【正文】 的控制，這是二者的主要區(qū)別； （ 3） 智能溫度傳感器 (亦稱數(shù)字溫度傳感器 )。 溫度控制無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用。 DS18B20封裝形式及引腳功能 ...................................................................................9 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) .................................................................................................. 10 DS18B20供電方式 .................................................................................................. 12 DS18B20的測(cè)溫原理 ............................................................................................... 13 DS18B20 的 ROM命令 ............................................................................................ 14 DS18B20時(shí)序圖 ...................................................................................................... 15 溫度顯示模塊 ................................................................................................... 25 溫度控制模塊 .................................................................................................... 27 可控硅 BTA16 ......................................................................................................... 28 光電偶合器 MOC3021 ............................................................................................. 30 溫度報(bào)警模塊 .................................................................................................... 31 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .................................................................................................... 32 系統(tǒng)主程序 ....................................................................................................... 32 溫度采集子程序 .............................................................................................. 32 顯示子程序 ....................................................................................................... 33 溫度設(shè)定子程序 .............................................................................................. 33 PID控制算法 ..................................................................................................... 34 在線編程使用說明 ............................................................................................ 35 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 .......................................................................................................... 36 結(jié)束語 ........................................................................................................................... 37 致 謝 ............................................................................................................................. 38 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 39 附錄 1 ............................................................................................................................ 40 附錄 2 ............................................................................................................................ 41 附錄 3 ............................................................................................................................ 42 第一章 前言 課題背景 溫度是工業(yè)對(duì)象中主要的被控參數(shù)之一， 如 冶金、機(jī)械、食品、化工各類工業(yè) 生產(chǎn) 中，廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等，對(duì)工件的溫度處理要求嚴(yán)格控制， 單片機(jī) 溫度控制系統(tǒng)使溫度控制指標(biāo)得到了大幅度提高。某些增強(qiáng)型集成溫度控制器 (例如 TC652/653)中還包含了 A/D 轉(zhuǎn)換 器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處。 數(shù)字化溫度傳感器可以直接將溫度量以數(shù)字脈沖信號(hào)形式輸出，具有測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、外圍接口電路簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)。 頻率響應(yīng)特性 傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有 — 定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。 DS18B20內(nèi)部的高速緩存器包括一個(gè)高速暫存器 RAM和一個(gè)非易失性可電擦除的 EEPROM。 DS18B20 供電方式 DS18B20可以采用 外部電源供電和寄生電源供電兩種模式。 DS18B20測(cè)溫范圍 55℃ ~+125℃，以 ℃遞增。也可以在任何時(shí)刻發(fā)出復(fù)位命令中止數(shù)據(jù)的 讀取操作。之后在 T1 時(shí)刻將總線拉高，產(chǎn)生讀時(shí)間隙，讀時(shí)間隙在 T1時(shí)刻后 T2時(shí)刻前有效。 單片機(jī)以其卓越地性能 ,得到了廣泛地應(yīng)用 ,以深入到各個(gè)領(lǐng)域。 在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí) ， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。對(duì)于 89S52，如果 EA 接 VCC，程序讀寫先從內(nèi)部存儲(chǔ)器（地址為 0000H～ 1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為： 2021H~FFFFH。晶振正常工作、 WDT激活后，每一個(gè)機(jī)器周期 WDT 都會(huì)增加。默認(rèn)狀態(tài)下，在待機(jī)模式下， WDIDLE＝ 0， WDT 繼續(xù)計(jì)數(shù)。 TR2 開始 /停止控制定時(shí)器 2，若 TR2=1，定時(shí)器 2開始工作 C/T2 定時(shí)器 2定時(shí) /計(jì)數(shù)選擇標(biāo)志位， C/T2=0開始計(jì)時(shí)， C/T2=1外部事件計(jì)數(shù)。程序進(jìn) 入中斷服務(wù)后，這些標(biāo)志位都可以由硬件清 0。段碼從 P0口輸出。 圖 421可控硅結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)圖 可控硅是 P N P N2 四層三端結(jié)構(gòu)元件，共有三個(gè) PN結(jié)，分析原理時(shí)，可以把它看作由一個(gè) PNP 管和一個(gè) NPN 管所組成，其等效圖解如圖 422 所示 。 圖 424 陽極加正向電壓 由于電壓升高到 J2結(jié)的雪崩擊穿電壓后， J2 結(jié)發(fā)生雪崩倍增效應(yīng)，在結(jié)區(qū)產(chǎn)生大量的電子和空穴，電子時(shí)入 N1區(qū)，空穴時(shí)入 P2區(qū)。 不管可控硅的外形如何，它們的管芯都是由 P 型硅和 N 型硅組成的四層P1N1P2N2 結(jié)構(gòu)。 十六進(jìn)制數(shù)及空白字符與 P 的顯示段碼如 下 表？ ？所示。如表 5所示， 位是不可用的。 RCLK 串行口接收數(shù)據(jù)時(shí)鐘標(biāo)志位，若 RCLK=1，串行口將使用定時(shí)器 2溢出脈沖作為串行口工作方式 1和工作方式 3 的串口接收時(shí)鐘。為 了防止 WDT 在中斷保持低電平的時(shí)候復(fù)位器件， WDT 直到中斷拉低后才開始工作。當(dāng)WDT溢出，它將驅(qū)動(dòng) RSR引腳一個(gè)高個(gè)電平輸出。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串性通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。系統(tǒng)主要組成部分：主要由單總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 組成的溫度采集模塊，它通過溫度信號(hào)采集并經(jīng)溫度轉(zhuǎn)換后把信號(hào)輸入單片機(jī)，然后送 LED進(jìn)行顯示。主設(shè)備將該命令發(fā)給 DS18B20后發(fā)出讀操作， DS18B20會(huì)返回它的電源使用模式： 0為寄生電源， 1為外部電源?？梢栽谌魏螘r(shí)刻發(fā)出復(fù)位命令終止數(shù)據(jù)的寫入。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時(shí)知道在給定溫度下計(jì)數(shù)器的值和每一度的計(jì)數(shù)值。溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL 各由一個(gè) EEPROM字節(jié)構(gòu)成。芯片出 64 位ROM 和單線接口 存儲(chǔ)和控制邏輯 高速緩存器 溫度傳感器 高溫觸發(fā)器 TH 低溫觸發(fā)器 TL 匹配寄存器 8 位 CRC 發(fā)生器 電源檢 測(cè) C DQ VDD 內(nèi)部電源 VDD 圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8 位循環(huán)冗余檢驗(yàn) 48 位序列號(hào) 8 位分類編號(hào)（ 10H） MSB LSB MSB LSB MSB LSB 廠時(shí)默認(rèn)為 12位的轉(zhuǎn)換精度。 精度 精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 靈敏度的選擇 通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。 智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、 A/D轉(zhuǎn)化器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器（或寄存器）和接口電路。該傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成 ，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)中的一個(gè)典型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用了微機(jī)原理、自動(dòng)控制原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、鍵盤顯示技術(shù)等諸多方面的知識(shí)。而且因在設(shè)計(jì)中考慮到普遍性問題，所以成型產(chǎn)品不利于應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)方案的實(shí)施。 研究意義 溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)， 它是與人類的生活、工作關(guān)系最密切的物理量，也是各門學(xué)科與工程研究設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到和必須精確測(cè)量的物理量。當(dāng)前水溫經(jīng)過 DS18B20測(cè)量并送給單片機(jī) , 單片機(jī)經(jīng)過 PID算法校正后輸出信號(hào)控制可控硅進(jìn)行熱電爐燒水 , 最終使水溫保持在用戶的設(shè)定值上。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。因?yàn)槊恐?DS18B20 都可以設(shè)置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。 D