【正文】 先進(jìn)的加熱爐溫度控制方式，如：模糊控制。我國溫度測控設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。目前正開發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)就是基于單片機(jī)STC12C5A60S2溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過本次課程實(shí)踐，我們更加的明確了單片機(jī)的廣泛用途和使用方法，以及其工作的原理。而采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，因其內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡單，而且減少了溫度測量轉(zhuǎn)換時(shí)的精度損失，使得測量溫度更加精確。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行 V 第1章 緒論 課題背景及研究意義溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，如家電、汽車、材料、電力電子等，常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場合和所要求的性能指標(biāo)有所不同，在工業(yè)企業(yè)中,如何提高溫度控制對(duì)象的運(yùn)行性能一直以來都是控制人員和現(xiàn)場技術(shù)人員努力解決的問題。 MCU of STC。系統(tǒng)程序主要包括主程序，DS18B20通信程序、按鍵處理程序、LCD顯示程序以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序等。該系統(tǒng)將設(shè)定溫度上下限，并顯示檢測溫度，監(jiān)測數(shù)據(jù)。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文基于STC單片機(jī)的溫度調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著微機(jī)測量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，單片機(jī)的應(yīng)用同樣正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。如果溫度超過設(shè)定參數(shù)上限和下限溫度，報(bào)警系統(tǒng)將由實(shí)驗(yàn)時(shí)的設(shè)置和以自動(dòng)控制方式實(shí)現(xiàn)，從而達(dá)到一定范圍內(nèi)溫度的監(jiān)測與控制。以單片機(jī)為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用在很大程度上提高了生產(chǎn)生活中對(duì)溫度的控制水平，經(jīng)過試驗(yàn)結(jié)果得知本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是準(zhǔn)確的，可行的。 Test program。這類控制對(duì)象慣性大，滯后現(xiàn)象嚴(yán)重,存在很多不確定的因素，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型,從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能不佳,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象。數(shù)字溫度傳感器DS18B20只用一個(gè)引腳即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機(jī)更加具有擴(kuò)展性。 國內(nèi)外研究和應(yīng)用現(xiàn)狀國外對(duì)溫度控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。現(xiàn)在世界各國的溫度測控技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無人化的方向發(fā)展。在技術(shù)上，以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國家相比，存在較大差距。這個(gè)控制技術(shù)大大提高了控制精度，不但是控制變得更簡單，而且是產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。 課題研究內(nèi)容用戶通過鍵盤輸入系統(tǒng)設(shè)定溫度上限值與下限值，溫度信息由集溫度測量和A／D轉(zhuǎn)換于一體的DS18B20溫度傳感器測量并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入主機(jī)，此信號(hào)經(jīng)過標(biāo)度轉(zhuǎn)換后，通過LCD將溫度顯示出來；當(dāng)測得的溫度越限時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。采用鍵盤接口芯片HD 7279的設(shè)定溫度值，通過單片機(jī)保持一定的溫度，并用液晶顯示器顯示設(shè)定溫度控制。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要由溫度檢測電路、按鍵掃描與系統(tǒng)框圖中的顯示電路、報(bào)警電路、輸出控制電路等部分組成。DS18B20的溫度檢測與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而提高了干擾能力。本系統(tǒng)中由于設(shè)定溫度只需溫度+ 、溫度和確認(rèn)鍵3個(gè)鍵，故采用獨(dú)立式按鍵。主要是DS 18B20的子程序的編寫。 系統(tǒng)總體方案論述本課題設(shè)計(jì)的是一種以STC單片機(jī)為主控制單元，以DS18B20為溫度傳感器的溫度控制系統(tǒng)。STC12C5A60S2單片機(jī)作為核心控制器，該單片機(jī)具有高可靠，廉價(jià)，功耗低，操作方便，I/O口多等優(yōu)點(diǎn)。片內(nèi)集成8Ｋ只讀存儲(chǔ)器(PEROM),外擴(kuò)后可有64K,具有256bytees的隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)，功能比較強(qiáng)。晶振有一個(gè)重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。在此次設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)中，采用的是多路測溫電路。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。 Keil軟件簡介Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。開發(fā)人員可用IDE本身或其它它編輯編輯器C或匯編源文件。 Keil軟件調(diào)試過程單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件。 KEIL調(diào)試文件建立工程的建立：，同時(shí)再建立一個(gè)和前面的文件名一樣的文件夾,選擇好CPU，使用STC12C5A60S2，同時(shí)設(shè)好晶振頻率，我們用的是12MHZ，如上圖。等所以硬件都無誤之后，將所有程序模塊整合起來就可以實(shí)現(xiàn)所要的功能。 本章小結(jié)本章主要論述了此次設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，并簡單介紹了設(shè)計(jì)中使用的單片機(jī)，溫度傳感器等元件的電路連接，最后還介紹了系統(tǒng)調(diào)試時(shí)所使用的軟件及調(diào)試過程，本章主要是總體的論述一番，為后面的設(shè)計(jì)做好鋪墊。：STC12C5A60S2系列工作電壓： （5V單片機(jī)）STC12C5A60S2系列工作電壓： （3V單片機(jī)）。(STC12C5A62S2/AD/PWM無內(nèi)部EEPROM)。(2路）/PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列，2路）也可用來當(dāng)2路D/A使用 也可用來再實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器 也可用來再實(shí)現(xiàn)2個(gè)外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持) 。I/O口不夠時(shí)，可用2到3根普通I/O口線外接。(2 路)/PCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列,2路) 也可用來當(dāng)2路 D/A 使用 也可用來再實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器 也可用來再實(shí)現(xiàn)2個(gè)外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入：來自反向振蕩器的輸出當(dāng)將I/O設(shè)置為準(zhǔn)雙向口/弱上拉時(shí)P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 STC12C5A60S2單片機(jī)的應(yīng)用 STC12C5A60S2單片機(jī)I/O口工作模式設(shè)定STC12C5A60S2系列單片機(jī)其所有I/O口均可由軟件配置成4中工作類型之一。2V以上時(shí)為高電平。介紹一個(gè)宏定義：_BIN作用是給寄存器的每個(gè)位賦值，比如：ADC_CONTR = _BIN(1,0,0,0, 1,0,0,0)。 P1M0 = _BIN (1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1)。P1ASF特殊功能寄存器如下:表32 P1ASF特殊功能寄存器P1ASF P1ASF P1ASF P1ASF P1ASF P1ASF P1ASF P1ASF P1ASF[7:0] 7 6 5 4 3 2 1 0因此需將P1ASF0設(shè)置為‘1’，其它位設(shè)置為‘0’ 。SPEED1,SPEED0為A/D轉(zhuǎn)換速度控制位，其含義如下:表34SPEED1 SPEED0 A/D轉(zhuǎn)換所需時(shí)間1 1 70個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換一次1 0 140個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換一次0 1 280個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換一次0 0 420個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換一次由于采用查詢方式進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)，需將IE寄存器的EADC位設(shè)置成低電平，否則是采取中斷的方式進(jìn)行讀取。Vcc為單片機(jī)實(shí)際工作電壓。: 3~5V/DC~12位數(shù)字量方式串行傳送~25, DN40~DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下:存儲(chǔ)器和控制器高速緩存存儲(chǔ)器8位CRC生成器64位ROM和單線接口電源檢測溫度靈敏元件低溫觸發(fā)器TL高溫觸發(fā)器TH配置寄存器 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20的工作原理 DS18B20的讀寫時(shí)序和測溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。光刻ROM的作用 是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。表37 DS18B20溫度數(shù)據(jù)表TEMPERATURE DIGITAL OUTPUT DIGITAL OUTPUT(Binary) (Hex)+125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0h +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550h+℃ 0000 0001 1001 0001 019Ih+℃ 0000 0000 1010 0010 00A2h+℃ 0000 0000 0000 1000 0008h0℃ 0000 0000 0000 0000 0000h℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8h℃ 1111 1111 0101 1110 FF5Eh℃ 1111 1110 0110 1111 FE6Fh55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90h＊The poweron reset value of the temperature register is +85℃ DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。獨(dú)特的寄生電源方式有三個(gè)好處:(1) 進(jìn)行遠(yuǎn)距離測溫時(shí)，無需本地電源。因此，下圖電路只適應(yīng)于單一溫度傳感器測溫情況下使用，不適宜采用電池供電系統(tǒng)中。外部電源供電方式是DS18B20最佳的工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路也比較簡單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點(diǎn)溫度 監(jiān)控系統(tǒng)。在使用PL/M、C等高級(jí)語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)DS1820操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長度超過50m時(shí)，讀取的測溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。，向DS1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號(hào)，一旦某個(gè)DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820時(shí)，將沒有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。重點(diǎn)介紹了該單片機(jī)的I/O口工作模式及內(nèi)部ADC的使用方法，和DS18B20的工作原理,電源連接及使用中的注意事項(xiàng)等,通過本章的設(shè)計(jì)學(xué)校,對(duì)DS18B20的特點(diǎn)及其應(yīng)用有了更進(jìn)一步的了解。其主要原理是把單相交流電經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。應(yīng)用范圍廣，內(nèi)含過流和過載保護(hù)電路，帶散熱片時(shí)能持續(xù)提供1A的電流。編碼鍵盤的編碼是由硬件完成的，非編碼鍵盤的編碼是由軟件來完成的。如何發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象并且避免產(chǎn)生錯(cuò)誤的讀鍵值呢？解決的方法是：第一,雙鍵鎖定法：在所有鍵操作中，只承認(rèn)閉合的第一個(gè)按鍵，對(duì)此閉合時(shí)按下的其它鍵均不識(shí)別，直到所有鍵釋放后，才讀入下一個(gè)鍵值。，在讀取鍵值時(shí)，應(yīng)得到一個(gè)穩(wěn)定的讀數(shù)。抖動(dòng)會(huì)引起一次按鍵多次讀數(shù)。當(dāng)按鍵釋放時(shí)，也要經(jīng)過數(shù)毫秒延時(shí)，等待釋放抖動(dòng)消失后，再判別鍵是否釋放。一般具有去抖動(dòng)和同時(shí)按鍵保護(hù)功能。如下圖所示。通常我們手動(dòng)按時(shí)都要加上去抖動(dòng)操作，有專用的去抖動(dòng)電路，也有專用的去抖動(dòng)芯片，但通常我們軟件延時(shí)的方法就能很容易解決抖動(dòng)問題，而沒有必要再添加多余的硬件電路。檢測時(shí)，先送一列為低電平，其余幾列為高電平，然后然后立即輪流檢測一次各行是否有低電平，若檢測到某一行為低電平，就可以確定當(dāng)前被按下的按鍵是哪一行哪一列的，用同樣的方法輪流各列送一次低電平，再輪流檢測一次各行是否變?yōu)榈碗娖?，這樣既可檢測完所有的按鍵。當(dāng)認(rèn)為已經(jīng)將所有應(yīng)該設(shè)置的參數(shù)設(shè)定完畢時(shí)，再按確認(rèn)鍵程序就會(huì)返回到主界面，顯示當(dāng)前的運(yùn)行狀況。這里使用44矩陣鍵盤作為命令輸入，采用行列賦值的方法分別確定按鍵的行值和列值。最后就是關(guān)于BL+和BL了，這個(gè)是液晶屏的背光，不建議直接接在VCC和GND上，加小電阻限流同時(shí)可以使用DA或者普通的I/O口來控制(當(dāng)然DA可以控制得更加犀利——改變亮度，I/O口只能控制亮與滅。BF=0時(shí)，模塊為準(zhǔn)備狀態(tài)，隨時(shí)可接受外部指令和數(shù)據(jù)。DFF