【正文】 ,432,436DW 438,439,440,442,444DW 445,446,449,450,452DW 438,440,442,446,448DW 450,452,453,455,456DW 458,461,463,465,468DW 468,470,472,475,478DW 480,480,482,485,485
。授人以魚(yú)不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹(shù)立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會(huì)了對(duì)待知識(shí)，走向社會(huì)的思考方式。單片機(jī)產(chǎn)品手冊(cè)[ED/OL]，[15] 趙娜，趙剛， 單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息，2007，12：146148 致 謝 在四年的讀書(shū)生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，而于我的人生卻只是一個(gè)逗號(hào)，我將面對(duì)又一次征程的開(kāi)始。 通過(guò)本次的設(shè)計(jì)，是我感覺(jué)到單片機(jī)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，而且，在醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展中，單片機(jī)也會(huì)越來(lái)越重要。 目前，測(cè)溫控溫系統(tǒng)得到快速的發(fā)展，國(guó)外的測(cè)量控制系統(tǒng)已經(jīng)成熟，產(chǎn)品也較多。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長(zhǎng)期使用也不會(huì)擔(dān)心精度達(dá)不到了。大學(xué)生活雖然結(jié)束了，但我們的學(xué)習(xí)還沒(méi)有結(jié)束，只有不斷學(xué)習(xí)，用知識(shí)充實(shí)自己的頭腦，才能在未來(lái)社會(huì)有一席之地，才能為社會(huì)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，一句話(huà)：學(xué)無(wú)止境。硬件設(shè)計(jì)包括繪制電路原理圖，生成圖后制作電路板、插件焊件、再做硬件測(cè)試。PROM的AT89C51單片機(jī)控制傳感器的自動(dòng)化溫度監(jiān)控系統(tǒng)。 第5張 總結(jié)與展望 總 結(jié) 近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，這意味著我們的大學(xué)生活也要結(jié)束了，但我們的學(xué)習(xí)沒(méi)有結(jié)束，在本次設(shè)計(jì)中，我們所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)接受了實(shí)踐的檢驗(yàn)，增強(qiáng)我的綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力及動(dòng)手能力，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下了良好的基礎(chǔ)。在綜合調(diào)試的最后階段，應(yīng)在目標(biāo)系統(tǒng)的晶振頻率工作，使系統(tǒng)全速運(yùn)行目標(biāo)程序，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定功能技術(shù)指標(biāo)后，便可將軟件固化，然后在運(yùn)行固化的目標(biāo)程序，成功后目標(biāo)系統(tǒng)便可脫機(jī)運(yùn)行。如果用于測(cè)試的數(shù)據(jù)沒(méi)有全部覆蓋實(shí)際計(jì)算的原始數(shù)據(jù)的類(lèi)型，調(diào)試沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤可能在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中暴露出來(lái)。根據(jù)計(jì)算程序的功能，事先準(zhǔn)備好一組測(cè)試數(shù)據(jù)。這類(lèi)錯(cuò)誤大多是由于計(jì)算程序中的錯(cuò)誤引起的。2．不響應(yīng)中斷CPU不響應(yīng)中斷或不響應(yīng)某一個(gè)中斷這種錯(cuò)誤的現(xiàn)象是連續(xù)運(yùn)行時(shí)不執(zhí)行中斷任務(wù)程序的規(guī)定操作，當(dāng)斷點(diǎn)設(shè)在中斷入口或中斷服務(wù)程序中時(shí)碰不到斷點(diǎn)。 軟件調(diào)試 軟件電路故障及解決方法設(shè)計(jì)軟件部分出現(xiàn)這種錯(cuò)誤的現(xiàn)象：1．當(dāng)以斷點(diǎn)或連續(xù)方式運(yùn)行時(shí)，目標(biāo)系統(tǒng)沒(méi)有按規(guī)定的功能進(jìn)行操作或什么結(jié)果也沒(méi)有，這是由于程序轉(zhuǎn)移到意外之處或在某處死循環(huán)所造成的。第二步是加電后檢查各個(gè)插件上引腳的電位，仔細(xì)測(cè)量各點(diǎn)電位是否正常，尤其應(yīng)注意單片機(jī)插座上的各點(diǎn)電位，若有高壓，聯(lián)機(jī)時(shí)將會(huì)損壞仿真器。本設(shè)計(jì)中就出現(xiàn)電源故障經(jīng)過(guò)一個(gè)穩(wěn)壓電路才使其正常工作。解決方法：在設(shè)計(jì)過(guò)程中要明確各元器件的工作條件，嚴(yán)格按照制作要求進(jìn)行操作，損壞的元器件要及時(shí)更換，以免損壞其他元件或影響電路功能的實(shí)現(xiàn)。 硬件調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件和軟件調(diào)試是交叉進(jìn)行的，但通常是先排除樣機(jī)中明顯的硬件故障，尤其是電源故障，才能安全地和仿真器相連，進(jìn)行綜合調(diào)試。主要是通過(guò)對(duì)傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行顯示后，給操作者提供提示。初 始 化處理按鍵、顯示設(shè)定值啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值處理顯示實(shí)際溫度比較設(shè)定溫度值和實(shí)際溫度值是否大于？加 熱開(kāi) 始停 止圖31主程序流程圖 中斷子程序流程圖 圖32為中斷子程序的流程圖，這個(gè)主要是為了保障整個(gè)軟件程序在運(yùn)行時(shí)可以達(dá)到中斷，從而使系統(tǒng)進(jìn)一步達(dá)到完善。圖217 數(shù)碼管顯示電路 調(diào)節(jié)執(zhí)行單元 調(diào)節(jié)執(zhí)行單元，如圖218所示，采用實(shí)時(shí)控制的方法，由光電耦合器MOC3041（光電耦合器）和可控硅SCR組成。圖217為AT89C51最小系統(tǒng)以及一個(gè)四位共陰數(shù)碼管，DIG0、DIGDIGDIG3分別與單片機(jī)的P2P2P2P24相連，每一個(gè)都擁有一個(gè)共陰的位選端。4．編碼是將量化后的信號(hào)編碼成二進(jìn)制代碼輸出。實(shí)際上，由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器器件的非線(xiàn)性失真、量化噪聲及接收機(jī)噪聲等因素的影響采樣速率一般取fs=。圖215 溫度采樣單元 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分 模數(shù)轉(zhuǎn)換是將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為N位二進(jìn)制數(shù)字輸出信號(hào)的技術(shù)。圖213 電源電路原理框圖 單片機(jī)控制單元 單片機(jī)控制單元，如圖214所示，包括按鍵控制電路，其中按鍵控制電路這一模塊設(shè)置了：“設(shè)置”、“加1”、“右移”、“確定”四個(gè)按鍵，來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)。根據(jù)以上這些特性而從中受益的應(yīng)用包括：HVAC環(huán)境控制、室內(nèi)，設(shè)備或者機(jī)器內(nèi)部的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、過(guò)程監(jiān)控和控制系統(tǒng)。C。C的工作溫度范圍，在10176?？偩€(xiàn)與中央微處理器通信，僅需要單根數(shù)據(jù)線(xiàn)(或地線(xiàn))。在實(shí)際的溫度測(cè)量過(guò)程中被廣泛應(yīng)用，同時(shí)也取得了良好的測(cè)量效果。靜態(tài)顯示時(shí)取10MA為宜，動(dòng)態(tài)掃描顯示可加大脈沖電流，但一般不超過(guò)40MA。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。 LED數(shù)碼管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件，它是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成的。MR接+5V，不清除。由于，集成運(yùn)放的共模抑制比要求較高，這是缺點(diǎn)。1．反相比例放大器 如圖24所示，集成運(yùn)放的同相輸入端通過(guò)電阻R接地，電阻與信號(hào)源串聯(lián)，另一端接到運(yùn)放的反相輸入端，運(yùn)放的輸出端與反相輸入端之間接有電阻，為保證集成運(yùn)放輸入級(jí)兩邊對(duì)稱(chēng)， （21）比例電路輸出電壓與輸入電壓之間的函數(shù)關(guān)系為： （22） （23）圖29 反向比例電路 注意：反相比例電路的特點(diǎn)是深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路。它的性能特點(diǎn)是短跑保護(hù)輸出、真差動(dòng)輸入級(jí)、底偏置電流為最大100mA、每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器、具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ?、共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列、輸入端具有靜電保護(hù)功能。 運(yùn)算放大器LM324 本次設(shè)計(jì)所用的運(yùn)算放大器是LM324，而LM324的系列器件為價(jià)格便宜的帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。OE=產(chǎn)生的正脈沖信號(hào)用于打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器。1） 查詢(xún)方式 ADC0809與單片機(jī)AT89C51的硬件接口如圖所示圖27 ADC0809與單片機(jī)AT89C51的硬件接口電路由于ADC0809具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，其8位數(shù)據(jù)輸出端可以與數(shù)據(jù)總線(xiàn)相連。其地址碼與輸入通路的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表24所示。CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端。~：8位數(shù)字量輸出端。圖25 8255A和AT89C51的連接 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809是位A/D轉(zhuǎn)換芯片，它是采用逐次逼近的方法完成A/D轉(zhuǎn)換的。8255A的控制信號(hào)和傳輸動(dòng)作之間的關(guān)系如表23所示 表23 8255的控制信號(hào)和傳輸動(dòng)作對(duì)應(yīng)關(guān)系 傳輸說(shuō)明0 0 00 0 10 1 00 0 00 0 10 1 00 1 11 0 1 10 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 11 1A口數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)總線(xiàn)B口數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)總線(xiàn)C口數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)總線(xiàn)數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)總線(xiàn)→A口數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)總線(xiàn)→B口數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)總線(xiàn)→C口數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)總線(xiàn)→控制寄存器～進(jìn)入高阻態(tài)非法～進(jìn)入高阻態(tài) AT89C51和8255A的接口：8255A可以直接與MCS51總線(xiàn)接口，其接口電路如圖26所示圖27中，8255A的片選信號(hào)及口地址選擇線(xiàn)A0、所以，8255A的A口、B口、C口及控制口的地址分別為6000H、6001H、6002H、6003H。RESET：復(fù)位信號(hào)，輸入，高電平有效。3） 控制線(xiàn)：讀信號(hào)，輸入，低電平有效。：片選信號(hào)，輸入，低電平有效。對(duì)于方式1和方式2，因?yàn)槎家玫娇刂菩盘?hào)，所以必須設(shè)置兩個(gè)控制字，即設(shè)置方式選擇控制字和C口復(fù)位控制字。6264可以直接和存儲(chǔ)器的地址線(xiàn)并聯(lián)，數(shù)據(jù)地址線(xiàn)也同樣可以并聯(lián)連接。 表22 功能表 口線(xiàn) 第二功能 RXD（串行口輸入） TXD（串行口輸出） （外部中斷0輸入） （外部中斷1輸入） T0（定時(shí)器0的外部輸入） T1（定時(shí)器1的外部輸入） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“寫(xiě)”信號(hào)輸出） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“寫(xiě)”信號(hào)輸出） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展AT89C51片內(nèi)喊有28字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，主要用工作寄存器、堆棧、軟件標(biāo)志和數(shù)據(jù)緩沖器。它是一個(gè)復(fù)用功能口，作為第一功能使用時(shí)，為普通I/O口，其功能和操作方法與P1口相同?！篜2是8位準(zhǔn)雙向I/O端口。P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。單片機(jī)商店后，只要在該引腳上輸入24個(gè)振蕩周期（2個(gè)機(jī)器周期）寬度以上的高電平就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位；若在RST與Vcc之間接一個(gè)10F的電容，則可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)上電自動(dòng)復(fù)位。 XTAL2：接外部晶體的另一端。Vss：接電源地。本設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位電路，所謂上電復(fù)位，是指單片機(jī)只要一上電，便自動(dòng)地進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。其中，兩個(gè)外部中斷源；兩個(gè)片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（T0、T1）的溢出中斷源TE0和TF1；一個(gè)片內(nèi)串行口接受或發(fā)送中斷源RI或TI。表21 AT89C51的復(fù)位、中斷入口地址 入口地址 說(shuō)明 0000H復(fù)位后，PC=0000H 0003H外部中斷 入口 000BH定時(shí)器T0溢出中斷入口 0013H外部中斷 入口 001BH 定時(shí)器T1溢出中斷口 0023H串行口中斷入口它們具有計(jì)數(shù)和定時(shí)兩種工作方式以及四種工作模式。在程序存儲(chǔ)器中，有6個(gè)地址單元被保留用于某些特定的地址，如下表21所示。2 . I/O口結(jié)構(gòu)：AT89C51單片機(jī)有4個(gè)8位并行I/O接口，記作P0、PP2和P3，每個(gè)端口都是8位準(zhǔn)雙向口，共占32根引腳。電容器C1和C2通常都取30pF左右，選用不同的電容量對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。 1）運(yùn)算器 運(yùn)算器包括算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU、累加器ACCC、B寄存器、暫存寄存器TMP1和TMP程序狀態(tài)寄存器PSW、BCD碼運(yùn)算調(diào)整電路等。只有VCC電壓恢復(fù)到正常工作范圍而且在振蕩器穩(wěn)定振蕩后，通過(guò)硬件復(fù)位、掉電模式可被終止。間歇模式是由軟件來(lái)設(shè)置的, 當(dāng)外圍器件仍然處于工作狀態(tài)時(shí), CPU可根據(jù)工作情況適時(shí)地進(jìn)入睡眠狀態(tài), 內(nèi)部RAM和所有特殊的寄存器值將保持不變。AT89C51 芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段, 能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。它與MCS51系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替MCS51系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多MCS51系列產(chǎn)品沒(méi)有的功能。 AT89C51系列單片機(jī)介紹 AT89C51系列基本組成及特性 AT89C51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。新一代的80C51系列單片機(jī)除了上述的結(jié)構(gòu)特性外，其最主要的技特點(diǎn)是向外部接口電路擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)微控制器（microcontroller）完善的控制功能為己任。 1987年Intel公司又宣布了性能比8096高兩倍的CMOS型80C196，1988年推出帶EPROM的87C196單片機(jī)。 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。 第2 章 硬件設(shè)計(jì) 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。系統(tǒng)框圖如下： 此方案采用89C51單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 課題的研究方案 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)。 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)量加熱爐的溫度值，用十進(jìn)制數(shù)碼管來(lái)顯示爐內(nèi)的實(shí)際溫度。從DS18S20讀出或?qū)懭隓S18S20信息僅需要一根口線(xiàn)，其讀寫(xiě)及其溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線(xiàn)，該總線(xiàn)本身也可以向所掛接的DS18S20供電，而且不需要額外電源。 加熱爐溫度控制部分，提出了用DS18SAT89C51單片機(jī)及LED的硬件電路完成對(duì)爐溫的實(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)。 目前國(guó)內(nèi)任然有大量的加熱爐停留在簡(jiǎn)單的人工控制或者電子