【正文】 為 “1”時(shí)，輸出 5V； 為 “0”時(shí)，輸出 0V。本設(shè)計(jì)采用直流 +5V 輸入方式。在主 CPU 發(fā)出復(fù)位脈沖后，從屬器件就發(fā)出應(yīng)答脈沖（ PRESENCE PULSE），來(lái)通知主 CPU 它已經(jīng)作好了接收數(shù)據(jù)和命令的準(zhǔn)備工作。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 22 根據(jù)定義，單線總線只有一根線，這意味著總線上每個(gè)器件只能分時(shí)驅(qū)動(dòng)單線總線，并要求每個(gè)器件必須有漏極開(kāi)路輸出或三態(tài)輸出的特性。晶振頻率為在 12MHZ，頻率越高單片機(jī)的速度就越快，但對(duì)存儲(chǔ)器速度要求就高。 AT89S52 的復(fù)位輸入引腳 RST 為單片機(jī)提供了初始化的手段，可以使程序從指定處開(kāi)始執(zhí)行，在 AT89S52 的時(shí)鐘電路工作后，只要 RST 引腳上出現(xiàn)超過(guò)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，即可產(chǎn)生復(fù)位的操作，只要 RST 保持高電平，則 AT89S52 循環(huán)復(fù)位，只有當(dāng) RST 由高電平變成低電平以后， AT89S52 才從 0000H 地址開(kāi)始執(zhí)行 程序，本系統(tǒng)采用上電加按鍵復(fù)位 方式的復(fù)位電路。 隔離： 固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種：光電耦合通常使用光電二極管 —光電三極管 ，光電二極管 —雙向光控可控硅，光伏電池，實(shí)現(xiàn)控制側(cè)與負(fù)載側(cè)隔離控制；高頻變壓器耦合是利用輸入的控制信號(hào)產(chǎn)生的自激 高頻信號(hào) 經(jīng)耦合到次級(jí)，經(jīng)檢波整流，邏輯電路處理形成驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 用隔離器件實(shí)現(xiàn)了河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 控制端與負(fù)載端的隔離。對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在 15 秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶幽侠砉ご髮W(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 單總線上。 DS18B20 的使用方法： 由于 DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì) AT89S51 單片機(jī)來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì) DS18B20 芯片的訪問(wèn) [16]。 ?SEARCHRDH 命令代碼［ F0H］：用以讀出在線的 DS1820 的序列號(hào)。如果門(mén)電路仍然未關(guān)閉，則重復(fù)以上過(guò)程。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。A ，典型功耗為 5mW。溫度 /數(shù)字量轉(zhuǎn)換時(shí)間的典型值為 200ms，最大值 為 500 ms。 圖 25 1602 液晶模塊與 8951 單片機(jī)連接圖 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 F： 低電平時(shí)顯示 5x7 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符 。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示 。 表 22 1602 液晶模塊指令表 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 — 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 顯示開(kāi) /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L — — 置功能 0 0 0 0 1 DL N F — — 置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址（ ACG） 置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址（ ADD） 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址（ AC） 寫(xiě)數(shù)到 CGRAM 或 DDRRAM 1 0 要寫(xiě)的數(shù)據(jù) 從 CGRAM 或 DDRRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù) 1602 液晶模塊的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都 可以 通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。 RW 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接 Vcc。如果需要，通過(guò)將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置“ 1”， ALE 操作將無(wú)效。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。 P1 口第二功能有， ： T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入，時(shí)鐘輸出） ： T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） ： MOSI（在系統(tǒng)編程用） ： MISO（在系統(tǒng)編程用） ： SCK（在系統(tǒng)編程用） P3 口：本設(shè)計(jì)中 P3 口將用于接收溫 度 信號(hào)。在使用 8位地址（如 MOVX RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。引腳圖如圖 23 所示。P2口地址高 8位， P0 口地址低 8位 。 數(shù)字控制器 執(zhí)行器 恒溫裝置 測(cè)量與變送裝置 給定值 輸出值 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 圖 22 系統(tǒng)基本硬件結(jié)構(gòu) 框圖 （ 4）鍵盤(pán)輸入模塊：用 4*1 獨(dú)立的鍵盤(pán)。 系統(tǒng)基本硬件結(jié)構(gòu)框圖如 圖 22所示，其功能和原理如下。 系統(tǒng)的組成和工作原理 常用的溫度控制算法都采用 PID 算法。 采用數(shù)字可編程溫度傳感器 DS18B20 作為溫度檢測(cè)元件?？捎镁幊虒?shí)現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 2 系統(tǒng)總體分析與設(shè)計(jì) 系統(tǒng)方案選擇 主控芯片單片機(jī)的選型 建立單片機(jī)爐溫控制系統(tǒng)可以采用 8031 作為控制核心，以使用最為普遍的器件ADC0809 作模數(shù)轉(zhuǎn)換，控制上使用對(duì)電阻絲加電使其升溫。升溫是要用固態(tài)繼電器控制加熱，控制對(duì)象是電機(jī)絕緣漆的烘干溫度，所以恒溫控制在一百度。控制不方便，控制精度不高，從而造成產(chǎn)品質(zhì)量低、廢品率真高、工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)效率低等，這些都縮減了企業(yè)的效益。 （ 3） 智能控制技術(shù)階段。 爐溫控制的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 電阻爐是熱處理生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的加熱設(shè)備，它在機(jī)械、冶金等行業(yè)的生產(chǎn)中占有十分重要的地位。溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相 當(dāng)廣泛，比如溫室、水池、發(fā)酵缸、電源等場(chǎng)所的溫度控制。 目前 的圖形實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件通常用 VC或 VC++開(kāi)發(fā)，它具備編譯各種可視化程序的功能，可以使計(jì)算機(jī)通過(guò)監(jiān)控界面達(dá)到對(duì)被控對(duì)象的各種實(shí)時(shí)操控 [4]。單片機(jī)技術(shù)與傳感與測(cè)量技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)分析技術(shù)、電路設(shè)計(jì)技術(shù) 、可編程邏輯應(yīng)用技術(shù)、微機(jī)接口技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、軟件工程、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字信號(hào)處理、自動(dòng)控制、誤差分析、儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝等的結(jié)合，使得單片機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。對(duì)于不同控制系統(tǒng)，其適宜的溫度總是在一個(gè)范圍。 本設(shè)計(jì)采用以 8 位 AT89S52 單片機(jī)作為系統(tǒng)的 CPU。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 I 摘要 在工業(yè)生產(chǎn) 過(guò)程 中， 往往 需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐的溫度進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)節(jié)，因此需要一種合適的系統(tǒng)對(duì)其溫度進(jìn)行精確控制?，F(xiàn)場(chǎng)仿真表明，該系統(tǒng)在測(cè)試過(guò)程中 工作穩(wěn)定，滿足設(shè)計(jì)要求。溫度的變化影響各種系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)作，例如 冶金、機(jī)械、食品、化工各類工業(yè)中，廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等 ， 對(duì)工件的處理溫度要求嚴(yán)格控制 [1]。單片機(jī)將微處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、 I/O 接口電路等集成在一個(gè)芯片上的大規(guī)模集成電路，本身即是一個(gè)小型化的微機(jī)系統(tǒng) [2]。實(shí)時(shí)控制 系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理、存儲(chǔ)、反饋的功能；監(jiān)視系統(tǒng)完成對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的全天候的監(jiān)視，能在多操作控制點(diǎn)上自動(dòng)或手動(dòng)切換多路圖像，能遙控前端設(shè)備，能使攝像鏡頭自動(dòng)對(duì)焦等；管理信息系統(tǒng)完成各類所需信息的采集、接收、傳輸、加工、處理，是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心。溫度測(cè)試控制系統(tǒng)，控制對(duì)象是溫度。 因此，本課題以電爐爐溫為研究對(duì)象，以單片機(jī)為主要硬件平臺(tái)，編制基于智能化的溫控軟件，對(duì)電機(jī)上的絕緣漆進(jìn)行烘干的電阻爐溫度實(shí)時(shí)監(jiān)視控制系統(tǒng)，以提高控制精度，達(dá)到控制要求，從而提高企業(yè)效益。國(guó)際上，主要采用系統(tǒng)辨識(shí)、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等控制技術(shù)對(duì)爐溫進(jìn)行控制，如美國(guó) Conshohochen 廠在六七十年代曾在軋機(jī)控制中，引入在線參數(shù)估計(jì)機(jī)制和離散化模型，通過(guò)運(yùn)用廣義最小方差控制策略建立相應(yīng)的冶金加熱爐自適應(yīng)控制系統(tǒng)。 由于我國(guó)改革開(kāi)放的發(fā)展，國(guó)內(nèi)引進(jìn)和生產(chǎn)了一些比較先進(jìn)的控制設(shè)備，但是從整體上講，我們的電阻爐溫度控制技術(shù)比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家要落后四、五十年，一些中小型企業(yè)的控制技術(shù)仍以模擬儀表 系統(tǒng)控制為主導(dǎo)地位，這種系統(tǒng)的控制參數(shù)由人工選擇，需要配置專門(mén)的儀表調(diào)試人員，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且不準(zhǔn)確，一旦生產(chǎn)環(huán)境發(fā)生變化就需要重新設(shè)置。 （ 2）能夠以 DDC 控制方式，進(jìn)行升溫、恒溫過(guò)程。 （ 3）溫度 控制系統(tǒng) 的仿真 以 Proteus 為基礎(chǔ)，畫(huà)出電路圖加載各模塊，加載程序并模擬實(shí)際電路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行仿真。而且該單片機(jī)軟件編程自由度大，支持 ISP 在線編程，支持串口下載，使編程工作更加方便和自由地進(jìn)行。校正分為模擬電路校正和微處理器數(shù)字化校正，模擬校正有很多現(xiàn)成的電路，其精度不高且易受溫漂等干擾因素影響，數(shù)字化校正則需要在微處理系統(tǒng)中使用，將 Pt 電阻的電阻值和溫度對(duì)應(yīng)起來(lái)后存入 EEPROM 中，根據(jù)電路中實(shí) 測(cè)的 AD 值以查表方式計(jì)算相應(yīng)溫度值 [11]。 綜合多方考慮，經(jīng)過(guò)對(duì)各種溫度傳感器的比較，本設(shè)計(jì)決定采用 DS18B20 建立溫度檢測(cè)電路。當(dāng)實(shí)際溫度超過(guò)用戶設(shè)定的上、下限溫度時(shí)，系統(tǒng)還會(huì)通過(guò)聲音 、警報(bào)燈來(lái)報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的降升溫措施。實(shí)現(xiàn)以弱控強(qiáng)。由 P0 口作數(shù)據(jù)線， P0 口和 P2 口共同作地址線。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止，掉電后中斷可喚醒 [12]。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。 在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 P3 引腳號(hào)第二功能有， ： RXD（串行輸入） ： TXD（串行輸出） ： INT0（外部中斷 0） ： INT1（外部中斷 1） ： T0（定時(shí)器 0 外部輸入） ： T1（定時(shí)器 1 外部輸入） ： WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） ： RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RESET：復(fù)位輸入。 然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 脈沖將會(huì)跳過(guò)。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令， EA 必須接 GND。 RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如 表 22所示。 指令 4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 。 1602 液晶顯示模塊可以和單片機(jī) AT89C51 直接連接，其連接圖如 圖 25 所示 。其分辯力為 ℃ ，但若采用高分辨力模式，分辯力可達(dá) ℃。該器件既可以由單線總線供電，也可選用外部 +5V 電源（允許電壓范圍是 ～ ），進(jìn)行溫度 /數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)的工作電流約為 ，待機(jī)電流僅為25181。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。同時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位在當(dāng)前溫度值上，電路對(duì)振蕩器的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，計(jì)數(shù)器重新開(kāi)始計(jì)數(shù)直到回零。 ?SKIPROM 命令代碼［ CCH］：此命令執(zhí)行后的存儲(chǔ)器操作將針對(duì)在線的所有DS1820。 ?READPOWERSUPPLY 命令代碼［ B4H］：在本命令送到 DS1280 之后的每一個(gè)讀數(shù)據(jù)間隙，指出電源模式： “ 0” 為寄生電源； “ 1” 為外部電源。 其復(fù)位時(shí)序圖如 210 所示： 圖 210 DS18B20 的復(fù)位 時(shí)序圖 DS18B20 的讀時(shí)序： 對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)序分為讀 0 時(shí)序和讀 1 時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。它是用半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點(diǎn)作為切換裝置的具有繼電器特性的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件，單相 SSR為四端有源器件，其中兩個(gè)輸入控制端，兩個(gè)輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端 加上直流或脈沖信號(hào)到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài)。 輸入： 按輸入電壓的不同 類別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 電路中的 C C2 的選擇在 33pF，但電容太小會(huì)影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性。溫度 /數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)間的典型值為 。s 時(shí)，總線上所有的器件均被復(fù)位。固態(tài)繼電器采用低電壓輸 入方式，一般為 DC 3～ 10V。 圖 35 驅(qū)動(dòng)控制電路圖 在程序設(shè)計(jì)中用 控制 送出脈沖 信號(hào) 。系統(tǒng)的連接圖如圖 36 和 37 所示。聲報(bào)警電路圖如圖 38 所示。變壓器是這一電源電路的起始部分，將 220V 的電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楸驹O(shè)計(jì)所需的較低的電壓，就可以進(jìn)行下一階段的整流部分。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 軟件總體設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)是為了滿足系統(tǒng)功能的需要。當(dāng)設(shè)定的上、下限溫度為同一值時(shí)進(jìn)入恒溫工作模式，當(dāng)設(shè)定的上、下限溫度為不同 值時(shí)進(jìn)入有溫度范圍的