【正文】 符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符 。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 20 頁 共 52 頁 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址： BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電 平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)的光標(biāo)。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。 的控制指令 LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如表 32 所示 ： 表 32 LCD 的控制指令表 它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn) 的。 RW 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS 為高電平 RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)； 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由低電平跳變成高電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令； 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線； 第 15 腳：背光源正極； 第 16 腳：背光源接地。 由于液晶顯示可以顯示字母和各種符號(hào) ，所以我選擇了 LCD1602 液晶顯示器。其次，就是 字幅型液晶顯示模塊。 AT 89S52 溫 度 采 集 模 塊（ DS18B20 溫度計(jì)） 鍵盤調(diào)整模塊 電源模塊 加熱處 理模塊 報(bào)警電路模塊 （蜂鳴器） 溫度顯示模塊 （采集到的實(shí)時(shí)溫度） 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 17 頁 共 52 頁 圖 32 溫度傳感器電路 溫度檢測部分 溫度傳感器有很多種，如熱敏電阻、 熱電偶 、 PN 結(jié)、 半導(dǎo)體溫度傳感器等。一般測溫電纜線采用屏蔽 4芯雙絞線，其中一對接地線與信號(hào)線，另一對接 VDD 和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。另外也可用兩個(gè)端口，即接收口與發(fā)送口分開，這樣讀寫操作就分開了，不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)競爭的問題。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 15 頁 共 52 頁 SCRATCHPAD BYTE E2RAM TEMPERATURE LSB 0 1 2 3 4 5 6 7 8 TEMPERATURE MSB TH/USERBYTE1 TH/USERBYTE1 TL/USERBVTE2 TL/USERBVTE2 RESERVED RESERVED COUNT REMAIN COUNT PER℃ CRC 圖 211 DS18B20 存貯器映象圖 這一過程確保了更改存貯器時(shí)數(shù)據(jù)的完整性。存貯器由一個(gè)高速暫存（便箋式）RAM 和一個(gè)非易失性電可擦除 EERAM 組成，后者存貯高溫度和低溫度以及觸發(fā)器TH 和 TL。然后從產(chǎn)品系列編碼的最低有效位開始，每次移入一位，當(dāng)產(chǎn)品系列編碼的 8 位移入以后，接著移入序列號(hào)。當(dāng)存貯在 DS18B20 內(nèi)或由DS18B20 計(jì)算得到的 CRC 值與總線主機(jī)產(chǎn)生的值不符合時(shí)，在 DS18B20 內(nèi)沒有電路來阻止命令序列的繼續(xù)執(zhí)行。總線上的主機(jī)可以根據(jù) 64 位 ROM 的前 56 位計(jì)算機(jī) CRC 的值并且把它與存貯在 DS18B20 內(nèi)部的值進(jìn)上位機(jī) Tx復(fù)位脈沖 DS18B20 Tx存在脈沖 上位機(jī) Tx ROM 操作命令 33h 55h F0h ECh CCh DS18B20 Tx FAMILY COOE DS18B20 Tx 系列碼 上位機(jī) Tx BIT 0 繼續(xù) 警告 DS18B20 Tx BIT 0 DS18B20 Tx 非 BIT 0 上位機(jī) Tx BIT 0 BIT0 上位機(jī)？ DS18B20 Tx CRC 碼 BIT0 上位機(jī)？ 上位機(jī) Tx BIT 1 DS18B20 Tx BIT 1 DS18B20 Tx 非 BIT 1 上位機(jī) Tx BIT 1 BIT1 上位機(jī)？ BIT1 上位機(jī)？ 上位機(jī) Tx BIT 63 BIT63 上位機(jī)？ BIT63 上位機(jī)？ DS18B20 與上位機(jī) Tx BIT 63 上位機(jī) Tx MEMORY OR CONTROL 功能命令 N N N N N Y Y Y Y Y Y N N N N N N N Y Y Y Y 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 14 頁 共 52 頁 行比較來決定 ROM 的數(shù)據(jù)是否已被主機(jī)正確地接收。此協(xié)議在 ROM 操作協(xié)議流程圖（圖 29）中敘述。接著的 48位是唯一的系列號(hào)。這允許并聯(lián)連接許多 DS18B20 同時(shí)進(jìn)行溫度測量。 TH 或 TL的最高有效位直接對應(yīng)于 16 位溫度寄存器的符號(hào)位。 以下的過程可以獲得較高的分辯率，首先讀溫度并從讀得的值截去 ℃ 位 (最低有效位 )。數(shù)據(jù)在單線接口上串行發(fā)送。因此，為了獲得所需的分辯率，計(jì)數(shù)器的數(shù)值以及在給定溫度處每一攝氏度的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)（鈄率累加器的值）斜率累加器 預(yù)置 計(jì)數(shù)比較器 低溫度系數(shù)振蕩器 減法計(jì)數(shù)器 1 預(yù)置 溫度寄存器 減到 0 高溫度系數(shù)振蕩器 減法計(jì)數(shù)器 2 減到 0 增加 停止 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 11 頁 共 52 頁 二者都必須知道。時(shí)鐘再次使計(jì)數(shù)器計(jì)值直至它達(dá)到零。 DS18B20 通過門開通期間內(nèi)低溫度系數(shù)振蕩器經(jīng)歷的時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)來測量溫度，而門 開通期由高溫度系數(shù)振蕩器來決定。如果是寄生供電， DS18B20 將在單線總線上送回“ 0”：如果由 VDD 引腳供電，它將送回“ 1”。注意只要外部電源處于工作狀態(tài)， GND 引腳不可懸空。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在 I/O 線上不要求強(qiáng)的上拉。第一種方法是在發(fā)生溫度變換時(shí)， I/O 線上提供一強(qiáng)的上拉。 為了使 DS18B20 能完成準(zhǔn)確的溫度變換，當(dāng)溫度變換發(fā)生時(shí)， I/O 線上必須提供足夠的功率。 （ 2） 寄生電源 (parasite power) 方框圖 (圖 24)示出寄生電源電路。每一溫度告警觸發(fā)器 TH 和 TL 構(gòu)成一個(gè)字節(jié)的 EEPROM。在成功地執(zhí)行了 ROM 操作序列之后，可以使用存貯器和控制操作，然后主機(jī)就可以提供六種存貯器和控制操作命令之一。 圖 23 DS18B20 方框圖 與 DS18B20 的通信經(jīng)過一個(gè)單線接口。 詳細(xì)說明 （ 1） 綜述 圖 23 的方框圖表示 DS18B20 的主要部。這允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件。 信息通過單線接口送入 DS18B20 或者從 DS18B20 送出。 由此 來 看， 單 片機(jī)有 著 微 處 理器所不具 備 的功能，它可 單獨(dú)地 完成 現(xiàn) 代 工業(yè) 控制所要求的智能化控制功能， 這 是 單 片機(jī)最大的特征。 盡 管懂得 匯編語 言不是你的目的，看懂一些可 幫 助你了解影 響 任何 語 言效率的 51 特殊 規(guī) 定。 這 種方式可使程序 結(jié) 構(gòu)化 將可變 的 選擇與 特殊操 作組 合在一起的能力，改善了程序的可 讀 性 編 程及程 序調(diào)試時(shí)間顯著縮 短， 從 而提高效率提供的 庫 包含 許 多 標(biāo) 準(zhǔn)子程序，具有 較強(qiáng) 的 數(shù) 據(jù) 處 理能 將 已 編 好程序可容易的植入新程序，因 為 它具有方便的模 塊 化 編 程技 術(shù) C 語 言作 為 一種非常方便的 語 言而得到 廣泛 的支持， C 語 言程序本身并不依 賴于 機(jī)器硬件系 統(tǒng) ，基本上不做修改就可根據(jù) 單 片機(jī)不同 較快 地移植 過來 。 C 語 言是一種源于 編寫 UNIX 操作系 統(tǒng) 的 語 言，它是一種 結(jié) 構(gòu) 化語 言，可 產(chǎn) 生 壓縮代 碼 。 PL/M 編譯 器好像 匯編器一樣 可 產(chǎn) 生緊湊 代 碼 。 BASIC 為簡 化使用 變 量，所有 變 量都用 浮點(diǎn) 值。 單片機(jī)編程語言介紹 對 于 51 系列 單 片機(jī)， 現(xiàn) 有四 種語 言支持，即 匯編 、 PL/M， C 和 BASIC。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。另外，該引腳被略微拉高。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí) ，P1 口作為第八位地址接收。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 管腳說明 VCC：供電電壓。由于將多功能 8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL的 AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 2 硬件說明 綜合評(píng)價(jià)為：控制容易，便于編程，硬件電路簡單，成本也不高，充分發(fā)揮了微控制器的性能，提高了性價(jià)比，符合大眾化的要求。溫度傳感器選用DS18B20，一總線的數(shù)字量輸出，避免了用模擬量輸出在信號(hào)處理時(shí)產(chǎn)生的誤差較大的因素。 最后，就是調(diào)試，使溫度穩(wěn)定在設(shè)定值附近，誤差小于 1℃ ； 微分（ D）控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。 傳統(tǒng)的溫度控制器進(jìn)行溫度控制期間，當(dāng)被加熱器件溫度升高至設(shè)定的溫度時(shí)，控制器發(fā)出信號(hào) 停止加熱，被加熱器件的溫度還會(huì)繼續(xù)上升幾度，然后才開始下降，這樣會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的偏差。 具體要求 在我們生活的環(huán)境中，最高溫度都在 50℃ 以內(nèi)，所以溫度控制的范圍設(shè)置在環(huán)境溫度到 50℃ 。本文介紹單片機(jī)結(jié)合 DS18B20環(huán)境溫度控制器設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)用一種新型的可編程溫度傳感器（ DS18B20），不需要復(fù)雜的信號(hào)調(diào)整電路和 A/D 轉(zhuǎn)換電路就能直接與單 片機(jī)完成數(shù)據(jù)采集和處理，實(shí)現(xiàn)方便、精度高，可根據(jù)不同需要運(yùn)用于各種場合。目前，國內(nèi)外通用的溫度傳感器及測溫器大致有以下幾種：熱膨脹式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱電偶、輻射式溫度儀表、石英溫度傳感器測溫儀。測溫儀器由溫度傳感器和信號(hào)處理兩部分組成。熟悉 Protel 軟件的使用方法，熟悉 PCB 板的制作。 采用單片機(jī)對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且還可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。基于單片機(jī)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)較傳統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)具有更好的智能性，并且系統(tǒng)的功能更加易于擴(kuò)展和升級(jí)，是一種低成本的溫度控制、檢測方案。通過本次設(shè)計(jì)掌握對溫度檢測控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法和軟件編寫方法。 目前國內(nèi)外的溫度控制方式越來越趨于智能化，溫度測量首先是由溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)的。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，新型的溫度傳感器還會(huì)不斷出現(xiàn)。但是由于傳統(tǒng)的信號(hào)調(diào)整電路實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、易受干擾、不易控制而且精度不高。 設(shè)計(jì)要求和目標(biāo) 采用 AC220V作為加熱部件的電源，是因?yàn)槲覀儑业碾妷憾际?220V，所以選它具有通用性，在任何地方都可以用。積分（ I）控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系，它可以消除穩(wěn)態(tài)誤差。接著，把電熱絲和溫度傳感器放在一起，通過單片機(jī)來控制電熱絲的通電和斷電。單片機(jī) 溫度傳感器 LCD 顯示 PID 算法 鍵盤 加熱模塊 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 第 3 頁 共 52 頁 其次，通過鍵盤輸入一個(gè)設(shè)定值，經(jīng)過單片機(jī)的比較判斷輸出 PWM 加熱信號(hào)，然后加熱的溫度又反饋到單片機(jī)進(jìn)去比較分析，判斷是否繼續(xù)加熱。 方案二：選擇傳統(tǒng)的 MCS51 單片機(jī)做為控制的核心，用其中的一個(gè)定時(shí)器作為PWM 波產(chǎn)生器，傳感器將每次的偏差值帶回模糊控制器運(yùn)算，得出每次的控制量，然后送入定時(shí)器的賦值寄存器來改變定時(shí)器的值來改變占空比。方案二解決了方案一難度大、 成本高，不利于新手學(xué)習(xí)等問題。 該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 圖 21 AT89C 系列引腳圖 當(dāng)P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上