【正文】 控制執(zhí)行程序流程圖如圖 49所示 (見下頁 )。 圖 44 DS18B20讀時間隙 圖 寫 子 程序 由于只有一條 I/O 線，主機 1Wire 總線的寫操作只能逐位進行，連續(xù)寫 8 次即可寫入總線一個字節(jié)。該接口電路不僅能同時進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，也可作為一個同步移位寄存器使用。 為了在關(guān)機和超溫保護的狀態(tài)下能可靠地關(guān)斷加熱電源，電路中加入了繼電器控制加熱電源。 顯示和鍵盤電路設(shè)計 顯示和鍵盤電路圖 顯示和鍵盤電路如圖 37所示： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 19 S2SWPBS1SWPBS3SWPBS4SWPBA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10+5V12345678161514131211109200RP11 2 3 54 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 213 34 45 6 58 87 6 7p1 p2 p3 p4B018B117B216B315B414B513B612B711VCC20OE19T/R1A79A68A57A46A35A24A02A13GND10U274LS373+5V16872345GNDp4p2p1p3+5VK1K2K3K4XTAL119XTAL218RST9PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31123456873233343536373839212223242526272810111213141516171AT89S52 圖 37 顯示和鍵盤電路 顯示部分設(shè)計 本系統(tǒng)中本系統(tǒng)采用的是共陽極 LED 顯示器，位選應(yīng)接高電平， P2 口輸出的段選信號，通過 74LS373 芯片接 LED 段碼引腳， 74LS373 的高電平輸出電流在 15毫安左右，可以驅(qū)動 LED 顯示。此外， 在單線總線上可以放置多個DS18B20 ，而且如果它們都使用外部電源，可以同時完成溫度變換。需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。 AT89S52系統(tǒng)中晶振可在 0～ 24MHz 選擇。在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實現(xiàn)某一任務(wù)，都是通過編寫程序來實現(xiàn)的。本設(shè)計采用RS232C 串行通信方式。 LED 數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機接口簡單易行。斜坡式累加器用來補償感溫振蕩器的非線性，以期在測溫時獲得比較高的分辨力。 主要器件的選擇 傳感器 根據(jù)上節(jié)結(jié)論，本設(shè)計采用溫度傳感器 DS18B20， DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干擾能力、強易配處理器等優(yōu)點，溫度測量范圍－ 55～＋ 125℃ ，可直接 將 溫度 值 轉(zhuǎn) 換 成數(shù)字 量。相對于方案一，在功能、性能、可操作性等方面都有較大的提升。故基于單片機和組態(tài)王的溫度控制系統(tǒng)，相對于傳統(tǒng)單片機溫控裝置，勢必將減輕設(shè)備操作人員的工作量和工作環(huán)境，使得企業(yè)生產(chǎn)管理更加規(guī)范化，提高了效率。多點溫度測控系統(tǒng)未來的發(fā)展前景也將十分廣闊， 溫 度 測控技術(shù)的發(fā)展趨勢隨著傳感技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機的應(yīng)用將由簡單的以數(shù)據(jù)采集處理和監(jiān)測，逐步轉(zhuǎn)向以知識處理和應(yīng)用為主。模擬溫度傳感器適合需要低成本、小體積和低功耗的應(yīng)用。上位機 PC 與單片機之間通過 RS232 串口實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，又 組態(tài)軟件 King View 具有強大的數(shù)據(jù)采集、處理功能和友好的人機界面， 故基于單片機和組態(tài)王的溫度控制系統(tǒng)， 可以理想地實現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備的實時監(jiān)控。 此系統(tǒng)具有成本低、可靠性高、使用方便等特點，可廣泛用于倉庫測溫、樓宇空調(diào)溫度控制、生產(chǎn)過程監(jiān)控等。另一種是溫度開關(guān)或邏輯輸出傳感器，這種傳感器會在溫度超過某個默認值時輸出特定的邏輯訊號。除了硬件控制設(shè)備 的 不斷完善，軟件系統(tǒng)的研制開發(fā) 也 將不斷深入完善，其中主要以專家系統(tǒng)為代表的智能管理系統(tǒng)已取得了不少研究成果。 課題要求 設(shè)計的任務(wù)是采用單片機為核心器件，配合單總線數(shù)字溫度傳感 DS18B20 實現(xiàn)多點溫度采集與控制，數(shù)碼管實時顯示溫度，通過 RS232 協(xié)議實現(xiàn)與上位機的通信，上位機通過組態(tài)王軟件對下位機的工作進行實時監(jiān)控并能設(shè)定下位機的工作參數(shù) 。相對于方案二，硬件電路簡單，易于操作，具有更高的性價比，更大的市場。 DS18B20 遵循嚴(yán)格的單線串行通信 協(xié)議，每一個 DS18B20 在出產(chǎn)時都用激光進行了調(diào)校，并具有唯一的 64位序列號，多個 DS18B20 可以共存于同一條線上。 這是通過改變計數(shù)器對溫度每增加一度所需計數(shù)的值來實現(xiàn)的。本設(shè)計只要求顯示所測溫度數(shù)據(jù)，所以可用 LED 顯示。 RS232C 是由美國電子工業(yè)協(xié)會（ EIA）正式公布的，在異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線。編寫程序不但工作量大、周期長，而且容易犯錯誤，不能保證工期。外接電 C C2的 大小會影響振蕩器頻率的穩(wěn)定度、起振時間及溫度穩(wěn)定性。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓 波動和負載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流電壓。注意只要外部電源處于工作狀態(tài) ， GND（地）引腳不可懸空。另外 74LS373 的輸出接上拉電阻，幫助驅(qū)動顯示器。當(dāng)溫度超過120176。在進行異步通信時，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分別在各自的時鐘（ TCLK 和 RCLK）控制下進行的，但都必須與字符位數(shù)的波特率保持一致。如程序 所示 ，當(dāng) MCS51 單片機的時鐘頻率為 12MHz 時，程序中的語句 _nop_()。 PID 控制算法 溫度 PID 控制原理是先求出實測溫度與設(shè)定溫度的偏差值。溫控過程中功率電路輸出的脈沖電流方波寬度始終受溫度 差信號的調(diào)節(jié)控制原理如圖 48所示： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 28 圖 48 PWM控制原理圖 該 控制執(zhí)行程序設(shè)計主要包括： PWM 波的設(shè)計、 PID 控制算法設(shè)計等。 從總線讀數(shù)據(jù)時，主機首先拉低總線 1μs 以上然后釋放，在釋放總線后的 1～ 15μs 內(nèi)主機對總線的采樣值即為讀取到的數(shù)據(jù) ， 具體程序見附錄 B。 MCS51 內(nèi)部含有一個可編程全雙工串行通信接口，具有 UART 的全部功能。 此外， 系統(tǒng) 還設(shè)有 過熱保護電路 ，如圖 39。 測溫電纜線建議 采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接 VCC和地線，屏蔽層在源端單點接地。這就允許在變換時間內(nèi)其它數(shù)據(jù)在單線上傳送。由于經(jīng)整流電路整流后的電壓含有較大的交流分量，會影響到負載電路的正常工作。 10uf。 M A X 2 3 2V +C 2 +C 2 C 1 +C 1 V 2451361 291 3871 41 01 11 61 5V C C1 0 u f1 0 u f1 0 u f1 0 u f++++ 圖 212 MAX232引腳 上位機組態(tài)監(jiān)控 組態(tài)“ Configuration” 就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務(wù)的過程。有并行和串行兩種通信方式，為了節(jié)約傳輸線成本。 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用 LED 數(shù)碼管是 一種較好的選擇。然后計數(shù)器又開始計數(shù)直到 0，如果門周期仍未結(jié)束，將重復(fù)這一過程。為了簡化輸出通道的硬件結(jié)構(gòu)，考慮到加熱系統(tǒng)具有較大的熱慣性，本設(shè)計采用脈沖寬度調(diào)制的控制方法，即 PWM 波控制。該儀器電路簡單、功能可靠、測量效率高，很好的彌補了傳統(tǒng)溫度測量的不足。 組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng) 軟件 ，是新型的工業(yè) 自動控制系統(tǒng) ，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng) ，為實施數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、生產(chǎn)控制 提供了基礎(chǔ)平臺，它可以和檢測、控制設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)，在過程監(jiān)控中發(fā)揮核心作用，可以幫助企業(yè)降低運作成本，提高生產(chǎn)效率。在社會生產(chǎn)許多場合，只有對溫度的精確的測量，才能保證精確的控制。模擬溫度傳感器的輸出還可 以送到比較器來產(chǎn)生超溫指示信號，或直接送到模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入，用來顯示實時溫度數(shù)據(jù)。 其中 控制范圍為 室溫 到 120℃， 誤差小于 ℃。 關(guān)鍵詞 ： AT89S52； DS18B20； 溫度控制 ； 組態(tài)王； RS232 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 Abstract In industrial and agricultural production and daily life,all sectors are closely related to Measurement and Control occupy a very important position. At present,temperature measurement and control equipment has bee normal working majority of the premise that and the temperature requirements more stringent. Therefore,the temperature measurement and control method of attracting increasing attention. The paper introduces a temperature control system,the detection and control of the controlled objects are acplished by slave puters,and the supervision of the controlled objects and slave puters is implemented in the host puter based on King and Microprocessor AT89S52 build up sensor works,which ac hieve the design of hardware and software for multiple spots temperature detected and control Paper describes the DS18B20 temperature measurement method and application of incremental PID loop control algorithm and mode of PWM power by controlling the solid state relay must cycle on/off duty cycle, and ultimately to electric oven temperature entire temperature detected and control system is capable of detecting and controlling multiplepoint temperature for accurate measurement,the controlling range from the room temperature to 120℃ ， control error is less than ℃ .The munication between PC and microprocessor based on RS2332 is described in detail in the View software supports a powerful platform for real time detection supports powerful function for data acquisition and management and manmachine state detection for temperature detected and control system based on Microprocessor and King View software is designed to detect the devic