【文章內(nèi)容簡介】 接簡單易行。實(shí)際操作時(shí)安全。由于電源電壓很小，以致溫度不會(huì)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(jì)處于初級(jí)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)的方案。 控制電路的設(shè)計(jì)圖 電平轉(zhuǎn)換和串口通信電路的設(shè)計(jì) 電平轉(zhuǎn)換單片機(jī)的PC機(jī)與單片機(jī)之間的通信通過RS232串口來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)?32電平與單片機(jī)輸出的TTL電平不兼容，本系統(tǒng)通過MAX232E芯片實(shí)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(dòng)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(gè)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(jì)圖 串口通信 串行通信是計(jì)算機(jī)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(hào)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(jī)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(shí)現(xiàn)單片機(jī)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(shí)開始發(fā)送和何時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)就知道一幀字符信息已發(fā)送完畢。在串行通信時(shí)，要求雙方都采用一個(gè)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(shí)號(hào)，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(jì)算機(jī)外圍設(shè)備的串行異步通信接口中。RS232C的機(jī)械特性主要指兩個(gè)通信裝置如何實(shí)現(xiàn)機(jī)械對(duì)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(jī)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(shí)際應(yīng)用中，DB25型連接器的許多信號(hào)用不上，對(duì)于一般的雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可以實(shí)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(jī)之間無差錯(cuò)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(jī)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(yàn)。傳送方式：單片機(jī)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(gè)字節(jié)，經(jīng)過處理后，一個(gè)字節(jié)為溫度的整數(shù)部分，另一個(gè)字節(jié)為溫度的小數(shù)部分。每個(gè)DS1820共傳送二個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)是溫度整數(shù)部分，第二個(gè)字節(jié)是溫度小數(shù)部分。第4章 多點(diǎn)溫度測控系統(tǒng)的軟件方案設(shè)計(jì)多點(diǎn)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(shí)現(xiàn)。軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)原則，在總體概況設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行具體的詳細(xì)設(shè)計(jì)，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(dú)立性，執(zhí)行的高效性?？傊?，設(shè)計(jì)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(diǎn)測溫系統(tǒng)程序主要包括以下幾個(gè)模塊：讀序列號(hào)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(hào)子程序的設(shè)計(jì)在溫度測控系統(tǒng)中，若使用單點(diǎn)測溫，則只需要將DS18B20溫度傳感器按照電路圖與單片機(jī)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(jì)。而在多點(diǎn)測溫系統(tǒng)中，因?yàn)閱慰偩€上掛載多個(gè)DS18B20，需要對(duì)這些DS18B20進(jìn)行身份驗(yàn)證和識(shí)別其各自的序列號(hào)碼，這就需要先讀取每個(gè)DS18B20的序列號(hào)。開始，給出了讀序列號(hào)的電路原理圖，下面給出如何讀取DS18B20的序列號(hào)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(hào)子程序 溫度轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計(jì)主程序進(jìn)入溫度轉(zhuǎn)換單元后,先對(duì)數(shù)據(jù)口拉高,釋放總線,然后調(diào)用延時(shí)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(jì)該部分對(duì)兩個(gè)DS18B20溫度傳感器分別進(jìn)行操作，兩個(gè)溫度傳感器的操作流程是一樣的。對(duì)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(duì)其進(jìn)行ROM匹配，查表寫入其序列號(hào)。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?hào)發(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(jì)先對(duì)下位機(jī)進(jìn)行初始化。單片機(jī)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(shí)器1在工作方式2下產(chǎn)生4800Kbps的波特率，然后定時(shí)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(jì)時(shí)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(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)下位機(jī)接收采用查詢方式，當(dāng)下位機(jī)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(diǎn)采集，即單片機(jī)采集一個(gè)數(shù)據(jù)便保存起來，待全部采集完后存放在指定存儲(chǔ)單元中，通過串口發(fā)送給上位機(jī)。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(jì)本部分主要實(shí)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(shí)，控制繼電器的閉合，從而導(dǎo)通加熱電阻加熱；反之，對(duì)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(jī)功能雖然很強(qiáng)，但只是一個(gè)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(duì)硬件電路進(jìn)行診斷、調(diào)試。本設(shè)計(jì)使用的仿真系統(tǒng)是偉福開發(fā)系統(tǒng)，對(duì)所設(shè)計(jì)的測控系統(tǒng)進(jìn)行仿真。該仿真系統(tǒng)可以對(duì)用戶樣機(jī)硬件電路進(jìn)行診斷與檢查，具有程序的輸入與修改，運(yùn)行、調(diào)試、排錯(cuò)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(duì)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(duì)照設(shè)計(jì)的電路圖，利用萬用表來檢測各個(gè)引腳之間有沒有虛焊，硬件板上各個(gè)相鄰引腳之間有沒有短路。，測試單片機(jī)各個(gè)功能管腳，當(dāng)測到(RESET)腳時(shí)，發(fā)現(xiàn)不復(fù)位時(shí)，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(duì)。解決方法：把復(fù)位電路中的錯(cuò)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(gè)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(shí)，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(gè)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(jī)符合預(yù)定設(shè)計(jì)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(jì)控制電路時(shí)，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(duì)溫度控制能好些。，不能實(shí)現(xiàn)控制溫度的作用。使用萬用表對(duì)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(shí)，在三極管與單片機(jī)數(shù)據(jù)口之間加入電阻，進(jìn)行分壓，防止燒壞單片機(jī)。，全部接好后，從單片機(jī)ALE口不能輸出方波信號(hào)。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)有很多原因都可能導(dǎo)致這個(gè)問題，可能的情況有：電路接線焊接不對(duì)、有虛焊點(diǎn)、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(duì)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(diǎn)，在測量之后，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(jī)的一個(gè)接口上，該接口沒有接電源。解決方法：把單片機(jī)接溫度傳感器的接口同時(shí)也接到+5V電源上。 軟件部分調(diào)試任何人在編制軟件時(shí)基本上不可能一次成功，因?yàn)檐浖拈_發(fā)是一項(xiàng)仔細(xì)的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)工作，是一個(gè)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(qiáng)大的系統(tǒng)，對(duì)軟件的要求也就更規(guī)范嚴(yán)格，要求符合軟件設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)。本多點(diǎn)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(jì)，所以軟件設(shè)計(jì)好壞直接影響系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)的運(yùn)行，在設(shè)計(jì)和調(diào)試軟件時(shí)盡量使軟件符合軟件開發(fā)的要求，各個(gè)功能模塊明確，使軟件功能強(qiáng)大。軟件開發(fā)調(diào)試系統(tǒng)使用了偉福編譯系統(tǒng)，對(duì)于編制的軟件程序，可以在偉福系統(tǒng)的編譯環(huán)境下運(yùn)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(shí)必須遵循嚴(yán)格的時(shí)序關(guān)系，在編程時(shí)沒有弄清楚溫度傳感器的時(shí)序。解決方法：查閱了大量資料，對(duì)照時(shí)序圖和文字說明理清時(shí)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(jì)算,分別進(jìn)行編譯、調(diào)試。，單步運(yùn)行，看其運(yùn)算是否正確，最終輸出是否合乎要求。 ，單步運(yùn)行，檢查各模塊接口處運(yùn)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(dú)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(jī)調(diào)試。聯(lián)機(jī)調(diào)試就是整個(gè)系統(tǒng)組合起來進(jìn)行運(yùn)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(jī)調(diào)試的步驟如下：，再現(xiàn)場進(jìn)行連機(jī)調(diào)試，先將源程序分成對(duì)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(yùn)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(gè)05時(shí)串口調(diào)試工具顯示的各個(gè)傳感器溫度值1號(hào)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(hào)傳感器所測量的連續(xù)溫度值 連續(xù)發(fā)送05時(shí)串口調(diào)試工具顯示的各個(gè)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(jī)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(diǎn)溫度測量系統(tǒng)具