【正文】 0 和第 1 個(gè)字節(jié)。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位 S=0 時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1 時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放，當(dāng) DS18B20 收到信號(hào)后等待 16～60 微秒左右，后發(fā)出 60～240微秒的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。在使用 PL/M、C 等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì) DS18B20 操作部分最好采用 C 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。當(dāng)單總線上所掛 DS18B20 超過(guò) 8個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò) 50m 時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻摹?) 在 DS18B20 測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20 的返回信號(hào)，一旦某個(gè) DS18B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS18B20 時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。測(cè)溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對(duì)線接地線與信號(hào)線，另一組接 VCC和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。目前多數(shù)溫控儀采用晶閘管來(lái)實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。由于這種調(diào)節(jié)方式下觸發(fā)脈沖的觸發(fā)時(shí)刻與電壓波形的相位有關(guān)，因此稱(chēng)為相位控制調(diào)功；另一種調(diào)節(jié)方式是電壓波形不變而只改變電壓周波在控制周期內(nèi)出現(xiàn)的次數(shù)，這種調(diào)節(jié)方式稱(chēng)為通斷控制調(diào)功。兩者的電壓波形比較如圖 27 所示。其最大的缺點(diǎn)是：大電流的切入造成對(duì)電網(wǎng)的沖擊，不規(guī)整的脈沖負(fù)載電流引起電網(wǎng)波形的畸變及對(duì)其它電設(shè)備的中頻干擾。通斷控制的輸出波形仍為正弦波，其優(yōu)點(diǎn)是，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染和干擾其它用電設(shè)備，而且電爐的功率愈大，優(yōu)點(diǎn)愈突出。對(duì)于純阻性負(fù)載的電阻爐來(lái)說(shuō)，溫控儀采用過(guò)零觸發(fā)方式可使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件計(jì)算方便。（2）固態(tài)繼電器及應(yīng)用固態(tài)繼電器 [7](Solid State Relays)，簡(jiǎn)寫(xiě)成“SSR” ，是一種全部由固態(tài)電子元件（如光電耦合器、晶體管、可控硅、電阻、電容等）組成的新型無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件。但是與普通電磁繼電器比，SSR 體積小，開(kāi)關(guān)速度快，無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)，因而沒(méi)有機(jī)械磨損，不怕有害氣體腐蝕，沒(méi)有機(jī)械噪聲，耐振動(dòng)、耐沖擊，使用壽命長(zhǎng)。另外，SSR 的驅(qū)動(dòng)電壓低，電流小，易于與計(jì)算機(jī)接口。SSR 按使用場(chǎng)合可以分成交流型和直流型兩大類(lèi)?；趩纹瑱C(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)19從整體上看，SSR 只有兩個(gè)輸入端(A 和 B)及兩個(gè)輸出端(C 和 D)，是一種四端器件。觸發(fā)電路的功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路④工作，但由于開(kāi)關(guān)電路在不加特殊控制電路時(shí)，將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網(wǎng)，為此特設(shè)“過(guò)零控制電路” 。這種設(shè)計(jì)能防止高次諧波的干擾和對(duì)電網(wǎng)的污染。 串行通信接口串口通信 [8]的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。它很簡(jiǎn)單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。典型的串口用于 ASCII 碼字符的傳輸。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)在另一根線上接收數(shù)據(jù)。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)。它表示每秒鐘傳送的 bit 的個(gè)數(shù)。當(dāng)我們提到時(shí)鐘周期時(shí)，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要 4800 波特率，那么時(shí)鐘是 4800Hz。通常電話線的波特率為 14400，28800 和 36600。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通信，典型的例子就是 GPIB 設(shè)備的通信。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)信息包，實(shí)際的數(shù)據(jù)不會(huì)是 8 位的，標(biāo)準(zhǔn)的值是 7 和 8 位。比如，標(biāo)準(zhǔn)的 ASCII 碼是 0～127（7 位） 。如果數(shù)據(jù)使用簡(jiǎn)單的文本（標(biāo)準(zhǔn) ASCII 碼） ，那么每個(gè)數(shù)據(jù)包使用 7 位數(shù)據(jù)。由于實(shí)際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語(yǔ)“包”指任何通信的情況。典型的值為 1， 和 2 位。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。 d，奇偶校驗(yàn)位：在串口通信中一種簡(jiǎn)單的檢錯(cuò)方式。當(dāng)然沒(méi)有校驗(yàn)位也是可以的。例如，如果數(shù)據(jù)是011，那么對(duì)于偶校驗(yàn)，校驗(yàn)位為 0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個(gè)。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單置位邏輯高或者邏輯低校驗(yàn)。目前RS232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。RS232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。典型的RS232信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在+5～+15V，負(fù)電平在5～15V電平。接收器典型的工作電平在+3～+12V與3～12V。RS232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為3～7k217。上位機(jī)和下位機(jī)的接線方法如圖210：基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)21圖 210 上位機(jī)和下位機(jī)的接線方法MCS51 內(nèi)部含有一個(gè)可編程全雙工串行通信接口，具有 UART 的全部功能。 在進(jìn)行異步通信時(shí)，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分別在各自的時(shí)鐘（TCLK 和 RCLK）控制下進(jìn)行的，但都必須與字符位數(shù)的波特率保持一致。一、發(fā)送和接收的過(guò)程如下：串行口的發(fā)送過(guò)程由指令 MOV SBUF，A 啟動(dòng)，即 CPU 由一條寫(xiě)發(fā)送緩沖器的指令把數(shù)據(jù)（字符）寫(xiě)入串行口的發(fā)送緩沖器 SBUF（發(fā)）中，再由硬件電路自動(dòng)在字符的始、末加上起始位（低電平）、停止位（高電平）及其它控制位（如奇偶位等），然后在移位脈沖 SHIFT 的控制下，低位在前，高位在后，從 TXD 端（方式 0 除外）一位位地向外發(fā)送。接收端 RXD 一位位地接收數(shù)據(jù)，直到收到一個(gè)完整的字符數(shù)據(jù)后，控制電路進(jìn)行最后一次移位，自動(dòng)去掉啟始位，使接收中斷標(biāo)志 RI 置“1”，并向 CPU 申請(qǐng)中斷。TI 和 RI 是由硬件置位的，但需要用軟件復(fù)位。兩個(gè)緩沖器只用一個(gè)字節(jié)地址 99H，可通過(guò)指令對(duì) SBUF 的讀寫(xiě)來(lái)區(qū)別是對(duì)接收緩沖器的操作還是對(duì)發(fā)送緩沖器的操作。 SCON 寄存器用來(lái)控制串行口的工作方式和狀態(tài)，可按位尋址，其字節(jié)地址為98H。 TMOD 設(shè)置定時(shí)器 1 的工作方式，用來(lái)產(chǎn)生波特率 如果用到中斷，則還需要用到中斷相關(guān)的寄存器 IE,IP 等三、四種工作方式：方式 0：同步移位寄存器方式，其波特率是固定為振蕩頻率 fosc 的 1/12。1 幀信息為 8 位，沒(méi)有起始位，停止位。方式 2：9 位 UART，1 幀信息為 11 位，其中一位起始位“0”、八位數(shù)據(jù)位（先低位后高位），一位控制位（第九位）和一個(gè)停止位“1”。方式 3：9 位 UART，幀信息為 11 位，其中一位起始位“0”、八位數(shù)據(jù)位（先低位后高位），一位控制位（第九位）和一個(gè)停止位“1”。附加的第 9 位數(shù)據(jù)為 SCON 中的 TB8 的值，它由軟件置位或清零，可作為多機(jī)通信中地址/數(shù)據(jù)信息的標(biāo)志位，也可作為數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)位。我們采用了三線制連接串口，也就是說(shuō)和計(jì)算機(jī)的 9 針串口只連接其中的 3 根線：第 5 腳的 GND、第 2 腳的 RXD、第 3 腳的 TXD。 圖 211 使用 MAX232 串口通信電路圖（9 孔串口接頭） 電源電路本設(shè)計(jì)的供電電路主要變壓器、整流橋、濾波電路和 78L05 芯片組成。本系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)方面具有如下特點(diǎn)：主機(jī)采用 MCS51 系列的 89S52 單片機(jī)價(jià)格便宜，有開(kāi)發(fā)環(huán)境 。C~+125176。C 范圍內(nèi),精度為177。C。 2176?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。由于系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電阻爐，其功率調(diào)節(jié)可以采用相控調(diào)壓法和通斷調(diào)功法兩種方式，但考慮到相控調(diào)壓法對(duì)電網(wǎng)性能的破壞較大，因此按脈沖寬度調(diào)制法控制輸出信號(hào)占空比的大小，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)輸出量的控制。系統(tǒng)擴(kuò)展和配置在滿足功能要求的基礎(chǔ)上留有適當(dāng)裕量，以利于擴(kuò)充和修改。標(biāo)準(zhǔn) C 編譯器 KEIL C51,在保留匯編代碼高效、快速性的同時(shí)為 8051 微控制器的軟件開(kāi)發(fā)提供 C 語(yǔ)言環(huán)境。主體程序是圍繞 PID 運(yùn)算和 PWM 調(diào)功 [11]輸出來(lái)進(jìn)行的，其中比例增益、積分增益、微分增益為節(jié)約機(jī)時(shí)從而不須經(jīng)常運(yùn)算，只需在有沒(méi)定參數(shù)改動(dòng)時(shí)才進(jìn)行運(yùn)算。VB 是極有和功能強(qiáng)大的軟件，主要表現(xiàn)在：所見(jiàn)即所得的界面設(shè)計(jì)，基于對(duì)象的設(shè)計(jì)方法，極短的軟件開(kāi)發(fā)周期，較易維護(hù)的生成代碼。它主要有以下幾個(gè)特點(diǎn) [9]：（1）成功地簡(jiǎn)化了界面的設(shè)計(jì)過(guò)程。（2）采用簡(jiǎn)單易學(xué)的 Basic 語(yǔ)言。（3）具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)和字符串處理功能。（4）易于擴(kuò)充。（5）提供了 IntelliSense 技術(shù)。（6）提供了多種向?qū)?。完成后的界面如圖 33 所示 圖 33 單片機(jī)與 PC 的溫度控制系統(tǒng)的 VB 界面基于單片機(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)27第四章 系統(tǒng)調(diào)試硬件調(diào)試首先檢查電路的焊接是否正確，然后可用萬(wàn)用表測(cè)試或通電檢測(cè)。這一部分硬件調(diào)試主要分成兩大塊：上電前的調(diào)試和上電后的調(diào)試。對(duì) AT89S5DS18B20 和 SSR 固態(tài)繼電器這三個(gè)器件在未接電路時(shí)是不能檢測(cè)其好壞的。電阻的測(cè)量，用萬(wàn)用表的歐姆檔測(cè)量。按鈕的測(cè)量也是用歐姆檔測(cè)量，只要將表筆兩端接按鈕的兩個(gè)引腳，按下按鈕可以看到指針偏轉(zhuǎn)到 0 刻度。或用萬(wàn)用表接其管腳，看指針是否偏轉(zhuǎn)為 0 刻度線。在這部分調(diào)試中主要使用的工具是萬(wàn)用表，用來(lái)完成檢測(cè)電路中是否存在斷路或者短路情況等。通過(guò)萬(wàn)用表的檢測(cè),沒(méi)有發(fā)現(xiàn)短路和斷路的地方了，電路基本正常后再進(jìn)行下一步調(diào)試。在本設(shè)計(jì)中，上電調(diào)試主要是檢測(cè)單片機(jī)部分與外部輸入、輸出電路是否接對(duì)。由于 DS18B20 與單片機(jī)采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀/寫(xiě)編程時(shí)必須嚴(yán)格地保證讀/寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)量結(jié)果。① 加熱控制調(diào)試編寫(xiě)控制語(yǔ)句，使加熱控制動(dòng)作。②溫度傳感器 DS18B20 的調(diào)試在 VB 編寫(xiě)的顯示界面調(diào)試到能成功顯示溫度值和顯示溫度曲線的基礎(chǔ)上，編寫(xiě)溫度測(cè)量子程序以及顯示子程序?qū)Υ瞬糠钟布娐愤M(jìn)行測(cè)試?；趩纹瑱C(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)28總 結(jié)首先，通過(guò)這次應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在很大程度上提高了自己的獨(dú)立思考能力和單片機(jī)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，也深刻了解寫(xiě)一篇應(yīng)用系統(tǒng)的步驟和格式，有過(guò)這樣的一次訓(xùn)練，相信在接下來(lái)的日子我們都會(huì)了，而且會(huì)做得更好。系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C52為核心部件，單片機(jī)系統(tǒng)完成對(duì)水溫信號(hào)的采集、處理、顯示等功能。利用C語(yǔ)言編制,運(yùn)行程序該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是: 1)適用性強(qiáng)，利用VB友好的人機(jī)界面，用戶只需對(duì)界面參數(shù)進(jìn)行設(shè)置并啟動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行便可滿足不同用戶水溫的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 2)將單片機(jī)以及溫度傳感器引入對(duì)水溫的分析和處理中，單片機(jī)控制決策無(wú)需建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，適合對(duì)非線性、時(shí)變、滯后系統(tǒng)的控制，對(duì)水溫控制系統(tǒng)采用單片機(jī)控制非常適合。本系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)代化的發(fā)展具有十分重要的意義： 首先，節(jié)省了能源，特別是最近幾年，我國(guó)東部沿海地區(qū)電力資源缺口十分巨大，可以緩解部分電力資源壓力。 通過(guò)對(duì)本設(shè)計(jì)的思考，更加加深了對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)，熟練了單片機(jī)的編程，更對(duì)當(dāng)前的溫度傳感器有了更深刻的認(rèn)識(shí)與了解，但是由于此系統(tǒng)依賴溫度傳感器，因而對(duì)溫度傳感器的穩(wěn)定性，線性等諸多方面有著嚴(yán)格的要求，但是傳感器的性能越好，相對(duì)而言其價(jià)格也就越高，因而在此設(shè)計(jì)中，溫度傳感器我個(gè)人覺(jué)的還是存在遺憾，其次，由于采用了C語(yǔ)言，所以其編程過(guò)程復(fù)雜不易查錯(cuò)。由于本設(shè)計(jì)是從保溫部分節(jié)能為出發(fā)點(diǎn)而設(shè)計(jì)，因而在其加熱部分還是存在很大能源浪費(fèi)，因而在日后的開(kāi)發(fā)應(yīng)用中因當(dāng)注意要，對(duì)其加熱部分的選材的改進(jìn)。延時(shí)函數(shù)用include include define uchar unsigned chardefine uint unsigned intsbit ssr=P3^6。 //溫度輸入口struct PID{ unsigned int SetPoint。 // 比例常數(shù) Proportional Const unsigned int Integral。 // 微分常數(shù) Derivative Const unsigned int LastError。 // Error[2] unsigned int SumError。 struct PID spid。uint x=0。uint rout。uint set_temper。uchar flag=0。uchar n=0。//*******溫度小數(shù)部分用查表法**********//uchar code ditab[16] = { 0x00, 0x00, 0x01, 0x01, 0x02, 0x03, 0x03, 0x04, 0x05, 0x05, 0x06, 0x06, 0x07, 0x08, 0x08, 0x09}?；趩纹瑱C(jī)與 PC 機(jī)的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)31/*ACCII 碼對(duì)應(yīng)碼表0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 */ uchar data temp_data[2]={0x00,0x00}。 //顯示單元數(shù)據(jù),共 4 個(gè)數(shù)據(jù),一個(gè)運(yùn)算暫存用uchar temp_5[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}。t0。}//初始化void send_int(void){ TMOD = 0x2