【正文】 ontrol； Serial Port Communication 1 前言 工業(yè)控制是計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)正是為了適應(yīng)這一領(lǐng)域的需要而發(fā)展起來的一門專業(yè)技術(shù)，它主要研究如何將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通過信息技 術(shù)和自動(dòng)控制理論應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程，并設(shè)計(jì)出所需要的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。s principle of work and design method. The temperature signal by the temperature chip DS18B20 gathering, and transmits by digital signal39。文中還著重介紹了軟件設(shè)計(jì)部分，在這里采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要模塊有：數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號(hào)處理程序、繼電器控制程序、超溫報(bào)警程序。文中介紹了該控制系統(tǒng)的硬件部分，包括：溫度檢測(cè)電路、溫度控制電路、 PC 機(jī)與單片機(jī)串口通訊電路和一些接口電路 。 目 錄 摘要 ?????????????????????????????? 1 1 前言 ????????????????????????????? 1 2 室溫控制系統(tǒng)的概述 ??????????????????????? 1 3 室溫控制系統(tǒng)方案的選擇 ??????????????????? 1 單片機(jī)的選擇 ??????????????????? 1 溫度傳感器的選擇 ?????????????????? 1 顯示器的選擇 ????????????? ??????????? 2 通信協(xié)議的選擇 ??????????????????? 2 4 室溫控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) ???????????????? 2 采集終端電路設(shè)計(jì) ???????????????? 3 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 ???????????????? 3 溫度傳感器電路 ?????????????????? 4 顯示電路 ????????????????????? 4 按鍵接口電路電路 ????????????????? 4 溫度控制電路 ??????????????????? 4 串口通信電路 ???????????????????? 4 控制終端電路設(shè)計(jì) ?????????????????????? 4 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 ???????????????? 3 顯示電路 ????????????????????? 4 按鍵接口電路電路 ????????????????? 4 串口通信電路 ???????????????????? 4 5 室溫控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) ????????????????? 5 采集終端軟件設(shè)計(jì) ???????????????? 3 溫度檢測(cè)程序 ?????????????? 3 溫度預(yù)設(shè)程序 ?????????????????? 4 溫度顯示程序 ????????????????????? 4 溫度控制程序 ???????????? ????? 4 串口通信程序 ??????????????????? 4 控制終端軟件設(shè)計(jì) ???????????????? 3 溫度顯示程序 ?????????????? 3 溫度預(yù)設(shè)程序 ?????????????????? 4 溫度查詢程序 ????????????????????? 4 串口通信程序 ??????????????????? 4 結(jié)論 ??????????? ???????????????? 6 總結(jié)與體會(huì) ??????????????????????????? 6 致謝詞 ????????????????????????????? 6 參考文獻(xiàn) ????????????????????????????? 6 附錄 A 使用說明書 ????????????????????????? 6 附錄 B 系統(tǒng)原理圖 ?????????????????????? 6 附錄 C 系統(tǒng)仿真圖 ???????????????????????? 6 附錄 D 系統(tǒng)相關(guān)程序 ??????????? ???????????? 6 摘 要 本設(shè)計(jì)以 AT89S51 單片機(jī)為核心的溫度控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)方法。溫度信號(hào)由溫度芯片 DS18B20 采集，并以數(shù)字信號(hào)的方式傳送給單片機(jī)。單片機(jī)通過對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制的目的。 【關(guān)鍵詞】 AT89S51 單片機(jī) DS18B20 溫度芯片 溫度控制 串口通訊 Abstract This design take at89S51 monolithic integrated circuit as core temperature control system39。s way for the monolithic integrated circuit. In the article introduced this control system39。隨著微機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，以單片機(jī) 為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用在很大程度上提高了生產(chǎn)生活中對(duì)溫度的控制水平。 2 室溫控制系統(tǒng)的概述 室溫控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域 ,如家電、汽車、材料、電力電子等 ,常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和所要求的性能指標(biāo)有所不同 , 在工業(yè)企業(yè)中 ,如何提高溫度控制對(duì)象的運(yùn)行性能一直以來都是控制人員和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員努力解決的問題。傳統(tǒng)的繼電器調(diào)溫電路簡(jiǎn)單實(shí)用 ,但由于繼電器動(dòng)作頻繁 ,可能會(huì)因觸點(diǎn)不良而影響正常工作。而采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，因其內(nèi)部集成了 A/D 轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，而且減少了溫度測(cè)量轉(zhuǎn)換時(shí)的精度損失，使得測(cè)量溫度更加精確。由于 DS18B20 芯片的小型化，更加可以通過單跳數(shù)據(jù)線就可以和主電路連接，故可以把數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實(shí)用性。 3 室溫控制系統(tǒng)方案的選擇 控制器的選擇 在本次將要設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中，微機(jī)控制器無疑使最核心的部分，它的性能將直接關(guān)系到是整個(gè)控制系統(tǒng)控制功能的實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行處理的速度，能力以及控制的精度等問題。 方案一：采用 ARM 內(nèi)核的單片機(jī)，這類微處理器的特點(diǎn)是：功耗低，體積小，性能高。因此，該類芯片適用于對(duì)控制精度和處理問題能力有著高要求的場(chǎng)合。它的主要特點(diǎn)是：低功耗，高性能，編程簡(jiǎn) 單控制，在生活中使用非常廣泛。它擁有 8K 的系統(tǒng)可編程 flash 存儲(chǔ)器， 32 個(gè)通用 I/O 口，簡(jiǎn)單易操作等特點(diǎn)，以及其響應(yīng)速度和控制精度等方面的要求都符合本次控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。溫度的采集和傳輸室這個(gè)系統(tǒng)控制的系統(tǒng)，牽制整個(gè)控制系統(tǒng)后續(xù)動(dòng)作。其特點(diǎn)是自身的電阻值隨溫度變化而變化。但其測(cè)量不精準(zhǔn)，并且要將所測(cè)信號(hào)經(jīng)放大及 A/D轉(zhuǎn)換才能傳給單片機(jī)。熱電偶的測(cè)溫范圍，測(cè)溫精度都很高，并且其已經(jīng)實(shí)現(xiàn)系列化。在工程測(cè)溫中，需要對(duì)其冷端進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 DS16B20是 ALLAS公司生產(chǎn)的一款單總線數(shù)字溫度傳感器。 由于熱敏電阻溫度傳感器和熱電偶溫度傳感器都需要將所測(cè)信息進(jìn)行 放大處理，然后在通過 A/D轉(zhuǎn)換后在傳給單片機(jī)，過程較為復(fù)雜，加上三種溫度傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較后，選擇操作較簡(jiǎn)單的 DS18B20作為此次溫度控制系統(tǒng)的測(cè)溫元件，即選擇方案三。它作為人機(jī)交流的一個(gè)平臺(tái)，可以讓用戶更好的了解所測(cè)溫度情況，以及根據(jù)自身要求對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行更恰當(dāng)?shù)拿?。它的顯示亮度高，響應(yīng)的速度快，接線簡(jiǎn)單。不過其性價(jià)比高，是非常常用顯示器件。 LCM是將 LCD、驅(qū)動(dòng)以及控制電路組合成的模塊。用于對(duì)顯示要求較高的場(chǎng)合。因?yàn)楸敬嗽O(shè)計(jì)的系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集終端和控制終端，對(duì)兩個(gè)模塊的顯示要求不同，因此采用不同的顯示方案。而控制終端需要顯示多個(gè)數(shù)據(jù)采集終端回饋的情況，因此 LCM1602符合這一要求，所以控制終端選擇方案二。這種通信方式可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)通信，是半雙工的雙線通信協(xié)議，抗干擾能力非常高。 室溫控制系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)構(gòu)想是，控制終端與數(shù)據(jù)采集終端之間采用主從式多機(jī)通信方式，即控制終端為主機(jī)，數(shù)據(jù)采集終端為從機(jī)，控制終端能發(fā)送信息給每一個(gè)采集終端或指定的數(shù)據(jù)采集終端，各數(shù) 據(jù)終端發(fā)送的信息只能被控制終端接收，而數(shù)據(jù)采集終端之間不能互相通信。 8 ? TXD RXD 89C52 控制終端 TXD RXD 89C52 1 數(shù)據(jù)終端 TXD RXD 89C52 N 數(shù)據(jù)終端 TXD RXD 89C52 2 數(shù)據(jù)終端 圖 系統(tǒng)控制框圖 采集終端電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的室溫控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集終端使用 STC89C52 單片機(jī)作為微處理機(jī)，溫度傳感器選擇的是 DS18B20，溫度值是通過 4 位一體的共陽(yáng)極數(shù)碼管來完成顯示，加熱和制冷設(shè)備的運(yùn)行是運(yùn)用繼電器的開斷加以控制，而與控制終端的信息交流則是利用 RS485 總線方式實(shí)現(xiàn)。 圖 數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng) 框圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 目前， 51系列單片機(jī)在工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，因此我們可以在許多單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中，配接各種類型的語(yǔ)音接口，構(gòu)成具有合成語(yǔ)音輸出能力的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，以增強(qiáng)人機(jī)對(duì)話的功能。每一個(gè)單片機(jī)包括：一個(gè) 8位的微型處理器 CPU；一個(gè) 512K的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM； 4K片內(nèi)程序存儲(chǔ)器；四個(gè) 8位并行的 I/O接口 P0P3，每個(gè)接口既可以輸入，也可以輸出；兩 個(gè)定時(shí)器 /記數(shù)器；五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個(gè)全雙工 UART的串行 I/O口；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。以上各個(gè)部分通過內(nèi)部總線相連接。這樣，一個(gè)機(jī)器周期由 12個(gè)振蕩周期組成。對(duì)于單周期指令，當(dāng)指令操作碼讀人指令寄存器時(shí)，使從 S1P2開始執(zhí)行指令。若為單字節(jié)指令，則在 51期間仍進(jìn)行讀，但所讀入的字節(jié)操作碼被忽略，且程序計(jì)數(shù)據(jù)也不加 1。多數(shù) STC89C52指令周期為 1— 2個(gè)機(jī)器周期，只有乘法和除法指令需要兩個(gè)以上機(jī)器周期的指令，它們需 4個(gè)機(jī)器周期。 STC89C52單片機(jī)的 40個(gè)引腳中有 2個(gè)專用于主電源引腳， 2個(gè)外接晶振的引腳， 4個(gè)控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及 32條輸入輸出 I/O引腳。 （ 1）電源引腳 Vcc和 Vss Vcc（ 40腳）：接 +5V電源正端； Vss（ 20腳）：接 +5V電源正端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于 HMOS單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于CHOMS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。對(duì)于 CHMOS芯片，該引腳懸空不接。 （ A）． RST/VPD（ 9腳）： RST即為 RESET， VPD為備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。 當(dāng) VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，該引腳可接上備用電源 VPD（ +5V）為內(nèi)部 RAM供電，以保證 RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期 PESN兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。 （ D）． EA/Vpp（ 31腳）： EA為訪問外部程序儲(chǔ)器控制信號(hào)，低電平有效。若超出該范圍時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。對(duì)于片內(nèi)含有 EPROM的單片機(jī)，在 EPROM編程期間，該引腳用于接 21V的編程電源 Vpp。當(dāng)不接外部存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展 I/O接口時(shí)，它可作為準(zhǔn)雙向 8位輸入 /輸出接口。它分時(shí)提供 8位雙向數(shù)據(jù)總線。 (B).P1口（ 1腳～ 8腳）： ～ 稱為 P1口，可作為準(zhǔn)雙向 I/O接口使用。對(duì)于 EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)， P0口接收輸入的低 8位地址。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展 I/O接口且尋址范圍超過 256個(gè)字節(jié)時(shí)， P2口用于高 8位地址總線送出高 8位地址。 (D).P3口（ 10腳～ 17腳）： ～ P3口。 P3口的第 2功能見下表