【正文】 能模塊的調(diào)試28 WAVE仿真器調(diào)試軟件274 調(diào)試與運(yùn)行26 時(shí)間函數(shù)25 采樣24 曲線算法24 降溫函數(shù)23 鍵盤顯示函數(shù)23　 控制函數(shù)22 系統(tǒng)初始化函數(shù)22 軟件總體設(shè)計(jì)103 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)10 主要元件簡(jiǎn)介10 系統(tǒng)硬件配置9 電源系統(tǒng)9 報(bào)警系統(tǒng)7 鍵盤顯示系統(tǒng)6 升降溫控制系統(tǒng)系統(tǒng)5 溫度采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5 溫度采集控制系統(tǒng)的組成和工作原理 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中利用WAVE仿真器通過實(shí)驗(yàn)機(jī)配套的串行通訊電纜，將電纜的一端與實(shí)際機(jī)相連，另一端與PC機(jī)的串行口相連，構(gòu)成一個(gè)8051單片機(jī)在線仿真調(diào)試系統(tǒng)，完成了本系統(tǒng)軟硬件的開發(fā)調(diào)試。溫度采集控制控制系統(tǒng)不但能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采樣轉(zhuǎn)換，穩(wěn)定進(jìn)行升溫、降溫、恒溫的控制過程，而且可以記錄溫度—時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系，并以現(xiàn)今廣泛使用的液晶顯示器作為輸出設(shè)備，使數(shù)據(jù)讀取更加直觀。具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、人機(jī)界面友善、管理功能健全、系統(tǒng)可靠性高、記錄數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)采用以8位8051單片機(jī)作為系統(tǒng)的CPU。摘 要 現(xiàn)今，自動(dòng)控制技術(shù)尤其是溫度控制技術(shù)在國內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。時(shí)滯效應(yīng)始終困擾著其實(shí)際應(yīng)用，為此人們發(fā)明了多種控制方法來解決時(shí)滯問題，例如比例控制方式、DDC控制方式，本文將針對(duì)一種溫度控制方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，并設(shè)計(jì)一個(gè)以8051單片機(jī)為核心、利用新型集成化智能1Wire總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)的溫度采集控制系統(tǒng)，同時(shí)還闡述了直接數(shù)字控制（DDC）中的最少拍控制算法。使用電加熱器升溫，直流電機(jī)風(fēng)扇降溫，配合鍵盤輸入，液晶顯示器顯示。 本系統(tǒng)按照模塊化程序設(shè)計(jì)思想，完成了對(duì)系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)，給出了各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)思想和流程圖?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)在測(cè)試過程中工作穩(wěn)定，滿足設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵字：溫度采集控制系統(tǒng)；單片機(jī)；DS18B20；DDCAbstract Nowadays, the automatic control technique is a temperature particularly controls technique at domestic and international get the extensive application with develop. Time postpone effect perplex always in fact on the occasion of applied, for this person invents various controls method to resolve the problem of Time postpone. This paper introduces a design of temperature data acquisition system based on singlechip 8051. The system collects temperature data through 1Wire Digital Thermometer DS18B20, and the control algorithm of fuzzy adjustment of DDC parameters is presented. The temperature data acquisition and control system adoption with 8 8051 single a machine for system CPU. The usage electricity heating apparatus heats, the direct current electrical engineering fan reduces the heat, matching with the keyboard importation, displays with the LCD. It has simple structure, high system reliability, and the data recorded are reliable and the operation and maintenance are convenient. This system according to mold a design for turning procedure design toughing, pleting to system software part of designs, giving each function mold piece thought with flow chart. A function temperature control system can proceed accurately the data adopts the kind converts, stabilizing the proceeding heat, reduce the heat, the control process of the constant temperature, and can satisfy pletely to the request of the system accuracy. and can show them to the operators by the way of the Liquid Crystal Display. This system used the present the usage the LCD and actions output equipments, make data kept the view more. The results of the experiments show that the system works stably and meets the expected design requirements. Make use of in system design process the WAVE imitate the true machine passes a munication electric cable that experiment the machine kit, will the electric cable of on carrying to connect with each other with actual on board, another on carrying to adjust to try with the machine of PC a hardware for connecting with each other, constituting first 8051 single a machines online imitating really adjusting trying system, pleting this system with the development of the software.Key words: temperature data acquisition and control system；singlechip；DS18B20；DDC目 錄引言 11 緒論3 課題背景3 立題的目的和意義3 溫度采集控制系統(tǒng)的預(yù)期功能和基本原理3 本系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容42 溫度采集控制系統(tǒng)總體分析與設(shè)計(jì)10 硬件電路設(shè)計(jì)30結(jié)論31致謝32參考文獻(xiàn)36引 言溫度是一個(gè)很重要的基本物理量，自然界中任何物理、化學(xué)過程都緊密地與溫度相聯(lián)系，在許多生產(chǎn)過程中，溫度測(cè)量和控制都直接和安全生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源等重大經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)相聯(lián)系，因此溫度測(cè)控技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中都受到了相當(dāng)?shù)闹匾?。例如冶金、機(jī)械、食品、化工等各類工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等；燃料有煤氣、天然氣、油、電等；控制方案有直接數(shù)字控制（DDC），推斷控制，預(yù)測(cè)控制，模糊控制（Fuzzy），專家控制(Expert Control)，魯棒控制（Robust Control），推理控制等。單片機(jī)是在一塊硅片上集成了各種部件的微型計(jì)算機(jī)，這些部件包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多種I/O接口電路。芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，其工業(yè)抗干擾能力優(yōu)于一般的通用CPU，且程序指令、系統(tǒng)常數(shù)均固化在ROM中，不易破壞，硬集成度高，使系統(tǒng)整體可靠性大大提高。單片機(jī)內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件，芯片外部有許多供擴(kuò)展用三總線及并行、串行管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。為滿足工業(yè)控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)均有極為豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令、I/O端口的邏輯操作以及位處理能力。由于單片機(jī)的高集成度，整個(gè)電路系統(tǒng)的體積有得到大幅度縮小，使便攜式儀器的制造成為可能。智能溫度傳感器是在模擬集成溫度傳感器/控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的第三代溫度控制器，它將溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、寄存器、接口電路集成在一個(gè)芯片中，有的還包含中央處理器（CPU）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM或SRAM）、實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘以及溫度控制與報(bào)警電路等。本系統(tǒng)緊跟當(dāng)今傳感器的發(fā)展潮流，選用美國DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20型單線智能溫度傳感器作為溫度采集控制部件以實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)指標(biāo)。輸入和輸出的傳遞函數(shù)為：G(s)=2/(s(s+1))。本設(shè)計(jì)采用總線技術(shù)和模塊化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了由MCS—51單片機(jī)和DS18B20型單線智能溫度傳感器組成的智能溫度測(cè)控系統(tǒng)，甩掉了傳感器→變送器→A/D轉(zhuǎn)換器→單片機(jī)的傳統(tǒng)模式，大大減少了電路中元器件和I/O連線，創(chuàng)建了一種新型的高穩(wěn)定可靠溫度測(cè)控系統(tǒng)。在配套程序的驅(qū)動(dòng)下，單片機(jī)端設(shè)置并發(fā)送上限溫度HT和下限溫度LT給溫度傳感器，同時(shí)讀取溫度傳感器發(fā)來的當(dāng)前溫度CT，進(jìn)行相應(yīng)顯示及處理。當(dāng)CT低于LT，溫度控制器將點(diǎn)亮藍(lán)色LED并驅(qū)動(dòng)加熱控制所對(duì)應(yīng)的繼電器，從而進(jìn)行報(bào)警提示及加熱控制。溫度控制器的LCD將顯示時(shí)間、當(dāng)前溫度 、上限溫度和下限溫度。而且其應(yīng)用十分廣泛，可以說在生產(chǎn)生活中無處不在，例如鍋爐、電冰箱等。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，溫度控制技術(shù)得到了很大的進(jìn)步，其應(yīng)用的領(lǐng)域也不斷的擴(kuò)大。目的是利用畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間學(xué)習(xí)一種利用8051型單片機(jī)進(jìn)行溫度采集控制的方法。使用8051單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)溫度全程的自動(dòng)控制，而且8051單片機(jī)易于學(xué)習(xí)、掌握，性能價(jià)格比高。完成諸如升溫到特定溫度、降溫到特定溫度、在溫度點(diǎn)保持恒溫等多種控制方式，可以應(yīng)用到空調(diào)、鍋爐、電熱器一類的設(shè)備上。為此本系統(tǒng)針對(duì)實(shí)際應(yīng)用開發(fā)了兩種溫度控制的模式。本系統(tǒng)中把這種工作模式命名為Control模式，簡(jiǎn)寫為C模式。然后根據(jù)實(shí)際溫度的情況決定采取那些方案。反之，如果實(shí)際溫度高于用戶設(shè)定的下限值時(shí)，系統(tǒng)處于降溫狀態(tài)。第二種模式在日常生產(chǎn)中是十分普遍的，例如鑄造模具、熱時(shí)效處理等都需要完成“升溫－恒溫－降溫”反復(fù)的過程。常用的溫度控制算法都采用PID算法。系統(tǒng)為典型的反饋式溫度控制系統(tǒng)，組成部分見圖1—3—3。圖1—3—3溫度控制系統(tǒng)組成框圖 本系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容本系統(tǒng)所要完成的任務(wù)是：（1）能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的采樣溫度值。（3）完成溫度梯形曲線的變化過程。上、下界限溫度能夠用戶輸入并顯示，聲音、警報(bào)燈的報(bào)警功能等。經(jīng)DS18B20采集到的數(shù)字量與用戶設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較，即可得到現(xiàn)場(chǎng)溫度和設(shè)定溫度的偏差。由8051單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字控制器按最小拍進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算出所需要的控制量。系統(tǒng)基本硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2—1—1所示。（2）溫度溫度傳感器DS18B20：負(fù)責(zé)溫度與數(shù)字量的轉(zhuǎn)化。（3）功率模塊：采用隨機(jī)型固態(tài)繼電器控制加熱設(shè)備的方式。這樣控制部分與大功率部分實(shí)現(xiàn)隔離，可抑制干擾。（5）抗干擾模塊：使用看門狗芯片X25045，其看門狗功能將對(duì)系統(tǒng)起到有效的監(jiān)視作用，內(nèi)含512B串行E2PROM，具有掉電非易失特性，在本系統(tǒng)中做數(shù)據(jù)備份用。當(dāng)溫度超過用戶設(shè)定的上、下限值時(shí)系統(tǒng)將報(bào)警。 溫度采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在設(shè)計(jì)此類系統(tǒng)時(shí)，傳統(tǒng)的方法是通過熱敏電阻或模擬集成溫度傳感器采集溫度的模擬量，再用A/D器將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送給單片機(jī)，這些方案的主要缺點(diǎn)是精度差，（℃）并且因?yàn)椴捎昧薃/D轉(zhuǎn)換器使電路過于復(fù)雜。系統(tǒng)電路圖如圖2—2—1所示圖2—2—1溫度轉(zhuǎn)換采集系統(tǒng)電路圖DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)單線智能溫度傳感器，其采用DALLAS公司獨(dú)特的“單線（1—Wire）總線”專有技術(shù)，通過串行通信接口（I/O）直接輸出被測(cè)溫度值（9～12位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，含符號(hào)位）。溫度/。 DS18B20的單線接口I/O就屬于漏極開路輸出。當(dāng)單線總線上掛有多個(gè)從屬器件時(shí)，也稱之為多點(diǎn)總線。操作單線總線時(shí)，必須從空閑狀態(tài)開始。在主CPU發(fā)出復(fù)位脈沖后