92.6 lcd顯示電路介紹 122.7 控制電路的設計 142.8 鍵盤電路設計 153 系統的軟件設計 173.1 軟件的組成 173.2 單片機的開發語言和開發環境 183.3 主程序模塊設計 183.4 lcd顯示模塊設計 203.5 溫度采集模塊設計 21結論 22致謝 23參考文獻24附錄 程序清單 25附圖 主電

7、路原理圖 42 畢 業 本 科 設 計 第43頁 共42頁1 引言 石家莊蔬菜市場引進的大型冷庫，該冷庫的溫度控制系統為人工手動控制，值班人員工作強度大，庫溫控制精確度差，易出錯，影響庫存產品質量。現在對該系統進行單片機控制的自動化改造，使得控制系統自動化程度大大提高，溫度控制精確，節約了能源，提高了庫存產品質量。1.1 課題研究的意義和目的人類的生活和工作與溫度密切相關，溫度在人類生活環境中扮演著非常重要的角色，溫度作為工業生產重要的工藝參數之一，無論在鋼鐵、冶金、水泥、石化、玻璃、醫藥等等行業，幾乎各種工業部門都必須要考慮著溫度的因素的影響，都需要對溫度進行處理。冷庫（cold stora

8、ge），利用降溫設施創造適宜的濕度和低溫條件的倉庫，又稱為冷藏庫，用人工制冷的方法讓固定的空間達到規定的溫度便于貯藏物品的建筑物。是貯存、加工產品的場所。延長各種各樣產品的貯存期限，可以擺脫氣候的影響，還可以調節市場供應。冷庫可廣泛應用于乳品廠、食品廠、化工廠、制藥廠、禽蛋倉庫、果蔬倉庫、賓館、酒店、超市、部隊、試驗室、醫院、血站等。冷庫主要用作對乳制品、食品、肉類、禽類、水產、果蔬、冷飲、茶葉、花卉、化工原料、藥品、電子儀表儀器等的恒溫貯藏。由于我國食品專用冷庫不足，食品冷藏鏈的不協調，以及食品管經營的各種因素，導致每年約萬噸鮮水果、蔬菜、乳制品和其他易腐食品腐爛變質，失去價值，造成每年損失

9、上億元。面對我國十三億的人口大國，食品資源更加寶貴，我們應該盡快改觀，這樣中國的食品工業的水平將大幅度提升，而且不會再造成資源的大量浪費，使資源得到合理應用。隨著我國經濟的不斷增長，冷庫人工控制已經不能滿足正常的需求，需要對冷庫進行溫度的自動調節和控制，獲得更精確溫度參數，冷庫制冷系統實現自動化，已經成為當今冷庫生產管理所應必備功能。1.2 課題國內外發展狀況我國自1955年開始建造第一座貯藏肉制品冷庫，1968年建成第一座貯藏水果冷庫，1978年建成第一座氣調庫。1995年首次引進組合式氣調庫先進工藝，氣調冷庫使國內用戶亦取得了較好的經濟效益。經過了多個時期的快速發展后，冷庫產業按照儲存貨物

10、的溫度不同及儲藏方式的不同，目前我國冷庫可分為超低溫庫、冷藏庫、冷凍庫、果蔬氣調庫等主要冷庫類型。在農副產品物價上漲、國家對冷庫建設給與補貼政策等推動下，國內冷庫建設在2010-2011兩年曾有一個小高潮，當年行業增速達到35%，存在部分地區重復建設以及冷庫建造技術水平低等問題。導致目前中大城市低端冷庫相對過剩、高水平冷庫極度缺乏，中小城市冷庫等設備奇缺。據此我們估計2013-2015年將有約800萬噸的冷庫新增和升級需求，同時國內70%的冷庫壽命已達30年以上，而冷庫的壽命一般為20-40年。以2013年冷庫900萬噸的存量、20年更新周期計算，未來10年冷庫每年更新需求將達60萬噸。我們保

11、守的估算2013-2015年冷庫建設復合年均增速率達14%。低溫倉儲業由于冷藏冷凍食品產業的快速發展取得重大進步。據空調制冷大市場調查數據獲悉可知，我國各類生鮮品年總產量約7億噸，冷凍食品的年產量在2500萬噸以上，總產值520億元以上，年營業額在500萬元（含500萬）以上的食品冷凍、冷藏企業約2萬家（包括加工企業內的冷庫車間及冷藏庫），就業人員250萬人，全國冷庫容量達900萬噸左右。相比改革開放初期，不僅冷庫總容量增加了一倍半，冷庫的建設技術也得到了明顯進步。土建冷庫已經不能滿足目前市場對冷庫的需求，上海吳徑冷庫和錦江國際低溫物流公司為代表的傳統土建冷庫，根據市場需要與物流的要求得到改造

12、，冷藏的溫度帶得到拓寬、改建了封閉式低溫站臺。以大連海洋漁業公司、中外運上海冷鏈物流公司、杭州肉聯廠、山東銀座圣洋、青島港怡之航、寧波遠東、煙臺中魯等企業為代表，按照冷鏈物流中心的要求建造了一大批新型的現代冷庫，不僅溫控幅度寬、最低庫溫已達零下55度，單體冷庫容量已達3.5萬噸以上，最大冷庫群的容量達到10萬噸以上，有的冷庫的自動化程度已達到國際先進水平，封閉式站臺、升降式裝卸平臺、低溫理貨區、形式多樣的貨架和托盤的配置已被這些現代冷庫所普遍采用。大連冰山和煙臺冰輪是冷庫行業的排頭兵，具有相當高的知名度，冷庫的承接量和技術水平都是其他冷庫企業難以企及的。因此在一些高端冷庫市場占據壟斷地位。他們

13、的冷庫通常包含數十個庫間，每個庫間應用24個溫控器不等。一個冷庫的溫控器用量可能達到100個以上。但現在也有一種趨勢，不用溫控器，用單片機開發的專用控制器或者plc，加上熱電阻來完成溫度控制。超低溫庫主要用來儲藏保管溫度需低于-20的貨物，如部分凍肉、凍魚、凍海產品、冷凍調理食品及冰激凌。保證貨物在超低溫條件下質變速度最小，增長保存期限。冷凍庫主要用來儲藏保管溫度介于-2一20之間的貨物，如部分凍畜肉、凍家禽肉、熏制品、奶油等。保證貨物在該溫度范圍內保持最佳鮮度、營養及食用品質。冷藏庫主要用來儲藏保管溫度介于2一10之間的貨物，如鮮魚、奶油、奶制品、酒類、蛋品、火腿等。保持貨物在該溫度范圍內口

14、感、營養價值最佳。氣調庫利用人工制冷制造低溫環境和調節氣體介質成分的方法，抑制果蔬生理活動，達到延長儲存時間、保持果蔬新鮮程度和延長果蔬銷售貨架期的目的。從冷庫的現狀與發展趨勢來看，果品恒溫氣調庫發展迅速，低溫庫比例有所增加，適合農戶建造使用的微型冷庫異軍突起，裝配式冷庫及以氟里昂為制冷劑的分散式制冷系統推廣力度正在加大，冷庫設計更加趨于優化，自動化控制程度逐步提高，政府安全生產和質量監督等管理部門對冷庫的監管力度大大加強。國內冷庫行業正朝著采用發泡聚氨酯或聚苯乙烯板隔熱材料的輕便預制裝配化、低溫大型化、管理及進出庫貨物裝卸自動化、果蔬冷庫恒溫氣調化、冷風機代替排管和廣泛使用氟里昂制冷劑的操作

15、方便、靈活多樣、高效安全、環保節能的方向發展。長期以來，我國冷庫的建設速度就和冷庫的技術創新水平不成正比，很多新開建的冷庫采用的仍然是幾十年前的建造方式，這就導致我國冷庫的發展僅表現在了數量和規模上，卻沒有體現到科技含量上。專家認為，我國冷庫建設在很大程度上存在盲目性，凸顯出了重復集中建庫，經營模式同質化等問題，而解決這一問題的關鍵就是專業化建庫，細分市場。并且我國完整獨立的冷鏈系統尚未形成，市場化程度很低，冷凍冷藏企業有條件的可改造成連鎖超市的配送中心，形成冷凍冷藏企業、超市和連鎖經營企業聯營經營模式。建立食品冷藏供應鏈，將易腐、生鮮食品從產地收購、加工、貯藏、運輸、銷售，直到消費者的各個環

16、節都處于標準的低溫環境之中，以保證食品的質量，減少不必要的損耗，防止食品變質與污染。不過相比發達國家的先進水平，無論是冷凍冷藏食品的生產，還是冷藏庫的數量與技術水平及其運營方式，我國都還存在較大差距。 從人均占有冷藏庫的容量看，美國是中國的10.3倍，日本是中國的15.73倍。我國的肉類水產、果蔬等生鮮食品發展很快，肉的產量已是世界第一，但由于冷藏設施跟不上，在流通過程中的損失與損耗很大;速凍食品已成為當今世界上發展最快的食品之一，發達國家人均年消費速凍食品一般在20公斤以上，我國人均還不到6公斤，美國、日本等國速凍食品的品種有幾千種，我國不超過600種，其原因很多，冷藏設施的不足也是其中之一

17、。 從冷庫的質量及其運營方式看，我國冷庫的80%以上是上世紀90年代以前的多層土建冷庫，新型的裝配式立體化冷庫不到20%。多層土建冷庫技術含量低，溫控區間小，相關設施不配套、有的已經陳舊老化，從體制與適用范圍上分屬于肉類、水產、果蔬企業，企業自運營冷庫的效益不高，專業化社會化的第三方綜合冷藏物流企業較少，不能適應我國生鮮與速凍食品發展的需要。1.3 冷庫的發展趨勢按城市的物流發展規劃調整現有冷藏庫布局，構建各地區新的食品冷鏈物流配送體系。今后都將離開市中心城區建造冷鏈物流配送中心，并按城市的物流發展規劃和道路網絡，建立在有便利、快捷的運輸設施（公路、鐵路、水運）的地區。大部分新建的冷藏庫其功能

18、將從“低溫倉儲”型向“冷鏈物流配送”型發展，故其設施應按低溫配送中心的要求進行建造。庫房溫度要將較寬，以適應多品種商品的儲存。一般應拓寬至-25+20。建設封閉式站臺、并設有電動滑升式冷藏門、防撞柔性密封口、站臺高度調節裝置（升降平臺），以實現“門對門”式裝卸作業。設置有溫度要求的理貨間（區）。配置符合環保、節能要求的制冷裝置，并有完善的庫溫自動檢測、記錄和控制裝置。建立完善的計算機網絡系統，使低溫物流配送管理科學化18。冷藏庫建設更注重環保和節能。我國經濟要走可持續發展道路，必須注重兩大問題：環境保護和能源效率。就冷凍冷藏行業來說，要采取切實措施在制冷系統中淘汰cfcs、限制hcfcs和改用

19、hfcs及擴大使用氨、co2等作為制冷工質。冷藏庫的節能措施，近年來頗有成效的有：（1）圍護結構采用節能型隔熱層厚度；（2）減少通過冷藏門洞口的熱濕空氣浸入；（3）采用cop高的制冷壓縮機、高效率的水泵和風機；（4）更廣泛采用蒸發式冷凝器；（5）冷凍機能量的合理調節；（6）蒸發器采用合理的融霜方法并及時融霜；（7）制冷設備的合理操作如提高谷電使用率。實施冷鏈物流規范管理、確保食品安全。食品安全已成為我國食品冷鏈物流發展必須遵循的重要原則，為了確保食品質量，現在強調從食品生產者到消費者之間流通的所有環節，即從原料產地、生產加工、低溫貯藏、冷藏運輸到零售的各個環節，都需要考慮保持適度的低溫狀態。2

20、 系統硬件設計2.1 系統原理圖單片機at89c52lcd 8路溫度顯示8路溫度傳感器鍵盤輸入繼電器控制壓縮機電磁閘考慮到盡量降低成本和避免復雜的電路，此系統所用到的元器件均為常用的電子器件。主控器采用單片機at89c52；溫度傳感器采用ds18b20；采用控制端74hc595驅動繼電器，即可實現對繼電器的開關控制，單片機所需要的+5v工作電源是通過220v交流電壓通過變壓、整流、穩壓、濾波得到。實時控制的顯示器、鍵盤通過單片機來完成鍵盤掃描與輸出動態顯示。下面對硬件電路作具體的設計。2.2 單片機at89c52的介紹at89c52是美國atmel公司生產的低電壓，高性能cmos 8位單片機，

21、片內含8kb的可反復擦寫的只讀程序存儲器（rom）和256 b的隨機存取數據存儲器（ram），片內置通用8位中央處理器和flash存儲單元，3個16位定時/計數器，32個i/o口線，一個6向量兩級中斷結構，2個串行中斷，2個讀寫中斷口線，2個外部中斷源，共8個中斷源，一個全雙工串行通訊口，時鐘頻率0-24mhz，片內振蕩器及時鐘電路。器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準mcs-51指令系統及8052產品的引腳兼容，因此，功能強大的at89c52單片機適合于許多較為復雜的控制應用場合1。單片機at89c52芯片及引腳如圖2.1所示。圖2.1 at89c52單片機及其引腳

22、圖at89c52引腳功能詳細介紹2。1.電源引腳。電源引腳接入單片機的工作電源。（1）vcc（40引腳）：接+5v電源。（2）gnd（20引腳）：接地。2.時鐘引腳。2個時鐘引腳xtal1，xtal2外接晶體與片內的反相放大器構成了1個振蕩器，他為單片機提供了時鐘控制信號。2個時鐘引腳也可以外接獨立的晶體震蕩器。（1）xtal1（19引腳）：接外部晶體的一個引腳。該引腳內部是1個反相放大器的輸入端。這個反相放大器構成了片內振蕩器。如果采用外接晶體振蕩器時，此引腳應該接地。（2）xtal2（18引腳）：接外部晶體的另一側，在該引腳內部接至內部反相放大器的輸出端。若采用外部時鐘振蕩器時，該引腳接收

23、時鐘振蕩信號，即把此信號直接接到內部時鐘發生器的輸入端。3.編程控制引腳。（1）rst（9引腳）：單片機的復位端，是復位信號的輸入端，當輸入連續兩個機械周期以上高電平時有效，用來完成單片機復位初始化操作。（2）ale/（30引腳）：地址鎖存允許信號端。在單片機擴展外部ram時，ale用于控制把p0口的輸出低8位地址送鎖存器鎖存起來，以實現低位地址和數據的隔離。當單片機訪問外部存儲器時，ale引腳輸出的信號的負跳沿用于單片機發出的低8位地址經外部鎖存器鎖存的鎖存控制信號；不訪問外部鎖存器時，ale端仍有1/6振蕩周期的固定頻率輸出，因此可以作為外部時鐘，或外部固定脈沖使用。prog為本引腳第二功

24、能，它為編程脈沖的輸入端。（3）（29引腳）：程序存儲器允許輸出控制端。單片機在讀取外部程序存儲器時，此引腳低電平有效，以實現外部存儲器單元的讀取操作。當單片機與外部存儲器連接時，此引腳接外部程序存儲器的輸出允許端，可以驅動8個ls型ttl負載。如果要檢查一個單片機應用系統上電后，單片機能否正常訪問讀取外部程序存儲器的指令碼，可以用示波器檢測此端口有無脈沖輸出。（4）/vpp（31引腳）：外部程序存儲器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端。當ea引腳為高電平時候，單片機讀取內部存儲器程序，當擴展有外部rom時候，讀取完內部程序存儲器后自動轉向讀取外部程序存儲器的程序；當此引腳接低電平時候，單片機

25、直接讀取外部程序存儲器，不論是否有內部程序存儲器。vpp為本引腳的第二功能。在對單片機編程時加在此端口的編程電壓為+12v或者+5v。4.i/o口引腳（1）p0口（39引腳-32引腳）：雙向8位漏極開路三態i/o口，每個口可獨立控制，此口為地址總線及數據總線分時復用口，可驅動8個ls型ttl負載。（2）p1口（1引腳-8引腳）：8位準雙向i/o口，每個口可獨立控制，內帶上拉電阻，可驅動4個ls型ttl負載。（3）p2口（21引腳-28引腳）：準雙向8位i/o口，每個口可獨立控制，內帶上拉電阻，可與地址總線高8位復用，可驅動4個ls型ttl負載。（4）p3口（10引腳-17引腳）：8位準雙向i/

26、o口，每個口可獨立控制，內帶上拉電阻，雙功能復用口，可驅動4個ls型ttl負載。p3口還具有第二功能，其功能如表2.1所示。表2.1 p3口的第二功能表引腳第二功能p3.0rxd （串行輸入口）p3.1txd （串行輸出口）p3.2int0（外部中斷0）p3.3int1（外部中斷1）p3.4t0（定時器0外部中斷）p3.5t1（定時器1外部中斷）p3.6wr（外部存儲器寫選通）p3.7rd（外部存儲器讀寫通） 2.3 復位電路介紹復位是單片機的初始化操作，可以初始化系統，擺脫由于程序運行出錯和操作失誤造成的系統死鎖狀態。at89c52單片機是通過外部復位電路實行復位功能的，復位電路通常采用上電

27、自動復位和按鈕復位兩種方式。最簡單的復位電路為上電復位電路，上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現的。當電源通過時只要vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現自動上電復位3。上電復位電路原理圖如圖2.2所示。圖2.2 上電復位電路原理圖2.4 時鐘電路介紹時鐘電路用于產生單片機工作時所需的時鐘控制信號，at89c52單片機各功能部件的運行都是以時鐘控制信號為基準的，有條不紊的一拍一拍的工作，時鐘信號直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也可以直接影響單片機的系統穩定性。4時鐘電路原理圖如圖2.3所示。常用的時鐘信號電路設計兩種方式，一種是內部時鐘方式，另一種是外部時鐘方式，本設計從簡化電

28、路方面考慮，采用內部時鐘方式。at89c52單片機內有一個用于構成振蕩器的高增益的反相放大器，該高增益反相放大器的輸人端為芯片引腳（xtal1），輸出端為芯片引腳（xtal2），這兩個引腳接石英晶體振蕩器（簡稱晶振）和微調電容，就構成了一個穩定的自激振蕩器。電路中電容c1和c2通常選擇30pf左右，電容的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩定性和起振的快速性。晶體振蕩器的頻率范圍通常是在1.2mhz12mhz之間，晶振頻率越高，則系統的時鐘頻率就越高，單片機也就運行更快。圖2.3 時鐘電路原理圖2.5 溫度傳感器的介紹溫度傳感器是各種傳感器中最常用的一種，早期使用的是模擬溫度傳感器，比如熱敏

29、電阻，隨著環境溫度的變化，它的阻值也發生線性變化，用處理器采集電阻兩端的電壓，然后根據某個公式就可計算當前環境溫度，再通過a/d轉換傳入單片機處理。這樣的設計方法往往需要的硬件電路較為復雜，并隨著系統精確度要求的不斷提高，其設計成本也隨之增加。隨著科技的進步，半導體技術不斷的進步，現代的溫度傳感器已經走向數字化，外形小，接口簡單，廣泛應用在實踐的各個領域，為我們的生活提供便利。隨著現代儀器的發展，微型化、集成化、數字化正成為傳感器發展的一個重要方向。其中最典型的就是ds18b20數字溫度傳感器5。ds18b20數字溫度傳感器是美國dallas半導體公司推出的采用1-wire總線技術的典型數字化

30、溫度傳感器產品，即與單片機接口僅需占用一個i/o端口，無須任何外部元件，直接將溫度轉化成為數字信號，以數字碼形式串行輸出，具有成本低、微型化、低功耗、高性能、節省i/o口、抗干擾能力強、易配微處理器、便于總線擴展和維護等特點。溫度傳感器如圖2.4所示。圖2.4 ds18b20溫度傳感器ds18b20數字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應用于多種場合，如螺紋式，管道式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數字測溫和控制領域。主要根據應用場合的不同而改變其外觀以適應工作需求。封裝后的ds18b20可用于高爐水循環測溫，鍋爐測溫，電纜

31、溝測溫，機房測溫，潔凈室測溫，農業大棚測溫，彈藥庫測溫和冷庫系統測溫等各種非極限溫度場合7。ds18b20主要有以下幾個特性：（1）適應電壓范圍寬，電壓范圍可在3.5v5.5v，在寄生電源方式下可由數據線供電。（2）獨特的單線接口方式，它與微處理器連接時僅需一條口線即可實現微處理器與ds18b20的雙向通信。（3）支持多點組網功能，多個ds18b20可以并聯在唯一的三線上，最多只能并聯8個，實現多點測溫，如果數量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸的不穩定。（4）在使用時候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個三極管的集成電路內。（5)測溫范圍55+125。（6）可編

32、程分辨率為912位，對應的可分辨溫度分別為0.5，0.25，0.125，和0.0625，可實現高精度測溫。（7）在9位分辨率時，最多在93.75ms內把溫度轉換為數字，12位分辨率時，最多在750ms內把溫度值轉換為數字，顯然速度更快。（8）測量結果直接輸出數字溫度信號，以“一線總線”串行傳給cpu，同時可傳送crc校撿碼，具有極強的抗干擾糾紛能力。（9）負壓特性。電源極性接反時，芯片不會因發熱而燒毀，但不能正常工作。ds18b20內部結構及測溫原理8。ds18b20內部結構圖如圖2.5所示，它主要包括寄生電源電路、溫度傳感器、64位激光rom單線接口和1wire總線接口、存放中間數據的高速緩

33、沖存儲器、用于存儲用戶設定的溫度上限值的th和tl觸發器存儲與控制邏輯、8位循環冗雜校撿碼（crc）發生器等7部分。圖2.5 ds18b20內部結構圖通過寄生電源電路，ds18b20可以從1wire上取得其工作電源。在信號線為高電平的時間周期內，會把能量存儲在內部的電容器中。在單信號線為低電平的時間期內，斷開此電源，直到信號線變為高電平重生接上寄生（電容）電源為止。當然ds18b20也可以直接通過將+5v電源接至vdd引腳為其供電。ds18b20通過一種片上溫度測量技術測量溫度，高、低溫度系數振蕩器分別是向計數器1和計數器2提供技術脈沖的振蕩器。這兩個振蕩器的區別是：低溫系數振蕩器的振蕩頻率隨

34、溫度變化很小，而高溫系數振蕩器的振蕩頻率隨溫度變化很敏感。測溫電路初始工作時，溫度寄存器被預置為55，同時計數器1也預置為與55相對應的預置數，然后，計數器1從預置數開始減計數，當寄存器中的數值減至0時，溫度寄存器中的溫度值就會增加1，這時計數器1的預置數也改為由斜率累加器來提供。以后，溫度寄存器以同樣的方式進行工作，其中的數值是隨著計數器1的工作不斷變化的，只有當計數器2中的預置數減到0時，溫度寄存器的數值才會停止變化。斜率累加器所提供的的預置數也是隨溫度變化的，可以對補償感溫振蕩器的拋物線特性進行補償。圖2.6 ds18b20溫度傳感器與單片機連接圖ds18b20的封裝形式及引腳功能。ds

35、18b20有8引腳的so封裝、8引腳sop封裝以及3引腳to92封裝3種形式。本設計采用的只有三引腳的ds18b20封裝形式，三個引腳分別是gnd接地引腳，dq數據輸入或者輸出引腳，vdd電源引腳或者工作在寄生電源時該引腳接地。接線圖如圖2.6所示。2.6 lcd顯示介紹lcd是液晶顯示器的簡稱，lcd 的構造是在兩片平行的玻璃基板當中放置液晶盒，下基板玻璃上設置tft（薄膜晶體管），上基板玻璃上設置彩色濾光片，通過tft上的信號與電壓改變來控制液晶分子的轉動方向，從而達到控制每個像素點偏振光出射與否而達到顯示目的。具有功耗低、體積小、無電磁輻射、顯示量大、易于彩色化等一系列優點。液晶顯示器的

36、主要原理是以電流刺激液晶分子產生點、線、面并配合背部燈管構成畫面。3本設計要顯示8路溫度的實時觀測，所以采用lgm12641bs1r型號的lcd12864進行顯示，帶中文字庫的12864是一種具有4位或8位并行，2線或3線串行的多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體的中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊。其顯示分辨率為128×64, 內置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ascii字符集，利用該模塊靈活的接口方式和方便、簡單的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。可以顯示8×4行16×16點陣的漢字，正好顯示8路冷庫觀測溫度，也可完成圖形顯示。低電壓低

37、功耗是其又一顯著特點。由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶 顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。lcd12864顯示屏結構圖如圖2.7所示。lcd12864共有20個引腳，每個引腳功能為：gnd接地引腳；vcc電源引腳；vo引腳液晶顯示對比度調整端；r/w引腳讀寫選擇端；e引腳使能信號；d0d7引腳數據口；psb引腳并口串口選擇；rst引腳復位引腳低電平有效；cs引腳數據或命令選擇端；nc引腳空腳。圖2.7 lcd顯示屏結構圖本設計中采用respack-8型號的排阻為lcd顯示屏做驅動設備，排阻就是若干個參數完全相同電

38、阻他們都有一個引腳連在一起作為公共引腳，其他引腳正常引出，排阻一般應用在數字電路中，作為某個單片機的并行口的上拉或者下拉電阻使用，比使用若干電阻方便。本設計中采用的排阻共有9個引腳，第一引腳接電源vcc，其他引腳與單片機的p0口連接，接線結構原理圖如圖2.8所示。圖2.8 排阻結構圖2.7 控制電路的設計當冷庫的溫度未達到設定溫度時候需要繼電器動作，啟動壓縮機和電磁閘，把冷氣輸入冷庫內，使冷庫溫度能夠降低，每個繼電器接有一個壓縮機和一個電磁閘。由于設計總共有8路溫度，所以每路溫度設計有兩個繼電器來控制，當要對當前冷庫進行快速降溫時候，兩個繼電器全部閉合啟動壓縮機和電磁閘輸入冷氣，實現快速降溫；

39、當需要對當前冷庫實現降溫時候，單片機只驅動一個繼電器，只有一個壓縮機工作，這樣就可以實現降溫，和快速降溫區別。當冷庫內溫度達到設定數值時候，即冷凍室溫度達到-18攝氏度，冷藏間溫度達到5攝氏度，單片機控制繼電器保持恒溫。主要用到的電氣元件有74hc595和繼電器oj-sh-105hm17。oj-sh-105hm是一種直流電磁繼電器，額定電壓為5v，觸電形式是常開觸電。常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流。較低的電壓去控制較大電流。較高的電壓的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。oj-sh-105hm繼電器結構原理圖如圖2.9所示。圖2.9 繼電器原理結

40、構圖74hc595是硅結構的cmos器件，兼容低電壓ttl電路，遵守jedec標準。74hc595具有8位移位寄存器和一個存儲器三態輸出的功能。存儲器和移位寄存器是分別的時鐘。數據在sh_cp的上升沿輸入到移位寄存器中去，在st_cp的上升沿輸入到存儲寄存器中。如果兩個時鐘連接在一起，則移位寄存器總是會比存儲寄存器早一個脈沖。移位寄存器有一個串行移位輸入（ds），和一個串行輸出（q7）,和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態的總線輸出，當使能oe時（為低電平），存儲寄存器的數據輸出到總線。74hc595引腳結構圖如圖2.10所示。圖2.10 74hc595結構引腳圖2.8

41、 鍵盤電路設計鍵盤在單片機應用系統中能實現向單片機輸入數據、傳送命令等功能，是人工干預單片機的主要手段。在一般情況下，鍵盤是由一組排列規則的按鍵組成的，但鍵盤實際上是一組按鍵開關的集合。通常，鍵盤開關利用了機械觸點的閉合和斷開作用，一個電壓信號通過鍵盤開關機械觸電的斷開和閉合，輸出一個電壓波形。常用的鍵盤接口分為獨立式鍵盤接口和行列式鍵盤接口。由于本設計中只有三個按鍵，故采用設計簡便的獨立式鍵盤接口。獨立式接口鍵盤是最簡單的鍵盤，各鍵相互獨立，直接用i/o口線的構成單個按鍵電路，通過檢測輸入線的電平狀態就可以很容易的判斷出是哪個按鍵按下。本設計中的鍵盤接口電路如圖2.11所示2。圖2.11 鍵

42、盤接口電路原理圖此鍵盤電路共3個按鍵，分別與單片機的p3.0、p3.1和p3.2相連，三個按鍵分別為功能鍵、選擇鍵和設定鍵組成。當按下功能鍵時，lcd顯示屏上通道序號閃爍，此時可進行通道的選擇操作，選擇鍵按下時，通道序號依次向后閃爍，每按一次通道數向后移一個序號，設定鍵是把當前通道設定為冷凍間或冷藏間，不同的設定房間，設計要求的額定溫度不同。3 系統軟件設計在冷庫的溫度控制系統中即本設計中，系統硬件電路設計完成確定以后，下一步就是整個系統的軟件設計和軟件調試，軟件的設計和硬件的設計同樣重要，沒有軟件控制的的硬件電路是不完整的，整個系統的功能是由硬件電路配合軟件來實現的，當硬件基本定型后，軟件的

43、功能也就基本定下來了，硬件是系統的軀體那么軟件就是系統的靈魂。軟件系統的可靠性來源程序的正確性，為滿足系統要求，軟件系統程序編制時一般滿足以下幾個基本要求：（1）軟件系統程序設計中盡量選擇模塊化的設計思路，這種設計方法的特點是易理解、易維護、便于編制和調試程序。此要求的主要做法是將幾個控制系統的功能進行分解操作，當一個完整的系統分解為幾個標準的模塊后，使分解的每一個模塊都能完成自己的特定系統控制功能，同時每個模塊的運行不受其他程序的影響，由整體到局部，再由局部到細節，根據整個系統要實現的功能，確定每個模塊的設計要求，完成每個模塊的設計，逐層細分，逐個實現。（2）軟件系統設計中要實現實時性的控制

44、。能夠實時性的對電子系統控制是每一個控制系統的普遍要求，方便系統能及時做出對外部信號的處理結果。（3）軟件系統設計中要實現程序的可靠性和準確性。在本系統的主程序和子程序中，利用順序查詢的方式完成邏輯運算、數據處理和功能調用等功能，盡量減少指令的跳轉。本系統設計時候要求了溫度的精度，所以程序的算法的正確性和精確性對結果有直接影響。一個穩定運行的控制系統，抗干擾的能力必不可少，所以要提高系統的抗干擾能力，使系統更加可靠。3.1 軟件的組成一個完整的冷庫控制系統的軟件系統相對比較龐大，為了使程序設計時候軟件方便編寫、修改、增刪和調試程序，設計中對本系統軟件編制時候采用了模塊化的設計思路和方法。即整個

45、冷庫溫度控制系統中的控制軟件可分解為多個獨立的小模塊，每個小模塊之間通過軟件接口連接起來，遵循模塊與模塊之間數據關系松散，但同時模塊內部數據關系緊湊的原則，根據硬件功能的不同形成模塊化的軟件設計。在冷庫控制系統設計的軟件設計中，通過采用模塊化的設計思路和方法，對本系統進行模塊化設計，采用此種方法可以使設計易理解、易維護、便于編制和調試程序，把完整的冷庫溫度控制系統分為三個模塊，主程序模塊、數據采集模塊和數據顯示模塊。每個模塊的設計都要符合設計要求，達到溫度的實時控制和調節，方便編寫、修改和調試每一個模塊的程序設計。3.2 單片機的開發語言和開發環境單片機的編程語言共有四種（1）basic編程語

46、言（2）pl/m編程語言（3）匯編語言（4）c語言在本設計冷庫的控制系統中，軟件系統的編程采用c語言進行編程。c語言作為一種非常方便的語言而得到廣泛的支持，很多硬件開發都用c語言編程，如各種單片機、dsp、arm等電子器件。單片機的c語言是一種編譯型的程序設計語言，兼顧多種高級語言特點并具備匯編語言功能，c語言程序本身不依賴于機器硬件系統，基本上不做修改或做簡單的修改就可將程序從不同的系統移植過來直接使用。c語言提供了很多數學函數并支持浮點運算，開發效率高，可極大的縮短開發時間，增加程序可讀性和可維護性，而且可以直接實現對系統硬件的控制。此外c語言程序具有完整的程序模塊結構，從而為軟件系統的控

47、制中采用模塊化程序設計方法提供了有力保障。 17與其他匯編語言相比，單片機的c語言編程有如下優點：（1）對單片機的指令系統不要求有任何的了解，就可以用c語言直接編程操作單片機。（2）寄存器分配、不同寄存器的尋址及數據類型等細節完全由編譯器自動管理，降低了對編程人員的要求。（3）程序有規范的結構，可分成不同的函數，可使程序結構化。（4）庫中包含許多標準子程序，具有較強的數據處理能力，使用方便。（5）具有方便的模塊化編程技術，使已編好的程序很容易移植，編程及程序調試時間顯著的縮短，從而提高了工作效率。3.3 主程序模塊設計冷庫溫度控制系統主程序的主要任務是上電后對系統進行初始化操作和構建系統整體的

48、軟件框架，初始化時候包括對單片機的初始化和對各個串口的初始化操作。然后利用程序對系統的溫度要求進行設定，使冷藏間溫度為5攝氏度，冷凍間溫度設定為-18攝氏度，當和設定溫度相差5攝氏度時候，開啟快速降溫，在5攝氏度以內時候進行普通降溫，到達設定溫度后保持恒溫。主程序流程圖3.1所示。調用溫度采集處理子程序調用顯示處理子程序每路溫度和設定溫度進行溫度對比是否超出溫度限制繼電器工作實現制冷、快速制冷、恒溫ny開始結束圖3.1 主程序流程圖3.4 lcd顯示模塊設計本設計根據設計要求，需要顯示8個通道的溫度，所以采用了lcd顯示模塊，這樣8個通道的溫度可以實時的顯示，方便人員觀測和記錄。lcd顯示出溫

49、度時候總共分三部分，第一部分是通道的序號；第二部分是當前溫度測出的溫度數值，正負溫度均可顯示；第三部分為冷藏間和冷凍間的區分，房間不同設定的溫度不同，溫度要求不同。lcd顯示模塊流程圖如圖3.2所示。程序設定溫度讀取通道編號讀取當前通道溫度區分當前通道為冷藏間和冷凍間顯示8通道溫度開始圖3.2 lcd顯示模塊流程圖3.5 溫度采集模塊設計根據設計要求，需要采集8個通道溫度，每個通道用一個ds18b20數字溫度傳感器采集當前通道溫度值，應用單片機的p1口與數字溫度傳感器ds18b20連接，對每個ds18b20溫度傳感器進行編號，并把每個傳感器測出來的溫度信號送入單片機，交由單片機做出數據處理。溫

50、度采集模塊設計流程圖如圖3.3所示。發跳過rom命令初始化ds18b20等待轉換完成讀取溫度到緩存區送入單片機處理溫度數據發溫度轉換命令初始化ds18b20發跳過rom命令開始圖3.3 溫度采集模塊設計流程圖結 論通過對大型冷庫控制系統的設計，讓我完成了一次完整的設計。經過三個多月的方案構思、系統硬件設計、系統軟件設計和系統調試，讓我對單片機還有溫度傳感器有了更深一層的了解，解決了冷藏庫溫度進行實時測控這項只能靠人力來完成的任務，提高了其冷藏的質量直接影響產品質量的指標。本設計主要采用單片對其溫度進行控制，由溫度采集電路、顯示電路、執行元件和控制電路組成等組成。用at89c52單片機作為本設計

51、的核心控制器，對溫度傳感器采集的溫度進行處理顯示，對繼電器發出相應動作，實現對冷庫的降溫、快速降溫、恒溫和自然升溫控制，本系統設計結構簡單、易于操作和測量精確。通過大學四年對本專業知識的學習與積累，發現自己還是有很多知識不足和知識面不夠廣泛，所以在本設計中也存在很多不足。做好一個完整的畢業設計需要我們自己搜集和學習更多的知識，查閱理解更多文獻資料，并且把大學四年學習到的知識融入設計中。通過對本課題的深入理解，我進一步了解了傳感器的基本理論知識和應用方法以及基本特性，對單片機控制系統的設計和程序編制有了更深入的了解和體會，也找到了自己日常學習的不足。遇到問題很正常，查閱書籍請教老師解決設計遇到的

52、問題，用自己所學的專業知識和查到的資料解決各種設計中的困難。通過這次對冷庫控制系統的畢業設計，我對單片機在工業控制中所發揮的巨大效力有了更深的了解，對溫度傳感器的運用也有了更進一步的了解，對本專業的發展方向有有了更深的了解，更使我對大學這四年所學的知識融合貫通起來，為我以后的工作打下了堅實的基礎，不僅鍛煉自己綜合運用知識的能力，獨立思考和解決分析問題和處理問題的能力，這些培養和鍛煉對于我們這些即將走向工作崗位的大學生來說，是很重要的。致 謝本課題的研究工作是在楊國福老師的悉心指導和親切關懷下完成的。大學四年的讀書和學習生活即將劃上一個完整的句號，卻只是我的人生的一個逗號，我人生征程的開始。楊老

53、師在學業上給予了精心的指導，是我能夠順利的完成課題研究的根本保證。同時，導師淵博的學術知識、嚴謹求實的學風、勤勤懇懇的鉆研精神和敬業的奉獻精神，使我受益匪淺，受益終生，他將是我今后學習和工作的楷模。老師在課題開題期間和論文寫作的過程中給予了我許多耐心的指導，楊老師總是以認真負責、一絲不茍的工作態度閱讀并修改文章中不足的地方，他優良的作風和嚴謹治學的態度同樣深深影響著我。在此論文完成之時，特對恩師的辛勤培養致以崇高的敬意和衷心的感謝！同時感謝那些其他那些指點和無私幫助我的老師們，還有一起學習和工作過的同學等。感謝他們給我的無私的幫助和支持，使我得以順利完成學業。謝謝! 謝謝參加本論文評審和答辯的所有老師！參 考 文 獻1 張毅剛單片機原理及應用北京：高等教育出版社，20032 李華mcs51系列單片機實用接口技術北京:：北京航空航天大學出版社，19933 郭天祥51單片機c語言教程入門、提高、開發、拓展全攻略北京：電子工業出版設2009.014 陳粵初單片機應用系統設計與實踐北京：北京航空航天大學出版社，19915 戴焯傳感器原理與應用北京：北京理工大學出版社 ，20106 謝自美.電子線路設計(第二版).武漢：華中科技大學出版社，20007 余成波，胡新宇，趙勇傳感器與自動檢測技術北京：高等教育出版社