毕业论文 李涵玥 - 图文(4)

南京邮电大学XXXX届本科生毕业设计（论文）

在该温度控制系统中，其电源电路设计如下图3.5.1所示。

图3.5.1电源电路

3.6串口通讯电路

3.6.1MAX232电平转换芯片应用

本课题设计的通讯采用的是常见的串口通讯，协议转换芯片是采用MAX232A。

MAX232芯片是美信（MAXIM）公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电。下图3.6.1为MAX232转换芯片的电路引脚图。

图3.6.1MAX232转换芯片的电路引脚图

3.6.2MAX232电平转换芯片的引脚介绍

第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。

第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。

其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。

8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。

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TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。

第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC（+5v）。

3.6.3 MAX232电平转换芯片的主要特点

1、符合所有的RS-232C技术标准 2、只需要单一 +5V电源供电

3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V-

4、功耗低，典型供电电流5mA 5、内部集成2个RS-232C驱动器

6、高集成度，片外最低只需4个电容即可工作。

这些器件特别适合电池供电系统，这是由于其低功耗关断模式可以将功耗减小到5uW以内。MAX225、MAXX233、MAX235以及MAX245/MAX246/MAX247不需要外部元件，推荐用于印刷电路板面积有限的应用。Max232主要特点有：符合所有的RS-232C技术标准；只需要单一 +5V电源供电；片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V-；功耗低，典型供电电流5mA；内部集成2个RS-232C驱动器；高集成度，片外最低只需4个电容即可工作。

51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我采用了专用芯片MAX232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。串口通讯接口图如下：

图3.6.1 通讯接口电路

3.7按键接口电路

本课题按键接口电路如下图所示：

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图3.8.1 按键接口电路

3.8硬件实物图

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第四章 系统软件的设计

由于整个系统软件比较复杂，为了便于编写、调试、修改和增删，系统程序的编制适合采用模块化的程序结构，故要求整个控制系统软件由许多独立的小模块组成，它们之间通过软件接口连接，遵循模块内数据关系紧凑，模块间数据关系松散的原则，将各功能模块组织成模块化的软件结构。

系统的软件设计主要包括对端口的初始化、DS18B20 模块设计（包括DS18B20 的复位、写命令字—ROM 操作命令和存储操作命令）、读温度函数和数值处理函数设计以及串口通信设计等几部分。

主模块的功能是为其余几个模块构建整体框架及初始化工作；数据采集模块的作用是将数字量采集并储存到存储器中；数据处理模块是将采集到的数据进行一系列的处理。

4.1程序结构分析

系统的软件主要是采用C语言，对单片机进行编程来实现各种功能。主程序对

模块初始化，然后，读温度，处理温度，显示。主程序调用了以下几个子程序：温度信号处理程序，按键处理程序，继电器控制程序，单片机与PC机串口通讯程序。温度信号处理程序对温度芯片送来的数据进行处理、判断和显示。继电器控制程序用来控制继电器的运行。按键处理程序用来识别输入和进入相应程序。串口通讯程序用来实现PC机与单片机的通讯，将温度数据传给PC机。程序结构图如图4.2

图4.1系统程序流程图

4.2主程序模块

主程序模块要做的主要工作是对系统初始化和构建系统整体软件框架，其中

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初始化包括对单片机的初始化、串口初始化等。然后等待温度设定，若温度已经设定好了，判断系统运行键是否按下，若系统运行，则依次调用各个相关模块，循环控制直到系统停止运行。主程序模块的程序流程图如图4.2所示 等待 系统初始化 开始 N 温度设定否 运行/停止键按下否 N 等待 读温度设定值 Y Y N 图4.2主程序流程图 运行/停止键按下否 控制输出 PID运算 温度显示 数据采集 4.3显示流程图

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