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1、III仓库自动通风测控系统的设计摘 要温度是当今社会生产控制中的重要参数之一，在当今的科研中智能测温系统已成为越来越不可或缺的一部分，对典型的温度控制系统进行研究具有很广泛的意义，仓库正是其中比较典型的系统。通风是仓库防湿防潮的关键，及时监控仓库的温度，当温度大于报警温度的阀值时，给与报警，并启动风机进行通风是本课题的研究意义。随着现代科技的发展，电子计算机已用于控制仓库环境。控制系统由中央控制装置、终端控制设备、传感器等组成。先编制出仓库存放粮食最优环境条件的管理程序表，存储于电子计算机的记忆装置中，电子计算机根据程序表确认、修正各仓库的参数，并给终端控制系统指令。终端控制设备向中央控制装置
2、输送检测信息，根据中央控制装置的指令输出控制信号，使电器机械设备执行动作，实现粮食仓库的环境调节。该种系统可以达到自动控制降温、除湿、通风。根据需要，通过键盘将信息输入中央管理室，根据情况可随时调节仓库温度。本设计使用新型温度传感器DS18B20对仓库温度进行控制，通过单片机AT89S52对仓库温度数据及时进行采集，这样可以有效保证仓库的通风效果。关键词：温度，DS18B20，通风The Design Of Warehouse Automatic Ventilation Control System ABSTRACT Temperature control in the production
3、of todays society one of the important parameters, in todays scientific research in the smart temperature measurement system has become more and more an integral part of the typical study of temperature control system has a very broad sense, storage is The more typical system. Moisture moisture vent
4、ilation is the key to the warehouse, the warehouse and timely monitoring of temperature, when the temperature is greater than the alarm threshold temperature to give the alarm, and start the fan for ventilation is the issue of significance.Along with the development of modern technology, electronic
5、computer is applied to control warehouse environment. Control system consists of central control device, terminal control equipment and sensor etc. First compiled for warehouse store food optimal environment condition of the management process list, stored in electronic computer memory device, elect
6、ronic computer according to schedules verification, correction of parameters, and the warehouse to the terminal control system instructions. Terminal control device to the central control device testing information, according to transport the central control device to control signal, instruction out
7、put electric machine equipment, execute actions of grain warehouse environment regulation. The system can achieve automatic control temperature, moisture, and ventilated. According to the needs, through the keyboard will information input central management room, according to conditions can adjust w
8、arehouse temperatures. The design uses a new temperature sensor DS18B20 control the temperature of the warehouse, the warehouse through the microcontroller AT89S52 collect temperature data in a timely manner, so you can effectively ensure the warehouse ventilationKEY WORDS: Temperature, DS18B20, ven
9、tilation目 录摘 要IABSTRACTII1绪论11.1 本课题研究的背景和意义11.2 本课题研究内容的国内外发展现状和趋势12 总体系统设计32.1系统设计方案选择32.2系统设计框图32.3系统工作原理43 硬件电路设计53.1 系统总体硬件框图53.2 单片机控制系统53.3 温度传感器83.3.1 DS18B20的特点83.3.2 DS18B20的引脚图83.3.3 DS18B20的测温原理93.3.4 DS18B20的内部结构103.3.5 DS18B20的其他测温电路103.3.6 DS18B20的注意事项123.4 温度显示设计133.4.1 LCD的工作原理143.4
10、.2 LCD的结构143.4.3 LCD的引脚143.4.4 LCD分类153.5 按键输入设计163.5.1 按键说明163.5.2 按键防抖设计173.6 时钟电路和复位电路设计183.6.1复位电路设计183.6.2 晶振电路设计193.7 通风电路设计19本章小结224 软件电路设计234.1 系统总体软件流程图234.2 系统各部分软件设计244.2.1 DS18B20程序设计244.2.2 LCD显示程序设计254.2.3 按键输入设计26本章小结285 系统电路仿真295.1 PROTUES简介295.2 系统仿真305.2.1 温度显示仿真305.2.2 温度控制仿真315.3
11、 系统仿真结果分析326 总 结33致 谢34参 考 文 献35附录 系统总原理图36附录 系统仿真图37附录 系统源程序38+45仓库自动通风测控系统的设计1绪论1.1 本课题研究的背景和意义 温度和湿度的测量和控制是许多行业的重要工作目标之一，不论是粮食仓库、中药材仓库，还是图书保存，都需要在符合规定的温度和湿度环境条件之中。然而温度和湿度却是最不易保障的指标，针对这一情况，研制可靠且实用的温度和湿度检测与控制系统就显得非常重要。 我国是农业生产大国，同时我国地域辽阔，气候差异大，粮食的安全存储是一项重要任务。环境的温度、湿度、压力等都是影响工农业生产的较重要的因素。如储存粮食的仓库中的温
12、度、湿度的正常与否将直接影响到粮食可以储存的时间以及粮食的质量。粮食的安全存储是关系到国计民生的战略大事，科学保粮具有重要的社会意义与经济价值。粮食在存储期间，由于环境、气候和通风条件等因素的变化，粮仓内的温度或湿度会发生异常，这极易造成粮食的腐烂或发生虫害。同时粮仓中粮食储存质量还受到粮仓中气体、微生物以及其他虫害等因素的影响。目前我国的粮食仓储存在安全且保质保量储藏难度大等弊端。为保证粮食仓库具有一个正常的温湿环境，有必要对仓内温度，包括粮食里面的温湿度进行监测。 温度检测在工业界的仓库中的应用也十分的广泛。当仓库内部的温度超过一定温度时,仓库储存物品就易发霉变质或者包装变形，所以随时监测
13、仓库内部温度变化,具有一定的实际意义。仓库温度检测系统就是为监控仓库内的温度而设计的。 1.2 本课题研究内容的国内外发展现状和趋势仓库温度检测控制技术是科学保仓的关键技术之一，目前国内已有数十家企业生产仓库测控系统产品，品种繁多，系统结构各异，但其基本功能无外乎仓库内外温湿度检测、仓库内部温度检测及分析、通风机械的控制等几项，鉴于仓库储藏的特殊性，系统功能的重点放在了储仓内部温度的检测和分析上。仓库测控系统可以根据采用的温度传感器不同进行如下分类：按照温度传感器分类：通常仓库测控系统主要选用热敏电阻、数字式温度传感器作为温度传感器，也有选用其它温度传感器例如PN结型温度传感器的仓库测控系统。
14、热敏电阻温度传感器：以温度变化导致阻值的变化为工作原理的热敏电阻，因其具有成本低、体积小、简单、可靠、响应速度快、容易使用等特点，在多项温度测量应用中受到广泛欢迎，同样也是国内仓库测控系统采用最多的温度传感器。热敏电阻分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻两种，但在温度测量应用中，正温度系数热敏电阻较少得到采用，更多采用的是负温度系数热敏电阻。随着现代科技的发展，电子计算机已用于控制仓库环境。控制系统由中央控制装置、终端控制设备、传感器等组成。先编制出仓库存放粮食最优环境条件的管理程序表，存储于电子计算机的记忆装置中，电子计算机根据程序表确认、修正各仓库的参数，并给终端控制系统指令。终端控
15、制设备向中央控制装置输送检测信息，根据中央控制装置的指令输出控制信号，使电器机械设备执行动作，实现粮食仓库的环境调节。该种系统可以达到自动控制降温、除湿、通风。根据需要，通过键盘将信息输入中央管理室，根据情况可随时调节仓库温度。随着微型计算机和传感器技术的迅速发展，自动检测领域也发生了巨大变化，仓库的温度和湿度自动监测控制方面的研究有了明显的进展。美国、日本的仓库监测设施近20年来发展很快，他们结合本国条件做出了具有创新特色的成就，其中仓库环境调控技术均有较高水平，但其监控设备价格昂贵。我国近年引进了多达16个国家和地区的仓库环境控制系统，对吸收国外先进经验、 推动仓库温度湿度自动检测产生了积
16、极的作用，但多因能耗过大，造价高，品种未能配套，未能达到很好的效果。中国的仓库环境综合控制系统应该走适合中国国情的发展道路，在引进、消化、 吸收国内外先进技术和科学管理的基础上，进行总结提高、集成创新、超前示范，既开发适宜我国经济发展水平，又能满足不同气候条件，接近或达到世界先进水平的智能化仓库监测系统。在专用品种、综合配套技术、贮运营销上，应该研制具有中国知识产权的产品和技术。集成智能传感器是较新的发展领域，具有广阔的市场空间，它主要利用集成电路的工艺和微机械加工技术取得研究进展，但比国外集成电路的主流工艺要落后到两代以上。如果我国把集成智能传感器的研制和生产作为半导体工艺的主要发展方向之一
17、，就可以在现在的集成电路工艺线和微机械加工的优势基础上另辟蹊径，使集成智能传感器的研制与生产具有一定功能模块化能力，为传感器产业的集成化智能化发展积累新的技术，并拓展应用领域的广泛性，使其成为未来传感器发展的主流。 电子自动化产业的迅速发展与进步促使传感器技术、特别是集成智能传感器技术日趋活跃发展，近年来随着半导体技术的迅猛发展，国外一些著名的公司和高等院校正在大力开展有关集成智能传感器的研制，国内一些著名的高校和研究所也积极跟进，集成智能传感器技术取得了令人瞩目的发展。 大规模集成电路技术和微机械加工技术的迅猛发展，为传感器向集成化、智能化方向发展奠定了基础，集成智能传感器在应用领域成为传感
18、器发展的总体趋势。2 总体系统设计2.1系统设计方案选择总体设计之前，根据该系统所要达到的功能，选择适当的元器件和合适的芯片来设计系统，了解各器件的原理和功能。仓库通风设计需要选择温度传感器，通过设计的要求和相关参数选择了新型一线式温度传感器DS18B20。DS18B20采用独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。测温范围 55+125，固有测温分辨率0.5。支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点测温。在使用中不需要任何外围元件。用单片机对仓库的多点测温数据进行采集，在选用单片机的时候选择的是A
19、T89S52，这种单片机与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容，功耗低，在线可编程。温度显示部分选用LCDLM016L显示。实现仓库的的通风必须要一个温度设定值，超过这个设定值的话，系统就会自动启动风机进行通风并且报警，所以需要简单的按键输入来调节设定温度值。报警电路用蜂鸣器来实现，当超过温度设定值的时候就会自动报警，并启动风机通风。2.2系统设计框图本次设计系统主要由以下几部分组成：主控制器部分，温度显示部分，温度采集系统，按键电路，报警电路，通风系统等。系统设计总框图如下图2-1：图2-1 系统设计总框图主控制器的功能有单片机来完成，主要负责处理数字温度传感器送来数据，并把处理好的数据送
20、向显示模块；数字温度传感器主要用来采集周围环境参数，并把所采集的的参数送向主控制器；按键电路主要用来完成单片机的复位操作和温度初始值的设定；报警电路用一个蜂鸣器来实现，用来判断周围温度是否超过设定值，超出的话蜂鸣器会自动报警，并且启动风机通风。这样基本实现仓库的自动通风效果。2.3系统工作原理本设计是基于单片机AT89S52的仓库测温通风系统，通过新型的温度传感器DS18B20进行多点采集数据，然后传入主控制器，并且在LCD上显示当前的温度值，如果所测的温度超过了设定值，则启动蜂鸣器进行报警，同时使用风机对仓库通风，保持仓库的内部温度不超过设定值，按键则用来调节设定的温度值。 3 硬件电路设计
21、3.1 系统总体硬件框图对所要研究的仓库通风系统进行仔细分析和所要达到的效果仔细研究，系统的整体硬件框图如图3-1：图3-1 硬件总体框架图3.2 单片机控制系统本次设计采用的单片机是AT89S52。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8k 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具
22、有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。其芯片引脚图如下图3-2所示：图3-2 AT89S52引脚封装图RST: 复位输入。晶体振荡工作时，RST引脚持续两个机器周期高电平将使单片机复位。看
23、门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只
24、有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。 PSEN: 外部程序存储器选通信号。当 AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时, 在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时将不被激活。 EA/VPP: 访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令, 必须接GND。为了执行内部程序指令,应该接VCC。XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个T
25、TL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下， P0不具有内部上拉电阻。 在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/
26、T2）和定时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX）。具体功能如下图3-2表3-1 P1口的第二功能说明口线引脚第二功能P1.01T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.12T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.56MOSI（在系统编程用）P1.67MISO（在系统编程用）P1.78SCK（在系统编程用）P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P3口：P3
27、口管脚是8个内部带上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流这是由于上拉的缘故。在单片机中，这8个引脚還用于专门功能，是复用双功能口，作为第一功能使用时，就是普通的I/O端口，值得强调的是，每一条引脚都可以独立定义第一功能的输入输出或第二个功能。其第二功能如下表33所示：表3-2 P3口的第二功能说明口线引脚第二功能P3.010RXD（串行输入口）P3.111TXD（串行输出口）P3.212INT0（外部中断0）P3.313INT1（外部中断1）P3.414T0（定时器0外部输入
28、）P3.515T1（定时器1外部输入）P3.616WR（外部数据存储器写脉冲）P3.717RD（外部数据存储器读脉冲）3.3 温度传感器本次设计需要及时感应到仓库的温度变化，并且把数据及时传递到主控制系统。所以需要用到温度传感器。选用的温度传感器是新型一线式温度传感器DS18B20。DS18B20采用美国DALLAS公司生产的DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。3.3.1 DS18B20的特点DS18B20的主要技术特点：(a) 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线
29、即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。(b) 测温范围 55+125，固有测温分辨率0.5，在-10+85时精度为0.5。(c) 工作电源: 35V/DC,在使用中不需要任何的外部元件，测量结果以可编程的912位数字量方式窜行传送。对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温。(d) 支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,可以实现多点测温。(e)DS18B20内部寄生电源，器件既可以由单线总线供电，也可以用外部电源供电。(f) 测量结果直接输出数字温度信号，以一 线总线串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠
30、错能力。3.3.2 DS18B20的引脚图DS18B20的引脚及其封转图如下图图3-3 DS18B20引脚及封装表3-3 DS18B20引脚说明引脚符号说明1GND接地2DQ数据输入/输出脚。一线输出：漏极开路3VDD可选的VDD引脚。DS18B20采用一线通信接口。因为一线通信接口，必须在先完成ROM设定，否则记忆和控制功能将无法使用。若指令成功地使DS18B20完成温度测量，数据存储在DS18B20的存储器。一个控制功能指挥指示DS18B20的演出测温。测量结果将被放置在DS18B20内存中，并可以让阅读发出记忆功能的指挥，阅读内容的片上存储器。温度报警触发器TH和TL都有一字节EEPRO
31、M 的数据。如果DS18B20不使用报警检查指令，这些寄存器可作为一般的用户记忆用途。在片上还载有配置字节以理想的解决温度数字转换。写TH,TL指令以及配置字节利用一个记忆功能的指令完成。通过缓存器读寄存器。所有数据的读、写都是从最低位开始。3.3.3 DS18B20的测温原理DS18B20的测温原理图如下图所示：图3-4 DS18B20测温原理图图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信
32、号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图3-5中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。3.3.4 DS18B20的内部结构DS18B20的内部主要包括以下几部分：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的主要内部结构如下图3-5：图3-5 DS18B20的内部结构该装置信号线高的时候，内部电容器存储能量通
33、由1线通信线路给片子供电，而且在低电平期间为片子供电直至下一个高电平的到来重新充电。DS18B20的电源也可以从外部3V-5.5V的电压得到。3.3.5 DS18B20的其他测温电路DS18B20测温系统具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等特点。所以可以应用于不同系统的测温系统中。如下面的几种电路：图3-6 DS18B20的寄生电源方式在图3-6中，为了使DS18B20在动态转换周期中获得足够的电流供应，当进行温度转换或拷贝到 E2存储器操作时，用MOSFET把I/O线直接拉到VCC就可提供足够的电流，在发出任何涉及到拷贝到E2存储器或启动温度转换的指令后，必须在最多10S内把
34、I/O线转换到强上拉状态。在强上拉方式下可以解决电流供应不走的问题，因此也适合于多点测温应用。独特的寄生电源方式有三个好处： (a)进行远距离测温时，无需本地电源。(b)可以在没有常规电源的条件下读取ROM。(c)电路更加简洁，仅用一根I/O口实现测温。在外部电源供电方式下，DS18B20工作电源由VDD引脚接入，此时I/O线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度，同时在总线上理论可以挂接任意多个DS18B20传感器，组成多点测温系统。外部电源供电方式是DS18B20最佳的工作方式，工作稳定可靠，抗干扰能力强，而且电路也比较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。图3-7
35、 DS18B20的外部供电模式单点测温电路图3-8 DS18B20的外部供电模式多点测温电路3.3.6 DS18B20的注意事项DS18B20在实际中也应注意以下几个方面：（a）较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此,在对DS1820进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。（b）在实际应用中。当单总线上所挂DS1820超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题。（c）在用DS1820进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输
36、长度超过50m时，读取的测温数据将发生错误。（d）在DS1820测温程序设计中，向DS1820发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦某个DS1820接触不好或断线，当程序读该DS1820时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予 一定的重视。在本次设计需要及时监控仓库的温度变化。需要的是多点同时采集仓库的数据，并且及时传送到单片机控制系统，所以我用的是多路测温电路，选用了两个温度传感器DS18B20对仓库进行监控。其具体的DS18B20与单片机控制系统的的连接示意图如下图3-9所示：图3-9 DS18B20与单片机的连接电路3
37、.4 温度显示设计显示温度一般有两种方式：LCD和LED。LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的
38、波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的。 液晶显示屏LCD，用于数字型钟表和许多便携式计算机的一种显示器类型。LCD 显示使用了两片极化材料，在它们之间是液体水晶溶液。电流通过该液体时会使水晶重新排列，以使光线无法透过它们。因此，每个水晶就像百叶窗，既能允许光线穿过又能挡住光线。在便于携带与搬运为前题下，传统的显示方式如CRT映像管显示器及LED显示板等等，皆受制于体积过大或耗电量甚巨等因素，无法达成使用者的实际需求。而液晶显示技术的发展正好切合目前信息产品的潮流，无论是直角显示、低耗电量、体积小、还是零辐射等优点，都能让使用者享受最佳的视觉环境。 这次设计使用温度显示器是LCDLM01
39、6L。液晶显示器具有功耗低，体积小，显示内容，丰富超薄轻巧画面柔和不伤眼：不同于CRT技术，液晶显示器画面不会闪烁，可以减少显示器对眼睛的伤害，眼睛不容易疲劳等优点。3.4.1 LCD的工作原理LCD工作原理：LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何扭。3.4.2 LCD的结构LM0
40、16L液晶模块采用HD44780控制器，hd44780具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符移动，闪烁等功能，LM016L与单片机MCU通讯可采用8位或4位并行传输两种方式，hd44780控制器由两个8位寄存器，指令寄存器（IR）和数据寄存器（DR）忙标志（BF），显示数RAM（DDRAM），字符发生器ROMA（CGOROM）字符发生器RAM（CGRAM），地址计数器RAM(AC)。IR用于寄存指令码，只能写入不能读出，DR用于寄存数据，数据由内部操作自动写入DDRAM和CGRAM,或者暂存从DDRAM和CGRAM读出的数据，BF为1时，液晶模块处于内部模式，不响应外部操作指令和接受数据，D
41、DTAM用来存储显示的字符，能存储80个字符码，CGROM由8位字符码生成5*7点阵字符160中和5*10点阵字符32种。CGRAM是为用户编写特殊字符留用的，它的容量仅64字节，可以自定义8个5*7点阵字符或者4个5*10点阵字符，AC可以存储DDRAM和CGRAM的地址，如果地址码随指令写入IR,则IR自动把地址码装入AC，同时选择DDRAM或CGRAM。3.4.3 LCD的引脚LM016L液晶模块的引脚功能如下图3-9所示：图3-10 LCD1602引脚图1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线。VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控
42、制原理与14脚的LCD完全一样。具体引脚说明见下表3-4所示：表3-4 LCD1602的引脚说明引脚符号功能说明1VSS一般接地2VDD接电源（+5V）3VEE液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。4RSRS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。5R/WR/W为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。6EE(或EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。7DB0底4位三态、双向数据总线0位（最低位）8DB1底4位三态、 双向数据总线 1位
43、9DB2底4位三态、 双向数据总线 2位10DB3底4位三态、 双向数据总线 3位11DB4高4位三态、 双向数据总线 4位12DB5高4位三态、 双向数据总线 5位13DB6高4位三态、 双向数据总线 6位14DB7高4位三态、 双向数据总线 7位（最高位）（也是busy flang）15BLA背光电源正极16BLK背光电源负极3.4.4 LCD分类液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。被动矩阵式LCD：被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制，反应速度也较慢。由于画面质量方面的问题，使得这种显示设备不利于发展为桌面型显示器，但由于成本低廉的因素，市
44、场上仍有部分的显示器采用被动矩阵式LCD。被动矩阵式LCD又可分为TN-LCD(Twisted Nematic-LCD，扭曲向列LCD)、STN-LCD(Super TN-LCD，超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(Double layer STN-LCD，双层超扭曲向列LCD)。主动矩阵式LCD：目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD，也称TFT-LCD(Thin Film Transistor-LCD，薄膜晶体管LCD)。TFT液晶显示器是在画面中的每个像素内建晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰富及更宽广的可视面积。与CRT显示器相比，LCD显示器的平面显示技术体现为较少的零件、占据较少的桌面
45、及耗电量较小，但CRT技术较为稳定成熟。LCD的寄存器选择控制表如下表3-5所示：表3-5 LCD的寄存器选择控制表RSR/W操作说明00写入指令寄存器（清除屏等）01都busy flag（DB7），以及读取位址计数器（DB0DB6）值10写入数据寄存器（显示各字型等）11从数据寄存器读取数据本次设计中主要是用LCD来显示温度的初始设定值和DS18B20采集的温度数值，与单片机控制系统的连接示意图如下图3-11所示：图3-11 LCD与单片机控制系统的连接电路3.5 按键输入设计3.5.1 按键说明按键是外部命令的体现，一个按键从没有按下到按下以及释放是一个完整的过程，是用来向系统提供操作人员命令的接口，精确地辨别每个键的动作以及其所处的状态是极其重要的，是系统能否正常工作的关键。图3-12按键的一般示意图大多数按键都是采用机械弹性开关，一次高低电平的变化就是一次命令。可是按键的抖动是难以避免的，因为，在按下的过程中，只要有干扰过来，就可能造成误触发过程，这并不是我们所想要的。因此在按
