【正文】 P2 時(shí)對 INT0、線上中斷請求信號進(jìn)行一次檢測 ， 檢測方式和中斷觸發(fā)方式的選取有關(guān)。因此 ，只 需 要在串行口中斷服務(wù)程序中安排一段對 SCON 中 RI 和 TI 中斷標(biāo)志位狀態(tài)的判斷程序 ， 便可區(qū)分串行口發(fā)生了接收中斷請求還是發(fā)送中斷請求。設(shè)定的分辨率越高，所需要的溫 度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間就越長，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。 DS18B20 所 檢測到 的溫度值 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后，自動存入存儲器中，并與設(shè)定值 TH 或 TL 進(jìn)行比較，當(dāng)測量溫度超出給定 范圍時(shí)，就輸出報(bào)警信號，并自動識別是高溫超限還是低溫超限。 (5) 每片 DS18S20 具有唯一的 64 位序列碼，這些碼允許多片 DS18S20 在同一條1Wire 總線上工作，因而，可方便地使用單個(gè)微處理器控制分布在大范圍內(nèi)的多片 DS18S20 器件。 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 24 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 內(nèi)部功能模塊主要由 4 部分組成： 64 位光刻 R0M、溫度傳感器、非易失性的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。通常 RS232 接口 是以 9 個(gè)引腳 （ DB9） 或是 25 個(gè)引腳 （ DB25） 的型態(tài)出現(xiàn)，一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會有兩組 RS232 接口，分別稱為 COM1 和 COM2。功能是產(chǎn)生 +12V 和12V 兩個(gè)電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 圖 31 單片機(jī) 工作原理圖 AT89C51 CPU 數(shù)字溫度傳感 器 DS18B20 啟動開關(guān) 輸入電源 繼電器 1 繼電器 2 加熱器 加熱器 RS232 總線接口芯片 MXA232 PC 圖 32 單片機(jī)電路圖 硬件系統(tǒng)電路連接設(shè)計(jì) 溫度檢測電路 溫度 檢測 用 DS18B20 溫度傳感器 ， DS18B20 是 Dallas 公司推出的單線數(shù) 字式 測溫芯片， 它能在現(xiàn)場采集溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 ，并將數(shù)字信號送入 AT89C51 單片機(jī)系統(tǒng) 。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有 90%以上的工業(yè)控制器采用 PID 控制器。現(xiàn)令 T 為采樣周期，以一系列的采樣時(shí)刻點(diǎn) kT 代表連續(xù)時(shí)間 t ，以累加求和近似代替積分，以一階后向差分近似代替微分，做如下的近似變換： t kT? （ ） 0 00( ) ( ) ( )kktjje t T e jT T e j??????? （ ） ? ?( ) 1( ) ( ) ( 1 )e k T e k Td e t e k e kd t T T???? ?????? （ ） 其中， T 為采樣周期， ()ek 為系統(tǒng)第 k 次采樣時(shí)刻的偏差值， e( 1k? )為系統(tǒng)第 ( 1k? )次采樣時(shí)刻的偏差值， k 為 采樣序號， k =0， 1， 2， … 。 因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)控制中， 0a 、 1a 、 2a 都可以事先求出，所以，實(shí)際控制時(shí)只須獲得 ()ek 、 ( 1)ek? 、 ( 2)ek? 三個(gè)有限的偏差值就可以求出控制增量。 軟件流程圖 主程序流程圖 系統(tǒng)的主程序流程圖如圖 51 所示，當(dāng)有信號輸入時(shí)，主程序啟動，根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的條件逐步運(yùn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。 溫控電路原理圖的設(shè)計(jì)使我受益匪淺。以到達(dá)為本系統(tǒng)提供對溫度的顯示和監(jiān)控的目的。 [16] 圖 42 增量式 PID 控制算法程序流程圖 鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)的控制算法即采用增量式的 PID 控制算法?？梢钥闯觯看屋敵雠c過去的所有狀態(tài)都有關(guān)，要想計(jì)算 ()uk ，不僅涉及 ()ek 和 ( 1)ek? ，且須將歷次 ()ej相加，計(jì)算復(fù)雜，浪費(fèi)內(nèi)存。 圖 41 PID 控制系統(tǒng)原理圖 其控制規(guī)律為： 011 ( )( ) ( ) ( )tPD d e tu t K e t e t d t TT d t??? ? ?????? （ ） 或者寫成傳遞函數(shù)的形式為： 11( ) ( 1 )PDG s K T sTs? ? ? （ ） 式中 PK ： 比例系數(shù) 1T ： 積分時(shí)間常數(shù) DT ： 微分時(shí)間常數(shù) PID 控制器各校正環(huán)節(jié)的 作用如下： (1) 比例環(huán)節(jié)即時(shí)成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號 ()et ，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏差； (2) 積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。 圖 35 串口通信接口電路圖 外部 電路 啟動、復(fù)位電路用于系統(tǒng)的開始和重置。 TTL/CMOS數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN輸入轉(zhuǎn)換成 RS232數(shù)據(jù)從 T1OUT、T2OUT 送到電腦 DB9 插頭； DB9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出 。 該器件符合 TIA/EIA232F 標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將 TIA/EIA232F 電平轉(zhuǎn)換成 5V TTL/CMOS 電平。 [10] RS232 總線接口芯片 MAX232 RS232 接口 RS232 接口是個(gè)人計(jì)算機(jī)上的通訊接口之一，是 1970 年由美國電子工業(yè)協(xié)會（ EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。本系統(tǒng) 所 采用的也是12 位的精度 。對于單線操作：漏極開路?？偩€與中央微處理器通信，僅需要單根數(shù)據(jù)線 （ 或地線 ） 。每一個(gè) DS18B20 芯片的 ROM 中 都 存放了一個(gè) 64 位 ID 號：前 8 位是產(chǎn)品類型編號，隨后 48 位是該器件的自身序號，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。 采用數(shù)字信號輸出提高了信號 抗干擾能力和溫度測量精度。定時(shí)器 T0/T1 在定時(shí)脈沖的 作用下從全 “ 1” 變成全 “ 0” 的時(shí)候 可以自動向 CPU 提出溢出中斷請求 ， 以表明定時(shí)器 T0 或 T1 的定時(shí)時(shí)間已到。中斷的 主要 特點(diǎn)是分時(shí)操作，實(shí)時(shí)處理和故障處理 [8]。在閑置模式下， CPU 停止工作。 3．振蕩器 ： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其原理：由定時(shí)器 0、定時(shí)器 定時(shí)器方式寄存器 TMOD 和定時(shí)器控制寄存器 TCON 組成。 51 單片機(jī) 系列共有 4 個(gè) 8位的并行 I/O 口，分別記作 P0、 P P P3 每個(gè)口都包含一個(gè)鎖存器，一個(gè)輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。如 果 想 要 禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 在 ALE 以 1/6 的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出 時(shí) ，可用作對外輸出的時(shí)鐘或用于定時(shí)。 —— T1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 的外部輸入，輸入。 P3 口 可以 提供各種替代功能。P1 口可驅(qū)動 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 圖 21 AT89C51 邏輯引腳圖 各引腳功能敘述如下： 電源和晶振 VCC—— 運(yùn)行和程序校驗(yàn)時(shí)加 +5V GND—— 接地 XTAL1—— 輸入到振蕩器的反向放大器 XTAL2—— 反向放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器 （當(dāng)使用外部振蕩器時(shí)， XTAL1 接地， XTAL2 接收振蕩器信號） 1． RST：復(fù)位輸入。 AT89C51 具 有間歇、掉電兩種工作模式。 AT89C51 基本功能描述如下： AT89C51 是一種低損耗、高性能、 CMOS 八位微處理器，而且在其片種還有 4k 字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦快寫程序存儲器，能重復(fù)寫入 /擦除 1000 次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。 縱觀這短短的 20 年， 已經(jīng) 經(jīng)歷了 4 次更新?lián)Q代，單片機(jī)正朝著集成化、多功能、多選擇、高速度、低功耗、擴(kuò)大存儲容量和加強(qiáng) I/O 功能及結(jié)構(gòu)兼容的方向發(fā)展。它以體積小、功能全、價(jià)格低等特點(diǎn)，贏得了 非常 廣泛的應(yīng)用，同時(shí)一些與單片機(jī)有關(guān) 的其他 公司都爭相推出各自的單片機(jī)。單片機(jī)系統(tǒng)可以 使 用數(shù)碼管來顯示水溫的實(shí)際值，能用鍵盤輸入設(shè)定值。 溫度是一個(gè)非線性的對象，具有大慣性的特點(diǎn)，在低溫段慣性較大，在高溫段慣性較小。學(xué)習(xí)并使用單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)，將 會 為我們電子工作者打開一扇通往電子設(shè)計(jì)新出路 的大門。特別是沿海地區(qū)的玩 具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)用到單片機(jī)，并不斷 的 向內(nèi)地 輻射 。我國 的 溫度測控設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。但溫度是一個(gè)模擬量，如果采用 相 適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和元件，將模擬的溫度量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量雖不困難，但 卻 成本較高 ， 電路復(fù)雜 。如在日趨發(fā)達(dá)的工業(yè) 生產(chǎn) 中，利用測量與控制溫度來保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行 ； 在農(nóng)業(yè)中，用于保證蔬菜大棚的恒溫保產(chǎn)等。 Temperature 目 錄 摘要 ................................................................................................................................. I Abstract ........................................................................................................................... II 第一章 緒論 ...................................................................................................................1 文獻(xiàn)綜述 ...........................................................................................................1 課題的背景及其意義 ..............................................................................1 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀 .....................................................2 展望 .........................................................................................................2 課題的主要內(nèi)容 ...............................................................................................3 課題的研究方案 ...............................................................................................4 第二章 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ) ...................................................................................................6 單片機(jī)的發(fā)展概況 ............................................................................................6 AT89C51 系列單片機(jī)介紹 ................................................................................7 AT89C51 系列基本組成及特性 ..............................................................7 AT89C51 系列引腳功能 ..........................................................................8 AT89C51 系列單片機(jī)的功能單元 ........................................................10 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20............................................................................13 DS18B20 簡介 ..............................