单片机孵化器设计
随着我国家禽业的迅速发展，孵化器生产也迅速发展。孵化设备是仿生学的一种应用，模拟自然界的孵化环境，用于家禽种蛋的孵化。本设计是一种基于AT89C51单片机的孵化器的温度测量及控制系统，该系统由设置模块、显示模块、控制模块、采集模块四大模块以及单片机最小系统组成，具有功能强大、结构简单和体积小等优点。HM000096
本设计采用DS18B20作为温度采集、监测元件，将采集到的信号送到单片机进行处理，判断是否需要进行报警然后控制，再将数据送到LCD1602液晶显示屏显示出来。该设计可以设置温度上下限，实时温度高于设置温度上限时，对应的降温设备进行运作, 实时温度离温度上限越远, 降温设备功率越大, 蜂鸣器报警，实时温度低于设置温度下限时，对应的加温设备进行运作，实时温度离温度下限越远, 加热设备功率越大, 蜂鸣器报警。软件方面采用C语言来进行程序设计，使指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。本系统操作简单，测量精确，效率高。
关键词：AT89C51单片机；温度传感器DS18B20；恒温控制
5.1 硬件调试
单片机应用系统的硬件和软件调试是交叉进行的，但通常是先排除样机中明显的硬件故障，尤其是电源故障，才能安全地和仿真器相连，进行综合调试。
硬件电路故障及解决方法：
1．错线、开路、短路：由于设计错误和加工过程中的工艺性错误所造成的错线、开路、短路等故障。
解决方法：在画原理图时仔细检查、校正即可解决。 查看完整请+Q:351916072获取
2．元器件损坏：由于对元器件使用要求的不熟悉及制作调试过程中操作不当致使器件损坏。
解决方法：在设计过程中要明确各元器件的工作条件，严格按照制作要求进行操作，损坏的元器件要及时更换，以免损坏其他元件或影响电路功能的实现。
3．电源故障：设计中存在电源故障，即上电后将造成元器件损坏、无法正常供电，电路不能正常工作。电源的故障包括：电压值不符和设计要求，电源引出线和插座不对应，各档电源之间的短路，变压器功率不足，内阻大，负载能力差等。
解决方法：电源必须单独调试好以后才能加到系统的各个部件中。本设计中就出现电源故障经过一个稳压电路才使其正常工作。
硬件电路调试方法：
本设计调试过程中所用的调试方法有：静态测试、联仿真器在线调试等。
1．静态测试
在样机加电之前，首先用万用表等工具，根据硬件电器原理图和装配图仔细检查样机线路的正确性，并核对元器件的型号、规格和安装是否符合要求。应特别注意电源的走线，防止电源之间的短路和极性错误，并重点检查扩展系统总线（地址总线、数据总线和控制总线）是否存在相互间的短路或与其它信号线的短路。第二步是加电后检查各个插件上引脚的电位，仔细测量各点电位是否正常，尤其应注意单片机插座上的各点电位，若有高压，联机时将会损坏仿真器。第三步是在不加电情况下，除单片机以外，插上所有的元器件，最后用仿真适配器将样机的单片机插座和仿真器的仿真接口相连，为联机调试做准备。
2．联仿真器在线调试
测试RAM存储器：用仿真器写命令将一批数据写入样机中扩展的RAM，然后用读命令读出其内容，若对任意单元读出和写入内容一致，则扩展RAM和单片机的连接没有逻辑错误。若读出写入内存不一致，则可能是地址数据线短路，试写入不同的数据观察读出结果，或缩小对RAM的读写范围，检查对RAM中其它区域的影响，这样可初步对地址数据线短路错误定位，再用万用表、示波器等进一步确诊。
5.2 软件调试
设计软件部分出现这种错误的现象：
1．当以断点或连续方式运行时，目标系统没有按规定的功能进行操作或什么结果也没有，这是由于程序转移到意外之处或在某处死循环所造成的。
解决方法：这类错误的原因是程序中转移地址计算错误、堆栈溢出、工作寄存器冲突等。在采用实时多任务操作系统时，错误可能在操作系统中，没有完成正确的任务调度操作，也可能在高优先级任务程序中，该任务不释放处理器，使CPU在该任务中死循环。通过对错误程序的修改使其实现预期的功能。
2．不响应中断
CPU不响应中断或不响应某一个中断这种错误的现象是连续运行时不执行中断任务程序的规定操作，当断点设在中断入口或中断服务程序中时碰不到断点。
错误的原因有：中断控制寄存器（IE，IP）的初值设置不正确，使CPU没有开放中断或不许某个中断源请求；或者对片内的定时器、串行口等特殊功能寄存器和扩展的I/O口编程有错误，造成中断没有被激活；或者某一中断服务程序不是以RETI指令作为返回主程序的指令，CPU虽已返回到主程序但内部中断状态寄存器没有被清除，从而不响应中断；或由于外部中断源的硬件故障使外部中断请求无效。
解决方法：修改中断控制寄存器（IE，IP）的初值设置。 查看完整请+Q:351916072获取
3．结果不正确
目标系统基本上已能正常操作，但控制有误动作或者输出的结果不正确。这类错误大多是由于计算程序中的错误引起的。错误原因没有查明，没有解决。
软件调试所使用的方法有：计算程序的调试方法、I/O处理程序的调试法、综合调试法等。
1．计算程序的调试方法
计算程序的错误是一种静态的固定的错误，因此主要用单拍或断点运行方式来调试。根据计算程序的功能，事先准备好一组测试数据。调试时，用防真器的写命令，将数据写入计算程序的参数缓冲单元，然后从计算程序开始运行到结束，运行的结果和正确数据比较，如果对有的测试数据进行测试，都没有发生错误，则该计算程序调试成功；如果发现结果不正确，改用单步运行方式，即可检查出错误所在。计算程序的修改视错误性质而定。若是算法错误，那是根本性错误，应重新设计该程序；若是局部的指令有错，修改即可。如果用于测试的数据没有全部覆盖实际计算的原始数据的类型，调试没有发现错误可能在系统运行过程中暴露出来。
2．I/O处理程序的调试
对于A/D转换一类的I/O处理程序是实时处理程序，因此一般用全速断点运行方式或连续运行方式进行调试。
3．综合调试
在完成了各个模块程序（或各个任务程序）的调试工作以后，便可进行系统的综合调试。综合调试一般采用全速断点运行方式，这个阶段的主要工作社排除系统中遗留的错误以提高系统的动态性能和精度。在综合调试的最后阶段，应在目标系统的晶振频率工作，使系统全速运行目标程序，实现了预定功能技术指标后，便可将软件固化，然后在运行固化的目标程序，成功后目标系统便可脱机运行。一般情况下，这样一个应用系统就算研制成功了。
摘要 I 查看完整请+Q:351916072获取
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 课题研究的背景及其意义 1
1.2 课题简介 2
1.2.1课程研究的内容 2
1.2.2课程研究的要求 3
第2章 孵化器温度控制系统的总体设计 4
2.1 总体设计框图 4
2.2 主要元件分析 6
2.2.1AT89C51与STC89C52系列单片机分析 6
2.2.2数字温度计DS18B20与集成温度传感器AD590分析 11
2.2.3LCD1602字符型液晶与LCD12864分析 12
第3章 硬件部分电路的设计 16
3.1 单片机控制单元 16
3.2 温度采样部分 16
3.3 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路 18
3.4 数码管显示与单片机对接电路 19
3.5 功率控制电路 20
第4章 软件部分的设计 21
4.1 主程序设计 21
4.2 DS18B20初始化 22
4.3 温度数据采集与控制子程序 23
4.4 PID算法 25
第5章 系统调试及结论分析 26
5.1 硬件调试 26
5.2 软件调试 27
第6章 总结与展望 30
第一节 总结 30
第二节 展望 31
参考文献 32
致 谢 34
附图、附录 35 查看完整请+Q:351916072获取
本设计采用DS18B20作为温度采集、监测元件，将采集到的信号送到单片机进行处理，判断是否需要进行报警然后控制，再将数据送到LCD1602液晶显示屏显示出来。该设计可以设置温度上下限，实时温度高于设置温度上限时，对应的降温设备进行运作, 实时温度离温度上限越远, 降温设备功率越大, 蜂鸣器报警，实时温度低于设置温度下限时，对应的加温设备进行运作，实时温度离温度下限越远, 加热设备功率越大, 蜂鸣器报警。软件方面采用C语言来进行程序设计，使指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。本系统操作简单，测量精确，效率高。
关键词：AT89C51单片机；温度传感器DS18B20；恒温控制
5.1 硬件调试
单片机应用系统的硬件和软件调试是交叉进行的，但通常是先排除样机中明显的硬件故障，尤其是电源故障，才能安全地和仿真器相连，进行综合调试。
硬件电路故障及解决方法：
1．错线、开路、短路：由于设计错误和加工过程中的工艺性错误所造成的错线、开路、短路等故障。
解决方法：在画原理图时仔细检查、校正即可解决。 查看完整请+Q:351916072获取
2．元器件损坏：由于对元器件使用要求的不熟悉及制作调试过程中操作不当致使器件损坏。
解决方法：在设计过程中要明确各元器件的工作条件，严格按照制作要求进行操作，损坏的元器件要及时更换，以免损坏其他元件或影响电路功能的实现。
3．电源故障：设计中存在电源故障，即上电后将造成元器件损坏、无法正常供电，电路不能正常工作。电源的故障包括：电压值不符和设计要求，电源引出线和插座不对应，各档电源之间的短路，变压器功率不足，内阻大，负载能力差等。
解决方法：电源必须单独调试好以后才能加到系统的各个部件中。本设计中就出现电源故障经过一个稳压电路才使其正常工作。
硬件电路调试方法：
本设计调试过程中所用的调试方法有：静态测试、联仿真器在线调试等。
1．静态测试
在样机加电之前，首先用万用表等工具，根据硬件电器原理图和装配图仔细检查样机线路的正确性，并核对元器件的型号、规格和安装是否符合要求。应特别注意电源的走线，防止电源之间的短路和极性错误，并重点检查扩展系统总线（地址总线、数据总线和控制总线）是否存在相互间的短路或与其它信号线的短路。第二步是加电后检查各个插件上引脚的电位，仔细测量各点电位是否正常，尤其应注意单片机插座上的各点电位，若有高压，联机时将会损坏仿真器。第三步是在不加电情况下，除单片机以外，插上所有的元器件，最后用仿真适配器将样机的单片机插座和仿真器的仿真接口相连，为联机调试做准备。
2．联仿真器在线调试
测试RAM存储器：用仿真器写命令将一批数据写入样机中扩展的RAM，然后用读命令读出其内容，若对任意单元读出和写入内容一致，则扩展RAM和单片机的连接没有逻辑错误。若读出写入内存不一致，则可能是地址数据线短路，试写入不同的数据观察读出结果，或缩小对RAM的读写范围，检查对RAM中其它区域的影响，这样可初步对地址数据线短路错误定位，再用万用表、示波器等进一步确诊。
5.2 软件调试
设计软件部分出现这种错误的现象：
1．当以断点或连续方式运行时，目标系统没有按规定的功能进行操作或什么结果也没有，这是由于程序转移到意外之处或在某处死循环所造成的。
解决方法：这类错误的原因是程序中转移地址计算错误、堆栈溢出、工作寄存器冲突等。在采用实时多任务操作系统时，错误可能在操作系统中，没有完成正确的任务调度操作，也可能在高优先级任务程序中，该任务不释放处理器，使CPU在该任务中死循环。通过对错误程序的修改使其实现预期的功能。
2．不响应中断
CPU不响应中断或不响应某一个中断这种错误的现象是连续运行时不执行中断任务程序的规定操作，当断点设在中断入口或中断服务程序中时碰不到断点。
错误的原因有：中断控制寄存器（IE，IP）的初值设置不正确，使CPU没有开放中断或不许某个中断源请求；或者对片内的定时器、串行口等特殊功能寄存器和扩展的I/O口编程有错误，造成中断没有被激活；或者某一中断服务程序不是以RETI指令作为返回主程序的指令，CPU虽已返回到主程序但内部中断状态寄存器没有被清除，从而不响应中断；或由于外部中断源的硬件故障使外部中断请求无效。
解决方法：修改中断控制寄存器（IE，IP）的初值设置。 查看完整请+Q:351916072获取
3．结果不正确
目标系统基本上已能正常操作，但控制有误动作或者输出的结果不正确。这类错误大多是由于计算程序中的错误引起的。错误原因没有查明，没有解决。
软件调试所使用的方法有：计算程序的调试方法、I/O处理程序的调试法、综合调试法等。
1．计算程序的调试方法
计算程序的错误是一种静态的固定的错误，因此主要用单拍或断点运行方式来调试。根据计算程序的功能，事先准备好一组测试数据。调试时，用防真器的写命令，将数据写入计算程序的参数缓冲单元，然后从计算程序开始运行到结束，运行的结果和正确数据比较，如果对有的测试数据进行测试，都没有发生错误，则该计算程序调试成功；如果发现结果不正确，改用单步运行方式，即可检查出错误所在。计算程序的修改视错误性质而定。若是算法错误，那是根本性错误，应重新设计该程序；若是局部的指令有错，修改即可。如果用于测试的数据没有全部覆盖实际计算的原始数据的类型，调试没有发现错误可能在系统运行过程中暴露出来。
2．I/O处理程序的调试
对于A/D转换一类的I/O处理程序是实时处理程序，因此一般用全速断点运行方式或连续运行方式进行调试。
3．综合调试
在完成了各个模块程序（或各个任务程序）的调试工作以后，便可进行系统的综合调试。综合调试一般采用全速断点运行方式，这个阶段的主要工作社排除系统中遗留的错误以提高系统的动态性能和精度。在综合调试的最后阶段，应在目标系统的晶振频率工作，使系统全速运行目标程序，实现了预定功能技术指标后，便可将软件固化，然后在运行固化的目标程序，成功后目标系统便可脱机运行。一般情况下，这样一个应用系统就算研制成功了。
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ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 课题研究的背景及其意义 1
1.2 课题简介 2
1.2.1课程研究的内容 2
1.2.2课程研究的要求 3
第2章 孵化器温度控制系统的总体设计 4
2.1 总体设计框图 4
2.2 主要元件分析 6
2.2.1AT89C51与STC89C52系列单片机分析 6
2.2.2数字温度计DS18B20与集成温度传感器AD590分析 11
2.2.3LCD1602字符型液晶与LCD12864分析 12
第3章 硬件部分电路的设计 16
3.1 单片机控制单元 16
3.2 温度采样部分 16
3.3 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路 18
3.4 数码管显示与单片机对接电路 19
3.5 功率控制电路 20
第4章 软件部分的设计 21
4.1 主程序设计 21
4.2 DS18B20初始化 22
4.3 温度数据采集与控制子程序 23
4.4 PID算法 25
第5章 系统调试及结论分析 26
5.1 硬件调试 26
5.2 软件调试 27
第6章 总结与展望 30
第一节 总结 30
第二节 展望 31
参考文献 32
致 谢 34
附图、附录 35 查看完整请+Q:351916072获取
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