【正文】 1S 跳過 ROM 匹配 讀暫存器 轉(zhuǎn)換成顯示碼 數(shù)碼管顯示 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 究。對(duì)于那些與計(jì)算機(jī)相距不遠(yuǎn)的人 機(jī)交換設(shè)備和串行存儲(chǔ)的外部設(shè)備如終端 、打印機(jī)、邏輯分析儀、磁盤等 ，采用串行方式交換數(shù)據(jù)也很普遍。 在數(shù)據(jù)輸出過程中， CPU 把要輸出的字符（并行地）送入 “ 數(shù)據(jù)輸出寄存器 ” ， “ 數(shù)據(jù)輸出寄存器 ” 的內(nèi)容傳輸?shù)?“ 發(fā)送移位寄存器 ” ，然后由 “ 發(fā)送移位寄存器 ” 移位，把數(shù)據(jù) 1 位 1 位地送到外設(shè)。在面向字符的同步方式下，接口要在待傳送的數(shù)據(jù)塊前加上同步字符。 ⑥提供 EIARS232C 接口標(biāo)準(zhǔn)所要求的信號(hào)線：遠(yuǎn)距離通信采用 MODEM 時(shí)，需要 9根信號(hào)線；近距離零 MODEM 方式，只需要 3 根信號(hào)線。檢測(cè)范圍 5 攝氏度到 60 攝氏度。當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后下一步就要識(shí)別哪一個(gè)按鍵按下。 鍵盤的按鍵分布如表 所示： 表 鍵盤的按鍵分布 鍵盤共有 16 個(gè)按鍵，用于方便設(shè)定溫度。 程序設(shè)計(jì)語言有三種：機(jī)器語言、匯編語言和高級(jí)語言。 本裝置的軟件包括主程序、讀出溫度子程序、復(fù)位應(yīng)答子程序、寫入子程序、以及有關(guān) DS18B20 的程序（初始化子程序、寫程序和讀程序）?？刂茍?zhí)行子程序流程如圖 所示： 圖 控制執(zhí)行子程序開 始 初始化 DS18B20 顯示當(dāng)前溫度 判斷當(dāng)前溫度值 超過設(shè)定 溫度上限 啟動(dòng)風(fēng)扇 降低溫度 紅燈亮 設(shè)定溫度上、下限 啟動(dòng)電熱器升高溫度 是 否 低于設(shè)定 溫度下限 是 綠燈亮 否 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 30 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)是以 AT89S51 為核心，利用軟硬件相結(jié)合的自動(dòng)控制的典型例子。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本很低，適合大批量生產(chǎn)。首先我要感謝我的導(dǎo)師 胡章芳 老師， 她 在我完成論文的過程中，給予了我很大的幫助。數(shù)碼管個(gè)位數(shù)存放 內(nèi)存位置 B_BIT EQU 21H 。 最后 ，我 再一次 對(duì) 所有在 本次 畢業(yè)設(shè)計(jì)中幫助過我的良師益友和同學(xué) 們 ，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著作者 們表示衷心的感謝！重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 33 附 錄 一、 程序代碼 ORG 0000H TEMPER_L EQU 29H TEMPER_H EQU 28H FLAG1 EQU 38H。 通過分析表明：本系統(tǒng)是一個(gè)性價(jià)比比較好的系統(tǒng)，不論對(duì)于生產(chǎn)者還是使用者來說，它都可以帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。因此這種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有比較好的社會(huì)效益。 溫度采集子程序如圖 所示 ： 圖 溫度采集子程序跳過 ROM 匹配命令 寫入子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令 顯示子程序 (延時(shí) ) 寫入子程序 寫入子程序 DS18B20 復(fù)位、應(yīng)答子程序 DS18B20 復(fù)位、應(yīng)答子程序 跳過 ROM 匹配命令 讀溫度命令子程序 終 止 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 28 第五節(jié) 動(dòng)態(tài)顯示子程序流程圖 動(dòng)態(tài)數(shù)碼管按不同方式滾動(dòng)顯示 ， 通過軟件實(shí)現(xiàn)逐位輪流點(diǎn)亮每個(gè) LED。而且 MCS— 51 指令系統(tǒng)有豐富的位操作（或稱位處理）指令，可以形成一個(gè)相當(dāng)完整的位操作指令子集，這是 MCS— 51 指令系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)之一。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時(shí)會(huì)變得很簡單，如數(shù)字濾波，信號(hào)處理等。判斷鍵盤中哪一個(gè)鍵被按下是通過將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。 鍵開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入 ：為了去抖動(dòng)，所以采用軟件方法，它是在檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè) 10ms 的延時(shí)程序后，再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動(dòng)影響 [6]。選用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，省卻了采樣／保持電路、運(yùn)放、數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路 以及進(jìn)行長距離傳輸時(shí)的串／并轉(zhuǎn)換電路，簡化了電路，縮短了系統(tǒng)的工作時(shí)間，降低了系統(tǒng)的硬件成本。在接收時(shí)，接口電路檢查字符的奇偶校驗(yàn)或其他校驗(yàn)碼，確定是否發(fā)生傳送錯(cuò)誤。 （三）接口標(biāo)準(zhǔn) ①實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式化：因?yàn)閬碜?CPU 的是普通的并行數(shù)據(jù)，所以，接口電路應(yīng)具有實(shí) 現(xiàn)不同串行通信方式下的數(shù)據(jù)格式化的任務(wù)。（并行讀取，即 D7~D0 同時(shí)被讀至累加器中）。因此，通信既包括計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間，也包括計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)之間的信息交換。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，操作命令也越來越多，功能也越來越強(qiáng)。 操作系統(tǒng)的人機(jī)交互功能是決定計(jì)算機(jī)系統(tǒng) “ 友善性 ” 的一個(gè)重要因素。操作協(xié) 議為：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖 ） → 發(fā) ROM 功能命令 → 發(fā)存儲(chǔ)器操作命令 → 處理數(shù)據(jù)。主機(jī)在進(jìn)入操作程序前必須用讀 ROM(33H)命令將該 DSl8B20 的序列號(hào)讀出。 警告搜索命令 0ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過設(shè)定值上限或者下限的片子才做出響應(yīng)。所有讀時(shí)序至少需要 60us，且在 2次獨(dú)立的讀時(shí)序之間至少需要 1us的恢復(fù)時(shí)間。應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道，總線上有從機(jī)設(shè)備，且準(zhǔn)備就緒。頭 2個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié) TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。 由于 DS18B20 將溫度傳感器、信號(hào)放大調(diào)理、 A/D 轉(zhuǎn)換、接口全部集成于一芯片，與單片機(jī)連接簡單、方便，與 AD590 相比是更新一代的溫度傳感器，所以溫度傳感器采用重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 DS18B20?，F(xiàn)場溫度直接以 “一線總線 ”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。典型產(chǎn)品有 DS18B20，智能溫度控制器適配各種微控制器 ， 構(gòu)成智能化溫控系統(tǒng) 。 三、溫度傳感器的選擇 智能溫度傳感器 (亦稱數(shù)字溫度傳感器 )是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫發(fā)亮，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，常用的 LED 數(shù)碼管有 7 段和 “米 ”字段之分。 AT89S51 已經(jīng) 在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。因此，測(cè)控系統(tǒng)中，使用 51 單片機(jī)是最理想的選擇。 第二節(jié) 系統(tǒng)功能的確定和器件選取 一、單片機(jī)的選擇 由于單片機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機(jī)，在單片機(jī)家族的眾多成員中， MCS51 系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價(jià)格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測(cè)控和自動(dòng)化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入 /輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。溫度在上下限溫度之間時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不執(zhí)行。隨著溫度控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣，各種適用于不同場合的智能溫度控制器應(yīng)運(yùn)而生。針對(duì)這種實(shí)際情況 ，設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景與實(shí)際意義。傳統(tǒng)的繼電器調(diào)溫電路簡單實(shí)用，但由于繼電器動(dòng)作頻繁 ,可能會(huì)因觸點(diǎn)不良而影響正常工作。因此，智能化溫度控制技術(shù)正被廣泛地采用。 二、方法與要求 通過查資料，結(jié)合所學(xué)的知識(shí)，在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行溫度控制器的設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)還加入了常用的數(shù)碼管顯示及狀態(tài)燈顯示燈常用電路，使得整個(gè)設(shè) 計(jì)更加完整，更加靈活。數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 只用一個(gè)引腳即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機(jī)更加具有擴(kuò)展性。比如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)反應(yīng)的工藝過程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍苷＿M(jìn)行；煉油過程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。而以往溫度控制是由人工完成的而且不夠重視，其 實(shí)在很多場所溫度都需要監(jiān)控以防止發(fā)生意外。芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，內(nèi)部布線很短，其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的 CPU。單片機(jī)的 尋址能力也已突破 64KB的限制，有的已可達(dá)到 1MB和 16MB，片內(nèi)的 ROM 容量可達(dá) 62MB， RAM 容量則可達(dá) 2MB。因 此，單片機(jī)的出現(xiàn)大大促進(jìn)了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，成為近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上一個(gè)重要里程碑[2]。單片機(jī)的典型代表是 Intel公司在 20 世紀(jì) 80 年代初研制出來的 MCS51系列單片機(jī)。 二、顯示器的選擇 顯示器選用 LED。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器 (CPU)、隨機(jī)存取存 儲(chǔ)器 (RAM)和只讀存儲(chǔ)器 (ROM)。溫度測(cè)量范圍為－ 55℃～＋ 125℃ ， 可編程為 9 位～ 12位 A/D 轉(zhuǎn)換精度 ， 測(cè)溫分辨率可達(dá) ℃ ， 被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生 。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V~ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。 開始 8 位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有 48 位，最后 8 位是前 56 位的 CRC 校驗(yàn)碼，這也是多個(gè) DS18B20 可以采用一線進(jìn)行通信的原因 。低 5 位一直為 1， TM 是工作模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式。 （ 2）寫時(shí)序 寫時(shí)序的具體工作方法如圖 所示： 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 采樣15~ 45采樣15~ 4511主機(jī)寫1 時(shí) 序主機(jī)寫0 時(shí) 序 圖 寫時(shí)序 寫時(shí)序包括寫 0 時(shí)序和寫 1 時(shí)序。主機(jī)輸出低電平延時(shí) 2us，然后主機(jī)轉(zhuǎn)入輸入模式延時(shí) 12us，然后讀取總線當(dāng)前電平，然后延時(shí) 50us。 寫暫 存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的第 3， 4 字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟讀命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測(cè)量前，首先將 55 ℃ 所對(duì)應(yīng)的基數(shù) 分別置入減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計(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。系統(tǒng)可以是各種各樣的機(jī)器，也可以是計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)和軟件。與這些設(shè)備相應(yīng)的軟件就是操作系統(tǒng)提供人機(jī)交互功能的部分。這些人機(jī)交互可稱為智能化的人機(jī)交互。在實(shí)時(shí)控制和管理方面，采用多臺(tái)微機(jī)處理機(jī)組成分級(jí)分布控制系統(tǒng)中，各 CPU 之間的通信一般都是串行方式。 “ 發(fā)送移位寄存器 ” 的移位速度由 “ 發(fā)送時(shí)鐘 ” 確定。 ②進(jìn)行串 并轉(zhuǎn)換：串行傳送，數(shù)據(jù)是一位一位串行傳送的，而計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)是并行數(shù)據(jù)。這些信號(hào)線由接口電路提供，以便與 MODEM 或終端進(jìn)行聯(lián)絡(luò)與控制。本系統(tǒng)除了顯示溫度以外還可以設(shè)置一個(gè)溫度值，對(duì)所測(cè)溫度進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)溫度高于或低于設(shè)定溫度時(shí)，開始報(bào)警并啟動(dòng)相應(yīng)程序（溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，風(fēng)扇開；當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，加熱器開）。對(duì)鍵的識(shí)別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn) 法。 0....9： 數(shù)字按鍵，輸入數(shù)字 09； 確認(rèn)： 設(shè)置的確認(rèn)，修改設(shè)置溫度時(shí)進(jìn)行確認(rèn)； 清除： 設(shè)置的清除，修改設(shè)置溫度時(shí)進(jìn)行刪除； 開啟： 開啟電源 關(guān)閉： 關(guān)閉電源 F1： 顯示及設(shè)置轉(zhuǎn)換到溫度點(diǎn) 1，按此按鍵 后，顯示預(yù)設(shè)置溫度的數(shù)碼管閃爍； F2：顯示及設(shè)置轉(zhuǎn)換到溫度點(diǎn) 2，按此按鍵后，顯示預(yù)設(shè)置溫度的數(shù)碼管閃爍； 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 F1 F2 清除 開啟 關(guān)閉 確定 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 二、溫度控制及超溫警報(bào)單元 當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后超過規(guī)定溫度上限時(shí)，單片機(jī)通過 輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管 D1 ，使繼電器 K1 開啟降溫設(shè)備 ( 壓縮制冷設(shè)備 ) ：當(dāng)采集的溫度經(jīng)處理后低于設(shè)定溫度下限時(shí)，單片機(jī)通過 輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管 D2 ，使繼電器 K2 開啟升溫設(shè)備 （加熱器 1) 。機(jī)器語言是機(jī)器唯一能 “ 懂 ”的語言，用匯編語言或高級(jí)語言編寫的程序（稱為源程序）最終都必須翻譯成機(jī)器語言的程序（成為目標(biāo)程序），計(jì)算機(jī)才能 “ 看懂 ” ，然后逐一執(zhí)行。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 第二節(jié) 系統(tǒng)主程序流程圖 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理 DS18B20 的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每 1s 進(jìn)行一次，這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度。在單片機(jī)自動(dòng)控制已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活的今天，傳統(tǒng)用模擬電路來控制溫度的做法，已經(jīng)逐漸被淘汰。對(duì)于本系統(tǒng)的使用者來說，本系統(tǒng)能夠很穩(wěn)定的控制溫度而且穩(wěn)定性很高。在論文開始的初期，我對(duì)于論文的結(jié)構(gòu)以及文獻(xiàn)選取等方面都有很多問題， 在胡老師的悉心指導(dǎo)下，我漸漸 地在資料查詢、開題、研究以及撰寫的每一個(gè)環(huán)節(jié)都有了明確的方向。數(shù)碼管十位數(shù)存放內(nèi)存位置 XS