【文章內(nèi)容簡介】 接簡單易行。實際操作時安全。由于電源電壓很小，以致溫度不會上升太高，故只能在被控制的溫度不太高的情況下使用。由于本設(shè)計處于初級設(shè)計階段，且控制溫度不使太高，因此采用器件較為簡單、成本較低、易于實現(xiàn)的方案。 控制電路的設(shè)計圖 電平轉(zhuǎn)換和串口通信電路的設(shè)計 電平轉(zhuǎn)換單片機的PC機與單片機之間的通信通過RS232串口來實現(xiàn)，因為232電平與單片機輸出的TTL電平不兼容，本系統(tǒng)通過MAX232E芯片實現(xiàn)TTL電平與RS232電平的轉(zhuǎn)換。MAX232E芯片是包含兩路接收器和驅(qū)動器的RS232電平轉(zhuǎn)換芯片，適用于各種232通信接口。芯片內(nèi)部有一個電源電壓變換器，可以把輸入的+5V電源電壓變換成RS232輸出電平所需的177。10V電壓。所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只需要單一的+5V電源即可。 電平轉(zhuǎn)換及串口通信電路設(shè)計圖 串口通信 串行通信是計算機與外圍設(shè)備之間進(jìn)行信息交換的一種方式，是指數(shù)據(jù)一位一位的按順序在一根信號線上進(jìn)行傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。串行通信有兩種基本工作方式：異步傳送和同步傳送。在單片機中使用的串行通信都是異步方式，因此本系統(tǒng)中采用異步串行通信方式來實現(xiàn)單片機與PC之間的通信。異步串行通信是以字符為單位組成的幀傳送的，即一幀一幀的傳送。幀由發(fā)送端一幀一幀地發(fā)送，通過傳輸線被接收設(shè)備一幀一幀地接收。發(fā)送端何時開始發(fā)送和何時結(jié)束發(fā)送是由幀格式規(guī)定的。通信線上沒有數(shù)據(jù)傳送時為邏輯高電平，每當(dāng)接收端檢測到傳輸線上發(fā)送來的邏輯低電平（幀起始位）時就知道發(fā)送端已開始發(fā)送，每當(dāng)接收端接收到幀的停止時就知道一幀字符信息已發(fā)送完畢。在串行通信時，要求雙方都采用一個標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通信。RS232C是美國電子工業(yè)EIA公布的串行通信標(biāo)準(zhǔn)，RS代表推薦，232是標(biāo)識號，C表示修改的次數(shù)。RS232C適用于短距離或帶調(diào)制解器的通信場合，目前已廣泛應(yīng)用于計算機外圍設(shè)備的串行異步通信接口中。RS232C的機械特性主要指兩個通信裝置如何實現(xiàn)機械對接。RS232C是數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備DCE之間的接口，RS232C的機械標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定DTE應(yīng)配置DB25的插頭，即25針連接器，DEC應(yīng)配置DB25的插座，即25孔連接器。實際應(yīng)用中，DB25型連接器的許多信號用不上，對于一般的雙工通信，僅需幾條信號線就可以實現(xiàn)，包括一條發(fā)送線、一條接收線和一條地線。因此普遍采用DB9插頭，即9針連接器。為使數(shù)據(jù)PC和單片機之間無差錯地傳送，本文采用協(xié)議來約定數(shù)據(jù)的傳輸。PC與單片機雙方的通信協(xié)議約定如下：波特率：4800bps數(shù)據(jù)格式：8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗。傳送方式：單片機采用查詢法向PC發(fā)送數(shù)據(jù)，傳送的數(shù)據(jù)格式為二進(jìn)制格式。DS18B20轉(zhuǎn)換出的溫度信息包含兩個字節(jié)，經(jīng)過處理后，一個字節(jié)為溫度的整數(shù)部分，另一個字節(jié)為溫度的小數(shù)部分。每個DS1820共傳送二個字節(jié)，第一個字節(jié)是溫度整數(shù)部分，第二個字節(jié)是溫度小數(shù)部分。第4章 多點溫度測控系統(tǒng)的軟件方案設(shè)計多點測溫電路的硬件電路確定之后，測控系統(tǒng)的主要功能將依賴于軟件實現(xiàn)。軟件的設(shè)計應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)化設(shè)計原則，在總體概況設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行具體的詳細(xì)設(shè)計，功能分解，模塊劃分，細(xì)化軟件層次，優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)，以達(dá)到模塊功能的獨立性，執(zhí)行的高效性?？傊O(shè)計的程序應(yīng)該達(dá)到可讀性，可理解性，可維護(hù)性，有效性，可修改性。該多點測溫系統(tǒng)程序主要包括以下幾個模塊：讀序列號子程序、溫度轉(zhuǎn)換子程序、溫度讀取子程序、串口通信子程序、溫度控制子程序等。 讀序列號子程序的設(shè)計在溫度測控系統(tǒng)中，若使用單點測溫，則只需要將DS18B20溫度傳感器按照電路圖與單片機及其它外圍器件連接好即可以直接進(jìn)行軟件程序的設(shè)計。而在多點測溫系統(tǒng)中，因為單總線上掛載多個DS18B20，需要對這些DS18B20進(jìn)行身份驗證和識別其各自的序列號碼，這就需要先讀取每個DS18B20的序列號。開始，給出了讀序列號的電路原理圖，下面給出如何讀取DS18B20的序列號的軟件框圖。 初始化 發(fā)送讀序列碼命令調(diào)用寫子程序調(diào)用讀子程序結(jié)束 讀序列號子程序 溫度轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計主程序進(jìn)入溫度轉(zhuǎn)換單元后,先對數(shù)據(jù)口拉高,釋放總線,然后調(diào)用延時模塊。BCD: LCALL INIT_1820 JB FLAG1,S22 LJMP BCD上面語句表示檢測DS18B20是否存在,若不存在則繼續(xù)等待。MOV A,0CCH檢測到DS18B20存在后，發(fā)跳過ROM匹配命令。MOV A,44H發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令，溫度開始轉(zhuǎn)換。開始初始化跳過ROM匹配調(diào)用寫子程序發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令調(diào)用寫子程序返回 溫度轉(zhuǎn)換子程序流程圖 溫度讀取子程序的設(shè)計該部分對兩個DS18B20溫度傳感器分別進(jìn)行操作，兩個溫度傳感器的操作流程是一樣的。對DS18B20進(jìn)行初始化操作，檢測DS18B20是否存在。GET_1: LCALL INIT_1820 JB FLAG1,ABC LJMP GET_1檢測到DS18B20存在后，對其進(jìn)行ROM匹配，查表寫入其序列號。接著發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令，傳感器進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換。開始初始化ROM匹配調(diào)用寫子程序?qū)懭胄蛄刑柊l(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令調(diào)用寫子程序調(diào)用讀子程序返回 溫度讀取子程序流程圖 串口通信子程序的設(shè)計先對下位機進(jìn)行初始化。單片機采用查詢的方式接收指令，波特率用軟件進(jìn)行設(shè)置，定時器1在工作方式2下產(chǎn)生4800Kbps的波特率，然后定時器工作，進(jìn)入查詢。START: MOV SP,40H 。設(shè)定堆疊區(qū) MOV SCON,50H 。設(shè)定串列埠為 MODE1 MOV TMOD,20H 。設(shè)定計時器1為模式2 MOV PCON,80H 。SMOD=1,波特率為2倍 MOV TH1,0F4H 。設(shè)定波特率為4800 MOV TL1,0F4H SETB TR1 。 計時器開始計時下位機接收采用查詢方式，當(dāng)下位機接到數(shù)據(jù)后，接收中斷標(biāo)志位RI置1。不斷查詢RI是否置1，一旦發(fā)現(xiàn)RI置1后就將串行數(shù)據(jù)緩存器SBUF讀出，再把接收中斷標(biāo)志位RI清0。RE: MOV C, RI JNC RE ；查詢是否置1 MOV A, SBUF ；讀出數(shù)據(jù) CLR RI ；清零本系統(tǒng)采用的是單點采集，即單片機采集一個數(shù)據(jù)便保存起來，待全部采集完后存放在指定存儲單元中，通過串口發(fā)送給上位機。發(fā)送結(jié)束后清發(fā)送標(biāo)志位。MOV A, R0MOV SBUF,A ；送發(fā)送緩沖區(qū)WAIT1: JNB TI,WAIT1 ；等待發(fā)送完成CLR TI ；發(fā)送標(biāo)志位清0RET 控制部分子程序的設(shè)計本部分主要實現(xiàn)的功能是將DS18B20傳感器測的溫度數(shù)據(jù)與設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較，當(dāng)測量數(shù)據(jù)比設(shè)定溫度值小時，控制繼電器的閉合，從而導(dǎo)通加熱電阻加熱；反之，對加熱電阻停止加熱，使溫度回落。開始初始化YN測量溫度值≥設(shè)定值？輸出口置1輸出口置0 控制部分流程圖第5章 系統(tǒng)調(diào)試AT89S51單片機功能雖然很強，但只是一個芯片，本身無自開發(fā)能力，必須借助一定的開發(fā)系統(tǒng)來開發(fā)軟件和對硬件電路進(jìn)行診斷、調(diào)試。本設(shè)計使用的仿真系統(tǒng)是偉福開發(fā)系統(tǒng)，對所設(shè)計的測控系統(tǒng)進(jìn)行仿真。該仿真系統(tǒng)可以對用戶樣機硬件電路進(jìn)行診斷與檢查，具有程序的輸入與修改，運行、調(diào)試、排錯等功能，而且具有較全的開發(fā)軟件，支持多種語言進(jìn)行軟件開發(fā)。 硬件部分調(diào)試 按照電路圖焊接好電路板后，就需要對硬件電路進(jìn)行調(diào)試了。 焊接完成后的電路板硬件部分的調(diào)試主要是對照設(shè)計的電路圖，利用萬用表來檢測各個引腳之間有沒有虛焊，硬件板上各個相鄰引腳之間有沒有短路。，測試單片機各個功能管腳，當(dāng)測到(RESET)腳時，發(fā)現(xiàn)不復(fù)位時，此腳的電壓也為高電平。原因及解決方法：復(fù)位電路中有一些地方焊接得不對。解決方法：把復(fù)位電路中的錯誤地方拆下來，再按照正確的方式焊接上。，經(jīng)查，22uF電容的兩個引腳發(fā)生短路，導(dǎo)致復(fù)位電路失效。經(jīng)重新焊接，使該部分功能恢復(fù)正常。在調(diào)試溫度控制電路時，由于控制比較復(fù)雜，所以采用先用面板上進(jìn)行插接，通過給一個高電平到控制電路輸入，看是否能控制繼電器的通斷以至控制加熱電路的通斷。在面板上調(diào)試成功后再焊接到電路板上。調(diào)試的目的是排除硬件和軟件的故障，使研制的樣機符合預(yù)定設(shè)計目標(biāo)，下面就調(diào)試過程中遇到的問題及其解決方法作以下敘述。 原因分析：在設(shè)計控制電路時，采用普通的電阻作為熱源，控制DS18B20周圍的溫度，但是由于電阻選擇不是很到位，產(chǎn)生的熱量太小。解決辦法：用熱敏電阻加熱，并且把DS18B20靠近其一些，相對溫度控制能好些。，不能實現(xiàn)控制溫度的作用。使用萬用表對電路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)三極管不能承受太大的電壓，已經(jīng)被燒壞。解決方法：在連接控制電路時，在三極管與單片機數(shù)據(jù)口之間加入電阻，進(jìn)行分壓，防止燒壞單片機。，全部接好后，從單片機ALE口不能輸出方波信號。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)有很多原因都可能導(dǎo)致這個問題，可能的情況有：電路接線焊接不對、有虛焊點、元器件已經(jīng)燒壞等。解決方法：首先，察看了電路焊接是否正確，經(jīng)過與電路的仔細(xì)對照，發(fā)現(xiàn)電路沒有問題，接著，利用萬用表察看是否有虛焊點，在測量之后，發(fā)現(xiàn)有一個點沒有焊接牢固，改正之后，電路工作正常。，沒有正常測溫。經(jīng)查，在實驗箱上溫度測量系統(tǒng)工作正常，排除了溫度傳感器損壞的原因 。查看電路后，發(fā)現(xiàn)溫度傳感器DQ端接到單片機的一個接口上，該接口沒有接電源。解決方法：把單片機接溫度傳感器的接口同時也接到+5V電源上。 軟件部分調(diào)試任何人在編制軟件時基本上不可能一次成功，因為軟件的開發(fā)是一項仔細(xì)的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)工作，是一個重復(fù)的不斷進(jìn)行修改和完善的過程，尤其是一些復(fù)雜的功能強大的系統(tǒng)，對軟件的要求也就更規(guī)范嚴(yán)格，要求符合軟件設(shè)計的各項指標(biāo)。本多點測溫系統(tǒng)的硬件電路確定之后，系統(tǒng)的功能將依賴于軟件設(shè)計，所以軟件設(shè)計好壞直接影響系統(tǒng)功能的實現(xiàn)和系統(tǒng)的運行，在設(shè)計和調(diào)試軟件時盡量使軟件符合軟件開發(fā)的要求，各個功能模塊明確，使軟件功能強大。軟件開發(fā)調(diào)試系統(tǒng)使用了偉福編譯系統(tǒng)，對于編制的軟件程序，可以在偉福系統(tǒng)的編譯環(huán)境下運行,本系統(tǒng)軟件的調(diào)試步驟如下：。原因：由于DS18B20是數(shù)字式溫度傳感器，使用時必須遵循嚴(yán)格的時序關(guān)系，在編程時沒有弄清楚溫度傳感器的時序。解決方法：查閱了大量資料，對照時序圖和文字說明理清時序關(guān)系。，包括溫度測量、數(shù)據(jù)采集、讀出溫度、溫度轉(zhuǎn)換、溫度計算,分別進(jìn)行編譯、調(diào)試。，單步運行，看其運算是否正確，最終輸出是否合乎要求。 ，單步運行，檢查各模塊接口處運行是否正確及各模塊之間的邏輯關(guān)系。 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)在開發(fā)系統(tǒng)上單獨進(jìn)行軟件調(diào)試后和在保證硬件連線基本正確的前提下進(jìn)行軟硬聯(lián)調(diào)，即在線仿真，也就聯(lián)機調(diào)試。聯(lián)機調(diào)試就是整個系統(tǒng)組合起來進(jìn)行運行測試，查看硬件電路連線正確與否，軟件和硬件的配合完成的功能正確與否。本系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試的步驟如下：，再現(xiàn)場進(jìn)行連機調(diào)試，先將源程序分成對應(yīng)于各功能模塊，再分別與硬件結(jié)合，測試其性能狀況，先進(jìn)行溫度測量顯示部分的調(diào)試，使被測物體接觸DS18B20的感應(yīng)芯片，運行程序，查看測量顯示的溫度值是否正確.。將所測溫度通過串口調(diào)試工具顯示出來，選擇十六進(jìn)制發(fā)送和顯示數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)送“05”后，在接收區(qū)顯示出一組溫度數(shù)值?！妗?發(fā)送一個05時串口調(diào)試工具顯示的各個傳感器溫度值1號傳感器所測量的連續(xù)溫度數(shù)值連續(xù)發(fā)送“05”命令后，在串口調(diào)試工具的顯示欄連續(xù)顯示出多組溫度數(shù)值。 2號傳感器所測量的連續(xù)溫度值 連續(xù)發(fā)送05時串口調(diào)試工具顯示的各個傳感器溫度值發(fā)送“08”命令后，系統(tǒng)進(jìn)入溫度控制部分，上位機設(shè)定的溫度值是50℃，℃，％，滿足任務(wù)書中的誤差要求，℃。 進(jìn)行溫度控制后的溫度顯示值結(jié)論該基于DS18B20的多點溫度測量系統(tǒng)具