【正文】 255 作顯示電路時(shí)，見(jiàn)如圖 所示。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 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 鍵盤顯示電路 此方案采用 HD7279A， 它共有 28個(gè)引腳。 電路原理圖如圖， 圖中有三個(gè)數(shù)碼管和九個(gè)鍵盤，三位數(shù)碼管用來(lái)顯示溫度值。其電路原理圖如圖 210。 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。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)。 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） 。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。 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)。圖中給出了 4 路溫度采集電路， 4 只智能溫度傳感器 DS18B20 的信號(hào)輸出端都連接到單片機(jī)的 端，電阻 R6 作為上拉電阻。 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， DS18B LCD 顯示。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。如下圖 32 所示 DS18B20 的工作流程圖。 P0=。 lcden=1。硬件 調(diào)試可分成以下幾個(gè)部分單獨(dú)調(diào)試：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)調(diào)試， A/D 采集模塊調(diào)試，運(yùn)算放大模塊，顯示電路調(diào)試。 DS18B20 采溫調(diào)試 由于 DS18B20 是集成的數(shù)字溫度傳感器，其硬件電路十分簡(jiǎn)單。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 系統(tǒng)程序仿真調(diào)試 軟件的調(diào)試我們主要在 Proteus7 的環(huán)境下進(jìn)行仿真，讓程序能實(shí)現(xiàn)設(shè)定方案要求。所以程序調(diào)試通過(guò)。 。對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)要求我們可以看到仿真溫度的顯示是正常的。首先檢查電路中是否有虛焊、假焊或 短路。若 EA 腳懸空，則 CPU 不訪問(wèn)內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器，寫入它的程序就不能正常運(yùn)行。此階段的任務(wù)是排除硬件電路故障，糾正軟件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，從而達(dá)到軟硬件之間的協(xié)調(diào)，使其很好的工作，完成系統(tǒng)功能。 P0=date。 LCD1602 的顯示程序模塊，首先將 LCD1602 進(jìn)行初始化，寫控制命令，然后對(duì)LCD1602 進(jìn)行讀寫命令的操作。 DS18B20 子程序 分 為： DS18B20 初始化程序、讀 DS18B20 子程序、寫 DS18B20 子程序 。而在控制部分，由于硬件部分的制作臨時(shí)發(fā)生了改變，因此在編寫控制部分的程序時(shí)思路也發(fā)生了變化。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件采用 C 語(yǔ)言編寫，在 Windows XP 的環(huán)境下 Keil uVision3 進(jìn)行編寫，對(duì)STC89C52 進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。因此選用方案二，簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的繼電器控制電路。如下圖 216 報(bào)警電路 。 圖 215 DS18B20 與單片機(jī)連接圖 方案比較： 方案一 AD590 其精度雖高，但采樣電路略顯麻煩：為了控制在輸出 0 ～ 5V 的電壓，要求有多級(jí)運(yùn)放組成采樣轉(zhuǎn)換電路。低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)是由減法計(jì)數(shù)器 1 進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)溫度寄存器的值將加 1，減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器 1 重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行 計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。由于電橋輸出的電壓信號(hào)很小 (毫伏級(jí) )，所以應(yīng)經(jīng)過(guò)一個(gè)高精度而且放大倍數(shù)也很匹配的運(yùn)放將該信號(hào)進(jìn)行放大。該電路測(cè)溫范圍為： 0～ 100℃，輸出電壓為 0～ 5V。電路制造中利用激光修正技術(shù)對(duì)芯片內(nèi)部電阻進(jìn)行調(diào)整，在 25℃（ ）時(shí)，使器件產(chǎn)生電流為 A 的輸出。 DIG0～ DIG7 和 SA～ SG 也分別 是 64 鍵盤的列線和行線端 口，完成鍵 盤掃描、 譯碼和鍵碼識(shí)別。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 27 獨(dú)立鍵盤原理圖 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 PA 口為方式 2 工作時(shí)， PB 口仍可作方式 0 和方式 1I/O 口， PC 口高 5 位作狀態(tài)控制線。 8255 有 3 種基本工作方式。 T（第 8 腳）為時(shí)鐘輸入端，可連接到串行口的 TXD 端。 方案一 ： 采用 74LS164 芯片 在本次設(shè)計(jì)中，用單片機(jī)的串行口來(lái)外接三片 74LS164 作為 6 位 LED 顯示器的靜態(tài)顯示接口，把單片機(jī)的 RXD 作為數(shù)據(jù)輸出線， TXD 作為移位時(shí)鐘脈沖。片內(nèi)振蕩器的震蕩頻率 fOSC 非常接近晶振頻率，一般多在 ～ 12MHz 之間選取，這次畢設(shè)用的時(shí)鐘頻率是 6MHz。 主 控 制 器 溫度顯示器 （液晶顯示屏） 多路溫度采集 （ DS18B20） 報(bào)警控制電路 （發(fā)光二極管） 輸入控制電路 （按鍵） 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 23 復(fù)位電路 在管腳 1 處的電壓為 V1 VVRRRVV cc)4 0 0 01 5 0(1 5 05)( 1615151?????????? 式 （ 21） 當(dāng)電平低于 ，高于 視為高電平。 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。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。 單片機(jī)也被稱為微控制器（ Microcontroler），因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。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。 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。 四路進(jìn)行溫度的測(cè)量。 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。 現(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 。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。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。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 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)。 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℃ ,其復(fù)現(xiàn)性為 ℃ ,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℃ 范圍內(nèi)溫標(biāo)定點(diǎn)精度達(dá) ℃ ,美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局水三相點(diǎn)的溫度復(fù)現(xiàn)性 達(dá) ℃ 。 8 溫度控制電路的調(diào)試 ................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 .............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。特別是冶金，化工、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用，其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品 的質(zhì)量，因而設(shè)計(jì)一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的，工業(yè)生產(chǎn)中溫度控制具有單向性、時(shí)滯性、大慣性和時(shí)變性的特征，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)溫度控制的快速性和準(zhǔn)確性，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量具有很重要的意義。溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中很普遍的過(guò)程控制，人們需要對(duì)各種加熱爐，熱處理爐，反應(yīng)爐等鍋爐中溫度進(jìn)行測(cè)量與控制。 ............................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 8 DS18B20采溫調(diào)試 ..................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 990 年國(guó)際溫標(biāo)是根據(jù)第 18 屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)第 7 號(hào)決議的要求 ,由第 77 屆國(guó)際計(jì)量委員會(huì)于 1989 年會(huì)議通過(guò)的。因此，從結(jié)構(gòu)、性能、參數(shù)、設(shè) 計(jì)思想等方面權(quán)衡把握，才能更好的設(shè)計(jì)出滿足使用性能和要求的控制電路。 基于 FPGA 的高精度多路溫度采集器，無(wú)需計(jì)算機(jī)干涉，可以采集多路溫度信號(hào)，對(duì)計(jì)算機(jī)的服務(wù)定時(shí)約束非常松弛。主要用在工業(yè)生產(chǎn)方面，適用于高效率的工作模式。單片機(jī)控制的優(yōu)點(diǎn)是成本較低。此方案采用新型的單線智能化溫度傳感器，能通過(guò)數(shù)字形式直接輸出被測(cè)量點(diǎn)的溫度值，并且還具有遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)、測(cè)量誤差小、抗干擾能力強(qiáng)、分辨率高和成本低的有點(diǎn)，是研發(fā)和開(kāi)發(fā)具有高性價(jià)比的新一代溫度測(cè)量控制系統(tǒng)的核心部件，并使用 8051單片機(jī)作為微控制器，提高了系統(tǒng)運(yùn)行速度，最后完成多路溫度采集與顯示系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)。 當(dāng)實(shí)溫超出上下限，系統(tǒng)能發(fā)出警報(bào) 對(duì)掉電，斷電或復(fù)位等情況下，能記錄保存上一次設(shè)定的上下限溫度值。 項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)成本，這里包括單片機(jī)本身的價(jià)格，還有單片機(jī)接口擴(kuò)展芯片的價(jià)格也是包含在里面的。該單片機(jī)是一款與 8031 完全兼容，是一款 8 位的，具有 16 地址總線的單片機(jī)，其最 高頻率可達(dá)到 24M，最底可為 0M，支持休閑模式和掉電模式，功耗底。目前大部分單片機(jī)還具有外存。漸漸的隨著工業(yè)控制領(lǐng)域的要求有所提高，出現(xiàn)了十六位的單片機(jī)，卻因?yàn)槭粏纹瑱C(jī)的性價(jià)比不是很理想所以并沒(méi)有得到廣泛的使用。 單片機(jī)總控制電路如下圖所示： 圖 1 單片機(jī)總控制電路 STC89C52 具體介紹如下： ① 主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V電源 GND(Pin20)：接地線 ② 外接晶振引腳（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 ③ 控制引腳（ 4 根） 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位電路圖如圖 23。如下圖 24 所示，片內(nèi)電路與片外器件構(gòu)成一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生電路。本文采用了四個(gè)方案進(jìn)行論證。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。 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)讀寫控制邏輯電路，一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)總線緩沖器。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)。原理圖如圖 27。SA～ SG 為 LED 數(shù)碼管 a～g 段的輸出端 ,DP 為小數(shù)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)端 。 AD590 的工作原理是利用電路能產(chǎn)生一個(gè)與絕對(duì)溫度成正比的電流輸出，而作為絕對(duì)溫度與電流的轉(zhuǎn)換器件。 Rw1 是調(diào)零電位器， Rw3 用于調(diào)節(jié)放大器的輸入失調(diào)， Rw2 為滿度調(diào)節(jié)電位器。 其測(cè)溫電路的工作原理：溫度傳感器 PT100 作為 電橋電路的一個(gè)橋臂，電橋在某一溫度時(shí)呈現(xiàn)平衡狀態(tài)，其輸出是為零；當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)， PT100 的阻值也跟著發(fā)生變化，電橋的平衡被打破，電橋?qū)⑤敵鲆粋€(gè)電壓值，這樣就實(shí)現(xiàn)了溫度信號(hào)到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)變。圖中低溫度系