【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。控制系統(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 :開始 8 位 (24H)是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào) , 接著的液晶驅(qū)動(dòng)函數(shù) 寫命令函數(shù) 寫數(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 .單總線協(xié)議 單總線協(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 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)明有單總線器件在線，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)所有在線的 DS18B20進(jìn)行配置 用于讀出在線的 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 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 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 溫度寄存器 0x4E 發(fā)出內(nèi)部 RAM的 4字節(jié)寫上下限溫度數(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 DQ 上，存在復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫 “0”、寫 “1”、讀 “0”、讀 “1”幾種信號(hào)類型。數(shù)據(jù)位的讀寫是由讀寫時(shí)序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 寫時(shí)序：當(dāng)主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平時(shí)，產(chǎn)生時(shí)序，寫時(shí)序分別為寫“ 0”和寫 “1”，時(shí)序圖如下圖所示。在寫數(shù)據(jù)時(shí)序的前 15us 總線需要是被控制器拉為低電平，而后則將是芯片對(duì)總線數(shù)據(jù)的采樣時(shí)間，采樣時(shí)間在 1560us，采樣時(shí)間內(nèi)如果控制器將總線拉高則表示寫 “1”，如果控制器將總線拉低則表示寫“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。 寫時(shí)序圖如圖 45所示。 單 片 機(jī)寫 ” 0 ”單 片 機(jī) 寫 “ 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)總線為高電平表示讀數(shù)據(jù)“ 1”，如果總線為低電平，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。在寫時(shí)序中，主機(jī)將在拉低總線 15us 內(nèi)釋放總線，并向 DS18B20 寫 “1”。若主機(jī)拉低總先后能保持至少 60us 的低電平，則向單總線器件寫 “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。