【正文】 靠軟件完成，故硬件較為簡(jiǎn)單，但占用 CPU 較多時(shí)廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 18 間。非編碼鍵盤(pán)有：獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)、矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)采用的是非編碼獨(dú)立連接式的鍵盤(pán)。 在 非編碼鍵盤(pán)系統(tǒng)中，鍵閉合和鍵釋放的信息的獲取，鍵抖動(dòng)的消除，鍵值查找及一些保護(hù)措施的實(shí)施等任務(wù)，均由軟件來(lái)完成。 單片 機(jī) 應(yīng)用系統(tǒng)中， 鍵盤(pán)掃描只是 CPU 的工作內(nèi)容之一。 CPU 忙于各項(xiàng)任務(wù)時(shí)，如何兼顧鍵盤(pán)的輸入，取決于鍵盤(pán)的工作方式?？紤]儀表系統(tǒng)中 CPU 任務(wù)的份量，來(lái)確定鍵盤(pán)的工作方式。 鍵盤(pán)的工作方式選取的原則是：既要保證能及時(shí)響應(yīng)按鍵的操作，又不過(guò)多的占用CPU 的工作時(shí)間。鍵盤(pán)的工作方式有：查詢方式（編程掃描，定時(shí)掃描方式）、中斷掃描方式。 獨(dú)立式按鍵接口就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線，每根 I/O口線的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他 I/O 口線上的工作狀態(tài)。因此，通過(guò)檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)按鍵被按下了。優(yōu)點(diǎn) 就 是 電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ；缺點(diǎn)就是每 個(gè)按鍵需占用一根 I/O 口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)， I/O 口浪費(fèi)大，電路結(jié)構(gòu)顯得復(fù)雜。因此，此鍵盤(pán)是用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。 本設(shè)計(jì)中由于所用鍵盤(pán)不多，所以采用獨(dú)立連接式的查詢式鍵盤(pán)就能夠滿足設(shè)計(jì)要求。 鍵盤(pán)接口與鍵盤(pán)程序的根本任務(wù)就是要檢測(cè)有沒(méi)有鍵按下？按下的是那個(gè)位置的鍵？鍵值是多少？在本次設(shè)計(jì)中采用了軟件掃描的方法 。通過(guò)對(duì)鍵盤(pán)接口 和 的查詢判斷是否有鍵按下。 本次設(shè)計(jì)采用了軟件去抖動(dòng)的方法。 當(dāng)有鍵按下時(shí)，按鍵的觸點(diǎn)在閉合和斷開(kāi)時(shí)均會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，這時(shí)觸 點(diǎn)的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如果不妥善處理，將會(huì)使按鍵命令的錯(cuò)誤執(zhí)行和重復(fù)執(zhí)行。采用軟件延時(shí)的方法來(lái)避開(kāi)抖動(dòng)階段，這一延時(shí)過(guò)程一般大于 5ms。 控制電路 在本設(shè)計(jì)中，被測(cè)溫度信號(hào)經(jīng)采樣處理后，還需要通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)的 口輸出用以控制保溫箱的溫度，通過(guò)這種方式達(dá)到控制的目的?？刂频姆绞街饕心M量控制和開(kāi)關(guān)量控制。本系統(tǒng)采用的是開(kāi)關(guān)量控制。所謂的開(kāi)關(guān)量控制就是通過(guò)控制設(shè)備的“開(kāi)”或“關(guān)”狀態(tài)的時(shí)間來(lái)達(dá)到控制的目的。 由于輸出設(shè)備往往需要大電壓來(lái)控制，而單片機(jī)系統(tǒng)輸出的為 TTL 電平，這種電平不能直接驅(qū)動(dòng) 外部設(shè)備的開(kāi)啟和關(guān)閉。另一方面，許多外部設(shè)備在開(kāi)關(guān)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾信號(hào)，如果不隔離會(huì)使系統(tǒng)進(jìn)行錯(cuò)誤的處理。因此在開(kāi)關(guān) 量 的輸出控制MCS51 單片機(jī)測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 過(guò)程中要考慮到兩個(gè)問(wèn)題，一要隔離；二要放大。 本設(shè)計(jì)采用繼電器作為控制電路的主要器件，繼電器具有一定的隔離作用，在繼電器前面加一個(gè)三極管用以放大輸出信號(hào)就可以驅(qū)動(dòng)繼電器的閉合和斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電的效果。繼電器是一種電子控制器件，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(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流控制較大電流的一種開(kāi)關(guān)。故在電 路中起自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中 ,繼電器經(jīng)常被用來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu) , 特別是應(yīng)用在一些耐潮、耐腐蝕、防爆的特殊裝置中 。 固態(tài)繼電器和 MCS51 系列 單片機(jī)組成的控制系統(tǒng) , 具 有抗干擾性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、系統(tǒng)兼容性好等特點(diǎn) ,具有非常廣闊的應(yīng)用前景。繼電器一般由通電線圈和觸 電 組成。當(dāng) 線圈通電時(shí)，由于磁場(chǎng)作用，使開(kāi)關(guān)觸電閉合。當(dāng)不通電時(shí)，則開(kāi)關(guān)觸點(diǎn) 斷開(kāi)。一般線圈可用直流低電壓控制（ +5V， +9V， +12V）。 繼電器的特性參數(shù)包括輸入和輸出參數(shù)， 主要的參數(shù)為 額定輸入電壓 、 額定輸出電流 、 浪涌電 流 。 根據(jù)輸入電壓參數(shù)值大小，可確定工作電壓大小。如采用 TTL 或 CMOS等邏輯電平控制時(shí)， 采用有足夠帶載能力的低電平驅(qū)動(dòng)，并盡可能使 “ 0” 電平低于 V。如在噪聲很強(qiáng)的環(huán)境下工作，不能選用通、斷電壓值相差小的產(chǎn)品，必需選用通、斷 點(diǎn) 壓值相差大的產(chǎn)品， (如選接通電壓為 8 V 或 12 V 的產(chǎn)品 )這樣不會(huì)因噪聲干擾而造成控制失靈 。 本設(shè)計(jì)就是采用 直流 驅(qū)動(dòng)電壓為 +5V 的繼電器 。 繼電器控制電路 如圖 所示： 廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 20 開(kāi)始 初始化溫度參數(shù) 采樣當(dāng)前溫度 當(dāng)前溫度和設(shè)定溫度送顯示緩沖 設(shè)定溫度 當(dāng)前溫度 繼電器閉合 繼電器斷開(kāi) 維持狀態(tài) 讀鍵盤(pán) 鍵值？ 向上鍵 向下鍵 設(shè)定溫度減 1 設(shè)定溫度加 1 無(wú)鍵按下 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本次單片機(jī)溫控系統(tǒng)的 功能是由硬件電路配合軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬 件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來(lái)了 。系統(tǒng) 軟件的功能 又 可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件，它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，專門(mén)用來(lái)協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)行 軟件，它是用來(lái)完成各種實(shí)質(zhì)性的功能如測(cè)量、顯示 等 功能 。每一個(gè) 執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊。本文將各執(zhí)行模塊一一列出， 各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)包括溫度采集子程序、顯示子程序、標(biāo)度轉(zhuǎn)換資程序、鍵盤(pán)子程序、控制子程序。 程序 流程圖如圖 所示。 小于 等于 2 大于等于 2 圖 系統(tǒng)流程圖 MCS51 單片機(jī)測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21 顯示子程序 顯示模塊包括數(shù)制轉(zhuǎn)換和 LED 串口靜態(tài)顯示兩部分。顯示內(nèi)容包括當(dāng)前溫度 和設(shè)定溫度兩個(gè)參數(shù)。在數(shù)制轉(zhuǎn)換程序中將十六進(jìn) 制數(shù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)數(shù)據(jù)，各分為十位數(shù)和個(gè)位數(shù)。在編寫(xiě)顯示程序時(shí)，先送高 位再送低位。顯示模塊程序流程圖 如圖 所示 圖 顯示模塊程序流程圖 控制子程序 本設(shè)計(jì)采用 作為輸出控制口。當(dāng)設(shè)定溫度比當(dāng)前溫度高 2℃ 以上時(shí)， 置 1，使其輸出高電 平，用以驅(qū)動(dòng)繼電器，使繼電器閉合，保溫箱 開(kāi)始加熱。當(dāng)設(shè)定溫度比當(dāng)前溫度低 2℃ 以下時(shí)， 置零，使繼電器斷開(kāi)，保溫箱停止加熱。控制 程序流程圖如圖 所 示 廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 22 圖 控制程序流程圖 鍵盤(pán)子程序 鍵盤(pán)是人與微機(jī)打交道的主要設(shè)備，從系統(tǒng)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)角度來(lái)看，僅僅通過(guò)鍵盤(pán)掃描，讀取當(dāng)前時(shí)刻的鍵盤(pán)狀態(tài)是不夠的，還有不少問(wèn)題需要解決，否則，在操作鍵盤(pán)時(shí)就容易引起誤操作和操作失控等現(xiàn)象。 在 非編碼鍵盤(pán)系統(tǒng)中，鍵閉合和鍵釋放的信息的獲取，鍵抖動(dòng)的消除，鍵值查找及一些保護(hù)措施的實(shí)施等任務(wù) ，均由軟件來(lái)完成。非編碼鍵盤(pán)的鍵輸入程序應(yīng)完成的基本任務(wù) ： ① 監(jiān)測(cè)有無(wú)鍵按下；鍵的閉合與否，反映在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，所以通過(guò)電平的高低狀態(tài)的檢測(cè)，便可確認(rèn)按鍵按下與否 。 ② 判斷是哪個(gè)鍵按下。 ③ 完成鍵處理任務(wù)。 按鍵的觸點(diǎn)在閉合和斷開(kāi)時(shí)均會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，這時(shí)觸點(diǎn)的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如不妥善處理，將會(huì)使按鍵命令的錯(cuò)誤執(zhí)行或重復(fù)執(zhí)行。在這里采用軟件延時(shí)的方法來(lái)避開(kāi)抖動(dòng)階段，這一延時(shí)程序一般大于 5ms。 在第一次檢測(cè)到有 鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)子程序后，再確認(rèn)電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài) 電平，則確認(rèn)真正有開(kāi)始 存當(dāng)前溫度 進(jìn)位清零 存設(shè)定溫度 溫度比較 置 1 清零 繼電器閉合 繼電器斷開(kāi) 維持狀態(tài) MCS51 單片機(jī)測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23 鍵按下，進(jìn)行相應(yīng)處理工作，消除了抖動(dòng)的影響。 這種消除抖動(dòng)影響的軟件措施是切實(shí)可行的。 鍵盤(pán)子程序流程圖如 圖 所示。 圖 鍵盤(pán)子程序流程圖 Y N 初始化地址參數(shù) 去抖動(dòng) 查表讀鍵值 等待鍵釋放 得鍵碼 調(diào)整表指針調(diào)整鍵碼 開(kāi)始 比較相同？ 返回 鍵入 ？ 廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 24 5 結(jié)論 本設(shè)計(jì)本著方便、實(shí)用性、易于擴(kuò)展的指導(dǎo)思想，采用 AT89C51為中央處理器加上各種外圍電路構(gòu)成了整個(gè)單片機(jī)控制 系統(tǒng)。 在設(shè)計(jì)中 運(yùn)用溫度傳感器采集溫度，通過(guò)轉(zhuǎn)換、處理與設(shè)定值進(jìn)行比較， 得到控制信號(hào)用以控制保溫箱的 溫度，實(shí)現(xiàn)了保溫箱溫度顯示和控制功能 。 本次設(shè)計(jì)的具體步驟如下： 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇合理可行的設(shè)計(jì)總體方案，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。 元件選擇，根據(jù)需求分析選擇電子元器件，以達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。 硬件設(shè)計(jì)，用 Protel軟件畫(huà)好電路原理圖。 軟件設(shè)計(jì)，畫(huà)好程序流程圖，設(shè)計(jì)主程序和子程序。 焊接電路板，把電子元件焊接到做好的電路板上，對(duì)電路進(jìn)行檢查。 在仿真器上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟、硬件調(diào)試，修改錯(cuò)誤或改進(jìn)缺陷，找出硬件錯(cuò)誤。 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，使系統(tǒng)達(dá)到本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求。 （結(jié)論寫(xiě)得太少 ，不深刻， 也沒(méi)有對(duì)后續(xù)工作的一個(gè)展望 ） MCS51 單片機(jī)測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 25 參考文獻(xiàn) [1] 張開(kāi)生 ， 郭國(guó)法 ． MCS51 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]． 微計(jì)算機(jī)信息 ． 2022， 7． [2] 張 洵 ， 劉理天 ． 半導(dǎo)體溫度傳感器研究進(jìn)展綜述 [J]． 傳感器與微 機(jī) 系統(tǒng) ． 2022， 05． [3] 張建波，韓崧．淺談溫度測(cè)量的發(fā)展現(xiàn)狀 [J]．計(jì)測(cè)技術(shù)． 2022， 12． [4] 李新剛 ， 于巍巍 ． 智能電加熱溫控系統(tǒng)的研制 [J]． 機(jī)械工程師 ． 2022， 7． [5] 高國(guó)強(qiáng)．單片機(jī)在溫度檢測(cè)中的應(yīng)用 [J]．天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報(bào)． 2022， 5． [6] Temperature Control． Control. pdf． 2022, 4． [7] 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