【正文】 止，積分器復(fù)位。假設(shè)噪聲信號在量化電平中是均勻分布的，則量化噪聲均方值與量化間隔和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗值有關(guān)。為了滿足市場的需求，各芯片制造公司不斷推出 性能更加先進的新產(chǎn)品、新技術(shù)，令人目不暇接。 3．性能誤差及老化小、重復(fù)性好，尺寸小。 單片機控制單元， 如 下 圖 31 所示，包括按鍵控制電路，其中按鍵控制電路這一模塊設(shè)置了：“ 設(shè)置”、“加 1”、“右移”、“確定”四個按鍵，來實現(xiàn)人機對話。 C 溫度范圍內(nèi)精度為177。 2． DS18S20 提供了 9 位攝氏溫度測量，具有非易失性、上下觸發(fā)門限用戶可編程的報警功能。本次設(shè)計所用的 LED 數(shù)碼管顯示器為共陽極。如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用 LED 數(shù)碼管是一種較好的選擇。它的性能特點是短跑保護輸出、真差動輸入級、底偏置電流為最大 100mA、每封裝含四個運算放大器、具有內(nèi)部補償?shù)墓δ?、共模范圍擴展到負電源、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列、輸入端具有靜電保護功能。 9． ALE：地址鎖存允許信號輸入端。 ADC0809 是引腳雙列直插式封裝，引腳及其功能 如 下 圖 22所示 ： 圖 22 ADC0809 的管腳圖 圖 23 運 算放大器 LM324 的引腳圖 1． D7～ D0： 8 位數(shù)字量輸出引腳。 14 （ 3） 串行口中斷源 串行口中斷由 AT89C51 內(nèi)部串行口的中斷源產(chǎn)生 ,也是一種內(nèi)部中斷。 （ 1） 外部中斷源 AT89C51 有 INT0 和 INT1 兩條外部中斷請求輸入線 ,用于輸入兩個外部中斷源的中斷請求信號 ,并允許外部中斷源以低電平或負邊沿兩種中斷觸發(fā)方式來輸入中斷請求信號。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 ，直到下一個硬件復(fù)位為止。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。定時器的定時時間與系統(tǒng)的振蕩頻率緊密相關(guān)，因為 C51 系 列單片機的一個機器周期由 12個振蕩脈沖組成，所以，計數(shù)頻率 fc=fosc/12。在訪問片外擴展存儲器時，低八位地址和數(shù)據(jù)由 P0 口分時傳送，高八位地址由 P2口傳送。另外 ，該引腳被略微拉高。 ALE 可以驅(qū)動 8 個 LSTTL 負載。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 —— TXD（串行輸出口），輸出。當(dāng)使用片外存儲器（ ROM 及 RAM）時，輸出高 8 位地址。在程序校驗期間，輸出指令字節(jié)（需加外部上拉電路）。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。掉電模式是 VCC 電壓低于電源下限 , 當(dāng)振蕩器停止振動時 , CPU 停止執(zhí)行指令?？捎?5V電壓編程，而且寫入時間僅 10毫秒 , 僅為 8751/87C51 的擦除時間的百分之一，與 8751/87C51 的 12V電壓擦寫相比 , 不易損壞器件 , 沒有兩種電源的要求，改寫時不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。 下面我們就來 重點介紹一下本畢業(yè)論文討論的系統(tǒng)所用的 AT89C51 系列單片機。系列。 1970 年微型計算機研制成功之后，隨之即出現(xiàn)了單片機（即單片微型計算機） — 美國 Intel 公司 1971 年生產(chǎn)的 4 位單片機 4004 和 1972 年生產(chǎn)的雛形 8位單片機 8008，這也算是單片機的第一次公眾亮相。單片機軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。溫度是工業(yè)生產(chǎn)過程中重要的被控參數(shù)之一，當(dāng)今計算機控制技術(shù)在這方面的應(yīng)用，已使溫度控制系統(tǒng)達到自動化、智能化，比過去單純采用電子線路進行 PID 調(diào)節(jié)的控制效果要好得多，可控性方面也有了很大的提高。同時 DS18S20 能提供九位溫度讀數(shù)，它無需任何外圍硬件即可方便地構(gòu)成溫度檢測系統(tǒng)。其中，有部分應(yīng)用場合對精度提高的幅度要求也不是特別高。 在單片機溫度測量系統(tǒng)中的關(guān)鍵是測量溫度、控制溫度和保持溫度，溫度測量是工業(yè)對象中主要的被控參數(shù)之一。 36 6 第 1 章 緒 論 二十一世紀(jì)是科技高速發(fā)展的信 息時代，電子技術(shù)、微型單片機技術(shù)的應(yīng)用更是空前廣泛，伴隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，需要對各種參數(shù)進行溫度測量。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 29 系統(tǒng)總程序清單 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 19 積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 9 系列引腳功能 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。采用 MCS51 單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點。使用自動溫度控制系統(tǒng)可以對生產(chǎn)環(huán)境的溫度進行自動控制，保證生產(chǎn)的自動化、智能化能夠順利、安全進行，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。軟件方面采用匯編語言來進行程序設(shè)計，使指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲空間。為了便于擴展和更改，軟件的設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計的邏輯關(guān)系更加簡潔明 了，使硬件在軟件的控制下協(xié)調(diào)運作。 溫度采集控制系統(tǒng)是在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上發(fā) 展起來的。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。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 6 課題的背景及其意義 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 16 第 3 章 硬件電路設(shè)計 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 18 溫度采樣部分 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 25 軟件調(diào)試方法 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 28 附 錄 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 29 系統(tǒng)原理圖 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。因此溫度一詞在生產(chǎn)生活之中出現(xiàn)的頻率日益增多，與之相對應(yīng)的，溫度控制和測量也成為了生活生產(chǎn)中頻繁使用的詞語，同時它們在各行各業(yè)中也發(fā)揮著重要的作用。因此，單片機溫度測量則是對溫度進行有效的測量，并且能夠在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在電力工程、化工生產(chǎn)、機械制造、冶金工業(yè)等重要工業(yè)領(lǐng)域中，擔(dān)負著重要的測量任務(wù)。因此，為了提高性價比，我所設(shè)計的系統(tǒng)提出在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行一些簡單的改良，以此為出發(fā)點，主要闡述的是水溫自動控制系統(tǒng)的一種實現(xiàn)方法。而且利用本 次的設(shè)計主要實現(xiàn)溫度測試，溫度顯示，溫度門限設(shè)定，超過設(shè)定的門限值時自動啟動加熱裝置等功能。 溫度是一個非線性的對象，具有大慣性的特點，在低溫段慣性較大，在高溫段慣性較小。單片機系統(tǒng)可以用數(shù)碼管來顯示水溫的實際值，能用鍵盤輸入設(shè)定值。 1976 年 Intel 公司首先推出 能稱為單片機的 MCS48 系列單片微型計算機。 1987 年 Intel 公司又宣布了性能比 8096 高兩倍的 CMOS 型 80C196， 1988年推出帶 EPROM 的 87C196 單片機。 AT89C51 系列單片機介紹 AT89C51 系列基本組成及特性 AT89C51 是一種帶 4k 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。 AT89C51 芯片提供三級程序存儲器鎖定加密， 提供了方便靈活而可靠的硬加密手段 , 能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。該芯片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器值保持不變 , 一直到掉電模式被終止。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。P0口（作為總線時）能驅(qū)動 8個 LSTTL 負載。在編程 /校驗期間，接收高位字節(jié)地址。 4．中斷 —— INT0 外部中斷 0，輸入。 EA/Vpp—— 片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 2．定時器 /計數(shù)器 定時器 /計數(shù)器（ timer/counter）是單片機中的重要部件，其工作方式靈活、編程簡單，使用它對減輕 CPU 的負擔(dān)和簡化外圍電路都大有好處。如果單片機系統(tǒng)采 12MHz晶振，則計數(shù)周期為 : T=1/12*106*(1/12)=1μ S ,這是最短的定時周期，適當(dāng)選擇定時器的初值可獲取各種定時時間。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2應(yīng)不接。 5．中斷系統(tǒng) 中斷系統(tǒng)是單片機的重要組成部分。 AT89C51 究竟工作于哪種中斷觸發(fā)方式 ,可由用戶對定時器控制寄存器 TCON 中 IT0 和 IT1 位狀態(tài)的設(shè)定來選取。串行口中斷分為串行口發(fā)送中斷和串行口接收中斷兩種。 2． IN0～ IN7： 8路模擬量輸入引腳。 10． EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時為高電平。運算放大器 LM324 的引腳 如 上 圖 23所示 ： 由于本次設(shè)計中采集電路所采集到的信號值與我們所預(yù)期的結(jié)果有時會有很大的差距，因此信號值要被真實地反映出來，須采用放大電路進一步處理。 LED 數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機接口簡單易行。 LED 數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同，根據(jù)材料不同正向壓降一般為 ～2V，額定電流為 10MA，最大電流為 40MA。 3． DS18S20 通過 1Wire174。 176。人為地設(shè)定溫度門限值，使電路在人為設(shè)定的某一溫度值相對穩(wěn)定的工作。 4．有較強的耐機械、化學(xué)及熱作用等的特點。 模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù) 本次設(shè)計還涉及到數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)，而模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)包括采樣、保持、量化和編碼四個過程。 4．編碼是將量化后的信號編碼成二進制代碼輸出。 積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣速度和帶寬都非常低，但它們的精度可以做得很高，并且抑制高頻噪聲和固定的低頻干擾 (如 50 Hz 或 60 Hz)的能力，使其對于嘈雜的工業(yè)環(huán)境以及不要求高轉(zhuǎn)換速率的應(yīng)用非常有效。 下 圖 42 為 中斷子程序的流程圖 ，這個 主要是為了保障整個軟件程序在運行時可以達到中斷，從而使系統(tǒng)進一步達到完善。 硬件電路故障及解決方法 1．錯線、開路、短路：由于設(shè)計錯誤和加工過程中的工藝性錯誤所造成的錯線、開路、短路等故障。 硬件調(diào)試方法 本設(shè)計調(diào)試過程中所用的調(diào)試方法有：靜態(tài)測試、聯(lián)仿真器在線調(diào)試等。 解決方法：這類錯誤的原因是程序中轉(zhuǎn)移地址計算錯誤、堆棧溢出、工作寄存器沖突等。錯誤原因沒有查明，沒有解決。 2． I/O 處理程序的調(diào)試 對于 A/D轉(zhuǎn)換一類的 I/O 處理程序是實時處理程序，因此一般用全速斷點運行方式或連續(xù)運行方式進行調(diào)試。本文以 AT89C51 系列單片機為核心，用 AT89C51 單片機作為控制器件，溫度信號通過熱敏電阻和放大器轉(zhuǎn)換成電信號，再由 ADC0809 轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號，測溫電路采用橋式電路，溫度設(shè)定采用按鍵移位式設(shè)定方法，溫度控制采用光耦和可控硅控制加熱器。通過這些都使我對采用單片機設(shè)計方法有了更深的理解和掌握，同時也讓我把所學(xué)的知識廣泛的應(yīng)用到了實踐中，充分的做到了理論與實踐相結(jié)合。在鄒老 師的指導(dǎo)和幫助下，我的專業(yè)知識水平和學(xué)習(xí)能力都得到了很大的提高， 我在人生道路上的每一個腳印都凝聚著老師的心血。在此謹向鄒老師表示崇高的敬意和衷心的感謝 !從論文題目的選定到論 文寫作的指導(dǎo) ,感謝您的悉心 點撥。當(dāng)然，這與老師和同學(xué)的熱心幫助也是分不開的。在單片機應(yīng)用的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了一種用帶有 E178。綜合調(diào)試一般采用全速斷點運行方式，這個階段的主要工作社排除系統(tǒng)中遺留的錯誤以提高系統(tǒng)的動態(tài)性能和精度。 1．計算程序的調(diào)試方法 計算程序的錯誤是一種靜態(tài)的固定的錯誤，因此主要用單拍或斷點運行方式來調(diào)試。通過對錯誤程序的修改使其實現(xiàn)預(yù)期的功能。應(yīng)特別注意電源的走線，防止電源之間的短路和極性錯誤，并重點檢查擴展系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線）是否存在相互間的短路或與其它信號線的短路。 2．元器件損壞：由于對元器件使用要求的不熟悉及制作調(diào)試過程中操作不當(dāng)致使器件損壞。 下 圖 44 為系統(tǒng)的 顯示流程圖 。 下圖 33為溫度控制系統(tǒng)的單片機顯示部分。 20 積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器 積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器稱雙斜率或多斜率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，是應(yīng)用最為廣泛的轉(zhuǎn)換器類型。根據(jù)奈奎斯特采樣定理