【正文】 心態(tài)，做事的毅力和耐心的考驗(yàn)。雖然在制作過(guò)程中不可避免地遇到很多問(wèn)題，但是最后還是在老師以及同學(xué)的幫助下圓滿解決了這些問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與最后調(diào)試，相關(guān)指標(biāo)達(dá)到期望的要求，很好地完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)至少3個(gè)月，從一開(kāi)始的確定課題，到后來(lái)的資料查找、理論學(xué)習(xí)，再有就是近來(lái)的調(diào)試和測(cè)試過(guò)程，這一切都使我的理論知識(shí)和動(dòng)手能力進(jìn)一步得到頻率合成電路課題中包含了通信電路和單片機(jī)部分知識(shí)，可以說(shuō)是對(duì)通信電路知識(shí)的一次全面綜合?？傮w的檢查順序應(yīng)該是原理圖、PCB圖、裝配情況、焊接工藝。第7章 經(jīng)濟(jì)效益分析結(jié)論通過(guò)本次溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì),我大有收獲，在制作過(guò)程中，一定要注意的每個(gè)工作步驟的檢查，確保制作成功。如果不在工作，需檢測(cè)傳感器裝置是否安裝正確。如果顯示溫度不是低于設(shè)定溫度下限，繼續(xù)返回上面循環(huán)。如果溫度超過(guò)設(shè)定溫度上限，紅燈亮，啟動(dòng)風(fēng)扇降低溫度。在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須把系統(tǒng)要執(zhí)行的任務(wù)和應(yīng)具備的功能合理地分配給硬件和軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，既要考慮系統(tǒng)的價(jià)格，又要考慮系統(tǒng)滿足實(shí)時(shí)性要求的工作進(jìn)度，做到硬件、軟件合理權(quán)衡，并盡量節(jié)省機(jī)器時(shí)間和內(nèi)存空間?？刂瞥绦蚴菍?duì)被控制過(guò)程進(jìn)行采樣、數(shù)據(jù)處理，根據(jù)控制算式進(jìn)行計(jì)算和輸出等。： 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)根據(jù)溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的軟件程序，實(shí)際上就是對(duì)系統(tǒng)的管理程序和控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。指令11：讀數(shù)據(jù)。指令9：讀忙信號(hào)與光標(biāo)地址BF：1為忙標(biāo)志位，高電平表示為忙，此時(shí)模塊不它能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平則表示不忙。指令7：字符發(fā)生器RAM的地址設(shè)置。指令5：光標(biāo)或顯示的移位S/C：高電平移動(dòng)顯示的文字，低電平則時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令4：顯示開(kāi)關(guān)的控制。指令3：光標(biāo)和顯示模式的設(shè)置I/D：光標(biāo)的移動(dòng)方向，高電平向右移，低電平往左移S:屏幕上的所有文字是否往左移或者右移。（說(shuō)明：1是高電平、0是低電平）指令1：清顯示，光標(biāo)復(fù)位到地址00H，位置指令碼01H,。第16腳：背光源是負(fù)極。第7～14腳：D0～D7是8位雙向數(shù)據(jù)線。當(dāng)RS和R/W共同為低電平可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)則可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平，R/W為低電平則可以寫入數(shù)據(jù)。第4腳：RS是寄存器選擇，高電平時(shí)會(huì)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)會(huì)選擇指令寄存器。第2腳：VDD接的是5V正電源。 LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如下圖所示。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由68或88點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000H）=FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（3FFH）=FFH時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)分，可以分類為單純矩陣驅(qū)動(dòng)（Simple Matrix）、主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（Active Matrix）和靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（Static）三種。液晶顯示分類方法有很多類，一般可按它的顯示方式分為點(diǎn)陣式、段式、字符式等。 液晶顯示器的原理液晶顯示它的原理就是利用液晶物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其它的顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就會(huì)有顯示，這樣就可以顯示出圖形。③ 重量輕、體積小液晶顯示器它通過(guò)顯示屏上電極控制液晶分子的狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示目的，在重量這方面，它比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。所以液晶顯示器畫質(zhì)高但是不會(huì)閃爍?，F(xiàn)在，LCD點(diǎn)陣式和有段式2種，在只涉及數(shù)據(jù)顯示和簡(jiǎn)單字母提示的時(shí)候，智能儀器它通常會(huì)采用段式LCD。LCD它是一種平板薄膜的顯示器件，除了功耗低的特性以外，它還具有外表美觀、顯示工作電壓較低、抗干擾的能力強(qiáng)、和CMOS電路電性能匹配好等諸多優(yōu)點(diǎn)。 測(cè)溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對(duì)線接地線與信號(hào)線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。這一點(diǎn)在進(jìn)行DS1820硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。因此，在用DS1820進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問(wèn)題。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離可達(dá)150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長(zhǎng)。3) 連接DS1820的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。 2) 在DS1820的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS1820數(shù)量問(wèn)題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè)DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。6．DS1820使用中注意事項(xiàng) DS1820雖然具有測(cè)溫精度高、測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、占用口線少、連接方便等優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際的應(yīng)用中我們應(yīng)該注意以下的幾個(gè)方面: 1) 較小的硬件開(kāi)銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，因?yàn)镈S1820與微處理器之間采用的是串行數(shù)據(jù)傳送，所以在對(duì)DS1820進(jìn)行讀寫編程的時(shí)候，我們必須嚴(yán)格地保證讀寫時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。5) CONVERT命令代碼[44H]：?jiǎn)?dòng)在線DS1820做溫度的A/D轉(zhuǎn)換。3) COPYSCRATCHPAD命令代碼[48H]：將溫度寄存器的數(shù)值拷貝到EERAM中，保證溫度值不丟失。5．存儲(chǔ)器操作命令代碼及其含義1) READSCRATCHPAD命令代碼[BEH]：讀取溫度寄存器的溫度值。3）SKIPROM命令代碼[CCH]：此命令執(zhí)行后的存儲(chǔ)器操作將針對(duì)在線所有的DS1820。．ROM命令代碼及其含義1) ALARMSEARCH命令代碼[ECH]：當(dāng)溫度值高于TH或低于TL中的數(shù)值的時(shí)候，此命令可以讀出報(bào)警的DS1820。表3 分辨率設(shè)置表根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。表2 溫度對(duì)比表DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2RAM,后者存放的是高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。表1 二進(jìn)制代碼表這些是12位轉(zhuǎn)化后所得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在DS18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果所測(cè)得溫度大于0，這5位為0，；如果溫度小于0，這5位為1。DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。64位光刻ROM的排列順序是：開(kāi)始8位（28H）是產(chǎn)品的類型標(biāo)號(hào)，接著48位是該DS18B20自身序列號(hào)，最后的 8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。如圖10所示：圖10 溫度值格式圖．DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：溫度傳感器、64位光刻ROM、配置寄存器和非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL。如果門電路仍然沒(méi)有關(guān)閉，那么重復(fù)以上過(guò)程。記數(shù)器設(shè)定值為55℃時(shí)的值，如果記數(shù)器到達(dá)0之前，門電路還未關(guān)閉，那么溫度寄存器的值就會(huì)增加，表示的是當(dāng)前溫度高于55℃。寄生供電時(shí)，總線為高電平的時(shí)候，DS1820可以從總線獲得能量同時(shí)存儲(chǔ)在內(nèi)部的電容上，當(dāng)總線為地電平的時(shí)候，有電容會(huì)向DS1820供電。．DS1820的特性1) 測(cè)溫的范圍是55℃～75℃，℃2) 不需要外圍元件3) 電源是由總線提供的4) A/D變換所需時(shí)間是200ms5) 單線接口：MCU連接和需要一根13線6) 九位溫度讀數(shù)7） 用戶根據(jù)自己需要設(shè)定溫度上下限報(bào)警，初始值是非易失性的報(bào)警搜索命令可識(shí)別出哪片DS1820超出溫度限定2．DS1820的工作原理 DS1820由三個(gè)主要的數(shù)字器件組成：a) 溫度傳感器；b) TH和TL2個(gè)非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器c) 64bit閃速ROM；64bit閃速ROM的結(jié)構(gòu)圖如下：圖9 DS18B20這種模式一般要占用數(shù)條數(shù)據(jù)控制線，限制了單片機(jī)功能的擴(kuò)展。3 、測(cè)溫范圍 －55℃～+125℃，本身具有測(cè)溫的誤差 工作電源: ~（可以數(shù)據(jù)線寄生電源） 5 、在使用中不需要任何的外圍元件 測(cè)量結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送 適用于DN15~25, DN40~DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫不銹鋼保護(hù)管直徑 Φ6 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 ,M10X1, G1/2”任選PVC電纜直接出線或者德式球型接線盒出線,便于和其它電器設(shè)備連接。 : 技術(shù)性能描述DS18B20在和微處理器相連接的時(shí)候，只需要用一條口線就可以實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20雙向通訊。這種模式一般要占用數(shù)條數(shù)據(jù)控制線，限制了單片機(jī)功能的擴(kuò)展。所以我們這里采用了一個(gè)較為簡(jiǎn)單的元件來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度采集，從而簡(jiǎn)化傳統(tǒng)的方法。 圖8 中斷優(yōu)先寄存器IP（地址為B8H）以下為各周期之間的換算，若MCS51單片機(jī)外接晶振為12MHz時(shí)，則單片機(jī)的四個(gè)周期的具體值為：振蕩周期＝1/12MHz＝1/12μs＝時(shí)鐘周期＝1/6μs＝機(jī)器周期＝1μs指令周期＝1～4μs第5章 傳感器及顯示模塊 DS1820溫度傳感器美國(guó)Dallas半導(dǎo)體廠家生產(chǎn)的數(shù)字化溫度傳感器DS1820采用的是單總線協(xié)議，就是和微機(jī)接口只需要占有一個(gè)I/O端口，不需要任何外部的元器件，可以直接把溫度轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號(hào)，然后9位數(shù)字碼的方式串行輸出，故而大大地簡(jiǎn)化了傳感器和微處理器的接口。其格式如圖7示。 IE在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址A8H，位地址分別是A8H～AFH。 圖5 定時(shí)器控制寄存器（地址為89H）圖6 定時(shí)器工作模式寄存器TCON（地址為88H）定時(shí)器初值的計(jì)算方式：當(dāng)處于定時(shí)器模式下時(shí)，計(jì)數(shù)器會(huì)由單片機(jī)主脈沖經(jīng)過(guò)12分頻之后來(lái)計(jì)數(shù)。當(dāng)作計(jì)數(shù)器時(shí)，可通過(guò)引腳T0（）與T1（）來(lái)對(duì)外部脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)輸入脈沖信號(hào)從1到0的負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器就自動(dòng)加1。它們都具有事件計(jì)數(shù)或定時(shí)器的功能，可用于檢測(cè)、定時(shí)控制延時(shí)和對(duì)外部事件等場(chǎng)合。 圖4 AT89C52 引腳排列．I/O口引腳 —:P0口8位雙向I/O口； —:P1口8位準(zhǔn)雙向I/O口； —:P2口8位準(zhǔn)雙向I/O口； —:P3口8位準(zhǔn)雙向I/O口。EA/Vpp:程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端。為片外程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，低電平時(shí)有效。這引腳的第2功能PROG對(duì)片內(nèi)帶有4K字節(jié)EPROM的8751固化程序作為編程脈沖輸出端。存取外存儲(chǔ)器時(shí)，用于鎖存的是低8位地址信號(hào)。 當(dāng)主電源Vcc發(fā)生故障而突然下降到一定低電壓或斷電是，第2功能Vpd將為片內(nèi)RAM提供電源以保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失。．控制引腳 RST/Vpd:RST是復(fù)位信號(hào)輸入端，Vpd是備用電源輸入端。 Vcc:接+5V電源Vss:接地XTAL1和XTAL2:時(shí)鐘引腳，外接晶體引線端。AT89C52單片機(jī)的內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。AT89C52它是一種低電壓，片內(nèi)含有8k bytes可反復(fù)擦寫Flash只讀程序存儲(chǔ)器與256 bytes隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），高性能CMOS 8位的單片機(jī)，器件采用的是ATMEL公司研發(fā)的非易失性、高密度的存儲(chǔ)技術(shù)所生產(chǎn)，片內(nèi)置有通用的FLASH存儲(chǔ)單元與8位中央處理器，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51的指令系統(tǒng)，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著非常廣泛的應(yīng)用。在種類繁多的單片機(jī)中，MCS51系列單片機(jī)憑借其卓越的性能、技術(shù)的成熟性及高性能和高可靠性價(jià)格比，占據(jù)了工業(yè)測(cè)控和自動(dòng)化工程應(yīng)用的眾多市場(chǎng)，在國(guó)內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的應(yīng)用廣泛。由于單片機(jī)本身就是一個(gè)用于測(cè)控目的的微型計(jì)算機(jī)，因此只要在其外部適當(dāng)增加一些必要的外圍擴(kuò)展電路，就可以靈活地構(gòu)成各種應(yīng)