【導(dǎo)讀】入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)。管顯示實(shí)時(shí)溫度的一種數(shù)字溫度計(jì)。軟件方面采用匯編語言來進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，使指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲(chǔ)空間。為了便于擴(kuò)展和更改，軟件的設(shè)計(jì)采

　　

【正文】 鍵流程圖 N Y N 中 斷 =0? =0? =0? =0? 轉(zhuǎn) IR1 轉(zhuǎn) IR4 轉(zhuǎn) IR2 轉(zhuǎn) IR3 返 回 N Y N Y Y 第 4章 軟件設(shè)計(jì) 29 顯示流程圖 圖 44 為系統(tǒng)的顯示流程圖。主要是 通過對(duì)傳輸過來的信號(hào)進(jìn)行顯示后，給操作者提供提示。已達(dá)到 為本系統(tǒng)提供對(duì)溫度的顯示和監(jiān)控 的目的 。 圖 44 顯示流程圖 本章節(jié)主要講的是單片機(jī)溫度系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 部分的 主要的流程圖，這也是系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的 基本設(shè)計(jì)思路，通過依照四部分的流程圖進(jìn)行設(shè)計(jì) ，已達(dá)到對(duì)系統(tǒng)完整的運(yùn)行，對(duì)溫度的顯示、監(jiān)控和控制。開 始 結(jié) 束 串行口初始化 往緩沖區(qū)送數(shù) 查段碼 送顯示 第 5章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論分析 30 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論分析 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)樣機(jī)組裝好以后，便可進(jìn)入系統(tǒng)的在線（聯(lián)仿真器）調(diào)試，其主要任務(wù)是排除樣機(jī)硬件故障，并完善其硬件結(jié)構(gòu)，試運(yùn)行所設(shè)計(jì)的程序，排除程序錯(cuò)誤，優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)達(dá)到期望的功能，進(jìn)而固化軟件，使其產(chǎn)品化。 硬件調(diào)試 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件和軟件調(diào)試是交叉進(jìn)行的，但通常是先排除樣機(jī)中明顯的硬件故障，尤其是電源故障，才能安全地和仿真器相連，進(jìn)行綜合調(diào)試。 硬件電路故障 及解決方法 1． 錯(cuò)線、開路、短路：由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和加工過程中的工藝性錯(cuò)誤所造成的錯(cuò)線、開路、短路等故障。 解決方法：在畫原理圖時(shí)仔細(xì)檢查、校正即可解決。 2． 元器件損壞：由于對(duì)元器件使用要求的不熟悉及制作調(diào)試過程中操作不當(dāng)致使器件損壞。 解決方法：在設(shè)計(jì)過程中要明確各元器件的工作條件，嚴(yán)格按照制作要求進(jìn)行操作，損壞的元器件要及時(shí)更換，以免損壞其他元件或影響電路功能的實(shí)現(xiàn)。 3． 電源故障：設(shè)計(jì)中存在電源故障，即上電后將造成元器件損壞、無法正常供電，電路不能正常工作。電源的故障包括：電壓值不符和設(shè)計(jì)要求，電源引出線和插座不對(duì)應(yīng)，各檔電源之間的短路，變壓器功率不足，內(nèi)阻大，負(fù)載能力差等。 解決方法：電源必須單獨(dú)調(diào)試好以后才能加到系統(tǒng)的各個(gè)部件中。本設(shè) 第 5章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論分析 31 計(jì)中就出現(xiàn)電源故障經(jīng)過一個(gè)穩(wěn)壓電路才使其正常工作。 硬件調(diào)試方法 本設(shè)計(jì)調(diào)試過程中所用的調(diào)試方法有：靜態(tài)測(cè)試、聯(lián)仿真器在線調(diào)試等。 1． 靜態(tài)測(cè)試 在樣機(jī)加電之前，首先用萬用表等工具，根據(jù)硬件電器原理圖和裝配圖仔細(xì)檢查樣機(jī)線路的正確 性，并核對(duì)元器件的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否符合要求。應(yīng)特別注意電源的走線，防止電源之間的短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查擴(kuò)展系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線）是否存在相互間的短路或與其它信號(hào)線的短路。第二步是加電后檢查各個(gè)插件上引腳的電位，仔細(xì)測(cè)量各點(diǎn)電位是否正常，尤其應(yīng)注意單片機(jī)插座上的各點(diǎn)電位，若有高壓，聯(lián)機(jī)時(shí)將會(huì)損壞仿真器。第三步是在不加電情況下，除單片機(jī)以外，插上所有的元器件，最后用仿真適配器將樣機(jī)的單片機(jī)插座和仿真器的仿真接口相連，為聯(lián)機(jī)調(diào)試做準(zhǔn)備。 2． 聯(lián)仿真器在線調(diào)試 測(cè)試 RAM 存儲(chǔ)器：用仿 真器寫命令將一批數(shù)據(jù)寫入樣機(jī)中擴(kuò)展的 RAM，然后用讀命令讀出其內(nèi)容，若對(duì)任意單元讀出和寫入內(nèi)容一致，則擴(kuò)展 RAM和單片機(jī)的連接沒有邏輯錯(cuò)誤。若讀出寫入內(nèi)存不一致，則可能是地址數(shù)據(jù)線短路，試寫入不同的數(shù)據(jù)觀察讀出結(jié)果，或縮小對(duì) RAM 的讀寫范圍，檢查對(duì) RAM 中其它區(qū)域的影響，這樣可初步對(duì)地址數(shù)據(jù)線短路錯(cuò)誤定位，再用萬用表、示波器等進(jìn)一步確診。 軟件調(diào)試 軟件電路故障及解決方法 設(shè)計(jì)軟件部分出現(xiàn)這種錯(cuò)誤的現(xiàn)象： 1． 當(dāng)以斷點(diǎn)或連續(xù)方式運(yùn)行時(shí)，目標(biāo)系統(tǒng)沒有按規(guī)定的功能進(jìn)行操作或什么 第 5章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論分析 32 結(jié)果也沒有，這是由 于程序轉(zhuǎn)移到意外之處或在某處死循環(huán)所造成的。 解決方法：這類錯(cuò)誤的原因是程序中轉(zhuǎn)移地址計(jì)算錯(cuò)誤、堆棧溢出、工作寄存器沖突等。在采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)時(shí)，錯(cuò)誤可能在操作系統(tǒng)中，沒有完成正 確的任務(wù)調(diào)度操作，也可能在高優(yōu)先級(jí)任務(wù)程序中，該任務(wù)不釋放處理器 ，使 CPU 在該任務(wù)中死循環(huán)。通過對(duì)錯(cuò)誤程序的修改使其實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。 2． 不響應(yīng)中斷 CPU 不響應(yīng)中斷或不響應(yīng)某一個(gè)中斷這種錯(cuò)誤的現(xiàn)象是連續(xù)運(yùn)行時(shí)不執(zhí)行中斷任務(wù)程序的規(guī)定操作，當(dāng)斷點(diǎn)設(shè)在中斷入口或中斷服務(wù)程序中時(shí)碰不到斷點(diǎn)。 錯(cuò)誤的原因有：中斷控制寄存器（ IE， IP）的初值設(shè)置不正確，使 CPU沒有開放中斷或不許某個(gè)中斷源請(qǐng)求；或者對(duì)片內(nèi)的定時(shí)器、串行口等特殊功能寄存器和擴(kuò)展的 I/O 口編程有錯(cuò)誤，造成中斷沒有被激活；或者某一中斷服務(wù)程序不是以 RETI 指令作為返回主程序的指令， CPU 雖已返回到主程序但內(nèi)部中斷狀態(tài)寄存器沒有被清除，從而不響應(yīng)中斷；或由于外部中斷源的硬件故障使外部中斷請(qǐng)求無效。 解決方法：修改中斷控制寄存器（ IE， IP）的初值設(shè)置。 3． 結(jié)果不正確 目標(biāo)系統(tǒng)基本上已能正常操作，但控制有誤動(dòng)作或者輸出的結(jié)果不正確。這類錯(cuò)誤大多是由于計(jì)算程序中的錯(cuò)誤引 起的。錯(cuò)誤原因沒有查明，沒有解決。 軟件調(diào)試方法 軟件調(diào)試所使用的方法有：計(jì)算程序的調(diào)試方法、 I/O 處理程序的調(diào)試法、綜合調(diào)試法等。 1． 計(jì)算程序的調(diào)試方法 計(jì)算程序的錯(cuò)誤是一種靜態(tài)的固定的錯(cuò)誤，因此主要用單拍或 斷點(diǎn)運(yùn)行方式來調(diào)試。根據(jù)計(jì)算程序的功能，事先準(zhǔn)備好一組測(cè)試數(shù)據(jù)。 調(diào)試時(shí)，用 第 5章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論分析 33 防真器的寫命令，將數(shù)據(jù)寫入計(jì)算程序的參數(shù)緩沖單元，然后從計(jì)算程序開始運(yùn)行到結(jié)束，運(yùn)行的結(jié)果和正確數(shù)據(jù)比較，如果對(duì)有的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，都沒有發(fā)生錯(cuò)誤，則該計(jì)算程序調(diào)試成功；如果發(fā)現(xiàn)結(jié)果不正確，改用單步運(yùn)行方式，即可檢 查出錯(cuò)誤所在。計(jì)算程序的修改視錯(cuò)誤性質(zhì)而定。若是算法錯(cuò)誤，那是根本性錯(cuò)誤，應(yīng)重新設(shè)計(jì)該程序；若是局部的指令有錯(cuò)，修改即可。如果用于測(cè)試的數(shù)據(jù)沒有全部覆蓋實(shí)際計(jì)算的原始數(shù)據(jù)的類型，調(diào)試沒有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤可能在系統(tǒng)運(yùn)行過程中暴露出來。 2． I/O 處理程序的調(diào)試 對(duì)于 A/D 轉(zhuǎn)換一類的 I/O 處理程序是實(shí)時(shí)處理程序，因此一般用全速斷點(diǎn)運(yùn)行方式或連續(xù)運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)試。 3． 綜合調(diào)試 在完成了各個(gè)模塊程序（或各個(gè)任務(wù)程序）的調(diào)試工作以后，便可進(jìn)行系統(tǒng)的綜合調(diào)試。綜合調(diào)試一般采用全速斷點(diǎn)運(yùn)行方式，這個(gè)階段的主要工作社排除系統(tǒng)中遺 留的錯(cuò)誤以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和精度。在綜合調(diào)試的最后階段，應(yīng)在目標(biāo)系統(tǒng)的晶振頻率工作，使系統(tǒng)全速運(yùn)行目標(biāo)程序，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定功能技術(shù)指標(biāo)后，便可將軟件固化，然后在運(yùn)行固化的目標(biāo)程序，成功后目標(biāo)系統(tǒng)便可脫機(jī)運(yùn)行。一般情況下，這樣一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)就算研制成功了。 結(jié)論分析 通過對(duì)系統(tǒng)硬件的調(diào)試，進(jìn)一步理解了水溫控制系統(tǒng)的原理，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了問題，原設(shè)計(jì)電路缺乏對(duì)水溫的實(shí)時(shí)控制，因此后加入 調(diào)節(jié)執(zhí)行單元，采用實(shí)時(shí)控制的方法，在主機(jī) AT89C51 的 口輸出溫度控制信號(hào)，由光 電耦 合器 MOC3041 和可控硅 SCR 組成。 其中光電耦合器 MOC3041 的作用是將單片機(jī)系統(tǒng)與可控硅 SCR 電路隔開，避免在高壓過程中的干擾信號(hào)影響單片機(jī)的運(yùn)行；可控硅 SCR 的作用是相當(dāng)于一個(gè)固態(tài)的觸點(diǎn)，使之有能力開啟或關(guān)斷電爐，從而控制電爐通斷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的實(shí)時(shí)控制。 第 6章 總結(jié)與展望 34 第 6 章 總結(jié)與展望 總 結(jié) 近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，這意味著我們的大學(xué)生活也要結(jié)束了，但我們的學(xué)習(xí)沒有結(jié)束，在本次設(shè)計(jì)中，我們所學(xué)過的理論知識(shí)接受了實(shí)踐的檢驗(yàn)，增強(qiáng)我的綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力及動(dòng)手能力，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下了良好的基礎(chǔ)。本文以 AT89C51 系列單片機(jī)為核 心，用 AT89C51 單片機(jī)作為控制器件，溫度信號(hào)通過熱敏電阻和放大器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再由ADC0809 轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)，測(cè)溫電路采用橋式電路，溫度設(shè)定采用按鍵移位式設(shè)定方法，溫度控制采用光耦和可控硅控制加熱器。軟件算法采用設(shè)定值和測(cè)量值相比較的算法。在單片機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了一種用帶有E178。PROM 的 AT89C51 單片機(jī)控制傳感器的自動(dòng)化溫度監(jiān)控系統(tǒng)。 通過三個(gè)月的設(shè)計(jì)，我也有很深的感觸：當(dāng)今社會(huì)在飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)發(fā)展的速度更是迅猛無比，尤其是單片機(jī)技術(shù)在未來社會(huì)發(fā)展中一定會(huì)起著十分重要的作用，而通過本次設(shè) 計(jì)無論是 從硬件實(shí)現(xiàn)還是到整個(gè)程序的完成，無不是對(duì)我個(gè)人專業(yè)能力的一次提高和體現(xiàn)。 而 本次設(shè)計(jì) 主要是 完成 兩方面 工作 ，軟件程序設(shè)計(jì)和硬件電路板設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)包括用單片機(jī)設(shè)計(jì)語言設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)并仿真、實(shí)現(xiàn)。硬件設(shè)計(jì)包括繪制電路原理圖，生成圖后制作電路板、插件焊件、再做硬件測(cè)試。通過這些都使我對(duì)采用單片機(jī)設(shè)計(jì)方法有了更深的理解和掌握，同時(shí)也讓我把所學(xué)的知識(shí)廣泛的應(yīng)用到了實(shí)踐中 ，充分的做到了理論與實(shí)踐相結(jié)合。無論從專業(yè)知識(shí)、動(dòng)手能力，還是 毅志品質(zhì)，都使我受益非淺。當(dāng)然，這與老師和同學(xué)的熱心幫助也是分不開的。 大學(xué)生活雖然結(jié) 束了，但我們的學(xué)習(xí)還沒有結(jié)束，只有不斷學(xué)習(xí)，用知識(shí)充實(shí)自己的頭腦，才能在未來社會(huì)有一席之地，才能為社會(huì)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，一句話：學(xué)無止境。 第 6章 總結(jié)與展望 35 展望 單片為我們改變了什么？縱觀我們現(xiàn)在生活的各個(gè)領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能 IC 卡、電子寵物等，這些都離不開單片機(jī)。以前沒有單片機(jī)時(shí)，這些東西也能做，但是只能使用復(fù)雜的模擬電路，然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于 長期使用， 元器件不斷老化，控制的精度自然也會(huì)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。在單片機(jī)產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑?，我們只需要在單片機(jī)外圍接一點(diǎn)簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長期使用也不會(huì)擔(dān)心精度達(dá)不到了。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的單片機(jī)年容量已達(dá) 3 億片，且每年以大約 20%的速度增長，但相對(duì)于 世界市場(chǎng)我國的占有率還不到 1%。特別是沿海地區(qū)的玩 具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)用到單片機(jī)，并不斷地輻射向內(nèi)地。 所以，學(xué)習(xí)單片機(jī)在我國是有著廣闊前景的。 目前，測(cè)溫控溫系統(tǒng)得到快速的發(fā) 展，國外的測(cè)量控制系統(tǒng)已經(jīng)成熟，產(chǎn)品也較多。近兩年，國內(nèi)也出現(xiàn)了許多高精度的溫度控制系統(tǒng)產(chǎn)品，但相對(duì)于用戶來說，價(jià)格還是偏高。而由于競(jìng)爭越來越激烈，現(xiàn)在企業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)是如何最有效的提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。尋求性能可靠、價(jià)格低廉，且應(yīng)用廣泛的元器件是生產(chǎn)過程的首先要考慮的問題，因此像本設(shè)計(jì)這種控制簡單、精度較高、價(jià)格低廉的控制系統(tǒng)會(huì)有很好的發(fā)展前景，所以學(xué)好單片機(jī)技術(shù)也十分重要 。 通過本次的設(shè)計(jì)，是我感覺到單片機(jī)的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛，而且，在醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展中，單片機(jī)也會(huì)越來越重要。以后的醫(yī)療服務(wù)會(huì)急速的向 現(xiàn)代化，智能化方向發(fā)展，從而增加了安全性，減少了操作的繁瑣性。學(xué)習(xí)并使用單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)，將為我們電子工作者打開一扇通往電子設(shè)計(jì)新出路的大門。 參考文獻(xiàn) 36 參考文獻(xiàn) [1] 張毅剛 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].高等教育出版社 .2021年 1月， 第 1版： 137156 [2] 曹巧媛主編 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用 (第二版 ). 北京 :電子工業(yè)出版社 ,2021 [3] 何力民編 . 單片機(jī)高級(jí)教程 . 北京 :北京航空大學(xué)出版社 ,2021 [4] 金發(fā)慶等編 . 傳感器技術(shù)與應(yīng)用 .北京機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 [5] 王錦標(biāo)，方崇智．過程 計(jì)算機(jī)控制．北京：清華大學(xué)出版社， 1997； 36～ 40 [6] 邵惠鶴．工業(yè)過程高級(jí)控制．上海：上海交通大學(xué)出版社， 1997； 58— 62， 78— 101 [7] 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