【正文】 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115U18 0 C 5 1S R C F I L E = te x t. U v 22 5 . 0DQ2V C C3G N D1U2D S 1 8 B 2 0H E A TC O O LR31 0 kR41 0 kR51 0 k 圖 39 溫度采集電路 高溫度系數(shù)振蕩器是一個振蕩頻率對溫度很敏感的振蕩器，為計數(shù)器 2 提供一個頻率隨溫度變化的計數(shù)脈沖。為了補償振蕩器溫度特性的非線性性，斜率累加器提供的預(yù)置數(shù)也隨溫度相應(yīng)變化。這樣，經(jīng)過比較后所得的溫度寄存器的值就是最終 27 讀取的溫度值了，其最后位代表 ℃ ，四舍五入最大量化誤差為 177。 DS18B20 測量溫度時使用特有的溫度測量技術(shù)。測量結(jié)果存入溫度寄存器中。存在脈沖讓總線控制器知道 DS1820 在總線上且已準(zhǔn)備好操作。此命令只能在總線上僅有一個 DS18B20的情況下可以使用。所有與 64 位 ROM 序列不符的從片 將等待復(fù)位脈沖。 ⑩ Search ROM( 搜索 ROM)[F0H] ? 當(dāng)系統(tǒng)開始工作時，總線主機可能不知道單線總線上的器件個數(shù)或者不知道其 64 位 ROM 編碼。告警的條件定義為溫度高于 TH 或低于 TL。接下來寫入的兩個字節(jié)將被存到暫存器中的地址位置 2 和 3。如果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時間發(fā)出復(fù)位命令來中止讀取。 ? Convert T（溫度變換） [44H] ? 這條命令啟動一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其他數(shù)據(jù)。 ? Recall E2（重新調(diào)整 E2） [B8H] 21 這條命令把貯存在 E2 中溫度觸發(fā)器的值重新調(diào)至?xí)捍娲鎯ζ鳌? 本章小結(jié) 本章詳細(xì)的講述了以 80C51 為核心元件的恒溫箱的硬件電路具體設(shè)計過程，分析了具體電路的工作原理。 軟件任務(wù)分析環(huán)節(jié)是為軟件設(shè)計做一個總體規(guī)劃。在對各執(zhí)行模塊進行定義時，將要牽扯到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型問題也一并規(guī)劃好。這如同當(dāng)一名操作工人比較容易，而當(dāng)一個廠長就比較難一樣。也可以將全部程序均安排在前臺，后臺程序為“使系統(tǒng)進入睡眠狀態(tài)”，以利于系統(tǒng)節(jié)電和抗干擾。 C ?溫 度 加 1 39。將程序下載到硬件電路中，實現(xiàn) 溫控 功能。由于采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20 采集溫度，所以，詳細(xì)介紹了 DS18B20 的運用；軟件設(shè)計方面采用匯編語言對系統(tǒng)的軟件編程，為了便于編寫、調(diào)試、修改和增刪，系統(tǒng)軟件的編制采用了模塊化的設(shè)計方法。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我在張老師的悉心指導(dǎo)下學(xué)到了學(xué)會了很多東西。 作者：楊玉娟 2020 年 4 月 10 日 37 參考文獻 [1] 何立民 . 單片機高級教程應(yīng)用與設(shè)計 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社 ， [2] 胡漢才 .單片機原理及接口技術(shù) [M].北京：清華大學(xué)出版社， 1999 [3]歐陽文 .ATMEL89 系列單片機的原理與開發(fā)實踐 [M].北京：中國電力出版社 ， [4]樊尚春 .傳感器技術(shù)及應(yīng)用 [M].北京航空航天大學(xué)出版社 ， [5]高鵬等 .Protel99 入門與提高 [M].人民郵電出版社 ， 2020 [6]劉亮 .先進傳感器及應(yīng)用 [M].化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 [7]潘永雄 .新編單片機原理與應(yīng)用 [M].西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 ，2020 [8]徐鳳霞，趙。在我大學(xué)期間每一個教過我的老師，他們悉心的指導(dǎo)才有我今天的成績，洛陽理工學(xué)院電氣工 程與自動化系的各位老師，謝謝你們！ 另外，我還要對平時幫助我的同學(xué)致以誠摯的謝意，沒有他們在我平時的學(xué)習(xí)生活中對我的批評指正，我不會進步。 36 謝 辭 本次設(shè)計最終得以順利完成，張娟梅老師功不可沒，因為是她帶領(lǐng)我們一路走來的。 設(shè)計是以 80C51 單片機為核心進行的，數(shù)據(jù)采樣模塊采用可直接輸出數(shù)字量的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，使系統(tǒng)的軟、硬件都簡化了很多；采用繼電器驅(qū)動模塊作為為系統(tǒng)的降溫部分，大大地簡化了系統(tǒng)硬件電路。 C退 出 ?返 回跳 到 9 9 39。 C ?溫 度 減 1 39。整個系統(tǒng)軟件可分為后臺程序（背景程序）和前臺程序。首先根據(jù)系統(tǒng)功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最適合的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)。這兩類軟件的設(shè)計方法各有特色，執(zhí)行軟件的設(shè)計偏重算法效率，與硬件關(guān)系密切，千變?nèi)f化。接著將程序下載到硬件電路中，配合周邊的溫度采集電路，時鐘電路，溫度控制電路，顯示電路等，制作出符合設(shè)計要求的恒溫箱。在這條命令發(fā)出之后，對于所發(fā)出的第一個讀數(shù)據(jù)時間片，器件會輸出溫度轉(zhuǎn)換忙的標(biāo)識： “ 0” =忙， “ 1” =準(zhǔn)備就緒。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時間隙 ，而 DS18B20 又忙于做時間轉(zhuǎn)換的話， DS18B20將在總線上輸出 “0”，若溫度轉(zhuǎn)換完成，則輸出 “ 1” 。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時間隙，而 DS18B20 又正在忙于把暫存器拷貝到E2 存儲器， DS18B20 就會輸出一個 “ 0” ，如果拷貝結(jié)束的話，DS18B20 則輸出 “ 1” 。 ? Read Scratchpad（讀暫存存儲器） [BEH] ? 這個命令讀取暫存器的內(nèi)容。貯存在EEPROM 內(nèi)的觸發(fā)器值用于告警。 ? Alarm Search(告警搜索 )[ECH] ? 此命令的流程與搜索 ROM 命令相同。 ⑧ Skip ROM( 跳過 ROM )[CCH] ⑨ 在單點總線系統(tǒng)中，此命令通過允許總線主機不提供 64 位 ROM 編碼而訪問存儲器操作來節(jié)省時間。 ⑥ Match ROM( 符合 ROM)[55H] ⑦ 此命令后繼以 64 位的 ROM 數(shù)據(jù)序列，允許總線主機對多點總線上特定的 DS18B20 尋址。所有 ROM 操作命令均為 8 位長。 DS18B20 工作過程一般遵循以下協(xié)議：初始化 ——ROM 操作命令 ——存儲器操作命令 ——處理數(shù)據(jù) ① 初始化 ② 單總線上的所有處理均從初始化序列開始。當(dāng)計數(shù)門打開時， DS18B20 進行計數(shù)，計數(shù)門開通時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。 溫度寄存器中的溫度值以 9 位數(shù)據(jù)格式表示 ，最高位為符號位，其余 8 位以二進制補碼形式表示溫度值。 DS18B20 內(nèi)部的比較器以四舍五入的量化方式確定溫度寄存器的最低有效位。 初始時，計數(shù)器 1 預(yù)置的是與 55℃ 相對應(yīng)的一個預(yù)置值。 26 溫度采集電路 溫度采集電路如圖 39 所示，圖中 U2 為溫度采集電路的核心部件，溫度傳感器 DS18B20，下面將詳細(xì)介紹它的參數(shù)和用法。 指示燈電路 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29R S T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I N T 012P 3 .3 /I N T 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115U18 0 C 5 1S R C F I L E = te x t. U v 2溫度顯示切換溫度設(shè)定實時 設(shè)定R 1 11 0 kR 1 21 0 kR61 0 k 圖 38 溫度指示燈電路 在實時溫度和設(shè)定溫度切換時，為了明白 LED 數(shù)碼管顯示的是哪種溫度，可以用兩個發(fā)光二極管來指示，如果標(biāo)有“實時溫度”標(biāo)記的發(fā)光二極管點亮，則表示數(shù)碼管顯示的是實時溫度，如果標(biāo)有“設(shè)定溫度” 標(biāo)記的發(fā)光二極管點亮，則表示數(shù)碼管顯示的是設(shè)定溫度。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易判斷哪個鍵按 下了。一般在按鍵較多時，采用軟件的方法消除抖動，即在第一次檢測到有按鍵按下時，執(zhí)行一段延時 12~15ms 的子程序后，再確認(rèn)該鍵電平是否任保持為閉合狀態(tài)電平，如果保持為閉合狀態(tài)電平就可以確認(rèn)真有按鍵按下，從而消除抖動的影響。按鍵抖動波形如圖 37 所示。若要以開關(guān)作為輸入電路，通常會接一個電阻到 Vcc 或 GND，做上拉電阻或下拉電阻，如圖 36 所示有兩種開關(guān)電路可供選擇。而所謂動態(tài)掃描就是指我們采用分時的方 法，輪流控制各個 LED 數(shù)碼管的公共端，使各個顯示器輪流點亮。 數(shù)碼管顯示碼是表述二進制數(shù)與數(shù)碼管所顯示字符的對應(yīng)關(guān)系的，如表 31 22 所示。若內(nèi)部 8 個發(fā)光二極管的陽極連在一起接電源正極，就成為共陽極數(shù)碼管；若 8 個發(fā)光二極管的陰極連在一起接地，測稱為共陰極數(shù)碼管。由于本設(shè)計需要較多的端口用于其它的功能因此采用占用端口少的動態(tài)掃描顯示的辦法。 值得注意的是，在設(shè)計當(dāng)中使用到了硬件復(fù)位電路和軟件復(fù)位兩種功能，由上面所述的硬件復(fù)位之后的各狀態(tài)可知，寄存器的值都恢復(fù)到了初始值，而前面的功能介紹中提到了倒計時時間的記憶功能，該功能實現(xiàn)的前提條件就是不能對單片機進行硬件復(fù)位，所以設(shè)定了軟件復(fù)位功能。 復(fù)位電路設(shè)計 單片機的第 9 腳 RST 為硬件復(fù)位電路，只要在該端加上持續(xù) 4 個機器周期的高電平即可實現(xiàn)復(fù)位，復(fù)位后單片機的各個狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，其電路圖如圖 33 所示。電路中兩個電容 C C2 的作用有兩個：一是幫助振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率進行微調(diào)。 6． KeilC與 Proteus連接仿真調(diào)試 單擊仿真運行開始按鈕 ，我們能清楚地觀察到每一個引腳的電 17 頻變化，紅色代表高電頻，藍(lán)色代表低電頻。設(shè)置好的情形如圖所示，點擊“ OK”按鈕即可。 16 在出現(xiàn)的對話框里在右欄上部的下拉菜單里選中“ Proteus VSM Monitor一 51 Driver”。 （步驟 1和 2只需在初次使用設(shè)置。單擊工作區(qū)左下角的運行按鈕 ，并對 相應(yīng)的按鍵進行操作，看是否滿足系統(tǒng)要求。點擊對話框的“ NEW”按鈕，在出現(xiàn)的對話框輸入 test，點擊打開；軟件會提示：沒有該文件是否創(chuàng)建，點擊“是”，就會出現(xiàn) test 的記事本，在里面輸入源共陰七段極數(shù)碼管 DPY_7SEG_DP 7CC 電源 POWER 地 GROUND 溫度傳感器 DS18B20 電容 CAP 晶振 CRYSTAL 按鈕 BUTTON 80C51 單片機 80C51 電阻盒 RP1 發(fā)光二極管 LED 手動按鈕 SWITCH 電阻 RES 15 程序，點擊保存，關(guān)閉。如果你想讓 ISIS 自動定出走線路徑，只需左擊另一個連接點。選擇的元器件在工作界面以粉紅色的框圖進行示意，我們選準(zhǔn)器件的位置點擊左鍵放置，右鍵退出。包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全 13 速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。按閉合“溫度設(shè)定”開關(guān)進入預(yù)期溫度的設(shè)定，按“加 1℃”，“減 1℃”按鈕來加減溫度。還有兩個發(fā)光二極管分別是“實時溫度”和“設(shè)定溫度”，表示當(dāng)前數(shù)碼管顯示的是實時溫 度還是設(shè)定溫度，若“實時溫度”的發(fā)光二極管點亮表示數(shù)碼管顯示的實時溫度，若“設(shè)定溫度”的發(fā)光二極管點亮則表示數(shù)碼管當(dāng)前顯示的是設(shè)定溫度。溫度傳感器接到單片機的 口。在樣機研制出來后進行現(xiàn)場試用時，往往會發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問題，而這些問題不是靠單純的軟件措施來解決的。如果有大