【正文】 則接地。 1)物理隔離 物理隔離是指對(duì)小信號(hào)低電平的隔離。其信號(hào)連線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高電平大功率的導(dǎo)線，以減少噪聲和電磁場(chǎng)的干擾。為了實(shí)行物理隔離，即使在同一設(shè)備的內(nèi)部也應(yīng)當(dāng)把這兩類信號(hào)導(dǎo)線分開(kāi)走線。遠(yuǎn)距離走線時(shí)，更應(yīng)該注意把信號(hào)電纜和功率電纜分開(kāi)，并保持一定的距離。必要時(shí)還可以用鋼管把它們分別套起來(lái)，以增加屏蔽效果。 2)光電隔離 光電隔離的目的是割斷兩個(gè)電路的電聯(lián)系，使之相互獨(dú)立，從而也就割斷了噪聲從一個(gè)電路進(jìn)入另一個(gè)電路的通路。光電隔離是通過(guò)光電耦合器實(shí)現(xiàn)的。光電耦合器是通過(guò)輸入信號(hào)使發(fā)光二極管發(fā)光，其光線又使光敏三極管產(chǎn)生電信號(hào)輸出，從而既完成了信號(hào)的傳遞又實(shí)現(xiàn)了電氣上的隔離。光電耦合的響應(yīng)時(shí)間一般不超過(guò)幾個(gè)微秒。光電耦合器的輸入端與輸出端在電氣上是絕緣的，且輸出端對(duì)輸入端也無(wú)反饋，因而具有隔離和抗干擾兩方面的獨(dú)特性能。通常使用光電耦合器可實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換和隔離兩個(gè)主要的功能。 濾波是為了抑制噪聲干擾。在直流電源回路中，負(fù)載的變化會(huì)引起電源噪聲。例如，在數(shù)字電路中，當(dāng)電路從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一個(gè)狀態(tài)時(shí)，就會(huì)在電源線上產(chǎn)生一個(gè)很大的尖峰電流，形成瞬變的噪聲電壓。利用電容、電感等儲(chǔ)能元件可以抑制因負(fù)載變化而產(chǎn)生的噪聲，通常也把這種作用稱為濾波或去耦。為了進(jìn)行濾波或去耦，～，這在印刷電路板上是經(jīng)?？吹降摹? 抑制反電勢(shì)干擾技術(shù) 在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，常使用諸如繼電器、電動(dòng)機(jī)、電磁閥等具有較大電感量的元件或設(shè)備。當(dāng)電感回路的電流被切斷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的反電勢(shì)而形成的噪聲干擾。這種噪聲不但能產(chǎn)生電磁場(chǎng)、干擾其它電路，甚至還可能擊穿電路中晶體管之類的器件。對(duì)于反電勢(shì)干擾可采用以下措施加以抑制：1)如果通過(guò)電感線圈的是直流電流，可在線圈的兩端并聯(lián)二極管和穩(wěn)壓器。當(dāng)三極管V由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，在電感線圈兩端產(chǎn)生反電勢(shì)P。此電勢(shì)可在并聯(lián)支路中流通，因此e的幅值被限制在穩(wěn)壓管Vl的工作電壓范圍之內(nèi)，并被很快地消耗掉，從而抑制了反電勢(shì)的干擾。使用時(shí)Vl的工作電壓應(yīng)選擇的比外加電源高些。如果把穩(wěn)壓管換為電阻，同樣可以達(dá)到抑制反電勢(shì)的目的，因此也適用于直流驅(qū)動(dòng)線圈電路。在這個(gè)電路中，電阻的阻值范圍可以從幾歐到幾十歐。阻值太小，反電勢(shì)衰減慢；阻值太大，會(huì)增大反電勢(shì)的幅值。 (2)反電勢(shì)抑制電路也可由電阻和電容構(gòu)成。適當(dāng)選擇RC參數(shù)，也能獲得較好的耗能效果。這種電路不僅適用于交流驅(qū)動(dòng)的線圈，也適用于直流驅(qū)動(dòng)的線圈。(3)反電勢(shì)抑制電路不但可以接在線圈的兩端，也可以接在開(kāi)關(guān)的兩端。 軟件抗干擾技術(shù) 干擾對(duì)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)造成的后果有：增加數(shù)據(jù)采集的誤差，輸出控制錯(cuò)誤，RAM中的數(shù)據(jù)丟失，程序“飛走”及陷入死循環(huán)等。為了提高系統(tǒng)的可靠性，光靠硬件措施是不夠的，還要借助軟件措施來(lái)抑制某些干擾。如能正確采用軟件抗干擾措施，與硬件抗干擾措施構(gòu)成雙重抑制，將大大提高系統(tǒng)的可靠性。 消除數(shù)據(jù)采集的干擾 對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，為了消除傳感器通道中的干擾信號(hào)，在硬件措施中常采用前述的有源或無(wú)源濾波網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成模擬濾波器，對(duì)信號(hào)實(shí)現(xiàn)頻率濾波。同樣，運(yùn)用CPU運(yùn)算控制功能，也可以實(shí)現(xiàn)模擬濾波器的類似功能，這就是數(shù)字濾波。隨著微機(jī)運(yùn)算速度的提高，數(shù)字濾波在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中應(yīng)用越來(lái)越廣。下面介紹幾種常用的數(shù)字方法。 算術(shù)平均法。對(duì)一點(diǎn)數(shù)據(jù)連續(xù)多次采樣，計(jì)算其算術(shù)平均值，以其平均值作為該點(diǎn)采樣結(jié)果。一般志為3～5次即可。這種方法可以減少系統(tǒng)的隨機(jī)干擾對(duì)采集結(jié)果的影響。 比較舍取法。當(dāng)控制系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的個(gè)別數(shù)據(jù)存在偏差時(shí)，為了剔除個(gè)別錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，可采用比較舍取法，即對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)連續(xù)采樣幾次，根據(jù)所采數(shù)據(jù)的變化情況確定舍取辦法，剔除偏差數(shù)據(jù)。 采樣值的加權(quán)平均值。由于干擾造成采樣數(shù)據(jù)偏大或偏小，對(duì)不同采樣時(shí)刻得到的采樣值給以不同的權(quán)，這樣得到的加權(quán)平均值可能更準(zhǔn)確。 一階遞推數(shù)字濾波法。這種方法是利用軟件完成RC低通濾波器的算法，實(shí)現(xiàn)用軟件方法代替硬件RC濾波器。用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)低通濾波器，其算法為yn=QXn+(1一Q)yn一1式中 Q——數(shù)字濾波系數(shù)；Xn——第n次采樣時(shí)的濾波器輸入；Yn——第n次采樣時(shí)的濾波器輸出；Yn－1——次n1采樣時(shí)的濾波器輸出；濾波系數(shù)Q=T/Tf1。其中，T為采樣周期TF為數(shù)字濾波器的時(shí)間常數(shù)。應(yīng)該通過(guò)實(shí)際運(yùn)行選取適當(dāng)數(shù)值，使周期性噪聲減至最弱或全部消除。中位值法。連續(xù)三次采樣值，取其中位值作為這一次的測(cè)量值。這種方法對(duì)去除脈沖性噪聲比較有效。消除開(kāi)關(guān)量干擾 對(duì)開(kāi)關(guān)量輸入信息可采用多次讀入并進(jìn)行比較，取多種情況下的狀態(tài)。開(kāi)關(guān)量的輸出常常用來(lái)控制閥門(mén)或其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，為了防止執(zhí)行機(jī)構(gòu)因外界干擾而產(chǎn)生誤動(dòng)作，可以在應(yīng)用過(guò)程中每隔一段時(shí)間（例如幾個(gè)毫秒）發(fā)出一次輸出命令，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)多次得到同一動(dòng)作的命令，從而消除因瞬間干擾引起的誤動(dòng)作。 對(duì)因機(jī)械開(kāi)關(guān)抖動(dòng)而造成的干擾，可用軟件延時(shí)的辦法避開(kāi)在抖動(dòng)期間采樣，這是普遍采用的辦法。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的點(diǎn)火花或電弧干擾往往通過(guò)公共線路反饋到接口中，如果這種干擾使接口狀態(tài)寄存器內(nèi)容受到破壞，使控制程序得到錯(cuò)誤的判斷，則生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)將發(fā)生嚴(yán)重錯(cuò)亂。為了克服這種干擾，可在對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出輸出命令后，保存有關(guān)接口狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作之前，后一段時(shí)間內(nèi)調(diào)用保護(hù)子程序。將保存的內(nèi)容不斷地送至接口的狀態(tài)寄存器中，以維持對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制。這樣，執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的干擾可能破壞了某些狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，但保護(hù)子程序的執(zhí)行又會(huì)將它們修正過(guò)來(lái)，從而保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。指令復(fù)執(zhí)技術(shù) 在工業(yè)控制系統(tǒng)的故障中，多數(shù)屬于瞬間性故障，即具有隨機(jī)性的瞬間干擾所引起的故障，采用指令復(fù)執(zhí)技術(shù)可以有效地克服這種瞬間性故障。指令復(fù)執(zhí)是指在程序執(zhí)行的過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，就重新執(zhí)行被錯(cuò)誤干擾的現(xiàn)行指令。實(shí)現(xiàn)指令復(fù)執(zhí)時(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，應(yīng)立即保留現(xiàn)行指令的地址，以便重新執(zhí)行。 (2)應(yīng)保留現(xiàn)行指令所使用的數(shù)據(jù)，以便在重新執(zhí)行現(xiàn)行指令時(shí)使用。 以上兩點(diǎn)可用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，但用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)，涉及微處理器及其它的外圍芯片的結(jié)構(gòu)較為困難，而使用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)，可不改動(dòng)原來(lái)芯片的設(shè)置。當(dāng)然，要花費(fèi)一定的軟件開(kāi)銷去判斷關(guān)鍵指令的執(zhí)行是否有錯(cuò)，一旦有錯(cuò)，應(yīng)使PC一1給PC，并保留上一條指令結(jié)束時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)，以便重復(fù)執(zhí)行現(xiàn)行指令。 指令復(fù)執(zhí)的次數(shù)沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定，一般可用兩種方法來(lái)控制： (1)規(guī)定一個(gè)復(fù)執(zhí)次數(shù)，如果在規(guī)定次數(shù)內(nèi)故障消失，則復(fù)執(zhí)成功，否則復(fù)執(zhí)失??； (2)規(guī)定復(fù)執(zhí)執(zhí)行時(shí)間，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)故障消失，則復(fù)執(zhí)成功，否則復(fù)執(zhí)失敗。 3．程序進(jìn)入死循環(huán)和“飛走”的處理 程序在運(yùn)行的過(guò)程中，有時(shí)由于某些噪聲的干擾會(huì)出現(xiàn)死循環(huán)現(xiàn)象，或者出現(xiàn)程序“亂飛”(執(zhí)行程序跨段丟失)現(xiàn)象，從而影響程序的正常工作。這兩種現(xiàn)象都可以通過(guò)采用對(duì)程序進(jìn)行時(shí)間監(jiān)控的辦法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。一旦發(fā)現(xiàn)，則強(qiáng)迫程序返回用戶程序的出錯(cuò)點(diǎn)重新執(zhí)行。 1)設(shè)置軟件陷阱 這種方法是在非程序區(qū)設(shè)置攔截措施。當(dāng)PC失控、程序“飛走”進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，使程序進(jìn)入陷阱，迫使恢復(fù)到初態(tài)。例如，MCS一51單片機(jī)可以用“UMP 0000H39?！臋C(jī)器碼填滿非程序區(qū)。不管程序飛到非程序區(qū)的哪個(gè)字節(jié)，都可以拉到復(fù)位狀態(tài)。 2)設(shè)置時(shí)間監(jiān)控器當(dāng)程序進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，軟件陷阱一般不會(huì)起作用。使程序從死循環(huán)中解脫到正常狀態(tài)的有效辦法是設(shè)置時(shí)間監(jiān)視器，又稱為“看門(mén)狗”(WTD)。時(shí)間監(jiān)視器由硬件組成，每當(dāng)設(shè)定的定時(shí)時(shí)間到，就向CPU發(fā)出一個(gè)復(fù)位信號(hào)，強(qiáng)迫CPU復(fù)位。在程序正常運(yùn)行時(shí)，每隔一定時(shí)間(小于監(jiān)視器的設(shè)定時(shí)間)就使時(shí)間監(jiān)視器清零，即可保證監(jiān)視器不會(huì)發(fā)出復(fù)位信號(hào)。但程序一旦進(jìn)入死循環(huán)，就無(wú)法及時(shí)清零時(shí)間監(jiān)視器，勢(shì)必造成時(shí)間監(jiān)視器定時(shí)時(shí)間到，發(fā)出復(fù)位信號(hào)使系統(tǒng)強(qiáng)制復(fù)位。 第五章 結(jié)論與前景分析本次實(shí)驗(yàn)采用了C語(yǔ)言編程方式，實(shí)現(xiàn)了溫度的測(cè)量與調(diào)節(jié)，完全達(dá)到了本次實(shí)驗(yàn)的要求，更重要的是該實(shí)驗(yàn)的測(cè)量誤差較小，已基本實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的要求。它可以廣泛用于溫度測(cè)量精度要求比較高的場(chǎng)面，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低。綜上所示，本系統(tǒng)的方案具有實(shí)用推廣價(jià)值。本系統(tǒng)通過(guò)添加一個(gè)傳感器，使系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)顯示溫度。此方案還有改進(jìn)的地方，在溫度可以調(diào)節(jié)的情況下，加兩個(gè)繼電器作為系統(tǒng)升溫和降溫的控制器從而可以實(shí)現(xiàn)在無(wú)人操作的情況下的恒溫控制。參考文獻(xiàn) 【1】 [M].合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社【2】丁元杰主編單片機(jī)原理及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社出版【3】黃賢武,[M].成都:電子科技大學(xué)出版社,高等教育出版社【4】楊寶清,[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.【5】張萌,和湘,[M].北京:清華大學(xué)出版社社【6】《單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用西安；西安電子科技大學(xué)出版社．【7】 《單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)》北京；北京電子工業(yè)出版社【8】 《基于單片機(jī)8051的嵌入式開(kāi)發(fā)指南》 電子工業(yè)出版社，2003．胡大可等．【9】《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例導(dǎo)航》求是科技 靳達(dá) 編著 人民郵電出版社 2003年10月【10】 《51系列單片機(jī)高級(jí)實(shí)例開(kāi)發(fā)指南（附CDROM光盤(pán)一張）》李軍 等編著北京航空航天大學(xué)出版社2004年06月致謝在論文的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我查閱了許多有關(guān)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的文獻(xiàn)資料，使我對(duì)溫度調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)和使用有了更深的認(rèn)識(shí)。從論文選題到完成論文，我遇到了很多的問(wèn)題比如說(shuō)重點(diǎn)不明確，思緒混論但是經(jīng)過(guò)老師的知道使自己的思緒和重點(diǎn)明確突出，對(duì)此老師為我付出了大量的時(shí)間和心血，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，老師從多方面進(jìn)行指導(dǎo)，不斷對(duì)論文提出修改意見(jiàn)。在此，我要由衷地感謝蒲老師！同時(shí)，我也要感謝給予我?guī)椭耐瑢W(xué)，在不懂的環(huán)節(jié)為我努力探討。論文的完成，不僅是我大學(xué)三年知識(shí)積累的體現(xiàn)，而且也是我們所有老師悉心教導(dǎo)的結(jié)果，感謝他們讓我掌握了一定的專業(yè)知識(shí)，專業(yè)技能和一些為人處世的道理，再次感謝蒲老師的指導(dǎo)！附錄一 主框圖溫度傳感器AT89S51通信部分LCD顯示按鍵設(shè)置電源部分聲光報(bào)警附錄二 設(shè)計(jì)原理圖附錄三 流程圖主程序流程DS18B20初始化程序流程圖開(kāi)始開(kāi)始寫(xiě)入CCH,SKIP ROM寫(xiě)入BEH,發(fā)轉(zhuǎn)換CLR DQ,準(zhǔn)備發(fā)送SETB DQ完成1位寫(xiě)入CLR DQ,準(zhǔn)備發(fā)送寫(xiě)入44H,發(fā)轉(zhuǎn)換寫(xiě)入CCH,SKIP ROM延時(shí)1μs以上SETB DQDS18B20初始化8位寫(xiě)完了嗎？延時(shí)15～45μs寫(xiě)入1位數(shù)據(jù)延時(shí)15μsDS18B20初始化 延時(shí)1μs以上SETB DQ釋放總線N讀取1位數(shù)據(jù)完成Y延時(shí)15～45μs DS18B20寫(xiě)入程序完成8位寫(xiě)完了嗎？鍵盤(pán)掃描子程序77