【正文】 制數(shù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)數(shù)據(jù)，各分為十位數(shù)和個(gè)位數(shù)。當(dāng)不通電時(shí)，則開關(guān)觸點(diǎn) 斷開。 當(dāng)有鍵按下時(shí)，按鍵的觸點(diǎn)在閉合和斷開時(shí)均會產(chǎn)生抖動(dòng)，這時(shí) 觸點(diǎn)的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如果不妥善處理，將會使按鍵命令的錯(cuò)誤執(zhí)行和重復(fù)執(zhí)行。非編碼鍵盤有：獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)、矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)。此時(shí)每片 164 的并行輸出口將送出保存在內(nèi)部移位寄存器中的 8 位的段碼給數(shù)碼管，令數(shù)碼管穩(wěn)定地顯示所需的字符。為了保護(hù)各段 LED 不被損壞，需要外加限流電C 64 位 ROM 和 單 線 接 口 高速緩存 存儲器與控制邏輯 溫度傳感器 高溫觸發(fā)器 TH 低溫觸發(fā)器 TL 配置寄存器 8 位 CRC 發(fā)生器 Vdd MCS51 單片機(jī)測溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15 阻。用戶要去改動(dòng)， R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。 51 系列單片機(jī)還可使用外部時(shí)鐘。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 (9) PSEN:外部程序存儲器選通信號（ PSEN）是外部程序存儲器選通信號。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號 。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL 邏輯電平。 圖 主板 電路 中央處理器 MCS51 系列單片機(jī)是 8 位增強(qiáng)型，其主要的技術(shù)特征是為單片機(jī)配置了完善的外部并行總線和具有多級識別功能的串行通訊接口（ UART），規(guī)范了功能單元的 SFR 控制模式及適應(yīng)控制器特點(diǎn)的布爾處理系統(tǒng)和指令系統(tǒng)。為了節(jié)省系統(tǒng)本身的硬件資源，在這里 LED 的顯示方式采用串行靜態(tài)顯示 方式 。單片機(jī)以其較高的性能價(jià)格比受到了人們的重視和關(guān)注。 通過溫度傳感器將 采集的 溫度信號轉(zhuǎn)換成 與之相 對應(yīng)的電信號，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 送入到控制芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展 ， 新型的數(shù)字化溫度傳感器其精度 、 穩(wěn)定性 、 可靠性及抗干擾能力都優(yōu)于模擬的溫度傳感器 。目前的溫度檢測技術(shù) 原理 很多，大致包括以下幾種 :(1)物體熱脹冷縮原理 (2)熱電效應(yīng) (3)熱阻效應(yīng) (4)利熱輻射原理。 溫度作為一個(gè)基本物理量，它是一個(gè)與人們的生活環(huán)境、生產(chǎn)活動(dòng)密切相關(guān)的重要物理量。從而實(shí)現(xiàn) 低溫狀態(tài)時(shí)電熱 絲加熱 升溫 ，高溫狀態(tài)時(shí)電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng) 來降溫，使得溫度始終處于設(shè)定的溫度范圍內(nèi)， 從而實(shí)現(xiàn)對 保溫箱溫度的顯示和控制 。熟悉 Protel 軟件的使用方法。(1)晶體管溫度檢測元件 (2)集成電路溫度檢測元件 (3)核磁共振溫度檢測器 (4)熱噪聲溫度檢測器 (5)石英晶體溫度檢測器 (6)光纖溫度檢測器 (7)激光溫度檢測器 。 由單片機(jī)組成的溫度測控系統(tǒng) ,通過在單片機(jī)外部添加各種接口電路，可構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)對溫度控制對象的溫度的顯示和控制。 (2) 硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件 方案一并考慮。 溫度檢測 本課題設(shè)計(jì)的溫度控制范圍為 2580 攝氏度 ，溫度傳感器采用 半導(dǎo)體集成溫度傳感器 DS18B20，它 具有較高的精度和重復(fù)性，不需輔助電源，線性好，使用方便，便于微機(jī)系統(tǒng)測控。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)的軟件 設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，采用模塊化設(shè)計(jì)可以簡化系統(tǒng)軟件的編寫，使軟件編寫思路更加簡單明了。 如圖 為 AT89C51 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。對 P1 端口寫 “1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。特殊寄存器 AUXR(地址8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 (12) XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。由于單片 機(jī)運(yùn)行過程中，其本身的干擾或外界干擾會導(dǎo)致出錯(cuò)，此時(shí)我們可按復(fù)位鍵重新開始運(yùn)行。第 4 個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。 DS18B20 采用 3 腳 PR－ 35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如 圖 所示。 MCS51 系列單片機(jī)的串行口 RXD， TXD 為一個(gè)全雙工串行通信口，當(dāng)工作在方式 0下可作同步移位寄存器用，其數(shù)據(jù)由 RXD（ ）端串行輸入或輸出；而同步移位時(shí)鐘由 TXD（ ） 串行輸出，在同步時(shí)鐘的作用下，實(shí)現(xiàn)由串行到并行的數(shù)據(jù)通信。由于 74LS164 在低電平輸出時(shí)，允許通過的電流達(dá) 8mA，故不必添加 驅(qū)動(dòng)電路，亮度也比較理想。鍵盤的工作方式有：查詢方式（編程掃描，定時(shí)掃描方式）、中斷掃描方式。另一方面，許多外部設(shè)備在開關(guān)過程中會產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾信號，如果不隔離會使系統(tǒng)進(jìn)行錯(cuò)誤的處理。 繼電器控制電路 如圖 所示： 廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 20 開始 初始化溫度參數(shù) 采樣當(dāng)前溫度 當(dāng)前溫度和設(shè)定溫度送顯示緩沖 設(shè)定溫度 當(dāng)前溫度 繼電器閉合 繼電器斷開 維持狀態(tài) 讀鍵盤 鍵值？ 向上鍵 向下鍵 設(shè)定溫度減 1 設(shè)定溫度加 1 無鍵按下 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本次單片機(jī)溫控系統(tǒng)的 功能是由硬件電路配合軟件來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng) 硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了 。非編碼鍵盤的鍵輸入程序應(yīng)完成的基本任務(wù) ： ① 監(jiān)測有無鍵按下；鍵的閉合與否，反映在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，所以通過電平的高低狀態(tài)的檢測，便可確認(rèn)按鍵按下與否 。 對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，使系統(tǒng)達(dá)到本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求。 通過這次設(shè)計(jì)學(xué)會了查找問題、分析問題、處理問題的方法，可以說為今后的工作、學(xué)習(xí)都打下了比較堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 硬件設(shè)計(jì)，用 Protel軟件畫好電路原理圖。當(dāng)設(shè)定溫度比當(dāng)前溫度高 2℃ 以上時(shí)， 置 1，使其輸出高 電平，用以驅(qū)動(dòng)繼電器，使繼電器閉合，保溫 箱開始加熱。 根據(jù)輸入電壓參數(shù)值大小，可確定工作電壓大小?？刂频姆绞街饕心M量控制和開關(guān)量控制。 單片 機(jī) 應(yīng)用系統(tǒng)中 ，鍵盤掃描只是 CPU 的工作內(nèi)容之一。 A、 B 為串行輸入端，QA~QH 為串行輸出端， CLK 為串行時(shí)鐘輸入端， RM 為串行輸出清零端， VCC 為 +5V 電源輸入 端， GND 為接地端。 表 33 數(shù)碼管各段與輸出口各位的對應(yīng)關(guān)系 輸出口各位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 數(shù)碼管各段 dp g f e d c b a 如使用共陽極數(shù)碼 管，數(shù)據(jù)為 0 表示對應(yīng)字段亮，數(shù)據(jù)為 1 表示對應(yīng)字段暗；如使用共陰極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為 0 表示對應(yīng)字段暗，數(shù)據(jù)為 1 表示對應(yīng)字段亮。器件中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)， DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測量。溫度傳感器的種類很多，根據(jù)現(xiàn)場使用條件，選擇恰當(dāng)?shù)膫鞲衅黝愋筒拍鼙ＷC測量的準(zhǔn)確可靠，并且同時(shí)達(dá)到增加使用壽命和降低成本的目的。 AT89C51 的 RST 引腳為復(fù)位端，該引腳連續(xù)保持 2 個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)時(shí)鐘振動(dòng)周期）以上高電平，則可使單片機(jī)復(fù)位。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， EA必須接 GND。 內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。 本 設(shè)計(jì)本著實(shí)用性 和適用性的要求 ，選擇AT89C51 單片機(jī)作為中央處理器。這種顯示方法用于顯示位數(shù)少、顯示亮度大的地方能夠達(dá)到很好的顯示效果。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的實(shí)際情況和要求，在本次設(shè)計(jì)中采用 AT89C51 作為系統(tǒng)的控制芯片。軟件主要完成對采集的溫度信號進(jìn)行處理及顯示控制等功能。接觸式檢測的方法主要包括基于物體受熱體積膨脹性質(zhì)的膨脹式溫度檢測儀表；基于熱電效應(yīng)的熱電偶溫度檢測儀表。目前 ,半導(dǎo)體溫度傳感器工作的溫度范圍還限于 50～ 150 ℃。 采用單片機(jī)來對溫度進(jìn)行控制 ， 不僅具有控制方便 、 組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn) ， 而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo) ， 從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量 。MCS51 單片機(jī)測溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) I MCS51 單片機(jī)測溫 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 內(nèi)容 摘要 本設(shè)計(jì)是以一個(gè)保溫箱為控制對象，以 AT89C51 為控制系統(tǒng)核心，通過單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對保溫箱溫度的顯示和控制功能。 因此單片機(jī)對溫度的控制問題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中 經(jīng)常會遇到的問題 。未來主要的研究方向?qū)⑹侨绾螖U(kuò)大它的溫度適用范圍 ,以及智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方面 。非接觸式檢測方法是利用物體的熱輻射特性與溫度之間的對應(yīng)關(guān)系，對物體的溫度進(jìn)行 檢測，主要有亮度法、全輻射法和比色法等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示 ： 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 就是為本單片機(jī)溫控系統(tǒng)選擇合適的、最優(yōu)的系統(tǒng)配置 ，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機(jī) 、 設(shè)計(jì)合適的接口電路 等 。 AT89C51 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器 ，具有 4K 的 系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。 控制電路 控制電路作為單片機(jī)系統(tǒng)的后向通道，他是將單片機(jī)處理后的數(shù)字 控制 信號用輸出口輸出，并將該數(shù)字信號用于對控制對象的控制。 AT89C51 簡介 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的 具有 低電壓，高性能CMOS 的 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。在 flash 編程時(shí)， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。 P3口亦作為 AT89C51特殊功能（第二功能）使用，如表 31 所示。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA應(yīng)該接 VCC。內(nèi)部復(fù)位電路在每一個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 期間采樣斯密特觸發(fā)器的輸出端，該觸發(fā)器可抑制 RST 引腳的噪聲干擾，并在復(fù)位期間不產(chǎn)生 ALE 信號，內(nèi)部 RAM 處于不斷電狀態(tài)。 DS18B20MCS51 單片機(jī)測溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 溫度傳感器的內(nèi) 部存儲器還包括一個(gè)高速暫存ＲＡＭ和一個(gè)非易失性的可電擦除的EERAM。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將－ 55℃所對應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 溫度寄存器中，計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃所對應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。如要顯示“ 0”，共陽極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為： 11000000B（即 C0H）；共陰極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為：00111111B（ 3FH）。具體輸入輸出關(guān)系如表 35所示。 CPU 忙于各項(xiàng)任務(wù)時(shí)，如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。本系統(tǒng)采用的是開關(guān)量控制。如采用 TTL 或 CMOS等邏輯電平控制時(shí)， 采用有足夠帶載能力的低電平驅(qū)動(dòng)，并盡可能使 “ 0” 電平低于 V。當(dāng)設(shè)定溫度比當(dāng)前溫度低 2℃ 以下時(shí)， 置零，使繼電器斷開，保溫箱停止加熱。 軟件設(shè)計(jì)，畫好程序流程圖，設(shè)計(jì)主程序和子程序。 望老師和同學(xué)多多提出寶貴意見。 在仿真器上對系統(tǒng)進(jìn)行軟、硬件調(diào)試，修改錯(cuò)誤或改進(jìn)缺陷，找出硬件錯(cuò)誤。 在 非編碼鍵盤系統(tǒng)中，鍵閉合和鍵釋放的信息的獲取，鍵抖動(dòng)的消除，鍵值查找及一些保護(hù)措施的實(shí)施等任 務(wù)，均由軟件來完成。 本設(shè)計(jì)就是采用 直流 驅(qū)動(dòng)電壓為 +5V的繼電器 。 由于輸出設(shè)備往往需要大電壓來控制，而單片機(jī)系統(tǒng)輸出的為 TTL 電平，這種電平不能直接驅(qū) 動(dòng)外部設(shè)備的開啟和關(guān)閉。 鍵盤的工作方式選取的原則是：既要保證能及時(shí)響應(yīng)按鍵的操作，又不過多的占用CPU 的工作時(shí)間。 MCS51 單片機(jī)測溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 表 35 74LS164輸入輸出關(guān)系如所示 輸入 輸出 清除 時(shí)鐘 A B QA QB ~ QH L X X X H L X X H ↑ H H H ↑ L X H ↑ X L L L ~ L QA0 QB0 ~ QH0 H QAn ~ QGn L QAn ~ QGn L QAn ~ QGn 圖 74LS164引腳如圖 串行顯示 電路屬于靜態(tài)顯示，比動(dòng)態(tài)顯示亮度更大一些。 本設(shè)計(jì)顯示采用 LED 串行靜態(tài)顯示。其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值。第 0~1 個(gè)字節(jié)是溫度的顯示位，第 2 和第 3 字節(jié)ＴＨ和ＴＬ的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。外部復(fù)位有上電復(fù)位和按鍵電平復(fù)位。 (11) XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。 (4) P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL邏輯電平。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是 一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 本次設(shè)計(jì)采用繼電器作為控制電路的主要器件，通過繼電器可以實(shí)現(xiàn)直流信號控制交流負(fù)載的功能，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的控制功能。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)