【文章內(nèi)容簡介】 線保持高平期問，數(shù)據(jù)線電平從低到高的跳變作為I178。C總線的停止信號。操作結(jié)束時必須發(fā)送停止條件。5. 器件地址的約定：主器件在發(fā)送啟動命令后開始傳送，主器件發(fā)送相應(yīng)的從器件的地址(見表33)，8位從器件地址的高4位固定為1010。接下來的3位無意義。最后一位為讀寫控制位?！?”表示對從器件進行讀操作，“0”表示對從器件進行寫操作。在主器件發(fā)送啟動命令和發(fā)送一字節(jié)從器件地址后，如果從器件地址相吻合，CAT24C02發(fā)送一個應(yīng)答信號(通過SDA線)。然后CAT24C02再根據(jù)讀/寫控制位進行讀或?qū)懖僮?。?3 從器件尋址1010A2A1A0R/6. 時序圖CAT24C02工作時序包括起始/停止時序、應(yīng)答時序、寫時序和讀時序。圖311 起始/停止時序圖圖312 應(yīng)答時序圖圖313 時序圖圖314 讀時序圖7. 存儲電路A0、AA2接地，SDA、SCL與單片機I/O口連接，通過程序軟件模擬I 178。C時序，WP引腳接地，如圖315所示。圖315 硬件連接圖 電源電路采用L7805穩(wěn)壓塊，輸出為5V。電子組件要正常運作都需要電源電壓供電，一般常用的電源電壓為+5V或+12V，因為數(shù)字IC(Ingegrated Circuit：集成電路)所供給的電壓為+5V，而CMOS IC所供給的電壓為+12V，7805是一個穩(wěn)壓塊。7805穩(wěn)壓管把高電壓轉(zhuǎn)換到低電壓，7805穩(wěn)壓管具有保護單片機的作用。L7805輸出端要并聯(lián)上一個電解電容，濾除交流電干擾，防止損壞單片機系統(tǒng)。本設(shè)計采用兩種供電方式，一種為DC7~18V直流穩(wěn)壓電源變換成5V的直流電；另一種為四節(jié)干電池共6V經(jīng)二極管加壓后得到將近5V的直流電源，電源配以開關(guān)和指示燈，以方便使用。黃色發(fā)光二極管表示保溫，紅色的表示加熱狀態(tài)。圖316 系統(tǒng)電源設(shè)計圖 報警電路設(shè)計同時可以在系統(tǒng)里設(shè)定溫度上限值，由于加熱停止后，加熱管還有余熱當(dāng)采集到的外界溫度高于當(dāng)前所設(shè)定溫度上限值時，程序就會進入報警子程序，觸發(fā)蜂鳴器進行報警。報警電路原理圖如圖317所示。圖317 報警電路圖 加熱管控制電路設(shè)計繼電器是常用的輸出控制接口，可以做交直流信號的輸出切換。它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)，通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器控制接點操作說明如下：●COM：Common，共同點。輸出控制接點的共同接點。●NC：Normal Close常閉點。以Com為共同點，NC與COM在平時是呈導(dǎo)通狀態(tài)的。●NO：Normal Open常開點。NO與COM在平時是呈開路狀態(tài)的，當(dāng)繼電器動作時，NO與COM導(dǎo)通，NC與COM則呈開路狀態(tài)。，繼電器不導(dǎo)通，反之當(dāng)輸出低電平時，繼電器導(dǎo)通，這樣就激活了連接回路。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計本系統(tǒng)采用的是循環(huán)查詢方式，來顯示和控制溫度的。主要包括四段程序的設(shè)計：DS18B20讀溫度程序，數(shù)碼管的驅(qū)動程序，鍵盤掃描程序，以及抱經(jīng)處理程序。 主程序流程圖圖41 主程序流程圖 各個模塊的流程圖 讀取溫度DS18B20模塊的流程由于DS18B20采用的是一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對AT89S52單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對DS18B20芯片的訪問。DS18B20單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念。因此系統(tǒng)對DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20(發(fā)復(fù)位脈沖)→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)DS18B20雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點， DS18B20必須首先調(diào)用啟動溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)手冊上對應(yīng)轉(zhuǎn)換時間來超作，如為12位轉(zhuǎn)換，則應(yīng)該是最大750mS，另外在對DS18B20超作時，時序要求非常嚴格，因此最好禁止系統(tǒng)中斷。由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。DS18B20有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設(shè)備，而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。DS18B20的讀時序：(1) 對于DS18B20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程。 (2) 對于DS18B20的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線,以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。DS18B20的寫時序：(1) 對于DS18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。 (2) 對于DS18B20寫0時序和寫1時序的要求不同，當(dāng)要寫0時序時，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1時序時，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。系統(tǒng)程序設(shè)計主要包括三部分：讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、顯示溫度子程序。圖42 讀取溫度DS18B20模塊的流程圖程序代碼為：GET_TEMPER: SETB DQ 。讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值 LCALL INIT_1820 。先復(fù)位DS18B20 JB FLAG1,TSS2 RET 。判斷DS1820是否存在?若DS18B20不存在則返回TSS2: MOV A,0CCH 。DS18B20已經(jīng)被檢測到!!!!!!!!!!!!!!!跳過ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,44H 。發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 LCALL WRITE_1820LCALL DISPLAY 。這里通過調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時一段時間,等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束,12位的話750微秒 LCALL INIT_1820 。準備讀溫度前先復(fù)位 MOV A,0CCH 。跳過ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,0BEH 。發(fā)出讀溫度命令 LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200 。將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到35H/36H RET 鍵盤掃描處理流程此流程為鍵盤掃描處理，CPU通過檢測各數(shù)據(jù)線的狀態(tài)(0或1)就能知道是否有按鍵閉合以及哪個按鍵閉合。鍵盤管理程序的功能是檢測是否有按鍵閉合，如果有按鍵閉合，消除抖動，根據(jù)鍵號轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵處理程序，按鍵流程圖如圖43所示。圖43 鍵盤掃描子程序流程圖 報警處理流程運行程序后，溫度傳感器DS18B20即可對環(huán)境進行溫度采集，并送LED數(shù)碼管顯示。我們可以在程序里設(shè)定溫度上限值，當(dāng)采集到的外界溫度高于當(dāng)前所設(shè)定溫度上限值時，程序就會進入報警子程序，觸發(fā)蜂鳴器進行報警。其程序流程圖如圖44所示。圖44 報警子程序流程圖第5章 系統(tǒng)調(diào)試 硬件電路調(diào)試仔細檢查所接電路，按照硬件原理圖接線，理論上是能實現(xiàn)的，如果數(shù)碼管不顯示，則應(yīng)該檢查線路是否正確，或是因為單片機沒有工作，還有集電極和發(fā)射極是否接對。如果只顯示兩個八，則可能是DS18B20沒有接正確，檢查上拉電路是否接好。另外要注意的是，由單片機輸出的控制信號比較小，需要進行放大才能驅(qū)動繼電器工作，否則就不能實現(xiàn)升溫過程，通常選用8550三極管來進行放大。還有220V交流電綠色接頭和加熱管黃色接頭必須接正確，否則導(dǎo)致電路燒壞。蜂鳴器是低電平有效。如果能注意這些問題，電路基本不會出錯。 軟件調(diào)試如果硬件電路檢查后，沒有問題卻實現(xiàn)不了設(shè)計要求，則可能是軟件編程的問題，首先應(yīng)檢查初始化程序，然后是讀溫度程序，顯示程序，以及繼電器控制程序，對這些分段程序，要注意邏輯順序，調(diào)用關(guān)系，以及涉及到了標號，有時會因為一個標號而影響程序的執(zhí)行，除此之外，還要熟悉各指令的用法，以免出錯。還有一個容易忽略的問題就是，源程序生成的代碼是否燒入到單片機中，如果這一過程出錯，那不能實現(xiàn)設(shè)計要求也是情理之中的事。本人在設(shè)計的時候在偉福仿真軟件進行調(diào)試，通過此軟件進行調(diào)試可以很方便的觀察單片機內(nèi)部各個寄存器及內(nèi)部存儲器變化情況，以方便進行調(diào)試。圖為單片機功能調(diào)試圖。圖51 單片機功能調(diào)試圖硬件與軟件調(diào)試相結(jié)合，仔細檢查各個模塊的設(shè)計，舊能順利完成任務(wù)，實現(xiàn)設(shè)計要求，在調(diào)試過程中必須認真耐心，不能有一點馬虎，否則遺漏一個小的問題就會導(dǎo)致整個設(shè)計的失敗。 系統(tǒng)操作說明本系統(tǒng)上電后數(shù)碼管顯示當(dāng)前測量溫度，此時加熱指示燈和保溫指示燈均不點亮；若此時按“自動加熱”鍵，則單片機自動將預(yù)加熱溫度設(shè)置為80℃并開始加熱，送出一個加熱信號，并點亮加熱指示燈；若按“溫度設(shè)置”鍵，則進入預(yù)加熱溫度設(shè)置界面，此時數(shù)碼管閃爍顯示預(yù)設(shè)置溫度，此時通過按鍵“＋”和“－”進行設(shè)置溫度，預(yù)設(shè)置溫度按“5”遞增或遞減，設(shè)置好溫度后再按一次“溫度設(shè)置”鍵確定，單片機保存預(yù)設(shè)置溫度，并開始加熱。此時單片機通過數(shù)碼管顯示實時檢測的溫度并和預(yù)設(shè)置溫度進行對比，如果實測溫度大于或等于預(yù)設(shè)置溫度，則單片機發(fā)出停止加熱信號并熄滅加熱指示燈，點亮保溫指示燈，且當(dāng)超過預(yù)設(shè)溫度時發(fā)出報警；當(dāng)溫度下降到預(yù)設(shè)置溫度以下5度時，單片機再次發(fā)出加熱信號，同時熄滅保溫指示燈，點亮加熱指示燈，依次循環(huán)控制。 數(shù)據(jù)測試1. 靜態(tài)數(shù)據(jù)測試取一桶凈水，改變它的溫度，觀察數(shù)碼管上顯示的溫度值，并用溫度計進行測溫，記錄兩組數(shù)據(jù)，比較差異。記錄表如下：表51 靜態(tài)溫度數(shù)據(jù)測試表溫度℃123456顯示溫度234763778490測量溫度244763808491有測試數(shù)據(jù)可知，本系統(tǒng)測溫結(jié)果與溫度計測溫基本一致，能滿足設(shè)計，證明了設(shè)計的合理性。2. 動態(tài)數(shù)據(jù)測試進行溫度設(shè)定，通過設(shè)定溫度值(75℃)，觀察加熱管的加熱情況，以及數(shù)碼管的顯示值，再用溫度計測量水溫，每隔一段時間記錄一次數(shù)據(jù)，將兩組值進行比較。記錄表如下：(設(shè)定前溫度為25℃)表52 靜態(tài)溫度數(shù)據(jù)測試表組數(shù)分組12345678910111213顯示溫度25293439424853586267707375測量溫度25283438424953596367717475通過上表可看出在加熱的過程中，顯示的溫度與實測的溫度近似一樣，說明系統(tǒng)的設(shè)計達到精度要求，但還是略有偏差，基本不影響設(shè)計結(jié)果。整個測試過程表明設(shè)計達到了任務(wù)書的要求，證明了該方案是合理可行的，順利完成了設(shè)計，達到了預(yù)想結(jié)果。結(jié) 論通過本次的設(shè)計，使我們不僅對單片機這門課程有了更深刻的認識，懂得了如何運用課本知識結(jié)合實際來完成定時器的顯示和編程方法以及數(shù)碼顯示電路的驅(qū)動方法，使我們能夠很快的適應(yīng)現(xiàn)代控制技術(shù)發(fā)展的需求，同時也提高了我們的思維能力和實際操作能力，為以后更好的走上工作崗位奠定了堅實的基礎(chǔ)。另外，這次的設(shè)計還讓我更進一步的認識了關(guān)于AT89S52等芯片的引腳功能以及使用方法，使我學(xué)會了應(yīng)用不同的芯片來配合完成整個設(shè)計的操作。在做硬件電路的這段時間里，從思考設(shè)計到對電路的調(diào)試經(jīng)過了許多困難。同樣在對軟件進行設(shè)計時，也可為一路坎坷。但是通過對軟硬件不斷撞墻，不斷思考解決問題的過程中，我學(xué)會了很多東西，同時對單片機也有了更深的認識。在做設(shè)計的時候，很需要耐心和對事物的細心，很多時候一個簡單問題的一個簡單的疏忽就會導(dǎo)致整個電路的不工作，只有不斷的檢查不斷的調(diào)試，才能真正完成一個設(shè)計的制作。只有不斷的發(fā)現(xiàn)問題解決問題，才能從問題中改變自己，提升自己對單片機的能力。此設(shè)計雖然能夠完成溫度的顯示和控制，但功能和精度有待于進一步提高。以后可以通過加入PID算法優(yōu)化控制功能，并通過液晶顯示屏實時顯示溫度。致 謝時間如梭，轉(zhuǎn)眼畢業(yè)在即。回想在大學(xué)求學(xué)的四年，心中充滿無限感激和留戀之情。感謝母校為我們提供的良好學(xué)習(xí)環(huán)境，使我們能夠在此專心學(xué)習(xí)，陶冶情操。謹向我的論文指導(dǎo)老師多智華教授致以最誠摯的謝意！老師不僅在學(xué)業(yè)上言傳身教，而且以其高尚的品格給我以情操上的熏陶。本文的寫作更是直接得益于他的悉心指點，從論文的選題到體系的安排，從觀點推敲到字句斟酌，無不凝聚著他的心血。滴水之恩，當(dāng)以涌泉相報，師恩重于山，師恩難報。我只有在今后的學(xué)習(xí)、工作中，以鍥而不舍的精神，努力做出點成績，以博恩師一笑。另外，我必須感謝我的父母。焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報。作為他們的孩子，我秉承了他們樸實、堅韌的性格，也因此我有足夠的信心和能力戰(zhàn)勝前進路上的艱難險阻；也因為他們的日夜辛勞，我才有機會如愿完成自己的大學(xué)學(xué)業(yè)，進而取得進一步發(fā)展的機會。最后，我必須感謝我的朋友，正是因為他們在電腦技術(shù)上的無私指引，我才能得以順利完成該論文。參考文獻[1] , 2003。[2] Ken ,2005年6月。[3] 實驗,2000。[4] ,2004年4月。[5] 武慶生,1998年2月。[6] ,2007。[7] , 2009年7月。[8] ,2008年10月。[9] ——Protel 99