【正文】 標(biāo)準(zhǔn)化的輸出，固有的線性關(guān)系[6]。 按鍵輸入，設(shè)定可控制范圍內(nèi)任意溫度值；2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 系統(tǒng)功能分析恒溫箱的智能控制系統(tǒng)由核心處理模塊、溫度采集模塊、鍵盤輸入模塊、液晶顯示模塊、及控制執(zhí)行模塊等組成。在溫度的控制系統(tǒng)中一般用到的是較為先進(jìn)的控制系統(tǒng)理論和控制算法。本系統(tǒng)中采用了PID算法，其算法應(yīng)用到了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)中，對(duì)整個(gè)加熱過程使用模糊PID控制方案，對(duì)于加熱過程中所產(chǎn)生的各種干擾和恒溫箱的慣性問題都進(jìn)行了分析[3]。本控制系統(tǒng)有以下功能及指標(biāo)： 溫度上、下限越限報(bào)警。對(duì)于本系統(tǒng)要求對(duì)恒溫箱的溫度實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)和快速控制，DS18B20在速度上滿足不了要求，所以溫度傳感器采用AD590。采用晶閘管對(duì)電熱絲的供電進(jìn)行控制。為了確保恒溫箱工作可靠和使用安全，在輸出中設(shè)置報(bào)警接口。穩(wěn)壓電源電路原理圖由于OP07采用5V供電線性區(qū)太小，放大倍數(shù)太小，所以采用12V電源供電；晶閘管作為電熱絲供電的控制元件，所以觸發(fā)電壓采用9V電源供電；而單片機(jī)則采用5V供電。當(dāng)其感受的溫度升高或者降低時(shí)，則其電流就以1uA/℃的速率增大或減小，因而在應(yīng)用中將電流轉(zhuǎn)換為電壓，即可以用電壓來表示溫度大小。為了測量電壓需要使輸出電流I不分流出來，使用電壓跟隨器，其輸出電壓V2等于輸入電壓V。P0口：雙向8位三態(tài) I/O口，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IIL）。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在上電啟動(dòng)運(yùn)行是，都需要先復(fù)位。圖36 TM240128A 與單片機(jī)接口電路其內(nèi)部沒有中文字庫，所以在顯示中文時(shí)，對(duì)其進(jìn)行圖形方式寫屏，其取模方式如圖37 TM240128A字模所示。它的缺點(diǎn)是硬件設(shè)備隨著鍵數(shù)的增加而增加。 報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)警電路采用一個(gè)小功率三極管Q1驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，當(dāng)單片機(jī)接收到超過上限溫度信號(hào)或下限溫度信號(hào)時(shí)，單片機(jī)輸出高電平，Q1導(dǎo)通，是蜂鳴器通電工作，發(fā)出報(bào)警聲。注：不能用R10k檔，否則導(dǎo)致發(fā)射管擊穿。軟件的設(shè)計(jì)對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)來說也占在一個(gè)非常有影響的地位的，系統(tǒng)軟件的運(yùn)行的抗干擾性、可操作性、人機(jī)界面的友好性，都是判別單片機(jī)系統(tǒng)好與不好的出發(fā)點(diǎn)。(3)設(shè)置自檢程序技術(shù)。這樣按鍵較少，不必使用行列式鍵盤，在程序的設(shè)計(jì)中，用查詢的方式對(duì)這三個(gè)鍵子的狀態(tài)進(jìn)行判斷，硬件電路中沒有加入消抖電路，所以在程序中，使用延時(shí)的方法消除按鍵的抖動(dòng)和誤動(dòng)作。圖41 TLC2543時(shí)序圖AT89C52的I/O接口內(nèi)部有上拉電阻，所以在程序中只對(duì)I/O口寫“1”或?qū)憽?”即可完成如圖42的時(shí)序圖，使TLC2543正常的工作。在這里，只對(duì)主程序的框圖進(jìn)行初步的分析，其中的具體模塊程序會(huì)在以后的幾節(jié)中進(jìn)行介紹。延時(shí)減少100μS。這樣，我們的數(shù)據(jù)就可以十分準(zhǔn)確的顯示在顯示器上面了。 硬件電路的調(diào)試在硬件電路的調(diào)試中，最值得注意的是電源的部分，因?yàn)殡娐返脑O(shè)計(jì)時(shí)不可能都做成PCB電路板再做調(diào)試，一般為了調(diào)試的速度，都是只做個(gè)草草的電路只是用來測試一下電路的效果是不是令人滿意，如果達(dá)到了我們想要的效果，這個(gè)電路就是對(duì)的了，然后再用各種方法測試它的穩(wěn)定性，如完全成功，再焊接好電路，或是制作成PCB電路板，電路的調(diào)試不是把所有的電路都做到一起再調(diào)試效果，一般都是把一個(gè)復(fù)雜的電路分成幾個(gè)小的模塊，分別對(duì)每個(gè)模塊做調(diào)試，從最基本的模塊做起，測試成功后就做與其相聯(lián)系的模塊，另一個(gè)模塊做好調(diào)試成功后再將兩個(gè)模塊連接到一起，連起來才能較好的完成一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用模糊PID控制實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的調(diào)節(jié)，當(dāng)溫度高于或低于設(shè)定值一定程度時(shí)，發(fā)出報(bào)警。在此向宗老師致以最誠摯的謝意。在軟、硬件的設(shè)計(jì)和撰寫論文的過程中，同學(xué)們也給了我很大的幫助，尤其在硬件設(shè)計(jì)中，他們的建議使我的思維開闊了許多，在此表示感謝。如對(duì)于溫度的檢測過程中，信號(hào)的放大和讀入不夠準(zhǔn)確，在模擬電路的處理方面，對(duì)于模擬信號(hào)處理經(jīng)驗(yàn)不足，信號(hào)的準(zhǔn)確度不夠高，導(dǎo)致了溫度的檢測不夠真實(shí)，所以控制的效果不是很好。 軟件程序調(diào)試軟件程序的調(diào)試對(duì)于硬件來說就比較容易，程序的調(diào)試只要改一下代碼就可以了，不像硬件那樣需要改電路，51單片機(jī)的仿真可以用仿真器，所以在改變程序的代碼后，只要執(zhí)行一下，就可以看到改變程序后的效果，但是調(diào)試程序要有很好的邏輯思路，程序執(zhí)行到哪里都要知道硬件電路的效果，比如用示波器看看波形對(duì)不對(duì)、用萬用表測一下電壓等，對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，軟件和硬件是不能單獨(dú)調(diào)試的，還要結(jié)合起來一起考慮。圖44 按鍵讀取程序框圖本系統(tǒng)鍵盤數(shù)量少，所以在軟件的設(shè)計(jì)中，我們選用查詢的方式設(shè)計(jì)鍵盤的程序，可以減少CPU的資源的使用，且能滿足流程的安排，根據(jù)系統(tǒng)需要，設(shè)計(jì)鍵盤的作用分別為數(shù)據(jù)的選擇、設(shè)定值加和設(shè)定值減，在程序的設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)的設(shè)定值不是說加多少就能加多少的，本系統(tǒng)溫度的最高值在80℃，因此設(shè)定值加鍵只能加到80℃就不能再加了，同理設(shè)定值減也只能到30℃。此時(shí)系統(tǒng)完成一個(gè)周期的溫度控制過程。用AD590作為檢測元件，其檢測速度較快，本系統(tǒng)用到的A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543對(duì)電壓的轉(zhuǎn)換是滯后的，所以在檢測的過程中，溫度的測量是前一時(shí)刻的瞬時(shí)值，但因?yàn)闇囟鹊淖兿啾戎路浅＞徛赃@種系統(tǒng)可以滿足對(duì)溫度的測量速度要求。一個(gè)成功的編程人員所編的程序是十分容易理解的，這不光要寫的有條理，還要適當(dāng)?shù)募右恍┳⑨專驗(yàn)橐粋€(gè)大的程序一個(gè)程序員是不能完成的，需要一個(gè)團(tuán)隊(duì)共同完成，這樣如果自己編的程序只有自己才能看懂的話就不能與別人的程序很好的接口。 液晶顯示程序的設(shè)計(jì)恒溫箱控制系統(tǒng)的顯示選用液晶TM240128A作為顯示器，其內(nèi)部沒有字庫，所有的漢字都要自行編寫。采集數(shù)據(jù)誤差的軟件處理用程序?yàn)V波算法，可以濾掉一部分由于輸入信號(hào)干擾所帶來的輸出控制類錯(cuò)誤。針對(duì)以上出現(xiàn)的各種問題，我們從軟件方面來探討一些提高單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾的方法。圖310 光耦控制電路由于光電耦合器的受控端的驅(qū)動(dòng)電流不是很大，而晶閘管的導(dǎo)通電流比較大，所以在光電耦合器的輸出端接入一個(gè)三極管，來增加晶閘管的驅(qū)動(dòng)電流。報(bào)警電路如圖39所示。由于鍵盤通常排列成矩陣格式，因此可以用硬件或軟件的方法對(duì)行、列分別進(jìn)行掃描去查找按動(dòng)的鍵。共十六個(gè)字符串型代碼，因此這樣程序的代碼會(huì)很長，所以在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，由于AT89C52的內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限，不可以用過多的漢字顯示。因而，復(fù)位是很重要的操作方式。?ALE/ ：ALE為地址鎖存允許信號(hào)，當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出信號(hào)的負(fù)跳沿用于單片機(jī)發(fā)出的低8位地址經(jīng)外部鎖存器的鎖存控制信號(hào)；位本腳第二功能，在對(duì)內(nèi)EPROM編程寫入時(shí)，此引腳作為編程脈沖輸入端。P2口在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在這種模式下，P0口具有內(nèi)部上拉電阻。 AD的選擇及接口電路A/D、D/A轉(zhuǎn)換器是過程控制及儀器儀表、工控設(shè)備等檢測與控制裝置中應(yīng)用非常廣泛的器件。AD590基本應(yīng)用電路如圖33所示。圖32 直流穩(wěn)壓電源電路原理圖 溫度采集電路的設(shè)計(jì)輸入電路