【正文】 狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 5 個(gè)中斷源 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 生物培養(yǎng)液微型計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如 圖 1所示 基于單片機(jī)生物培養(yǎng)液溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 52 頁(yè) 2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)選擇 單片機(jī)的選擇在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要， AT89C51 具有大內(nèi)存、高速率、通用性、價(jià)格便宜等要求，所以本課題選擇 AT89C51 作為主控芯片。 溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及總述 圖 1 生物培養(yǎng)液微機(jī)溫度控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)圖 要設(shè)計(jì)完成一個(gè)生物培養(yǎng)液微型計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)，我們可以把它的組成分成以下幾個(gè)部分：溫度檢測(cè)短路，信號(hào)放大短路， A/D 轉(zhuǎn)換電路，加熱控制電路，降溫電路，報(bào)警電路，鍵盤（溫度設(shè)置）模塊和 LED（溫度顯示）模塊，單片機(jī)判斷輸入溫度信號(hào)與設(shè)報(bào)警電路 LED 顯示 鍵盤電路 AT89C51單片機(jī) 加熱控制電路 高阻抗電阻絲 降溫控制電路 半導(dǎo)體制冷片 A/D 轉(zhuǎn)換 信號(hào)放大電路 溫度傳感電路 生物培養(yǎng)皿 PC 機(jī) 第 3 頁(yè) 共 52 頁(yè) 定的溫度的差距，再通過(guò)改進(jìn)的 PID 算法 給以調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于速度較快，但可靠性比較差控 制精度比較低、靈活性小、線路復(fù)雜、調(diào)試、安裝都不方便。另一方面，傳感器的被測(cè)信號(hào)來(lái)自于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域都為了改革生產(chǎn)力、提高工效和時(shí)效，各自都在開(kāi)發(fā)研制適合應(yīng)用的傳感器，于是 種類繁多的新型傳感器及傳感器系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。 第 1 頁(yè) 共 52 頁(yè) 1 緒論 背景 在現(xiàn)代化 的到來(lái) 世界 ， 生物培養(yǎng)液的利用大大提高了生物的繁殖與生長(zhǎng)，但其溫度的控制至關(guān)重要，為此我們需要掌握其信息，同時(shí)信息需要溫度傳感器將信息傳遞出來(lái)。 溫度傳感器是其中重要的一類傳感器。且要實(shí)現(xiàn)題目所有的要求難度較大。 放大器的則是用來(lái)放大采集裝置采集的溫度，由于測(cè)量的溫度一般較小，所以要先用放大器進(jìn)行放大再輸入。 AT89C51 如圖 2 是一種帶 4K 字節(jié) FLASHC 存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器 ，俗稱單片機(jī)。壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 可編程串行通道 P1口 ： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。在FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。在閑置模式下， CPU 停止工作。 溫度傳感器電路 傳感器的定義是： 能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器的動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。 LM35 是一種得到廣泛使用的溫度傳感器。1/4℃ 的準(zhǔn)確率。 1引腳說(shuō)明： ① 電源負(fù) GND； ② 電源正 VCC； ③ 信號(hào)輸出 S； 傳感器參數(shù) 供電電壓 35V 到 輸出電壓 6V 至 輸出電流 10mA 指定工作溫度范圍 LM35A 55℃ to +150℃ LM35C, LM35CA 40℃ to +110℃ LM35D 0℃ to +100℃ 電氣特性 Parameter 參數(shù) Conditions 條件 LM35A LM35CA Units (Max.) 單位 Typical 典型 Tested Limit 測(cè)試極限 ( 注4) Design Limit設(shè)計(jì)極限 ( 注5) Typical典型 Tested Limit 測(cè)試 極限(注 4) Design Limit設(shè)計(jì)極限 ( 注5) Accuracy 精度（注 7 ） TA=+25℃ 177。 177。 177。 177。 177。 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) ADC 模數(shù)轉(zhuǎn)換器是計(jì)算機(jī)同外界交換信息所必須的接口器件，因?yàn)樗軐⒚枋鲎匀滑F(xiàn)象和生產(chǎn)過(guò)程的模擬量轉(zhuǎn)換成便于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理數(shù)字量。多路開(kāi)關(guān)可選通 8個(gè)模擬通道，允許 8路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 21～ 28： 8 位數(shù)字量輸出端。 REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓。又因?yàn)?ADC0809 的輸出電壓為 05V,所以最大可以放大5 倍， 系統(tǒng)中選用通用型放大器 μ A741 對(duì) LM35 輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行幅度放大，還可以對(duì)其進(jìn)行阻抗匹配、波形變換、噪聲抑制等處理。不同的物理量需要不同的傳感器和相應(yīng)的變送器。 繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號(hào)接通或斷開(kāi)小電流控制電路的低壓電器器件。零電壓繼電器是當(dāng)電路電壓降低到 5% UN～ 25% UN 時(shí)釋放，對(duì)電路實(shí)現(xiàn)零電壓保護(hù)。利用改進(jìn)的 PID 算法來(lái)計(jì)算 PWM 脈寬得出控制輸出?；趩纹瑱C(jī)生物培養(yǎng)液溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 共 52 頁(yè) 從而達(dá)到根據(jù)檢測(cè)到的 溫度而自動(dòng) 調(diào)節(jié) 風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。從而達(dá)到根據(jù)檢測(cè)到的 溫度而自動(dòng)調(diào)節(jié)繼電器導(dǎo)通時(shí)間。一個(gè)電壓信號(hào)通過(guò)機(jī)械觸點(diǎn)的斷開(kāi)、閉合過(guò)程，在閉合及斷開(kāi)的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短一般為 5～ 10ms。矩陣鍵盤中行、列線為多鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在行和列的電平。 矩陣式鍵盤的工作過(guò)程。中斷掃描方式：當(dāng)鍵位上有鍵壓下時(shí)，由硬件電路產(chǎn)生中斷請(qǐng)求， CPU 響應(yīng)中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，判斷壓下的鍵的鍵號(hào)，根據(jù)鍵的定義 (數(shù)字鍵或功能鍵 )作相應(yīng)的處理。在此段點(diǎn)亮?xí)r間內(nèi)，段選控制 I/O 口輸出要顯示的相應(yīng)字符的段選碼，而位選控制 I/O 口則輸出位選信號(hào)，向要顯示的位送出選通電平（共陰極則送出低電平，共陽(yáng)極則送出高電平），使得該位顯示相應(yīng)字符。 在進(jìn)行顯示編程時(shí)，首先選定需要顯示的位數(shù)，然后向段選位送數(shù)據(jù)。 ①接口的信號(hào)內(nèi)容 實(shí)際上 RS232C的 25條引線中有許多是很少使用的，在計(jì)算機(jī)通訊中一般只使用 39條引線。所以采用DB9的 9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。當(dāng)擾動(dòng)較大或者給定的溫度值大幅度變化時(shí)，由于產(chǎn)生較大的偏差，加上溫控本身的慣性及滯后，在積分作用下，系統(tǒng)往往產(chǎn)生較大的超調(diào)和長(zhǎng)時(shí)間的振蕩。 基于單片機(jī)生物培養(yǎng)液溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 34 頁(yè) 共 52 頁(yè) 功能模塊 根據(jù)上面對(duì)工作流程的分析，系統(tǒng)軟件可以分為以下幾個(gè)功能模塊： (1)鍵盤管理。 (5)報(bào)警。段碼存儲(chǔ)起始地址 UP EQU 1 。測(cè)量溫值存儲(chǔ)地址 DIN BIT 0B0H 。START A/D JNB ,$ MOVX A,DPTR 。 通信協(xié)議的設(shè)計(jì) 由于溫度采集和實(shí)施控制是通過(guò)單片機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，而微機(jī)完成溫度監(jiān)控，所以需要采用單片機(jī)和微機(jī)之間的通信協(xié)議。 通信設(shè)計(jì) 在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的軟件設(shè)計(jì)時(shí)， 必須 解決好兩 個(gè) 方面的問(wèn)題：一是可 靠性， 二 是 速度。 此時(shí)傳輸數(shù)據(jù) 即 執(zhí) 行 命令 具 體 如下： ① 在 PC讀數(shù)據(jù)時(shí)， 遵循“ 讀 命令 等 數(shù)據(jù) 報(bào)告”， 即 PC下達(dá)一 命令，等待 接收數(shù)據(jù)，根據(jù) 所接收數(shù)據(jù)的正 誤向 應(yīng)用程 序報(bào)告 此 命令 的 執(zhí) 行 情況。 ⑤ 重 發(fā) 命令幀：當(dāng) PC讀 /寫數(shù)據(jù)時(shí)， AT89C51所接收的信號(hào) 幀 (讀 /寫 命令幀 )有 誤 時(shí) 向 PC發(fā)出的請(qǐng) 求重 發(fā)信號(hào)。 幀尾 標(biāo) 志 (1Byte): 此 幀 信號(hào)的 結(jié)束 標(biāo) 志。 ⑤ 重 發(fā) 幀 幀頭 標(biāo) 志 幀 類 型 空 校驗(yàn)字 幀尾 標(biāo) 志 其它分 析 同上。 基于單片機(jī)生物培養(yǎng)液溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 42 頁(yè) 共 52 頁(yè) 5 參考文獻(xiàn) 【 1】 于海生 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社， 2021年 5月 【 2】陳立周 陳宇編著．單片機(jī)原理術(shù)及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社， 2021． 1 【 3】王成等．通用微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)教師用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 ,北京清華大學(xué)出版社， 2021． 1～4 【 4】林立 張俊亮編著．單片機(jī)原理及應(yīng)用 ,電子工業(yè)出版社， 2021． 7 【 5】劉紅麗 傳感與檢測(cè)技術(shù)，國(guó)防工業(yè)大學(xué)出版社， 2021年 3月 【 6】 何立民 .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù) [M].北京：北京航空航天大學(xué)，1990. 【 7】 李曉荃 .單片機(jī)原理與 應(yīng)用 [M]. 北京 :電子工業(yè)出版社， 2021. 【 8】 劉和平 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].重慶：重慶大學(xué)出版社， 2021 . 【 9】 徐愛(ài)鈞 .單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言 C51 應(yīng)用程序設(shè)計(jì) [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2021. 【 10】 謝自美 .電子線路設(shè)計(jì) .實(shí)驗(yàn) .測(cè)試 (第二版 ) [M].武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2021. 【 11】 江國(guó)強(qiáng) .現(xiàn)代數(shù)字邏輯電路 .北京：電子工業(yè)出版社， 2021 . 【 12】 張勇 .PROTEL 99SE 電路設(shè)計(jì)技術(shù)入門與應(yīng)用 (第一版 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