【正文】 表 33 CGROM 和 CGRAM 字符圖形代碼對應(yīng) 表 LCD1602 液晶顯示電路如圖 36 所示： 圖 36 LCD 液晶顯示電路 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 第 21 頁 共 52 頁 而行列掃描式鍵盤用在按鍵需求較多的情況下。 如上圖 34 所示，完成系統(tǒng)的被測環(huán)境溫度和當(dāng)前環(huán)境溫度的高低調(diào)整的按鍵分別接到單片機(jī)的 和 口上，供單片機(jī)來回掃描查詢，當(dāng)沒有按鍵按下時，單片機(jī)I/O 口 和 口輸入高電平，當(dāng)有按鍵按下時，對應(yīng)的單片機(jī)端口變?yōu)榈碗娖?，單片機(jī)通過檢測這種電平的變化確定按鍵的狀態(tài)。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 第 23 頁 共 52 頁 壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。 加熱處理模塊 加熱處理模塊主要是由 8550 和繼電器組成。但這時出現(xiàn)一個問題，線圈可以儲存能量的（線圈會阻止電流的突變，也就是電磁感應(yīng)作用，即電流只能慢慢增大和減少），如果這時一下使線圈斷電，它兩端就會產(chǎn)生很大的電壓，這樣就可能使線圈損壞、相連接的元器件擊穿。其流程圖如圖 41 所示。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放 。初始化序列包括總線主機(jī)發(fā)出一復(fù)位脈沖，之后由從屬器件送出存在脈沖。只有與 64 位 ROM 序列嚴(yán)格相符的 DS18B20 才能對后繼的存貯器操作命令作出響應(yīng)。但是，僅在最近一次溫度測量出現(xiàn)告警的情況下， DS18B20 才對此命令作出響應(yīng)。 ，如果器件沒有從 VDD 引腳取得電源，那么 DS18B20 的 I/O引腳必須至少保持 10ms 的高電平，以便提供復(fù)制過程中所需的電源。 ② 復(fù)制暫存存儲器（ Copy Scratchpad） [48h] 此命令把暫存存儲器復(fù)制入 DS18B20 的 E2 ROM 存儲器。 ⑤ 讀電源（ Read Power Supply） [B4h] 對于在此命令送至 DS18B20 之后所發(fā)出的第一讀出數(shù)據(jù)的時間片，器件都會給出其電源方式的信號：“ 0”（寄生電源供電），“ 1”（外部電源供電）。在檢測到 I/O引腳上的上升沿之后， DS18B20等待 1560us并且接著發(fā)送存在脈沖（ 60240us的低電平信號）。 對于主機(jī)產(chǎn)生寫 0時間片的情況，數(shù)據(jù)線必須被拉至邏輯低電平并且至少保持低電平 60 us。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 第 31 頁 共 52 頁 圖 44 詳細(xì)的主機(jī)讀“ 1”時序 圖 45 推薦的主機(jī)讀“ 1”時序 根據(jù)數(shù)字溫度傳感器的工作時序及原理進(jìn)行軟件的設(shè)計， DS18B20的 C51程序代碼如下： 函數(shù)功能：從 DS18B20 讀取一個字節(jié)數(shù)據(jù) 出口參數(shù)： dat ***************************************************/ unsigned char ReadOneChar(void) { unsigned char i=0。 //等待一個機(jī)器周期 DQ = 1。time8。 //等待一個機(jī)器周期 DQ=0。time1。 //稍作延時 ,給硬件一點反。//延時約 30us， DS18B20 在拉低后的約 15~60us 期間從數(shù)據(jù)線上采樣 DQ=1。 i++) { DQ =1。 //如果讀到的數(shù)據(jù)是 1，則將 1 存入 dat else dat|=0x00。 //等待一個機(jī)器周期 DQ = 0。所有讀時間片的最短持續(xù)期限為 60微秒各個讀時間片之間必須有最短為 1微秒的恢復(fù)時間。如果線為低電平 ，便發(fā)生寫 0（見圖 43）。接著總線主機(jī)便釋放此線并進(jìn)入接收方式（ RX）。 ④ 重新調(diào)出（ E2 Recall E2） [B8h] 此命令把貯存在 E2 ROM 中溫度觸發(fā)器的值重新調(diào)至?xí)捍娲鎯ζ鳎@種重新調(diào)出的操作在對 DS18B20 上電時也自動發(fā)生，因此只要器件一接電，暫存存儲器內(nèi)就有有效的數(shù)據(jù)可供使用。讀開 始于字節(jié) 0，并且繼續(xù)經(jīng)過暫存存儲器，直至第九個字節(jié)（字節(jié) 8 CRC）被讀出為止。在接收到溫度變換命令之后，如果器件未從 VDD 引腳取得電源，那么 DS18B20的 I/O引線必須至少保持 2秒的高電平來提供變換過程所需的電源。搜索 ROM 命令允許總線主機(jī)使用一種“消去”（ elimination）處理來識別總線上所有從片的 64 位 ROM 編碼。 ② Match ROM(匹配 ROM)[55H] “符合” ROM 命令。 其基本思路是，首先對 DS18B20 和 LCD1602 進(jìn)行初始化，調(diào)用溫度模塊，獲取當(dāng)前環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后，調(diào)用 LCD1602 液晶顯示子程序來顯示數(shù)據(jù)。當(dāng)線圈得電，這時繼電器開關(guān)閉合，電路就處于工作狀態(tài)。在單片機(jī)的輸出口再加上一個 PNP 型的 8550，起增大單片機(jī)的輸出電流，使蜂鳴器發(fā)出的聲音更響。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管、多諧振 蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。 1) 等待階段：此時按鍵尚未按下，處于空閑階段； 2) 閉合抖動階段：此時按鍵剛剛按下，但信號處于抖動狀態(tài)，系統(tǒng)在檢測時應(yīng)消抖延時 ，約 5ms 到 20ms； 3) 有效閉合階段：此時抖動己經(jīng)結(jié)束，一個有效按鍵動作己經(jīng)產(chǎn)生，系統(tǒng)應(yīng)該在此時執(zhí)行按鍵功能，或者將按鍵編碼記錄下來，等待鍵彈起時再執(zhí)行其功能； 4) 釋放抖動階段：許多時候編程人員并不在此時消抖延時，但最好也執(zhí)行一次消抖延時，以防止誤操作； 5) 有效釋放階段：若設(shè)計要求在按鍵抬起時才執(zhí)行功能，則應(yīng)當(dāng)在此時進(jìn)行按鍵功能的處理。 常見的鍵盤可以分為獨立按鍵式鍵盤和行列掃描式鍵盤。 由于 LCD1602 是慢顯示器件，因此在兩次顯示之間需要一個小小的時間間隔，間隔太小會導(dǎo)致刷新率太高，從而導(dǎo)致顯示過于閃爍。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 的管腳介紹 LCD1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中 : 第 1 腳： VSS 為地電源； 第 2 腳： VDD 接 5V正電源； 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影 ” ，外接 1 個 10K 的電位器可調(diào)整對比度； 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器； 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。其中 LED的發(fā)光部分由發(fā)光二極管拼裝組成，其特點是亮度高、耗電少、工作電壓低、功耗小、驅(qū)動 簡單、壽命長、易與集成電路匹配、耐沖擊、性能穩(wěn)定。 3 硬件設(shè)計 基于單片機(jī)的溫度監(jiān)控主要有以下幾部分：溫度檢測數(shù)據(jù) 采集部分， LCD 液晶顯示部分、報警及控制輸出部分、單片機(jī)及按鍵電路設(shè)計等幾個部分，下面分別加以介紹，硬件模塊如圖 31 所示。如圖 212（ a） 所示。數(shù)據(jù)首先 寫入暫存存貯器中，在那里它可以被讀回。其它有關(guān) Dallas 公司單線循環(huán)冗余校驗的信息可參見標(biāo)題為“理解和使用 Dallas 半導(dǎo)體公司接觸式存貯器產(chǎn)品”的應(yīng)用注釋。在成功地執(zhí)行了 ROM 操作序列之后， DS18B20 特定的功能便可訪問， 然后總線上主機(jī)可以提供六個存貯器和控制功能命令之一。 （ 5） 64 位激光 ROM 每一 DS18B20 包括一個唯一的 64 位長的 ROM 編碼。然后可以讀留在計數(shù)器內(nèi)的值，此值是門開通期停止之后計數(shù)剩余，公式 21： (21) 所需的最后一個數(shù)值是在該溫度處每一攝氏度的計數(shù)個數(shù)（ COUNT_PER_C），于是用戶可以使用下式計算實際溫度 ,表 21。溫度讀數(shù)以 16 位、符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補碼讀數(shù)形式提供。 圖 25 使用 VDD 提供溫度變換所需電流 圖 26 溫度測量電路 同時，計數(shù)器用鈄率累加器電路所決定的值來進(jìn)行予置?？偩€上主機(jī)通過發(fā)出跳過（ Skip）ROM 的 操作約定，然后發(fā)出讀電源命令，可以決定是否有需要強上拉的 DS18B20 在總線上。當(dāng)使用寄生電源方式時 VDD 引腳必須連接到地。只要符合指定的定時和電壓的要求， I/O 將提供足夠的功率。該測量的結(jié)果將放入 DS18B20 的高速暫存（便箋式）存貯器（ Scratchpad memory）。器件從單線的通信 線取得其電源，在信號線為高電平的時間周期內(nèi)，把能量貯存在內(nèi)部電容器中；在單信號線為低電平的時間周期內(nèi)斷開此電源，直到信號線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞? 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 第 8 頁 共 52 頁 生（電容）電源為止。讀、寫和完成溫度變換所需要的電源可以直接由數(shù) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 第 7 頁 共 52 頁 據(jù)線本身提供，而不需要外部電源。要求使用 浮點 和 啟 用函 數(shù)時只 有具 備匯編編程經(jīng)驗 才能避免生 成龐 大的、效率低的程序， 這需要考 慮簡單 的算 術(shù)運 算或先算好的查表法。 C 可以 進(jìn) 行 許 多機(jī)器 級 函數(shù) 控制而不用 匯編語 言。 PL/M是 Intel從 8080微 處 理器 開始為 其系列 產(chǎn) 品 開發(fā)的編 程 語 言。 由以上資料可以看出， AT89S52 單片機(jī)具有 32 個可編程 I/O 口以及 4K字節(jié)的可編程閃爍存儲器，對于本次的設(shè)計要求已經(jīng)完全可以任命，因此這款芯片 是不錯的選擇。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 第 5 頁 共 52 頁 位 地址信號和控制信號。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 主要特性 與 MCS51 兼容； 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器； 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán)； 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 ； 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz； 三級程序存儲器鎖定； 128*8 位內(nèi)部 RAM； 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 第 4 頁 共 52 頁 32 可編程 I/O 線； 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器； 5 個中斷源； 可編程串行通道； 低功耗的閑置和掉電模式； 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。因此最終決定采用方案一來完成本次設(shè)計。用這個作為微控制器，因其內(nèi)部帶有 PWM 產(chǎn)生器，給設(shè)計帶來了極大的方便，每次通過模糊運算后產(chǎn)生的控制量賦給內(nèi)部 產(chǎn)生 PWM 的匹配寄存器，單片機(jī)自身就會根據(jù)這個值來自動改變PWM 的占空比，加熱功率便會得到控制。 然后，要完成這個設(shè)計，還要了解一些顯示芯片，溫度傳感器的用法，做一個鍵盤，實現(xiàn)輸入溫度設(shè)定值和復(fù)位之類的功能。1℃ 。 在一些溫控系統(tǒng)電路中，廣泛采用的是通過熱電偶、熱電阻或 PN 結(jié)測溫電路經(jīng)過相應(yīng)的信號調(diào)整電路，轉(zhuǎn)換成 A/D 轉(zhuǎn)換器能接受的模擬量，再經(jīng)過采樣 /保持電路進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換，最終送入單片機(jī)及其相應(yīng)的外圍電路，來完成監(jiān)控。鍛煉動手能力與實際工作能力，將所學(xué)的理論與實踐結(jié)合起來。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙 第 1 頁 共 52 頁 引言 嵌入式在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)變得越來越廣泛，并且在很多電子產(chǎn)品中也將其運用到溫度控制和溫度檢測、顯示。通過課題的研究進(jìn)一步的鞏固所學(xué)知識，同時學(xué)習(xí)課程以外的相關(guān)知識，培養(yǎng)綜合應(yīng)用知識的能力。 該設(shè)計是以單片機(jī) AT89S52 為控制核心，從 DS18B20 溫度傳感器的數(shù)據(jù)采集、設(shè)定值調(diào)整、 LCD 顯示電路、報警及輸出控制電加熱等幾個方面出發(fā)，詳細(xì)研究和設(shè)計了基于 PWM 的單片 機(jī)溫度控制的各個部分內(nèi)容，設(shè)計了單片機(jī)及其外圍電路，并結(jié)合 PID的程序算法。一般人體能夠感覺到的溫度變化都在 1℃ 以外，所以選擇溫度控制誤差為177。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，應(yīng)該使用 PID 控制技術(shù)來改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過 程中的動態(tài)特性。 方案和器件的選擇 方案一：選擇 Atmel 公司的新型單片機(jī) —— AVR 單片機(jī) ATmega16,其功能極為強大，內(nèi)部集成有 8 路的 10 位 A/