【正文】 _nop_()。//從最低位開始接收 dat = (dat1) | (dat17)。 n8。 太原科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 38 } _nop_()。 SCLK = 0。 SCLK = 1。 0x01。 n8。 _nop_()。 RST = 1。//先將 SCLK 置低電平。 _nop_()。 } uchar Ds1302Read(uchar addr) //ds1302 讀取一個地址的數(shù)據(jù) { uchar n,dat,dat1。 } RST = 0。 SCLK = 0。 SCLK = 1。 0x01。 n8。 _nop_()。//數(shù)據(jù)在上升沿時， DS1302 讀取數(shù)據(jù) _nop_()。//數(shù)據(jù)從低位開始傳送 addr = 1。 n++)//開始傳送八位地址命令 { DSIO = addr amp。 for (n=0。 //然后將 RST(CE)置高電平。 _nop_()。 SCLK = 0。 RST = 0。 } } } return KeyValue。 (GPIO_KEY != 0xFF)) //檢測按鍵是否松開 { delay10ms(1)。 //開關(guān)鍵 key5 } 太原科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 36 while ((i50) amp。 //減小鍵 key4 case 0xEF: KeyValue=5。 //增加鍵 key3 case 0xF7: KeyValue=4。 //溫度設(shè)置鍵 key2 case 0xFB: KeyValue=3。 //時間設(shè)置鍵 key1 case 0xFD: KeyValue=2。 //消除抖動 if (GPIO_KEY != 0xFF) //再次檢測按鍵是否按下 { switch(GPIO_KEY) { case 0xFE: KeyValue=1。 //設(shè)置數(shù)據(jù)指針起點 } uchar KeyDown() //鍵盤掃描 { uchar i=0。 //寫一個指針加 1 LcdWriteCom(0x01)。 //在四位線下的初始化 LcdWriteCom(0x0c)。 } void LcdInit() //LCD 初始化子程序 { LcdWriteCom(0x32)。 //寫入時序 太原科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 35 Lcd1602_Delay1ms(5)。 //寫入數(shù)據(jù) Lcd1602_Delay1ms(1)。 //選擇輸入數(shù)據(jù) LCD1602_RW = 0。 } void LcdWriteData(uchar dat) //寫入數(shù)據(jù) { LCD1602_E = 0。 //寫入時序 Lcd1602_Delay1ms(5)。 //放入命令 Lcd1602_Delay1ms(1)。 //選擇發(fā)送命令 LCD1602_RW = 0。 void LcdWriteCom(uchar ) //寫入命令 { LCD1602_E = 0。 //溫度采集 sbit start = P2^4。 sbit LCD1602_E=P2^7。 //定義 lcd1602 使用的 IO 口 // sbit LCD1602_RS=P2^5。 uchar miao,shi,fen,ri,yue,nian,week。 uchar temp_flag = 20。 uchar hour,min,sec。 //DS1302 時鐘初始化 2021 年 1 月 1 日星期二 12 點 00 分 00 秒。// uchar code READ_RTC_ADDR[7] = {0x81, 0x83, 0x85, 0x87, 0x89, 0x8b, 0x8d}。 sbit SCLK=P3^6。 //開關(guān)鍵 //定義 ds1302 使用的 IO 口 // sbit DSIO=P3^7。 //增加鍵 sbit key4=P1^3。 //時間設(shè)置鍵 sbit key2=P1^1。 最后，在論文完成之際，我由衷地感謝金老師的耐心指導(dǎo)。大學(xué)期間所學(xué)的科目很多，很零碎，直到把每個模塊所用到的知識結(jié)合起來才意識到理論與實踐的差距，現(xiàn)在看到這個題目感覺是那么親切，在電子信息工程學(xué)院 金坤善 老師的 指導(dǎo) 下， 對這個設(shè)計 也不覺得有那么復(fù)雜了。 綜上所述，本次畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計方案是可行的。 經(jīng)過多次調(diào)試后，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確檢測溫度，并通過液晶屏顯示時間與溫度；并且可以通過按鍵來手動校正時間與設(shè)置溫度；系統(tǒng)能夠自動檢測水流信號，在斷水時切斷加熱回路，通水后接通加熱回路，實現(xiàn)加熱控制，防止干燒。 太原科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 29 第 6 章 結(jié)論 本次設(shè)計的 即熱式電熱水器 控制系統(tǒng)以 ATMEL 單片機 AT89C52 為核心，結(jié)合溫度采集電路、顯示電路、水流檢測電路和驅(qū)動電路等完成硬件電路的設(shè)計，選擇 Protel 繪圖軟件繪制電路原理圖，同時采用 Keil 軟件完成軟件部分的程序編寫；利用 MATLAB 對 PID 控制算法仿真；最后選擇 Protues 軟件對系統(tǒng)進行模擬仿真。系統(tǒng)也能準(zhǔn)確的根據(jù)控制信號的不同接通或者斷開加熱電路，實現(xiàn)對加熱的控制。此時繼電器線圈通電，常開觸點閉合，接通加熱電路，電熱水器開始加熱。此時繼電器線圈不通電，常開觸點斷開，使加熱電路斷開，電熱水器停止加熱。 圖 調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)溫度 太原科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 28 加熱模擬 仿真 本小節(jié)進行的是系統(tǒng)加熱模塊部分的仿真。 圖 液晶顯示 圖 是通過溫度設(shè)置按鍵調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)溫度時的顯示狀態(tài)。 顯示模擬 仿真 本小節(jié)進行的是系統(tǒng)顯示模塊部分的仿真。 太原科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 27 第 5 章 模擬仿真與結(jié)果分析 再完美的設(shè)計 ，沒有通過檢驗 難免會有 瑕疵，所以系統(tǒng)調(diào)試在整個系統(tǒng)制作中至關(guān)重要。本次軟件設(shè)計拆分為兩個部分，由系統(tǒng)主程序部分、各模塊子程序部分組成，使得 編出來的程序結(jié)構(gòu)和思路更加清晰，而且易于閱讀，后期檢查也很方便。具體實現(xiàn)方式為 :設(shè) n為定時器 T1的初值， f 為單片機的晶振頻 率，當(dāng)系統(tǒng)在 MHzf ?時， PWM信號的加熱時間寬度為 fnton /)65536( ?? ，通過改變定時器 T1的初值 n可以改變加熱時間 ton，從而控制電阻絲件的加熱時間，其中 n由 PID控制算法得到的輸出來決定。設(shè)置 PWM輸出口初始為低電平， T0在 2ms中斷溢出后，改變 PWM輸出口的電平輸出高電平，并經(jīng)過 8ms后進入下一次的中斷，完成一個周期的 PWM輸出，如此往復(fù)實現(xiàn) PWM信號的輸出。 本設(shè)計是利用控制雙向可控硅的 導(dǎo)通角來控制加熱絲的功率，因此在程序中產(chǎn)生的 PWM周期應(yīng)是市電電網(wǎng)電壓周期的一半，即 10ms。 太原科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 25 開始讀入 r ( k ) ， y ( k ) ， y ( k 1 )計算 e ( k )= r ( k ) y ( k )e ( k 1 )= r ( k ) y ( k 1 )計算 P = Kp * e ( k )計算 I = Ki * ∑ e ( i )計算 D = Kd * [ e ( k ) e ( k 1 ) ] 計算 u ( k )= P + I + Dy ( k 1 )= y ( k )結(jié)束i = 0k 圖 位置式 PID 控制算法流程圖 PWM 輸出 單片機有 2 個 16 位定時器 T0 和 T1，所以可在程序設(shè)計中利用定時器中斷來控制 PWM 的占空比。 (42) 位置式 PID 數(shù)字控制器的輸出 u(k)是全量輸出，是執(zhí)行機構(gòu)所應(yīng)達到的位置（加熱絲的功率）。 為積分系數(shù)； Kd=KpTd為微分系數(shù)。在連續(xù)控制系統(tǒng)中， PID控制算法可表示為： u（ t） =Kp[e(t)+錯誤 !未找到引用源。 PID 算法的軟件設(shè)計 PID控制即比例積分微分控制，在過程控制中 PID控制算法是應(yīng)用最為廣泛的一種控制規(guī)律。 表 LCD1602 指令說明表 指令碼 功能 0 0 1 1 1 0 0 0 設(shè)置 162 顯示， 57 點陣， 8 為數(shù)據(jù)口 0 0 0 0 1 D C B D=1 開顯示； D=0 關(guān)顯示 C=1 顯示光標(biāo)； C=0 不顯示光標(biāo) B=1 光標(biāo)閃爍； B=0 光標(biāo)不閃爍 0 0 0 0 0 1 N S N=1 當(dāng)寫一 個字符后地址指針加一，且光標(biāo)加一 S=0 當(dāng)寫一個字符，整屏顯示不移動 0 0 0 0 0 0 0 1 顯示清屏 由指令表 可知， 寫指令 38h 表示對顯示器的顯示模式進行設(shè)置；寫指令0Ch 表示顯示器開、不顯示光標(biāo)、光標(biāo)不閃爍；寫指令 06h 表示文字不動，光標(biāo)自動右移；寫指令 01h 表示顯示清屏，初始化完成。在設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針時，只要寫指令 80H+地址碼，即可設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針。 LCD1602 在顯示溫度和時間 時 ，先寫地址指令，再寫數(shù)據(jù)。下面我們分析一下 LCD1602 寫指令操作和寫數(shù)據(jù)操作的操作時序 [3]: 寫指令的操作時序： RS=L， RW=L， D0~D7=指令碼， E=高脈沖。 圖 讀取溫度流程圖 LCD1602 顯示 LCD1602 時序介紹 LCD1602 接口信號說明如表 所示，令 RS 為數(shù)據(jù) /命令選擇信號， RW 為讀 /寫選擇信號， E 為使能信號。C 0000 0000 0000 0000 0000H 太原科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 23 簡單的讀取溫度值的步驟如下： （ 1）跳過 ROM 操作； （ 2）發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令； （ 3）跳過 ROM 操作； （ 4）發(fā)送讀取溫度命令； （ 5） 讀取溫度值。C 0000 0001 1001 0000 0190H 10176。C 0000 0111 1101 0000 07D0H 85176。正溫度對應(yīng)的數(shù)值如表 所示。所以當(dāng)我們只想簡單的讀取溫度值的時候，只用讀取暫存器中的第 0 和第 1 個字節(jié)就可以了。 讀操作時序圖見圖 所示。 寫操作的時序圖 如 圖 所示。 初始化時序如圖 所示。 DS18B20 初始化 DS18B20 的初始化過程如下： （ 1）把數(shù)據(jù)線置高電平； （ 2）延時（盡可能短一些）； 太原科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 21 （ 3）數(shù)據(jù)線拉到低電平； （ 4）延時 750μs（該時間的時間范圍可以從 480 到 960μs）； （ 5）數(shù)據(jù)線拉到高電平； （ 6）延時等待（延時 15 到 60ms，返回低電平）。 太原科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 20 圖 按鍵掃描流程圖 DS18B20 測溫 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，因此對時序的要求很嚴(yán)格。程序的設(shè)計思路是通過對 I/O 的掃描確定按下的按鍵，返回對應(yīng)按鍵的鍵值，實現(xiàn)鍵盤掃描功能。按鍵抖動會導(dǎo)致程序判斷按鍵多次按下從而令程序運行出錯，因此可以在編寫程序的時候通過延時來消除抖動。由電路圖可知 ，按鍵按下的 I/O 口為低電平，通過對 I/O 口的掃描即可確定按下的按鍵。 鍵盤輸入 本設(shè)計是通過鍵盤輸入對時間和預(yù)約溫度進行設(shè)置的，下面對按鍵消抖和按鍵掃描流程進 行介紹。在系統(tǒng) 初始化結(jié)束之后進入程序主體循環(huán)部分。系統(tǒng) 主程序 流程圖 如 圖 。下面就 系統(tǒng)總 流程 及各個模塊軟件設(shè)計流程 進行描述。完成控制算 法的設(shè)計之后，下一章節(jié)將對軟件系統(tǒng)進行設(shè)計。 本章小結(jié) 本章詳細(xì)介紹了 PID 控制模型的建立過程，并通過計算得到被控?zé)崃ο蟮膫鬟f函數(shù)。將 PID 控 制 應(yīng)用于 單片機，可 以優(yōu)化 控制性能指標(biāo)。仿真曲線如圖 所示。 根據(jù) ZN 工程整定方法計算公式可得： ???? KTK P ?； 22 ??? ?iT ； ??? ?dT (39) 所以控制器的傳遞函數(shù)為： ]211[)( )()( sssE sUsG C ???? 錯誤 !未找到引用源。與工程整定法相比，理太原科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計 16 論計算相對麻煩，工程整定是根據(jù)經(jīng)驗得出來的方法，很實用。整定方法有兩種：理論計算法和工程整定法。 和 錯誤 !未找到引用源。 (38) 對 PID 參數(shù)的整定即對 錯誤 !未找到引用源。其輸入 e(t)與輸出 u(t)的關(guān)系如式（ ）所示 : 錯誤 !未找到引用源?！?，熱阻 R=℃℃）， R 為熱阻（℃ 被控對象模型的建立 被控的熱力對象如圖所示 所示。它由被控對象、檢測元件、數(shù)字控制器、執(zhí)行器構(gòu)成。本章節(jié)介紹 PID 控制算法并建立數(shù)學(xué)模型，以及對系統(tǒng)的仿真。 硬件電路設(shè)計完