【正文】 urway button can switch to choose to display a measured temperature,making better management control of the produc tion another hand,through changing the kind of the sensors and the soft ware,this system could satisfy others system. In this article,the first of all w as introduced the developmengt of the puter control technology and the role of MCU played in in modern next was a brief introduntion of the MCU which weused in this system,including the performance and the the same time we introduced the smart temperature sensorsDS18B20 which temperature measured between 55 to 125. Next,the key of this article was observed and controlled software position carried on the sub modeulation has analyzed the design gradually. When the introduction of the each part of the electric circuits was finished,finally had realized this system hardware electric the hardware to the fuction of the system would finished the design of the software and after the repeatedly simulation run,debugging,the revision simplified the software has formed set of plete. The whole paper is divided into six parts,namely the four loop controller,done a more prehensive narrative. KEY WORDS:MCU AT89S52,DS18B20,system design,hardware I 目 錄 第 1 章 引言 .................................................. 1 本文研究的目的和意義 ......................................... 1 過程控制系統(tǒng)的發(fā)展 ........................................... 2 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及主控芯片介紹 ............................. 5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ................................................. 5 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ............................................. 6 主控芯片的選擇方案 ....................................... 6 AT89S52 的功能性能描述 ................................... 7 AT89S52 的引腳結(jié)構(gòu) ....................................... 8 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) .............................................. 10 中斷系統(tǒng) ................................................ 12 輸入電路的設(shè)計(jì) ............................................. 12 溫度采集方案 ............................................ 12 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 簡(jiǎn)介 ............................. 13 三位 LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) ............................... 20 LED 數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu)與顯示段碼 .......................... 20 LED 數(shù)碼顯示器的顯示段碼 ................................ 21 LED 數(shù)碼顯示器的顯示方法 ................................ 22 鍵盤電路設(shè)計(jì) ................................................ 22 鍵盤電路選擇 ............................................ 22 開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入 ...................................... 22 對(duì)按 鍵進(jìn)行編碼給定鍵值或給出鍵號(hào) ........................ 22 選擇鍵盤監(jiān)測(cè)方法 ........................................ 23 繼電器控制電路 .............................................. 23 第 3 章 四回路溫度采集控制系 統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ...................... 25 主程序設(shè)計(jì)流程圖 ............................................ 25 DS18B20 讀取溫度子程序流程圖 ................................ 26 DS18B20 計(jì)算 溫度子程序流程圖 ................................ 27 按鍵控制及掃描子程序流程圖 ................................. 27 繼電器控制子程序流程圖 ...................................... 31 顯示子程序流程圖 ............................................ 33 第 4 章 結(jié)束語 ............................................... 34 總結(jié)和系統(tǒng)存在的問題 ....................................... 34 II 設(shè)計(jì)心得體會(huì) ................................................ 34 致 謝 ....................................................... 36 附錄一：系統(tǒng)硬件電路圖 ....................................... 38 附錄二：實(shí)物照片 ............................................. 39 1 第 1 章 引言 本文研究 的目的和意義 在生產(chǎn)過程中， 經(jīng)常要對(duì) 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工藝參數(shù)進(jìn)行采集，監(jiān)視和記錄， 達(dá)到 提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本 的目的 。 同時(shí) ， 可以通過四路按鍵開關(guān)來選擇顯示某待測(cè)點(diǎn)溫度 ，使得管理人員更好的掌握生產(chǎn)過程。 此外，只要對(duì)傳感器類型進(jìn)行改變和對(duì)程序做出調(diào)整，該系統(tǒng)可以滿足其他生產(chǎn)控制的需要。在科學(xué)研究中，應(yīng)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 獲得大量的動(dòng)態(tài)信息，是研究瞬間物理過程的有力工具，也是獲取科學(xué)奧秘 的重要手段之一。這與當(dāng)前所倡導(dǎo)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)是相背離的。 2 此次設(shè)計(jì)的四回路控制器正是為了解決這個(gè)問題而設(shè)計(jì)。 相信不久的將來計(jì)算機(jī)控制技術(shù)將更好的與過程控制技術(shù)相結(jié)合。 20 世紀(jì) 40 年代以前，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平相對(duì)落后，生產(chǎn)過程大多處于手工操作狀態(tài)，操作工通過目測(cè)判斷生產(chǎn)過程的狀態(tài)，手動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)過程，生產(chǎn)效率很低。 （ 20 世紀(jì) 60— 70 年代） 20 世紀(jì) 60 年代，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)過程越來越復(fù)雜，產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高，對(duì)過程控制技術(shù)提出了新的要求，迫切需要生產(chǎn)過程集中控制與管理。隨著數(shù)字化儀表和計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展， 4 過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也有單變量控制系統(tǒng)發(fā)展到多變量系統(tǒng)，由生產(chǎn)過程的定值控制發(fā)展到最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制。 該系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成， 硬件部分主要包括： AT89S52 主控芯片，智能溫度傳感器 DS18B20， LED 數(shù)碼顯示，繼電器控制 及聲光報(bào)警電路，同 PC 機(jī)通信并口單元。但是， AT89C52 單片機(jī)需要用仿真器來實(shí)現(xiàn)軟硬件的合成在線調(diào)試，較為繁瑣，很不方 便。 AT89S52 的功能 性能 描述 ?? 與 MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 ?? 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器 ?? 1000次擦寫周期 ?? 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz ?? 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 ?? 32個(gè)可編程 I/O口線 ?? 三個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ?? 八個(gè)中斷源 ?? 全雙工 UART串行通道 ?? 低功耗空閑和掉電模式 ?? 掉電后中斷可喚醒 ?? 看門狗定時(shí)器 ?? 雙數(shù)據(jù)指針 ?? 掉電標(biāo)識(shí)符 AT89S52是一種低功耗、高性能 CMOS 8位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器。 AT89S52 的引腳結(jié)構(gòu) 圖 AT89S52 引腳圖 AT89S52引腳 圖， 如圖 所示 VCC: 電源 GND: 地 P0口 ： P0口是一個(gè) 8位漏極開路的雙向 I/O口。對(duì) P1 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在使用 8位地址（如 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。晶振工作時(shí)， RST腳持續(xù) 2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。如果需要，通過將地址為 8EH的 SFR的第 0位置 “ 1” ， ALE操作將無效。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接 VCC。 11 （ 2） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器： AT89S52有 256字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。當(dāng) WDT激活后，晶振工作， WDT在每個(gè)機(jī)器周期都會(huì)增加。為了復(fù)位 WDT，用戶必須向 WDTRST 寫入01EH 和 0E1H（ WDTRST 是只讀寄存器）。通過中斷退出掉電模式的情形有很大的不同。為了防止WDT在待機(jī)模式下復(fù)位 AT89S52，用戶應(yīng)該建立一個(gè)定時(shí)器，定時(shí)離開待機(jī)模式，喂狗，再重新進(jìn)入待機(jī)模式。 定時(shí)器 2可以被寄存器 T2CON中的 TF2和 EXF2的邏輯 “或” 觸發(fā)。此外，用到的算法也比較復(fù)雜， 一定程度上也增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。 采用溫度芯片 DS18B20 測(cè)量溫度，可以體現(xiàn)系統(tǒng)芯片化這個(gè)趨勢(shì)。 DS18B20 的功能 特性 ? 獨(dú)特的單線接口只需 1個(gè)接口引 腳即可通信 ? 多點(diǎn) multidrop能力使分布式溫度檢測(cè)應(yīng)用得以簡(jiǎn)化 ? 無需 外部元件 ? 不需備份電源 ? 以 9 位數(shù)字量 讀出溫度 ? 在 1S典型值內(nèi)把溫度變換為數(shù)字 ? 用戶可定義的非易失性的溫度告警設(shè)置 ? 告警搜索命令識(shí)別和尋址溫度在編定的極限之外的器件溫度告警情況 ? 測(cè)量范圍從 55～ +125℃， 增量值為 ， 等效的華氏溫度范圍是 67～ 257 F，增量值為 F 14 DS18B20 引腳排列 DS18B20 的引腳排列和功能說明如圖 所示 圖 DS18B20 引腳圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 1） DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示 C 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 I/O 溫度傳感器 高速緩存 器 低溫觸發(fā)器 TL 高溫觸發(fā)器 TH 配置寄存器 8 位 CRC 發(fā)生器 VDD 存儲(chǔ)器與控制邏輯 64 位 ROM 和 單線接口 15 DS18B20 有 4 個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： 1） 64位激光 ROM。 表 DS18B20 配置寄存器結(jié)構(gòu)圖 TM R1 R0 1 1 1 1 1 MSB DS18B20 配置寄存器結(jié)構(gòu)圖 LSB 其中， TM：測(cè)試模式標(biāo)志位，出廠時(shí)被寫入 0， 不能改變； R0、 R1：溫度計(jì)分辨率設(shè)置位，其對(duì)應(yīng)四種 分 辨率如 下 表所列，出廠時(shí) R0、 R1置為缺省值： R0=1， R1=1（即 12位分辨率），用戶可根