【正文】 ,2008。[9] ——Protel 99se ,2000年1月。[7] , 2009年7月。[5] 武慶生,1998年2月。,2000。[3] 參考文獻[1] , 2003。作為他們的孩子，我秉承了他們樸實、堅韌的性格，也因此我有足夠的信心和能力戰(zhàn)勝前進路上的艱難險阻；也因為他們的日夜辛勞，我才有機會如愿完成自己的大學學業(yè)，進而取得進一步發(fā)展的機會。另外，我必須感謝我的父母。滴水之恩，當以涌泉相報，師恩重于山，師恩難報。謹向我的論文指導老師多智華教授致以最誠摯的謝意！老師不僅在學業(yè)上言傳身教，而且以其高尚的品格給我以情操上的熏陶。回想在大學求學的四年，心中充滿無限感激和留戀之情。以后可以通過加入PID算法優(yōu)化控制功能，并通過液晶顯示屏實時顯示溫度。只有不斷的發(fā)現(xiàn)問題解決問題，才能從問題中改變自己，提升自己對單片機的能力。但是通過對軟硬件不斷撞墻，不斷思考解決問題的過程中，我學會了很多東西，同時對單片機也有了更深的認識。在做硬件電路的這段時間里，從思考設計到對電路的調(diào)試經(jīng)過了許多困難。結(jié) 論通過本次的設計，使我們不僅對單片機這門課程有了更深刻的認識，懂得了如何運用課本知識結(jié)合實際來完成定時器的顯示和編程方法以及數(shù)碼顯示電路的驅(qū)動方法，使我們能夠很快的適應現(xiàn)代控制技術(shù)發(fā)展的需求，同時也提高了我們的思維能力和實際操作能力，為以后更好的走上工作崗位奠定了堅實的基礎。記錄表如下：(設定前溫度為25℃)表52 靜態(tài)溫度數(shù)據(jù)測試表組數(shù)分組12345678910111213顯示溫度25293439424853586267707375測量溫度25283438424953596367717475通過上表可看出在加熱的過程中，顯示的溫度與實測的溫度近似一樣，說明系統(tǒng)的設計達到精度要求，但還是略有偏差，基本不影響設計結(jié)果。記錄表如下：表51 靜態(tài)溫度數(shù)據(jù)測試表溫度℃123456顯示溫度234763778490測量溫度244763808491有測試數(shù)據(jù)可知，本系統(tǒng)測溫結(jié)果與溫度計測溫基本一致，能滿足設計，證明了設計的合理性。此時單片機通過數(shù)碼管顯示實時檢測的溫度并和預設置溫度進行對比，如果實測溫度大于或等于預設置溫度，則單片機發(fā)出停止加熱信號并熄滅加熱指示燈，點亮保溫指示燈，且當超過預設溫度時發(fā)出報警；當溫度下降到預設置溫度以下5度時，單片機再次發(fā)出加熱信號，同時熄滅保溫指示燈，點亮加熱指示燈，依次循環(huán)控制。圖51 單片機功能調(diào)試圖硬件與軟件調(diào)試相結(jié)合，仔細檢查各個模塊的設計，舊能順利完成任務，實現(xiàn)設計要求，在調(diào)試過程中必須認真耐心，不能有一點馬虎，否則遺漏一個小的問題就會導致整個設計的失敗。本人在設計的時候在偉福仿真軟件進行調(diào)試，通過此軟件進行調(diào)試可以很方便的觀察單片機內(nèi)部各個寄存器及內(nèi)部存儲器變化情況，以方便進行調(diào)試。 軟件調(diào)試如果硬件電路檢查后，沒有問題卻實現(xiàn)不了設計要求，則可能是軟件編程的問題，首先應檢查初始化程序，然后是讀溫度程序，顯示程序，以及繼電器控制程序，對這些分段程序，要注意邏輯順序，調(diào)用關(guān)系，以及涉及到了標號，有時會因為一個標號而影響程序的執(zhí)行，除此之外，還要熟悉各指令的用法，以免出錯。蜂鳴器是低電平有效。另外要注意的是，由單片機輸出的控制信號比較小，需要進行放大才能驅(qū)動繼電器工作，否則就不能實現(xiàn)升溫過程，通常選用8550三極管來進行放大。圖44 報警子程序流程圖第5章 系統(tǒng)調(diào)試 硬件電路調(diào)試仔細檢查所接電路，按照硬件原理圖接線，理論上是能實現(xiàn)的，如果數(shù)碼管不顯示，則應該檢查線路是否正確，或是因為單片機沒有工作，還有集電極和發(fā)射極是否接對。我們可以在程序里設定溫度上限值，當采集到的外界溫度高于當前所設定溫度上限值時，程序就會進入報警子程序，觸發(fā)蜂鳴器進行報警。鍵盤管理程序的功能是檢測是否有按鍵閉合，如果有按鍵閉合，消除抖動，根據(jù)鍵號轉(zhuǎn)到相應的鍵處理程序，按鍵流程圖如圖43所示。發(fā)出讀溫度命令 LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200 。準備讀溫度前先復位 MOV A,0CCH 。發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 LCALL WRITE_1820LCALL DISPLAY 。判斷DS1820是否存在?若DS18B20不存在則返回TSS2: MOV A,0CCH 。讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值 LCALL INIT_1820 。系統(tǒng)程序設計主要包括三部分：讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、顯示溫度子程序。DS18B20的寫時序：(1) 對于DS18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。 (2) 對于DS18B20的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線,以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。因此系統(tǒng)對DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進行。 主程序流程圖圖41 主程序流程圖 各個模塊的流程圖 讀取溫度DS18B20模塊的流程由于DS18B20采用的是一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對AT89S52單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對DS18B20芯片的訪問。第4章 系統(tǒng)軟件設計本系統(tǒng)采用的是循環(huán)查詢方式，來顯示和控制溫度的。NO與COM在平時是呈開路狀態(tài)的，當繼電器動作時，NO與COM導通，NC與COM則呈開路狀態(tài)。以Com為共同點，NC與COM在平時是呈導通狀態(tài)的。輸出控制接點的共同接點。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。圖317 報警電路圖 加熱管控制電路設計繼電器是常用的輸出控制接口，可以做交直流信號的輸出切換。圖316 系統(tǒng)電源設計圖 報警電路設計同時可以在系統(tǒng)里設定溫度上限值，由于加熱停止后，加熱管還有余熱當采集到的外界溫度高于當前所設定溫度上限值時，程序就會進入報警子程序，觸發(fā)蜂鳴器進行報警。本設計采用兩種供電方式，一種為DC7~18V直流穩(wěn)壓電源變換成5V的直流電；另一種為四節(jié)干電池共6V經(jīng)二極管加壓后得到將近5V的直流電源，電源配以開關(guān)和指示燈，以方便使用。7805穩(wěn)壓管把高電壓轉(zhuǎn)換到低電壓，7805穩(wěn)壓管具有保護單片機的作用。圖315 硬件連接圖 電源電路采用L7805穩(wěn)壓塊，輸出為5V。圖311 起始/停止時序圖圖312 應答時序圖圖313 時序圖圖314 讀時序圖7. 存儲電路A0、AA2接地，SDA、SCL與單片機I/O口連接，通過程序軟件模擬I 178。然后CAT24C02再根據(jù)讀/寫控制位進行讀或?qū)懖僮??！?”表示對從器件進行讀操作，“0”表示對從器件進行寫操作。接下來的3位無意義。操作結(jié)束時必須發(fā)送停止條件。4. 停止條件：時鐘線保持高平期問，數(shù)據(jù)線電平從低到高的跳變作為I178。C總線的啟動信號。3. 啟始條件：起始條件必須在所有操作命令之前發(fā)送。在數(shù)據(jù)傳送時，當時鐘線為高電平，數(shù)據(jù)線必須為固定狀態(tài)，不允許有跳變。Vss：接地。WP：寫保護如果WP管腳連接到Vcc所有的內(nèi)容都被寫保護只能讀當WP管腳連接到Vss或懸空允許器件進行正常的讀/寫操作。A0、AA2：器件地址輸入端這些輸入腳用于多個器件級聯(lián)時設置器件地址當這些腳懸空時默認值為0。圖310 管腳結(jié)構(gòu)1. 管腳描述：SCL：串行時鐘CAT24WC02串行時鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘這是一個輸入管腳。2. 極限參數(shù)(1) 工作溫度工業(yè)級 55℃～+125℃；(2) 貯存溫度65℃～+150℃；(3) ～+；(4) ～+；(5) 焊接溫度(10秒)300℃；(6) 輸出短路電流100mA。2. 特性(1) 與400KHz I178。表32 數(shù)據(jù)存儲格式地址0x000x010x020x03…0xFF數(shù)據(jù)溫度上限溫度下限…………1. 存儲芯片簡介CAT24WC02是一個2K位串行CMOS E178。圖39 DS18B20與單片機連接圖 存儲電路設計系統(tǒng)通過AT24C02存儲溫度信息，AT24C02內(nèi)部存儲地址0x00和0x01分別存儲溫度上下限數(shù)據(jù)信息；溫度上下限數(shù)據(jù)可通過外部按鍵進行修改，并通過數(shù)碼管實時顯示。本設計將溫度傳感器DS18B20與單片機TXD引腳相連，讀取溫度傳感器的數(shù)值。事實上，基于1Wire總線的產(chǎn)品還有很多種，如1Wire總線的E2PROM、實時時鐘、電子標簽等。實際應用中，測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VCC 和地線，屏蔽層在源端單點接地。當1Wire上所掛DS18B20超過8個時，就需要考慮微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時要加以注意。因此，在對DS18B20 進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。此外，在單總線上可以并聯(lián)多個 DS18B20，而且如果它們?nèi)坎捎猛獠侩娫垂ぷ鞣绞剑敲赐ㄟ^發(fā)出相應的命令便可以同時完成溫度變換。圖37 DS18B20供電方式1另一種方法是 DS18B20 工作在外部電源工作方式，如圖 38 所示。第一種方法是發(fā)生溫度變換時，在 DQ 線上提供一強的上拉，這期間單總線上不能有其它的動作發(fā)生。為了使DS18B20能完成準確的溫度變換，當溫度變換發(fā)生時，DQ線上必須提供足夠的功率。當DQ或VDD引腳為高電平時，這個電路便“取”的電源。如圖36所示。圖35 DS18B20的讀時序③ DS18B20的寫時序?qū)τ贒S18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。① DS18B20的復位時序，如圖34所示：圖34 DS18B20的復位時序圖② DS18B20的讀時序?qū)τ贒S18B20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程。2時，確保微控制器在寫1的時候DS18B20可以正確讀入。(2) 除了DS18B20發(fā)送0的時間段，其他時間其輸出口自動截止。如果當前DS18b20發(fā)送0，即使微控制器I/O口置1，總線狀態(tài)還是0。之所以提出這點，是因為相當多的文獻資料上認為，微控制器在讀取總線上數(shù)據(jù)之前的I/O口的置1操作是為了給DS18B20一個發(fā)送數(shù)據(jù)的信號。顯然，總線上的器件與(wired AND)關(guān)系。第二，DS18B20的輸出口是漏級開路輸出，這里給出一個微控制器和DS18B20連接原理圖。 (2) DS18B20的單線(1－wire bus)系統(tǒng)單線總線結(jié)構(gòu)是DS18B20的突出特點，也是理解和編程的難點。其DS18B20的管腳配置和封裝結(jié)構(gòu)如圖33所示。2℃?！?。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 圖32 LED數(shù)碼管顯示電路圖 溫度采集電路(1) DS18B20介紹Dallas最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20簡介新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟。(2) 運行指示燈說明本熱水器溫度控制系統(tǒng)中共使用到3個LED指示燈和3個數(shù)碼管。表31 數(shù)碼管編碼表段碼位碼顯示器狀態(tài)08H01H□□□□□□□0abH02H□□□□□□1□12H04H□□□□□2□□22H08H□□□□3□□□a1H10H□□□4□□□□24H20H□□5□□□□□04H40H□6□□□□□□aaH80H7□□□□□□□本論文中使用了3個數(shù)碼管，其中前兩位使用動態(tài)掃描顯示實測溫度，在設置加熱溫度的時候，兩個數(shù)碼管是閃爍，以提示目前處在溫度設置狀態(tài)。圖為按鍵和AT89S52的接線圖，檢測儀共設有4個按鍵，每個按鍵由軟件來決定其功能，4個按鍵功能分別為：(1) SW1：設定按鍵(設定按鍵)(2) SW2：加法按鍵(當前位加5)(3) SW3：減法按鍵(當前位減5)(4) SW4：退出設置鍵(系統(tǒng)初始化) 圖31 單片機最小系統(tǒng) 數(shù)碼管及指示燈顯示電路1. 數(shù)碼管顯示說明各個數(shù)碼管的段碼都是單片機的數(shù)據(jù)口輸出，即各個數(shù)碼管輸入的段碼都是一樣的，為了使其分別顯示不同的數(shù)字，可采用動態(tài)顯示的方式，即先只讓最低位顯示0(含點)，經(jīng)過一段延時，再只讓次低位顯示1，如此類推。非編碼鍵盤僅僅提供鍵開關(guān)狀態(tài)，由程序來識別閉合鍵，消除抖動，產(chǎn)生相應的代碼，轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序。編碼鍵盤采用硬件線路來實現(xiàn)鍵盤的編碼，每按下一個鍵，鍵盤能夠自動生成按鍵代碼，并有去抖功能。在按鍵兩端并聯(lián)一個電解電容，濾除交流干擾，增加系統(tǒng)抗干擾能力。值得注意的一點是單片機的31腳必須接高電平，否則系統(tǒng)將不能運行。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。PSEN：程序儲存允許(PSEN)輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52由外部程序存儲器取指令(或數(shù)據(jù))時，每個機器周期兩次PS