【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值。 DS18B20 在正常使用時(shí)的測(cè)溫分辨率為 ℃，如果要更高的精度，則在對(duì) DS18B20 測(cè)溫原理進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ) 上，采取直接讀取 DS18B20 內(nèi)部暫存寄存器的方法，將DS18B20 的測(cè)溫分辨率提高到 ～ ℃。 圖 DS18B20測(cè)溫原理圖 7 DS18B20 與單片機(jī)接口電路 口和 DS18B20 的引腳 DQ連接，作為單一數(shù)據(jù)線。 U4 即為溫度傳感芯片DS18B20 ， 本 設(shè) 計(jì) 雖 然 只 使 用 了 一 片DS18B20，但由于不存在遠(yuǎn)程溫度測(cè)量的考慮，所以為了簡(jiǎn)單起見，采用外部供電的方式，如左圖 所示。測(cè)溫電纜采用屏蔽 4芯雙絞線，其中一對(duì)線接地線與信號(hào)線，另一對(duì)接 VCC 和地線，屏 蔽層在電源端單點(diǎn)接地。 圖 DS18B20與單片機(jī)接口電路 顯示驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 采用 74HC245 總線驅(qū)動(dòng)器，是典型的 TTL 型三態(tài)緩沖門電路。主要作用是將信號(hào)的功率放大。 第 1 腳 DIR，為輸入輸出端口轉(zhuǎn)換用， DIR=“1” 高電平時(shí)信號(hào)由 “A”端輸入 “B” 端輸出， DIR=“0” 低電平時(shí)信號(hào)由 “B” 端輸入 “A” 端輸出 。 第 2~9腳 “A” 信號(hào)輸入輸出端， A1=B A2=B A3=B A4=B A5=B A6=B A7=BA8=B8， A1與 B1 是一組，如果 DIR=“1”O(jiān)E=“0” 則 A1 輸入 B1 輸出，其它類同。如果 DIR=“0”O(jiān)E=“0” 則 B1 輸入 A1 輸出，其它類同。第 11~18 腳 “B” 信號(hào)輸入輸出端，功能與 “A” 端一樣，不再描述。第 19腳 OE，使能端，若該腳為 “1”A/B端的信號(hào)將不導(dǎo)通，只有為 “0” 時(shí) A/B 端才被啟用，該腳也就是起到開關(guān)的作用。第 10 腳 GND，電源地。第 20 腳 VCC，電源正極 。如下圖 所示： 圖 74HC245驅(qū)動(dòng)器的電路連接 8 按鍵電路設(shè)計(jì) 采用獨(dú)立按鍵接口，這種方式是各種按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵接一根輸入線，一根輸入線按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)影響 其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)按鍵被按下。 獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件簡(jiǎn)單。但每個(gè)按鍵需要占用一根輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故此種鍵盤用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。獨(dú)立式按鍵電路按鍵直接與單片機(jī)的 I/O 口連接，通過讀 I/O 口，判定每個(gè) I/O 口的電平狀態(tài)，即可識(shí)別按下的鍵。 由于只有四個(gè)按鍵，因此按鍵接口電路的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，單片機(jī) 和 端口設(shè)定為輸入狀態(tài)，平時(shí)通過電阻上拉到 Vcc，按鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的端口的電平被拉到 低電平，如下圖 所示。這樣就可以通過查詢有無外部中斷來判斷有沒有按鍵按下，按鍵各接一根輸入線，一根輸入線的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。通過內(nèi)部判斷是否產(chǎn)生外部中斷，即可識(shí)別按下的鍵。 2 個(gè)按鍵定義如下： :個(gè)位按鍵，按此鍵則設(shè)定溫度的設(shè)定值個(gè)位加一。 :十位按鍵，按此鍵則設(shè)定溫度的設(shè)定值十位加一。 圖 按鍵電路 光耦隔離輸出電路 光耦隔離就是采用光耦合器進(jìn)行隔離 ,光耦合器的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于把發(fā)光二極管和光敏(三極 )管封裝在一起。發(fā)光二極管把輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為 光信號(hào)傳給光敏管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，由于沒有直接的電氣連接，這樣既耦合傳輸了信號(hào)，又有隔離作用。 在此系統(tǒng)中，使用的綠色 LED燈模擬加熱裝置與紅色 LED 燈模擬報(bào)警信號(hào)裝置的控制就是采用的光耦隔離電路，單片機(jī)產(chǎn)生的命令信號(hào)通過光電耦合隔離電路傳送給加熱裝置和報(bào)警裝置。電路如下圖 所示， U5 為光電耦合隔離裝置： 9 圖 光電耦合隔離輸出電路 整體硬件電路 系統(tǒng)整體的硬件電路設(shè)計(jì)如下圖 所示： 圖 整體硬件電路 10 第 3 章 熱式熱水器溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng) 需要對(duì)每一 個(gè)硬件模塊進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。在這一章，主要針對(duì)每個(gè)硬件電路模塊編程，然后進(jìn)行系統(tǒng)的整合，最后輸入到控制處理器中實(shí)現(xiàn)所有設(shè)計(jì)功能。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框圖 如下圖 所示 : 圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，首先要確定軟件設(shè)計(jì)方案，即確定該軟件應(yīng)該完成那些功能；其次是規(guī)劃為了完成這些功能需要分成多少個(gè)功能模塊，以及每一個(gè)程序模塊的具體任務(wù)是什么。一般劃分模塊應(yīng)遵循下述原則： 1）每個(gè)模塊都應(yīng)具有獨(dú)立的功能，能產(chǎn)生一個(gè)明確直觀的結(jié)果 。 2）模塊長(zhǎng)度 要適中。模塊太長(zhǎng)時(shí)，分析和調(diào)試比較困難，失去了模塊化程序結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性；模塊太短則信息交換太頻繁，也不合適。 3）每個(gè)模塊之間的控制參數(shù)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)參數(shù)應(yīng)盡量少?？刂茀?shù)是指模塊進(jìn)入開始運(yùn)行和退出停止運(yùn)行的條件及方式，數(shù)據(jù)參數(shù)是指模塊間的信息交換方式、交換量的多少及交換的頻率。 該系統(tǒng)的軟件由 五 大模塊組成：主程序模塊、溫度采集模塊、報(bào)警 及加熱 電路模塊、溫度顯示模塊、鍵盤掃描模塊。 下面將對(duì)這幾個(gè)模塊具體闡述，相對(duì)應(yīng)的 匯編 程序語(yǔ)言詳見附錄。 主 程 序 溫 度 采 集模塊 報(bào)警電路模塊 溫度顯示模塊 鍵盤掃描模塊 溫度控制模塊 11 主程序模塊 計(jì)算機(jī)基本的被獨(dú)立提供出來的程序 ， 它能夠調(diào)用子程 序 ， 而不被任何子程序所調(diào)用 ， 它是計(jì)算機(jī)程序的中心部分。 主程序的設(shè)計(jì)內(nèi)容一般包括：主程序的起始地址，中斷服務(wù)程序的起始地址，有關(guān)存儲(chǔ)單元及相關(guān)部件的初始化和一些子程序調(diào)用等等。 主程序模塊的主要內(nèi)容是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，并且包含調(diào)用子程序。在本課題研究的系統(tǒng)中，主程序主要為兩個(gè)部分：第一個(gè)是對(duì)系統(tǒng)初始化，如打開相關(guān)中斷，設(shè)置相關(guān)引腳的電平信號(hào)以及設(shè)置初始實(shí)際水溫和設(shè)定水溫的數(shù)值 。 此系統(tǒng)中主程序初始化包括以下內(nèi)容： 1） 外部中斷 0 采用邊沿觸發(fā)： SETB IT0 2） 打開中斷允許命令： SETB EA 3） 打 開外部中斷 0： SETB EX0 4） 外部中斷 1 采用邊沿觸發(fā)： SETB IT1 5） 打開外部中斷 1： SETB EX1 6） 設(shè)置初始實(shí)際水溫和設(shè)定水溫都為 0℃ ***************************************/主程序模塊 MAIN1: SETB IT0 SETB EA SETB EX0 SETB IT1 SETB EX1 SETB SETB ；初始化系統(tǒng) MOV 74H,0 MOV 75H,0 MOV 76H,0 MOV 77H,0 ；設(shè)置初始顯示溫度 MAIN: LCALL GET_TEMPER ；調(diào)用溫度采集程序 LCALL CVTTMP LCALL DISP1 ；調(diào)用顯示程序 AJMP MAIN 12 溫度采集模塊 該模塊主要對(duì)溫度傳感器 DS18B20 的操作，主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容： A、 DS18B20 的初始化 1） 先將數(shù)據(jù)線置高電平 “1” ； 2） 延時(shí) 。 3） 數(shù)據(jù)線拉到低電平 “0” ； 4） 延時(shí) ； 5） 數(shù)據(jù)線拉到高電平 “1” ； 6） 延時(shí)等待（如果初始化成功則在 15到 60毫秒時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由 DS18B20所返回的低電平 “0” 。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應(yīng)注意不 能無限的進(jìn)行等待，不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時(shí)控制） ； 7） 若 CPU 讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平 “0” 后，還要做延時(shí) ； 8） 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平 “1” 后結(jié)束。 B、 DS18B20 的寫操作 1） 數(shù)據(jù)線先置低電平 “0” ； 2） 延時(shí) ； 3） 按從低位到高位的順序發(fā)送 字節(jié)（一次只發(fā)送一位） ； 4） 延時(shí) ； 5） 將數(shù)據(jù)線拉到高電平 ； 6） 重復(fù)上 1 到 6 的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止 ； 7） 最后將數(shù)據(jù)線拉高。 C、 DS18B20 的讀操作 1）將數(shù)據(jù)線拉高 “1” ； 2）延時(shí) ； 3）將數(shù)據(jù)線拉低 “0” ； 4）延時(shí) ； 5）將數(shù)據(jù)線拉高 “1” ； 6）延時(shí) ； 7）讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到 1 個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 ； 8）延時(shí)。 程序內(nèi)容詳見附錄。 13 報(bào)警 及加熱 電路模塊 此模塊主要控制報(bào)警功能，當(dāng)實(shí)際水溫高于設(shè)定水溫時(shí) 紅燈亮報(bào)警，當(dāng)實(shí)際水溫低于設(shè)定水溫時(shí)綠燈亮開啟加熱裝置。 使用單片機(jī) AT89C51 的 和 分別作為紅燈和綠燈的輸入信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)內(nèi)部對(duì)溫度進(jìn)行處理后的結(jié)果來設(shè)定這兩個(gè)引腳的電平信號(hào) 。當(dāng) 的信號(hào)為高電平時(shí)，此時(shí)報(bào)警電路被觸發(fā)，紅燈亮 ，系統(tǒng)處于報(bào)警狀態(tài)。當(dāng) 的信號(hào)為高電平時(shí)，此時(shí)加熱電路被觸發(fā)，綠燈亮，系統(tǒng)處于加熱狀態(tài)。 程序內(nèi)容 如下： LEDH: CLR SETB ；報(bào)警電路被觸發(fā)，紅燈亮，系統(tǒng)報(bào)警 SJMP PLAY PLAY1: SETB ；加熱電路被觸發(fā)，綠燈亮，開啟加熱裝置 CLR SJMP PLAY 溫度顯示模塊 該系統(tǒng)中的溫度顯示采用兩個(gè)兩位的數(shù)碼管顯示 ，一個(gè)顯示設(shè)定溫度，另一個(gè)顯示實(shí)際溫度。 軟件設(shè)計(jì)中將實(shí)際水溫?cái)?shù)據(jù)的十位和個(gè)位分別存放在地址為 74H 和 75H 的單元中，設(shè)定水溫的數(shù)據(jù)的十位和個(gè)位存在地址為 76H 和 77H的單元中。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定水溫范圍是在 0℃ 63℃，那么通過程序設(shè)計(jì)設(shè)定水溫只能從 0增加到 6