【正文】 貴出很多！所以在溫度的測量精度要求不是很高的話可以選擇熱電阻溫度傳感器，實驗者應(yīng)則情而定?！?6).可編程的分辨率為9～12位，℃、℃、℃℃，可實現(xiàn)高精度測溫 7).，12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 8).測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以一線總線串行傳送給CPU，同時可傳送CRC 校驗碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力 9).負(fù)壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。（2）延時（該時間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點）（3）數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。（5）數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無限的進(jìn)行等待，不然會使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時控制）。（8）將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結(jié)束。（2）延時確定的時間為15微秒。（4）延時時間為45微秒。（6）重復(fù)上（1）到（6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。3. 讀操作（1）延時2微秒。（3）延時3微秒。（5）延時5微秒。（7）延時60微秒DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器，如圖36所示。圖36 DS18B20的引腳圖DS18B20輸出的溫度數(shù)據(jù)是以攝氏度為單位進(jìn)行校準(zhǔn)的[10]；對于以華式為單位的應(yīng)用，必須查表或進(jìn)行轉(zhuǎn)換。信號位表示溫度為正或為負(fù)；為正S=0而為負(fù)S=1。對于11位分辨率，位0無定義。表31給出了數(shù)字輸出數(shù)據(jù)的例子以及相應(yīng)的對于12位分辨率的溫度讀取。C0000 0111 1101 000007D0H+85176。C0000 0001 1001 00010191H+176。C0000 0000 0000 10000008H0176。C1111 1111 1111 1000FFF8H176。C1111 1110 0110 1111FE6FH55176。該系統(tǒng)利用AT89C51單片機(jī)采集爐溫，實現(xiàn)溫度顯示、報警等功能。1℃，采用LED液晶顯示模塊，它作為顯示器形象直觀的顯示測出的溫度值，或者采用數(shù)碼管顯示結(jié)果。從中設(shè)置了報警設(shè)備，使檢測的溫度低于或高于一定值，報警設(shè)備就會起作用。因此單片機(jī)沒有時鐘電路是不會正常工作的。在51單片機(jī)內(nèi)有一個高增益的反相放大器，反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2,由該放大器構(gòu)成的振蕩電路和時鐘電路一起構(gòu)成了單片機(jī)的時鐘方式。圖38時鐘電路選用了12MHz的晶振作為89C51的時鐘電路，電容C1=C2=30pF177。復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。圖39所示的RC復(fù)位電路可以實現(xiàn)上述基本功能。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機(jī)器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個按鈕。手動按鈕復(fù)位的電路如圖310所示。 圖310手動復(fù)位上電復(fù)位AT89C51的上電復(fù)位電路如圖311所示，只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc端，下接一個電阻到地即可。F。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位，RST端的高電平信號必須維持足夠長的時間。在下圖的復(fù)位電路中，當(dāng)Vcc掉電時，必然會使RST端電壓迅速下降到0V以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個負(fù)電壓將不會對器件產(chǎn)生損害。如果系統(tǒng)在上電時得不到有效的復(fù)位，則程序計數(shù)器PC將得不到一個合適的初值，因此，CPU可能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序。單片機(jī)檢測到復(fù)位信號后在第二個機(jī)器周期執(zhí)行一系列片內(nèi)復(fù)位操作，并且在RST變低前的每一個周期內(nèi)重復(fù)執(zhí)行。由于單片機(jī)的時鐘頻率達(dá)到12M，移位寄存器的移位速度相當(dāng)快，所以我們根本看不到數(shù)據(jù)是一位一位傳輸?shù)摹Ｒ莆患拇嫫?4LS164的引腳如圖313所示：圖313移位寄存器74LS164引腳圖74LS164為串行輸入、并行輸出移位寄存器，其引腳功能如下：A、B ——串行輸入端；Q0～Q7——并行輸出端；MR ——清除端，低電平有效；CLK ——時鐘脈沖輸入端，上升沿有效。每擴(kuò)展一片164就可增加一位顯示。在本系統(tǒng)中使用的移位寄存器74LS164時，是用芯片的貼片封裝。采用移位寄存器控制數(shù)碼管顯示出本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，也是本系統(tǒng)的一個優(yōu)點。右圖是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。以共陰式為例，如把陰極接地，在相應(yīng)段的陽極接上正電源，該段即會發(fā)光。假如我們將b和c段接上正電源，其它端接地或懸空，那么b和c段發(fā)光，此時，數(shù)碼管顯示將顯示數(shù)字“1”。其它字符的顯示原理類同。在本設(shè)計中采用，顯示部分選用共陽極八段數(shù)碼管顯示溫度，八段中每個都是一個發(fā)光二極管LED，LED管結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜?？刂葡到y(tǒng)中的89C51單片機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路、鍵盤顯示電路都需要有穩(wěn)定的直流電源供電才能正常工作[13]。一般直流穩(wěn)壓電源用的整流器多位單項橋式整流，直流側(cè)常用電容濾波。C6為高頻濾波電容，～，用于抑制浪涌的尖峰。三端穩(wěn)壓電源的輸出端常接個電容C7，C7主要起負(fù)載匹配作用，為抗高頻干擾電容，～。隨時提供信息。但對于一些緊急情況，則需以特殊的方式，提醒現(xiàn)場操作人員注意，或采取緊急措施。為了控制加熱的溫度，系統(tǒng)進(jìn)行溫度采集并進(jìn)行標(biāo)度變換，當(dāng)溫度超過規(guī)定的溫度時，我們就要采用報警電路，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)停止工作，并采取一些必要手段進(jìn)而使溫度降下。當(dāng)溫度超過設(shè)定值上限時，當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度的下限時。其中蜂鳴音報警的發(fā)音器件常采用壓電式蜂鳴器。“1”時，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；當(dāng)P15輸出低電平“0”時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)音，如圖317所示?？刂扑惴ㄍǔＪ蔷幊上鄳?yīng)的程序存儲起來，一旦微型機(jī)投入運(yùn)行就需要執(zhí)行這些程序。在數(shù)字控制系統(tǒng)出現(xiàn)之前，大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)中的控制系統(tǒng)都是模擬控制系統(tǒng)，或稱連續(xù)控制系統(tǒng)，其控制規(guī)律大多采用PID控制方式，PID控制是按比例(P)、積分(I)、微分(D)進(jìn)行的控制，是多年來在工業(yè)中應(yīng)用廣泛的一種控制規(guī)律，它具有原理簡單、易于實現(xiàn)和不需精確知道對象數(shù)學(xué)模型等優(yōu)點，能適應(yīng)相當(dāng)多的工業(yè)對象的控制要求。PID控制是單片機(jī)控制系統(tǒng)中一種最常用的控制算法。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進(jìn)行控制的[16]。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。積分（I）控制在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。微分（D）控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。(1)技術(shù)成就PID調(diào)節(jié)是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)最成就,且應(yīng)用最廣泛的一種控制方法。在模擬控制系統(tǒng)中被測參數(shù)由傳感器變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號后輸入調(diào)節(jié)器。在數(shù)字控制系統(tǒng)中，則是用數(shù)字調(diào)節(jié)器來代替模擬調(diào)節(jié)器。PID調(diào)節(jié)器是按偏差的比例，積分和微分進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器，是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)成熟應(yīng)用最為廣泛的一種調(diào)節(jié)器。凡是需要考慮采用串級調(diào)節(jié)的場合，工藝上對調(diào)節(jié)品質(zhì)的要求總是很高，不允許被調(diào)量有殘余偏差。PID調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，其框圖如下圖所示。圖41 PID控制器它的運(yùn)動方程為 （41)相應(yīng)的傳遞函數(shù)為)（42）其中 Kp：比例系數(shù) T1：積分時間常數(shù) T:微分時間常數(shù)PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下：(1)比例環(huán)節(jié)即時成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號P(f)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏差；(2)積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。 控制算法PID的參數(shù)整定本系統(tǒng)水溫度控制系統(tǒng)，水的溫度控制是這樣一個反饋調(diào)節(jié)過程:比較實際水的溫度和需要水的溫得到偏差，通過對偏差的處理獲得控制信號，再去調(diào)節(jié)固態(tài)繼電器的來控制加熱裝置，從而實現(xiàn)對水的溫的控制。Ti=。則(44)轉(zhuǎn)變?yōu)槲恢檬剿惴椋?45)因此，該P(yáng)ID算法只需整定一個參數(shù)KP，改變Kp，觀察控制效果，直到滿意為止。下面對數(shù)據(jù)的處理加以說明：把所有的數(shù)據(jù)都變成定點純小數(shù)進(jìn)行處理。雙精度運(yùn)算，為了保證運(yùn)算精度把單字節(jié)8位的輸入采樣值U(1)和給定值Umax及Umin都變成雙字節(jié)16位進(jìn)行計算，最后將運(yùn)算結(jié)果取成8位有效值輸出[19]。圖51 主程序流程圖 DS18B20的度溫度子程序流程DS18B20溫度采集子程序流程圖如圖52所示： 圖52讀溫度子程序系統(tǒng)開始進(jìn)行復(fù)位動作，復(fù)位完畢后判斷DS18B20是否存在[20]。當(dāng)AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后調(diào)用復(fù)位程序進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位完畢后在重新調(diào)用寫程序把0CCH寫入DS18B20然后在調(diào)用寫程序?qū)?BEHH寫入DS18B20，并發(fā)出讀取外界溫度數(shù)值命令，隨后調(diào)用讀程序?qū)⒆x進(jìn)來的溫度保存到28H/29H存儲完畢后返回[21]。圖53 PID算法子程序圖本次設(shè)計鍵盤共有4個鍵，采用軟件查詢和外部中斷相結(jié)合的方法來設(shè)計，當(dāng)某個鍵按下的時候低電平有效，四個鍵分別為K1～K4。圖54鍵盤程序流程圖總結(jié)現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計，工程建設(shè)及日常生活中溫度控制都起著重要的作用，早期的溫度控制主要用于工廠時間生產(chǎn)中，能起到實時采集溫度數(shù)據(jù)，提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量之用。溫度的測量及控制對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用。水箱水溫控制部分，提出了用DS18SAT89C51單片機(jī)及LED的硬件電路完成對水溫的實時檢測及顯示，利用DS18S20與單片機(jī)連接由軟件與硬件電路配合來實現(xiàn)對加熱電阻絲的實時控制及超出設(shè)定的上下限溫度的報警系統(tǒng)?？刂破魇怯?9C51單片機(jī)，用PID算法對檢測信號和設(shè)定值的差值進(jìn)行調(diào)節(jié)后輸出控制信號給執(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。還由于元器件的多樣性和可選型號的廣泛性，在此系統(tǒng)中運(yùn)用的型號的芯片不一定是最佳的。在以后的實踐中，我將繼續(xù)努力學(xué)習(xí)電子電路設(shè)計，力爭取得更大的進(jìn)步。同時王老師不只在學(xué)習(xí)上給我們指導(dǎo)，在答疑結(jié)束之后還給我們講他工作與創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷，告訴我們做人做事的道理，為此我們也是受益匪淺。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會了對待知識，走向社會的思考方式。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意。最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)，以及在設(shè)計中被我引用或參考的論著的作者。18H；MOV TH0，0FCH；RETIEND三、數(shù)字濾波子程序清單如下:FILTER: MOV A，2CHCJNZ A，2DH，CMPI 。(2DH)并((2EH)轉(zhuǎn)MOV 2AH，ARETCMP3: JC CMP4 。 (2EH)(2CH)轉(zhuǎn)CJME A，2CH，CMP5MOV 2AH，ARETCMP5: JC CMP6 。交換CMP6: MOV 2AH，ARET計算t= f(R)的程序如下。從堆棧中得到au的指針CLRAMOVC A，A+DPTR 。取出anlMOV R3，AINC DPTRFP1: MOV A，R0XRL A，R6MOV C，MOV 38H，C 。取出X的尾數(shù)MOV R5，ADEC R0DEC R0LCALL DMUL 。左規(guī)格化一位RLCAMOV A，R3RLCAMOV R3，AMOV A，RZRLCAMOV R2，ADEC R6FPZ: MOV A，R6 。取出aipMOV R7，AINC DPTRCLRAMOVC A，A+DPTR :取出aikMOV R4，AINC DPTRCLRAMOVC A，A+DPTR 。調(diào)用浮點加法子程序MOV A，R4MOV R6，ACLRAMOVC A，A十