【文章內(nèi)容簡介】 ED點(diǎn)陣顯示或有特殊顯示要求場合外，幾乎所有單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)都采用LED數(shù)碼管顯示。本系統(tǒng)選用的是LED數(shù)碼管顯示器。數(shù)碼管顯示器有兩種工作方式，即靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯方式程序非常簡單，占用CPU時(shí)間資源很少，只是在顯示字符改變時(shí)調(diào)用一下顯示程序。但硬件電路繁多，每個(gè)數(shù)碼管需要一個(gè)8位I/O口、一個(gè)8位驅(qū)動(dòng)、8個(gè)限流電阻。一般用于數(shù)碼管位數(shù)較少的場合。LED靜態(tài)顯示由于使用的元器件較少，在數(shù)碼管顯示器較多的場合，電路顯得煩瑣，為了簡化線路，減低成本，本系統(tǒng)選用的是動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。動(dòng)態(tài)掃描顯示方式的工作原理是：逐個(gè)地循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器，也就是說在任意時(shí)刻只有1位顯示器在顯示。為了使人看到所有顯示器都在顯示，就得加快循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器的速度（提高掃描頻率），利用人眼的視覺殘留效應(yīng)，給人感覺到與全部顯示器持續(xù)點(diǎn)亮的效果一樣。： 溫度控制電路的設(shè)計(jì) 通過調(diào)節(jié)脈沖寬度來控制雙向可控硅的通斷。當(dāng)脈沖寬度變寬（占空比增大）時(shí)，雙向可控硅的導(dǎo)通時(shí)間延長，電阻絲加熱時(shí)間延長從而使溫度升高。反之脈沖寬度變窄（占空比減小）時(shí)，雙向可控硅的導(dǎo)通時(shí)間縮短，電阻絲的加熱時(shí)間縮短使得溫度降低。以此方法來控制溫度的恒定不變。4 脈寬調(diào)制PWM就是脈沖寬度調(diào)制的英文縮寫，方波高電平時(shí)間跟周期的比例叫占空比，例如1秒高電平1秒低電平的PWM波占空比是50%　 脈寬調(diào)制PWM是開關(guān)型穩(wěn)壓電源中的術(shù)語。這是按穩(wěn)壓的控制方式分類的，除了PWM型，還有PFM型和PWM、PFM混合型。脈寬寬度調(diào)制式（PWM）開關(guān)型穩(wěn)壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下，通過電壓反饋調(diào)整其占空比，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。 脈寬調(diào)制(PWM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。 　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種PWM技術(shù)，其中包括：相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機(jī)PWM、SPWM法、線電壓控制PWM等，而在鎳氫電池智能充電器中采用的脈寬PWM法，它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化?？梢酝ㄟ^調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達(dá)到控制充電電流的目的。 　　模擬信號(hào)的值可以連續(xù)變化，其時(shí)間和幅度的分辨率都沒有限制。9V電池就是一種模擬器件，因?yàn)樗妮敵鲭妷翰⒉痪_地等于9V，而是隨時(shí)間發(fā)生變化，并可取任何實(shí)數(shù)值。與此類似，從電池吸收的電流也不限定在一組可能的取值范圍之內(nèi)。模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預(yù)先確定的可能取值集合之內(nèi)，例如在{0V, 5V}這一集合中取值。 　　模擬電壓和電流可直接用來進(jìn)行控制，如對(duì)汽車收音機(jī)的音量進(jìn)行控制。在簡單的模擬收音機(jī)中，音量旋鈕被連接到一個(gè)可變電阻。擰動(dòng)旋鈕時(shí)，電阻值變大或變??；流經(jīng)這個(gè)電阻的電流也隨之增加或減少，從而改變了驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的電流值，使音量相應(yīng)變大或變小。與收音機(jī)一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例。 　　盡管模擬控制看起來可能直觀而簡單，但它并不總是非常經(jīng)濟(jì)或可行的。其中一點(diǎn)就是，模擬電路容易隨時(shí)間漂移，因而難以調(diào)節(jié)。能夠解決這個(gè)問題的精密模擬電路可能非常龐大、笨重(如老式的家庭立體聲設(shè)備)和昂貴。模擬電路還有可能嚴(yán)重發(fā)熱，其功耗相對(duì)于工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比。模擬電路還可能對(duì)噪聲很敏感，任何擾動(dòng)或噪聲都肯定會(huì)改變電流值的大小。 　　通過以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。此外，許多微控制器和DSP已經(jīng)在芯片上包含了PWM控制器，這使數(shù)字控制的實(shí)現(xiàn)變得更加容易了。 脈寬調(diào)制信號(hào)的設(shè)計(jì)思想本課題的脈寬調(diào)制信號(hào)是設(shè)定周期為1s矩形波。它的產(chǎn)生將定時(shí)計(jì)數(shù)器設(shè)定在10ms定時(shí)，后通過寄存器R3來控制脈寬調(diào)制信號(hào)的周期，本課題只是達(dá)到一種模擬的效果，在精確上沒有過高的要求，因此將1s周期分成100等份，即設(shè)定定時(shí)器的定時(shí)為10ms，R3中啟動(dòng)定時(shí)器的次數(shù)100。寄存器R2中存放的數(shù)據(jù)是根據(jù)檢測電路和控制電路轉(zhuǎn)換過來的一個(gè)數(shù)，R2中存放的數(shù)值的大小用于控制脈沖信號(hào)，在1s內(nèi)高電平的時(shí)間長短。 可控脈沖。當(dāng)矩形波在一個(gè)周期內(nèi)高電平的時(shí)間越長，雙向可控硅的導(dǎo)通時(shí)間越長，即發(fā)熱元件上發(fā)出的熱量也越多?？傊?，發(fā)熱元件上釋放出能量的高低由矩形波在一個(gè)周期內(nèi)高電平的時(shí)間長短所決定的?！　WM的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的，無需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號(hào)保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時(shí)，也才能對(duì)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影響。 　　對(duì)噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是PWM相對(duì)于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時(shí)候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長通信距離。在接收端，通過適當(dāng)?shù)腞C或LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號(hào)還原為模擬形式。 　　總之，PWM既經(jīng)濟(jì)、節(jié)約空間、抗噪性能強(qiáng)，是一種值得廣大工程師在許多設(shè)計(jì)應(yīng)用中使用的有效技術(shù)。 5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)總體程序框圖如下，總體程序由主程序，按鍵子程序，溫度獲取子程序三部分組成。 總體程序框圖初始化存儲(chǔ)操作命令ROM操作命令開始DS18820 存在？ 結(jié)束讀取溫度值否是 6 系統(tǒng)軟件調(diào)試。、漏接處。4元件是否都對(duì)首先應(yīng)進(jìn)行上電前的準(zhǔn)備。為了防止硬件的損壞，應(yīng)在電路板上電前進(jìn)行電路檢查，包括：對(duì)芯片的焊接方向進(jìn)行檢查，對(duì)芯片的引腳進(jìn)行短路和斷路檢查。在經(jīng)過檢查確認(rèn)芯片的焊接沒有任何問題的情況下，進(jìn)行上電檢查，在電源打開后，先判斷電路是否存在異常，如出現(xiàn)芯片過熱等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)切斷電源，檢查電路故障。在上電無異常狀況的前提下，可以用萬用表和示波器進(jìn)行測量。首先測量電源芯片的輸出電壓是否正常，然后用示波器分別測量各個(gè)主要芯片電源引腳，察看電源的波形情況，如有紋波，則在預(yù)先留出的位置上焊上退耦電容以消除紋波，保證芯片工作正常。電源測量完畢后，進(jìn)一步用示波器測量有源晶振的輸出腳，其輸出是頻率為8MHz的波形(非方波，類似正弦波)。在確定晶振起振后，按住復(fù)位鍵，使單片機(jī)始終保持在復(fù)位狀態(tài)，同時(shí)測量其各個(gè)引腳的電平情況，并同數(shù)據(jù)手冊(cè)上表述的復(fù)位時(shí)的芯片引腳狀態(tài)進(jìn)行比對(duì)，由此可判斷單片機(jī)是否正常。確認(rèn)單片機(jī)正常之后就可以通過仿真器連接用戶板進(jìn)行調(diào)試。 軟件的調(diào)試由于軟件的編寫都是根據(jù)各個(gè)模塊進(jìn)行的，我們?cè)谶M(jìn)行軟件的系統(tǒng)模擬調(diào)試時(shí)應(yīng)，先確認(rèn)硬件的接口標(biāo)記是否在軟件程序中一一對(duì)應(yīng)，而且要檢測所編寫的軟件有沒有知識(shí)性的錯(cuò)誤。在覺得基本沒有問題后我們通過電腦將程序編譯進(jìn)入系統(tǒng)核心AT89S52單片機(jī)，檢驗(yàn)軟件與硬件各部分是否協(xié)調(diào)的工作。出現(xiàn)問題時(shí)我們要耐心的檢查程序并作出適當(dāng)?shù)男薷?，直到軟件系統(tǒng)的完全契合硬件電路，那我們軟件就調(diào)試成功了。測試環(huán)境環(huán)境溫度28攝氏度，室內(nèi)面積20平方米測試儀器：數(shù)字萬用表，溫度計(jì)0100攝氏度測試方法使系統(tǒng)運(yùn)行，采用溫度計(jì)同時(shí)測量室內(nèi)度變化情況，得出系統(tǒng)測量的溫度。測試結(jié)果設(shè)定溫度由0攝氏度到40攝氏度標(biāo)定溫差=1攝氏度 調(diào)節(jié)時(shí)間 15s（具體視現(xiàn)場情況）靜態(tài)誤差= 最大超調(diào)量1攝氏度通過測試分析，對(duì)于實(shí)際室內(nèi)的溫度控制，可以再提出以下 2 點(diǎn)方法 ：Ⅰ增加傳感器個(gè)數(shù)，對(duì)各個(gè)溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行求算術(shù)平均，可得到較為準(zhǔn)確的溫度值。 Ⅱ?qū)?shí)際室內(nèi)的溫度控制，可采用功率較大的電爐，并且通過風(fēng)扇對(duì)箱內(nèi)溫度進(jìn)行充分?jǐn)嚭?，降溫設(shè)備可采用空氣壓縮機(jī)等制冷設(shè)備。 通過實(shí)驗(yàn)測試和分析，發(fā)現(xiàn)雖然傳感器的溫度采集精度最高可得到 ℃，但測試得到的數(shù)據(jù)最小間隔為 ℃ 。通過分析，當(dāng)對(duì)浮點(diǎn)數(shù)求平均處理時(shí)，遇到同一時(shí)刻兩個(gè)傳感頭采集的溫度相差不大，使 ℃ 時(shí)求出平均溫度變?yōu)? ℃ 為了解該數(shù)據(jù)是否真實(shí)，可采用一個(gè)高精度的數(shù)字溫度計(jì)測試，發(fā)現(xiàn)讀出的值與其基本一致，由此推斷如果在同一時(shí)間增加采集溫度的個(gè)數(shù)，則可以進(jìn)一步提高溫度的精度。 注意事項(xiàng) （1）測驅(qū)動(dòng)電路的過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能正常顯示的狀況，經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)主要是由于接觸不良的問題。其中包括線的接觸不良和芯片的接觸不良，在實(shí)驗(yàn)過程中，數(shù)碼管有幾段時(shí)隱時(shí)現(xiàn)。用萬用表檢測發(fā)現(xiàn)有線接觸不良，重焊后就可正常顯示。而芯片接觸不良用萬用表歐姆檔檢測有幾個(gè)引腳本該相通的地方卻未通，其解決方法為把芯片拔出正對(duì)萬能板孔均勻用力插入。 （2）由于焊接時(shí)的大意損壞了元件，在調(diào)試是我們?cè)趺炊颊也坏絾栴}的所在，我們是用排除法一個(gè)一個(gè)元件的測試的找出損壞的元件，重新?lián)Q上新的元件，故障得以解決。 （3）還有關(guān)于程序調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。執(zhí)行程序是發(fā)現(xiàn)程序執(zhí)行不穩(wěn)定，排除軟件的錯(cuò)誤外，經(jīng)老師的指導(dǎo)才發(fā)現(xiàn)單片機(jī)的EA管腳沒有接地。因?yàn)榇纬绦蛑挥玫狡瑑?nèi)程序存儲(chǔ)器，所以在程序執(zhí)行時(shí)一定要把管腳接的，這樣程序才能只執(zhí)行片內(nèi)的，不然程序會(huì)亂跳，從而導(dǎo)致程序執(zhí)行不穩(wěn)定。 （4）接三極管的過程中，發(fā)現(xiàn)電路不管程序是什么，數(shù)碼管都是顯示8字，經(jīng)查除發(fā)現(xiàn)原來是三極管的極端弄錯(cuò)了，從新調(diào)整極端順序。 （5）在電路調(diào)試時(shí)由于我們選用的是對(duì)射型的光電傳感器由于沒正對(duì)好使的調(diào)試一度中斷，最后我們通過反復(fù)的調(diào)試解決了問題 （6）調(diào)試時(shí)由于線路的繁雜，沒有仔細(xì)的找到對(duì)應(yīng)部分的線路，使的調(diào)試的結(jié)果與預(yù)期出現(xiàn)很大的誤差，我們通過梳理線路后就調(diào)試成功了并達(dá)到了預(yù)期的效果。 （7）在調(diào)試時(shí)幾個(gè)模塊的電路調(diào)試都不是很好，我們就要對(duì)線路的硬件連接做仔細(xì)的檢查，調(diào)試的時(shí)候我們首先要確定連接的電路沒有錯(cuò)誤，各個(gè)元件管腳間沒有虛連，那樣我們的調(diào)試才會(huì)更順利。