【正文】 在不考慮容器熱容量和環(huán)境溫度影響的情況下，水溫上升 1℃所需的時間達(dá)到秒，如果考慮容器熱容量和環(huán)境溫度的影響，時間可能更長。動態(tài)掃描顯示。 AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng) 最小系統(tǒng)包括單片機(jī)的基本供電、時鐘電路和復(fù)位電路。 一 .LED 顯示器的結(jié)構(gòu) 常用的 LED 顯示器 為 8段（或 7段， 8段比 7 段多了一個小數(shù)點(diǎn)“ dip” 段）。 如圖 38用 AT89C51 單片機(jī)控制 LED 靜態(tài)顯示方式接口 AT89C51單片機(jī) 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計 第 10 頁 圖 38 用 AT89C51 單片機(jī)控制 LED 靜態(tài)顯示方式接口 動態(tài)顯示方式 所謂的動態(tài)顯示，就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描）。鍵盤上閉合鍵的識別由專用的硬件譯碼器實現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼或鍵值的稱為編碼鍵盤。 當(dāng)檢測到按鍵釋放后，也要經(jīng)過5～ 10ms 的延時，待后沿抖動消失后，才能轉(zhuǎn)入該鍵的處理程序。 （ 4） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) 。圖 33中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1的預(yù)置值 [9]。 表 37： DS18B20 暫存寄存器分布 寄存器內(nèi)容 字節(jié)地址 溫度值低位（ LS Byte） 0 溫度值高位（ BS Byte） 1 高溫限值（ TH） 2 低溫限值（ TL） 3 配置寄存器 4 保留 5 保留 6 保留 7 CRC 校驗值 8 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)（單片機(jī)）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進(jìn)行復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作 。寄生供電時 DS18B20發(fā)送“ 0”，外界電源供電 DS18B20 發(fā)送“ 1”。在外接電源方式下，可以充分發(fā)揮 DS18B20 寬電源電壓范圍的優(yōu)點(diǎn)，即使電源電壓 VCC 降到 3V 時，依然能夠保證溫度量精度。一些常用的小型電磁繼電器，由于受電流大小的限制，只能控制功率較小的負(fù)載。 二 .固態(tài)繼電器的分類 固態(tài)繼電器是一種四端器件，兩端輸入，兩端輸出。 本設(shè)計固態(tài)繼電器的選擇與應(yīng)用 [10] 由于固態(tài)繼電器的輸出采用的光電耦合器對信號進(jìn)行了隔離，本設(shè)計無需再接光電耦合器了。 c) 比例積分控制（ PI控制） 由于比例積分控制的特點(diǎn)是控制器的輸出與 偏差的積分比例，積分的作用使過渡過程結(jié)束時無余差，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。 在軟件程序中加上測溫子程序時，原來很穩(wěn)定的顯示變得很閃爍，多次修改掃描時間，不能達(dá)到好的效果 。實踐和經(jīng)驗證明，相對 RAM和其它寄存器而言，程序計數(shù)器最容易受干擾的影響。該電路的原理圖如下： 圖 51 看門狗電路 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計 第 33 頁 U4： B 的清零端 CLR 和正觸發(fā)端 B 接高電平，因此整個電路的輸出完全取決于負(fù)觸發(fā)端 A 輸入狀態(tài)和 Cx、 Rx的數(shù)值。但是，該電路采用了不少分立元件，這實際上降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。*******顯示子程序 MAIN: MOV R7,50 MOV 30H,3 MOV 31H,2 MOV 32H,1 MOV 33H,1 MOV 34H,2 MOV 35H,3 CLR A MAIN2:ACALL disp1 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計 第 39 頁 DJNZ R7,main DISP1:MOV DPTR,TAB MOV A,30H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P1,3FH CLR ACALL TM MOV A,31H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P1,3FH CLR ACALL TM MOV A,32H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P1,3FH CLR ACALL TM RET TAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,0 TM: MOV R3,250 TM1:NOP NOP NOP DJNZ R3,TM1 RET END 附錄五 按鍵子程序 KEY:MOV CNT,80 JB K_INM,KEY1 ACALL DISP1 ACALL DISP1 JB K_INM,KEY1 WAIT0: JB K_INM,KEY2 ACALL DISP1 DJNZ CNT,WAIT0 KEY2: MOV A,DI ADD A,5 DA A MOV DI,A SUBB A,09H JC KEY1 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計 第 40 頁 MOV DI,0 KEY1: MOV CNT,80 JB K_INH,KEY4 ACALL DISP1 ACALL DISP1 JB K_INH,KEY4 WAIT1: JB K_INH,KEY3 ACALL DISP1 DJNZ CNT,WAIT1 KEY3: MOV A,ZHO ADD A,1 DA A MOV ZHO,A CJNE A,10H,KEY4 MOV ZHO,0 KEY4: MOV CNT,80 JB KI,KEY_BACK ACALL DISP1 ACALL DISP1 JB KI,KEY_BACK WAIT2: JB KI,KEY5 ACALL DISP1 DJNZ CNT,WAIT2 KEY5: MOV A,GAO ADD A,1 DA A MOV GAO,A CJNE A,10H,KEY_BACK MOV GAO,0 KEY_BACK: RET :MOV R3,64H DEL3: MOV R4,384H DEL4: NOP NOP NOP DJNZ R4,DEL4 DJNZ R3,DEL3 RET 附錄六 DS18B20 溫度檢測子程序 GETTMP:ACALL RESET_PULSE ACALL PRESENCE MOV A,0CCH ACALL WRITE_BYTE 。 在整個畢業(yè)設(shè)計過程中， 老師總是很扼要的指出問題所在，一針見血，幫我解 決了很多煩惱的問題。 一旦干擾破壞了智能儀器程序的正常運(yùn)行， CPU 因程序跑飛而不能使 腳輸出定使脈沖， U4:B 不再被連續(xù)觸發(fā) QB，在干擾前最后一個觸發(fā)脈沖引起的暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，有高變低。進(jìn)而由 CPU 作一系列故障檢測和分析判斷，然后自動在合適的地址上迅速恢復(fù)程序的正常運(yùn)行。CPU在接到中斷申請后，若中斷開發(fā)，便中斷主程序執(zhí)行，八主程序中斷，中斷結(jié)束后再返回到主程序執(zhí)行，如此不斷循環(huán)。 PWM 流程圖（定時中斷 1子程序 1ms 定時）如圖 330。 b) 比例控制 (P 控制 ) 比例控制的特點(diǎn)是控制器的輸出與偏差成比例，輸出量的大小與偏差之間有對應(yīng)關(guān)系。 （ 2） TTL 驅(qū)動 SSR，見圖 322。 （ 4） 能承受的浪涌電流大：其數(shù)值可為 SSR 額定值的 6～ 10倍。本設(shè)計采用的脈寬調(diào)制輸出控制電爐與電源的接通和斷開的比例，以通斷控制調(diào)壓法控制電爐的輸入功率。 [3].DS18B20 的外部電源供電方式 外部電源供電方式 如下圖 319 所示 ， DS18B20 工作電源由 VDD 引腳接入，此時 I/O 線不需要強(qiáng)上拉，不存在電源電流不足的問題， 也是本設(shè)計選用的一種DS18B20 工作方式，此方式 可以保證轉(zhuǎn)換精度，同時在總線上理論可以掛接任意多個 DS18B20 傳感器 如下圖 320所示 ，組成多點(diǎn)測溫系統(tǒng)。 寫暫存器 0F0H 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的 4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表 1所示。 圖 316 DS18B20 測溫原理 計數(shù)器 1 加 1 低溫系數(shù)晶振振 停止 ＝ 0 計數(shù)器 2 高溫系數(shù)晶振 溫度寄存器 ＝ 0 LSB 置位 /清除 斜率累加 器 預(yù)置 比較 預(yù)置 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計 第 15 頁 圖 316中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。目前 DS18B20 批量采購價格僅 10 元左右。在鍵閉合穩(wěn)定時，讀取鍵的狀態(tài)，并且必須判別鍵號；圖 311 按鍵電路 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計 第 12 頁 當(dāng)鍵釋放穩(wěn)定后，再做處理。 這是用軟件來實現(xiàn)的。應(yīng)根據(jù)實際情況確定，以上表格用來參考。 三 .AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)連接原理圖 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計 第 8 頁 本設(shè)計的 AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖。本設(shè)計選用的是5V供電， 2A 250VAC 的 固態(tài) 繼電器。這樣的選擇使得整個電路的硬件設(shè)計更為簡化， 節(jié)省了單片機(jī)的資源 [5] 。 技術(shù)指標(biāo) 單片機(jī)水溫控制電路設(shè)計 第 3 頁 1．門限溫度可以在 40～ 90℃之間設(shè)定； 2．可以通過用鍵盤人工設(shè)定門限溫度； 3．用數(shù)碼管顯示設(shè)定溫度和實際溫度。 水溫控制在工業(yè)及日常生活中應(yīng)用廣泛 ,分類較多 ,不同水溫控制系統(tǒng)的控制方法也不盡相同 ,其中以 PID 控制法最為常見 ,但是 ,常規(guī)調(diào)節(jié)三個參數(shù)的整定一般需要經(jīng)驗豐富的工程技術(shù)人員來完成 ,步驟繁瑣復(fù)雜 ,既耗時又耗力 .而且當(dāng)對象特征變化時 ,又要重新整定 ,并且在現(xiàn)代工業(yè)控制過程中 ， 許多被控對象機(jī)理復(fù)雜 ,這種情況下 ,采用常規(guī) PID調(diào)節(jié)器 ， 三個參數(shù)的整定比較困難 ， 為此本文提出了采用 歸一參數(shù)整定法 ， 即只整定一個參數(shù) ,這樣減少了許多工作量 ， 提高了工作效率 ， 為實現(xiàn) 簡易 的自整定控制帶來方便 [3]。要求顯示實際溫度和門限溫度，并且要求門限水溫可以由人工通過鍵盤來設(shè)定。由此可見，對于指令執(zhí)行時間一般為幾個微妙的單片機(jī)應(yīng)用電路來說，控制速度幾乎沒有熱核限制。 按鍵部分的設(shè)計考慮到單片機(jī) I/O 資源不足的緣故，本設(shè)計采用三個按鍵分別用來設(shè)定門限值十位、個位和一位小數(shù)位。 一 .時鐘和時鐘電路 時鐘電路是計算機(jī)的心臟，它控制著計算機(jī)的工作節(jié)奏。每一個段對應(yīng)一個發(fā)光二極管。 在多位 LED顯示時 ,為簡化硬件電路 ,節(jié)省 I/O 口資源 ,通常將所有位的段碼 線 相應(yīng)的并聯(lián)在一起 ,由一個 8 位 I/O 口控制 ,而各位的共陽極或共陰極分別由相應(yīng)的 I/O 線控制 ，形成各位的分時選通。靠軟件識別的稱為非編碼鍵盤。 二 .獨(dú)立式按鍵 鍵盤可分為獨(dú)立連接式和行列式（矩陣式）兩類， 本設(shè)計使用的是獨(dú)立連接式，所以這里只介紹獨(dú)立連接式。 （ 5）溫 度 范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10～ +85℃ 時精度為 177。 一 .DS18B20 有 4個主要的數(shù)據(jù)部件 : （ 1） 光刻 ROM 中 的 64位序列號是出廠前被光刻好的 ,他可以看作是該DS18B20 的地址序列碼。復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放，當(dāng) DS18B20 收到信號后等待 16～60微秒左右，后發(fā)出 60～ 240 微秒的