【正文】 跟隨老師學(xué)習(xí)這兩年所獲得的知識(shí)將是我一生中最寶貴的財(cái)富。無(wú)論從專業(yè)知識(shí)、動(dòng)手能力，還是毅志品質(zhì)，都使我受益非淺。軟件 算法采用設(shè)定值和測(cè)量值相比較的算法。 3．綜合調(diào)試 在完成了各個(gè)模塊程序（或各個(gè)任務(wù)程序）的調(diào)試工作以后，便可進(jìn)行系統(tǒng)的綜合調(diào)試。 軟件調(diào)試方法 軟件調(diào)試所使用的方法有：計(jì)算程序的調(diào)試方法、 I/O 處理程序的調(diào)試法、綜合調(diào)試法等。在采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)時(shí)，錯(cuò)誤可能在操作系統(tǒng)中，沒(méi)有完成正確的任務(wù)調(diào)度操作，也可能在高優(yōu)先級(jí)任務(wù)程序中，該任務(wù)不釋放處理器， 使CPU在該任務(wù)中死循環(huán)。 1．靜態(tài)測(cè)試 在樣機(jī)加電之前，首先用萬(wàn)用表等工具，根據(jù)硬件電器原理圖和裝配圖仔細(xì)檢查樣機(jī)線路的正確性，并核對(duì)元器件的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否符合要求。 解決方法：在 畫原理圖時(shí)仔細(xì)檢查、校正即可解決。 下 圖 43 為 按鍵流程圖 ， 主要是通過(guò)人為的對(duì)外部按鍵的控制來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的溫度，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)溫度的手動(dòng)和自動(dòng)控制。 通過(guò) 74LS164 芯片將主機(jī)處理的溫度信息顯示在 LED 數(shù)碼管上。這些過(guò)程有些是合并進(jìn)行的，例如，采樣和保持就利用一個(gè)電路連續(xù)完成，量化和編碼也是在轉(zhuǎn)換過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)的，且所用時(shí)間又是保持時(shí)間的一部分。 1．采樣就是將一個(gè)連續(xù)變化的模擬信號(hào) x(t)轉(zhuǎn)換成時(shí)間上離散的采樣信號(hào)x(n)。 5．與被檢測(cè)的溫度范圍和精度相適應(yīng)。 圖 31 按鍵控制電路 溫度采樣單元 ， 如 下 圖 32 所示， 用于采集被控對(duì)象的溫度參數(shù)，它由溫度電 壓轉(zhuǎn)換、小信號(hào)放大及 A/D 轉(zhuǎn)換三部分組成。 C?？偩€與中央微處理器通信，僅需要單根數(shù)據(jù)線 (或地線 )。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。 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。 按比例將信號(hào)放大的電路，稱為比例運(yùn)算放大電路，簡(jiǎn)稱比例電路。 11． OE： 輸出允許控制端，用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。 3． VCC： +5V 工作電壓。在串行口進(jìn)行發(fā)送 /接收數(shù)據(jù)時(shí) ,每當(dāng)串行口發(fā)送 /接收完一組串行數(shù)據(jù)時(shí)串行口電路自動(dòng)使 串行口控制寄存器 SCON中的 RI或 TI中斷標(biāo)志位置位，并自動(dòng)向 CPU發(fā)出串行口中斷請(qǐng)求 ,CPU響應(yīng)串行口中斷后便立即轉(zhuǎn)入串行口中斷服務(wù)程序執(zhí)行。 AT89C51 在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2 時(shí)對(duì) INT0、線上中斷請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行一次檢測(cè) ,檢測(cè)方式和中斷觸發(fā)方式的選取有關(guān)。實(shí)時(shí)控制、故障自動(dòng)處理、單片機(jī)與外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送往往采用中斷系統(tǒng)。當(dāng)輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，而對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的 脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 當(dāng)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器設(shè)置為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)來(lái)自輸入引腳 T0（ ）和 T1（ ）的外部信號(hào)計(jì)數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計(jì)數(shù)。 C51 系列包含有兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器分別稱為定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器T0和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1；在 C51 部分產(chǎn)品中，還包含有一個(gè)用做看門狗的 8位定時(shí)器。 輸出： PSEN—— 片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在編程時(shí)，其上施加 21V 的編程電壓。 —— INT1 外部中斷 1，輸入。 P2口可以驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LSTTL負(fù)載。 P1 口 —— 8位、準(zhǔn)雙向 I/O 口。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。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。另外 ,AT89C51 還具有 MCS51系列單片機(jī) 的所有優(yōu)點(diǎn)。而在眾多的 51 系列單片機(jī)中，要算 ATMEL 公司的 AT89C51更實(shí)用，也是一種高效微控制器，因?yàn)樗坏?8051 指令、管腳完全兼容，而且其 片內(nèi)的 4K 程序存儲(chǔ)器是 FLASH 工藝的，這種工藝的存儲(chǔ)器，用戶可以用電的方式達(dá)到瞬間擦除、改寫。由于 16 位單片機(jī)推出的時(shí)間較遲、價(jià)格昂貴、開(kāi)發(fā)設(shè)備有限等多種原因，至今還未得到廣泛應(yīng)用。它以體積小、功能全、價(jià)格低等特點(diǎn)，贏得了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)一些與單片機(jī)有關(guān)公司都爭(zhēng)相推出各自的單片機(jī)。本方案選用了 AT89C51 8 芯片，不需要外擴(kuò)展存儲(chǔ)器，可使系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單。 1． 方案一 （ 下圖 11） ： 是一位式模 擬控制方案， 選用模擬電路，用電位器設(shè)定值，反饋的溫度值和設(shè)定值比較后，決定加熱或不加熱。而且還要以單片機(jī)為主機(jī)，使溫度傳感器通過(guò)一根口線與單片機(jī)相連接，再加上溫度控制部分和人機(jī)對(duì)話部分來(lái)共同實(shí)現(xiàn)溫度的監(jiān)測(cè)與控制。 1．課題的主要研究的內(nèi)容 本文所要研究的課題是基于單片機(jī)控制的水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是介紹了對(duì)水箱溫度的顯示、控制及報(bào)警，實(shí)現(xiàn)了溫度的實(shí)時(shí)顯示及控制。在日常生活中，也可廣泛實(shí)用于地?zé)?、空調(diào)器、電加熱 器等各種家庭室溫測(cè)量及工業(yè)設(shè)備溫度測(cè)量場(chǎng)合。如在日趨發(fā)達(dá)的工業(yè)之中，利用測(cè)量與控制溫度來(lái)保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 27 致 謝 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 24 硬件調(diào)試方法 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 22 顯示流程圖 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 22 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 20 顯示部分 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 19 模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù) 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 18 單片機(jī)控制單元 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 7 第 2 章 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ) 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。因此，單片機(jī)對(duì)溫度的控制問(wèn)題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)中，溫度過(guò)高常會(huì)遇到的問(wèn)題。嵌入式系統(tǒng)雖然起源于微型計(jì)算機(jī)時(shí)代，但是微型計(jì)算機(jī)的體積、價(jià)位、可靠性，都無(wú)法滿足廣大對(duì)象對(duì)嵌入式系統(tǒng)的要求，因此，嵌入式系統(tǒng)必須走獨(dú)立發(fā)展道路。 而系統(tǒng)的過(guò)程則是：首先 ,通過(guò)設(shè)置按鍵 ,設(shè)定恒溫運(yùn)行時(shí)的溫度值，并且用數(shù)碼管顯示這個(gè)溫度值 .然后 ,在運(yùn)行過(guò)程中將采樣的溫度模擬量送入 A/D轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換，再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，最后用單片機(jī)來(lái)控制加熱器 ,進(jìn)行加熱或停止加熱，直到能在規(guī)定的溫度下恒溫加熱。 本文從硬件和軟件兩方面來(lái)講述水溫自動(dòng)控制過(guò)程 ,在控制過(guò)程中主要應(yīng)用AT89C5 ADC080 LED 顯示器、 LM324 比較器，而主要是通過(guò) DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集環(huán)境溫度，以單片機(jī)為核心控制部件，并通過(guò)四位數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)溫度的一種數(shù)字溫度計(jì)。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，很多時(shí)候都需要對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，以使得生產(chǎn)能夠順利的進(jìn)行，產(chǎn)品的質(zhì)量才能夠得到充分的保證。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類加熱爐、熱處 理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 12 ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 20 5 第 4章 軟件設(shè)計(jì) 178。178。178。178。178。178。 22 主程序流程圖 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 24 硬件調(diào)試 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 24 軟件調(diào)試 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 35 參考文獻(xiàn) 178。178。178。178。178。178。而且隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，溫度傳感器的種類還是在不斷增加豐富來(lái)滿足生產(chǎn)生活中的需要。因?yàn)榻?jīng)過(guò)我們調(diào)查發(fā)現(xiàn)許 多應(yīng)用場(chǎng)合原來(lái)就有測(cè)溫控溫儀器，只是隨著對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)需要的要求在不斷地提高，以往的那些測(cè)溫控溫的儀器根本不能滿足現(xiàn)在的要求。從 DS18S20 讀出或?qū)懭?DS18S20 信息僅需要一根口線，其讀寫及其溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所掛接的 DS18S20 供電，而且不需要額外電源。 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)。 3． 方案三 （ 下圖 13） ： 是 采用 89C51 單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 9 第 2 章 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ) 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。179。由于 80C51 系列單片機(jī)所具有的一系列優(yōu)越的特點(diǎn)，獲得廣泛使用指日可待。只要程序長(zhǎng)度小于4k, 四個(gè) I/O口全部提供給用戶。這種狀態(tài)可被任何一個(gè)中斷所終止或通過(guò)硬件復(fù)位。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編 程脈沖。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器（ ROM、 RAM）時(shí)，作地址和數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用。 P2 口 —— 8位、準(zhǔn)雙向 I/O 口。 3．串行口 —— RXD（串行輸入口），輸入。 7．控制線 (共 4根 ) 輸入： RST—— 復(fù)位輸入。在 EPROM 編程期間，作輸入，輸入編程脈沖（ PROG）。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。實(shí)際上，它 們已被歸入專用寄存器之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。當(dāng)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器設(shè)置為定時(shí)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)，每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加 1，直至計(jì)滿溢出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。但 RAM、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 簡(jiǎn)單介紹一下本次設(shè)計(jì)所需的單片機(jī)芯片 AT89C51 的中斷系統(tǒng)中要用到的中斷類型。定時(shí)器 T0/T1 在定時(shí)脈沖作用下從全“ 1”變成全“ 0”時(shí)可以自動(dòng)向 CPU 提出溢出中斷請(qǐng)求 ,以表明定時(shí)器 T0或 T1 的定時(shí)時(shí)間已到。S；片內(nèi)具有多路開(kāi)關(guān)的地址譯碼器和鎖存器、高阻抗斬波器、穩(wěn)定的比較器， 256 電阻 T 型網(wǎng)絡(luò)和樹(shù)狀電子開(kāi)關(guān)以及逐次逼近寄存器。 8． A、 B、 C：地址輸入端。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。 LED 數(shù)碼顯示管 LED 引腳 如 上 圖 27所示： LED 顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常見(jiàn)的輸出器件，而在單片機(jī)的應(yīng)用上也是被廣泛運(yùn)用的。同樣，共陽(yáng)極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起，通常此共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。 DS18S20 數(shù)字溫度計(jì)的主要特性： 1． DS18S20 的適應(yīng)電壓范圍更寬，其范圍為： ，而且它能夠直接由數(shù)據(jù)線獲取電源 (寄生電源 )，無(wú)需外部工作電源。 C 至 +85176。 18 第 3 章電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用按鍵作為輸入控制，通過(guò)溫度多采樣單元采集溫度信息，經(jīng)過(guò)LM324 放大器放大及 ADC0809 數(shù)模轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換，由主機(jī) AT89C51 進(jìn)行處理并將實(shí)際溫度值和設(shè)定溫度值分別顯示在共陽(yáng)極數(shù)碼顯示管 LED上。 2．對(duì)溫度的變化有較好的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即對(duì)除溫度外其他物理量的變化不敏感。與之相應(yīng)的是，作為模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)之間橋梁的模數(shù)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用日趨廣泛。 3．量化是將連續(xù)幅度的抽樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間、離散幅度的數(shù)字信號(hào)，量化的主要問(wèn)題就是量化誤差。時(shí)間到達(dá)后將計(jì)數(shù)器復(fù)位并將積分器輸入連接到反極性 (負(fù) )參考電壓。 21 圖 34 調(diào)節(jié)執(zhí)行單元 22 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的軟件部分由主程序 流程圖、中斷子程序流程圖、按鍵流程圖和顯示流程圖四部分組成。 圖 41 主程序流程圖 圖 42 中斷子程序 23 圖 43 按鍵流程圖 圖 44 顯示流程圖