【正文】 擾模塊：使用看門狗芯片 X25045，其看門狗功能將對系統(tǒng)起到有效的監(jiān)視作用，內(nèi)含 512B 串行 E2PROM，具有掉電非易失特性，在本系統(tǒng)中做數(shù)據(jù)備份用。溫度 /數(shù)字轉(zhuǎn)換時間的典型值為 。在主 CPU 發(fā)出復(fù)位脈沖后，從屬器件就發(fā)出應(yīng)答脈沖（ PRESENCE PULSE），來通知主 CPU 它已經(jīng)作好了接收數(shù)據(jù)和命令的準備工作。利用 繼電器及其驅(qū)動電路 ，直流電機風扇相組合可實現(xiàn)風扇的轉(zhuǎn)速控制，驅(qū)動電路實際上是一個復(fù)雜的放大電路，如圖 2— 3— 2 所示： 圖 2— 3— 2 繼電器及其驅(qū)動電路電路圖 連接到直流電機風扇后，轉(zhuǎn)動方向是由電壓來 控制的，電壓為正則正轉(zhuǎn)，電壓為負則反轉(zhuǎn)。同時，還考慮了用戶操作界面有較好的容錯能力，提高了系統(tǒng)的整體綜合能力。 圖 2— 5— 1 報警系統(tǒng)（聲報警）電路圖 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 14 頁 共 57 頁 光報警 由 1 個紅色發(fā)光二極管和 1 個藍色發(fā)光二極管組成，一共需要 2 根數(shù)據(jù)線，使用單片機直接控制。 本電源系統(tǒng)由 U1（ 7805）、 U2（ 7812） 和發(fā)光二極管 LED 及相關(guān)阻容元件構(gòu)成，其中 U1輸出穩(wěn)定的 5V電壓， U1輸出穩(wěn)定的 12V電壓 。因此本系統(tǒng) CPU 選用 8051 芯片。這兩條總線是： 16 位地址總線（ ABUS） 和 8 位數(shù)據(jù)總線（ DBUS） 。 8051 單片機在引腳 RESET/Vpp 出現(xiàn)高電平時實現(xiàn)復(fù)位和初始化。 1602 采用標準的 16腳接口，其中 VSS 為地電源， VDD接 5V 正電源， 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”，可通過一 10KΩ的電位器調(diào)整對比度。（說明：1 為高電平、 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標復(fù)位到地址 00H 位置 指令 2：光標復(fù)位，光標返回到地址 00H 指令 3：光標和顯示模式設(shè)置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。 3. DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 數(shù)字溫度計是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。 （ 4）適配各 種單片機或系統(tǒng)機。64bit 閃速 ROM 的結(jié)構(gòu)如圖 2— 7— 6 所示 序號 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。計數(shù)器設(shè)置為 55℃時的值，如果計數(shù)器到達 0 之前，門電路未關(guān)閉，則溫度寄存器的值將增加，這表示當前溫度高于 55℃。 ?SKIPROM 命令代碼［ CCH］：此命令執(zhí)行后的存儲器操作將針對在線的所有 DS1820。 ?READPOWERSUPPLY 命令代碼［ B4H］：在本命令送到 DS1280 之后的每一個讀數(shù)據(jù)間隙，指出電源模式：“ 0”為寄生電源；“ 1”為外部電源 四、 DS18B20 的使用方法 由于 DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對 AT89S51 單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對 DS18B20 芯片的訪問。對于 DS18B20 的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在 15 秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 SO（②腳）為串行輸出端，數(shù)據(jù)由此腳輸出，串行時鐘 SCK（⑤腳）的下降沿同步 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 24 頁 共 57 頁 輸 出數(shù)據(jù)。 X25045 共有 6條 指令，如表 2— 7— 4所示。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 25 頁 共 57 頁 BL1 和 BL0 位確定 E2PROM 的塊保護地址范圍，被保護地址范圍與這兩位的關(guān)系如表2— 7— 6 所示。用戶可通過第一個鍵選擇設(shè)定時間，然后配合使用第三個鍵（加 1）和第四個鍵（減 1）對進行時間設(shè)定；也可通過第二個鍵選擇設(shè)定上、下限溫度，然后配合第三個鍵（加 1）和第四個鍵（減 1）對上、下限溫度進行設(shè)定。 程序的流程圖如下圖 3— 4— 1所示： 圖 3— 4— 1 按鍵處理子程序流程圖 降溫函數(shù) 降溫函數(shù)是實現(xiàn)溫度控制比例控制方式的重要環(huán)節(jié)，體現(xiàn)了整個系統(tǒng)的先進性。 delay(213*i)。變量 j的作用是使風扇保持一個從靜止加速到勻速的時間。i++)//4 個過程 :溫度變化 +恒溫 .i case 0,1 升 .2,3 降 {numstart。雖然使用采樣延時可以緩解這種情況，但延時的時間過長會影響控制，因為延時時間是占用 CPU 的，延時時間內(nèi)什么工作也做不了。 采樣的代碼如下： if (sec%2==0amp。 時間函數(shù) 時鐘的基本顯示原理：時鐘開始顯示為 0 時 0 分 0 秒，也就是液晶顯示器顯示000000，然后每秒秒位加 1，到 9 后， 10 秒位加 1，秒位回 0。 圖 4— 1— 1 WAVE 仿真軟件主界面 調(diào)試主要方法和技巧有： 通常一個調(diào)試程序應(yīng)該具備至少四種性能： ?跟蹤調(diào)試 調(diào)試應(yīng)用程序所提供的重要性能也許就是跟蹤應(yīng)用程序。 注意：如果用戶調(diào)試高級語言，因為系統(tǒng)要占用 2 個斷點，所以可設(shè)置的斷點數(shù)為最大斷點個數(shù) 2。用戶還可以打開程序空間窗口、內(nèi)部數(shù)據(jù)窗口、外部數(shù)據(jù)窗口進行數(shù)據(jù)塊觀察。 （ 3）調(diào)試 8051 芯片?，F(xiàn)象正確，說明 1602 液晶模塊正常，可以使用。按照說明書調(diào)用 CONT 匯編程序，運行，觀察現(xiàn)象。用戶可以在輸入框中輸入十六進制或十進制數(shù)據(jù)。 WAVE 軟件提供了以下幾種方法對變量進行查看。通過型單步僅執(zhí)行下一條源語句程序，然后又停止。開始程序定義了秒， 十秒， 分， 十分，小時， 十小時，共 6 位的寄存器， 分別存在 30h， 31h， 32h， 33h，34h， 35h 單元，便于程序以后調(diào)用和理解。 control(tt[i],t)。具體方法是使用計時器計時，每到特定的時間采樣一次，例如本系統(tǒng)是每隔 2 秒采樣一次。 //結(jié)束計時 } 采樣 為了滿足曲線的技術(shù)指標，對系統(tǒng)的采樣方式進行了改進。 時間 秒溫度℃ 1 2 3 4 圖 3— 6— 1 溫度控制曲線圖 可將 7 個過程分成圖中的 4 段，每段都包括一個升溫或降溫過程和一個恒溫過程。} 占空比＝ delay(213*i)： delay(1) 213 i 這個公式是經(jīng)過反復(fù)實驗得出的。 cool()函數(shù)使用脈沖信號在正方向的延時時間和在負方向的延時時間的比值來決定占空比。在系統(tǒng)的 1 模式下專有一個控制函數(shù)，名為 void control(short i,short j)。 功能 函數(shù) 主函數(shù) void main(void) 聲音警報、提示音 void sound(short) LED 燈報警 void led(void) 用戶數(shù) 據(jù)輸入 void in8051(short *p) 延時 void delay(int) DDC降溫 void cool(short) 液晶 顯示 void display(short,short) 采樣轉(zhuǎn)換溫度 Short ds18b20(void) 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 27 頁 共 57 頁 設(shè)定系統(tǒng)工作模式，系統(tǒng)初始化 short getmode(void) A 模式下的溫度控制 void control(short,short) 表 3— 1— 1 本設(shè)計各項功能所對應(yīng)的功能函數(shù) 系統(tǒng)初始化函數(shù) 系統(tǒng)初始化函數(shù)主要完成系統(tǒng)的初始化和設(shè) 定系統(tǒng)的工作狀態(tài)。該位是只讀位， WIP 為 0 表示沒有寫操作在進行，可向 E2PROM寫數(shù) 據(jù)； WIP為 1時表示正在進行寫操作，此時不能向 E2PROM寫數(shù)據(jù)。用于電源檢測和看門狗定時器。 4． X25045 看門狗芯片 在微機智 能測控系統(tǒng)的設(shè)計中，斷電數(shù)據(jù)保存功能、看門狗功能、上電掉電復(fù)位功能、電源電壓監(jiān)控功能等對系 統(tǒng)是非常重要的。所有時序都是將主機作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。 ?READSCRATCHPAD 命令代碼 [BEH]：讀取溫度寄存器的溫度值。處理時，將 DS1820 信號線與單片機一位口線相連，單片機可掛接多片 DS1820，從而實現(xiàn)多點溫度檢測系統(tǒng)。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。該器件既可以由單線總線供電，也可選用外部 +5V 電源（允許電壓范圍是 ～ ），進行溫度 /數(shù)字轉(zhuǎn)換時的工作電流約為 mA，待機電流僅為25uA，典型功耗為 5mW。其分辯力為 ℃，但若采用高分辨力模式，分辯力可達 ℃。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 18 頁 共 57 頁 圖 2— 7— 31602 液晶模塊與 8051 單片機連接圖 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之 前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 E端為使 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 17 頁 共 57 頁 能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。復(fù)位期間不產(chǎn)生 ALE 及 PSEN 信號。 8051 的工作頻率為 6～ 12MHz。它與外部通訊是通過特殊功能寄存器 SFR 或存儲器控制器進行的。由 P0 口作數(shù)據(jù)線， P0口和 P2 口共同作地址線。 圖 2— 5— 2 報警系統(tǒng)（光報警）電路圖 電源系統(tǒng) 電源的濾波、保護電路對電源有重要的意義，系統(tǒng)能否安全使用，很大程度上取決于電源的穩(wěn)定和保護。 報警系統(tǒng) 報警系統(tǒng)由聲報警和光報警組成。用輸出脈沖后的延時時間來決定輸出電壓值，具體的情況將在第三章中說明。 圖 2— 2— 3傳統(tǒng)溫度采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電路圖 升降溫控制系統(tǒng) 本系統(tǒng)使用 DDC控制技術(shù)。當單線總線上掛有多個從屬器件時，也稱之為多點總線。 溫度采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 在 設(shè)計此類系統(tǒng)時，傳統(tǒng)的方法是通過熱敏電阻或模擬集成溫度傳感器采集溫度的模擬量，再用 A/D 器將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送給單片機，這些方案的主要缺點是精度差，（例如典型的模擬集成溫度傳感器 AD590 的精度僅為 ℃）并且因為采用了 A/D 轉(zhuǎn)換器使電路過于復(fù)雜。 （ 3）功率模塊：采用隨機型固態(tài)繼電器控制加熱設(shè)備的方式。經(jīng) DS18B20 采集到的數(shù)字量與用戶設(shè)定的溫度值進行比較，即可得到現(xiàn)場溫度和設(shè)定溫度的偏差。系統(tǒng)為典型的反饋式溫度控制系統(tǒng)，組成部分見圖 1— 3— 3。然后根據(jù)實際溫度的情況決定采取那些方案。使用 8051 單片機能夠?qū)崿F(xiàn)溫度 全程的自動控制，而且 8051 單片機易于學習、掌握，性能價格比高。溫度控制器的 LCD 將顯示時間、當前溫度 、上限溫度和下限溫度。輸入和輸出的傳遞函數(shù)為： G(s)=2/(s(s+1))。為滿足工業(yè)控制要求，單片機的指令系統(tǒng)均有極為豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令、 I/O 端口的邏輯操作以及位處理能力。例如冶金、機械、食品、化工等各類工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等；燃料有煤氣、天 然氣、油、電等；控制方案有直接數(shù)字控制（ DDC），推斷控制，預(yù)測控制，模糊控制（ Fuzzy），專家控制 (Expert Control)，魯棒控制（ Robust Control），推理控制等。 31 致謝 10 硬件電路設(shè)計 4 2 溫度采集控制系統(tǒng)總體分析與設(shè)計 關(guān)鍵字 ：溫度采集控制系統(tǒng)；單片機； DS18B20； DDC 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 2 頁 共 57 頁 Abstract Nowadays