【正文】 ************程序起始 ******************** ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H LJMP ZHSF ORG 000BH LJMP PWM ORG 0100H 。********************************** FLAG1 BIT F0 。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心，既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到問題怎樣用理論去解決，它更是自己綜合運(yùn)用所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問題，鍛煉實(shí)際能力的重要環(huán)節(jié)。 在這次設(shè)計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。尋找有關(guān)的資料和課題并研究設(shè)計方案，進(jìn)行設(shè)計的總體規(guī)劃，理清課程設(shè)計思路，但是將這些具體的方案落實(shí)到每一個設(shè)計環(huán)節(jié)和步驟中，難免會出現(xiàn)一些錯誤，這就需要在進(jìn)行設(shè)計的過程中利用所掌握的知識認(rèn)真排查錯誤原因，這些都和繆老師的耐心指導(dǎo)是分不開的。在此期間，讓我系統(tǒng)性的認(rèn)識和全面的掌握了單片機(jī)的原理。 參考文獻(xiàn) [1] 李葉紫．王喜斌 .胡輝 .孫東輝 .編著 MCS_51 單片機(jī)應(yīng)用教程清華大學(xué)出版社． . [2] 陸劍．單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)書 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 . [3] 汪道輝 .單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)踐 .電子工業(yè)出版 社 （ 50頁 時、分、秒計時器設(shè)計，59頁 鍵盤及接口技術(shù)） . [4] 第二版 .51系列單片機(jī)設(shè)計實(shí)例 .北京航空航天大學(xué)出版社（ 81— 89頁 數(shù)碼管時鐘電路的設(shè)計） . [5] 辛友順、胡永生、薛小玲 .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn) .福建科學(xué)技術(shù)出版社（ 184186頁 LED顯示接口， 190193頁 鍵盤接口） . [6] 黃慶華、張永格 .單片機(jī)開發(fā) 與實(shí)例 .電子工業(yè)出版社（ 127162 頁 數(shù)字式電子時鐘的設(shè)計） . 29 [7] 閆玉德、俞紅 .MCS51 單片機(jī)原理與應(yīng)用（ C 語言版） .機(jī)械工業(yè)出版社（ 49104頁 單片機(jī)的 C程序設(shè)計） . [8] 求是科技 .單片機(jī)典型模塊設(shè)計實(shí)例導(dǎo)航 .人民郵電出版社（ 8590 頁 單片機(jī)數(shù)字時鐘） . [9] 劉守義，王靜霞。 軟件冗余措施 對于那些多次使用同一功能的軟件指令，為了保證指令執(zhí)行的可靠性，采用了以下措施： （ 1） 采用多次讀入法，確保開關(guān)量輸入正確無誤。程序正常循環(huán)執(zhí)行一次初值，使其不能溢出。具體做法是：在程序一開始就啟動定時器工作，在主程序中增設(shè)定時器賦值指令，使該定時器維持在非溢出工作狀態(tài)。具體的做法是：在 ROM或 RAM中，每隔一些指令，就把連續(xù)幾個單元設(shè)置成空操作。 設(shè)置軟件陷阱 由于系統(tǒng)干擾可能破壞程序指針 PC， PC 一旦失控，使程序“亂飛”，可能進(jìn)入非程序區(qū)，造成系統(tǒng)運(yùn)行的一系列錯誤。利用光耦合，把兩個電路的地環(huán)隔開，兩電路即擁有各自的地電位基準(zhǔn)，它們相互獨(dú)立而不會造 成干擾 [14]。用于隔離的主要器件有隔離放大器、隔離電壓器和光電耦合器等，其中應(yīng)用的最多的是光電耦合器。但 UPS電源造價較高，所以在一般中小型系統(tǒng)中不宜采用。 采用高抗干擾電壓電源和干擾抑制器 如 應(yīng) 用反激變換器的開關(guān)穩(wěn)壓電源，采用頻譜均衡法制成的抗干擾抑制器 ， 目前已經(jīng)有成品出售。因此，這種電源具有體積小、重量輕、隔離性能好及抗干擾性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，常被單片機(jī)系統(tǒng)采用。 采用串聯(lián)開關(guān)式穩(wěn)壓電源 串聯(lián)開關(guān)式穩(wěn)壓電源是使電路中的串聯(lián)調(diào)整管工作于開關(guān)狀態(tài)，即調(diào)整管主要工作在飽和導(dǎo) 通和截止兩種狀態(tài)。電源變壓器的初級繞組和次級繞組需分別 加 屏蔽層，初、次級 間 再加屏蔽層，且初級的屏蔽層接交流電網(wǎng)的零線，次級屏蔽層和初、次級間的屏蔽層接至直流地端。 采用濾波和屏蔽的供電電源 在交流 220V進(jìn)線處，設(shè)置一個低通濾 波器，它對 50Hz的市電影響很小，而對頻率很高的干擾波具 有很強(qiáng)的抑制力。因此，必須對交流供電采取一些措施，以抑制由電源引起的干擾。 26 電源抗干擾措施 控制設(shè)備中很多干擾都來自電源系統(tǒng) ， 現(xiàn)在的單片機(jī)系統(tǒng)，大都使用市電（ 220V，50Hz）。這些都構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)的干擾因素，常會導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行失常，輕則影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，重則會導(dǎo)致事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。顯示模塊程序的流程見圖 。 24 該模塊首先判斷系統(tǒng)是否處于設(shè)定狀態(tài)，如果處于設(shè)定狀態(tài)則顯示設(shè)定溫度，否則顯示當(dāng)前實(shí)際溫度。首先對 K4 數(shù)據(jù)輸入確認(rèn)鍵進(jìn)行掃描判斷是否被按下 ,并且對 K4鍵設(shè)置了一個標(biāo)志位 ,當(dāng)其標(biāo)志位為 1時，表示 K4被按下 ,否則 K4沒有被按下，具體流程圖 所示 。 鍵盤模塊的處理是通過對 K2， K3， K4進(jìn)行操作的。 主機(jī)首先發(fā)一復(fù)位脈沖，等收到返回的存在脈沖后，發(fā)出搜索器件的序列號命令，讀取 DS18B20的序列號； （ 2） 啟動 DS18B20作溫度轉(zhuǎn)換并讀取溫度值 。 本系統(tǒng) 不用溫度報警功能，因此在本步驟中只需完成溫度轉(zhuǎn)換，然后通過讀暫存寄存器命令完成溫度轉(zhuǎn)化的結(jié)果。這里， 單片機(jī) 只連接 1個 DS18B20，因此只使用讀 ROM命令來讀取 DS18B20 的 48位 ID號。單片機(jī) 要與 DS18B20 通信，首先必須完成初始化 ：單片機(jī) 產(chǎn)生復(fù)位信號， DS18B20 返回響應(yīng)脈沖。復(fù)位要求 單片機(jī) 將數(shù)據(jù)線下拉 500us，然后釋放， DS18B20收到信號后等待 16～ 60us左右， 再 發(fā)出 60～ 240us的存在低脈沖， CPU收到此信號表示復(fù)位成功 。若正常執(zhí)行完三個子程序，則返回初始化進(jìn)入到其它的狀態(tài)， 主程序的流程圖見圖 。 系統(tǒng)軟件由主程序、鍵盤輸入 子 程序、設(shè)定溫度子程序、溫度檢測子程序、溫度控制子程序和顯示子程序組成。這樣不斷地重復(fù)上述過程，使溫度保持在預(yù)定溫度范圍之內(nèi)。 當(dāng) 上電復(fù)位后電阻絲先處于停止加熱狀態(tài)， 但 也可以直接啟動運(yùn)行。 此次設(shè)計的恒溫水箱主要 用于醫(yī)療衛(wèi)生、科研、大專院校、實(shí)驗(yàn)室 等領(lǐng)域，它 可用于蒸餾、干燥、濃縮及恒溫加熱化學(xué)藥品、生物制品檢查血漬和生物實(shí)驗(yàn)恒溫培養(yǎng)進(jìn)行消毒之用。因此，本章在建立系統(tǒng)各部分軟件流程的基礎(chǔ)上，設(shè)計了各部分的軟件控制流程。 圖 動態(tài)顯示電路 限流電阻計算 R12 到 19 的計算公式 : ()/R10mA, 計算 R270 ,所以取 R12 到 R19 為300 。用 ～ 口作為位選控制， ～ 口傳輸要顯示的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)線和位選線直接接 AT89C51單片機(jī)的 I/O 口即可，因?yàn)?I/O 口輸出電流很小 并且加上了上拉電阻 ,這樣可以 對 LED進(jìn)行驅(qū)動 ，它的電壓值足以驅(qū)動 LED。共陰極型是筆畫顯示器各段發(fā)光管的陰極（即 N區(qū)）是公共的，而陽極是互相隔離的，共陰極 LED數(shù)碼管的 a～ g及小數(shù)點(diǎn)位 dp八個發(fā)光二極管加陽極加高電平（“ 1”）發(fā)亮，加低電平（“ 0”）發(fā)暗，而共陽極的 LED 的數(shù)碼管的 a～ g及小數(shù)點(diǎn)位 dp八個發(fā)光二極管正好相反，其共陽極的數(shù)碼管電路圖如圖 。從各發(fā)光電極連接方式分為共陽極和共陰極兩種。 使用單片機(jī)系統(tǒng)串行輸出，利用其串 /并轉(zhuǎn)換功能，送入數(shù)碼管顯示。 動態(tài)顯示需要 CPU時刻對顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的 CPU時間多。 17 圖 及加熱裝置 用單片機(jī)驅(qū)動 LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(tài)（掃描）顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。由于光耦合器的應(yīng)用，使控制信號所需的功率極低 (約十余毫瓦就可正常工作 )，而且 Vsr所需的工作電平與 TTL、 HTL、 CMOS等常用集成電路兼 容，可以實(shí)現(xiàn)直接聯(lián)接 ； （ 2） SSR由于是全固態(tài)電子元件組成，與 MER相比，它沒有任何可動的機(jī)械部件，工作中也沒有任何機(jī)械動作； SSR 由電路的工作狀態(tài)變換實(shí)現(xiàn) “ 通 ” 和 “ 斷 ” 的開關(guān)功能，沒有電接觸點(diǎn)，所以它有一系列 MER 不具備的優(yōu)點(diǎn)，即工作高可靠、長壽命 (有資料表明 SSR 的開關(guān)次數(shù)可達(dá) 108109 次，比一般的 MER 器件 高幾百倍 )， 無動作噪聲；耐振耐機(jī)械沖擊 ， 安裝位置無限制 ， 很容易用絕緣防水材料灌封做成全密封形式，而且具有良好的防潮防霉防腐性能 ， 在防爆和防止臭氧污染方面的性能也極佳 ； （ 3） 交流型 SSR 由于采 用過零觸發(fā)技術(shù)，因而可以使 SSR 安全地用在計算機(jī)輸出接口上，不必為在接口上采用 MER而產(chǎn)生的一系列對計算機(jī)的干擾而煩惱 ； （ 4） SSR能承受在數(shù)值上可達(dá)額定電流十倍左右的浪涌電流的特點(diǎn)。 下圖為 一種典型的交流型 SSR 的電 路 原理圖 [3]，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 。這種設(shè)計能防止高次諧波的干擾和對電網(wǎng)的污染。觸發(fā)電路的功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號，驅(qū)動開關(guān)電路工作，但由于開關(guān)電路在不加特殊控制電路時，將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網(wǎng)，為此特設(shè) “ 過零控制電路 ”[5] 。 15 圖 圖 按鍵與單片機(jī)的硬件連接 固態(tài)繼電器 SSR 工作原理 本系統(tǒng)采用固態(tài)繼電器進(jìn)行 控制 ,它的控制原理是：固態(tài)繼電器 只有兩個輸入端(“ +” 和 “ ” )及兩個輸出端，是一種四端器件。 圖 DS18B20與 AT89C51單片機(jī)的接口電路 按鍵輸入 在按 鍵模塊 電路中有 4 個按鍵， K1 是復(fù)位按鈕， K2 是溫度上調(diào)按鈕 , K3 是溫度下調(diào)按鈕 , K4 是輸入數(shù)據(jù)確認(rèn)按鈕 ,當(dāng)數(shù)據(jù)輸入完畢后按該按鈕進(jìn)行確認(rèn)。 減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù) ,當(dāng)減法計數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時溫度寄存器的值將加 1,減法計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入 ,減法計數(shù)器 1重新 開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù) ,如此循環(huán)直到減法計數(shù)器 2計數(shù)到 0時 ,停止溫度寄存器值的累加 ,此時溫度寄存器中的數(shù)值 13 即為所測溫度 ,由于它內(nèi)部 的斜率累加器用于補(bǔ)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(yù)置值 ,只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程 ,直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值 [1]，其 內(nèi)部測溫電路 圖 所示 。 DS18B20 的測溫原理 DS18B20 的測溫原理用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1， 高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其 振 蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2的脈沖輸入，當(dāng)計數(shù)門打開時， DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進(jìn)行計數(shù)，進(jìn)而完成溫度測量 。 LSB LSB 23 22 22 20 21? 22? 23? 24? LSB LSB S S S S S 26 25 24 圖 12 位數(shù)據(jù)在 RAM 中的存儲 這是 12位轉(zhuǎn)化后得到的 16位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20的兩個 8比特的 RAM中 。 DS18B20 中的溫度傳感器對溫度的測量結(jié)果用 16位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供 。第 7 個字節(jié)是預(yù)留寄存器，用于內(nèi)部計算。 圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 的內(nèi)存結(jié)構(gòu) DSI8B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 EEPROM，后者存放高溫和低溫觸發(fā)器 TH， TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。固有測溫分辨率為 ℃ ； （ 5）通過編程可實(shí)現(xiàn) 9～ 12位的數(shù)字讀數(shù)方式 ； （ 6）用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限值 ； （ 7）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫 ； （ 8）負(fù)壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 。另外 數(shù)字溫度傳感器（ DS18B20） 具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線、可組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測溫效果 和廣泛的應(yīng)用 [4]。 而且 一般監(jiān)控現(xiàn)場的電磁環(huán)境都非常惡劣，各種干擾信號較強(qiáng)，模擬溫度信號容易受到干擾而產(chǎn)生測量誤差，影響測量精度。 復(fù)位電路采用按鍵電平復(fù)位，它通過復(fù)位端經(jīng)電阻與 +5V 電源實(shí)現(xiàn)，只要能保證 復(fù)位信號高電平持續(xù)時間大于 2 個機(jī)器周期就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，其 時鐘電路 和復(fù)位電路如圖 。 接在 晶振 上的電容 雖然沒有嚴(yán)格要求，但電容的大小 會 影響振蕩器的穩(wěn)定性和起