【正文】 60us。有 2種類型的寫時(shí)隙：寫“ 1”和寫“ 0”。其中，出來(lái)映帶脈沖之外，均由主機(jī)產(chǎn)生。 在成功執(zhí)行了 ROM 操作命令之后，才可以使用內(nèi)存操作命令。單線期間 DS18B20 檢測(cè)到改上升沿后，延時(shí) 1560us，通過(guò)拉低總線 60240us 來(lái)產(chǎn) 生應(yīng)答脈沖。故主機(jī)控制 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。單片機(jī)各個(gè)口的電壓輸出的都為高電平。如在噪聲很強(qiáng)的環(huán)境下工作，不能選用通、斷 電壓值相差小的產(chǎn)品，必需選用通、斷電壓值相差大的產(chǎn)品， (如選接通電壓為 8 V 或 12 V 的產(chǎn)品 )這樣不會(huì)因噪聲干擾而造成控制失靈 。而單片機(jī)的管腳不能提供最后高的電壓，這樣就會(huì)導(dǎo)致即使單片機(jī)送出了高電平也無(wú)法將繼電器 21 開關(guān)打開。相反，當(dāng)溫度傳感器測(cè)量的溫度低于設(shè)置的最低數(shù)值的時(shí)候，這時(shí)單片機(jī)又控制 口產(chǎn)生一個(gè)高電平送給繼電器，使開關(guān)打開從而控制升問(wèn)裝置進(jìn)行加熱（本系統(tǒng)采用電熱絲進(jìn)行加熱）。 該電路在原理圖上只有一個(gè)下載口的體現(xiàn)，只要把下載線接到下載口就可以把程序下載到單片機(jī)中了。其具體的連接電路圖如圖 所示： 19 圖 單片機(jī)電源及下載線電路 7805 是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片了，他的使用方便，用很簡(jiǎn)單的電路即可以輸入一個(gè)直流穩(wěn)壓電源 ,他的輸出電壓恰好為 5v，剛好是 51 系列單片機(jī)運(yùn)行所需的電壓，介紹一下他的 3個(gè)引腳以及用它來(lái)構(gòu)成的穩(wěn)壓電路的資料。 COMS 門的可參考 74HC 系列設(shè)計(jì)時(shí)管子的漏電流不可忽略， IO 口實(shí) 際電流在不同電平下也是不同的，上述僅僅是原理，一句話概括為：輸出高電平時(shí)要喂飽后面的輸入口，輸出低電平不要把輸出口喂撐了（否則多余的電流喂給了級(jí)聯(lián)的輸入口，高于低電平門限值就不可靠了） 上拉電阻的選擇 我們?cè)诖嗽O(shè)計(jì)中原則的是用 P0 口來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的顯示 ,所以我們所通過(guò)上述原理。選上拉電阻時(shí)： 500uA x = 即選大于 時(shí)輸出端能下拉至 以下，此為最小阻值，再小就拉不下來(lái)了。以上拉電阻為例，上拉電阻和開關(guān)管漏源級(jí)之間的電容和下級(jí)電路之間的輸入電容會(huì)形成 RC 延遲，電阻越大，延遲越大。 3． 高低電平的設(shè)定。對(duì)下拉電阻也有類似道理 對(duì)上拉電阻和下拉電阻的選擇應(yīng)結(jié)合開關(guān)管特性和下級(jí)電路的輸入特性進(jìn)行設(shè)定，主要需要考慮以下幾個(gè)因素： 1． 驅(qū)動(dòng)能力與功耗的平衡。 上拉電阻阻值的選擇原則包括 : 從節(jié)約功耗及芯片的灌電流能力考慮應(yīng)當(dāng)足夠大；電阻大，電流小。 芯片的管腳加上拉電阻來(lái)提高輸出電平，從而提高芯片輸入信號(hào)的噪聲容限增強(qiáng)抗干擾能力。 圖 數(shù)碼管顯示電路 17 單片機(jī)接口電路 P0 口的上拉電阻原理 當(dāng) TTL 電路驅(qū)動(dòng) COMS 電路時(shí)，如果 TTL 電路輸出的高電平低于 COMS 電路的最低高電平（一般為 ） 這時(shí)就需要在 TTL 的輸出端接上拉電阻，以提高輸出高電平的值。另外，當(dāng)溫度變化時(shí)驅(qū)動(dòng)芯片還要能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電流 的大小以實(shí)現(xiàn)色差平衡溫度補(bǔ)償。 ② 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8個(gè)顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的 數(shù)碼管就不會(huì)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)然作為改進(jìn)我們可以把傳感器與電路板分離，由數(shù)據(jù)線相連進(jìn)行通訊，便于測(cè)量多種對(duì) 象。 (a) (b) 圖 (2)多功能控制電路 圖 為多組輸出電路，當(dāng)輸入為“ 0”時(shí)，三極管 BG 截止， SSR SSRSSR3 的輸入端無(wú)輸入電壓，各自的輸出端斷開；當(dāng)輸入為“ 1”時(shí)，三極管 BG導(dǎo)通， SSR SSR SSR3 的輸入端有輸入電壓，各自的輸出端接通，因而達(dá)到了由一個(gè)輸入端口控制多個(gè)輸出端“通”、“斷”的目的。 在交流感性負(fù)載上并聯(lián) RC電路或電容，也可抑制加至 SSR 輸出端的瞬態(tài)電壓和電壓指數(shù)上升率。通常措施是在繼電器輸出端加裝 RC 吸收回路 (例如： R=150 Ω， C= μ F或 R=39 Ω， C= μF)，它可以有效的抑制加至繼電器的瞬態(tài)電壓和電壓指數(shù)上升率 dv/dt。這使 SSR 在數(shù)控和自控設(shè)備等方面得到廣泛應(yīng)用。 SSR工 12 作時(shí)應(yīng)盡量把它靠近負(fù)載，其輸出引線應(yīng)滿足負(fù)荷電流的需要。這種設(shè)計(jì)能防止高次諧波的干擾和對(duì)電網(wǎng)的污染。 交流型的 SSR 的工作原理，圖 是它的工作原理框圖，圖 成交流 SSR 的主體，從整體上看， SSR 只有兩個(gè)輸入端 (A和 B)及兩個(gè)輸出端 (C和 D)，是一種四端器件。 4) 在 DS18B20 測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序要等待 DS18B20 的返回信號(hào)，一旦某個(gè) DS18B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20 時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò) 50m 時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。在使用 PL/M、 C等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì) DS18B20操作部分最好采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。 則 高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值。 6. 測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力 。 3. － 10℃ ～ +85℃ 范圍內(nèi)的測(cè)溫準(zhǔn)確度 9 為 177。VDD 為電源接口，既可由數(shù)據(jù)線提供電源，又可由外部提供電源，范圍 3． O～ 5． 5 V。 DS18B20 原理與特性本系統(tǒng)采用了 DS18B20 單總線可編程溫度傳感器 ,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的采集和轉(zhuǎn)換，大大簡(jiǎn)化了電路的復(fù)雜度，以及算法的要求。實(shí)際上，中斷服務(wù)程序必須判定是否是 TF2 或 EXF2 激活中斷，標(biāo)志位也必須由軟件清 0。用戶軟件不應(yīng)給這些位寫 1。每個(gè)中斷源都可以通過(guò)置位或清除特殊寄存器IE 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無(wú)效。由硬件復(fù)位終止空閑模式只需兩個(gè)機(jī)器周期有效復(fù)位信號(hào)，在這種情況下，片上硬件禁止訪問(wèn)內(nèi)部 RAM，而可以訪問(wèn)端口引腳。 空閑模式 在空閑工作模式下， CPU 處于睡眠狀態(tài)，而所有片上外部設(shè)備保持激活狀態(tài)。 晶振特性 AT89S52 單片機(jī)有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器， XTAL1 和 XTAL2 分 別是放大器的輸入、輸出端。也就是說(shuō)高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。程序存儲(chǔ)器：如果 EA 引腳接地，程序讀取只從外部存儲(chǔ)器開始。 注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每 個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。 PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（ PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。如果需要，通過(guò)將 地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “1” ， ALE 操作將無(wú)效。 ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。看門狗計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。 如 下 所示： 引腳號(hào)第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。對(duì) P3 端口寫 “1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口： P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2口被寫 “1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 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。當(dāng)P1口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 89S52 有 40 個(gè)引腳，有 32 個(gè)輸入端口（ I/O），有 2 個(gè)讀寫口線，可 以反復(fù)插除。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保 存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 溫度控制方框圖 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)采用的裝置有單片機(jī)、溫度傳感器和溫度調(diào)節(jié)設(shè)備組成起 結(jié)構(gòu)如圖 硬件結(jié)構(gòu)圖所示。對(duì)于溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，我們才用的只是簡(jiǎn)單的升溫和降 溫方法，當(dāng)溫度低于我們?cè)O(shè)定的最低溫度值時(shí)，則單片機(jī)系統(tǒng)則會(huì)通過(guò)一個(gè)高電平的脈沖電流直接送給繼電器，使連接在繼電器上的電阻絲通電產(chǎn)生熱量來(lái)提高溫度。部分功能電路的集成，使總體電路更簡(jiǎn)潔，搭建電路和焊接電路時(shí)更快。在 0— 100 攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于 1攝氏度。目前， 89S52 的市場(chǎng)零售價(jià)已經(jīng)低于825 827 825 8250 等專用接口芯片中的任何一種；而 89S52 的功能實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以上芯片。 隨著電子技術(shù)以及應(yīng)用需求的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的進(jìn)展。但隨之而來(lái)的是巨額 的成本。 1 1 緒 論 溫度控制，在工業(yè)自動(dòng)化控制中占有非常重要的地位?，F(xiàn)代自動(dòng)控制越來(lái)越朝著智能化發(fā)展，在很多自動(dòng)控制系統(tǒng)中都用到了工控機(jī)，小型機(jī)、甚至是巨型機(jī)處理機(jī)等，當(dāng)然這些處理機(jī)有一個(gè)很大的特點(diǎn)，那就是很高的運(yùn)行速度，很大的內(nèi)存，大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)ψ詣?dòng)控制系統(tǒng)控制精度、響應(yīng)速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性與 自適應(yīng)能力的要求越來(lái)越高，被控對(duì)象或過(guò)程的非線性、時(shí)變性、多參數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)烈耦合、較大的隨機(jī)擾動(dòng)、各種不確定性以及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試手段不完善等，使難以按數(shù)學(xué)方法建立被控對(duì)象的精確模型的情況。 AT89S52的廣泛使用，使單片機(jī)的價(jià)格大大下降。該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，且此元件 線形較好。采用溫度芯片 DS18B20 測(cè)量溫度，體現(xiàn)了作品芯片化這個(gè)趨勢(shì)。本方案應(yīng)用這一溫度芯片，也是順應(yīng)這一趨勢(shì)。這樣就能只管的觀察到即時(shí)的溫度情況，以便更好的驗(yàn)證系統(tǒng)的性能。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷 繼續(xù)工作。這樣， 1 個(gè) 89S52，E A /V P31X T A L 119X T A L 218R S T V9R D P 17W R P 16I N T 0 P 12I N T 1 P 13T 0 P 14T 1 P 15P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P R O G30T X D P 11R X D P 10 PDV s s20V c c40鍵盤 溫度控制 4 承擔(dān)了 3 個(gè)專用接口芯片的工作；不僅使成本大大下降，而且優(yōu)化了硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)，給用戶帶來(lái)許多 方便。 VCC：供電電壓。 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。 5 引腳號(hào)第二功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MO