【正文】 令 ？接 收 上 位 機(jī) 溫 度 命 令NYYN開 始 圖 41 系統(tǒng)操作的總體流程圖 本系統(tǒng)中下位機(jī) 為 單片機(jī)，其相關(guān)軟件設(shè)計(jì)主要包括 DS18B20 的測(cè)溫程序設(shè)計(jì)、 LED顯示和鍵盤掃描程序設(shè)計(jì)、控制執(zhí)行模塊程序及串口通訊程序設(shè)計(jì)等。 由 于串口用的是 TTL 電平，和 RS232 電平不同，因此，單片機(jī)和 PC 通信時(shí)需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，常用的 IC是 MAX232,連接圖如圖 311所示，其中 MAX232 供電腳為＋ 5V，中間連接的電解電容取 50V 1UF。接收器典型的工作電平在 +3～ +12V與 3～ 12V。 D2Diode 1N4002F1Fuse 1200WR6501R4D1IC5K1+5V2KR5Q1TriacQ2PNPR7+5V+5VIn PowerOut Power 圖 39 執(zhí)行 信號(hào)輸出通 道的 原理圖 報(bào)警 電路 報(bào)警電路如圖 310 所示，其中 報(bào)警輸出三極管的集電極接蜂鳴器，蜂鳴器的另一端接正 5伏電源。這樣使輸出通道省去了D/A 轉(zhuǎn)換器和可控硅移相觸發(fā)電路，大大的簡(jiǎn)化了硬件。 LED 顯示器是由發(fā)光二極管顯示子段組成的顯示器件。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻摹Ｔ谕饨与娫捶绞较?，也可以充分發(fā) 揮 DS18B20 的寬電源、電壓范圍的優(yōu)點(diǎn)，即使電源電壓 VCC 降到 3V 時(shí)，它依然能夠保證溫度量精度。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 17 單片機(jī)+ 5 VD S 1 8 B 2 0V D D4 .7 K G N DD Q+ 5 V 圖 35 DS18B20寄生電源供電方式 （ 2）外接電源 供電時(shí) 在兩種供電方式中，外接電源 供電 使用得 較 為 普遍，它是將外部電源直接接到DS18B20 的 引腳 VDD 上，以便 在 單片機(jī) 的 一個(gè) I/O口上就可同時(shí)掛接 多個(gè) DS18B20 芯片。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 16 D3D6Bridge1Vin VoutGNDVR178051000ufC9C8C10D7GND+5VIn PowerOut PowerT1Trans Eq 圖 33 電源部分連 線圖 多點(diǎn)測(cè)量電路設(shè)計(jì) 本部分的設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)方面：讀序列號(hào)電路部分的設(shè)計(jì)和掛接三個(gè) DS18B20 進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)的電路設(shè)計(jì)。 （ 3）輸入電源電路： 控制系統(tǒng)主控制部分電源需要用 5V直流電源供電，其電路如下圖所示，把 頻率為50Hz、有效值為 220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的 5V直流電壓。 本系統(tǒng)振蕩電路中采用的是 MHz 的 晶振 ，電容 C1 和 C2 的值為 30pf 它們構(gòu)成并聯(lián)諧振電路， 并 接在反饋回路中。 本系統(tǒng)中最小系統(tǒng)電路圖如圖 32。組態(tài)軟件的功能有工業(yè)生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)可視化控制；生產(chǎn)過程中生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和管理；生產(chǎn)過程監(jiān)控報(bào)警；報(bào)表功能；基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的上傳和相應(yīng)控制等。 MAX232 是單電源雙RS232C 發(fā)送 /接收芯片。 RS232C規(guī)定最大 的負(fù)載電容為 2500pF，這個(gè)電容限制了傳輸距離和傳輸速率，由于 RS232C的發(fā)送器和接收器之間具有公共信號(hào)地（ GND），屬于非平衡電壓型傳輸電路，不使用差分信號(hào)傳輸，因此不具備抗共模干擾的能力，共模噪聲會(huì)耦合到信號(hào)中。 即 本設(shè)計(jì)選用的是 5V 供電， 2A 250VAC 的固態(tài)繼電器。它是一種最基本的驅(qū)動(dòng)方式，如圖 26。 CTR 不僅可以進(jìn)行字符顯示，還可以進(jìn)行畫面顯示，和計(jì)算機(jī)配合使用，可十分方便的進(jìn)行生產(chǎn)過程的管理和監(jiān)視。 主控元件 AT89 系列單片機(jī)的核心是 8031，在硬件和軟件方面與 MCS51系列完全兼容， AT89系列的指令與有關(guān)定義和 MCS51 系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)編寫的程序可以直接使用。一般情況下，溫度應(yīng)為有 9位（符號(hào)占 1位），但因符號(hào)位擴(kuò)展成高八位，故以 16 位補(bǔ)碼形式讀出，輸出的數(shù)據(jù)與溫度的關(guān)系如下表所示： 表 21 DS18B20輸出數(shù)據(jù)與溫度的關(guān)系 溫度 /℃ 數(shù)字輸出（二進(jìn)制） 數(shù)字輸出 (十六進(jìn)制 ) +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0001 0191H + 0000 0001 1010 0010 00A2H 0000 0001 1010 1000 0008H 0 0000 0000 0000 0000 0000H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0101 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 8 DS18B20 的測(cè)溫原理圖如圖 25 所示： 斜 坡 累 加 器計(jì) 數(shù) 器 1預(yù) 置 計(jì) 數(shù) 比 較 器低 溫 度 系 數(shù) 晶 振= 0預(yù) 置溫 度 寄 存 器加 1計(jì) 數(shù) 器 2= 0高 溫 度 系 數(shù) 晶 振停 止置 位 / 清 除 圖 25 DS18B20的測(cè)溫原理圖 其原理為用一個(gè)高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個(gè)門周期，內(nèi)部計(jì)數(shù)器在這個(gè)門周期內(nèi)對(duì)一個(gè)低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來得到溫度值。其外圍電路簡(jiǎn)單，可廣泛應(yīng)用于溫度控制、溫度測(cè)量，工作系統(tǒng)以及任何熱敏感系統(tǒng)中。 Z 型 SSR關(guān)斷條件同 P型，但由于負(fù)載工作電流近似正弦波，高次諧波干擾小，所以應(yīng)用廣泛。 溫度控制方案的選擇 家用 220V 交流電有如下三種常 見控制電路： （ 1）電磁繼電器 電磁繼電器是自動(dòng)控制電路中常用的一種元件，它是用較小電流控制較大電流的一種自動(dòng)開關(guān)，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中，價(jià)格便宜，但開關(guān)速度較慢。該方案系統(tǒng) 框圖如下： 溫度傳感器變送器單片機(jī)A / D轉(zhuǎn)換L E D顯示多路開關(guān) 圖 21 方案二系統(tǒng)框圖 方案三： 本方案采用單片機(jī)為核心，溫度傳感器采用 DS18B20。 本控制系統(tǒng)具有以下功能： （ 1）能實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度值和設(shè)定溫度； （ 2）控制溫度范圍 室溫至 120℃； （ 3）溫度波動(dòng)177。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。 此外， 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 方法 采用黑箱方法能把復(fù)雜的系統(tǒng)通過有限的參數(shù)進(jìn)行表達(dá) ， 但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法也存在著明顯的缺陷，即需要大量的歷史資料，否則在進(jìn)行外推和演繹時(shí)可靠性明顯降低。智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，所采用的總線主要有單線（ 1Wire）總線、 I2C 總線、 SMBUS 總線和 SPI 總線。它的典型應(yīng)用如關(guān)閉系統(tǒng)電源，啟動(dòng)風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器等。溫度作為在生產(chǎn)、科研、生活中需要測(cè)量和控制的重要物理量，其測(cè)量控制一般采用各式各樣形態(tài)的溫度傳感器。 DS18B20。因此，溫度檢測(cè)與控制方法的研究也越來越受到人們的重視。論文中介紹了 DS18B20 進(jìn)行循環(huán)溫度檢測(cè) 的方法和采用增量式 PID控制算法和 PWM調(diào)功方式，通過控制固態(tài)繼電器 在一定周期內(nèi)的通斷占空比，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電烤箱的溫度控制。 RS232 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 目錄 1 緒論 ............................................................. 1 課題背景及現(xiàn)狀 ...................................................... 1 溫度測(cè)量方面 ..................................................... 1 溫度控制方面 ..................................................... 2 研究意義 ............................................................ 2 課題要求 ............................................................ 3 2 方案論證與主要器件選型 ............................................. 4 方案比較與選擇 ...................................................... 4 溫度測(cè)量方案選擇 ................................................. 4 溫度控制方案的選擇 ............................................... 5 主要器件的選擇 ...................................................... 6 傳感器 ........................................................... 6 主控元件 ......................................................... 8 顯示器件 ......................................................... 9 控制模塊 ......................................................... 9 通信模塊 ........................................................ 11 上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控 ..................................................... 12 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 ................................................... 12 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ................................................. 14 系統(tǒng)硬件電路框圖 ................................................... 14 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................................. 14 多點(diǎn)測(cè)量電路設(shè)計(jì) ................................................... 16 ............................................. 16 ............................................. 16 DS18B20 使用中注意事項(xiàng) .......................................... 18 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 2 顯示和鍵盤電路設(shè)計(jì) ................................................. 18 顯示和鍵盤電路圖 ................................................ 18 顯示部分設(shè)計(jì) .................................................... 19 鍵盤電路設(shè)計(jì) .................................................... 20 控制模塊電路設(shè)計(jì) ................................................... 21 控制執(zhí)行電路 .................................................... 21 報(bào)警電路 ........................................................ 21 串口通訊電路 ....................................................... 22 4系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì) .................................................. 23 軟件總體設(shè)計(jì) ....................................................... 23 DS18B20 的測(cè)溫程序 ................................................. 24 DS18B20 常用指令 ..................................