【正文】 產(chǎn)品化。 下 圖 44 為系統(tǒng)的 顯示流程圖 。 21 圖 34 調(diào)節(jié)執(zhí)行單元 22 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的軟件部分由主程序 流程圖、中斷子程序流程圖、按鍵流程圖和顯示流程圖四部分組成。 下圖 33為溫度控制系統(tǒng)的單片機(jī)顯示部分。時(shí)間到達(dá)后將計(jì)數(shù)器復(fù)位并將積分器輸入連接到反極性 (負(fù) )參考電壓。 20 積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器 積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器稱雙斜率或多斜率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，是應(yīng)用最為廣泛的轉(zhuǎn)換器類型。 3．量化是將連續(xù)幅度的抽樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間、離散幅度的數(shù)字信號(hào)，量化的主要問(wèn)題就是量化誤差。根據(jù)奈奎斯特采樣定理，對(duì)于采樣信號(hào) x(t)，如果采樣頻率 fs大于或等于 2fmax(fmax 為 x(t)最高頻率成分 )，則可以無(wú)失真地重建恢復(fù)原始信號(hào) x(t)。與之相應(yīng)的是，作為模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)之間橋梁的模數(shù)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用日趨廣泛。 6．價(jià)格適宜，適合于批量生產(chǎn)。 2．對(duì)溫度的變化有較好的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即對(duì)除溫度外其他物理量的變化不敏感。其中，將溫度轉(zhuǎn)化為電量的溫度電壓轉(zhuǎn)換由溫度傳感器 熱敏電阻實(shí)現(xiàn)，小信號(hào)放大由橋式放大電路實(shí)現(xiàn)， A/D轉(zhuǎn)換選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809，將采集到的溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為 AT89C51 能夠處理的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。 18 第 3 章電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用按鍵作為輸入控制，通過(guò)溫度多采樣單元采集溫度信息，經(jīng)過(guò)LM324 放大器放大及 ADC0809 數(shù)模轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換，由主機(jī) AT89C51 進(jìn)行處理并將實(shí)際溫度值和設(shè)定溫度值分別顯示在共陽(yáng)極數(shù)碼顯示管 LED上。 17 5．每片 DS18S20 具有唯一的 64位序列碼，這些碼允許多片 DS18S20 在同一條 1Wire 總線上工作，因而，可方便地使用單個(gè)微處理器控制分布在大范圍內(nèi)的多片 DS18S20 器件。 C 至 +85176。同時(shí)，在使用過(guò)程中，它不需要任何的外圍的元件，全部的傳感元件和轉(zhuǎn)換電路集成在形狀如一只三極管的集成電路內(nèi)。 DS18S20 數(shù)字溫度計(jì)的主要特性： 1． DS18S20 的適應(yīng)電壓范圍更寬，其范圍為： ，而且它能夠直接由數(shù)據(jù)線獲取電源 (寄生電源 )，無(wú)需外部工作電源。 DS18S20 在傳統(tǒng)的模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離的溫度測(cè)量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償問(wèn)題、多點(diǎn)切換誤差問(wèn)題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差問(wèn)題等技術(shù)。同樣，共陽(yáng)極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起，通常此共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫發(fā)亮，控制不同組 合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，常用的 LED 數(shù)碼管有 7段和“米”字段之分。 LED 數(shù)碼顯示管 LED 引腳 如 上 圖 27所示： LED 顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常見(jiàn)的輸出器件，而在單片機(jī)的應(yīng)用上也是被廣泛運(yùn)用的。 74LS164 移位寄存器 74LS164 的引腳 如 下 圖 26 所示： 16 圖 26移位寄存器 74LS164 引腳圖 圖 27 數(shù)碼顯示管 LED 引腳圖 74LS164 為串行輸入、并行輸出移位寄存器，其引腳功能如下： A、 B —— 串行輸入端； Q0～ Q7 —— 并行輸出端； MR—— 清除端，低電平有效； CLK —— 時(shí)鐘脈沖輸入端，上升沿有效。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。 12． CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端， 譯碼后可選通 IN0～ IN7 八個(gè)通道中的一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 8． A、 B、 C：地址輸入端。 4． GND：接地。S；片內(nèi)具有多路開(kāi)關(guān)的地址譯碼器和鎖存器、高阻抗斬波器、穩(wěn)定的比較器， 256 電阻 T 型網(wǎng)絡(luò)和樹狀電子開(kāi)關(guān)以及逐次逼近寄存器。因此 ,只要在串行口中斷服務(wù)程序中安排一段對(duì) SCON中 RI和 TI中斷標(biāo)志位狀態(tài)的判斷程序 ,便可區(qū)分串行口發(fā)生了接收中斷請(qǐng)求還是發(fā)送中斷請(qǐng)求。定時(shí)器 T0/T1 在定時(shí)脈沖作用下從全“ 1”變成全“ 0”時(shí)可以自動(dòng)向 CPU 提出溢出中斷請(qǐng)求 ,以表明定時(shí)器 T0或 T1 的定時(shí)時(shí)間已到。若 AT89C51 設(shè)定為電平觸發(fā)方式 (IT0=0 或 IT1=0),則 CPU檢測(cè)到 INT0、INT1 上低電平時(shí)就可認(rèn)定其上中斷請(qǐng)求有效 。 簡(jiǎn)單介紹一下本次設(shè)計(jì)所需的單片機(jī)芯片 AT89C51 的中斷系統(tǒng)中要用到的中斷類型。中斷系統(tǒng)大大提高了系統(tǒng)的效率。但 RAM、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 4．芯片擦除 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 期間采樣引腳輸入電平，若前一個(gè)機(jī)器周期采樣值為 1，后一個(gè)機(jī)器周期采樣值為 0，則計(jì)數(shù)器加 1。當(dāng)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器設(shè)置為定時(shí)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)，每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加 1，直至計(jì)滿溢出。定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的核心是一個(gè)加 1 計(jì)數(shù)引腳上施加器，其基本功 能是加 1功能。實(shí)際上，它 們已被歸入專用寄存器之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。在從片外程序存儲(chǔ)器取址期間，在每個(gè)機(jī)器周期中，當(dāng) PSEN 有效時(shí)，程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容被送上 P0 口（數(shù)據(jù)總線）。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。在 EPROM 編程期間，作輸入，輸入編程脈沖（ PROG）。 注意：在加密方式 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。 7．控制線 (共 4根 ) 輸入： RST—— 復(fù)位輸入。 5．定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 —— T0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 的外部輸入，輸入。 3．串行口 —— RXD（串行輸入口），輸入。 P3 口 —— 8 位、準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電路 。 P2 口 —— 8位、準(zhǔn)雙向 I/O 口。在編程 /校驗(yàn)期間，用于輸入低位字節(jié)地址。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器（ ROM、 RAM）時(shí)，作地址和數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編 程脈沖。 AT89C51 系列引腳功能 AT89C51 有 40 引腳雙列直插（ DIP）形式。這種狀態(tài)可被任何一個(gè)中斷所終止或通過(guò)硬件復(fù)位。 128179。只要程序長(zhǎng)度小于4k, 四個(gè) I/O口全部提供給用戶。而這種單片機(jī)對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)備的要求很低，開(kāi)發(fā)時(shí)間也大大縮短。由于 80C51 系列單片機(jī)所具有的一系列優(yōu)越的特點(diǎn)，獲得廣泛使用指日可待。而 8 位單片機(jī)已能滿足大部分應(yīng)用的需要，因此，在推出 16 位單片機(jī) 的同時(shí)，高性能的新型 8 位單片機(jī)也不斷問(wèn)世。179。 1978 年下半年 Motorola 公司推出 M6800 系列單片機(jī)， Zilog 公司相繼推出Z8 單片機(jī)系列。 9 第 2 章 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ) 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本組成單元包括：主機(jī)、溫度采樣單元、單片機(jī)控制單元、調(diào)節(jié)執(zhí)行單元四部分，本章將逐一進(jìn)行介紹。 圖 13 方案三的圖 結(jié)論：前兩種方案是傳統(tǒng)的模擬控制方式，而模擬控制系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，控制方案的修改也較為繁瑣。 3． 方案三 （ 下圖 13） ： 是 采用 89C51 單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。其特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但是系統(tǒng)所得結(jié)果的精度不高并且調(diào)節(jié)動(dòng)作頻繁，系統(tǒng)靜態(tài)差大、不穩(wěn)定。 溫度控制系統(tǒng)是比較常見(jiàn)和典型的過(guò)程控制系統(tǒng)。 2．用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)其具體控制功能如下： （ 1）能夠連續(xù)測(cè)量水的溫度值，用十進(jìn)制數(shù)碼管來(lái)顯示水的實(shí)際溫度。從 DS18S20 讀出或?qū)懭?DS18S20 信息僅需要一根口線，其讀寫及其溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所掛接的 DS18S20 供電，而且不需要額外電源。水箱水溫控制部分，提出了用 DS18S AT89C51 單片機(jī)及 LED 的硬件電路完成對(duì)水溫的實(shí)時(shí)檢測(cè)及顯示，利用 DS18S20 與單片機(jī)連接由軟件與硬件電路配合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱電阻絲的實(shí)時(shí)控制及超出設(shè)定的上下限溫度的報(bào)警系統(tǒng)。因?yàn)榻?jīng)過(guò)我們調(diào)查發(fā)現(xiàn)許 多應(yīng)用場(chǎng)合原來(lái)就有測(cè)溫控溫儀器，只是隨著對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)需要的要求在不斷地提高，以往的那些測(cè)溫控溫的儀器根本不能滿足現(xiàn)在的要求。但溫度是一個(gè)模擬量，如果采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和元件，將模擬的溫度量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量雖不困難，但電路較復(fù)雜，成本較高。而且隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，溫度傳感器的種類還是在不斷增加豐富來(lái)滿足生產(chǎn)生活中的需要。在農(nóng)業(yè)中，用于保證蔬菜大棚的恒溫保產(chǎn)等。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 35 參考文獻(xiàn) 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 24 軟件調(diào)試 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 24 硬件調(diào)試 178。178。178。178。178。178。178。178。178。 22 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論分析 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 22 主程序流程圖 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 20 5 第 4章 軟件設(shè)計(jì) 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 18 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 15 數(shù)碼顯示管 LED 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 12 ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 6 課題的 研究方案 178。178。178。178。178。178。178。178。 6 課題研究的內(nèi)容及要求 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 2 溫度檢測(cè)系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外狀況 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。同時(shí)溫度也是生活中最常見(jiàn)的一個(gè)物理量，也是人們很關(guān)心的一個(gè)物理量，它與我們的生活息息相關(guān)，有著十分重要的意義，在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度過(guò)高過(guò)低會(huì)直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、對(duì)機(jī)械設(shè)備和控制中的各種原器件造成一定的損壞，嚴(yán)重的會(huì)影響到生產(chǎn)安全。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類加熱爐、熱處 理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。這條道路就是芯片化道路。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，很多時(shí)候都需要對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，以使得生產(chǎn)能夠順利的進(jìn)行，產(chǎn)品的質(zhì)量才能夠得到充分的保證。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)；傳感器；數(shù)據(jù)采集；模數(shù)轉(zhuǎn)換器；溫度 3 溫度檢測(cè)系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外狀況 溫度是一個(gè)非常重要的物理量，因?yàn)樗苯佑绊懭紵?、化學(xué)反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、 煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形、結(jié)晶以及空氣流動(dòng)等物理和化學(xué)過(guò)程。 本文從硬件和軟件兩方面來(lái)講述水溫自動(dòng)控制過(guò)程 ,在控制過(guò)程中主要應(yīng)用AT89C5 ADC080 LED 顯示器、 LM324 比較器，而主要是通過(guò) DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集環(huán)境溫度，以單片機(jī)為核心控制部件，并通過(guò)四位數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)溫度的一種數(shù)字溫度計(jì)。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一 個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。 而系統(tǒng)的過(guò)程則是：首先 ,通過(guò)設(shè)置按鍵 ,設(shè)定恒溫運(yùn)行時(shí)的溫度值，并且用數(shù)碼管顯示這個(gè)溫度值 .然后 ,在運(yùn)行過(guò)程中將采樣的溫度模擬量送入 A/D轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換，再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，最