【正文】 1。鍵閉合和斷開都會出現(xiàn)電壓抖動的情況。列線電平為低，則行線電平為低；列線電平為高，則行線電平為高。 物理科學與工程技術學院畢業(yè)設計 20 開 始返 回初 始 化定 義 L E D 顯 示 段 碼調 用 顯 示 子 程 序指 針 顯 示 緩 沖 區(qū) 首 地 址取 顯 示 數(shù) 據(jù)查 表 得 段 碼送 出 段 碼延 時指 針 加 1掃 描 完 畢 ?NY 圖 顯示子程序流程圖 鍵盤掃描流程圖 矩陣鍵 盤工作原理：行線通過上拉電阻接到 +5V 上。若設溫度的采樣周期為 T，第 n次采樣得到的輸入偏差為 en調節(jié)器輸出為 un則有 Te_en=dt )t(de 1n（微分用差分代替） 式 () ∑∫ n 0=kt0 Te k=dt)t(e （積分用求和代替） 式 () 這樣，式（ 41）便可以改為 物理科學與工程技術學院畢業(yè)設計 19 ]T eeT d+T∑ n T i1+[ e ( t )=u n 1nn0=k kk p e 式 () 經(jīng)遞推公式改寫成 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )[ ]P+P+P+)1n(u=}2nE+1nE2nEK+nEK+1nEnE{k+)1n(u=)n(uDIPDIP 式 () PID控制流程圖如圖 ： EK S 計 算 偏 差 EK計 算 KD[ E ( k ) 2 E ( k 1 ) + E ( k 2 ) ]計 算 K P * [ E ( K ) E ( K 1 ) ]計 算 K I * E ( K ) EK B輸 出 P ( k )返 回 Δ P ( k ) = 0Δ P ( k ) = Kp[ E ( k ) E ( k 1 ) ] + KD[ E ( k ) 2 E ( k 1 ) + E ( k 2 ) ]Δ P ( k ) = Kp[ E ( k ) E ( k 1 ) ] + KIE ( k ) + KD[ E ( k ) 2 E ( k 1 ) + E ( k 2 ) ]NYNY開 始P ( k ) = P ( k 1 ) + Δ P ( k ) 圖 PID 控制流程 顯示流程圖 顯示模塊需要用高電平導通點亮，因此驅動功率要求較大。 比例積分微分控制的理想微分方程為： ]dtd e ( t )T d+e ( t ) d tT i1+[ e ( t )k p=u ( t ) ∫ t0 式 () 式中 e(t)=r(t)y(t)稱為偏差值，可作為溫度調節(jié)器的輸入信號，其中 r(t)為給定值， y(t)為被測變量值；微分時間常數(shù)是 Td；積分時間常數(shù)是 Ti；比例系數(shù)是 kp； u(t)為調節(jié)的輸出控制電壓信號。 電阻爐溫度控制通常采用偏差控制法。電阻爐的爐溫控制是一個反饋調節(jié)過程，比較實際爐溫和需要爐溫得到偏差，通過對偏差的處理獲得控制信號，調節(jié)電阻爐的熱功率，從而實現(xiàn)對電阻爐溫度的控制。具體流程圖如下圖 。流程圖如圖 。 物理科學與工程技術學院畢業(yè)設計 16 開 始系 統(tǒng) 初 始 化調 用 溫 度 檢 測 子 程 序調 用 顯 示 子 程 序測 量 值 大 于 上 限 設 定 值 ？報 警調 用 P I D 子 程 序調 用 鍵 盤 子 程 序D / A 轉 換NY 圖 主程序流程圖 溫度檢測與處理子程序 溫度信號采集與處理子程序，主要完成溫度信號采集與 A/D功能、數(shù)據(jù)處理的功能，由芯片MAX6675來完成。 主程序流程圖 在系統(tǒng)軟件中，主程序依次完成系統(tǒng)初始化、爐溫檢測與處理、 PID控制算法、溫度顯示、鍵盤輸入等，這些都由子程序來完成 。 本系統(tǒng)要完成溫度信號的采集與控制，需要實現(xiàn)溫度信號的采集與 A/D轉換、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)傳輸?shù)然竟δ?。采?Keil uVision3集成編譯環(huán)境和 C語言來進行系統(tǒng)軟件的設計。 物理科學與工程技術學院畢業(yè)設計 15 第 4 章 軟件設計 軟件設計思路 本部分詳細介紹了基于 STC89C52單片機的電阻爐溫度控制系統(tǒng)的軟件設計。 圖 D/A 轉換電路圖 因為多片 DA 轉換器同步輸出 DAC0832 采用雙緩沖方式工作方式， 內部兩個寄存器均受控制，轉換分兩步： (1) CPU 分時控制輸入寄存器，輸入數(shù)據(jù)。 (9) Rfb— 反饋電阻端 就是運算放大器的反饋電阻端， 物理科學與工程技術學院畢業(yè)設計 14 (10) Vref：基準電壓。當數(shù)據(jù)為全 1 時， 輸出電流最大，當為全 0 時，輸出電流最小。 圖 DAC0832 引腳圖 對各引腳信號說明如下： (1) DI7～ DI0：轉換數(shù)據(jù)輸入 (2) CS：輸入片選信號，當?shù)碗娖綍r有效 (3) ILE：輸入數(shù)據(jù)鎖存允許信號，當高電平時有效 (4) WR1：輸入寫信號 1，當?shù)碗娖綍r有效 上述兩個信號控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式；當 ILE=1 和 WR1=0 時，為輸入寄存器直通方式；當 ILE=1 和 WR1=1 時，為輸入寄存器鎖存方式。 10V；電流建立時間為 1μ S； CMOS 工藝，低功耗 20mW。單電源供電，從 +5V～ +15V 均可正常工作。 物理科學與工程技術學院畢業(yè)設計 13 圖 矩陣式鍵盤電路圖 D/A 轉換電路 DAC0832 的基本原理是把數(shù)字量的每一位按照權重轉換成相應的模擬分量，然后根據(jù)疊加定理將每一位對應的模擬分量相加，輸出相應的電流或電壓。系統(tǒng)在程序初始化時控制鍵盤行線的 口輸出高電位，控制鍵盤列線的 口輸出低電位，在判斷電路是否有按鍵按下時，讀 端口值，若端口值不是 11110000，則說明電路中有按鍵按下。 在本設計中采用的是 4 *4 的非編碼鍵盤，其電路圖如 圖 所示，列線由 口控制，行線由 口控制。鍵盤上每個鍵都擔負著一項處理功能，所以鍵盤接口對應的軟件。 物理科學與工程技術學院畢業(yè)設計 12 圖 LED 顯示電路 按鍵電路 鍵盤是單片機不可缺少的人機交互設備，鍵盤上的鍵猶如一個個機械開關，手按下閉合，手放開鍵釋放，在單片機系統(tǒng)中通常使用的是價格便宜的矩陣鍵盤。 LED 顯示電路如下圖 所示。本設計采用的是共陰極數(shù)碼管。 一英寸以下的的 LED 數(shù)碼管內，每一筆段含有一只 LED 發(fā)光二極管，導通在串聯(lián)方式中，確定電源電壓 VCC 時，每只 LED 工作電壓通常以 計算， 4 英寸 7 段 LED 數(shù)碼顯示器 LC4141 的每一筆段由四只 LED 發(fā)光二極管按串聯(lián)方式連接而成，因此導通電壓應在 78V 之間，電源電壓 VCC 必須取9V 以上。由于單片機不能直接驅動數(shù)碼管顯示，所以必須在單片機與 LED164之間加上 74LS164，它的管腳圖如圖 。 設計中 采用 4位共陰極 LED靜態(tài)顯示方式，選用 7段顯示數(shù)碼管。數(shù)碼管的動態(tài)顯示原理為：每個數(shù)碼管的相同端連接在一起，他們一起占用了 8 位管線；每個數(shù)碼管的陽極連接在一起。一般的數(shù)碼管分 為 8 段，也就是有 8 段 LED 顯示，這種是為了工程上的應用設計的，分別叫 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 DP， DP 是小數(shù)點段位。他一共有兩種類型，一種類型是共陽型的，還一種類型是共陰型的。串行口通信原理圖如圖 ： 物理科學與工程技術學院畢業(yè)設計 10 圖 串行口通信 電路圖 報警電路 報警電路的功能是當爐溫值超過系統(tǒng)設定的最大值或者低于系統(tǒng)設定的最小值時，都會驅動單片機的 I/O接口，報警電路發(fā)出聲光警報。這樣可以大大提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理速度，還可以方便的對單片機進行控制。其電路圖如圖所示 圖 復 位電路圖 串口通信電路 串口通信的主要功能是完成單片機與上位機的通信，便于進行溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計，為將來系統(tǒng)功能的擴展做好基礎工作。本系統(tǒng)采用按鍵電平復位方式。外部電路產生的復位信號 (RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內復位電路在每個機器周期的 S5P2 時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內部復位操作所需要的信號。 XTAL1 是片內振蕩器的反相放大器輸入端， XTAL2 則是輸出端。晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz 之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調的作用。 時鐘振蕩電路如圖 ： 圖 時鐘振蕩電路 系統(tǒng)的時鐘電路設計是采用的內部方式，單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTAL1 和引腳 XTAL2 分別是放大器的輸入端和輸出端，由這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構成一個自己振蕩器，這種方式形成的時鐘信號稱為內部時鐘方式，即利用芯片內部的振蕩電路內部振蕩器就產生自激振蕩。 物理科學與工程技術學院畢業(yè)設計 9 時鐘電路 時鐘電路提供單片機的時鐘控制信號，單片機時鐘產生方式有內部時鐘方式和外部時鐘方式。 可編 程輸入 /輸出引腳（ 32根） .STC89C52 單片機有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、P P P3口，每個口有 8 位（ 8 根引腳），共 32 根。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 STC89C52 單片機的 引腳說明 : VCC：供電電壓； GND：接地。小系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基石。單片機系統(tǒng)的擴展，一般是以基本最小系統(tǒng)為基礎的。 有以下功能： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線， 看門狗定時器 ，內置 4KB EEPROM， MAX810 復位電路， 3 個 16 位 定時器 /計數(shù)器，4 個外部中斷，一個 7 向量 4 級中斷結構，兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級中斷結構，全雙工 串行口 。 STC89C52 使用經(jīng)典的 MCS51 內核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機不具備的功能。當 為高電平時， MAX6675 開始進行新的溫度轉換。由于 MAX6675 內部經(jīng)過了激光修正，因此，其轉換結果與對應溫度值具有較好的線性關系。 圖 MAX6675 引腳圖 MAX6675 引腳功能表 ： GND： 接地 T： 接熱電偶負極 T+： 接熱電偶正極 VCC： 正電源端 SCK： 串行時鐘 輸 CS： 片選信號端 SO： 串行 數(shù)據(jù) 輸出 NC： 懸空 不用 圖 為本系統(tǒng)中溫度檢測電路，當 STC89C52 的 為低電平且 口產生時鐘脈沖時，MAX6675 的 SO 腳輸出轉換數(shù)據(jù)。 K型熱電偶輸出信號，由芯片MAX6675處理，該芯片可實現(xiàn) A/D轉換、放大電路等功能，且可以和單片機直接通訊，節(jié)約了硬件部分，降低了成本。在工業(yè)生產中，運用最廣泛的測溫元件之一其優(yōu)點有測溫范圍廣，精度高，穩(wěn)定性好，結構簡單動態(tài)性能好 ?？梢詫ιa環(huán)境的溫度，實現(xiàn)自動控制，提高生