【正文】 號。這樣，程序就不會由于斷電而丟失。各引腳的含義為：A0A12為13根地址線，可尋址8K字節(jié)；O0O7為數(shù)據(jù)輸出線；CE為片選線；OE為數(shù)據(jù)輸出選通線；PGM為編程脈沖輸入端；Vpp是編程電源；Vcc是主電源。13).XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。9).ALE/PROG：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地位字節(jié)。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。在閑置模式下，CPU停止工作。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。PID（比例（proportion）、積分（integral）、導(dǎo)數(shù)（derivative）控制器作為最早實用化的控制器已有近百年歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。由于10～25V幅值與電源電壓幅值相比可近似看作“零”。圖22SSR內(nèi)部機(jī)構(gòu)圖要指出的是所謂“過零”并非真的必須是電源電壓波形的零處，而一般是指在10～25V或(10～25)V區(qū)域內(nèi)進(jìn)行觸發(fā)，如圖23所示。④能承受的浪涌電流大：其數(shù)值可為SSR額定值的6～10倍。但每個按鍵需要占用一個輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時，需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場合。平時無按鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時，行線電平狀態(tài)將由于此行線相連的列線電平?jīng)Q定。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。只要程序長度小于4k, 四個I/O口全部提供給用戶。鉑電阻傳感器是利用金屬鉑(Pt)的電阻值隨溫度變化而變化的物理特性而制成的溫度傳感器。LED擁有更高的刷新速率，在視頻方面有更好的性能表現(xiàn)。1℃，加熱功率:P=5kw,擇相應(yīng)的控制算法。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點[21]，特別適合于構(gòu)成多點的溫度測控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號供微機(jī)處理，而且每片DS18S20都有唯一的產(chǎn)品號，可以一并存入其ROM中，以便在構(gòu)成大型溫度測控系統(tǒng)時在單線上掛接任意多個DS18S20芯片。(2)加強(qiáng)新原理、新材料、新加工工藝的開發(fā)。通過分析數(shù)據(jù)，生產(chǎn)人員可以保證產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量、解決產(chǎn)品存在問題、優(yōu)化生產(chǎn)工藝路線及節(jié)約能耗?，F(xiàn)場總線是安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線。半導(dǎo)體溫度檢測元件是具有代表性的溫度檢測元件。（2）導(dǎo)體測溫元件，它與熱電阻的溫阻特性剛好相反，即有很大負(fù)溫度系數(shù)，也就是說溫度升高時，其阻值降低。常用的熱電偶有以下幾種。因此，單片機(jī)溫度測量則是對溫度進(jìn)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(jī)械制造、冶金工業(yè)等重要工業(yè)領(lǐng)域中，擔(dān)負(fù)著重要的測量任務(wù)。用單片機(jī)實現(xiàn)其具體控制功能 4第二章方案論證 5 5 5 5 5 6 6 6 7 7 8 10第三章硬件電路設(shè)計 11 11 AT89C51功能簡述 11 主要特性 11 12 芯片擦除 12 89C51管腳說明 13 EPROM2764功能簡述 15 RAM6264功能簡述 16 74LS373功能簡述 17 溫度傳感器DS18B20的工作原理 18 DS18B20的概述 18 DS18B20的主要特性 18 DS18B20的工作過程 19 DS18B20的測溫原理 20 22 時鐘電路 22 23 25 移位寄存器芯片74LS164 25 七段LED數(shù)碼管 26 加熱主電路 27 28 報警電路 28第四章 PID控制算法 30 控制算法PID的原理和特點 30 控制算法PID的優(yōu)點 31 控制算法PID的參數(shù)整定 33第五章軟件系統(tǒng)流程圖 34 主程序流程 34 DS18B20的度溫度子程序流程 35 PID算法子程序 36 鍵盤程序 37總結(jié) 38致謝 39參考文獻(xiàn) 40附錄1：程序清單 42附錄2：系統(tǒng)原理圖 55第一章緒論 課題的意義現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計，工程建設(shè)及日常生活中溫度控制都起著重要的作用，早期的溫度控制主要用于工廠時間生產(chǎn)中，能起到實時采集溫度數(shù)據(jù)，提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量之用。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位。利用此技術(shù)制成的溫度檢測元件主要是熱電偶。用此技術(shù)制成的溫度計大致可分成以下幾種。NCT元件特性與PCT元件的突變特性剛好相反，即隨溫度升高，它的阻值減小。這種檢測器精度極高，可以測量出千分之一開爾文，而且輸出的頻率信號適于數(shù)字化運(yùn)算處理，故是一種性能十分良好的溫度檢測器。利用先進(jìn)技術(shù)手段監(jiān)測各種復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境的被控參數(shù)（如溫度、流量及壓力等），使生產(chǎn)和管理一體化，可以有效地提高生產(chǎn)和管理的自動化水平。(3)發(fā)展新型產(chǎn)品利用以前的檢測技術(shù)生產(chǎn)出適應(yīng)于不同場合、不同工況要求的新型產(chǎn)品，以滿足用戶需要。水箱水溫控制部分，提出了用DS18SAT89C51單片機(jī)及LED的硬件電路完成對水溫的實時檢測及顯示，利用DS18S20與單片機(jī)連接由軟件與硬件電路配合來實現(xiàn)對加熱電阻絲的實時控制及超出設(shè)定的上下限溫度的報警系統(tǒng)。 ，能夠連續(xù)測量水的溫度值，用十進(jìn)制數(shù)碼管來顯示水的實際溫度。圖21系統(tǒng)的控制方案框圖綜上所述的兩種方案，該設(shè)計選用方案二比較合適?！妫瑴y溫范圍－55℃～+125℃；℃、℃、℃℃，相對應(yīng)的可以編程的分辨率是9～12位，可實現(xiàn)高精度測溫；，速度更快：接反電源的極性時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作（2）熱電阻溫度傳感器熱電阻的測量精度高,性能穩(wěn)定,使用方便,測量范圍寬,在高精度、低溫測量中占有重要的地位。因此本控制器的設(shè)計中，溫度傳感器擬選擇DS18B20作為溫度采集傳感器本次設(shè)計采用的是AT89C51型號單片機(jī)，AT89C51是一種低損耗、高性能、CMOS八位微處理器，而且在其片種還有4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦快寫程序存儲器，能重復(fù)寫入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時間為十年[23]。AT89C51有間歇、掉電兩種工作模式。同理，一個44的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個16鍵的鍵盤，很明顯，在按鍵數(shù)量較多的場合，矩陣式鍵盤與獨(dú)立式鍵盤相比，要節(jié)省很多的I/O口線。獨(dú)立式按鍵就是各按鍵相互獨(dú)立，每個按鍵各接入一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。固態(tài)繼電器的主要特點有：①輸入功率?。河捎谄漭斎攵耸遣捎玫墓怆婑詈掀鳎潋?qū)動電流僅需幾毫安便能可靠地控制，所以直接用TTL、HTL、CMOS等集成驅(qū)動電路控制。過零觸發(fā)型AC—SSR為四端器件，其內(nèi)部電路如圖22所示。當(dāng)加入輸入信號時，光耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏晶體管飽和，使V1截止。反饋理論的要素包括三個部分：測量、比較和執(zhí)行。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次[41]。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位[5]. 芯片擦除整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。3).P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。7).P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：　　口管腳備選功能　　 RXD（串行輸入口）　 TXD（串行輸出口）　　 /INT0（外部中斷0）　　 /INT1（外部中斷1）　　 T0（記時器0外部輸入）　　 T1（記時器1外部輸入）　　 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）　　 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。這給使用者帶來很大方便。③ OE：輸出允許信號。讀操作時該信號為1。 圖33 芯片2764引腳圖 RAM6264功能簡述（1）Intel 6264的特性及引腳信號如圖34所示：Intel 6264的容量為8KB，是28引腳雙列直插式芯片，采用CMOS工藝制造。GND：信號地。測量的溫度范圍是—55~125℃，℃。DS18B20控制方法（DS18B20有六條控制命令）[8]：溫度轉(zhuǎn)換44H啟動DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器BEH 讀暫存器9位二進(jìn)制數(shù)字寫暫存器4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié)復(fù)制暫存器48H 把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中重新調(diào)E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié)讀電源供電方式B4H 啟動DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號給主CPU （1）先將數(shù)據(jù)線置高電平“1”。（1）數(shù)據(jù)線先置低電平“0”。（2）將數(shù)據(jù)線拉低“0”。溫度數(shù)據(jù)是以16位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存儲在溫度寄存器中。C0000 0101 0101 00000550H+176。C1111 1100 1001 0000FC90H本次設(shè)計主要基于AT89C51單片機(jī)和DS18B20數(shù)字溫度傳感器的溫度測量系統(tǒng)（接口圖如37所示）。時鐘電路本身是不會控制什么東西，而是你通過程序讓單片機(jī)根據(jù)時鐘來做相應(yīng)的工作。 圖39 RC復(fù)位電路89系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。對于CMOS型單片機(jī)，由于在RST端內(nèi)部有一個下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至1181。圖311上電復(fù)位電路本文采用的是上電和手動按鈕復(fù)位方式綜合電路圖如圖312所示： 圖312復(fù)位電路在復(fù)位結(jié)束時，I/O引腳都復(fù)位為“1”，在振蕩器工作時，保持RST連續(xù)兩個機(jī)器周期為高電平就實現(xiàn)復(fù)位操作。MR接+5V，不清除。當(dāng)然，LED的電流通常較小，一般均需在回路中接上限流電阻。系統(tǒng)中需要+5V電源，直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)包括整流器、濾波器、直流穩(wěn)壓器和高頻濾波器等幾部分。供操作人員參考[14]。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動電流，可以用一個晶體三極管驅(qū)動。 控制算法PID的原理和特點在工程實際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)[15]。當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steadystate error）。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。在調(diào)節(jié)器中與給定值進(jìn)行比較，再把比較的差值給PID運(yùn)算后送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改變輸入量，以達(dá)到自動調(diào)節(jié)的目的。PID控制器把設(shè)定值W與實際輸出值Y相減，得到控制偏差e，偏差e經(jīng)比例調(diào)節(jié)器P，積分調(diào)節(jié)器I，微分調(diào)節(jié)器D作用后通過線性組合構(gòu)成控制U，然后用U對對象進(jìn)行控制。由于電加熱水箱一般都屬于一階對象和帶純滯后的一階對象，所以算法中Kp的選擇取決于電加熱水箱的階躍響應(yīng)特性和實際經(jīng)驗。 PID算法子程序溫度控制系統(tǒng)是這樣一個反饋調(diào)節(jié)過程[22]：比較實際水溫和需要水溫得偏差，通過對偏差的處理獲得控制信號，再去調(diào)節(jié)電熱爐的加熱功率，從而實現(xiàn)對水溫溫的控制，該控制系統(tǒng)采用過程控制中應(yīng)用最廣泛的形式，如圖53所示。而爐內(nèi)溫度控制部分，采用一套PID閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，由DS18S20檢測爐內(nèi)溫度，用中值濾波的方法取一個值存入程序存取器內(nèi)部一個單元作為最后檢測信號，并在LED中顯示。還有大學(xué)時代的老師們治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。(2CH)不等于 (2DH)轉(zhuǎn)AJMP A，CMP2CMP1: JNC CMP1 ；(ZCH)(ZDH)?是轉(zhuǎn)XCH A，2DH ；否，交換XCH A，2CHCMP2: MOV A，2DHCJNE A，2EH，CMP3 。取出anpMOV R6，AINCDPTRCLRAMOVC A，A+DPTR :取出anlMOV R2，AINC DPTRCLRAMOVC A，A+DPTR 。取出ailMOV R5，AINC DPTRCLR 3AHLCALL FABP 。暫存乘積符號INC R0MOV A，R0 。(2DH)(2EH)轉(zhuǎn)MOV AH，ARETCMP4: MOV A，2EH 。最后還要感謝幫助我的同學(xué)，在我遇到困難時給予我耐心的幫助。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點在設(shè)計過程中也出現(xiàn)了一些問題，以前學(xué)習(xí)的專業(yè)知識掌握的不夠好，對電路的理解不是很透徹，設(shè)計的電路布局布線不是很合理，理論聯(lián)系實際的能力還需要進(jìn)一步的加強(qiáng)。K1復(fù)位鍵，K2功能轉(zhuǎn)換鍵，K3加一鍵，K4減一鍵，如圖54所示。算式中的各項有正有負(fù)，以最高位作為符號位，最高位為0表示正數(shù)，為l表示負(fù)數(shù)，正、負(fù)數(shù)都用補(bǔ)碼表示，最后的計算結(jié)果則以原碼輸出。積分作用的強(qiáng)弱