【正文】 息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 DS18B20 通過一種片 上溫度測(cè)量技術(shù)來測(cè)量溫度。這是通過改變計(jì)數(shù)器對(duì)溫度每增加一度所需計(jì)數(shù)的數(shù)值 來實(shí)現(xiàn)的。 圖 311 固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖 固態(tài)繼電器有許多類型可供用戶選擇：按品種分有軍用、民用 、 I/O 模塊；按輸出功能分有直流型、過零型、非過零型；按隔離方式有光隔離和變壓器隔離；按封裝結(jié)構(gòu)形式分有塑封型和金屬殼全密封型故態(tài)繼電器，以及各種特殊用途的故態(tài)繼電器。部分 SSR 產(chǎn)品內(nèi)部已含 有瞬態(tài)抑制網(wǎng)路。若 I/O 口給高電平，固態(tài)繼電器不工作，不能構(gòu)成通路，這時(shí)，在加熱爐的回路中，出現(xiàn)斷點(diǎn)，加熱爐沒有通上電源，所以不用加溫。 33445566SSR*GTJ310A300KR3+5加熱絲PB3220V 圖 314 固態(tài)繼電器的電路圖 鍵盤與顯示單元 HA7279A 是一種智能鍵盤和 LED 專用控制芯片，它帶有串行接口，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)８位共陰 極 式數(shù)碼管或 64 只獨(dú)立 LED。 HD7279A 的主要特點(diǎn)如下 ： （ 1） 帶有串行接口，無需外圍元件便可直接驅(qū)動(dòng) LED。通常，該端接＋ 5V 電源； ● DIG0～ DIG7： 8 個(gè) LED 管的位驅(qū)動(dòng)輸出端； ● SA～ SG： LED 數(shù)碼管的 A 段～ G 段的輸出端； ● DP：小數(shù)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)輸出端； ● RC：外接振蕩元件連接端，其中電阻的典型值為 電容的典型值為15PF。該端由低電平變成高電平并保持 25ms 即復(fù)位結(jié)束。HD7279 的 與微處理器僅需 4 條接口線，其中 CS 為片選信號(hào)（低電平有效）。 (2)測(cè)試指令。移位后，最左位內(nèi)容移至最右位，不改變消隱和閃爍屬性。在最后 1 個(gè) CLK 脈沖的下降沿 DATA 引腳恢復(fù)高阻狀態(tài)，如圖 317所示。例如復(fù)位用復(fù)位鍵，功能轉(zhuǎn)換用的功能鍵以及數(shù)據(jù)輸入用的數(shù)字 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 27 鍵盤等。鍵盤顯示電路如圖 318。 ● 177。 這些電源僅僅作為數(shù)字和模擬控制轉(zhuǎn)換接口 部件的小功率電源。 ISP 端口 一般為 SCK， MOSI， MISO， RESET。如何利用這些片上硬件資源，使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的性能，則在很大程度上依賴于用戶軟件的設(shè)計(jì)。實(shí)際情況是，為了設(shè)計(jì)出性能價(jià)格比最高的 AVR 系統(tǒng)，需要盡可能充分的 AVR控制器的資源，這意味著代碼必須非常緊湊，效率很高，因而采用 C 語言編程一般能滿足實(shí)時(shí)性和性價(jià)比的要求。 。只有在控制作用為 U0 時(shí)才會(huì)出現(xiàn)零靜差（此時(shí)偏差 e=0 ）。 在 PID 三種 調(diào)節(jié)器中，微分調(diào)節(jié)主要用來加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小超調(diào)，克 服振蕩。 我采用的是控制時(shí)間比例的方法。 3． 增加。 PWM 的控制方法 我采用的是控制時(shí)間比例的方法。因此在實(shí)際生產(chǎn)中往往在積分調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上加入比例調(diào)節(jié)，把比例作用的及時(shí)性與積分作用消除靜 態(tài)誤 差的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，構(gòu)成比例積分調(diào)節(jié)器。下面分別討論比例調(diào)節(jié)器 P、積分調(diào)節(jié)器 I、微分調(diào)節(jié)器 D 的作用。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 32 。 采用高級(jí)語言編程具有開發(fā)周期短、代碼可讀性強(qiáng)、代碼可移植性好、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。 VCCPD0PD1PD2RXDTXDGNDPrintA11B12Y13A24B25Y26GND7Y38A39B310Y411A412B413Vcc1474HC0823 51長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 31 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 本章介紹在 AVR 水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)部分，其中包括控制算法及程序。所以即使我們將芯片焊接在電路板上，只要留出和上位機(jī)接口的這個(gè)串口，就可以實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器的改寫，而無須再取下芯片。 T2OUT7R2IN8V6C11V+2C1+3C2+4C25R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16RXDTXD100pFC11100pFC9100pFC10100pFC8100pFC12+5通信單元MAX232PCPD0PD1 圖 319 通信單元電路圖 MAX232 它是 RS232C 雙工發(fā)送器 /接收器接口電路芯片 ， 可以完成 TTL/RS232電平的轉(zhuǎn)換，它 的 1 12 引腳是 TTL 電平端，用來連接單片機(jī)的。 ● LinBiCMOSTM 工藝技術(shù) 。通常掃描 方式有兩種，既掃描法和反轉(zhuǎn)法。功能鍵：復(fù)位鍵﹑設(shè)定值鍵﹑加熱鍵。 DATA 引腳為高阻狀態(tài)，如圖 316 所示。 (5)循環(huán)左移指令。6 條純 指令為： (1)復(fù)位指令。 DIG0～ DIG7 和 SA～ SG 同時(shí)還分別是64 個(gè)鍵盤 列線和行線端口，完成對(duì)鍵盤的監(jiān)視、譯碼和鍵碼的識(shí)別。 RC 引腳用于連接 HD7279A的外接振蕩元件，其典型值為 R=,C=15pF 。 引腳說明 HD7279A 一共有 28 個(gè)引腳，各引腳的主要功能如下： ● RESET：復(fù)位端。智能儀表。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。若 I/O 口給 低電 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 平，則固態(tài)繼電器工作。 （ 3）負(fù)載短路易造成 SSR 的損壞，應(yīng)特別注意避免。 固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)原理 固態(tài)繼電器通常是一個(gè)四端組件，兩個(gè)為輸入端，兩個(gè)為輸出端。然后計(jì)數(shù)器又開 始計(jì)數(shù)直到 0，如果門周期仍未結(jié)束，將重復(fù)這一過程。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 高 速 暫 存 器溫 度 傳 感 器高 溫 觸 發(fā) 器 T H低 溫 觸 發(fā) 器 T L配 置 寄 存 器8 位 C R C 生 成 器存 儲(chǔ) 和 控 制 邏 輯6 4 位 R O M a和 一 線 端口 供 電 方 式選 擇圖 37 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 38 DS18B20 的管腳排列 引腳說明 表 31 DS18B20 的引腳說明表 16 腳 SSOP PR35 符號(hào) 說明 9 1 GND 接地 8 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳。電源如圖 36。 圖 34 JTAG 方針接口 (4)ISP 下載接口設(shè)計(jì) 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 ISP 下載接口，不需要任何的外圍零件。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 早期的 90S 系列，晶振兩端均需要接 22pF 左右的電容。并且在熔絲位里，可以控制復(fù)位時(shí)的額外 時(shí)間，故 AVR 外部的復(fù)位線路在上電時(shí)，可以設(shè)計(jì)得很簡(jiǎn)單：直接拉一只 10K 的電 阻到 VCC 即可 (R6)。 I/O 存儲(chǔ)器空間包含 64 個(gè)可以直接尋址的地址，作為 CPU 外設(shè)的控制寄存器、 SPI，以及其他 I/O 功能。這個(gè)指針位于 I/O 空間，可以進(jìn)行讀寫訪問。 程序流程通過有 / 無條件的跳轉(zhuǎn)指令和調(diào)用指令來控制，從而直接尋址整個(gè)地址空間。在典型的 ALU 操作中，兩個(gè)位于寄存器文件中的操作數(shù)同時(shí)被訪問，然后執(zhí)行運(yùn)算，結(jié)果再 被送回到寄存器文件。 AREF A/D 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。持續(xù)時(shí)間超過最小門限時(shí)間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。作為輸入使 用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過程中，即 使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 A 處于高阻狀態(tài)。 通過將 8 位 RISC CPU 與系統(tǒng)內(nèi)可編程的 Flash 集成在一個(gè)芯片內(nèi)， ATmega16 成為一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了靈活而低成本的解決方案。所有的寄存器都直接與算邏單元 (ALU) 相連接，使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。 方案二 ： 采用 ZLG9A ZLG9A 具有片選信號(hào) ， 可方便地實(shí)現(xiàn)多于 8 位的顯示 ， 或多于 64 鍵的鍵盤接口 ， 儀器儀表工業(yè)控制器 ， 條形顯示器 ， 控制面板串行接口無需外圍元件 ， 可直接驅(qū)動(dòng) LED 各位獨(dú)立控制譯碼及消隱和閃爍屬性循環(huán)左移 /循環(huán)右移指令具有段尋址指令方便控制獨(dú)立 LED64 鍵盤控制器內(nèi)含去抖動(dòng)電路 。自從 20 世紀(jì) 50年代問世以來已經(jīng)發(fā)展成了一個(gè)大的家族，它的主要成員有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、快速晶閘管，等等。 方案二：采用 溫度傳感器 AD590 AD590 需要模擬轉(zhuǎn)數(shù)字電路，成本高，精度低，測(cè)溫點(diǎn)數(shù)量少，電路繁多，對(duì)線阻有要求 。 方案二： 采用 89C51 89C51只支持并行寫入，同時(shí)需要 VPP 高壓 。另外， AVR 單片機(jī)使用 JTAG 來實(shí)現(xiàn)軟硬件調(diào)試非常方便。 30100℃ 。 采用模糊控制其優(yōu)點(diǎn)是不需 要粗確知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，而且適用于有較大滯后特性的控制對(duì)象。盡管溫度控制很重要，但 是要控制好溫度常常會(huì)遇到意想不到的困難。而當(dāng)今，隨著電 子行業(yè)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷改進(jìn)，而且計(jì)算機(jī)和傳感器的價(jià)格也日益降低，可靠性逐步提高，用信息技術(shù)來實(shí)現(xiàn)水溫控制并提高控制的 精確度不僅是可以達(dá)到的而且是容易實(shí)現(xiàn)的。實(shí)現(xiàn)溫度的設(shè)定，并對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集顯示及打印。 作者簽名： 日 期： 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) II 摘 要 本文介紹了基于 AVR 單片機(jī)的自動(dòng)水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)過程。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。該系統(tǒng)通過實(shí)驗(yàn)證明具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。 在計(jì)算機(jī)沒有發(fā)明之前，這些控制都是我們難以想象的。 溫度控制不好就可能引起生產(chǎn)安全，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等一系列問題。在一些實(shí)際過程中，人們也常把模糊 控制與一般的自動(dòng)控制結(jié)合在一起應(yīng)用，并且已研制出神經(jīng)模糊網(wǎng)絡(luò)的家電產(chǎn)品， 將模糊控制技術(shù)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等人工智能中一些新技術(shù)相結(jié)合，向著 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 更高層次的研究和應(yīng)用發(fā)展。 技術(shù)參數(shù)： ℃ ，控溫精度 ℃ 。顯示模塊采用 HD7279A 顯示，較為直觀。有看門狗定時(shí)器實(shí)行安全保 護(hù) ,可防止程序走亂 (飛 ),提高了產(chǎn)品的抗干擾能力。單總線接口，只有一根信號(hào)線作為單總線與 CPU 連接，且每一只都有自己唯一的 64 位系列號(hào)存儲(chǔ)在其內(nèi)部的 ROM 存儲(chǔ)器中，故在一根信號(hào)線上可以掛接多個(gè) DS18B20,便于多點(diǎn)測(cè)量且易于擴(kuò)展。 方案二： 采用晶閘管 晶閘管又叫可控硅 (Silicon Controlled Rectifier, SCR)。 工作時(shí)序及控制指令，給出了 HD7279A 與 CPU 的實(shí)際接口電路及設(shè)計(jì)程序， 同時(shí)指出了實(shí)際應(yīng)用中的一些注意事項(xiàng)。 ATmega16 AVR 內(nèi) 核具有豐富的指令集和 32 個(gè)通用工作寄存器。在更新應(yīng)用Flash 存儲(chǔ)區(qū)時(shí)引導(dǎo) Flash 區(qū) (Boot Flash Memory)的程序繼續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了RWW 操作。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。端口 D 也可以用做其他不同的特殊功能 . RESET 復(fù)位輸入引腳。使用 ADC 時(shí)應(yīng)通過一個(gè)低通濾波器與 VCC 連接。從而實(shí)現(xiàn)了單時(shí)鐘周期的 ALU 操作。運(yùn)算完成之后狀態(tài)寄存器的內(nèi)容得到更新以反映操作結(jié)果。在復(fù)位例程里用戶首先要初始化堆棧指針 SP。各個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí)與其在中斷向量表的位置有關(guān)， 中 斷向量地址越低，優(yōu)先級(jí)越高。 (1)復(fù)位線路的設(shè)計(jì) Mega16 已經(jīng)內(nèi)置了上電復(fù)位設(shè)計(jì)。不過， 內(nèi)置的畢竟是 RC 振蕩，在一些要求較高的場(chǎng)合，比如要與 RS232 通信需要比較精確的波特率時(shí)，建議使用外部的晶振線路。