【正文】 0具有55176。C的工作溫度范圍，在10176。C溫度范圍內精度為177。C。 DS18S20的測量結果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳送給CPU，同時還可以傳送給CRC校驗碼，它具有極強的抗干擾糾錯的能力。 44鍵盤用于計算機系統(tǒng)的鍵盤通常有兩類：一類是編碼鍵盤，即鍵盤上閉合鍵的識別由專用硬件來實現(xiàn)：另一類是非編碼鍵盤，即鍵盤上閉合鍵的識別由軟件來完成。如圖33所示，一個44的行列結構可以構成一個含有16個按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數(shù)量較多時，矩陣鍵盤較之獨立式鍵盤要節(jié)省很多的I/O口線。按此規(guī)律，直至第四行掃描完成。CPU對鍵盤的響應取決于鍵盤的工作方式，鍵盤的工作方式應根據(jù)實際運用系統(tǒng)中CPU的工作狀況而定，其選擇的原則是既要保證CPU能及時響應按鍵操作，又不要過多占用CPU的工作時間。采用編程掃描或定時掃描，無論是否有鍵按下，CPU都要定時掃描，而按鍵按下不是經(jīng)常發(fā)生的事件，這樣CPU對鍵盤會時常進行空掃描。CPU對鍵盤上閉合鍵的鍵號進行確定，可以根據(jù)行線和列線的狀態(tài)確定；也可以預先在程序存儲器中放入鍵盤鍵值表，本次畢業(yè)設計采用前者。本次畢業(yè)設計用的是四位共陰極數(shù)碼管，數(shù)碼管的發(fā)光二極管陰極接地，當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平，即邏輯“1”時，發(fā)光二極管點亮。圖34 數(shù)碼管顯示原理圖LED顯示器工作原理：點亮顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。這種顯示方式每一位顯示器都需要有一個8位輸出口控制，其優(yōu)點是顯示穩(wěn)定，無閃爍，缺點是占用口線多，適用于顯示位數(shù)較少的場合。所謂動態(tài)顯示就是一位一位的輪流點亮各位顯示器，對于每一位顯示器來說每隔一段時間點亮一次。若顯示的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器的公共電極只需一個I/O口控制各位顯示器，所顯示的字形也只需一個I/O口。表1 七段共陰極LED段字型碼顯示字符dpGfedcba共陰極0001111113FH10000011006H2010110115BH3010011114FH40110011066H5011011016DH6011111017DH70000011107H8011111117FH9011011116FH光電隔離器件從大的方面來看，可粗略的分為光耦合器及應用光耦合器或其他電子器件制成或應用光耦合器制成的器件。在光電耦合器內部，由于發(fā)光二極管和光敏管之間的耦合電容很小，所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對電流Ic的影響很小，因而共模抑制比很高。對于微小變量輸出電流與注入電流之比叫微變電流傳輸。光耦合器的發(fā)光二極管和光敏晶體管之間額隔離電阻（絕緣電阻）較大 ,隔離電壓為500～4000V，有的可達10KV，隔離電容小于2pF。在電源的驅動電路中，光耦合器一般用來傳送脈沖信號，所以光耦合器工作在開關狀態(tài)。發(fā)光二極管電阻Ri的大小影響光耦合器的響應時間，Ri越小，光耦合器響應的時間越短，所以，在實際應用中，在光耦合器允許的集電極電流范圍內，盡量減小負載電阻，以提高光耦合器的響應速度。該器件有輸入、輸出兩部分組成，它的輸入端有兩個引腳，輸入極是一個砷化鎵紅外發(fā)光二極管，工作時該二極管發(fā)出足夠的紅外光，觸發(fā)輸出部分，它的輸出端也有兩個引腳組成，輸出極為具有過零觸發(fā)的光控雙向晶閘管，當紅外發(fā)光二極管中通過5～15mA的正向電流時，發(fā)出紅外光，輸出極的雙向晶閘管的光敏基極受到紅外光的照射，而觸發(fā)雙向晶閘管，使輸出端電壓接近0時導通，即輸入與輸出端有光耦合，器件導通后，其輸出端電壓降至很低，當電流小于雙向晶閘管維持電流100μA時，雙向晶閘管關斷。MOC3041的管腳2被置1，處于高電平，此時，MOC3041的紅外發(fā)光二極管處于截至狀態(tài)，輸出部分不被觸發(fā)。C至+85176。主要參數(shù)的選取：負載為220V,120W的PTC加熱器負載電流有效值為負載電流峰值為因為當雙向晶閘管全開時，單方向的電流為交流半個周期的電流，所以而流過雙向晶閘管的電流的平均值晶閘管額定電壓的選擇：晶閘管的額定電壓應為正常工作峰值電壓的23倍。晶閘管額定電流的選擇：。根據(jù)計算的數(shù)據(jù)選擇雙向晶閘管的型號為BTA08600C。本系統(tǒng)采用PTC加熱器進行加熱。通常我們提到的PTC是指正溫度系數(shù)熱敏電阻，簡稱PTC熱敏電阻。陶瓷材料通常用作高電阻的優(yōu)良絕緣體，而陶瓷PTC熱敏電阻是以鈦酸鋇為基，摻雜其它的多晶陶瓷材料制造的，具有較低的電阻及半導特性。對于PTC熱敏電阻效應，也就是電阻值階躍增高的原因，在于材料組織是由許多小的微晶構成的，在晶粒的界面上，即所謂的晶粒邊界(晶界)上形成勢壘，阻礙電子越界進入到相鄰區(qū)域中去，因此而產(chǎn)生高的電阻，這種效應在溫度低時被抵消：在晶界上高的介電常數(shù)和自發(fā)的極化強度在低溫時阻礙了勢壘的形成并使電子可以自由地流動。圖36 PTC電阻溫度曲線PTC型陶瓷加熱器采用PTC陶瓷發(fā)熱組件與波紋鋁條經(jīng)高溫膠粘組成。它的顯著特點有加熱器本體的設計加熱溫度在200攝氏度以下的多檔次，任何情況下本體不發(fā)紅且有保護隔離層，任何應用場合均不需要石棉等隔熱材料進行降溫處理，可放心使用不存在對人體燙傷和引發(fā)火災的問題。本次畢業(yè)設計我所選用的PTC加熱器的主要參數(shù)有電壓：220V，功率120w，長40mm，寬40mm，厚7mm。 反相器7406在本系統(tǒng)中，兩次運用了7406反向器，MOC3041的管腳2被置0，且與真實的0更接近，MOC3041的光敏二級管導通；，MOC3041的管腳被置1，且更接近5V，使MOC3041的光敏二級管真正能夠處于截至狀態(tài)。我所采用的型號是SN7406N，14管腳，6路獨立反向驅動。在此系統(tǒng)中，按鍵未按下時，當有鍵按下時，通過74LS21的作用，輸出低電平，觸發(fā)外部中斷0，在中斷程序里掃描鍵盤，并計算輸入的溫度的設定值。圖38 四輸入與門74LS21管腳本次畢業(yè)設計的警報部分是通過一個有源的3V蜂鳴器來實現(xiàn)的，當實際溫度超上限或低下限時進行危險報警，其長腳為正極，短腳為負極，正極與5V電壓相接。本章將對如上所敘述的幾個模塊分別進行介紹，并闡述程序的編寫思路和所實現(xiàn)的功能。所以主程序主要是對系統(tǒng)的初始化和調用各子程序模塊。 DS18B20的時序DS18B20的時序可分為三個部分：初始化時序、寫時序和讀時序。 初始化時序DS18B20的所有通信都是由復位脈沖組成的初始化序列開始。圖42闡述了這一點，當發(fā)出應答復位脈沖的存在脈沖后，DS18B20通知主機它在總線上并且準備好操作了。然后總線主機釋放總線并進入接收模式。當DS18B20檢測到上升沿后等待15到60μs，然后以拉低總線60240μS的方式發(fā)出存在脈沖，主機將總線拉低最短480μS，之后釋放總線。至此，初始化和存在時序完畢。相鄰兩個寫時隙必須要有最少1μs的恢復時間。為產(chǎn)生寫1時隙，在拉低總線后主機必須在15μs內釋放總線（拉低的電平要持續(xù)至少1us）。為產(chǎn)生寫0時隙，在拉低總線后主機持續(xù)拉低總線即可，直到寫時隙完成后釋放總線（持續(xù)時間60120μs）。如圖44所示，DS18B20只有在主機發(fā)出讀時隙時才能發(fā)送數(shù)據(jù)到主機。另外，在44（溫度轉換）命令，B8（recall）命令后也要產(chǎn)生讀時隙。相鄰兩個讀時隙必須要有最少1μs的恢復時間。DS18B20輸出的數(shù)據(jù)在下降沿產(chǎn)生1后5μs內有效。圖42 DS18B20復位時序圖圖43 DS18B20寫時序圖圖44 DS18B20讀時序圖 讀溫度子程序流程圖 讀溫度子程序是在單片機的控制下，形成嚴格的時序，完成溫度的轉換并作數(shù)據(jù)的相應處理。因為是單點測溫，不需要CRC校驗。本次畢業(yè)設計通過中斷進行掃描。 圖46為中斷服務子程序的流程圖 圖46 中斷服務子程序流程圖 鍵盤掃描子程序鍵盤的掃描是中斷掃描，若有鍵按下，則從第一行開始掃描，直到確定按鍵的行與列，確定鍵值，并返回鍵值。設定的數(shù)值范圍為自然狀態(tài)下室溫125℃且為整數(shù)，所以四位七段的數(shù)碼管的左數(shù)第一位的位選信號始終被置零，P0口進行段選，P2口的低四位依次進行千、百、十、個位的數(shù)碼管的位選。數(shù)碼管的段選口還是P0口，P2口的低四位依次是百位、十位、各位、十分位數(shù)碼管的位選口線。圖49 實際值顯示子程序流程圖溫度控制模塊簡單的說就是要實現(xiàn)溫度的控制，實際溫度高于設定值，降溫；實際溫度低于設定值，加熱。溫室環(huán)境是一個復雜分布式參數(shù)系統(tǒng)，由于其本身的復雜性和外界大氣候較強的影響，要使自控系統(tǒng)將其控制到一定的指標上存在一定的難度，但由于溫室內作物對于各種參數(shù)變化不是很敏感，因此，沒有必要將各種參數(shù)進行精確控制，只要控制在一段適宜的范圍內即可，又考慮到本智能終端的通用性，本次畢業(yè)設計采用實現(xiàn)起來比較簡單的雙位控制算法。其只有“1”和“0”這兩種狀態(tài)。給定溫度的設定值，當被控溫室的溫度低于設定值時，PTC加熱器工作，而當溫室內的溫度高于設定值時，關閉PTC加熱器，從而實現(xiàn)溫度的控制。圖410為溫度控制子程序流程圖圖410 溫度控制子程序流程圖報警模塊的工作很簡單，就是判斷實際溫度超上限或低下限報警。首先進行鍵盤設定溫度值并用數(shù)碼管顯示的仿真，再進行DS18B20采集溫度并用數(shù)碼管顯示的仿真，這兩個關鍵部分完成后，就進行總體程序的仿真。如圖51所示，鍵盤設定初值32℃并用數(shù)碼管顯示圖51 鍵盤設定溫度32℃仿真 溫度采集仿真根據(jù)DS18B20的時序圖編好程序并在KEIL3里檢查好語法沒有錯誤后，鏈接到PROTEUS里進行仿真。這樣會使誤差加大，℃，程序也做出相應的的修改，使實際溫度保留一位小數(shù)。如圖52所示，PROTEUS仿真溫度采集，℃。仔細檢查程序后，我發(fā)現(xiàn)在讀溫度子程序模塊中，我讀取的是實際溫度的10倍并取整，然后在我將其與實際值比較之前，又讓其除以10，所得值賦給一個整形數(shù)，這樣就出現(xiàn)了這樣種情況，比如，℃，10倍變?yōu)?78℃，這是為了方便顯示，為了判斷是否報警，我要將其與設定值比較，又設定值是個整形數(shù)，因此，將此數(shù)縮小10倍，賦給一個整形數(shù)后實際溫度就變?yōu)?7℃。實際溫度比設定小1℃能報警，又是因為，只有實際值比設定值小1℃才會報警，實際溫度等于設定的下限并不會報警，因此，（）℃賦值給整形數(shù)始終是27℃，只有當實際溫度小于27℃時，實際值才會小于下限（設定值281），蜂鳴器才會警報。仿真總體完畢。在仿真的過程中，有時會感覺程序和硬件都沒有一點問題，但是就是不能實現(xiàn)系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能，因為它不允許軟件和硬件有一點問題，哪怕是細小的一點問題都不允許。因為在PROTEUS中加熱裝置和實際出入大，所以在PROTEUS里進行加熱仿真就是成功也沒有太大的實際意義，所以我只進行了系統(tǒng)中兩個重要部分的軟件仿真，以及這兩部分合起來的一個總體仿真。第一次因為焊接技術不過關，數(shù)碼管顯示時好時壞，為了求得個良好的結果，我又重新將元件焊接在另一塊板子上，積累了上次焊接的經(jīng)驗后，第二次的焊接效果比之前好了很多，數(shù)碼管顯示正常。加熱裝置我選擇的是PTC加熱器，其功率為120W,很小，只能在比較小的空間內才能進行溫度控制。以下簡述實際試驗的一些情況。因為實際溫度小于設定溫度，PTC加熱，一小段時間后，警報解除，說明溫度已進入溫度控制系統(tǒng)的上下限之間，又過了一段時間（時間長短由DS18B20離PTC加熱器的距離而變，但當系統(tǒng)穩(wěn)定后，時間的差異性變?。瑢嶋H溫度達到29℃，PTC關斷，其余溫使溫度繼續(xù)上升，但沒有觸發(fā)警報，一段時間后，溫度又降到29度，比29℃稍低一點，PTC就會加熱，因為PTC的加熱很快，冷卻較慢，實際溫度在PTC關斷后，下降超過設定值的幅度很小，即使再小，PTC也會進行加熱，如此循環(huán)，經(jīng)過多次長時間的試驗，℃T℃，誤差為1℃左右，又由于DS18B20的誤差為177。故本次畢業(yè)設計總體來說是成功的。本次畢業(yè)設計主要完成的工作有：硬件電路圖設計、軟件編程與仿真調試、硬件制作等。通過雙位控制調節(jié)可實現(xiàn)對溫度的自動控制。(3)采用C51進行編程，通用性強。（4）制作硬件的時候采用雙面的焊接板，輔于焊錫膏，焊接可靠，在完成時，用萬用表對焊接件進行“虛焊”與短路測試。（5）根據(jù)溫控空間的