【正文】 0/256 3． 200 0． 200 9 1001 9/16 9/256 2． 880 0． 180 8 1000 8/16 8/256 2． 560 0． 160 7 0111 7/16 7/256 2． 240 0． 140 6 0110 6/16 6/256 1． 920 0． 120 5 0101 5/16 5/256 1． 600 0． 100 4 0100 4/16 4/256 1． 280 0． 080 3 0011 3/16 3/256 0， 960 0． 060 2 0010 2/16 2/256 0． 640 0． 040 1 0001 1/16 1/256 0． 320 0． 020 信息工程學(xué)院 基于 51單片機(jī)智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 44 頁 0 0000 0 0 （ 五 ）、 LM741 運(yùn)算放大器 與普通運(yùn)放功能相同，只是多了調(diào)零功能，使用更精確，性能更優(yōu)。在實(shí)際應(yīng)用中，如果只有一路模擬量輸出，或雖是多路模擬量輸出但并不要求輸出同步的情況下，就可以采用單緩沖方式 圖 4 DAC0832 內(nèi)部原理圖 （ 4） DAC0832 與單片機(jī)的接口電路圖 信息工程學(xué)院 基于 51單片機(jī)智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 44 頁 （四）、 ADC0804 1．所謂 A/D轉(zhuǎn)換器就是模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ Analog to Digital Converter 簡(jiǎn)稱 ADC），是將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。 WR2 為 DAC寄存器的寫選通信號(hào)。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)時(shí)分別作為地址高位字節(jié)和 1 1017 I/O P3： 口 P3口是帶內(nèi)部上拉的雙向 I/O 口，向 P3 口寫入1時(shí)， P3 口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的 P3 口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流 (見 DC 電氣特性 ) 89C51/89C52/89C54/89C58 的 P3 口腳具有以下特殊功能 10 RxD() 串行輸入口 11 TxD() 串行輸出口 12 /INT0() 外部中斷 0 13 /INT1() 外部中斷 14 T0() 定時(shí)器 0 外部輸入 AT89C52管腳圖 信息工程學(xué)院 基于 51單片機(jī)智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 44 頁 15 T1() 定時(shí)器 1 外部輸入 16 /WR() 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫信號(hào) 17 /RD() 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀信號(hào) RST 913 I 復(fù)位：當(dāng)晶振在運(yùn)行中只要復(fù)位管腳出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平即可復(fù)位，內(nèi)部有擴(kuò)散電阻 連接到 Vss， 僅需要外接一個(gè)電容到 Vcc 即可實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。因此，自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、 石油、化工、紡織、食品等輕重工業(yè)領(lǐng)域中，而在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)中，無論是過程控制技術(shù)、數(shù)據(jù)采集和測(cè)量技術(shù)，還是生產(chǎn)線的機(jī)器人技術(shù)，都需要有單片機(jī)的參與。因此，對(duì)溫度不僅要不斷地測(cè)量，而且要進(jìn)行控制。單總線數(shù)字式溫度傳感器有著獨(dú)特的單總線接口 ,可以在一條線上接多個(gè)傳感器 ,從而克服了模擬溫度傳感器與微機(jī)接口時(shí)的燈轉(zhuǎn)換等缺點(diǎn)。 此系統(tǒng)具有測(cè)溫電路簡(jiǎn)單、連接方便、轉(zhuǎn)換速度快、為上位機(jī)監(jiān)控部分可實(shí)時(shí)傳送溫度信號(hào)、控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，因此，具有較廣泛的應(yīng)用前景。 （ 1）在電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，為防止系統(tǒng)損壞或性能降低，大都安裝了用于監(jiān)視危險(xiǎn)溫度的傳感器，在多個(gè)熱點(diǎn)的系統(tǒng)中需要進(jìn)行多點(diǎn)溫度測(cè)量。多點(diǎn)溫度綜合監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)經(jīng)某飛機(jī)洞庫使用證明 ,其布線簡(jiǎn)單 ,提高了系統(tǒng)抗干擾能力 ,使用成本比購買傳統(tǒng)的單個(gè)溫度表及需長距布線節(jié)省數(shù)萬元 ,且便于更新?lián)Q代 ,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距傳輸與信息化管理。 溫度測(cè)量元件采用線性度好且時(shí)間常數(shù)小的 AD590，采集后經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換把溫度轉(zhuǎn)換成與其成正比的數(shù)字量。要實(shí)現(xiàn)對(duì)器件串行在系統(tǒng)編程 (ISP)和在應(yīng)用中編程 (IAP) ，該系列單片機(jī)是 80C51微控制器的派生器件是采用先進(jìn) CMOS工藝制造的 8位微控制器指令系統(tǒng)與 80C51 完全相同。 DAC0832的應(yīng)用特性 ? DAC0832是微處理器兼容型 D/A轉(zhuǎn)換器，可以充分利用微處理器的控制力 實(shí)現(xiàn)對(duì) D/A轉(zhuǎn)換的控制； ? 有兩級(jí)鎖存控制功能，能夠?qū)崿F(xiàn)多通道 D/A 的同步轉(zhuǎn)換輸出； ? DAC0832內(nèi)部無參考電壓源；須外接參考電壓源； ? DAC0832為電流輸出型 D/A轉(zhuǎn)換器，要獲得模擬電壓輸出是，需要外加轉(zhuǎn) 換電路。 AGND:模擬信號(hào)地。 /INTR：中斷請(qǐng)求信號(hào)輸出，低電平動(dòng)作。 ■ 鍵盤接口的控制方式： ，每當(dāng) CPU空閑時(shí)執(zhí)行鍵盤掃描程序。為了顯示數(shù)字或符號(hào)，要為 LED顯示器提供代碼，因?yàn)檫@些代碼是為顯示字形的，因此稱之字形代碼。 （ 2） 自檢子程序設(shè)計(jì) 自檢就是系統(tǒng)開始工作前，對(duì)系統(tǒng)所有的硬件進(jìn)行檢測(cè)，只有當(dāng)所有硬件準(zhǔn)備就緒才能進(jìn)行系統(tǒng)工作。 PID 控制參數(shù)的確定 （ 1）采樣周期 Ts 的確定 根據(jù)采樣定理亦稱香農(nóng)（ Shanon）定理可知，采樣頻率應(yīng)大于或等于被采樣信號(hào)所含最高頻率的兩倍，才能還原出原信號(hào)，即： ω s≥ 2ω max 其中：ω s— — 采樣頻率； ω max—— 被采樣信號(hào)中最高頻率。 選擇元件時(shí)應(yīng)從其性能價(jià)格比考慮，在保證性能要求的前提下，盡量減少成本。 三．功能說明 （一）、采集部分 ■ 利用 AD590以及接口電路把溫度轉(zhuǎn)換成模擬電壓，經(jīng)由 ADC0804 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。 、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，易于修改和維護(hù)。0804采樣的溫度值 call l1 mov r1,offh disp1:call disp djnz r1,disp1。 片選 0832 mov dprt,5000h movx dprt,a。溫度采集方面，一次命令全部單總線上的 DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，減少系統(tǒng)所需時(shí)間。 如以 25℃為參考值，則應(yīng)使其電壓輸出為 信息工程學(xué)院 基于 51單片機(jī)智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 19 頁 共 44 頁 ■ 第二步設(shè) VR2使 0℃ 時(shí)， OPA2的輸出為 =0V,而 25℃ 時(shí)， OPA2的輸出電壓為 =(零位調(diào)整 ) ■ 第三步：調(diào) VR3使 OPA3放大 5倍，如 OPA2的輸出為 ，則 OPA3的輸出為 ■ 各 OPA 的功能： OPA1：阻抗匹配； OPA2；減 ，并反相； OPA3：放大 5 倍 并反相。溫度傳感器的信號(hào)放大 線路中所使用的運(yùn)算放大器其型號(hào)也有很多，但由于 741 型的運(yùn)算放大器可以通過調(diào)節(jié)其 5 號(hào)管腳和 4 號(hào)管腳間的電位器，使得輸入端為零時(shí)，輸出也為零，從而提高了精度，而常用的 LM324 型運(yùn)算放大器雖然其價(jià)格較低，但其“零漂”現(xiàn)象較嚴(yán)重，不穩(wěn)定，所以選用 741 型的運(yùn) 算放大器。現(xiàn)我采用簡(jiǎn)便且行之有效的測(cè)算 Kp、 Ki、和 Kd的工程方法，其要點(diǎn)是： 1 由系統(tǒng)的開環(huán)單位階躍響應(yīng)曲線確定系統(tǒng)的增益（比例系數(shù)） K,系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)T和死區(qū)時(shí)間τ，并計(jì)算出系統(tǒng)的響應(yīng)率： 2如果控制系統(tǒng)只采用比例環(huán)節(jié)，則應(yīng)?。? 3如果控制系統(tǒng)只采用比例環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)，則應(yīng)?。? R= K T— τ (4— 6) Kp=1 R*τ （ 4— 7） Kp = R*τ ， Ki = R*τ 2 （ 4— 8） 信息工程學(xué)院 基于 51單片機(jī)智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 44 頁 4如果控制系統(tǒng)中比例、積分和微分三個(gè)環(huán)節(jié)都采用時(shí)，則應(yīng)?。? 控制系統(tǒng) PID參數(shù)的確定也可以采用其他工程方法，如擴(kuò)充臨界比例度法和擴(kuò)充響應(yīng)曲線法等，在實(shí)際應(yīng)用中也很有效。其工作原理：首先寫 CPU個(gè)指令（例mov、 inc、 dptr、 rrc、等）是否正常，如正常跳過檢查，否則繼續(xù)檢查 CPU直到正常；在檢查鍵盤的方法是寫一段鍵盤掃描程序，掃描一次如果沒有鍵按下正常跳過到顯示檢測(cè)，否 則繼續(xù)檢查鍵盤直到正常；在檢查顯示的方法是分別點(diǎn)亮 2個(gè)數(shù)碼管以 0、 9如正常則自檢完畢。因此提供給 LED 顯示器的字形代碼正好一個(gè)字節(jié)。 ，每隔一定時(shí)間執(zhí)行一次鍵盤掃描程序，定時(shí)可由單片 機(jī)的定時(shí)器完成。輸入單端正電壓時(shí)， VIN（ ）接地；而差動(dòng)輸入時(shí)，直接加 VIN（ +） VIN（ ） 。 信息工程學(xué)院 基于 51單片機(jī)智能溫度控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 44 頁 （ 3）、 DAC0832 的原理框圖如下所示：由圖可知數(shù)字量是通過兩級(jí)寄存器送至 D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端。 D0~D7:數(shù)據(jù)輸入線； ILE:數(shù)據(jù)允許鎖存信號(hào)，高電平有效； CS:輸入寄存器選擇信號(hào)，低電平有效。 P0也可以在訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)作地址的低字節(jié)，在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)作數(shù)據(jù)總線此時(shí)通過內(nèi)部強(qiáng)上拉傳送 1。 控制器（ mcu） （控制算法） 晶閘管控 制 電阻爐 D/A 溫度采集 A/D 實(shí)際溫度 設(shè)定溫度 + 目 錄 一．主要器件的使用和介紹 ........................................... 1 （一）、單片機(jī) ..................................................... 1 （二）、功能圖 ..................................................... 6 （三）、 DAC0832 .................................................... 6 （四）、 ADC0804 .................................................... 9 （五）、 LM741 運(yùn)算放大器 .......................................... 11 （六）、單片機(jī)鍵盤和鍵盤接口 ...................................... 11 （七）、 LED 顯示器接口 ............................................ 11 二．實(shí)際電路 ...................................................... 13 （一）、電路的制作 ................................................ 13 （二）、電路的調(diào)試 ................................................ 18 三．功能說明 ...................................................... 18 （一）、采集部分 .................................................. 18 （二）、控制部分 .................................................. 19 四、結(jié)束語 ........................................................ 20 五．致謝詞 ........................................................ 21 六．參考文獻(xiàn) ...................................................... 22 附錄一 元件明細(xì)表 ................................................ 23 附錄二 系統(tǒng)總程序 ................................................ 25 附錄三 英文資料及其譯文 .......................................... 29 附錄四 翻譯中文 .................................................. 38 附錄五 電路原理圖 ................................................ 44 信息工程學(xué)院