【正文】 補(bǔ)償，由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS18B20 進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測溫結(jié)果，在使用 PL/M、 C 等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對 DS18B20 操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。這允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件。集成電源器件主要有一下幾種：線性穩(wěn)壓器件、開關(guān)形穩(wěn)壓器件、線性穩(wěn)壓器件便宜，它要求輸入電壓不能波動太大。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 表 36 TMOD寄存器 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 T1 T0 C/T：定時(shí)器或計(jì)數(shù)器功能選擇位，等于 1 時(shí)為計(jì)數(shù)方式， 等于 0 時(shí)為定時(shí)方式。 IE 也包含總中斷控制位 EA， EA 清 0，將關(guān)閉所有中斷。 ? XTALl：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 無效 。 WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置 SFR AUXR的 DISRT0 位（地址 8EH）可打開或關(guān)閉該功能。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和其它控制信號。 ? P1 ： Pl 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ O 口， Pl 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路 。它集 Flash程序存儲器既可在線編程（ ISP）也可以用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8 位微處理器于單片芯片中， ATMEL 公司的功能強(qiáng)大，低價(jià)位 AT89S51 單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。本章介紹單片機(jī)的選擇，所選單片機(jī)的特性以及時(shí)鐘電路復(fù)位電路，單片機(jī)地址和 I/O。專用單片機(jī)是針對一種產(chǎn)品或者一種控制應(yīng)用而專門設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最簡化、軟硬件資源的利用最優(yōu)化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了通盤的考慮和論證，所以專用單片機(jī)具有明顯的綜合優(yōu)勢。 進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如下問題： 溫度變化規(guī)律控制，即室 溫按預(yù)定的溫度 時(shí)間關(guān)系變化，這主要在控制程序設(shè)計(jì)中考慮。將采集到的溫度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號通過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號供 CPU 讀取，利用鍵盤輸入不同的室溫設(shè)定值，并且能區(qū)分開工作日及休息日的情況，通過液晶顯示器在鍵盤的輔助下能實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的室溫值、設(shè)定的溫度值、時(shí)間、日期等。控制參數(shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場調(diào)試確 定。期間，從低級到高級，從簡單到復(fù)雜，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對溫度控制精度要求的不斷提高，溫度控制系統(tǒng)的控制技術(shù)得到迅速發(fā)展。采用 AT89S51單片機(jī)來對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。 共 42 頁 第 1 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第一章 緒 論 本設(shè)計(jì)的研究意義 隨著人們生活水平的提高，科技的迅猛發(fā)展，人們對生活的要求也越來越高。有簡單的應(yīng)用于家庭的如空調(diào)，電飯煲、太陽能熱水器，電冰箱，等家用電器的溫度進(jìn)行檢測和控制。溫度控制系統(tǒng)是人類供熱、取暖的主要設(shè)備的驅(qū)動來源，它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的歷史。但由于國外技術(shù)保密及我國開發(fā)工作的滯后，還沒有開發(fā)出性能可靠的自整定軟件。 本設(shè)計(jì)的主要工作 以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)通用室溫控制系統(tǒng)對室內(nèi)溫度進(jìn)行有效的控制，用集成溫度傳感器 DS18B20 實(shí)時(shí)采集室內(nèi)溫度。 設(shè)計(jì)完整的微機(jī)控制系統(tǒng)完成以下功能和要求：對室內(nèi)溫度進(jìn)行有效的控制，在一天 24 小時(shí)之內(nèi)不同的時(shí)間段可設(shè)定不同的室溫設(shè)定值，并且能區(qū)分開工作日及休息日的情況，能夠顯示當(dāng)前的室溫值、設(shè)定的溫度值、時(shí)間、日期等。通用型單片機(jī)的內(nèi)部資源比較豐富，性能全面且實(shí)用性強(qiáng)，能覆蓋多種應(yīng)用需求。 單 片機(jī) 鍵 盤 輸入 LCD顯示 溫 度 傳 感器 輸出 報(bào)警 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 共 42 頁 第 6 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 三章 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)及其外圍電路是一個(gè)系統(tǒng)的核心部分，它的選擇和設(shè)計(jì)直接關(guān)系到系統(tǒng)穩(wěn)定性。 單片機(jī) AT89S51 AT89S51 的概述 AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序 存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。 共 42 頁 第 8 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 在 F1ash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVXRi 指令）時(shí)， P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 P2 寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不改變。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩 個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。該位置位后，只有一條 M0VX 和 M0VC 指令 ALE 才會被激活。 F1ash 存儲器編程時(shí)，該引腳加上 +12V的編程電壓 Vpp。這些中斷如圖 32： 共 42 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 01I E 0I N T 001I E 1I N T 1T F 0T F 1T1R1 圖 32中斷源方框圖 這些中斷源各自的禁止和使能位參見特殊功能寄存器的 IE。 它們有四種工作方式，由寄存器 TMOD 設(shè)置。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作?，F(xiàn)在電源集成器件很多也很便宜，所以本系統(tǒng)選用已有的集成電源器件。 因?yàn)槊恳粋€(gè) DS18B20 有唯一的系列號（ silicon serial number） 因此多個(gè)DS18B20 可以存在于同一條單線總線上。 （ 2）在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)使電源電壓保持在 5V左右，若電源電壓過低，會使所測得的溫度與實(shí)際溫度出現(xiàn)偏高現(xiàn)象，經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一般在 5V左右。 3 3 DDV 可選 VDD 引腳。如果門開通時(shí)間仍未結(jié)束，那么此過程再次重復(fù)。 DS18b20 可以以 ℃的增量值，在 ℃至 +125℃的范圍內(nèi)測量溫度。所需的最后一個(gè)數(shù)值是在該溫度 處每一攝氏度的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)（ COUNT_PER_C）。實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、日期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過 AM/PM 指示決定采用 24 或 12 小時(shí)格式。 D=0 關(guān)顯示 C=1 顯示光標(biāo) C=0 不顯示光標(biāo) B=1 光標(biāo)閃爍 B=0 光標(biāo)不顯示 0 0 0 0 0 1 N S N=1 當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后，地址指針加1，且光標(biāo)加 1 N=0 當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后，地址指針減1，且光標(biāo)減 1 S=1 當(dāng)寫一個(gè)字符，整屏顯示左移（ N=1）或 右移（ N=0）以得到光標(biāo)不移動而屏幕移動的效果 S=0 當(dāng)寫一個(gè)字符，整屏顯示不移動 數(shù)據(jù)指針設(shè)置 表 316 數(shù)據(jù)指針設(shè)置 指令碼 功能 80H+地址碼（ 027H，40H67H） 設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針 其他設(shè)置 表 317 其它設(shè)置 指令碼 功能 01H 顯示清屏： 02H 顯示回車： 本系統(tǒng)中顯示電路的硬件原理圖如圖 39： G N D1V C C2VO3RS4R / W5E6D07D18D29D310D411D512D613D714B L A15B L K16U41602+ 5 VR210+ 5 VP 3 . 0P 3 . 1R1 10KP 2 . 0P 2 . 1P 2 . 2P 2 . 3P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7 圖 39 顯示電路 共 42 頁 第 23 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 鍵盤電路 常用的鍵盤口分為獨(dú)立式按鍵接口和矩陣式鍵盤接口。 SSR 是采用 固體元件組裝而成的一種新型無觸點(diǎn)開關(guān)器件。 共 42 頁 第 25 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ S P E A K E RN P NR 1 847kU7+ 5 VP 1 . 2 圖 312 報(bào)警電路 共 42 頁 第 26 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第四章 PID 控制算法設(shè)計(jì) 為了進(jìn)一步改進(jìn)控制器的方法是通過檢測誤差的變化率來預(yù)報(bào)誤差，并對誤差的變化作出響應(yīng)，于是在 PI 調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上再加上微分調(diào)節(jié)器，組成比例、積分、微分（ PID）調(diào)節(jié)器，其控制規(guī)律為： 00 )1( uddTedTeku tetdtip ???? ? (41) 式中 dT 為 微分常數(shù)， dT 越大微分作用越強(qiáng)。該控制系統(tǒng)采用過程控制中應(yīng)用最廣泛的PID 控制形式， PID 算法用差分方程近似為 ： 1211 )]2([ ???? ??????? iiiidiiiipi ueeeTTeTTeeku (45) 式（ 45）也可以進(jìn)一步寫為 ： 122110 ??? ???? iiiii uedededu (46) 其中 )1(0 TTTTkd dip ???， )21(1 TTkd dp ???， TTkd dp?2