【正文】 數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來。在中斷的響應(yīng)過程中，應(yīng)能顯示設(shè)定值和控制處理后的值。 T1中斷子程序嵌套在T0中斷子程序中，為高優(yōu)先級的中斷。 該中斷是單片機(jī)內(nèi)部5 s定時中斷，為低優(yōu)先級，但卻是最重要的處理子程序,在該中斷響應(yīng)中，單片機(jī)要完成的工作有：A／D數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換處理、顯示設(shè)定值、調(diào)用PID算法及PWM處理子程序。 2．2 功能實(shí)現(xiàn)模塊 功能實(shí)現(xiàn)模塊主要由A／D轉(zhuǎn)換子程序、中斷處理子程序、鍵盤處理子程序和顯示子程序等組成。 2．1 主程序模塊 在主程序中首先給定PID算法的參數(shù)值，然后通過循環(huán)顯示當(dāng)前溫度，以等待中斷，并且使鍵盤處于最高優(yōu)先級。系統(tǒng)用加熱絲進(jìn)行加熱，加熱時間的長短取決于PWM波高電平時間的長短。 (4)LED顯示電路。第1個、第3個和第4個鍵選用按鈕開關(guān)。本系統(tǒng)需要實(shí)時采集溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，存入AT89C51的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，送LED顯示器顯示，并與設(shè)定值比較，經(jīng)過PID算法得到控制量并由單片機(jī)輸出以控制電熱絲加熱。 (1)主機(jī)電路。 1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用AT89C51作為溫度控制系統(tǒng)主控單元。研究和設(shè)計(jì)高性能的溫度控制系統(tǒng)具有重要意義。單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)既提高了產(chǎn)品質(zhì)量，又豐富了產(chǎn)品功能，同時還簡化了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 將式(2)和式(3)代入式(1)，則可得到離散的PID表達(dá)式： 式中：u(t)為控制器的輸出；e(t)為偏差，即設(shè)定值與反饋值之差；KC為控制器的放大系數(shù)，即比例增益；TI為控制器的積分常數(shù)；TD為控制器的微分時間常數(shù)。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。PID控制器以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。 PID控制的原理和特點(diǎn)在冶金、石油、化工、電力和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等行業(yè)，溫度是極為重要而又普遍的熱工參數(shù)之一，在普通家庭里熱水器、電飯煲、電烤箱等依賴于溫控技術(shù)的家電設(shè)備也是必不可少。 驅(qū)動電路:用來驅(qū)動LED 顯示點(diǎn)陣的電路。這一行上的 LED發(fā)光器件就可以根據(jù)列數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。每一種顏色的控制方法和單色的完全相同。本系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境采用的是單色圖文屏，采用紅色的LED 點(diǎn)陣單元。由于段數(shù)不多，組合形成的字符也不多。不論是圖形還是文字，都是控制與組成這些圖形或文字的各個點(diǎn)所在的位置相對應(yīng)的LED 器件發(fā)光。 主控制界面的工作原理 :系統(tǒng)采用 Windows 標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)格的下拉菜單主界面，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)如下功能：在窗體菜單欄選擇在更新顯示內(nèi)容時的圖形、文字的編輯，顏色的選取控制，對于字模的提取與保存的控制以及對于存儲的待顯示信息的優(yōu)化處理，動態(tài)效果的添加，文件傳輸前的調(diào)整和設(shè)備通訊前的設(shè)置功能。在應(yīng)用軟件的支持下，錄入的文字實(shí)時的由計(jì)算機(jī)下載給主控制器，并實(shí)時進(jìn)行顯示；更新顯示內(nèi)容時，計(jì)算機(jī)將錄入的文字或圖形數(shù)據(jù)下載給主控器，并存入存儲器中。 LED顯示屏的介紹和工作原理 LED顯示屏的工作原理 現(xiàn)在一般把顯示圖形或文字的LED 顯示屏稱為圖文屏，其實(shí)LED 圖文顯示屏并沒有一個公認(rèn)的嚴(yán)格的定義，這里所謂的圖形，是指由單色固定亮度的點(diǎn)陣線條組成的任意圖形，其中LED 點(diǎn)陣發(fā)光器件或發(fā)光或熄滅，即只有兩種狀態(tài)。 ，由于DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS1820進(jìn)行讀寫編程時，必須嚴(yán)格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個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 第22頁（共31頁）智能溫度控制系統(tǒng)的概述TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。 DS18B20有4個主要的數(shù)據(jù)部件： ，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。 6. 用戶可自設(shè)定報警上下限溫度。 3. 低壓供電，電源范圍從3~5V，可以本地供電，也可以直接從數(shù)據(jù)線上竊取電源（寄生電源方式）。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。緊接著執(zhí)行第二個周期為復(fù)位、跳過ROM指令、執(zhí)行讀RAM的存儲器操作指令、讀數(shù)據(jù)（最多為9第14頁（共33頁）基于AT89c51家庭溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真?zhèn)€字節(jié)，中途可停止，只讀簡單溫度值則讀前2個字節(jié)即可）。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則控制器（單片機(jī)）必須等待18B20執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時間為500uS。4， 控制器發(fā)送存儲器操作指令：在ROM指令發(fā)送給18B20之后，緊接著（不間斷）就是發(fā)送存儲器操作指令了。ROM指令為8位長度，功能是對片內(nèi)的64位光刻ROM進(jìn)行操作。2， 存在脈沖：在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在15~60uS后接收存在脈沖，存在脈沖為一個60~240uS的低電平信號。第9個字節(jié)為前8個字節(jié)的CRC碼。第2個字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第4個字節(jié)是用戶EEPROM（常用于溫度報警值儲存）的鏡像。18B20共有三種形態(tài)的存儲器資源，它們分別是：ROM 只讀存儲器，用于存放DS18B20ID編碼，其前8位是單線系列編碼（DS18B20的編碼是19H），后面48位是芯片唯一的序列號，最后8位是以上56的位的CRC碼（冗余校驗(yàn)）。 DS18B20 引腳定義： (1) GND為電源地； (2) DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端； (3)VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。目前DS18B20 批量采購價格僅10 元左右。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12 V 編程電源（ VPP）。在由外 部程 序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期 兩次/PSEN 有效。此時 ， ALE 只有在 執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令 是ALE 才起作用。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸 出正脈沖信號，此頻 率為振蕩器頻率的 1/6。RST：復(fù) 位輸入 。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信 號。并因此作為 輸入時，P2 口的管腳被外部 拉低，將輸出電流 。P1 口：P1 口是一個內(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。P0 口： P0 口為一個 8 位漏 級開 路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流?？删?程串行 通道1 288 位內(nèi)部 RAM壽命 ：1 000 寫/擦循 環(huán)AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。AT89C20 51 是一種帶 2 K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。Rf Q247。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時，外接石英晶體和微調(diào)電容。XTAL1——片內(nèi)振蕩器反向放大器和時鐘發(fā)生線路的輸入端。在編程校驗(yàn)時，該引腳可接VCC。 它可驅(qū)動4個TTL負(fù)載。P3——8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。P2——8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。在編程和校驗(yàn)時，可用作輸入低8位地址。P0口可驅(qū)動8個TTL負(fù)載。當(dāng)使用片外存儲器及外擴(kuò)I/O口時，P0口作為低字節(jié)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線。（4）外圍接口電路 AT89C51單片機(jī)的外圍接口電路主要包括：4個可編程并行I/O口,1個可編程串行口，2個16位的可編程定時器以及中斷系統(tǒng)等。（2）控制器控制器是識別指令并根據(jù)指令性質(zhì)協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)內(nèi)各組成單元進(jìn)行工作的部件，主要包括程序計(jì)數(shù)器PC、PC增量器、指令寄存器、指令譯碼器、定時及控制邏輯電路等，其功能是控制指令的讀入、譯碼和執(zhí)行，并對指令執(zhí)行過程進(jìn)行定時和邏輯控制。ACC既是ALU處理數(shù)據(jù)的來源，又是ALU運(yùn)算結(jié)果的存放單元。算術(shù)運(yùn)算包括加、減、乘、除、增量、減量、BCD碼運(yùn)算；邏輯運(yùn)算包括“與”、“或”、“異或”、左移位、右移位和半字節(jié)交換，以及位操作中的位置位、位復(fù)位等。）V且典型值為5V,最高工作頻率為24MHz.AT89C51各部分的組成及功能：振蕩器和時鐘電路數(shù)據(jù)存儲器128字節(jié)程序存儲器14KBCPU兩個16位定時器計(jì)數(shù)器中斷控制總線擴(kuò)展控制器并行可編程I/O口可編程串行口內(nèi)部總線P0 P1 P2 P3擴(kuò)展控制外部中斷TXDRXD1. 中央處理器（CPU）是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和操作控制，主要包括運(yùn)算器和控制器兩部分。具有一個數(shù)據(jù)指針DPTR。具有32根可編程I/O線；從而，一切指令、數(shù)據(jù)都可經(jīng)內(nèi)部總線傳送，有如大城市內(nèi)各種物品的傳送都經(jīng)過干道進(jìn)行。實(shí)際上單片機(jī)里面還有一個時鐘電路，使單片機(jī)在進(jìn)行運(yùn)算和控制時，都能有節(jié)奏地進(jìn)行。 實(shí)際上，人們往往把運(yùn)算器和控制器合并稱為中央處理單元——CPU。第三類信息是地址信息，其作用是告訴運(yùn)算器和控制器在何處去取命令取數(shù)據(jù)，將結(jié)果存放到什么地方，通過哪個口輸入和輸出信息等。34所得的商余數(shù)30等）、程序（命令的集合）等。因此就需要在單片機(jī)上設(shè)置按控制器的命令進(jìn)行動作的“門”，當(dāng)運(yùn)算器需要時，就讓新數(shù)據(jù)進(jìn)入。這類器件就稱為“存貯器”。現(xiàn)在要進(jìn)行運(yùn)算，首先需要一把算盤，其次是紙和筆。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入WTO，我國政府及企業(yè)對此都非常重視，對相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國家、企業(yè)的研發(fā)中心，開展創(chuàng)新性研究，使我國儀表工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。 本文是基于AT89C51單片機(jī)，采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，利用DS18B20不需要A/D轉(zhuǎn)換，課直接進(jìn)行溫度采集顯示，報警的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)。 4. 可以設(shè)定溫度的上下限報警功能。利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，此傳感器課讀取被測量溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 課題的設(shè)計(jì)目的1. 鞏固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決工業(yè)控制的能力。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入WTO，我國政府及企業(yè)對此都非常重視，對相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國家、企業(yè)的研發(fā)中心，開展創(chuàng)新性研究，使我國儀表工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。 本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。近幾年來快速發(fā)展了多種先進(jìn)的溫度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。溫度是工業(yè)對象中的一個重要的被控參數(shù)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。傳統(tǒng)的控制方式以不能滿足高精度，高速度的控制要求，如溫度控制表溫度接觸器，其主要缺點(diǎn)是溫度波動范圍大，由于他主要通過控制接觸器的通斷時間比例來達(dá)到改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低?！?。成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。同時集成諸如通訊接口、定時器，實(shí)時時鐘等外圍設(shè)備。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。第2頁（共33頁） 課題的主要工作本課題的研究重點(diǎn)是設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)控制系統(tǒng)。 3. LED液晶顯示。這樣就完成了數(shù)字溫度計(jì)的基本測溫功能。成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。34。 現(xiàn)在，我們用單片機(jī)來完成上述過程，顯然，它首先要有代替算盤進(jìn)行運(yùn)算的部件，這就是“運(yùn)算器”；其次，要有能起到紙和筆作用的器件，即能記憶原始題目、原始數(shù)據(jù)和中間結(jié)果，還要記住使單片機(jī)能自動進(jìn)行運(yùn)算而編制的各種命令。如上例中，當(dāng)在計(jì)算163156時，數(shù)字36就不能同時進(jìn)入運(yùn)算器。 在單片機(jī)中，基本上有三類信息在流動，一類是數(shù)據(jù)，即各種原始數(shù)據(jù)（如上例中的3163等）、中間結(jié)果（如166247。所以，這一類信息就稱為控制命令，即由控制器去控制運(yùn)算器一步步地進(jìn)行運(yùn)算和處理，又控制存貯器的讀（取出數(shù)據(jù)）和寫（存入數(shù)據(jù)）等。而讀寫存貯器可隨時存入或讀出數(shù)據(jù)。 到這里為止，我們已經(jīng)知道了單片機(jī)的基本組成，即單片機(jī)是由中央處理器（即CPU中的運(yùn)算器和控制器）、只讀存貯器（通常表示為ROM）、讀寫存貯器（又稱隨機(jī)存貯器通常表示為RAM）、輸入/輸出口（又分為并行口和串行口，表示為I/O口）等等組成。此總線有如大城市的“干道”，而CPU、ROM、RAM、I/O口、中斷系統(tǒng)等就分布在此“總線”的兩旁，并和它連通。內(nèi)含28字節(jié)的RAM；具有