【正文】 部 分的設(shè)計(jì) 考慮到在軟件設(shè)計(jì)過程中實(shí)際溫度和設(shè)定溫度之間會(huì)有影響，本設(shè)計(jì)采用實(shí)際溫度和門限溫度單獨(dú)顯示，各用一組 I/O 口。 報(bào)警部分就是當(dāng)設(shè)定的門限溫度在 40～ 90℃之外，就要報(bào)警，用一個(gè)發(fā)光二極管表示。與普通的電磁式繼電器和磁力開關(guān)相比，具有無機(jī)械噪聲、無抖動(dòng)和回跳、開關(guān)速度快、體積小質(zhì)量輕、壽命長(zhǎng)、工作可 靠等特點(diǎn)，并且耐沖擊、抗潮濕、抗腐蝕，因此在單片機(jī)測(cè)控等領(lǐng)域中 [6]。繼電器所帶的負(fù)載為一個(gè)額定功率 300W，接 220V 交流電 的電爐。 AT89C51 的引腳 P00～ P0 P10～ P1 P20～ P2P30～ P37 為四個(gè) 8 位并行輸入 /輸出口，其中 P3 口、 P0口、 P2 口為雙功能口，可以作為普通輸入 /輸出口（第一功能），也可以作為特殊輸入 /輸出口。 AT89C51 單片內(nèi)部 中斷 中斷控制 外部中斷 CPU OSC E——A—— ALE P——S——E——N—— 程序存貯器 4K 字節(jié) ROM 總線 控制 P0 P1 P2 P3 數(shù)據(jù)存貯器 128字節(jié) RAM 4 8 I/O 口 TXD RXD 串行口 外部計(jì) 數(shù)脈沖 定時(shí)器 1 定時(shí)器 0 圖 32 AT89C51引腳 圖 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計(jì) 第 7 頁 允許的時(shí)鐘頻率的典型值 12MHZ，也可以是 6MHZ。當(dāng)單片機(jī)加電以后延遲約 10ms 的時(shí)間振蕩器起振產(chǎn)生時(shí)鐘，不受軟件控制（ XTAL2 輸出幅度為 3V左右的正弦波。 圖 34 上電復(fù)位電路 圖 35 上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位 注： RST 與 Vss 之間的那個(gè)電阻在 NMOS 型單片機(jī)種需要接，但是在 CMOS 型單片機(jī)中不接。 LED 顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的。這種顯示器有共陰極和共陽極兩種， 如圖 37 所示 。 為了使 LED 顯示器顯示不同的符號(hào)或數(shù)字，就要把不同段的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，這樣就要為 LED 顯示器提供代碼，因?yàn)檫@些代碼可使 LED相應(yīng)的段發(fā)光，從而顯示不同的字型，因此該代碼稱之為段碼（或字型碼）。 表 31 顯示段與代碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系表 代碼位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 顯示段 dip g f e d c b a 按照表 31格式， 8 段 LED 顯示器的字型碼如表 32所示。 靜態(tài)顯示方式 [7] 所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)， 相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或 截止 。 如圖 39用 AT89C51 單片機(jī)控制 LED 動(dòng) 態(tài)顯示方式接口。若要各位 LED 能夠同時(shí)顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動(dòng)態(tài)顯示方式，即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，圖 310 集成塊 7407的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)圖 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計(jì) 第 11 頁 段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符的段碼。如此循環(huán)下去就可以使各位顯示出將要顯示的字符。 按鍵部分 的設(shè)計(jì) 鍵盤接口 技術(shù) [8] 鍵盤是一組按鍵組合，它是最常用的單片機(jī)輸入設(shè)備。本設(shè)計(jì)使用非編碼鍵盤，下面主要介紹非編碼鍵盤的原理、接口技術(shù)和程序設(shè)計(jì)。由于機(jī)械觸 點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定的接通，在斷開時(shí)也不會(huì)一下子斷開。 按鍵抖動(dòng)會(huì)引起一次按鍵被誤讀多次。本設(shè)計(jì)使用的是軟件。 獨(dú)立式按鍵是指各按鍵相互獨(dú)立地接通一條輸入數(shù)據(jù)線，如圖 313 所示。下面列出以圖313 為例的按鍵子程序：見附 錄 五 ?，F(xiàn)在，新一代的 DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。 （ 2）獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊 ?！?。 （ 9）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20 工作原理 DS18B20 的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由 2s 減為 750ms。計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃ 所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。 64為光刻 ROM 的排列是：開始八位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼 （ CRC=X8+X5+X4+1）。 例如：＋ 125℃的數(shù)字輸出為 07D0H, ＋ ℃的數(shù)字輸出為 0191H, － ℃的數(shù)字輸出為 FF6FH，－ 55 ℃的數(shù)字輸出為 FC90H。 R1和 R0 用來設(shè)置分辨率，如表 36 所示：（ DS18B20 出廠時(shí)被設(shè)置為 12位） 表 36:溫度分辨率設(shè)置表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 0 0 9 位 Temperature Digital Output （ Binary） Digital Output (Hex) ＋ 125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0H ＋ 85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H ＋ ℃ 0000 0001 1001 0001 0191H ＋ ℃ 0000 0000 1010 0010 00A2H ＋ ℃ 0000 0000 0000 1000 0008H 0℃ 0000 0000 0000 0000 0000H － ℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8H － ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5EH － ℃ 1111 1110 0110 1111 FF6FH － 55 ℃ 1111 1100 1001 0000 FC90H 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計(jì) 第 17 頁 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms 二 . 高速暫存存儲(chǔ)器 高速暫存存儲(chǔ)器由 9 個(gè)字節(jié)組成，其分配如表 37所示。表 34是對(duì)應(yīng)的一部分溫度值。如表 38 ROM 指令表 （ a）、 RAM 指令表 (b) 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計(jì) 第 18 頁 表 38：（ a） ROM 指令表 指令 約定代碼 功能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20 溫度傳感器 ROM 中的編碼（即 64位地址）。 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 發(fā)溫度變換指令命令。結(jié)果存入 9字節(jié) RAM 中。 重調(diào) EEPROM 0ECH 將 EEPROM 中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM 中的第 4 字節(jié)。下面就是 DS18B20 幾個(gè)不同應(yīng)用方式下的測(cè)溫電路圖： [1].DS18B20 寄生電源供電方式電路圖 如下圖 317 所示，在寄生電源供電方式下， DS18B20 從單總線信號(hào)線上汲取能量：在信號(hào)線 DQ 處于高電平器件把能量?jī)?chǔ)存到內(nèi)部電容里，在信號(hào)線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來再給節(jié)省電源（電容）充電。并且工作 電源 VCC必須保證在 5V，當(dāng)電源電壓下降時(shí)，寄生電源能夠汲取的能量也降低，會(huì)使溫度誤差變大。在強(qiáng)上拉方式下可以解決電流供應(yīng)不走的問題，因此也適合于多點(diǎn)測(cè)溫應(yīng)用，缺點(diǎn)就是要多占用一根 I/O 口線進(jìn)行強(qiáng)上拉切換。 圖 320： 外部供電方式的多點(diǎn)測(cè)溫電路圖 外部電源供電方式是 DS18B20 最佳的工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路也比較簡(jiǎn)單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)采用普通型號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過 50m 時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。 2) 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 總要等待 DS1820 的返回信號(hào)，一旦某個(gè) DS1820 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS1820時(shí)，將沒有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。 DS18B20 溫度檢測(cè)子程序 :見附 錄 六 后向通道 的設(shè)計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)水溫的 PID 控制，電路的 輸出不能是一個(gè)簡(jiǎn)單的開關(guān)量，輸入電爐的功率必須連續(xù)可調(diào)。 在后向通道的控制中，一般采用繼電器、可控硅等開關(guān)器件。這種干擾信號(hào)往往會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性降低，具體表現(xiàn)有系統(tǒng)死機(jī)、 CPU 反復(fù)復(fù)位、控制失靈等，也就是常說的“程序的跑飛”。下面我就 重點(diǎn)介紹一下固態(tài)繼電器。 （ 2） 高可靠性：由于其結(jié)構(gòu)上無可動(dòng)接觸不見，且采用全塑密閉式封裝，所以SSR開關(guān)時(shí)無抖動(dòng)和回跳現(xiàn)象，無機(jī)械噪聲，同時(shí)能耐潮、耐振、耐腐蝕；由于無觸點(diǎn)火花，可用在有依然易爆介質(zhì)的場(chǎng)合。 （ 6） 抗干擾能力強(qiáng)：由于輸入與輸出之間采用了光電隔離，割斷了兩者的電氣聯(lián)系，避免了輸出功率負(fù)載電路對(duì)輸入電路的影響。 （ 1） 以負(fù)載電源類 型分類：可分為直流型（ DCSSR）和交流型（ ACSSR）兩種。 （ 3） 以控制觸發(fā)信號(hào)的形式分類：可分為過零型。 其 關(guān)斷向晶閘管的負(fù)載電流為零時(shí)， SSR 關(guān)斷 。 （ 1） DC— SSR 驅(qū)動(dòng)大功率負(fù)載，見圖 324。具體連接如圖 326 所示。本設(shè)計(jì)選用的是 5V供電， 2A 250VAC 的固態(tài)繼電器。但由于輸出控制量只有兩種狀態(tài)，使被控參數(shù)在兩個(gè)方向上變化的速率均為最大，因此容易引起反饋回路產(chǎn)生振蕩，對(duì)自動(dòng)控制會(huì)產(chǎn)生十分不利的 影響，甚至?xí)驗(yàn)檩敵鲩_關(guān)的頻繁動(dòng)作而不能滿足系統(tǒng)對(duì)控制精度的要求。因此它適應(yīng)于控制通道滯后較小，負(fù)荷變化不大、允許被控量在一定范圍內(nèi)變化的系統(tǒng)。因此，適用于之后較小，負(fù)荷變化不大，被控量不允許有余差的控制系統(tǒng)，它是工程上使用最多、應(yīng)用最廣泛的一種控制方法。 綜合本設(shè)計(jì)任務(wù)與要求，我選用最常用的比例積分控制（ PI控制），由于是集于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制過程，采用這種方法不會(huì)增加系統(tǒng)硬件成本。溫度傳感器輸入到 口，單片機(jī)的輸出控制信號(hào)由 輸出。經(jīng)過多次修改程序發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)口都沒有反應(yīng)， 后來經(jīng)過查資料發(fā)現(xiàn)，如果將 0寫入 、 ，則 CPU 不能對(duì)外部 RAM/IO 進(jìn)行讀 /寫。 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計(jì) 第 31 頁 第五章 本課程設(shè)計(jì)的拓展 通常，以微處理器，單片機(jī)為核心的智能儀器工作現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境比較惡劣，存在 著諸如電網(wǎng)波形畸變及各種電磁干擾，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使智能儀器正常工作的程序遭到破壞，發(fā)生人們習(xí)慣稱為的“程序跑飛”。下面介紹看門狗電路的具體分析和電路 看門狗電路的原理與設(shè)計(jì) 智能儀器一旦接通電源便首先進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。本設(shè)計(jì)就是不斷從數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、外設(shè)輸入信息，按程序規(guī)定的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；得出結(jié)果后，一方面輸出顯示；另一方面向控制執(zhí)行的 I/O口輸出一定的控制信息。通常表現(xiàn)為： 1. CPU 突然離開監(jiān)控程序規(guī)定的正常順序雜亂無章地執(zhí)行一些莫名其妙的指令，顯示和輸出出錯(cuò)，儀器與系統(tǒng)完全按失控。造 成這種情況最主要的可能是 PC 值破壞后，跑飛程序訪問了 RAM 區(qū)和使用了有關(guān)寄存器，也可能因干擾非常嚴(yán)重直接破壞了寄存器和 RAM 區(qū)中的數(shù)據(jù)，通常后一種可能性較少發(fā)生。這種現(xiàn)象通常是 CPU 在執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)，智能儀器受干擾后使 PC 值發(fā)生突變，越過了開放中斷指令和中斷返回指令所致。因此，我們可以采用被動(dòng)方式即檢測(cè)智能儀器與系統(tǒng)干擾的情況。該電路如圖 51 所示。上電后，由于電容 C12 兩端的電壓不能突變，所以 7432 的 1 腳輸入端的電壓迅速升至 VCC然后緩慢降低。復(fù)位結(jié)束后， CPU便從 0000H地址處開始執(zhí)行初始化程序。在正脈沖下降沿 U4:B 被 A 端再次觸發(fā)，使其暫穩(wěn)態(tài)過程不斷延續(xù)， QB 保持為高電平。通過 U11 和 U16使單片機(jī) RESET腳得到一個(gè)可靠的復(fù)位信號(hào)，從而使程序從 0000H開始恢復(fù)運(yùn)行。鑒于篇幅這里就不再介紹了。單片機(jī)可以對(duì)數(shù)字是溫度傳感器DS18B20 進(jìn)行溫度檢測(cè)，單片機(jī)對(duì)檢測(cè)到的二 進(jìn)制信號(hào)進(jìn)行處理再將該溫度與設(shè)定溫度作比較，通過軟件對(duì)他們的差值按一定的規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算， 運(yùn)算結(jié)果 輸出 控制繼電器閉合或打開 ， 從而控制 電爐 的加溫，起到調(diào)節(jié)溫度的作用。為此，在這里我要對(duì)那些予以我?guī)椭?和支持 每一位老師和同學(xué)表示衷心的感謝。老師在我的開題報(bào)告和論文上的幫助也是很多的，憑借他的學(xué)識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和文采幫助我完成了整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)。發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 JNB DQ,$ ACALL RESET_PULSE ACALL PRESENCE MOV A,0CCH 。溫度值高位字節(jié)送 MSB ACALL RESET_PULSE ACALL PRESENCE MOV A,MSB SWAP A ANL A,70H MOV FK,A MOV A,LSB SWAP A ANL A,0FH ORL FK,A MO