【正文】 人的觀點(diǎn)和材料，均在文后按順序列出其參考文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)使用的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。本文介紹了數(shù)字溫度測(cè)量及自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，本設(shè)計(jì)對(duì)溫度的控制具有簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)，并且大幅度提高了被控制溫度的技術(shù)指標(biāo)。因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)隨著溫度變化而變化的物理量來(lái)定義溫度的數(shù)值。 本世紀(jì)初國(guó)際權(quán)度局制定的“標(biāo)準(zhǔn)溫標(biāo)”范圍從0℃~100℃,℃,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,標(biāo)準(zhǔn)溫標(biāo)的復(fù)現(xiàn)精度大幅提高,前蘇聯(lián)計(jì)量科學(xué)研究院在0℃~400℃℃,℃。在溫度采集的時(shí)候常用到的測(cè)溫元件有熱電阻、熱敏電阻和熱電偶等。 發(fā)展現(xiàn)狀 多路溫度控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀目前，多路溫度控制的方法有基于計(jì)算機(jī)的溫度控制系統(tǒng)、基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)、基于CPLD/FPGA的溫度控制系統(tǒng)、基于DSP控制的多路溫度采集系統(tǒng)和基于PLC的溫度控制系統(tǒng)。然而另外一種是計(jì)算機(jī)僅僅按照時(shí)間或者某種設(shè)定的規(guī)律來(lái)影響被控對(duì)象。采集器內(nèi)置了串行接口，可以通過(guò)電平轉(zhuǎn)換芯片和計(jì)算機(jī)的串行口直接連接，電路結(jié)構(gòu)小型緊湊，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。整個(gè)設(shè)計(jì)電路具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、多路溫度信號(hào)的采集所用的時(shí)間短、以及數(shù)據(jù)傳輸方便。PLC功能的擴(kuò)充是在控制器中擴(kuò)充了PID控制功能，因此在邏輯控制與PID控制的混合應(yīng)用場(chǎng)所中，采用PLC控制較為合理。這將對(duì)改造傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)具有重要性意義?，F(xiàn)在的整體設(shè)計(jì)成本比較低，因?yàn)楝F(xiàn)在的外圍電路的元器件價(jià)格不高，而且單片機(jī)價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)同樣比較低。單片機(jī)在生產(chǎn)中應(yīng)用及其廣泛，涉及生活的每個(gè)角落，尤其為電子和計(jì)算機(jī)發(fā)展提供了技術(shù)實(shí)踐。二十一世紀(jì)是科技高速發(fā)展的信息時(shí)代，電子技術(shù)、微型單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用更是空前廣泛，伴隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，需要對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行溫度測(cè)量。在生活中，炎熱高溫的夏天，人們也需要通過(guò)空調(diào)來(lái)控制溫度使得自己變得涼爽，溫度控制器的設(shè)計(jì)不但是我在論文上所要提到的，在現(xiàn)實(shí)生活中也是著必不可少的部分，工業(yè)生產(chǎn)中的成本的降低以及效率提升，都與溫度有著密切的聯(lián)系。 四路進(jìn)行溫度的測(cè)量。選擇單片機(jī)是要注意以下幾點(diǎn)單片機(jī)的字長(zhǎng)與速度。系統(tǒng)的功耗，特別是在野外作業(yè)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這尤為重要。考慮為以后的系統(tǒng)功能擴(kuò)展留下空間，可供選擇的單片機(jī)有AT89C52，STC89C52，飛利浦和摩托羅拉的同等級(jí)單片機(jī)。STC89C52有8KB可擦除1000次Flash程序存儲(chǔ)區(qū)，利于系統(tǒng)擴(kuò)展和功能升級(jí)和功能調(diào)試，具有三位保密位，安全有保障。電容值小的容易起振但穩(wěn)定性差，電容值大穩(wěn)定性好但不容易起振，此最小配置選擇30pf兼顧了穩(wěn)定性和容易起振。單片機(jī)也被稱(chēng)為微控制器（Microcontroler），因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。期的單片機(jī)都是8位或4位的。在90年代后期，隨著科學(xué)的發(fā)展和消費(fèi)電子產(chǎn)品的增多，單片機(jī)的技術(shù)獲得了質(zhì)的飛躍?，F(xiàn)如今的單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不是單單的在裸機(jī)環(huán)境下使用和開(kāi)發(fā)，眾多的全系的單片機(jī)上已經(jīng)運(yùn)用到了專(zhuān)用的嵌入式操作系統(tǒng)。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。接下來(lái)會(huì)將硬件的選擇以及設(shè)計(jì)詳細(xì)的介紹。 圖 23 復(fù)位電路在管腳1處的電壓為V1 式（21） 。 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)是很重要的，就等同與我們?nèi)祟?lèi)的心臟一樣工作，單片機(jī)的所有操作，程序的執(zhí)行，都是在時(shí)鐘脈沖的同步下才使得進(jìn)行的，時(shí)鐘電路控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏。XTAL2輸一個(gè)正弦波。顯示與按鍵電路構(gòu)成一個(gè)人機(jī)交互界面，整個(gè)系統(tǒng)的用戶(hù)體驗(yàn)度的好畫(huà)也就在這個(gè)模塊的設(shè)置上。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路就可以了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼。它的A、B（第2腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端，2個(gè)引腳按－邏輯與運(yùn)算規(guī)律輸入信號(hào)，公用一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)可并接。Q1－Q8（第3－6和10－13引腳）并行輸出端分別接LED顯示器的dp、g、f、e、d、c、b、a各段對(duì)應(yīng)的引腳上。方案二：8255解決方案8255內(nèi)部有三個(gè)并行數(shù)據(jù)輸入/輸出端口，有兩個(gè)工作方式控制電路，一個(gè)讀寫(xiě)控制邏輯電路，一個(gè)8位數(shù)據(jù)總線緩沖器。方式1（應(yīng)答I/O方式）：PA口、PB口定義為方式1時(shí)，PC口的某些位為狀態(tài)控制線，其余的線做I/O線。方式2使PA口成為8位雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線口，既可發(fā)送數(shù)據(jù)又可接收數(shù)據(jù)。由于C口只有在方式0時(shí)才用作輸入或者輸出，故采用方式0這種最基本的輸入輸出工作方式。原理圖如圖27。圖29 字符的代碼和字符的圖形對(duì)應(yīng)關(guān)系圖方案四：HD7279鍵盤(pán)顯示電路此方案采用HD7279A，它共有28個(gè)引腳。DIG0～DIG7為8個(gè)LED管的位選擇端。圖中有三個(gè)數(shù)碼管和九個(gè)鍵盤(pán)，三位數(shù)碼管用來(lái)顯示溫度值。溫度傳感器選取的不同就會(huì)有不同的采樣轉(zhuǎn)換電路,以下介紹了三種不同的方案: 方案一：以集成溫度傳感器AD590作為環(huán)境溫度變化的敏感元件它將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電流的變化，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路將電流信號(hào)變換、放大成0 ～ 5V的電壓信號(hào)后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成8位數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)系統(tǒng)。其電路原理圖如圖210?？梢?jiàn)V0是隨被測(cè)物體的溫度而變化的。PT100是國(guó)產(chǎn)的一種軟襯底薄膜熱敏電阻，是表面測(cè)溫的一種良好器件。C. 該熱敏元件的特點(diǎn)是體積小，重量輕，薄而柔軟，可完全和曲面相貼合，適用于平面，狹縫的溫度測(cè)量。應(yīng)當(dāng)注意的是：使用運(yùn)放時(shí)，要考慮到該運(yùn)放的放大倍數(shù)是否能達(dá)到系統(tǒng)的要求，要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其放大倍數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。DS18B20的管腳排列如下: DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端； GND為電源地； VDD為外接供電電源輸入端；圖212 DS18B20外形及引腳排列圖 DS18B20的測(cè)溫原理如圖213所示。停止斜率累加器減法計(jì)數(shù)器1減到0計(jì)數(shù)比較器預(yù)置溫度寄存器高溫度系數(shù)振蕩器減法計(jì)數(shù)器2減到0低溫度系數(shù)振蕩器預(yù)置 圖213 DS18B20測(cè)溫原理框圖DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器（如圖214所示）。DS18B20它與單片機(jī)的硬件接口非常簡(jiǎn)單，如圖215所示，只需占用一個(gè)單片機(jī)雙向I/O口。方案三使用了數(shù)字溫度傳感器DS18B20，其硬件簡(jiǎn)單，測(cè)溫精度高。在圖中。 當(dāng)測(cè)出的溫度與設(shè)定的溫度范圍不符時(shí)，低于設(shè)定溫度，將由加熱控制電路（即溫度控制電路）進(jìn)行調(diào)整，溫度控制電路由以下兩種方案：方案一：可控硅調(diào)功方法溫度的控制電路可以采用可控硅調(diào)整功的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。該電路適用驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)元件中的電氣轉(zhuǎn)換閥，從而實(shí)現(xiàn)微機(jī)對(duì)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)的控制。圖中給出了4路溫度采集電路，電阻R6作為上拉電阻。本章就是將設(shè)計(jì)中的六大模塊的實(shí)質(zhì)性?xún)?nèi)容的設(shè)計(jì)方法表達(dá)出來(lái)，同時(shí)利用對(duì)比的方法將本設(shè)計(jì)中的六大模塊所使用用的元器件選擇出來(lái)。 系統(tǒng)子程序分析系統(tǒng)子程序是根據(jù)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求結(jié)合著硬件電路的原理，嚴(yán)格的按照硬件的連接和各個(gè)模塊芯片的特性以及如何實(shí)現(xiàn)功能的要求，本系統(tǒng)的主要流程包括四個(gè)步驟：系統(tǒng)初始化，DS18BLCD顯示。讓程序的結(jié)構(gòu)變的更加的簡(jiǎn)單，同時(shí)提高程序的實(shí)用性。讓標(biāo)志自加，當(dāng)計(jì)時(shí)2s時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和刷新顯示。其中ROM操作命令均為8位長(zhǎng)，命令代碼分別為：讀ROM（33H）、匹配ROM（55H）、跳過(guò)ROM（CCH）、搜索ROM（F0H）和告警搜索（ ECH）命令。如下圖32所示DS18B20的工作流程圖。也就是說(shuō)絕大部分1602液晶只能工作在5V電壓下其供電電壓必須為5V。寫(xiě)指令源碼：void write_(uchar )//lcd1602液晶寫(xiě)指令{ lcdrs=0。 delay(5)。 delay(5)。} 圖33 LCD顯示模塊流程圖 本章小結(jié)本章主要的是介紹本設(shè)計(jì)的另外一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容，程序的設(shè)計(jì)，主要是通過(guò)一些流程圖來(lái)介紹軟件設(shè)計(jì)的大概思路。這個(gè)階段包含硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩部分。還有就是接在晶振電路中的電容，電容的大小對(duì)晶振的穩(wěn)定有很大的關(guān)系，電容大則有利于晶振在起振時(shí)的穩(wěn)定，但是電容大又不容易使晶振起振，反之電容小的話晶振起振就容易，但起振后的穩(wěn)定性差，有時(shí)系統(tǒng)板工作不正?；蚴窍到y(tǒng)不穩(wěn)定往往就是由于晶振電路的這兩個(gè)電容選擇不當(dāng)而引起的。當(dāng)把EA腳接VCC后，系統(tǒng)才能工作正常。如果其它部分調(diào)試都完成，從機(jī)可先不接DS18B20，直接在軟件中給定一確定的溫度值，看數(shù)據(jù)能否在主機(jī)上正確顯示，能的話說(shuō)明系統(tǒng)的無(wú)線收發(fā)以及顯示都已實(shí)現(xiàn)，再接上數(shù)字溫度傳感器DS18B20，輸入編出的軟件后看主機(jī)是否顯示正確的溫度值。然后可以直接將電路的前端信號(hào)輸入端置0然后沿著光耦測(cè)量它的高低電平，發(fā)現(xiàn)無(wú)誤之后，將前端輸入連續(xù)置0置1可以聽(tīng)到繼電器連續(xù)的噠噠聲。在點(diǎn)擊仿真窗口下面的一個(gè)運(yùn)行。液晶也能正常顯示。而且系統(tǒng)運(yùn)行在調(diào)節(jié)溫度界面，如果5秒鐘沒(méi)有進(jìn)行操作，系統(tǒng)則會(huì)直接回到溫度顯示主界面。實(shí)現(xiàn)的效果如下圖所示； 圖1 整體溫度測(cè)試 支路溫度測(cè)試演示整體顯示4路所測(cè)的溫度之后可以通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)選擇每一路的溫度顯示狀況，并且來(lái)設(shè)定每一路的上限和下限的溫度值?！辈徽撘院蟮墓ぷ鬟€是生活，都必須要不斷的去學(xué)習(xí)，努力的提高自己的只是和綜合素質(zhì)。態(tài)度能決定一切。不過(guò)這份工作可真是不輕松啊......第三個(gè)人滿(mǎn)面笑容開(kāi)心地說(shuō)：”我們正在建設(shè)一座新城市。綜上所述態(tài)度決定選擇，態(tài)度決定思路，態(tài)度決定一切。在這段時(shí)間里，不僅大大提高了我的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也使我學(xué)到了許多書(shū)本上不曾接觸的知識(shí)，開(kāi)拓了視野，增廣了知識(shí)面，最重要的是學(xué)會(huì)了如何利用信息資源幫助自己尋找資料，提高了自己的自學(xué)能力。在這四年中老師的諄諄教導(dǎo)、同學(xué)的互幫互助使我在專(zhuān)業(yè)技術(shù)和為人處事方面都得到了很大的提高。//液晶讀寫(xiě)控制sbit lcdrs=P2^7。//按鍵1sbit key2=P2^1。//燈2sbit led2=P1^4。uint temp,temp1。x0。}void delay1(unsigned char i) //短延時(shí)程序{while(i)。 //稍做延時(shí)DQ = 0。 //此處延時(shí)有足夠,確保能讓DS18B20發(fā)出存在脈沖。i0。 //至少維持了1us,表示讀時(shí)序開(kāi)始 dat = 1。 //延時(shí)7us,此處參照推薦的讀時(shí)序圖，盡量把控制器采樣時(shí)間放到讀時(shí)序后的15us內(nèi)的最后部分 if(DQ) //控制器進(jìn)行采樣 { dat |= 0x80。}return (dat)。i){ DQ = 0。 //從字節(jié)的最低位開(kāi)始傳輸 //指令dat的最低位賦予給總線,必須在拉低總線后的15us內(nèi), //因?yàn)?5us后DS18B20會(huì)對(duì)總線采樣。 delay1(1)。 //初始化Write_One_Byte(0xcc)。 //忽略ROM指令Write_One_Byte(0xbe)。 //先把高八位有效數(shù)據(jù)賦于temptemp = 8。 //放大十倍 //這樣做的目的將小數(shù)點(diǎn)后第一位也轉(zhuǎn)換為可顯示數(shù)字 //同時(shí)進(jìn)行一個(gè)四舍五入操作。 delay(5)。}void write_data(uchar date)//lcd1602液晶寫(xiě)數(shù)據(jù){ lcdrs=1。 delay(5)。 lcdrw=0。 write_(0x01)。 TR