【正文】 在設(shè)計好這樣一個純粹的模糊控制器之后，可以利用 MATLAB本身的 SIMULINK仿真平臺來構(gòu)建整個模糊控制系統(tǒng)并進行仿真。 開 始讀 列 線有 鍵 閉 合 否 ？讀 行 線有 鍵 閉 合 否 ？延 時 消 抖 動行 線 列 線 值轉(zhuǎn) 換 為 按 鍵 編 號執(zhí) 行 相 應(yīng) 鍵 功能 子 程 序返 回YYNN 圖 44 按鍵模塊流程圖 按鍵模塊相關(guān)子程序見附錄一。這種工作方式，對 CPU工作影響小，但應(yīng)考慮鍵盤處理程序的運行間隔周期不能太長，否則會影響對鍵輸入響應(yīng)的及時性。當(dāng)主程序進行到該程序段時，依次掃描鍵盤，判斷有否鍵輸入。 本文設(shè)計選用的是程序控制掃描方式，即在 CPU工作之余，調(diào)用鍵盤掃描子程序、響應(yīng)輸入信號要求。 鍵盤控制模塊 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，對鍵盤的處理工作僅是 CPU工作內(nèi)容的一部分， CPU天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計論 文 30 還要進行數(shù)據(jù)處理、顯示和其他輸入輸出操作，因此鍵盤處理工作不能占用 CPU太多時間，同時又需要對鍵盤操作給出及時響應(yīng)。 LED顯示模塊流程圖如 43圖所示。 CPU 要定時掃描刷新顯示。同樣在下一瞬間，單獨顯示下一位，這樣依次循環(huán)掃描，輪流顯示，由于人的視覺滯留效應(yīng)，人們看到的是多位同時穩(wěn)定顯示。即在某一瞬時，只讓某一位的字位線處于選通狀態(tài)，其他各位的字位線處于開斷狀態(tài)，同時字段線上輸出該位要顯示的相應(yīng)字符的字段碼。 天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計論 文 29 顯示模塊 LED 顯示方式包括有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種，為了減少硬件成本，采用動態(tài)顯相同字段線連在一起，每一位 a 段連在一起， b 段連在一起， … ， g段連在一起，共 8 段，由一個 8 位 I/O 口的公共端（共陽或共陰 COM）由另一個 I/O 口控制。 圖 41 主程序流程圖 溫度傳感器 DS18B20 模塊 天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計論 文 28 首先系統(tǒng)通過反復(fù)操作，搜索 DS18B20序列號，然后啟動所有在線 DS18B20做溫度 A/D變換，最后逐個讀出在線 DS18B20變換后的數(shù)據(jù)， DS18B20程序流程圖如圖 42所示。然后等待溫度設(shè)定，若溫度已經(jīng)設(shè)定好了，判斷系統(tǒng)運行鍵是否按下，若系統(tǒng)運行，則依次調(diào)用各個相關(guān)模塊，循環(huán)控制直到系統(tǒng)停止運行。電機驅(qū)動模塊由單片機的 、 控制、控制電路模塊分為制冷和加熱模塊，當(dāng)測得溫度小于實際溫度時，通過光電耦合器啟動加熱裝置，使被控對象升溫；當(dāng)測得實際溫度大于實際溫度 時，啟動制冷裝置，使被控對象降溫，從而保持溫度始終在設(shè)定溫度左右。它由單片機的 、 天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計論 文 25 引腳控制， WP 口接地， AT24C02B與單片機連線圖如圖 311 所示。無論是主機還 是從機 ,接收到一個字節(jié)后必須發(fā)出一個確認信號。它采用了 I2C總線規(guī)程 ,使主 /從機雙向通信。 圖 39 鍵盤接口電路圖 蜂鳴電路 蜂鳴電路用于在溫度超出設(shè)定值范圍時提供聲 音報警，它由單片機的 引腳控制。非編碼鍵盤僅提供按鍵開關(guān)工作狀態(tài)，其他工作由軟件完成，這種天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計論 文 24 鍵盤鍵數(shù)較少，硬件簡單，一般在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛用。 微型計算機所用的鍵盤可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。本顯示系統(tǒng)采用共陽極靜態(tài)掃描顯示輸出，如圖 38所示。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯 示數(shù)據(jù)。 CPU向字段輸出口送出字形碼時，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是哪個顯示器亮，則取決于 COM段，而這一段是由 I/O控制的，由單片機決定何時顯示哪一位了 [7]。另 一種方法是動態(tài)掃描顯示。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，該字段就可以顯示發(fā)送的字形。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用的 CPU時間少。 按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。數(shù)碼管具備數(shù)字接口，可以很方便的和單片機系統(tǒng)連接 。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(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到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來 決定，每次測量前，首先將 55℃ 所對應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計數(shù)器和溫度寄存器被預(yù)置在 55℃ 所對應(yīng)的一個基數(shù)值。 斜 率 累 加 器減 法 計 數(shù) 器 1減 到 0減 法 計 數(shù) 器 2預(yù) 置低 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器高 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器 減 到 0溫 度 寄 存 器預(yù) 置計 數(shù) 比 較 器增 加 1 圖 35 DS18B20的內(nèi)部測溫電路原理圖 圖 35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送給減法計數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率隨溫度變化而明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2的脈沖輸入。溫度傳感器； 64 位激光 (loser)ROM 與單線接口； 高速暫存器，即便筏式RAM，用于存放中間數(shù)據(jù) : TH 觸發(fā)寄存器和 TL 觸發(fā)寄存器，分別用來存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值； 存儲和控制邏輯； 8 位循環(huán)冗余校驗碼 (CRC)發(fā)生器 。 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 26所示。其管腳排列如圖 33所示 DS18B201 2 3GND I/O UDD 圖 33 DS18B20的管腳排列 I/O 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出端 (即單線總線 )，它屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。在構(gòu)成大型溫控系統(tǒng)時，允許在單線總線上掛接多片 DS18B20。 （ 11）內(nèi)含 64位激光修正的只讀存儲 ROM，扣除 8位產(chǎn)品系列號和 8位循環(huán)冗余校驗碼 (CRC)之后，產(chǎn)品序號占 48位。 （ 9） DS18B20的轉(zhuǎn)換速率比較高，進行 9位的溫度轉(zhuǎn)換僅需 。當(dāng)電源電壓的極性反接時，能保護 DS18B20不會因發(fā)熱而燒毀。 （ 7）支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點測溫。 （ 5）通過編程可實現(xiàn) 9~12位的數(shù)字讀數(shù)方式。固有測溫分辨率為 ℃ 。 （ 2）在使用中不需要任何外圍元件。如圖 37所示?？蓮V泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測量及控制儀器、測控系統(tǒng)和大型設(shè)備中[5]。因此，數(shù)字化單總線器件DS18B20 適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。其測量溫度范圍為 55℃ ～ +125℃ ，在 10℃ ~85℃ 范圍內(nèi)，精度為土 ℃ 。使用 DS1SB20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。在掉電模式下，保存 RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。在閑置模式下， CPU停止工作。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前 ，該操作必須被執(zhí)行。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 振蕩器特性： XTAL1和 XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1時， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN信號將不出現(xiàn)。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。然而，初始復(fù)位不改變 RAM（包括工作 寄存器 R0R7）的狀態(tài)。初始化后，程序計數(shù)器 PC指向 0000H， P0P3輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫入 07H，其它專用寄存器被清 “0”。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng) P3口寫入 “1”后， 它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2口在 FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計論 文 18 存取時， P2口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH編程和校驗時， P1口作為第八位地址接收。 P1口： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P0能夠用于外部 程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P0口： P0口為一個 8位漏級開路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL門電流。 主要特性： 與 MCS51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間： 10年 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz 三級程序存儲器鎖定 1288位內(nèi)部 RAM 32可編程 I/O線 兩個 16位定時器 /計數(shù) 5個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計論 文 17 圖 36 AT89C51單片機示意圖 管腳說明： VCC：供電電壓。由于將多功能 8 位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的 AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051是它的一種精簡版本。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 1000 次。 系統(tǒng)總電路圖 系統(tǒng)總設(shè)計圖 [11]如圖 32所示X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1C13 0 pC23 0 pC31 2 u fQ3T IP 3 1Q5T IP 3 1X1CR Y S T A LR11KR24 .7 KR41KR51 0 KR60 .2 2 K2 7 .0DQ2V C C3G ND1U2DS 1 8 B 2 0D7DI O DE L E DD8DI O DE L E DR L 1G 2 R 1 E DC 1 2 0Q3T IP 3 1Q5T IP 3 1R71KR81 0 KR90 .2 2 KD8DI O DE L E DR L 1G 2 R 1 E DC 1 2 02K2K2KD1DI O DE L E DQ12 N22 2 2 AQ22 N22 2 2 AQ42 N22 2 2 AS C K6S D A5WP7U32 4 C0 2 BB U Z 1B UZ Z E RQ6T IP 3 1R31K12U 4 :A7 4 L S 0 534U 4 :B7 4 L S 0 556U 4 :C7 4 L S 0 598U 4 :D7 4 L S 0 51110U 4 :E7 4 L S 0 51312U 4 :F7 4 L S 0 512U 5 :A7 4 L S 0 534U 5 :B7 4 L S 0 5 圖 32 系統(tǒng)總設(shè)計圖 單片機的選擇 本文選用 AT89C51 單片機， AT89C51 是一種帶 4K字節(jié)閃存可編程可擦除天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計論 文