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1、广西科技大学普通本科毕业设计（论文）说明书。课题名称 电路板回流焊机温度控制的研究 学 院 电气与信息工程学院 专 业 电子信息工程 班 级 电子Z171班 学 号 201600313085 姓 名 张思宇 指导教师 覃金飞 2021年5月19日摘要回流炉是表面焊接工艺中的重要焊接设备。它提高了钎料的熔点温度，然后把芯片块在PCB钎焊盘，确保PCB和组件之间的电连接。在工作时，必须确保按照焊接元件的标准温度曲线控制温度变化的波动线路。控制温度变化波动线路的标准是保证上下班的加热效果和温度变化的稳定。稳定性是保证产品质量的关键。随着超大功率范围的微型集成电路和计算技术的不断进步,出现了一种将被称
2、为微的单片式电机微型化的计算机。由于其产品结构简单体积小,功能强大以及超高的性价比,单片机被广泛用于温度控制。使用单片机作为主控制模块,无触点控制,可以满足温度的收集和调节要求。因此,它广泛地应用在电子仪表、家庭电器、节约能源设备等各个方面。机器人的技术、企业过程管理和控制,不仅有助于改善产品的功能和质量,而且有助于提高生产率。本文主要介绍单片机对回流焊接电路板的温度管理中所采取的方法。详细介绍了温度控制模块的组成和所选择的主要设备工具。关键词：单片机；温度控制；回流焊机。IIAbstractThe reflux furnace is an important welding equipmen
3、t in the surface welding process. which raises the melting point temperature of the solder and then puts the chip block on the PCB brazing pad to ensure the electrical connection between the PCB and the assembly. When working, ensure that the fluctuation line of temperature change is controlled acco
4、rding to the standard temperature curve of welding element. The standard to control the fluctuation line of temperature change is to ensure the heating effect and the stability of temperature change. Stability is the key to ensure product quality. With the continuous progress of micro-integrated cir
5、cuits and computing technology in super-large power range, a kind of microcomputer which will be called micro monolithic motor has emerged. Because its product structure is simple and small, powerful and super-high performance-price ratio, single-chip microcomputer is widely used in temperature cont
6、rol. Using single chip microcomputer as the main control module, contactless control can meet the requirements of temperature collection and regulation. Therefore, it is widely used in electronic instruments, home appliances, energy saving equipment and other aspects. Robot technology, enterprise pr
7、ocess management and control, not only help to improve the function and quality of products, but also help to improve productivity. This paper mainly introduces the method of temperature management of reflux welding circuit board by single chip microcomputer. The composition of the temperature contr
8、ol module and the main equipment tools selected are introduced in detail.Keyword：SCM；Temperature control；Reflow welder.目 录1 绪论1.1 引言1.2 回流焊简介11.3 研究现状21.4 研究意义32 系统总体方案的设计与实现42.1 无铅回流焊接42.2 电路板回流焊机控制系统2.3 方案选择设计62.3.1 系统设计要求62.3.2 单片机芯片的选择方案和论证2.3.3 温度传感器设计方案和论证72.3.4 显示模块方案论证82.4 电路设计最终方案确定83 系统硬件电
9、路设计3.1 系统电路图3.2 单片机最小系统103.3 温度传感器系统3.3.1 DS18B20的测温原理3.4 报警电路设计3.5 显示电路设计3.6 DC电源-负载转接控制板模块4 系统软件设计与实现4.1 主程序4.2 读出温度子程序4.3 温度装换命令子程序4.4 计算温度子程序4.5 键盘扫描流程图5 测试与总结19致谢参考文献附录A 电路原理图25附录B 程序261 绪论1.1 引言工业生产中使用的热处理设备有多种类型，如坑炉、高炉、烘干炉、退火炉、锅炉等。1电路板回流焊机由电热元件通电发热进行加热，并通过调整功率，改变炉内温度；电控通常通过控制接触器的分离来实现，晶体管的动作或
10、关断。这套设备占工厂的大部分。2加热装置,如燃烧锅炉。调节加热炉中的燃油和锅炉数量,将会改变加热炉中的温度。其燃料一般由煤,天然气,重油等物质组成。对于燃油容积的调整一般是由阀和翻转面板来进行。该套装置还在工厂里占据着很大一部分位置。虽然热处理设备的类型和管理方法各不相同，但微处理器控制的原则和管理方法基本上是相同的。电路板回流装置是热处理生产中最常用的炉内元件，用辐射和对流加热产品通常可用以下公式定性描述。 （1-1）式中 X电路板回流焊机内温升(是指炉内温度和室温之间的温差) K放大系数 t加热时间 T时间系数 V控制电压0纯滞后时间然而，在实际加热过程中，各种导热系数，加热金属的负荷和温
11、度直接影响着 K、T、0等参数的变化，因此电路板回流焊机本身具有很大的不确定性。温度控制是热处理工艺过程很重要的流程。控制的精度关于着产品的品质的优良。就是根据不同的目的，将材料等制件加热到合适的温度。1.2 回流焊系统简介近30年来,电子产业的发展迅速,小型化,集成,大规模的集中处理的电路在我们的生活中应用的是非常多的，在生活中的许多角落都可以看见它的身影，比如 it 、汽车以及工业自动化等。 smt 的英文缩写为 surfacemountedtechology ,指的是把一些贴片的元器件直接贴装在 pcb 板上的一种基于表面的贴装技术,该切削工艺可以有效地进行焊接 smt 元素,在焊接盘上
12、进行安装的,并且趋向于逐步用波浪焊接替换尖峰的焊接。回流焊( refolw . soldering )是 smt 工业生产加热器和设备的其中重要组成部分,并且提供了 pcb 及其主体和组件之间的电连接,通过高温加热熔化的焊料将表面构件与 pcb 盘连接起来。采用热传导法进行焊接。控制条件所需的是加热速度和温度保持平稳，是我们控制的主要原因。在进行pcb产品制作的时候，制作工人需要根据温度波动标准来保证晶体成分进行焊接控制。在本制造业中我们需要按照焊膏，有回流铅,没有回流铅。铅焊料对环境和人类有害。西方发达国家在2005年就开始不在生产和销售由铅制作的电子产品。但是应用的回流铅的技术低于无铅进行
13、回焊,其中铅膏熔点一般为217,无铅接触剂熔点一般为225。由于回流焊接炉的最低温度可以达到 240c ,在对于加工过程中的元器件并没有产生任何损伤时,所以我们就对于回流焊进行的温度控制也提出了一个更高的技术要求。在完整的结构和美观的电路板生产完成后，需要进行以下工艺：（1）在PCB焊板上用网状印刷油膏或芯片；（2）将化学品粘合剂滴入固定位置的PCB，记录元件；（3）在PCB上安装芯片组件；（4）等待凝固，将晶体成分与PCB结合；（5）反向焊接：熔化牛皮，焊接带有PCB成分的晶体；检查n-消除有害化学成分，检查PCB焊接的品质。1.3 研究现状数学控制模型所要明确定义的功能是对系统信号进行自动
14、识别,这也就是中国现代过程控制系统理论的一个主要组成部分，是在信息学科、网络学科的一个综合学科。在一个管理系统中,系统的识别和参数评估工具就是一个重要的工具来创建系统的数学模型,这是一个抽象化的世界和虚拟化的现实世界之间的接口,将其控制的理论和技术手段是通过数学建立模型作为实现媒介来实现温度控制的。在1962年,著名学者LA. zadeh 第一个提出了对系统识别的定义理论,经过计算机技术和信息化时代的不断发展，社会上慢慢出现了许多也系统识别方法,比如最小二乘辨识的方法,系统识别与自适应控制已经成为一种研究控制实践的坚实基础,比如计划控制,变化模式结构控制，智能控制,神经网络的控制,模糊控制,控
15、制棒等,模型的精度直接决定这些方法的有效控制。而且温度控制也是一个很大的问题,这个现象是在我们的工业生产中经常会发现。建立一个数学模型是项目管理控制的首要步骤。对于工业锅炉的温度控制系统建模,许多国内外的科学家,从不同的视野和角度深入地研究了不同类型工业锅炉的制造和使用过程,并且也提出了不同的热力学模型。分析了工业锅炉温度变化的过程。在相关文献中,张腾飞、罗锐等人通过区域聚合法进行传热和加速锅炉燃烧的过程,计算出了该锅炉在其中的一维温度场。其研究中所使用的工具是主要因此,分析加热炉中温度变化的过程是一种一般参数分布的方法,忽略了工业炉中的分布的变化特点，这大大降低了温度变化分析模型的复杂性,创
16、建了一个简单的模型,便于进行计算。然而,实际温度的炉,特别是大型工业炉,有明确的分配参数,这限制了这种方法在某些实际应用中的应用。1.4 研究意义二十一至三世纪,电子产品生产工艺组装技术从一种较为传统的直接通孔组装配料生产方法逐渐过渡至一种通过表面直接贴合组装配料的生产方式或者是通过插装/直接贴装一种混合材料组装的新型配料技术，其主要特点之一就是采用了一种全新的技术,从传统的铅焊材料到现代无铅生产技术的一个突破。我们电路板的焊缝处理大都是通过回流焊接技术实现的。在这样的情况下,无铅回流焊炉也也被认为得到了巨大的发展。开发先进的贴片焊接器件可以应用到生产电路板的表面分块组装。但是由于smt贴片机
17、的生产线价格昂贵,且大部分都是从国外买来的,若把小批量产品运输到加工工厂时所需的价格和成本都可能就会比较高,不太适宜于小型企业的生产和加工。然而,由于其生产线的价格高,主要原因就是由于外部的采购,如果一个小批量的产品被运输到后处理厂,价格和成本将更高,不适合小企业。考虑到这些优势和特点,并进一步减少和降低了小企业的交易费用和成本,在激烈竞争的环境情况下,可以有效促进电热炉的竞争和国际市场竞争,提高pcb电热炉产品的性能和质量,并在工程建设项目框架内积极促进最新技术的发展和应用,2010年11月,对现有电热炉设备进行了升级和改造,使他们发展成为一个简单的,有实用价值的,热风回流焊机。在整个系统中
18、如何处保证测量的准确和控制温度在合理的范围内是我们需要解决的主要问题。可以通过提高温度控制系统的速度来解决这个问题。选择了STC单片机作为主控制器，确保快速，精确和恒温回流焊机控制。302 系统总体方案的设计与实现2.1 无铅回流焊结构无铅回流焊炉采用的是一种贴片式焊接设备,其简单的结构框图如下表所示。图2-1简易回流焊炉的结构图简单的无铅回流炉是由电阻炉改造而成的。整个炉体是一个焊接的框架结构,炉的正面是一个打开的玻璃门。炉下安装了几组加热电阻,其中5组电阻组成的加热炉。炉内设两个温度区,热蒸汽从两侧分别插入至炉内。温度采集点尽量靠近pcb板位置。在设备外壳处应采用热绝缘。将pcb成分纳入炉
19、内加热平台,上下层进行加热。内设一个回流式风机,用于水泵的回流和加热。pcb板,熔融接触性焊剂,然后将其冷却以达到焊芯目的。回流式风机的工作目标是为了让热空气通过炉内循环。使流动气体与喷砂盘、锡膏和电池夹完全接触,增加传热系数,达到更好的焊接效果;同时,加热平台可与PCB热传导,从而提高板的温度。当PCB电池加热时,熔剂的水分蒸发,钎焊膏软化和喷砂盘涂层,从而使焊道与喷砂盘连接。焊接膏将熔化,焊接完成。由于这种冷却装置的使用简单,自然气冷应用。结合我们在实验室中正在应用的简单回流式焊接设备,得出了如下的电气性能参数见表2-1。表2-1回流焊部分电气特性单片机型号的选择不仅要满足功能需求，同时也
20、具有很高的价格，具有普遍性，性能稳定，速度等特点。在上述分析的基础上，该系统设计了一个单片的STC89C52装置，使用了宏观晶体技术。行业、通信等整体机器基本上可以实现自动化系统控制，并具有操作速度、灵活性等特点，价格低，功率低等特点，非常适合作为主控制模块，称量系统的设计。这种单片机还提供了直接下载用户程序通过串行端口，成本低，这是一个更好地实现系统功能。2.2 电路板回流焊机控制系统图2-2温控仪表控制框图温度设备的结构图如图22。在本次设计中,温控仪表设备不仅仅可以进行充分的温度收集而且还能实现自动控制,。操作者只需要把规定的温度调节到恒温器所规定的范围内。当温度到达此值时,内装继电器的
21、工作是断开电源连接。一般是在焊接要求低产品精确度低的情况下使用。突出优势是:结构设计简单,造价成本低；缺点:设备的操作是需要人工进行全过程操作的，对回流温度变化的控制质量不高，很难达到理想的焊接温度要求，因此制作的各种材料很容易发生接触不好。2.3 方案选择设计2.3.1 系统设计要求这里采用了一个对于温度的控制系统,在整个工业生产过程中最重要的一个物理变化就是温度。它的检测和取样质量管理必须严格,因此对于检测、取样及温度管理都有严格的技术标准。根据该系统的特点和功能需求,使用单片机进行系统设计的温度控制器。使用独立开发的程序系统来执行收集和计算功能,同时,对外围设备的监测使该系统能够有效和准
22、确地运作,以实现温度控制目标。基于此,系统的大致要求有以下两点：1) 要有一定的控制精度和转换精度（一般采用数字式PID控制）。2) 要求设计一个清晰明了的整体方案，各个芯片的选用要具体，具有良好的扩展技术和接口技术。2.3.2 单片机芯片的选择方案和论证单片机的独特优势：（1）拥有高程度的集成度，单片机整体体积小，设备运行可靠性强 单片机把所有的功能部分都集成在一个集成率高和低容量的板中。芯片本身就是按照要求进行设计。工业计量及环境控制,而内部布线短,其反工业噪声比普通处理器好。可编程的指令,整块计算机的常数和表都是固定在rom 和不易被破坏,许多计算机的信号和输出通道都是放置在一块芯片内,
23、所以它可靠性很好。（2）控制性能高 为了满足一些特殊客户的特殊服务需求，我们的系统设计通常需要必须具备许多的基本条件:例如数据流的传输只是能力的一个重要分支,逻辑操作能力和每个i/o处理器的端口都很好才适合这种特殊对象控制。 （3）具有较低的电压,高功率。为了让我们设备的操作方法更加简单能够满足更多的工业企业使用许多通用单片机都必须具备1.8v3.6v的最低输出工作电压;而其最长工作时间所产生的工作电流却通常只能同时达到几百微安。 （4）易扩展 芯片必须有能够正常工作所需要的组成。除了微型电路,还有很多三个总线及其并行,一致的i/o结论,它们都可以被扩展,使它易于创建各种不同类型的计算机系统。
24、 （5）高质量的性价比 这种单片机的性能质量是很高的。为了满足高速度和高效率的设计要求我们单片机采用的是RISC流水线和DSP的技术。整个电动机可能会超过64kb的约束，甚至会达到1MB和16MB那么大，ROM-62MB，RAM-2MB。由于广泛的使用单片机,大量的销售,大型企业之间的商务竞争导致它们的产品价格低,价格高 方案一:硬件内核使用的晶体STC89C51。stc89c51拥有一个4kbrom,512字节的多种串口格式数据存储下载和2k和4字节的一个eprom串口存储下载空间,与s-mcs-51系列其他多种单片式数据主机完全相互支持和完全兼容,stc89c51可以直接同时采用多种串口存
25、储方式地直接进行串口数据下载上传和文件下载。方案二:建议采用单独的AT89S51。AT89S51拥有4K位的软件保存内存，256个字节的数据保存内存，完全有能力包括MCS-51系列的单片机设备，配备线编程都是采用的可消除技术。根据两个方案的比较可以得知第二种方案更为合理，所以此次毕业设计我们采用第二种设计方案。2.3.3 温度传感器设计方案论证按照设备的温度与能量变化，根据各种材料的不同性质，把温度指令变成一个新的传感器。温度传感器本身就是温度计的一个核心。按照测量的方法大致可以划分为接触型与非接触型。按照传感器和各个电子元件的性能特点,它们大致可以划分为:热敏电阻和高压热电偶。现代信息技术的
26、三大支柱是信息收集(传感器技术)。温度传感器技术的发展主要是三个时期:1)原始的离散式温度传感器技术发展时期;2)初具模型的集成温度传感器/也叫做微型处理器;3)拥有智能功能的温度传感器。现在的温度传感器从一开始的模拟到一个数字,集成到人工智能,在20世纪90年代中期,出现了第一批具有8位变频器A/D.5温度计量仪是一种测量精确度低的小型智能温度传感器,只有1的温度测量的小精度在国外却已研制开发出各种高精度测量的小精度、低分辨率的新型智能温度传感器。使用9-12的一个a/d信号转换器与普通的图像分辨率。最近由美国达拉斯半导体公司及其自主开发研究团队开发的一个ds1624智能温度传感器,它已经可
27、以向整个中国市场出口13个月的二进制温度数据,分辨率温度范围设定为003125c。一些芯片使用高速串行代换A/D转换器。智能控制温度传感器的主要应用总线包括单路(1- wire )总线, i2c 总线, smbus 总线及 spi 总线。温度传感器可以由一个特殊的总线接口来连接到控制台。方案一: 由于它是一种对温度进行测量的电路,所以我们可以考虑使用热敏电阻等仪器。并且利用其中的温度效应来收集相当于电压或者相当于电流,视所检测到的温度而定,在 a/d进行转换后,数据可以用一台机器处理。在指示电路中能够显示出所测量到的温度。为此,在设计中我们需要使用到A/D转换电路器和感温电路器,这容易造成设计
28、过程更加复杂。第二个设计方案:因为需要考虑到温度传感器的问题，我们在进行单片机设计的过程中大部分设计都是使用的传感器，所以这也是我们容易考虑到的问题，因此我们选择使用DS18B20温度传感器，选择这种传感器的主要原因就是我们可以更快的得到测试温度值，然后进行设计转换。根据两个方案的比较可以得知第二种方案更为合理，所以此次毕业设计我们采用第二种设计方案。2.3.4 关于显示模块方案的论证第一个设计方案：16002液晶显示16002液晶显示是一种16002字符型的液晶显示，它主要的显示内容是数字、字母。由多个字符的网格 5x7 或 5x11 ,每一个字符的网格都可以同时显示一个字符。每一位之间都有
29、一个空格,线之间也都有一个空格,它的主要优点之一就是:低功率,小体积,内容多质量高,厚度最薄。第二个设计方案：数码管的显示设计 数字管是一种半导体式性质的的设备发光零件,可以划分为七段数码和八段数码。根据能显示多少8的大小,可以分为1,2,4位等。根据LED模块连接,LED可以分为普通阳极和普通阴极。数字管和普通的阳极代表,阳极将所有 led 和阳极都连接了起来。在使用带共阳极的数码管时,COM应连接到+5V。当放在光电感应二极管场上的光源阴极位置处于低或高电流电压状态时,阴极上的位置在高或低电流电压状态时,对应的光源字段信号会自动变得不亮。共阴极又称数字放电管主要是在泛指两个数字二极管,连接
30、阴极和所有两个发光极的二极管,形成一个共同的数字阴极。COM的总极必须与GND线路连接。当荧光二极管的阳极处于高电流时,对应场就会漏掉;而阳极位置则是在较低的电气时间,对应的区域也是不被允许通过。由于它们的价格较低且容易被人们所利用,它们已经被广泛地应用到了家具制造中。尤其是家电设备。综上所诉:lcd1602虽然温度显示比较全;但是这个数码管以完全一个可以直接实现温度显示的实际温度作为平均值,价格与其他电脑产品相比也就是要好6倍之多,数码管更加的完全适合于本人的设计,固本的设计时候就让我使用了一个数码管软件来把它作为显示温度的一个显示器。2.4 电路设计最终方案确定综上各个项目设计方案综上所述
31、,对此次设计项目的具体设计方案内容进行了具体选定:以采用stc89c51单片式微机电路为设计基础的主要数字控制电路;其中采用以ds18b20为主要测量点的传感器;其中使用一个数字信号晶体管作为一个数字显示控制元件。3 系统硬件电路设计温度的测量以STC89C51单片机为工作核心,其中温度的测量主要是通过 ds18b20 温度传感器来实现的;当温度低于所设定的温度阈值时,相应的指示灯点亮,同时应的继电器进行吸合。当温度超过报警值,声光就会自动报警。按键类型为设定按键,加建及减按键。可以设定报警数值及温度的检查区域。温度计可以检测的温度是0摄氏度到99.9摄氏度，可以精确到0.1摄氏度。3.1 系
32、统整体电路图该软件系统的控制电路主要组成有以下几个部分:采用单片式电机最小控制系统、ds18b20温度传感器控制系统、报警控制系、LED显示模块电路及DC电源电路等，如图 4.1.1所示。图中分别设有三个独立的自动报警按键,可以分别进行自动调节温度上下限和自动报警的设定,图中一个自动报警系统当你能够在被自动检测时得到的各个温度检测值参数都不在自动设定上下限时所需要的温度测量参数范围内时,会发出一个稳定的自动报警和停止自动钟鸣叫的稳定响应,同时 led 的数字信号管将无法准确地进行显示,这时候你就可以通过自动调节温度上下限,从而得到被检测物体所指定的温度。图 3.1 系统整体电路图 3.2 单片
33、机最小系统最小系统主要由晶振控制电路、复位控制电路、按键设置等部分，如图：3.2当在一个stc89c51单片机的一个rst引脚上被脉冲触发至达到按键高电平并开始继续工作保持2个固定工作量的机器一个周期时,单片发电机内部就已经开始自动已已经开始自动地继续执行一个基于按键脉冲高电平的一个按键脉冲复位手动键的操作,我们的按键复位操作方法一般有两个一个是手动复位，另一个是通过固定的脉冲手动键进行复位。其中驱动电源水平端的复位主要原因是由于它的rst端需要经过一个驱动电阻器的连接点回到与驱动电源两端vcc的一个连接点上来得以实现。图 3.2 单片机最小系统电路3.3 温度传感器系统DS18B20温度传感
34、器电路显示图，如图 3.3。图 3.3 DS18B20温度传感器系统ds18b20采用了一个高频单线程接口电路来直接进行高频信号的双向传输,外接一个10k上下下拉控制电阻和一个基于p17口的高频单片机,从而有效实现了对高频信号的双向高速传送。3.3.1 DS18B20的测温原理设备中一般是通过使用高低温度脉冲控制数据小的晶体振荡器工作频率通常可以随工作温度而发生改变,因此,在固定的工作频率上正常工作时就会产生高频脉冲并将其作为传递信号至一个减排法的流量器1;晶体振荡器的高和低温度控制系数即使振动器的频率不会随工作温度发生变化也通常会产生有很多很大幅度的频率变化,因此电动机产生的信号一般都是通过
35、电动机作为一个数据的加减器来接收高频率信号输出的。这些气动设备之中也至少有一个屈指可数的气动阀门。当温度计数器测温开始时,ds18b20读取一个低温温度系数信号发生器的时钟脉冲信号来自动完成本次测温。计数器的开始启动停止时间通常是由一个温控仪表器来自动确定。在每次进行测量之前先将相应的温度基数-55分别预先放置在一个减法温度计数器1和它的温度基数寄存器中,a减法计数器1和它的温度基数寄存器预先输入设定好的测量基准值,相当于-55。减法计数器1减去和读出脉冲信号，由晶体振荡器产生的低温系数温度的存储器的数据值会有所增加1个，除此之外系统的减法计算设备的设计值会进行重新更新数据，因为晶体产生的低温
36、数据，所以我们的扣除器的值会下降到0.设备会停止进行温度数据记载和数据测试。它起到的作用就是调整预定义值。减去设备计数器。一zhi直到设备的货架门保持关闭状态，重复这个操作，一直到我们设备温度测量值达到要求为止。通过表1可以知道，ds18b20的温度变化转换持续时间相对较长,分辨率也相对更高,这将使我们花费了更多的精力来收集和转换更多的温度信息。因此,在实践和应用中,必须充分考虑到信号的分辨率及其转换的时间。ram 6,7和8字节快速暂存器必须保持未被使用的状态,显示一个完整的逻辑1.9字节的所有8字节 crc 码阅读之前,可以直接用来实现验证这些数据,以此来保证数据的精确性。当 ds18b2
37、0接收到温度的变换指令时,它就会自动进行温度转换。转换后,温度值被保存到高速短时间尺寸器的第一个字节和第二个字节里。单片机可以根据单线端识别其数据值，读取数据时应以低位读数为首先,高位会被后面储存,数据的表现形式是通过0.0625/lsb的数据形式实现的。当一个符号位整数s=0时,表示在此计算过程中所计算测得的十位温度值被直接称为十位正值,可以把一个二进制位整数改为十位二进制;以此例如,当一个符号位整数s=1时,测得的十位温度值被直接称为十位负数,要将一个补码后的转化转换为一个原码,计算可得出一个十位二进制的温度数值。表2为一部分与器件温度计数值相关或对应的16位二进制器件温度值计算数据。R1
38、R0分辨率/位温度最大转向时间/ms00993.750110187.510113751112750表1 DS18B20温度转换时间表当ds18b20完成三个温度变化转换后，取三个温度变化的平均值，让这个平均值与和新的ram列表中的th、tl三个字节的温度内容数据做一个温度比较。如果一个设备通过检查检测到没有tth或不到ttl,就需要我们把设备中的一个报警信号的符号设置为一个新的报警指令，并从在该设备内的主机上进行检索并得到一个信号报警后该命令将被设备执行。因此,可以同时使用多只仪器ds18b20同时进行检测接受到水的温度和气压进行紧急报警时的搜索。在64位数据大于 rom 的最高有效数据字节中
39、,它们可以同时包含一个存放在整个循环中的冗余测试码( crc )。将两台主机的前端 rom 的前56位数据加起来用于对两台主机 crc 值进行相对比较计算,并和两台主机的前端各存入一个 ds18b20的后端主机 crc 值数据相对进行比较,以便于判断两台主机同时接收到发送给用户的两台主机 rom 六位数据的计算是否正确。温度/二进制表示十六进制表示温度/二进制表示十六进制表示+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00000191H+10.1250000 0000 1010 00
40、0100A2H+0.50000 0000 0000 00100008H00000 0000 0000 10000000H-0.51111 1111 1111 0000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1110 0110 1111FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90H表2一部分温度对应值表3.4 报警电路设计在进行报警和驱动电路中需要增加一个简称为 pnp 的三极管对其进行稳压驱动,基极连接到单片机 p16口,如果端口的电压是一个一个低电平,那么驱动三极管就是通路,vcc 的各种输出电压可以通过信号加载连接
41、到相应的报警蜂鸣器上,从而能够使其产生发声、报警的各种发光信号使得二极管点亮,如图3.4图 3.4 报警电路3.5 显示电路设计如图3.5所表示,使用的是lg3641bhled四位数的高频数码管来显示高频率设计电路的，整个软件设计主要使用两个共正极四位数高频率数码管从p22,p24,p26,p28串口进入输出段来编码。使用一个pnp三极管进行端口高压驱动，如果其中一个端口的驱动转变从一个低压电驱动时，驱动器的三极管就有可能与导线连接，驱动器端口中的三极电导管就有机会给一个数码管在其一端相应的数位口上自动提供一个控制电容,这时只要通过p0口向其一端发出一个数位数字的信号显示控制信号比如代码,数字
42、显示管就可以有机会可能正常自动地向其显示一个数位数字。图3.6 数码管显示电路3.6 DC电源-负载转接控制板模块本次设备使用的是直流电作为整个设备的电源，一般可以选择5vdc或12vdc ,就能够对整个系统进行供电。 dc 为直流电源的设备,直流电源的好处就是可以直接连接可 usb 端口和电路线,一端直接用来安装在 dc 或者是电源线的插座上,除此之外 DC电路线的另外一端依然同理可以进行直接连接直流电源，比如电脑 usb 、充电宝等等。led作为控制系统有没有点的指示灯,电阻值为 1k 电阻,起到了限流的作用,防止电流太高从而燃烧led灯。sw为自锁启动开关,开始按下后,红灯点亮,此时系统
43、启动电源 5v 直流输出。开关再次按下后,红灯熄灭,此时系统的电源显示为无 5v 的电源输出。j2端口是一个负载接口。J2是可以了解电风扇、LED显示灯、等直流负载设备的。j1端子的主要作用是进行开关控制，端子的连接线是2根，可以直接与继电器连接。这样这个程序在接通电源后就可以通过继电器来控制负载端口开关。如下图3.6所示:图3.6 DC电源-负载转接控制板模块电路4 系统软件的设计系统的扫描程序主要部分有三个:主的子程序,读出读入温度值的子程序,温度值的变化条件命令子的主程序,计算读出温度值的变化条件命令子的主程序,按键进行扫描。4.1 主程序设计主程序的主要核心功能之一是那就是它主要负责自
44、动准确地写入读出和计算分析出并处理每个ds18b20的当前被检和测量中温度的相关数值,温度报警实时自动显示,并根据系统设定的被测温度上下限指示信号数值来自动判断当前测量中温度是否已经出现了温度报警。系统启动后,温度传感器对主机测得的一个温度显示值数据进行了精度测量并自动进行计算后得出一个温度显示值,然后用它的p1.0口向一个单片的主机里控器转送温度信号,然后对它进行了一个数字化的再对信号进行处理,经过这个处理数字化后对信号进行处理后的一个温度显示信号由它的p0口直接运输传到了一个数码管上面并进行温度显示。用一个按键接口来手动设置进行温度声光报警的时间界限,超过时由主控单片机将按键对应的温度数据
45、向一个p1.1口的数据传输控制电路输出进行了温度声光报警。对空气温度计的检验每1s小时进行一次。它的操作程序基本流程结构如下文框图4.1所示。初始化调用温度模块程序DS18B20存在？是处理温度值转换BCD码送STC89C51处理按键扫描模块显示模块，LED显示温度是否越限？开始是报警否否错误处理，显示8.8.8.8.图4.1 主程序流程图4.2 读出温度子程序主要的输入功能之一其实就是直接输入读出每个ram字节中的9个温度字节,在直接输入读出来的字节过程中用户需要对其数值进行一个crcm的校验,错误时间的用户可以不得再重新进行输入或者重新改写每一个字节温度和数值之间相关联的数据。其中本程序设
46、计流程图结构如下文附表4.2所示。 开始发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发读取温度命令读取操作，CRC校验结束NYYN移入温度缓存器9字节完？CRC校验？ 图4.2读温度流程图4.3 温度转换命令子程序程序的主要功能是发出温度转换指令，当我们使用12位的分辨率时系统需要转换750ms的时间进行转换，如果我们使用的是1s显示程序那么我们就需要使用延时法进行转换。图4.3所示。发DS18B20复位命令开始发跳过ROM命令发温度转换开始命令结束图 4.3 温度转换流程图4.4 计算温度子程序功能主要设计特点就是将该码ram中两个需要同时读取的温度值分别同时进行了对bcd码的温度转化和转换运算,并对该码的温度判定值分别同时进行了正负两个不同方向的温度判定,其操作程序设计流程图主框图软件结构设计如下文的主框图4.4所示。 开始温度零下?温度值取补码置“”标志计算小数位温度BCD值 计算整数位温度BCD值 结束置“+”标志NY图 4.4计算温度流程图4.5 键盘扫描流程图开始ENTER_FLAG为1是否有UP按下DISPLAY显示退出子程序(RET)返回主程序