【正文】 來越勢不可擋, 但目前溫控器行業(yè)進入門坎相對較低，如何為客戶提供更合適、性價比更好的產(chǎn)品，以及如何及時開發(fā)新的需求并實現(xiàn)它的價值已越來越重要, 在這種情況下溫度控制器的研究十分必要。為滿足工業(yè)控制要求，單片機的指令系統(tǒng)均有極為豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令、I/O端口的邏輯操作以及位處理能力。一般人飼養(yǎng)動物都只是給其提供一個活動場所和食物，缺不知道溫度對動物生長發(fā)育的重要性，也就導(dǎo)致了一些寵物的健康狀況不佳甚至死亡。而采用單片機為控制芯片，DS18B20為溫度檢測芯片，并加入模糊控制算法進行控制的飼養(yǎng)恒溫箱不僅具有控制方便，簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高本空溫度的技術(shù)指標，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量[8]?；贏RM的測控系統(tǒng)主要由測溫器件、ARM微處理器、鍵盤及顯示單元組成。同時，超過上下限時進行自動報警，控制中自動顯示溫度值[11]。這些都是當今在溫度控制領(lǐng)域研究出來的比較先進的產(chǎn)品，其勢頭還將一路發(fā)展下去，本領(lǐng)域的研究還將不斷地進行，也必將會有更多、更加先進、經(jīng)濟的產(chǎn)品問世[14]。 設(shè)計方案論證 方案一。系統(tǒng)對溫度的顯示可以通過LCD進行顯示。 方案一用的是熱電偶進行溫度的測量，熱電偶的測量范圍和精度要求都符合本設(shè)計的需要，在不同的環(huán)境下所需要的補償是不一樣的，而且輸入處理器要進行模數(shù)轉(zhuǎn)換,增加了轉(zhuǎn)換電路即增加了成本,轉(zhuǎn)換還需要時間,那往往就給控制帶來了很多麻煩，而且給恒溫箱的使用帶來一定的局限性，使保溫箱不能得到推廣，給廠家大批量的生產(chǎn)也帶來了很多不便。因此這個設(shè)計決定起用方案二來進行綜合設(shè)計。這類芯片能輸出+5V電壓，按其輸出電流不同可分為78L078M05。單片機是大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，它將中央處理器（CPU）、存儲器（ROM/RAM）、輸入輸出接口、定時器/計數(shù)器等主要計算機部件集成在一片芯片上，因此單片機被稱為單片微型計算機（Single Chip Microputer）。顯然用戶本身是無法將自己的程序?qū)懭?051芯片的[21]。如不使用8051或8751芯片片內(nèi)的ROM或EPROM即可將其作為8031使用。 圖 AT80C51單片機引腳圖其中，在40條引腳中有兩條專用電源引腳，2條外接晶體的引腳，4條控制或其他電源復(fù)用的引腳，32條I/O引腳。內(nèi)部時鐘方式利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩電路將自激振蕩。復(fù)位后，P0—P3口輸出高電平，即P0—P3口的內(nèi)容為FFH，初值07H寫入棧指針SP，其余的特殊功能寄存器和程序計數(shù)器PC被清“0”。當訪問外部存貯器時（外部程序存貯器或外部數(shù)據(jù)存貯器），ALE的輸出用于鎖存地址的地位字節(jié)。 ④ EA（31腳）:內(nèi)/外程序存儲器選擇控制端。CPU訪問片外存儲器時，P0口是分時提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。P3口的每一位能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型TTL負載。 編程電壓（21V）：31腳（EA/VPP）對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳應(yīng)施加21V的編程電源（VPP）。，外部有9個引腳，其中9作為公共端接地。在輪流點亮掃描過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間是極為短暫的，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象級發(fā)光二級管的余輝效應(yīng)，盡管實際上個位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。設(shè)定切換：按下此鍵可以再恒定溫度、上限溫度和下限溫度之間切換。初始時，計數(shù)器1預(yù)置的是與55℃相對應(yīng)的一個預(yù)置值。溫度寄存器中的溫度值以9位數(shù)據(jù)格式表示，最高位為符號位，其余8位以二進制補碼形式表示溫度值。DS18B20工作過程一般遵循以下協(xié)議：初始化——ROM操作命令——存儲器操作命令——處理數(shù)據(jù)① 初始化單總線上的所有處理均從初始化序列開始。 DS18B20溫度采集轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在DS18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于或等于0，這5位為0，；如果溫度小于0，這5位為1，[24]。單片機工作時，由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時鐘信號的周期稱為時鐘周期，其大小是時鐘信號頻率的倒數(shù)，時鐘信號頻率常用fosc表示。 越限報警電路蜂鳴器常用于報警。在接口程序中只要安排執(zhí)行CLR （CLR ）或SETB （SETB ）指令，即可控制圖中的繼電器觸點的閉合與斷開，從而啟動加熱（制冷）或關(guān)閉加熱（制冷）。在對各執(zhí)行模塊進行定義時，將要牽扯到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型問題也一并規(guī)劃好。也可以將全部程序均安排在前臺，后臺程序為“使系統(tǒng)進入睡眠狀態(tài)”，以利于系統(tǒng)節(jié)電和抗干擾。： 溫度比較子程序流程圖定時中斷0用于等周期的將讀取后的溫度值作為模糊輸入量，再由模糊控制程序?qū)崿F(xiàn)由輸入量到輸出量的計算，再將計算出的控制量存儲在寄存器中。其論域E為E={4，3，2，1，0，+1，+2，+3，+4}。功能很強大，用于對程序的調(diào)試和編輯。當把調(diào)用顯示程序添加入主程序后，LED開使有顯示。 圖 設(shè)定溫度程序仿真設(shè)定溫度能對三位溫度數(shù)值進行設(shè)置。在以后的學(xué)習(xí)中，我要理論聯(lián)系實際，把所學(xué)的理論知識用到實際當中，設(shè)計出更多可行優(yōu)秀的系統(tǒng)?？傮w來說，這次所設(shè)計的動物飼養(yǎng)恒溫箱對溫度的檢測和控制是比較成功的，從系統(tǒng)的性能指標上來看，基本符合各技術(shù)指標的要求。用于保存讀出溫度的低八位TEMPH EQU 41H 。分別為36H,37H,38H.TRAN EQU 48H 。開中斷START: LCALL GET_TEMPER 。顯示溫度設(shè)定、上、下值，此時中斷實時溫度顯示 MOV R0,DISPTEMP 。R0為顯示數(shù)據(jù)低字節(jié)地址。********************************* 。小數(shù)位進入 INC R0 LCALL SUBDIV 。四舍五入 JB 07H,ADD1 CLR C MOV A,R6 RLC A MOV R6,A MOV A,R7 RLC A SUBB A,R3 JC RETURN JNZ ADD1 MOV A,R6 SUBB A,R2 JC RETURN ADD1:MOV A,R4 。采樣周期為5秒 LCALL GET_TEMPER 。********************************************INTT1:PUSH PSW SETB RS0 CLR TR1 DJNZ TIME,TCNO JB ,GJR CLR AJMP TCGJR:CLR AJMP TCTCNO:MOV TH1,3CH MOV TL1,0B0H SETB TR1 TC: RETI。模糊時間入地址DPTR MOV A,TRAN 。模糊時間入A MOV TIME,A 。函數(shù)名:模糊運算。調(diào)用模糊算法程序算出定時常數(shù) JB 05H,QUICKT0 。************************************* 。存儲前面的寄存器，并重新選擇為2. CLR A 。每次的除數(shù)都為10 MOV 50H,R6 MOV R0,50H INC R0 MOV 51H,R4 MOV R0,51H 。減數(shù)為1000，化為16進制為 3E8H 。移入顯示數(shù)據(jù)的低地址 MOV DPTR,TAB 。移入數(shù)據(jù) MOV B,10 DIV AB MOV R0,B 。調(diào)鍵盤管理程序，完成各類操作 AJMP START。是否檢測到DS18B20標志位 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH AJMP INTT0 ORG 001BH AJMP INTT1 ORG 0100HMAIN: MOV SP,60H MOV P1,0000H MOV P2,0000H MOV P3,0000H 。用戶設(shè)定的下限溫度TEMPERH EQU 32H 。從初稿到定稿，王老師都給了我豐富而又寶貴的意見，讓我在完成論文的過程中很受感動。通過對風機的控制可實現(xiàn)溫度的自動控制。 DS18B20 溫度采集程序仿真DS18B20溫度采集的數(shù)據(jù)能實時的送顯示電路顯示，且顯示值真實。故在此過程中需要不斷的調(diào)用顯示程序，所以在按鍵的消抖延時部分選擇了調(diào)用兩次顯示程序，并且在等待按鍵釋放的時候也使用了循環(huán)調(diào)用顯示程序的方法。系統(tǒng)仿真時首先在使用wave6000譯碼器，把所寫的程序進行編譯，同時在仿真器里設(shè)置生成HEX文件，編譯無錯誤進行Proteus仿真。另外為了減少程序，可由差值量化后直接求出控制量，而不必要對控制量進行反量化。 定時中斷0服務(wù)程序流同定時器0類似，定時器實現(xiàn)了模擬的PWM變換。 主程序流程圖 設(shè)定溫度子程序溫度設(shè)定子程序主要負責進行三個溫度的設(shè)定。首先根據(jù)系統(tǒng)功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最適合的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)。包括了主程序和各個功能部分的子程序設(shè)計。 報警電路 二極管D3和三極管Q8分別起續(xù)流和驅(qū)動的作用。 復(fù)位電路單片機的第9腳RESET為硬件復(fù)位電路，只要在該端加上持續(xù)4個機器周期的高電平即可實現(xiàn)復(fù)位，復(fù)位后單片機的各個狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)。例如當DS18B20采集到55℃的實際溫度后，輸出為FC90H，則應(yīng)先將11位數(shù)位取反加1得370H（符號位不變，也不作為計算），則：實際溫度=370H╳=880╳=℃。存在脈沖讓總線控制器知道DS1820 在總線上且已準備好操作。 DS18B20測量溫度時使用特有的溫度測量技術(shù)。為了補償振蕩器溫度特性的非線性性，斜率累加器提供的預(yù)置數(shù)也隨溫度相應(yīng)變化。 鍵盤電路。將控制數(shù)碼管顯示字符的各字段代碼稱為顯示代碼或字段碼。 顯示電路采用的方法一般包括兩種：靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。4）某些信號引腳的第二功能由于工藝及標準化等原因，芯片的引腳功能是有限的。② P1口：～（1～8腳） P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位準雙向I/O端口。當EA接地，則不使用內(nèi)部程序存貯器，CPU取指令時，總是訪問外部程序存貯器。然而要注意的是，每當訪問外部數(shù)據(jù)存貯器時，將跳過一個ALE脈沖。8051單片機初始復(fù)位不影響內(nèi)部RAM的狀態(tài)，包括工作寄存器R0—R7。定時元件可用晶體振蕩器和電容組成并聯(lián)諧振回路，外部振蕩器是使用現(xiàn)成的外部振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號，常用于多片MCS51單片機的同時工作，以便于多片MCS51單片機之間的同步，一般為低于12MHZ的方波[23]。② Vcc (40腳) ：正常操作、對EPROM編程時，接+5V。綜合上述，選用8051作為控制系統(tǒng)的核心，其構(gòu)成的成本低及不需要特殊的開發(fā)手段。所以8051用在批量較大時，經(jīng)濟上才合算。單片機配上適當?shù)耐鈬O(shè)備和軟件，便可構(gòu)成一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)。： 電源電路電源電路的輸入電源為頻率為50Hz的交流220V電壓，經(jīng)過變壓器變壓后輸出，再通過四個二極管進行整流，從而得到較小的直流電壓。本文則采用了以AT80C51單片機為主控芯片，DS18B20數(shù)字溫度傳感器作為溫度測量芯片。且LCD顯示的編程復(fù)雜，ARM微處理器相對于單片機來說應(yīng)用不廣泛。 方案二系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 本方案采用時下流行的單片機作為控制中心，在溫度檢測方面，摒棄了傳統(tǒng)的熱電偶、熱電阻、PN結(jié)，轉(zhuǎn)而采用一種新型、可編程溫度傳感器——DS18B20。檢測部分利用熱電偶作為恒溫箱的溫度檢測元件，應(yīng)用橋式電路對熱電偶作為補償。第1章 緒論 主要分析了課題研究的時代背景、意義以及研究的現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展方向。經(jīng)過仿真，此控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，滿足了系統(tǒng)溫度控制精度要求，具有較高的實用價值。ARM微處理器是系統(tǒng)的核心部分，它用來控制整個系統(tǒng)的工作流程。國外先進國家設(shè)計的各種溫度控制自動化水平較高，裝備有完善的檢測儀表和計算機控制系統(tǒng)。它采用時下流行的單片機作為控制中心，在溫度檢測方面，摒棄了傳統(tǒng)的熱電偶、熱電阻、PN結(jié)，轉(zhuǎn)而采用一種新型、可編程溫度傳感器——DS18B20[7].。由于單片機的高集成度，整個電路系統(tǒng)的體積有得到大幅度縮小，使便攜式儀器的制造成為可能。單片機是在一塊硅片上集成了各種部件的微型計算機，這些部件包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器RAM、程序存儲器ROM、定時器/計數(shù)器和多種I/O接口電路。溫度控制是許多機器的重要的構(gòu)成部分，它的功能是將溫度控制在所需要的溫度范圍內(nèi)，然后進行工件的加工與處理。因此，該課題具有重要的理論意義和使用價值。溫度控制器是實現(xiàn)可測溫和控溫的電路,是對溫度進行控制的電開關(guān)設(shè)備，它主要分為機械式溫控器和電子式溫控器兩種