【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。為適應(yīng)這一需要有必要設(shè)計(jì)一個(gè)性能良好、操作方便的溫度控制系統(tǒng)。課題主要設(shè)計(jì)一個(gè)水溫測(cè)控系統(tǒng)，控制鍋爐中水的溫度，選擇合適的控制規(guī)律，使鍋爐中水的溫度按預(yù)定規(guī)律變化，并且能夠進(jìn)行越限報(bào)警?？刂葡到y(tǒng)按功能分主要包括溫度傳感器模塊、溫度顯。導(dǎo)通時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫的控制。另外通過(guò)單片機(jī)的串口與上位機(jī)通信，通過(guò)上。強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的功能[2]。

　　

【正文】 檔中的任何位置。請(qǐng)使用“繪圖工具”選項(xiàng)卡更改引言文本框的格式。] Y Y要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請(qǐng)使用“繪圖工具”選項(xiàng)卡更改引言文本框的格式。] Y 常加熱 N要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請(qǐng)使用“繪圖工具”選項(xiàng)卡更改引言文本框的格式。] 當(dāng)前溫度 預(yù)設(shè)溫度一？ 停止加熱 PID 加熱 N要。您可將文本框放置在文檔中的Y要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請(qǐng)使用“繪圖工具”選項(xiàng)卡更改引言文本框的格式。] 檢測(cè) 當(dāng)前溫度 =預(yù)設(shè)溫度一？ N要。您可將文本當(dāng)前計(jì)時(shí) =預(yù)設(shè)時(shí)間一？ 當(dāng)前溫度 +10預(yù)設(shè)溫度二？一？ Y要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請(qǐng)使用“繪圖工具”選項(xiàng)卡更改引言文本框的格式。] 常加熱 N要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請(qǐng)使用“繪圖工具”選項(xiàng)卡更改引言文本框的格式。] 當(dāng)前溫度 預(yù)設(shè)溫度二？ 停止加熱 N要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請(qǐng)使用Y要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請(qǐng)使用“繪圖工具”選項(xiàng)卡更改引言文本框的格式。] PID 加熱 檢測(cè)當(dāng)前溫度 =預(yù)設(shè)溫度二？ N要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。Y要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請(qǐng)使用“繪圖工具”選項(xiàng)卡更改引言文本框的格式。] Y要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請(qǐng)使用“繪圖工具”選項(xiàng)卡更改引言文本框的格式。] 開(kāi)始計(jì)時(shí) 當(dāng)前計(jì)時(shí) =預(yù)設(shè)時(shí)間二？ 跳出溫控 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 21 圖 41 系統(tǒng)流程圖 液晶顯示模塊 液晶顯示模塊主要完成人機(jī)交互界面的顯示及系統(tǒng)相關(guān)的操作指示。具 體能顯示預(yù)設(shè)溫度值、預(yù)設(shè)溫控時(shí)間、當(dāng)前的溫度值。液晶工作流程如 圖 42： 開(kāi)始計(jì)時(shí) 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 22 圖 42 液晶顯示流程圖 溫度模塊軟件設(shè)計(jì) DS18B20 測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的讀取 程序設(shè)計(jì) 對(duì)爐內(nèi)溫度的檢測(cè)通過(guò)數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 實(shí)現(xiàn)的，在溫度模塊硬件電路的設(shè)計(jì)中已經(jīng)對(duì)的硬件電路做了設(shè)計(jì)，現(xiàn)在設(shè)計(jì) DS18B20 的軟件部分。 ① .DS18B20 的內(nèi)部數(shù)據(jù)部件 1)光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠(chǎng)前被光刻好的 , 它可以看作是 DS18B20的地址序列碼。 64 位光刻的 ROM 排列是 :開(kāi)始 8 位 (24H)是產(chǎn)品類(lèi)型標(biāo)號(hào) , 接著的液晶驅(qū)動(dòng)函數(shù) 寫(xiě)命令函數(shù) 寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù) 液晶管腳定義 溫度讀取顯示子函數(shù) 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 23 48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào) , 最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC=X8+X5+X4+1)。光刻 ROM 的作用是使每一 個(gè) DS18B20 都各不相同 , 這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線(xiàn)上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 2)DS18B20 中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量 , 以 12 位轉(zhuǎn)化為例用 16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供 , 以 ℃ /LSB 的形式表達(dá) , 其中 S 為符號(hào)。如 表 41 所示： 表 41 DS18B20溫度值格式表S S S S S 2625 24232221202 1 2 22 32 4B i t 7 B i t 6 B i t 5 B i t 4 B i t 3 B i t 2 B i t 1 B i t 0B i t 1 5 B i t 8B i t 1 4 B i t 9B i t 1 1B i t 1 3 B i t 1 0B i t 1 2L S B y t eM S B y t e 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù) , 存儲(chǔ)在的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中 , 二進(jìn)制中的前面 5位是符號(hào)位 , 如果測(cè)得的溫度大于 0, 這位為 0, 只要將測(cè)到 的數(shù)值乘以 即可得到實(shí)際溫度 ,如果溫度小于 0, 這位為 1, 測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘以 即可得到實(shí)際溫度。例如 +125℃ 的數(shù)字輸出為 ,07D0H,+ ℃ 的數(shù)字輸出為 ,0191H,℃ 的數(shù)字輸出為 ,FF6FH 55℃ 的數(shù)字輸出為 FC90H。 ② .單總線(xiàn)協(xié)議 單總線(xiàn)協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸 , 操作包括數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)和復(fù)位功能。下面對(duì)各個(gè)方面進(jìn)行具體的介紹。 1)總線(xiàn)復(fù)位 ,首先必須對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位，由單片機(jī)給 DS18B20 單總 線(xiàn)至少 480Us 的低電平信號(hào)，當(dāng) DS18B20 接到此復(fù)位信號(hào)后，延時(shí) 1560us，通過(guò)大地總線(xiàn) 60240us 來(lái)產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。主機(jī)接收到從機(jī)的應(yīng)答脈沖后，說(shuō)明有單總線(xiàn)器件在線(xiàn)，通信雙方達(dá)成基本協(xié)議。復(fù)位時(shí)序如圖 43 所示。 單 片 機(jī) 接 收 復(fù) 位 脈 沖最 小 4 8 0 u s最 大9 6 0 u s單 片 機(jī) 發(fā) 送 復(fù) 位 脈 沖D S 1 8 B 2 0 響 應(yīng)6 0～2 4 0 u s最 小 4 8 0 u s等 待 1 5～6 0 u s 圖 43 復(fù)位時(shí)序圖 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 24 2)控制器發(fā)送 ROM指令。一旦總線(xiàn)主機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答信號(hào)，便可以發(fā)起 ROM操作指令。 ROM指令為 8位長(zhǎng)度，功能是對(duì)片內(nèi)的 64位光刻 ROM進(jìn)行操作。其主要目的是為了分辨一條總線(xiàn)上掛接多少個(gè) DS18B20并做 出處理。一般只掛一個(gè) DS18B20時(shí)可以跳過(guò) ROM指令。 指令表如 42所示： 表 42 ROM 指令表 指令代碼 功能說(shuō)明 讀 ROM 0x33 用于讀出 DS18B20內(nèi)集成的 64位激光 ROM序列號(hào) 匹配 ROM 0x55 跳過(guò) ROM 0xCC 搜索 ROM 0xF0 多個(gè) DS18B20在線(xiàn)時(shí) , 可用此命令匹配一個(gè)給定序列號(hào)，此后命令就針對(duì)該芯片 忽略序列號(hào) , 對(duì)所有在線(xiàn)的 DS18B20進(jìn)行配置 用于讀出在線(xiàn)的 DS18B20的序列號(hào) 報(bào)警 ROM 0xEC 對(duì)溫度超過(guò)上限或者下限時(shí)，讀出報(bào)警的 DS18B20 3)DS18B20 共有 9 個(gè) RAM,每個(gè)字節(jié)為 8 位。第 2 個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)值信息， 4 個(gè)字節(jié)是用戶(hù) E2PROM(常用于溫度報(bào)警值存儲(chǔ) )的鏡像，在上電復(fù)位時(shí)旗幟被刷新。第五個(gè)字節(jié)則是用戶(hù)第三個(gè) E2PROM 的鏡像。第 8 個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)器寄存器，是為了讓用戶(hù)得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。第 9 個(gè)字節(jié)為前 8 個(gè)字節(jié)的 CRC 碼。 E2PROM非易失性記憶體，用于存放長(zhǎng)期需要保存的數(shù)據(jù)。 RAM 及 E2PROM 結(jié)構(gòu)圖如圖44所示。 溫 度 低 字 節(jié)溫 度 高 字 節(jié)T H / U S E R B Y T E 1C O N F I N G保 留T H / U S E R B Y T E 2保 留保 留C R CT H / U S E R B Y T E 1C O N F I N GT H / U S E R B Y T E 2123456789E 2 P R O M 圖 44 DS18B20 RAM 及 E2PROM 結(jié)構(gòu)圖 控制器發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令：在執(zhí)行 ROM 指令后才能執(zhí)行內(nèi)存指令。在 ROM河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 25 指令發(fā)送給 DS18B20 之后，緊接著就是發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令了。操作指令同樣為8 位，共 6 條，見(jiàn) 表 43。 表 43 RAM 指令表 指令代碼 功能說(shuō)明 溫度變換 0x44 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換， 12位轉(zhuǎn)換最長(zhǎng) 750ms 讀溫度寄存器 0xBE 讀取溫度寄存器的溫度值 寫(xiě) 溫度寄存器 0x4E 發(fā)出內(nèi)部 RAM的 4字節(jié)寫(xiě)上下限溫度數(shù)據(jù)命令，在該命令后緊跟兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) 復(fù)制溫度寄存器 0x4B 將 RAM中的 4字節(jié)數(shù)據(jù)復(fù)制到 E2PROM中 重調(diào) E2PROM 0xB8 將 E2PROM中的數(shù)據(jù)拷貝到溫度寄存器中 讀供電方式 0xB4 寄生供電時(shí)， DS18B20發(fā)送 “0” ； 外接電源供電時(shí)， DS18B20發(fā)送 “1” 4)數(shù)據(jù)處理： DS18B20 要求嚴(yán)格的時(shí)序來(lái)保證數(shù)據(jù)的完整性。在單線(xiàn) DQ 上，存在復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫(xiě) “0”、寫(xiě) “1”、讀 “0”、讀 “1”幾種信號(hào)類(lèi)型。數(shù)據(jù)位的讀寫(xiě)是由讀寫(xiě)時(shí)序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 寫(xiě)時(shí)序：當(dāng)主機(jī)將數(shù)據(jù)線(xiàn)從高電平拉至低電平時(shí)，產(chǎn)生時(shí)序，寫(xiě)時(shí)序分別為寫(xiě)“ 0”和寫(xiě) “1”，時(shí)序圖如下圖所示。在寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)序的前 15us 總線(xiàn)需要是被控制器拉為低電平，而后則將是芯片對(duì)總線(xiàn)數(shù)據(jù)的采樣時(shí)間，采樣時(shí)間在 1560us，采樣時(shí)間內(nèi)如果控制器將總線(xiàn)拉高則表示寫(xiě) “1”，如果控制器將總線(xiàn)拉低則表示寫(xiě)“0”。每一位的發(fā)送都應(yīng)該至少 15us 的低電平起始位，隨后的數(shù)據(jù) “0”或 “1”應(yīng)該在45us 內(nèi)完成。整個(gè)位的發(fā)送時(shí)間應(yīng)該保持在 60120us，否則不能 保證通信的正常。 寫(xiě)時(shí)序圖如圖 45所示。 單 片 機(jī)寫(xiě) ” 0 ”單 片 機(jī) 寫(xiě) “ 1 ”3 0 u s1 5 u s1 5 u s1 5 u s1 5 u s3 0 u s 1 u sD S 1 8 B 2 0 采 樣 D S 1 8 B 2 0 采 樣 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 26 圖 45 寫(xiě)時(shí)序圖 讀時(shí)序：該時(shí)序也是必須有主機(jī)產(chǎn)生 1us 的低電平，表示該時(shí)間的起始。然后在總線(xiàn)被釋放后的 15us 中 DS18B20 會(huì)發(fā)送內(nèi)部數(shù)據(jù)位，因此再次 15us 內(nèi)主機(jī)必須停止把 DQ 引腳置底，這時(shí)控制如果發(fā)現(xiàn)總線(xiàn)為高電平表示讀數(shù)據(jù)“ 1”，如果總線(xiàn)為低電平，則表示讀數(shù)據(jù) “0”。每一位的讀取之前都由控制器加一個(gè)起始信號(hào)。圖 45為讀時(shí)序圖。 1 5 u s1 5 u s 1 5 u s 1 5 u s3 0 u s3 0 u s單 片 機(jī) 讀 “ 0 ”單 片 機(jī) 讀 “ 1 ” 1 u s 圖 45 讀時(shí)序圖 所有的讀寫(xiě)時(shí)序至少需要 60us 且每?jī)蓚€(gè)獨(dú)立的時(shí)序至少 1us 的回復(fù)時(shí)間。在寫(xiě)時(shí)序中，主機(jī)將在拉低總線(xiàn) 15us 內(nèi)釋放總線(xiàn)，并向 DS18B20 寫(xiě) “1”。若主機(jī)拉低總先后能保持至少 60us 的低電平，則向單總線(xiàn)器件寫(xiě) “0”。 DS18B20 僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序時(shí)才產(chǎn)生向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，所以當(dāng)主機(jī)向 DS18B20 發(fā)出度數(shù)據(jù)命令后。必須馬上產(chǎn)生時(shí)序，以便 DS18B20 傳輸數(shù)據(jù)。 DS18B20 溫度讀取流程 單片機(jī)在實(shí)現(xiàn) DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換和讀取的程序設(shè)計(jì)中必須嚴(yán)格按照其 時(shí)序來(lái)進(jìn)行，此設(shè)計(jì)中，單總線(xiàn)上只掛接了一個(gè) DS18B20，所以不用對(duì) ROM 寄存器進(jìn)行操作，直接跳過(guò) ROM，對(duì) RAM 寄存器進(jìn)行操作。 在單片機(jī)發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，須延時(shí)，以便 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換，在單片機(jī)發(fā)出讀溫度命令后，必須馬上產(chǎn)生讀 時(shí)序 接收 DS18B20 的發(fā)回來(lái)的數(shù)據(jù)。溫度模塊主流程圖如圖 46 所示。 溫度 讀取子程序 初始化 DS18b20 跳過(guò)讀序列號(hào)操作 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 27 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) num=200? flag_pid=1？ N Y N Y N Y Y 圖 46 溫度讀程序流程圖 中斷服務(wù)函數(shù) 該中斷服務(wù)函數(shù)屬于定時(shí)中斷，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到則賦標(biāo)志位。當(dāng) flag_get=1 時(shí)進(jìn)行溫度采集；當(dāng) flag_get1=1 時(shí)進(jìn)行溫度比較、時(shí)間比較；當(dāng) second=5 時(shí)進(jìn)行上位機(jī)通信 ；當(dāng) flag_pid=1 時(shí)進(jìn)行 pid 溫控。