【正文】 本章小結(jié) 本章主要是講設(shè)計(jì)進(jìn)入到制作后期時(shí)候的一些調(diào)試工作，調(diào)試結(jié)束后本次的設(shè)計(jì)單片機(jī)的四路的溫度測(cè)試就告一段落了，下邊主要是一些實(shí)物的演示。本設(shè)計(jì)中的溫度下限值為 55℃，上限值為 +125℃。引腳上的紅藍(lán)表示的是管腳的高低點(diǎn)位狀態(tài)。雙擊單片機(jī)會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框如圖 ，把程序?qū)搿? 溫度控制電路的調(diào)試 溫度控制電路的控制是通過(guò)單片機(jī)輸出開關(guān)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以調(diào)試時(shí)可以順著信號(hào)流向逐步測(cè)量它的高低電平。在硬件調(diào)試時(shí)只需檢查接線是否正確即可，一般 DS18B20 沒(méi)有燒壞及連線正確的話，硬件就沒(méi)有問(wèn)題了。如果 EA 接 VSS（地），則內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器被忽略， CPU 總是從外部的程序存儲(chǔ)器中取指令。 最小系統(tǒng)是系統(tǒng)的核心 ，必須保證它的正常工作。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 5 系統(tǒng) PCB 板制作和系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)的調(diào)試 在完成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件編程后，就進(jìn)入了設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分 — 系統(tǒng)調(diào)試階段。 delay(5)。 } 寫數(shù)據(jù)源碼： void write_data(uchar date)//lcd1602 液晶寫數(shù)據(jù) { lcdrs=1。 delay(5)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 1602 液晶的供電雖然必須為 5V但其控制總線和數(shù)據(jù)總線可以用 電平因?yàn)閷?duì)于 TTL電平一般大于 MCU的 IO 配置為漏極開路方式用上拉電阻拉到 5V電平實(shí) 在不能配置為漏極開路方式時(shí)請(qǐng)查閱 MCU的電氣參數(shù)在允許的條件下直接使用電阻弱上拉也可以。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 圖 32 DS18B20 的工作流程圖 開始 初始化 DS18B20 發(fā)搜索 ROM 命令 讀并存儲(chǔ)當(dāng)前 DS18B20 存在一個(gè) DS1820? 初始化 DS18B20 跳過(guò) ROM 命令 溫度轉(zhuǎn)換命令 等待 1ms 轉(zhuǎn)換結(jié)束 初始化 DS1820 匹配 ROM 命令 發(fā)一個(gè) DS18B20 序列號(hào) 讀當(dāng)前 DS18B20 溫度 所有 18B20 都訪問(wèn)完畢 返回 Y N Y N 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 LCD 顯示模塊 一般市場(chǎng)上的 1602 液晶使用的驅(qū)動(dòng)器為 HD44780U 或 HD44780S 市場(chǎng)上大部分液晶用的是后者。主機(jī)控制 DS18B20 完成任何操作之前必須先初始化，即主機(jī)發(fā)一復(fù)位脈沖（最短為 480ms 的低電平），接著主機(jī)釋放 總線進(jìn)入接收狀態(tài)， DS18B20 在檢測(cè)到 I/O 引腳上的上升沿之后，等待 15~60ms 然后發(fā)出存在脈沖（ 60~240ms 的低電平）。其具體的程序流程圖如圖 31 所示。 另外由于本次課題是一個(gè)軟硬結(jié)合的課題，許多程序的編寫都需要在充分了解硬件整體制作的情況下編寫，例如芯片管腳等，都會(huì)影響到程序中的代碼編寫。 在設(shè)計(jì)需要以下說(shuō)明：入口地址 0000H，外部 0 中斷入口地址 0003H，定時(shí)器 T0中斷入口地址 000BH,由于整個(gè)程序的編寫采用 C 語(yǔ)言，針對(duì)各個(gè)內(nèi)存單元的定義就不會(huì)有匯編程序那樣的嚴(yán)格的要求與繁瑣的思路， C 語(yǔ)言也有了較強(qiáng)的可移植性。在接下來(lái)則會(huì)詳細(xì)介紹一下軟件的一些相關(guān)設(shè)計(jì)。如果需要增加，可以在 端再連接更多的智能溫度傳感器 DS18B20。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 219 加熱控制電路原理圖 方案比較： 方案一控制較為復(fù)雜，系統(tǒng)安全與穩(wěn)定性不高。雙向可控硅它就相當(dāng)于兩個(gè)反相而且并聯(lián)的普通的可控硅，具有正反相都能控制導(dǎo)通的特性，可用作調(diào)溫器。當(dāng) 輸出高電平“ 0”時(shí)，壓電蜂鳴器兩端獲得約 +5V 電壓而鳴叫；當(dāng) 輸出低電平“ 1”時(shí)，蜂鳴器停止發(fā)聲。 綜上本次設(shè)計(jì)采用了方案三。而在 DS18B20 的 3 腳應(yīng)加一個(gè)限流電阻，同時(shí)也能防止干擾的影響。 停止 斜率累加器 減法計(jì)數(shù)器 1 減到 0 計(jì)數(shù)比較器 預(yù)置 溫度寄存器 高溫度系數(shù)振蕩器 減法計(jì)數(shù)器 2 減到 0 低溫度系數(shù)振蕩器 預(yù)置 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 214 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的， 其 有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì) 數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，高溫系數(shù)振蕩器來(lái)覺(jué)得計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間，每次開始測(cè)量之前，要先把最低溫度值范圍值既 55℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別放置到溫度寄存器和減法計(jì)數(shù)器 1 中，同時(shí)溫度寄存器和減法計(jì)數(shù)器 1 預(yù)置在最低溫度范圍所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。其電路原理圖如圖 211。 其測(cè)溫電路的工作原理：溫度傳感器 PT100 作為 電橋電路的一個(gè)橋臂，電橋在某一溫度時(shí)呈現(xiàn)平衡狀態(tài)，其輸出是為零；當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)， PT100 的阻值也跟著發(fā)生變化，電橋的平衡被打破，電橋?qū)⑤敵鲆粋€(gè)電壓值，這樣就實(shí)現(xiàn)了溫度信號(hào)到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)變。其主要指標(biāo)如下： （ 1） 0176。 Rw1 是調(diào)零電位器， Rw3 用于調(diào)節(jié)放大器的輸入失調(diào)， Rw2 為滿度調(diào)節(jié)電位器。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 210 AD590 采溫電路 在本電路中，177。 AD590 的工作原理是利用電路能產(chǎn)生一個(gè)與絕對(duì)溫度成正比的電流輸出，而作為絕對(duì)溫度與電流的轉(zhuǎn)換器件。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 圖 7279 鍵盤顯示電路 方案比較： 結(jié)合本次設(shè)計(jì)需用到的鍵盤數(shù)量與顯示內(nèi)容分析 ,方案一需占用單片機(jī)口資源較少，但軟件相對(duì)復(fù)雜一些，而方案一與方案二都顯得太過(guò)繁瑣了，用 8255 也 不太經(jīng)濟(jì)了。SA～ SG 為 LED 數(shù)碼管 a～g 段的輸出端 ,DP 為小數(shù)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)端 。 它是一片具有串行接口的，可同時(shí)驅(qū)動(dòng) 8位共陰式數(shù)碼管（或 64只獨(dú)立）的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片同時(shí)還可連接多達(dá) 64 鍵盤矩陣，單片即 可完成 LED 顯示、鍵盤接口的全部功能。原理圖如圖 27。由于 C 口只有在方式 0 時(shí)才用作輸入或者輸出，故采用方式 0 這種最基本的輸入輸出工作方式。方式 2 使 PA 口成為 8 位雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線口，既可發(fā)送數(shù)據(jù)又可接收數(shù)據(jù)。 方式 1（應(yīng)答 I/O 方式）： PA 口、 PB 口定義為方式 1 時(shí)， PC 口的某些位為狀態(tài)控制線，其余的線做 I/O 線。 方案二： 8255 解決方案 8255 內(nèi)部有三個(gè)并行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端口，有兩個(gè)工作方式控制電路，一個(gè)讀寫控制邏輯電路，一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)總線緩沖器。 Q1－ Q8（第 3－ 6 和 10－ 13 引腳）并行輸出端分別接LED 顯示器的 dp、 g、 f、 e、 d、 c、 b、 a 各段對(duì)應(yīng)的引腳上。它的 A、B（第 2 腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端， 2 個(gè)引腳按－邏輯與運(yùn)算規(guī)律輸入信號(hào)，公用一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)可并接。使用這種方法，占用 CPU 的內(nèi)部資源少，控制程序簡(jiǎn)單，但占用較多的硬件資源。本文采用了四個(gè)方案進(jìn)行論證。本系統(tǒng)采用的是 。如下圖 24 所示，片內(nèi)電路與片外器件構(gòu)成一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生電路。為保證復(fù)位電路能夠正常的進(jìn)行工作，在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候必須在開關(guān)斷開時(shí)有給電容 C4 的放電回路，故加一 IN4148 做泄放二極管。復(fù)位電路圖如圖 23。 表 一 STC89C52 主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)串行中斷 可編程 UART 串行 通道 2 個(gè)外部中斷源 共 6 個(gè)中斷源 2 個(gè)讀寫中斷口線 3 級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 本章小結(jié) 本章主要介紹了此設(shè)計(jì)的所需要的中央控制電路所需的單片機(jī)進(jìn)行了對(duì)比與分析，最終選擇了 STC89C52 單片機(jī)作為中央控制電路，同時(shí)在又對(duì) STC89C52 單片機(jī)進(jìn)行了一些介紹。 單片機(jī)總控制電路如下圖所示： 圖 1 單片機(jī)總控制電路 STC89C52 具體介紹如下： ① 主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V電源 GND(Pin20)：接地線 ② 外接晶振引腳（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 ③ 控制引腳（ 4 根） 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。目前，性能和 90 年代中期的專用處理器相差不大的高端的 32 位單片機(jī)并且其主頻已經(jīng)超過(guò)了 300HZ，普通的型號(hào)出廠的價(jià)格跌落到1 美金，連最高的型號(hào)也不過(guò) 10 美金而已。漸漸的隨著工業(yè)控制領(lǐng)域的要求有所提高，出現(xiàn)了十六位的單片機(jī)，卻因?yàn)槭粏纹瑱C(jī)的性價(jià)比不是很理想所以并沒(méi)有得到廣泛的使用。 INTEI 公司的 Z80 單片機(jī)便是最早的用這種想法設(shè)計(jì)出來(lái)的處理器，至此之后，專用的處理和單片機(jī)的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。目前大部分單片機(jī)還具有外存。在選擇瓷片電容時(shí)，要兼顧晶振的易起振性和穩(wěn)定性。該單片機(jī)是一款與 8031 完全兼容，是一款 8 位的，具有 16 地址總線的單片機(jī)，其最 高頻率可達(dá)到 24M，最底可為 0M，支持休閑模式和掉電模式，功耗底。 在本次設(shè)計(jì)中，沒(méi)有設(shè)計(jì)大的數(shù)據(jù)采集和處理，所以沒(méi)有必要選擇 16 甚至更加高檔的單片機(jī)做中央處理核心，選擇 8 位的 51 系列單片機(jī)足可以勝任。 項(xiàng)目的開發(fā)成本，這里包括單片機(jī)本身的價(jià)格，還有單片機(jī)接口擴(kuò)展芯片的價(jià)格也是包含在里面的。首先須選擇一款合適的單片機(jī)作為處理核心。 當(dāng)實(shí)溫超出上下限，系統(tǒng)能發(fā)出警報(bào) 對(duì)掉電，斷電或復(fù)位等情況下，能記錄保存上一次設(shè)定的上下限溫度值。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 文章總體概述 在當(dāng)今的社會(huì)，隨著科學(xué)的飛速發(fā)展，人們生活水平的提高，溫度的控制以及測(cè)量已經(jīng)成為了工業(yè)生產(chǎn)和生活中必不可少的部分，在工業(yè)生產(chǎn)中溫度是必不可少的因素，溫度的控制直 接關(guān)系到工業(yè)生產(chǎn)的效率以及成本， 電力工程、化工生產(chǎn)、機(jī)械制造、冶金工業(yè)等重要工業(yè)領(lǐng)域中，擔(dān)負(fù)著重要的測(cè)量任務(wù) 。此方案采用新型的單線智能化溫度傳感器，能通過(guò)數(shù)字形式直接輸出被測(cè)量點(diǎn)的溫度值，并且還具有遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)、測(cè)量誤差小、抗干擾能力強(qiáng)、分辨率高和成本低的有點(diǎn)，是研發(fā)和開發(fā)具有高性價(jià)比的新一代溫度測(cè)量控制系統(tǒng)的核心部件，并使用 8051單片機(jī)作為微控制器，提高了系統(tǒng)運(yùn)行速度，最后完成多路溫度采集與顯示系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)。需要的軟件設(shè)計(jì)用的程序?yàn)?C 語(yǔ)言，并通過(guò)程序合理的編寫完成要求，最后達(dá)到調(diào)試 、 仿真 和實(shí)物 。單片機(jī)控制的優(yōu)點(diǎn)是成本較低。由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)溫度的影響是 多方面的，讓溫度的控制相對(duì)復(fù)雜，許多傳統(tǒng)的加熱爐是采用繼電器控制技術(shù)來(lái)進(jìn)行電氣的控制，硬件方面為了實(shí)現(xiàn)邏輯的控制是通過(guò)固定的方式接線，這樣會(huì)使控制系統(tǒng)的體積變大，耗電多，容易出故障而且效率不高，無(wú)法保證正常的工業(yè)生產(chǎn)工作，隨著 LC 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)必然被基于 PLC 控制技術(shù)所取代，而 PLC 本身優(yōu)越的性能可以使溫度控制系統(tǒng)變得經(jīng)濟(jì)、高效、穩(wěn)定且維護(hù)方便。主要用在工業(yè)生產(chǎn)方面，適用于高效率的工作模式。此系統(tǒng)還帶有 RS232 通用串行接口， 可以實(shí)現(xiàn)與個(gè)人電腦的實(shí)時(shí)通信。 基于 FPGA 的高精度多路溫度采集器，無(wú)需計(jì)算機(jī)干涉，可以采集多路溫度信號(hào)，對(duì)計(jì)算機(jī)的服務(wù)定時(shí)約束非常松弛。 與一般的控制系 統(tǒng)相同，計(jì)