【正文】 119I晶體1： 晶振和內(nèi)部時(shí)鐘輸入。n 可單緩沖﹑雙緩沖或直接數(shù)字輸入；n 只需在滿量程下調(diào)整其線性度；n 單一電源供電（+5V~+15V）；n 低功耗，200mW。（2）、DAC0832芯片的引腳功能簡(jiǎn)介DAC0832是美國(guó)數(shù)據(jù)公司的八位D/A，片內(nèi)帶有數(shù)據(jù)鎖存器，電流輸出，輸出穩(wěn)定時(shí)間為1uS， 并行可編程的程序存儲(chǔ)器所有器DAC0832是20引腳雙列直插式芯片，其各個(gè)引腳的分布如下圖所示， 其各個(gè)引腳的功能可以作如下解釋。WR1為輸入寄存器的寫(xiě)選通信號(hào)。當(dāng)ILE為高電平、CS為低電平﹑WR1輸入負(fù)脈沖時(shí)，在LE1產(chǎn)生正脈沖；LE1為高電平是，輸入鎖存器的狀態(tài)隨數(shù)據(jù)輸入線的狀態(tài)變化，LE1的負(fù)跳變將數(shù)據(jù)線上的信息鎖入輸入寄存器。WR2 為DAC寄存器的寫(xiě)選通信號(hào)。DAC寄存器的鎖存信號(hào)LE2,由XFER﹑WR2 的邏輯組合產(chǎn)生。VREF:基準(zhǔn)電源輸入引腳。IOUT1﹑IOUT2:電流輸出引腳。VCC:電源輸入引腳。DGND:數(shù)字地。兩級(jí)鎖存器可做到當(dāng)后一級(jí)鎖存器正輸出給D/A轉(zhuǎn)換時(shí)，前一級(jí)又可接收新的數(shù)據(jù)，從而提高了轉(zhuǎn)換速度。WR1和WR2是用來(lái)分別控制兩級(jí)鎖存器的。在實(shí)際應(yīng)用中，如果只有一路模擬量輸出，或雖是多路模擬量輸出但并不要求輸出同步的情況下，就可以采用單緩沖方式　 圖4 DAC0832內(nèi)部原理圖（4）DAC0832與單片機(jī)的接口電路圖 WRDI0 RfbDI7CS Iout1Xfer Iout2WR1 VrefWR2LM327+5V=++5V （四）、ADC08041．所謂A/D轉(zhuǎn)換器就是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（Analog to Digital Converter 簡(jiǎn)稱(chēng)ADC），是將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。2．ADC0804的規(guī)格■ 8位COMS逐次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換器；■ 三態(tài)鎖定輸出；■ 存取時(shí)間：135ūs。1LSB； ■ 工作溫度：ADC0804LCN——0℃+70℃； ■ ADC0804LCD——40℃+85℃；3．引腳圖及說(shuō)明/CS：芯片選擇信號(hào)。/RD為HI時(shí)，DB0~DB7處于高阻抗；/RD為L(zhǎng)O時(shí)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)才會(huì)輸出。CLK IN，CLK R：時(shí)鐘輸入或接震蕩元件（R，C），頻率約限制在100kHz~1460kHz，如果使用RC電路則其震蕩頻率為1/（）。VIN（+）VIN（）：差動(dòng)模擬電壓輸入。AGND，DGND：模擬信號(hào)以及數(shù)字信號(hào)的接地。DB0~DB7：8位的數(shù)字輸出。4．ADC0804電壓輸入與數(shù)字輸出的關(guān)系如下表：十六進(jìn)制二進(jìn)制碼與滿刻度的比率相對(duì)電壓值VREF=高4位字節(jié)低4位字節(jié)高4位字節(jié)電壓低4位字節(jié)電壓 F111115/1615/2564．8000．300 E111014/1614/2564．4800．280 D110113/1613/2564．1600．260 C110012/1612/2563．8400．240 B101111/1611/2563．5200．220 A101010/1610/2563．2000．200 910019/169/2562．8800．180810008/168/2562．5600．160701117/167/2562．2400．140601106/166/2561．9200．120501015/165/2561．6000．100401004/164/2561．2800．080 300113/163/2560，9600．060200102/162/2560．6400．040100011/161/2560．3200．0200000000（五）、LM741運(yùn)算放大器 與普通運(yùn)放功能相同，只是多了調(diào)零功能，使用更精確，性能更優(yōu)。獨(dú)立式實(shí)際上就是一組相互獨(dú)立的按鍵，這些按鍵可直接與單片機(jī)的I/O連接，即每個(gè)按鍵獨(dú)占一條口線，接口簡(jiǎn)單?！? 從按一個(gè)鍵到鍵的功能被執(zhí)行主要應(yīng)包括兩項(xiàng)工作：一是鍵的識(shí)別，即在鍵盤(pán)中找出被按的是哪個(gè)鍵，另一項(xiàng)是功能鍵的實(shí)現(xiàn)。 ■ 鍵盤(pán)接口處理的核心內(nèi)容是測(cè)試有無(wú)閉合鍵，對(duì)閉合鍵進(jìn)行去抖動(dòng)處理，求得閉合鍵的鍵碼。為了使鍵盤(pán)操作更穩(wěn)定可靠，還可以加一些附加功能，例如屏蔽功能；對(duì)一個(gè)鍵，不管按下多長(zhǎng)時(shí)間，僅執(zhí)行一次鍵處理子程序等。，每當(dāng)有鍵閉合時(shí)才向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，中斷響應(yīng)后執(zhí)行盤(pán)掃描程序?！? 鍵處理子程序： 在計(jì)算機(jī)中每一個(gè)鍵都對(duì)應(yīng)一個(gè)處理子程序，得到閉合的鍵的鍵碼后，可以根據(jù)鍵瑪，轉(zhuǎn)相應(yīng)的鍵處理子程序，進(jìn)行字符、數(shù)據(jù)的輸入或命令處理。（七）、LED顯示器接口 LED顯示器接口與單片機(jī)接口的顯示主要是LED顯示器和LCD顯示器兩種，LED（Light Emiting Diode）是發(fā)光二極管構(gòu)成的，所以在顯示器前面冠以“LED”。通常所說(shuō)的LED顯示器由７個(gè)發(fā)光二極管組成，因此也稱(chēng)之為七段LED顯示器，其排列形狀如圖315所示。通過(guò)七段發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其它符號(hào)。使用時(shí)公共陽(yáng)極接＋５V，如圖315中所示。Ｂ．共陰極接法　反發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，如圖315中所示。圖315 數(shù)碼管顯示器使用LED顯示器時(shí)要注意區(qū)分這兩種不同的接法。七段發(fā)光二極管，再加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)八段。各代碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表3。由于使用了專(zhuān)用的七位段碼的譯碼器／驅(qū)動(dòng)器，可以把一位十六進(jìn)制數(shù)（４位二進(jìn)制）譯碼為相應(yīng)的字形代碼，并提供足夠的功率去驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。在實(shí)際應(yīng)用中使用較為普遍的是以軟件來(lái)代替硬件譯碼，這樣只需要一個(gè)接口芯片就可以實(shí)現(xiàn)多位LED顯示器顯示。二．實(shí)際電路（一）、電路的制作 （1） 電路的設(shè)計(jì)由于是對(duì)溫度的控制，及想讓溫度始終保持在我們所設(shè)定的范圍內(nèi)我們就要先設(shè)定我們期望的溫度范圍值，這是通過(guò)向單片機(jī)輸入指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是我們所設(shè)定的值都是數(shù)字量，而實(shí)際的溫度是模擬量，這樣是沒(méi)有辦法讓它們進(jìn)行比較的。這樣就還需要將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，從而引人了DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器，由于溫度傳感器的輸出信號(hào)Ui與設(shè)定值的差值較小，所以通過(guò)運(yùn)算放大器MC1741或LM741或UA741放大，將溫度的變化量 轉(zhuǎn)換成0 ~ 10V的電壓變化量，再加到A/D變換器ADC0804的輸入端轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)傳入單片機(jī)。第三個(gè)按鍵用來(lái)控制下限溫度。然后確定是要改變上限還是下限的溫度，在選擇不同的鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)，每按一下溫度增加或降低10℃，直到達(dá)到要求為止設(shè)定完畢。自檢的內(nèi)容有：CPU、鍵盤(pán)、顯示、。其流程圖如圖2 所示：圖2開(kāi) 始CPU檢測(cè)鍵盤(pán)檢測(cè)顯示檢測(cè)電源檢測(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)檢測(cè)輸出信號(hào)檢測(cè)指示燈亮結(jié) 束（3）理論算法1． PID控制算法 比例+積分+微分調(diào)節(jié)（Propor tional+Integral+Deviative即PID）是工業(yè)控制中常用的調(diào)節(jié)方法，無(wú)論是速度、位置等快過(guò)程，還是溫度、化工合成等慢過(guò)程，都能得到滿意的控制效果。比例、積分、微分三者結(jié)合起來(lái)可以消除靜差，微分調(diào)節(jié)可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。PID調(diào)節(jié)之所以在工業(yè)控制中得到廣泛的應(yīng)用，是因其具有三方面的特點(diǎn)： （1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可根據(jù)不同的要求組成比例、積分、微分控制系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性。 （3）程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，沒(méi)有繁瑣的數(shù)字運(yùn)算，工程上易于實(shí)現(xiàn)。 連續(xù)系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)器的微分方程可表示為： (4—1)其中：u(t)：PID調(diào)節(jié)器的輸出量； Kp：比例系數(shù)； Ti：積分時(shí)間常數(shù)；Td：微分時(shí)間常數(shù)； e(t)：誤差。Kp(1+1 TiS+TDS)R(S)E(S)(LS)V(S)+—圖4—1 PID調(diào)節(jié)器方框圖如果選擇采樣周期為T(mén)s，初始時(shí)刻為零，將式4—1離散化為：改寫(xiě)成： （4—2）其中，△e(n) =e(n)—e(n—1) e(n)：第n次采樣時(shí)的偏差值 Kp：比例系數(shù) Ki：積分系數(shù) Ki=Kp*Ts/Ti Kd：微分系數(shù) Kd=Kp*Td/Ts當(dāng)用可編程控制器實(shí)現(xiàn)上述算法時(shí)，由于它的周期掃描機(jī)制的限制，每個(gè)掃描周期的時(shí)間不盡相同，并且在每個(gè)周期內(nèi)各回路的處理時(shí)間也不盡相同，因而影響到采樣時(shí)間間隔Ts(n)或多或少地不同。2。 在實(shí)際中用采樣定理很難確定合適的采樣周期，若已知控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)單位階躍響應(yīng)曲線，根據(jù)單位階躍響應(yīng)曲線可求得系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T和系統(tǒng)的死區(qū)時(shí)間ｒ；當(dāng)T/ｒ=~10時(shí)，可用經(jīng)驗(yàn)公式（4—4）求得系統(tǒng)的最大采樣周期： Tsmax= （4—4） 考慮到可編程控制器周期掃描機(jī)制的影響，保證采樣效率，由可編程控制器實(shí)現(xiàn)的PID調(diào)節(jié)器的采樣周期，一般取為： Tsmax= (4—5)（2）參數(shù)Kp、Ki、Kd的確定 比例系數(shù)Kp可以通過(guò)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)單位階躍響應(yīng)曲線求得。應(yīng)該指出的是無(wú)論采用何種方法獲得的參數(shù)植，都只是調(diào)試時(shí)的參考值，都要在實(shí)踐中不斷的檢驗(yàn)并加以修正，方能找出最佳值。參數(shù)的精整參數(shù)的精整又稱(chēng)精調(diào)即指控制系統(tǒng)在參數(shù)的參考值下運(yùn)行，根據(jù)實(shí)際控制狀況對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行判斷，修改參數(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到最佳控制狀況。參數(shù)精整的方法也很多，我采用擾動(dòng)曲線法。系統(tǒng)的擾動(dòng)響應(yīng)曲線如圖圖中A1 是被控量出現(xiàn)的第一個(gè)峰值，A2是第二個(gè)峰值。在溫度控制系統(tǒng)中采用PID調(diào)節(jié)時(shí)，往往加入積分分離算法，以減小系統(tǒng)的超調(diào)和震蕩。積分分離控制算法為： ＞A 取消積分作用 ≤A 投入積分作用 e（n） （4—11） （4）電路的制作 使用Protel 99按事先設(shè)計(jì)好的硬件電路畫(huà)電路圖并制作其PCB板，但為了節(jié)約成本，本設(shè)計(jì)中使用萬(wàn)能板制作其硬件電路。具體步驟如下：1 選擇元件。如在選擇電容時(shí)，同一功率、容量的電容常用的有瓷片式、滌綸式等等，但由于瓷片式電容誤差太大，且不穩(wěn)定，所以我選用滌綸式的電容。在對(duì)LM741調(diào)零時(shí)，對(duì)電位器的靈敏度要求非常高，普通的電位器是不能滿足要求的，需要采用可多圈調(diào)節(jié)的電位器。在固定元件時(shí)，由于使用的是萬(wàn)能板，在插元件時(shí)要注意管腳之間不能短接。元件固定好之后就可以焊接了，焊接時(shí)要注意不能虛焊，注意美觀。在調(diào)試時(shí)可以按模塊分別調(diào)試。將圖3—4中的A，B端短接，也即使運(yùn)算放大器的輸入為零，然后調(diào)節(jié)電位器R0，使輸出端 UOUT = 0V 即可。方法：將熱電阻置于50℃的水中，理論上要求放大線路的輸出電壓UOUT = 0V 若不滿足，則可調(diào)節(jié)RL電位器。2．元件明細(xì)表見(jiàn)附錄2；PCB板電路見(jiàn)附錄1?！?第一步先調(diào)AD590的可變電阻器VR1，如以0℃?！?各溫度與3個(gè)OPA及ADC0804DE 輸入與輸出關(guān)系如下表溫度值OPA1OPA2OPA3ADC VINAD輸出值0℃0V0V0V00H10℃19H20℃1V1V32H30℃4BH40℃2V2V64H50℃7DH60℃3V3V96H70℃AFH80℃4V4VC8H90℃E1H100℃5V5VFAH （二）、控制部分AD590采集到的溫度模擬量經(jīng)放大后，輸入到ADC0804的VIN端則轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量后由DB0―DB7輸出八位數(shù)字量，此數(shù)字信號(hào)送入AT89C51的P0口，單片機(jī)89C51得到傳來(lái)的信號(hào)量與其設(shè)定的溫度值相比較，如果此溫度值高于設(shè)定值的上限,則高溫報(bào)警指示燈亮，同時(shí)單片機(jī)經(jīng)P0口輸出上限值給DAC0832，DAC0832經(jīng)過(guò)數(shù)摸轉(zhuǎn)換在通過(guò)運(yùn)算放大器LM741輸出電平信號(hào)來(lái)控制晶閘管的導(dǎo)通角，使溫度逐步降低下來(lái)。當(dāng)溫度值在給定的溫度值范圍之內(nèi)則輸出不便，及晶閘管的導(dǎo)通角不發(fā)生變化。為了更直觀的顯示溫度，我制作了兩位的LED顯示，正常情況下讓它顯示當(dāng)前的電爐溫度，當(dāng)要改變?cè)O(shè)定溫度上下限值時(shí)讓它顯示改變的溫度值。但在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體情況進(jìn)行更多點(diǎn)的擴(kuò)展和對(duì)多點(diǎn)分別進(jìn)行控制?？傊敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)順利完成，基本達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求?？偨Y(jié)一個(gè)學(xué)期的論文工作，得到以下結(jié)論: ，提出了一套應(yīng)用數(shù)字式溫度傳感器DS81B20組建溫度測(cè)控網(wǎng)絡(luò)新型方案，該方案的突出特點(diǎn)是系統(tǒng)的數(shù)字化、快速化及其經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。 ，以MAX232芯片作為T(mén)TL電平與232電平的轉(zhuǎn)換單元，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)