【正文】 電路和 78L05 芯片組成。電源供電電基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)23路 [10]如圖 212 所示 圖 212 系統(tǒng)供電電源總體電路圖 系統(tǒng)特點(diǎn)基于上述功能要求及智能儀表應(yīng)具有的體積小、成本低、功能強(qiáng)、抗千擾并盡可能達(dá)到更高精度的要求。本系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)方面具有如下特點(diǎn)：主機(jī)采用 MCS51 系列的 89S52 單片機(jī)價(jià)格便宜，有開(kāi)發(fā)環(huán)境 。根據(jù)電阻爐測(cè)溫范圍的要求，該系統(tǒng)適合采用 DS18B20 作為溫度傳感器，DS18B20 支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為55176。C~+125176。C，在10~+85176。C 范圍內(nèi),精度為177。176。C。DS18B20 的精度較差為177。 2176。C 。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。由于系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電阻爐，其功率調(diào)節(jié)可以采用相控調(diào)壓法和通斷調(diào)功法兩種方式，但考慮到相控調(diào)壓法對(duì)電網(wǎng)性能的破壞較大，因此按脈沖寬度調(diào)制法控制輸出信號(hào)占空比的大小，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)輸出量的控制。整個(gè)系統(tǒng)遵循了冗余原則及以軟代硬的原則，并盡可能選用典型、常用、易于替換的芯片和電路，為系統(tǒng)的開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化打下良好基礎(chǔ)。系統(tǒng)擴(kuò)展和配置在滿足功能要求的基礎(chǔ)上留有適當(dāng)裕量，以利于擴(kuò)充和修改?；趩纹瑱C(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)24第三章 系統(tǒng)軟件簡(jiǎn)介 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具介紹本系統(tǒng)中單片機(jī)的開(kāi)發(fā)工具采用 。標(biāo)準(zhǔn) C 編譯器 KEIL C51,在保留匯編代碼高效、快速性的同時(shí)為 8051 微控制器的軟件開(kāi)發(fā)提供 C 語(yǔ)言環(huán)境。C51 集成到uVision2 開(kāi)發(fā)環(huán)境，這個(gè)環(huán)境包括：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，調(diào)試器。主體程序是圍繞 PID 運(yùn)算和 PWM 調(diào)功 [11]輸出來(lái)進(jìn)行的，其中比例增益、積分增益、微分增益為節(jié)約機(jī)時(shí)從而不須經(jīng)常運(yùn)算，只需在有沒(méi)定參數(shù)改動(dòng)時(shí)才進(jìn)行運(yùn)算。主程序流程圖如下圖31，下位機(jī)通信程序流程圖如下圖 32圖31 主程序流程圖基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)25圖 32 下位機(jī)通信程序流程圖 軟件系統(tǒng)簡(jiǎn)介及界面VB 是微軟公司出品的一個(gè)快速可視化程序開(kāi)發(fā)工具軟件，借助微軟在操作系統(tǒng)和辦公軟件的壟斷地位，VB 在短短的幾年內(nèi)風(fēng)靡全球。VB 是極有和功能強(qiáng)大的軟件，主要表現(xiàn)在：所見(jiàn)即所得的界面設(shè)計(jì)，基于對(duì)象的設(shè)計(jì)方法，極短的軟件開(kāi)發(fā)周期，較易維護(hù)的生成代碼。美國(guó)微軟公司在 1991 年推出 至今已經(jīng)經(jīng)歷了 6 個(gè)版本， 運(yùn)行在 win9x或 winme，win2022，winxp，windowsNT 等操作系統(tǒng)下，是一個(gè) 32 位的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具。它主要有以下幾個(gè)特點(diǎn) [9]：（1）成功地簡(jiǎn)化了界面的設(shè)計(jì)過(guò)程。它在 windows 平臺(tái)上提供了圖形用戶界面（GUI）的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE） 。（2）采用簡(jiǎn)單易學(xué)的 Basic 語(yǔ)言。它既適用于沒(méi)有任何編程經(jīng)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)者學(xué)習(xí)，也適合于開(kāi)發(fā)各種復(fù)雜的底層應(yīng)用程序。（3）具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)和字符串處理功能。Visual Basic 提供了許多現(xiàn)成的字符串處理函數(shù)。（4）易于擴(kuò)充。除了簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)以外，Visual Basic 還是一種易于擴(kuò)充功能基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)26的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。（5）提供了 IntelliSense 技術(shù)。當(dāng)你在 Visual Basic 的代碼窗口敲進(jìn)對(duì)象名稱的時(shí)候 IntelliSense 技術(shù)會(huì)自動(dòng)向你顯示一些相關(guān)的信息，例如對(duì)象的屬性和方法等。（6）提供了多種向?qū)?。利用這些向?qū)В憧梢钥焖俚赝瓿梢话阈缘娜蝿?wù)，例如生成其控件不綁定到數(shù)據(jù)控件上的純代碼窗體，建立查詢，添加工具，制作圖表，以及發(fā)布創(chuàng)建的應(yīng)用程序等。完成后的界面如圖 33 所示 圖 33 單片機(jī)與 PC 的溫度控制系統(tǒng)的 VB 界面基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)27第四章 系統(tǒng)調(diào)試硬件調(diào)試首先檢查電路的焊接是否正確，然后可用萬(wàn)用表測(cè)試或通電檢測(cè)。硬件調(diào)試主要是針對(duì)主控板中單片機(jī)模塊和外部輸入、輸出模塊進(jìn)行調(diào)試。這一部分硬件調(diào)試主要分成兩大塊：上電前的調(diào)試和上電后的調(diào)試。在電路安裝焊接前，首先是對(duì)元器件的檢測(cè)。對(duì) AT89S5DS18B20 和 SSR 固態(tài)繼電器這三個(gè)器件在未接電路時(shí)是不能檢測(cè)其好壞的。對(duì)于其他器件則可利用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量。電阻的測(cè)量，用萬(wàn)用表的歐姆檔測(cè)量。二極管、三極管也是根據(jù)其特性用萬(wàn)用表的歐姆檔測(cè)量即可。按鈕的測(cè)量也是用歐姆檔測(cè)量，只要將表筆兩端接按鈕的兩個(gè)引腳，按下按鈕可以看到指針偏轉(zhuǎn)到 0 刻度。繼電器的檢測(cè)，給繼電器的線圈兩端加一合適的電壓，可以看到指示燈亮?；蛴萌f(wàn)用表接其管腳，看指針是否偏轉(zhuǎn)為 0 刻度線。（1）上電前的調(diào)試在上電前，必須確保電路中不存在斷路或短路情況，這一工作是整個(gè)調(diào)試工作的第一步，也是非常重要的一個(gè)步驟。在這部分調(diào)試中主要使用的工具是萬(wàn)用表，用來(lái)完成檢測(cè)電路中是否存在斷路或者短路情況等。只要將一個(gè)表筆固定在電源端或接地端，另儀表筆接其他連接點(diǎn)，指針偏轉(zhuǎn)到 0 刻度就是通路的。通過(guò)萬(wàn)用表的檢測(cè),沒(méi)有發(fā)現(xiàn)短路和斷路的地方了，電路基本正常后再進(jìn)行下一步調(diào)試。（2）上電后的調(diào)試在確保硬件電路正常，無(wú)異常情況(斷路或短路)方可上電調(diào)試，上電調(diào)試的目的是檢驗(yàn)電路是否接錯(cuò)，同時(shí)還要檢驗(yàn)原理是否正確。在本設(shè)計(jì)中，上電調(diào)試主要是檢測(cè)單片機(jī)部分與外部輸入、輸出電路是否接對(duì)。本次調(diào)試需要通過(guò)軟硬件聯(lián)調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于 DS18B20 與單片機(jī)采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀/寫(xiě)編程時(shí)必須嚴(yán)格地保證讀/寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)量結(jié)果。本程序采用單片機(jī) C 語(yǔ)言編寫(xiě)，用 Keil C51 編譯器編程調(diào)試。① 加熱控制調(diào)試編寫(xiě)控制語(yǔ)句，使加熱控制動(dòng)作。加熱控制口為 口,要使加熱電路動(dòng)作,可以直接給 口一個(gè)控制信號(hào)使其動(dòng)作,即程序直接將 口置 1,這樣就使三極管導(dǎo)通,繼電器線圈動(dòng)作,觸電吸合,加熱器進(jìn)行加熱。②溫度傳感器 DS18B20 的調(diào)試在 VB 編寫(xiě)的顯示界面調(diào)試到能成功顯示溫度值和顯示溫度曲線的基礎(chǔ)上，編寫(xiě)溫度測(cè)量子程序以及顯示子程序?qū)Υ瞬糠钟布娐愤M(jìn)行測(cè)試。在有溫度改變時(shí)（例如用手去接觸） ，顯示溫度能改變就基本完成本設(shè)計(jì)?；趩纹瑱C(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)28總 結(jié)首先，通過(guò)這次應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在很大程度上提高了自己的獨(dú)立思考能力和單片機(jī)的專業(yè)知識(shí)，也深刻了解寫(xiě)一篇應(yīng)用系統(tǒng)的步驟和格式，有過(guò)這樣的一次訓(xùn)練，相信在接下來(lái)的日子我們都會(huì)了，而且會(huì)做得更好。我所寫(xiě)的系統(tǒng)主要根據(jù)目前節(jié)省能源的發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)實(shí)際的應(yīng)用特點(diǎn)和要求，采用了自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的自動(dòng)檢測(cè)和控制。系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C52為核心部件，單片機(jī)系統(tǒng)完成對(duì)水溫信號(hào)的采集、處理、顯示等功能。用Protel軟件繪制電路原理圖和PCB電路印刷板圖，并在電路板廠制作控制主板。利用C語(yǔ)言編制,運(yùn)行程序該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是: 1)適用性強(qiáng)，利用VB友好的人機(jī)界面，用戶只需對(duì)界面參數(shù)進(jìn)行設(shè)置并啟動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行便可滿足不同用戶水溫的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的實(shí)時(shí)監(jiān)控。避免了電力力資源的浪費(fèi)，節(jié)省了能源。 2)將單片機(jī)以及溫度傳感器引入對(duì)水溫的分析和處理中，單片機(jī)控制決策無(wú)需建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，適合對(duì)非線性、時(shí)變、滯后系統(tǒng)的控制，對(duì)水溫控制系統(tǒng)采用單片機(jī)控制非常適合。3)系統(tǒng)成本低廉，操作非常簡(jiǎn)單，可擴(kuò)展性強(qiáng)，只要稍加改變，即可增加其他使用功能。本系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)代化的發(fā)展具有十分重要的意義： 首先，節(jié)省了能源，特別是最近幾年，我國(guó)東部沿海地區(qū)電力資源缺口十分巨大，可以緩解部分電力資源壓力。其次，由于我過(guò)大部分電力資源是火力發(fā)電，因而從一定程度上節(jié)省了自然資源，以及保護(hù)了環(huán)境。 通過(guò)對(duì)本設(shè)計(jì)的思考，更加加深了對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)，熟練了單片機(jī)的編程，更對(duì)當(dāng)前的溫度傳感器有了更深刻的認(rèn)識(shí)與了解，但是由于此系統(tǒng)依賴溫度傳感器，因而對(duì)溫度傳感器的穩(wěn)定性，線性等諸多方面有著嚴(yán)格的要求，但是傳感器的性能越好，相對(duì)而言其價(jià)格也就越高，因而在此設(shè)計(jì)中，溫度傳感器我個(gè)人覺(jué)的還是存在遺憾，其次，由于采用了C語(yǔ)言，所以其編程過(guò)程復(fù)雜不易查錯(cuò)。最后由于時(shí)間緊迫，本設(shè)計(jì)還有諸多地方需要改進(jìn)，比如改用RS485串行接口或是網(wǎng)線，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作。由于本設(shè)計(jì)是從保溫部分節(jié)能為出發(fā)點(diǎn)而設(shè)計(jì)，因而在其加熱部分還是存在很大能源浪費(fèi)，因而在日后的開(kāi)發(fā)應(yīng)用中因當(dāng)注意要，對(duì)其加熱部分的選材的改進(jìn)?；趩纹瑱C(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)29參考文獻(xiàn)[1] [M](第三版).北京：高等教育出版社，2022[2] PID 參數(shù)模糊自整定控制器的設(shè)計(jì)與仿真[J].自動(dòng)化與儀表，2022,16(3):3638[3] AT89系列單片機(jī)技術(shù)手冊(cè)[S].北京:[4] 樓然苗,[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2022[5] 金偉正．單線數(shù)字溫度傳感器的原理及應(yīng)用[J]．電子技術(shù)應(yīng)用，2022(6)：6668[6] [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2022[7] [J]. 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x=0。uint y=0。uint rout。uint open=1。uint set_temper。uint temper。uchar flag=0。uchar m=0。uchar n=0。uchar up=0。//*******溫度小數(shù)部分用查表法**********//uchar code ditab[16] = { 0x00, 0x00, 0x01, 0x01, 0x02, 0x03, 0x03, 0x04, 0x05, 0x05, 0x06, 0x06, 0x07, 0x08, 0x08, 0x09}。uchar code dis_9[10]={0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39}。基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)31/*ACCII 碼對(duì)應(yīng)碼表0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 */ uchar data temp_data[2]={0x00,0x00}。 // 讀出溫度暫放uchar data display[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}。 //顯示單元數(shù)據(jù),共 4 個(gè)數(shù)據(jù),一個(gè)運(yùn)算暫存用uchar temp_5[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}。/***********11 微秒延時(shí)函數(shù)**********/void delay(uint t){for(。t0。t)。}//初始化void send_int(void){ TMOD = 0x21。 // 定時(shí)器 1 工作于 8 位