【正文】 軟件與硬件電路配合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱電阻絲的實(shí)時(shí)控制及超出設(shè)定的上下限溫度的報(bào)警系統(tǒng)。控制器是用89C51單片機(jī)，用PID算法對(duì)檢測(cè)信號(hào)和設(shè)定值的差值進(jìn)行調(diào)節(jié)后輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，去調(diào)節(jié)電阻爐的加熱功率，從而控制爐內(nèi)溫度。從DS18S20讀出或?qū)懭隓S18S20信息僅需要一根口線，其讀寫(xiě)及其溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所掛接的DS18S20供電，而且不需要額外電源。而且利用本次的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)試，溫度顯示，溫度門限設(shè)定，超過(guò)設(shè)定的門限值時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)加熱裝置等功能。 用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)其具體控制功能如下：（1）能夠連續(xù)測(cè)量水的溫度值，用十進(jìn)制數(shù)碼管來(lái)顯示水的實(shí)際溫度。（3）能夠?qū)崿F(xiàn)水溫的自動(dòng)控制，如果設(shè)定水溫為85℃，則能使水溫保持恒定在85℃的溫度下運(yùn)行。2 AT89C51系列單片機(jī)介紹及硬件設(shè)計(jì) AT89C51系列單片機(jī)介紹 AT89C51系列基本組成及特性AT89C51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。而這種單片機(jī)對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)備的要求很低，開(kāi)發(fā)時(shí)間也大大縮短。它與MCS51系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替MCS51系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多MCS51系列產(chǎn)品沒(méi)有的功能。只要程序長(zhǎng)度小于4k, 四個(gè)I/O口全部提供給用戶。AT89C51 芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定加密， 提供了方便靈活而可靠的硬加密手段, 能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。1288 位內(nèi)部RAM, 32 位雙向輸入輸出線, 兩個(gè)十六位定時(shí)器/計(jì)時(shí)器, 5個(gè)中斷源, 兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí), 一個(gè)全雙工異步串行口及時(shí)鐘發(fā)生器等。間歇模式是由軟件來(lái)設(shè)置的, 當(dāng)外圍器件仍然處于工作狀態(tài)時(shí), CPU可根據(jù)工作情況適時(shí)地進(jìn)入睡眠狀態(tài), 內(nèi)部RAM和所有特殊的寄存器值將保持不變。掉電模式是VCC電壓低于電源下限, 當(dāng)振蕩器停止振動(dòng)時(shí), CPU 停止執(zhí)行指令。只有VCC電壓恢復(fù)到正常工作范圍而且在振蕩器穩(wěn)定振蕩后，通過(guò)硬件復(fù)位、掉電模式可被終止。其與80C51引腳結(jié)構(gòu)基本相同，其邏輯引腳圖如圖21。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。另外，該引腳被略微拉高。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器（ROM、RAM）時(shí)，作地址和數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用。P0口（作為總線時(shí)）能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。在編程/校驗(yàn)期間，用于輸入低位字節(jié)地址。對(duì)于80C51，——T2，是定時(shí)器的計(jì)數(shù)端且位輸入；——T2EX，是定時(shí)器的外部輸入端。P2口——8位、準(zhǔn)雙向I/O口。在編程/校驗(yàn)期間，接收高位字節(jié)地址。P3口——8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電路。在提供這些功能時(shí)，其輸出鎖存器應(yīng)由程序置1。3．串行口——RXD（串行輸入口），輸入。4．中斷——INT0外部中斷0，輸入。5．定時(shí)器/計(jì)數(shù)器——T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入，輸入。6．?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器選通——WR低電平有效，輸出，片外存儲(chǔ)器寫(xiě)選通。7．控制線(共4根)輸入：RST——復(fù)位輸入。EA/Vpp——片外程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)允許信號(hào)，低電平有效。注意：在加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。輸入、輸出：ALE/PROG——地址鎖存允許信號(hào)，輸出。在EPROM編程期間，作輸入，輸入編程脈沖（PROG）。當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。注意：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。在從片外程序存儲(chǔ)器取址期間，在每個(gè)機(jī)器周期中，當(dāng)PSEN有效時(shí)，程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容被送上P0口（數(shù)據(jù)總線）。 AT89C51系列單片機(jī)的功能單元1．并行I/O接口：?jiǎn)纹瑱C(jī)芯片內(nèi)有一項(xiàng)主要功能就是并行I/O口。實(shí)際上，它們已被歸入專用寄存器之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。2．定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（timer/counter）是單片機(jī)中的重要部件，其工作方式靈活、編程簡(jiǎn)單，使用它對(duì)減輕CPU的負(fù)擔(dān)和簡(jiǎn)化外圍電路都大有好處。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的核心是一個(gè)加1計(jì)數(shù)引腳上施加器，其基本功能是加1功能。在單片機(jī)中，定時(shí)功能和計(jì)數(shù)功能的設(shè)定和控制都是通過(guò)軟件來(lái)進(jìn)行的。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器設(shè)置為定時(shí)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)，每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加1，直至計(jì)滿溢出。如果單片機(jī)系統(tǒng)采用12MHz晶振，則計(jì)數(shù)周期為: (21) 這是最短的定時(shí)周期，適當(dāng)選擇定時(shí)器的初值可獲取各種定時(shí)時(shí)間。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣引腳輸入電平，若前一個(gè)機(jī)器周期采樣值為1，后一個(gè)機(jī)器周期采樣值為0，則計(jì)數(shù)器加1。計(jì)數(shù)器對(duì)外部輸入信號(hào)的占空比沒(méi)有特別的限制，但必須保證輸入信號(hào)的高電平與低電平的持續(xù)時(shí)間在一個(gè)機(jī)器周期以上。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。4．芯片擦除 整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。但RAM、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。5．中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)是單片機(jī)的重要組成部分。中斷系統(tǒng)大大提高了系統(tǒng)的效率。5個(gè)中斷源的排列順序由中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP和順序查詢邏輯電路共同決定，5個(gè)中斷源分別對(duì)應(yīng)5個(gè)固定的中斷入口地址。 簡(jiǎn)單介紹一下本次設(shè)計(jì)所需的單片機(jī)芯片AT89C51的中斷系統(tǒng)中要用到的中斷類型。AT89C51究竟工作于哪種中斷觸發(fā)方式,可由用戶對(duì)定時(shí)器控制寄存器TCON中IT0和IT1位狀態(tài)的設(shè)定來(lái)選取。若AT89C51設(shè)定為電平觸發(fā)方式(IT0=0或IT1=0),則CPU檢測(cè)到INT0、INT1上低電平時(shí)就可認(rèn)定其上中斷請(qǐng)求有效。（2） 定時(shí)器溢出中斷源定時(shí)器溢出中斷由AT89C51內(nèi)部定時(shí)器分的中斷源產(chǎn)生,故它們屬于內(nèi)部中斷。定時(shí)器T0/T1在定時(shí)脈沖作用下從全“1”變成全“0”時(shí)可以自動(dòng)向CPU提出溢出中斷請(qǐng)求,以表明定時(shí)器T0或T1的定時(shí)時(shí)間已到。串行口中斷分為串行口發(fā)送中斷和串行口接收中斷兩種。因此,只要在串行口中斷服務(wù)程序中安排一段對(duì)SCON中RI和TI中斷標(biāo)志位狀態(tài)的判斷程序,便可區(qū)分串行口發(fā)生了接收中斷請(qǐng)求還是發(fā)送中斷請(qǐng)求。2