【文章內(nèi)容簡介】 壓和電壓極性反接問題，防止誤操作時損壞溫控器。 電源輸入保護電路此電路的工作原理為：D1為二極管，串接在電源輸入的正端，當電源極性連接正確時，D1導(dǎo)通系統(tǒng)正常工作；而當電源極性接反時，二極管D1由于承受反向電壓而截止，從而切斷了電源，對溫度控制器起到了保護作用，解決了電源極性接反問題。，穩(wěn)壓二極管D2不工作，系統(tǒng)工作正常；，以保證系統(tǒng)正常工作，從而提高了整個系統(tǒng)工作的可靠性[21][22]。 降低噪聲和電磁干擾的方法在以微處理為核心設(shè)計電子產(chǎn)品時，降低系統(tǒng)噪聲和提高系統(tǒng)抗干擾能力是我們必須認真考慮的問題。如果一個系統(tǒng)不具有一定的抑制噪聲和抗干擾的能力，那么此系統(tǒng)必然受到外界的各種干擾而不能穩(wěn)定、可靠地工作，也無法達到設(shè)計時要求的性能指標。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在設(shè)計系統(tǒng)時應(yīng)該盡量地遵循如下設(shè)計原則。(1)盡量選用頻率低的微處理器。外部時鐘頻率低的微處理器可以有效地降低噪聲和提高系統(tǒng)抗干擾能力；(2)時鐘發(fā)生器盡量靠近用該時鐘的元器件，石英晶體振蕩器外殼要接地；(3)每個集成電路應(yīng)配置一個去耦電容，在電解電容邊上要并聯(lián)一個小的高頻旁路電容；(4)I/O驅(qū)動電路盡量靠近印制電路板邊，讓其盡快離開電路板。對于進入電路板的信號要進行濾波，同時用串終端電阻的方法減小信號反射；(5)閑置不用的門電路的輸入端不要懸空，不用的運算放大器同相輸入端接地而反向端接輸出端[23][24]。綜上所述可知印制電路板的可靠性與實際電路、元器件的布局以及印制板的走線等因素密切相關(guān)。因此，在設(shè)計時應(yīng)該根據(jù)實際情況合理設(shè)計印制電路板，以提高控制器工作的可靠性。4 溫度控制器的軟件設(shè)計控制器采用AT89C52作為核心處理器件，把經(jīng)過DS18B20現(xiàn)場實時采集到的溫度數(shù)據(jù)，存入AT89C52的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，送數(shù)碼管顯示，并與預(yù)先設(shè)定值進行比較，然后由單片機輸出信號去驅(qū)動蜂鳴器和風(fēng)扇[25]。 主程序流程圖溫度控制器采用模塊化程序結(jié)構(gòu)，可以分成以下程序模塊：(1)系統(tǒng)初始化程序：首先完成變量的設(shè)定、中斷入口的設(shè)定、堆棧、輸入輸出口及外部部件的初始化工作。(2)主程序：完成鍵盤掃描、溫度值采集及轉(zhuǎn)換、溫度值的顯示。當溫度值高于設(shè)定最高限時，驅(qū)動風(fēng)扇工作；當溫度低于設(shè)定最低限時，驅(qū)動蜂鳴器報警。(3)鍵盤掃描程序：完成鍵盤的掃描并根據(jù)確定的鍵值執(zhí)行相應(yīng)的功能，主要完成最高溫度、最低溫度的設(shè)定。(4)溫度采集程序：完成DS18B20的初始化并發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令，經(jīng)過指定時間后讀取轉(zhuǎn)換的溫度值。根據(jù)DS18B20的通信協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復(fù)位，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進行預(yù)訂的操作。復(fù)位要求CPU將數(shù)據(jù)線下拉500s，然后釋放。DS18B20收到信號后等待16～60s左右，后發(fā)出60～240s的存在低脈沖，CPU收到此信號表示成功。(5)溫度轉(zhuǎn)換程序：根據(jù)精度要求對采集到的溫度值進行處理并轉(zhuǎn)換成便于顯示的BCD碼值。(6)顯示子程序：顯示實時溫度及設(shè)定溫度值。(7)延時程序滿足DS18B20要求的延時間隔及程序中的延時功能。 溫度控制器軟件的設(shè)計在主程序中首先給定PID算法的參數(shù)值，然后通過循環(huán)顯示當前溫度，并且設(shè)定鍵盤外部中斷為最高優(yōu)先級，以便能實時響應(yīng)鍵盤處理；軟件設(shè)定定時器T0為5秒定時，在無鍵盤響應(yīng)時每隔5秒響應(yīng)一次，以用來采集經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的溫度信號；設(shè)定定時器T1為嵌套在T0之中的定時中斷，初值由PID算法子程序提供。 LED顯示模塊LED顯示方式包括有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種，為了減少硬件成本，采用動態(tài)顯示的方式。動態(tài)掃描顯示電路是將顯示各位的所有相同字段線連在一起，每一位的a段連在一起，b段連在一起，…，g段連在一起，共8段，由一個8位I/O口控制，而每一位的公共端（共陽或共陰COM）由另一個I/O口控制。由于這種連接方式將每位相同字段連接在一起，當輸出字段碼時，每一位將顯示相同的內(nèi)容。因此，要想顯示不同的內(nèi)容，必須采取輪流顯示的方式。即在某一瞬時，只讓某一位的字位線處于選通狀態(tài)，其他各位的字位線處于開斷狀態(tài)，同時字段線上輸出該位要顯示的相應(yīng)字符的字段碼。在這一瞬時，只有這一位在顯示，其他幾位暗。同樣，在下一瞬時，單獨顯示下一位，這樣依次循環(huán)掃描，輪流顯示，由于人的視覺滯留效應(yīng)，人們看到的是多位同時穩(wěn)定顯示。動態(tài)掃描顯示電路的特點是占用I/O端線少；電路較簡單，硬件成本低；編程較復(fù)雜，CPU要定時掃描刷新顯示。當要求顯示位數(shù)較多時，通常采用動態(tài)掃描顯示方式。 LED顯示模塊流程圖，編寫程序如下:INT_T0: PUSH PSW PUSH ACC CLR TR0 MOV TH0,0DCH MOV TL0,0B0HDISPLAY: MOV DPTR,TABLE MOV A,DIS_RAM_H MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A SETB LCALL DELAY602US CLR MOV A,DIS_RAM_L MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A SETB LCALL DELAY602US CLR SETB TR0 POP ACC POP PSW RETI由于按鍵開關(guān)的結(jié)構(gòu)為機械彈性元件，在按鍵按下和斷開時，觸點在閉合和斷開瞬間會產(chǎn)生接觸不穩(wěn)定，引起觸點電平不穩(wěn)定。鍵盤的抖動時間一般為5～10ms，抖動現(xiàn)象會引起CPU對一次鍵操作進行多次處理，從而可能產(chǎn)生錯誤，因此必須設(shè)法消除抖動的不良后果。消除抖動不良后果的方法有硬、軟件兩種方法，即硬件去抖動和軟件去抖動。本設(shè)計是使用軟件去抖動，原理是根據(jù)按鍵抖動的特性，在第一次檢測到按鍵按下后，執(zhí)行延時10ms子程序后再確定該鍵是否確實按下，從而消除抖動的影響[26,27]。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，對鍵盤的處理工作僅是CPU工作內(nèi)容的一部分，CPU還要進行數(shù)據(jù)處理、顯示和其他輸入輸出操作，因此鍵盤處理工作既不能占用CPU太多時間，又需要對鍵盤操作能及時作出響應(yīng)。CPU對鍵盤處理控制的工作方式有以下幾種：程序控制掃描方式，定時控制掃描方式，中斷控制方式。本文設(shè)計選用的是程序控制掃描方式。即在CPU工作空余，調(diào)用鍵盤掃描子程序，響應(yīng)鍵輸入信號要求。程序控制掃描方式的鍵處理程序固定在主程序的某個程序段。當主程序運行到該程序段時，一次掃描鍵盤，判斷有否鍵輸入。若有，則計算按鍵編號，執(zhí)行相應(yīng)鍵功能子程序。這種工作方式，對CPU工作影響小，但應(yīng)考慮鍵盤處理程序的運行間隔周期不能太長，否則會影響對鍵輸入響應(yīng)的及時性。當無鍵閉合時，～～；當有鍵閉合時，與閉合鍵相連接的兩條I/O短線之間短路。判斷有無鍵按下的方法是[28,29,30]： （1）～，～，讀入列線數(shù)據(jù)，若某一列線為低電平，則該列線上有鍵閉合。（2）～，～，讀入行線數(shù)據(jù)，若某一行線為低電平，則該行線上有鍵閉合。綜合(1)、(2)兩步的結(jié)果，可確定按鍵編號。但是鍵閉合一次只能進行一次鍵功能操作，因此需等待按鍵釋放后，再進行鍵功能操作，否則按一次鍵，有可能會連續(xù)多次進行同樣的鍵操作。 鍵盤模塊流程圖 DS18B20初始化程序流程圖 溫度傳感器DS18B20模塊 DS18B20初始化程序流程圖，有以下編程：RESET_DS18B20: CLR DS18B20 LCALL DELAY602US SETB DS18B20 LCALL DELAY92US MOV C,DS18B20 LCALL DELAY300US RET主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個步驟：初始化、ROM操作指令、存儲器操作指令。假設(shè)單片機系統(tǒng)所用的晶振頻率為12MHZ，根據(jù)DS18B20的初始化時序、寫時序和讀時序，分別編寫了3個子程序：INIT為初始化子程序，WRITE未寫（命令或數(shù)據(jù)）子程序，READ為讀數(shù)據(jù)子程序，所有的數(shù)據(jù)讀寫均由最低位開始。DS18B20初始化子程序INIT_1820: DS18B20在工作之前必須按照指定的要求完成初始化工作，否則無法正常工作。DS18B20讀寫子程序WRITE_18READ_18READ_1820T完成對18B20的讀寫功能，其中，READ_1820從DS18B20中讀出一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，READ_1820T從DS18B20中讀出兩個字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)[31][32]。 DS18B20寫入子程序 DS18B20讀取子程序：DS18B20 EQU ALARM EQU MOTOR EQU RLED EQU GLED EQU BLED EQU KEY1 EQU KEY2 EQU KEY3 EQU WENDU_L EQU 50HWENDU_H EQU 51HXIAOSHU EQU 52HZHENGSHU EQU 53HDIS_RAM_H EQU 54HDIS_RAM_L EQU 55HSHEDING_H EQU 56H SHEDING_L EQU 57H SIGN EQU 58H ORG 0000HLJMP MAIN ORG 000BH LJMP INT_T0 ORG 0100HMAIN: MOV SP,30H CLR ALARM CLR MOTOR CLR RLED CLR BLED MOV WENDU_L,0 MOV WENDU_H,0 MOV ZHENGSHU,0 MOV DIS_RAM_H,0 MOV DIS_RAM_L,0 MOV SHEDING_H,0 MOV SHEDING_L,0 MOV SIGN,0 LCALL INI_CPULOOP: