【正文】 最后，最應該感謝的是千里之外的父母家人對我的容忍、堅定支持和無言奉獻。從課題的選擇到項目的最終完成，馮老師和王老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持?；緦W會分析專用芯片的功能、控制方法和編程技巧，能根據(jù)專用芯片的技術資料、讀寫時序要求設計硬件接口及軟件編程，完成單片機應用系統(tǒng)的整個開發(fā)過程。而主程序則通過調(diào)用各個子程序來完成所有的溫度控制功能。本文的工作就是設計一個能很好滿足要求的溫度控制器，主要工作包括以下兩方面：首先，設計溫度控制器的硬件?！娴陀谥付ㄗ畹蜏囟?0℃時，則發(fā)出報警聲。 程序加載項設計中設定的溫度值下限值為10℃，上限值為30℃。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于MCS51單片機的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機開發(fā)技術的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS51系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。（3）提供軟件調(diào)試功能。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：（1）實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結合。5US NOP NOP NOP RRC A MOV DS18B20,C LCALL DELAY62US SETB DS18B20 DJNZ R7,WR_18B20 RETRD_DS18B20: MOV R7,8 RD_18B20: CLR DS18B20 NOP NOP SETB DS18B20 NOP NOP MOV C,DS18B20 NOP NOP RRC A SETB DS18B20 NOP NOP DJNZ R7,RD_18B20 RET DELAY 1SDELAY1S: PUSH 00 PUSH 01 PUSH 02 MOV R0,9DLY1S1: MOV R1,0E0HDLY1S2: MOV R2,0FFH DJNZ R2,$ DJNZ R1,DLY1S2 DJNZ R0,DLY1S1 POP 02 POP 01 POP 00 RET DELAY 50MSDELAY10MS: PUSH 00 PUSH 01 MOV R0,20DLY10MS1: MOV R1,0FFH DJNZ R1,$ DJNZ R0,DLY10MS1 POP 01 POP 00 RET DELAY 480USDELAY602US: PUSH 00 PUSH 01 MOV R0,0FFH DJNZ R0,$ MOV R1,40 DJNZ R1,$ POP 01 POP 00 RETDELAY 300USDELAY300US: PUSH 00 MOV R0,8FH DJNZ R0,$ POP 00 RETDELAY 60USDELAY92US: PUSH 00 MOV R0,2AH DJNZ R0,$ POP 00 RET DELAY 62USDELAY62US: PUSH 00 MOV R0,27 DJNZ R0,$ POP 00 RETTABLE:DB 40H,79H,24H,30H,19H,12H,02H,78H,00H,10H END本章在硬件結構的基礎上討論系統(tǒng)軟件的設計，主要包括溫度控制器的各個芯片和外圍設備程序編寫。假設單片機系統(tǒng)所用的晶振頻率為12MHZ，根據(jù)DS18B20的初始化時序、寫時序和讀時序，分別編寫了3個子程序：INIT為初始化子程序，WRITE未寫（命令或數(shù)據(jù)）子程序，READ為讀數(shù)據(jù)子程序，所有的數(shù)據(jù)讀寫均由最低位開始。（2）～，～，讀入行線數(shù)據(jù)，若某一行線為低電平，則該行線上有鍵閉合。若有，則計算按鍵編號，執(zhí)行相應鍵功能子程序。本文設計選用的是程序控制掃描方式。消除抖動不良后果的方法有硬、軟件兩種方法，即硬件去抖動和軟件去抖動。動態(tài)掃描顯示電路的特點是占用I/O端線少；電路較簡單，硬件成本低；編程較復雜，CPU要定時掃描刷新顯示。因此，要想顯示不同的內(nèi)容，必須采取輪流顯示的方式。 溫度控制器軟件的設計在主程序中首先給定PID算法的參數(shù)值，然后通過循環(huán)顯示當前溫度，并且設定鍵盤外部中斷為最高優(yōu)先級，以便能實時響應鍵盤處理；軟件設定定時器T0為5秒定時，在無鍵盤響應時每隔5秒響應一次，以用來采集經(jīng)過A/D轉換的溫度信號；設定定時器T1為嵌套在T0之中的定時中斷，初值由PID算法子程序提供。DS18B20收到信號后等待16～60s左右，后發(fā)出60～240s的存在低脈沖，CPU收到此信號表示成功。(3)鍵盤掃描程序：完成鍵盤的掃描并根據(jù)確定的鍵值執(zhí)行相應的功能，主要完成最高溫度、最低溫度的設定。對于進入電路板的信號要進行濾波，同時用串終端電阻的方法減小信號反射；(5)閑置不用的門電路的輸入端不要懸空，不用的運算放大器同相輸入端接地而反向端接輸出端[23][24]。如果一個系統(tǒng)不具有一定的抑制噪聲和抗干擾的能力，那么此系統(tǒng)必然受到外界的各種干擾而不能穩(wěn)定、可靠地工作，也無法達到設計時要求的性能指標。對于過電壓和電壓極性反接問題，防止誤操作時損壞溫控器。下面將詳細討論設計在可靠性設計方面所采取的主要措施。靜態(tài)顯示時取10mA為宜，動態(tài)掃描顯示，可加大脈沖電流，但一般不超過40mA。本設計選用的是共陽極LED數(shù)碼管。(a)為LED數(shù)碼管的外形和引腳圖，其中7只發(fā)光二極管分別對應a～g筆段，構成“8”字形，另一只發(fā)光二極管Dp作為小數(shù)點，因此這種LED顯示器稱為八段數(shù)碼管。通過單片機來控制蜂鳴器產(chǎn)生報警聲音[21]。通過控制繼電器在控制周期內(nèi)通斷的時間，實現(xiàn)對加熱器的開關控制。異步通信對硬件要求較低，實現(xiàn)起來比較簡單、靈活，適用于數(shù)據(jù)的隨機發(fā)送/接收，但因每個字節(jié)都要建立一次同步，即每個字符都要額外附加兩位，所以工作速度較低，在單片機中主要采用異步通信方式。串行通信只需要一到兩根數(shù)據(jù)線，長距離傳送時，比較經(jīng)濟，但由于每次只能傳送一位，傳送速度較慢，隨著通信信號頻率的提高，傳送速度較慢的矛盾已逐漸緩解。 獨立鍵盤結構 單片機與PC機的通信電路 計算機與外界的信息交換為通信。由于鍵的按下與釋放是通過機械觸點的閉合與斷開來實現(xiàn)的，因機械觸點的彈性作用，在閉合與斷開的瞬間均有一個抖動過程，所以鍵閉合與斷開會產(chǎn)生電壓波形。編碼鍵盤采用硬件線路來實現(xiàn)鍵盤編碼，每按下一個鍵，鍵盤能自動生成按鍵代碼，鍵數(shù)較多，而且還具有去抖動功能，這種鍵盤使用方便，但硬件較復雜，PC機所用的鍵盤就屬于這種。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)[16]。圖中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值。 DS18B20的內(nèi)部測溫電路框圖圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)器門打開時，D218B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)，進而完成溫度測量。為實現(xiàn)更遠程的控制，可以考慮把設計成無線系統(tǒng)，以突破DS18B20單總線的長度的限制。本設計用的是TO92封裝。(3)分辨率：DS18B20的分辨率由9～12位(包括1位符號位)數(shù)據(jù)在線編程決定。 復位電路 溫度傳感器溫度傳感器是該設計的關鍵器件，采用美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，由于具有結構簡單，不需要外接電路，可用一根I/O數(shù)據(jù)線既供電又傳輸數(shù)據(jù)，并且具有體積小，分辨率高，轉換快等優(yōu)點，被廣泛用于測量和控制溫度的地方[14]。當RST引腳變?yōu)榈碗娖綍r，單片機退出復位，CPU從初始狀態(tài)開始工作[13]。 內(nèi)部振蕩時鐘電路　 復位電路設計計算機在啟動運行時都需要復位，復位使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其他器件都處于一種初狀態(tài)，并從這個初始狀態(tài)開始工作。這種方式是外接振蕩源，一般選石英晶體振蕩器。 EA/VPP——外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器，EA端必須保持低電平（接地）。RST——復位輸入。P3口——P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸出口。（7）片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路。（3）四個8位并行I/0接口P0～P3，每個并行口既可作為輸入，也可作為輸出。3：1功能鍵，每按一次將溫度值減1，范圍為99～1℃。按一次進入最高限溫度設定狀態(tài)，選擇最高限溫度值后，再按一次確認設定完成。溫度控制器的溫度顯示和溫度的設定直接采用綜合實訓板上的顯示和鍵盤。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式，并且從DS18B20讀出的信息或寫入DS18B20的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接DS18B20供電，而無需額外電源?？刂破饔葾T89C52單片機、溫度檢測電路、控制電路等組成。的視角，可以顯示各種文字、數(shù)字、彩色圖像及動畫信息，也可以播放電視、錄像、VCD、DVD等彩色視頻信號，多幅顯示屏還可以進行聯(lián)網(wǎng)播出。方案2：采用溫度傳感器DS18B20，結構簡單，不需要外接電路，可用一根I /O數(shù)據(jù)線既供電又傳輸數(shù)據(jù)，并且具有體積小，分辨率高，轉換快的特點。 方案2：采用AT89C52單片機，屬于C51單片機的系列，與Intel公司的80C52在引腳排列、硬件組成、工作特點和指令系統(tǒng)等方面兼容。此方案采用8051作為核心處理器件，把經(jīng)過DS18B20現(xiàn)場實時采集到的溫度數(shù)據(jù)，存入8051的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，送數(shù)碼管顯示，并與預先設定值進行比較，然后由單片機輸出信號去控制加熱器。方案1：。第三章 簡要介紹了溫度控制器的硬件組成、特點及其控制流程，詳細論述了硬件設計、硬件設備選型以及實驗或理論設計的結果。(3