溫度控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)-

《溫度控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)-》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《溫度控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)-（44頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 摘 要 在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對溫度的檢測及控制時(shí)常顯得極其重要。因此，對數(shù)字顯示溫度計(jì)的設(shè)計(jì)有著實(shí)際意義和廣泛的應(yīng)用。本文介紹一種利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對溫度只能控制及顯示方案。本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要研究的是對高精度的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，繼而實(shí)現(xiàn)對對象的測溫。測溫系數(shù)主要包括供電電源，數(shù)字溫度傳感器的數(shù)據(jù)采集電路，LED顯示電路，蜂鳴報(bào)警電路，繼電器控制，按鍵電路，單片機(jī)主板電路。高精度數(shù)字溫度計(jì)的測溫過程，由數(shù)字溫度傳感器采集所測對象的溫度，并將溫度傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，最終由液晶顯示器顯示溫度值。該數(shù)字溫度計(jì)測溫范圍在-55℃~+125℃，精度誤差在0.5℃以內(nèi)，然后通過LED數(shù)碼管直接顯示出溫度值。

2、數(shù)字溫度計(jì)完全可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水銀溫度計(jì)，可以在家庭以及工業(yè)中都可以應(yīng)用，實(shí)用價(jià)值很高。 關(guān)鍵詞：單片機(jī)：ds18b20：LED顯示：數(shù)字溫度. Abstract In our daily life and industrial and agricultural production, the detection and control of the temperature, the digital thermometer has practical significance and a wide range of applications .This article describes

3、 a programmer which use a microcontroller to achieve and display the right temperature by intelligent control .This programmer mainly consists by temperature control sensors, MCU, LED display modules circuit. The main aim of this thesis is to design high-precision digital thermometer and then realiz

4、e the object temperature measurement. Temperature measurement system includes power supply, data acquisition circuit, buzzer alarm circuit, keypad circuit, board with a microcontroller circuit is the key to the whole system. The temperature process of high-precision digital thermometer, from collect

5、ing the temperature of the object by the digital temperature sensor and the temperature transmit ted to the microcontroller, and ultimately display temperature by the LED. The digital thermometer requires the high degree is positive 125and the low degree is negative 55, the error is less than 0.5, L

6、ED can read the number. This digital thermometer could replace the traditional mercurial thermometer, can be used in family or industrial and production, it has a great value. Key words: MCU: DS18B20 : LED display: Digital thermometer。 1.緒 論

7、 3 1.1課題背景 3 1.2立題的目的和意義 4 1.3溫度控制系統(tǒng)的預(yù)期功能和基本原理 4 1.4本系統(tǒng)主要研究內(nèi)容 6 2.多功溫度控制系統(tǒng)總體分析與設(shè)計(jì) 7 2.1 溫度控制系統(tǒng)的組成和工作原理 7 2.2 溫度采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 8 2.3 升降溫控制系統(tǒng) 10 2.4鍵盤顯示系統(tǒng) 11 2.5報(bào)警系統(tǒng) 12 2.6電源系統(tǒng) 13 2.7 硬件電路設(shè)計(jì) 14 2.7.1 系統(tǒng)硬件配置 14 2.7.2 主要元件簡介 14 3.軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 3.1軟件總體設(shè)計(jì) 28 3.2系統(tǒng)初始化函數(shù) 30 3.3 控制函數(shù) 30 3.4鍵盤顯示函數(shù) 31

8、3.5降溫函數(shù) 32 3.6曲線算法 33 3.7采樣 34 結(jié) 論 35 致 謝 37 參考文獻(xiàn) 38 系統(tǒng)源程序 39 基于8051單片機(jī)的溫度采集器 1緒 論 1.1課題背景 溫度控制是自動控制經(jīng)常討論的課題之一，它代表了一類自動控制的方法。而且其應(yīng)用十分廣泛，可以說在生產(chǎn)生活中無處不在，例如鍋爐、電冰箱等。而由溫度控制帶來的時(shí)滯效應(yīng)難題始終困擾著實(shí)際應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，溫度控制技術(shù)得到了很大的進(jìn)步，其應(yīng)用的領(lǐng)域也不斷的擴(kuò)大。 本文將使用8051型單片機(jī)對溫度控制的基本原理實(shí)例化

9、，設(shè)計(jì)一個帶有多功能的、能夠減小時(shí)滯效應(yīng)的溫度采集控制系統(tǒng)。目的是利用畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間學(xué)習(xí)一種利用8051型單片機(jī)進(jìn)行溫度采集控制的方法。 1.2立題的目的和意義 8051型單片機(jī)是常用的控制芯片，在智能儀器儀、工業(yè)檢測控制、機(jī)電一體化等方面取得了令人矚目的成果，用其作為溫度采集控制系統(tǒng)的實(shí)例也很多。使用8051單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)溫度全程的自動控制，而且8051單片機(jī)易于學(xué)習(xí)、掌握，性能價(jià)格比高。 使用8051型單片機(jī)設(shè)計(jì)溫度采集控制系統(tǒng)，可以即時(shí)、精確的反映溫度變化。完成諸如升溫到特定溫度、降溫到特定溫度、在溫度點(diǎn)保持恒溫等多種控制方式，可以應(yīng)用到空調(diào)、鍋爐、電熱器一類的設(shè)備上。

10、 1.3溫度控制系統(tǒng)的預(yù)期功能和基本原理 多功能溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷是滿足實(shí)際生產(chǎn)中溫度控制的需要。為此本系統(tǒng)針對實(shí)際應(yīng)用開發(fā)了兩種溫度控制的模式。 第一種控制模式類似于空調(diào)，鍋爐等需要保持在一定區(qū)間內(nèi)恒溫的設(shè)備，他們都需要有加溫或降溫功能，有的當(dāng)溫度超過一定上限時(shí)會報(bào)警。本系統(tǒng)中把這種工作模式命名為Control模式，簡寫為C模式。系統(tǒng)工作在這種模式下時(shí)，首先系統(tǒng)會提示用戶輸入溫度的上限與下限的溫度值。然后根據(jù)實(shí)際溫度的情況決定采取那些方案。如下圖1—3—1所示： 圖1—3—1 第一種控制模式示意圖 該時(shí)刻的實(shí)際溫度低于用戶設(shè)定的下限溫度，

11、所以此時(shí)刻系統(tǒng)正處于升溫狀態(tài)，直到實(shí)際溫度到達(dá)上限溫度值，系統(tǒng)才停止升溫。反之，如果實(shí)際溫度高于用戶設(shè)定的下限值時(shí)，系統(tǒng)處于降溫狀態(tài)。當(dāng)實(shí)際溫度超過用戶設(shè)定的上、下限溫度時(shí)，系統(tǒng)還會通過聲音、警報(bào)燈來報(bào)警，同時(shí)啟動相應(yīng)的降升溫措施。 第二種模式在日常生產(chǎn)中是十分普遍的，例如鑄造模具、熱時(shí)效處理等都需要完成“升溫－恒溫－降溫”反復(fù)的過程。本系統(tǒng)模擬了熱時(shí)效的處理過程，采用“升溫－恒溫－升溫－恒溫－降溫－恒溫－降溫”的梯形曲線過程，如下圖1—3—2所示的： 圖1—3—2圖1—3—1 第二種控制模式示意圖 這種模式對溫度控制的要求比較高，技術(shù)指標(biāo)也很多，例如必須保持采

12、樣時(shí)間有單位并且均勻、升溫降溫的過程要穩(wěn)定、迅速等。 常用的溫度控制算法都采用PID算法。本設(shè)計(jì)從成本、設(shè)計(jì)復(fù)雜度、實(shí)用性及開發(fā)時(shí)間諸多因素的考慮采用了DDC算法，主要體現(xiàn)在升降溫過程中。系統(tǒng)為典型的反饋式溫度控制系統(tǒng)，組成部分見圖1—3—3。其中數(shù)字控制器的功能由8051單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。 圖1—3—3溫度控制系統(tǒng)組成框圖 1.4本系統(tǒng)主要研究內(nèi)容 本系統(tǒng)所要完成的任務(wù)是： （1）能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的采樣溫度值。 （2）能夠以DDC控制方式，進(jìn)行升溫、降溫過程。 （3）完成溫度梯形曲線的變化過程。 （4）更加人性化的設(shè)計(jì)。上、下界限溫度能夠用

13、戶輸入并顯示，聲音、警報(bào)燈的報(bào)警功能等。  2.多功溫度控制系統(tǒng)總體分析與設(shè)計(jì) 2.1 溫度控制系統(tǒng)的組成和工作原理 多功能溫度控制系統(tǒng)能是以8051單片機(jī)作為核心，周邊設(shè)備使用DS18B20型單線智能溫度傳感器、液晶顯示芯片74HC00、繼電器及其驅(qū)動電路、紅、藍(lán)色發(fā)光二極管、蜂鳴器、電加熱器、直流電機(jī)風(fēng)扇等。經(jīng)DS18B20采集到的數(shù)字量與用戶設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較，即可得到現(xiàn)場溫度和設(shè)定溫度的偏差。用戶設(shè)定值由鍵盤輸入。由8051單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字控制器按最小拍進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算出所需要的控制量。數(shù)字控制器的輸出經(jīng)標(biāo)度變換后送給8051內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩碗娖降牟煌?/p>

14、持續(xù)時(shí)間，送至繼電器及其驅(qū)動電路，觸發(fā)晶閘管并改變其導(dǎo)通角大小，從而控制電加熱器的加熱電壓，起到控溫的作用。 系統(tǒng)基本硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2—1—1所示。其功能和原理如下： （1）8051：負(fù)責(zé)中心運(yùn)算和控制，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個模塊的工作。 （2）溫度溫度傳感器DS18B20：負(fù)責(zé)溫度與數(shù)字量的轉(zhuǎn)化。其精度可精確到小數(shù)點(diǎn)后四位。 （3）功率模塊：采用隨機(jī)型固態(tài)繼電器控制加熱設(shè)備的方式。隨機(jī)型固態(tài)繼電器采用低電壓輸入方式，一般為DC3～10V，用可控硅做輸出器件。這樣控制部分與大功率部分實(shí)現(xiàn)隔離，可抑制干擾。 圖2—1—1系統(tǒng)基本硬件結(jié)構(gòu)框圖 （4）人機(jī)交互模塊

15、：用4X1鍵盤和液晶顯示器構(gòu)成友善的人機(jī)交互界面。 （5）抗干擾模塊：使用看門狗芯片X25045，其看門狗功能將對系統(tǒng)起到有效的監(jiān)視作用，內(nèi)含512B串行E2PROM，具有掉電非易失特性，在本系統(tǒng)中做數(shù)據(jù)備份用。 （6）紅、藍(lán)色LED，蜂鳴器：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的報(bào)警功能。當(dāng)溫度超過用戶設(shè)定的上、下限值時(shí)系統(tǒng)將報(bào)警。LED燈在單片機(jī)的控制下點(diǎn)亮，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，通知用戶采取相應(yīng)的措施。 2.2 溫度采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 在設(shè)計(jì)此類系統(tǒng)時(shí)，傳統(tǒng)的方法是通過熱敏電阻或模擬集成溫度傳感器采集溫度的模擬量，再用A/D器將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送給單片機(jī)，這些方案的主要缺點(diǎn)是精度差，（例如典型的模擬集成溫度

16、傳感器AD590的精度僅為0.5℃）并且因?yàn)椴捎昧薃/D轉(zhuǎn)換器使電路過于復(fù)雜?；诤喕娐?，提高性價(jià)比的考慮，本設(shè)計(jì)采用集成化智能型溫度傳感器DS18B20完成現(xiàn)場溫度的采集。系統(tǒng)電路圖如圖2—2—1所示 圖2—2—1溫度轉(zhuǎn)換采集系統(tǒng)電路圖 DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)單線智能溫度傳感器，其采用DALLAS公司獨(dú)特的“單線（1—Wire）總線”專有技術(shù)，通過串行通信接口（I/O）直接輸出被測溫度值（9～12位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，含符號位）。其工作在在12位模式下時(shí)，所對應(yīng)的溫度分辨力高達(dá)0.0625℃。溫度/數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)

17、間的典型值為93.75ms。 根據(jù)定義，單線總線只有一根線，這意味著總線上每個器件只能分時(shí)驅(qū)動單線總線，并要求每個器件必須有漏極開路輸出或三態(tài)輸出的特性。 DS18B20的單線接口I/O就屬于漏極開路輸出。在單線總線上必須接上拉電阻，其電阻值約為5KΩ（標(biāo)稱值可取5.1 KΩ或4.7 KΩ）。當(dāng)單線總線上掛有多個從屬器件時(shí)，也稱之為多點(diǎn)總線。 單線總線雜空閑狀態(tài)下呈高電平。操作單線總線時(shí)，必須從空閑狀態(tài)開始。單線總線加低電平的轉(zhuǎn)換時(shí)間超過480us時(shí)，總線上所有的器件均被復(fù)位。在主CPU發(fā)出復(fù)位脈沖后，從屬器件就發(fā)出應(yīng)答脈沖（PRESENCE

18、PULSE），來通知主CPU它已經(jīng)作好了接收數(shù)據(jù)和命令的準(zhǔn)備工作。 DS18B20與微處理器的電路接法如圖2—2—2所示： 寄生電源接法 外部電源接法 圖2—2—2 DS18B20與微處理器連接圖 而傳統(tǒng)溫度采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)則通過溫度傳感器集成芯片將溫度變化量轉(zhuǎn)換成電流值變化量，輸入放大電路轉(zhuǎn)換為電流變化量，再輸入ADC0809將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。利用單片機(jī)采集并存儲采集到的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)電路圖如下圖2—2—3所示。 圖2—2—3傳統(tǒng)溫度采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電路圖 2.3 升降溫控制系統(tǒng) 本系統(tǒng)使用DDC控制技術(shù)。DDC控制

19、是當(dāng)現(xiàn)場溫度在用戶設(shè)定的上、下限溫度范圍內(nèi)時(shí)，加熱器或降溫器的工作隨著溫度接近臨界值而相應(yīng)調(diào)整的一種控制方式，通常所說的DDC段一般定為5℃，當(dāng)溫度變化超出這個范圍時(shí)，加熱器或降溫器被控制為DDC控制，一般有下面二種控制方式：時(shí)間DDC型、電流DDC型，DDC控制能消除"開關(guān)"型控制產(chǎn)生的鋸齒波形，減少對電網(wǎng)的沖擊，如圖2—3—1的DDC控制一般不用在負(fù)載變化范圍較大而控制精度又較高的場合。 圖2—3—1 DDC控制下的現(xiàn)場溫度曲線 此系統(tǒng)由繼電器及其驅(qū)動電路，直流電機(jī)風(fēng)扇，散熱片及電加熱器組成，完成溫度的升降。利用繼電器及其驅(qū)動電路，直流電機(jī)風(fēng)扇相組合可實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速

20、控制，驅(qū)動電路實(shí)際上是一個復(fù)雜的放大電路，如圖2—3—2所示： 圖2—3—2繼電器及其驅(qū)動電路電路圖 連接到直流電機(jī)風(fēng)扇后，轉(zhuǎn)動方向是由電壓來控制的，電壓為正則正轉(zhuǎn)，電壓為負(fù)則反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速大小則是由輸出脈沖的占空比來決定的，正向占空比越大則轉(zhuǎn)速越快，反向轉(zhuǎn)則占空比越小轉(zhuǎn)速越快。見下面圖2—3—3: 圖2—3—3直流電機(jī)風(fēng)扇控制脈沖圖 在程序設(shè)計(jì)中用P1.4控制送出脈沖。P1.4為“1”時(shí)，輸出12V；P1.4為“0”時(shí)，輸出0V。用輸出脈沖后的延時(shí)時(shí)間來決定輸出電壓值，具體的情況將在第三章中說明。 2.4鍵盤顯示系統(tǒng)

21、 本系統(tǒng)的用戶界面利用人機(jī)工程學(xué)原理，運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)理論和系統(tǒng)科學(xué)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其能夠適合操作者的應(yīng)用需求。LCD的應(yīng)用使操作者能夠用容易理解的方式顯示控制系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)和操作者關(guān)心的信息，例如當(dāng)前時(shí)間、當(dāng)前溫度、上限溫度、下限溫度。系統(tǒng)給操作者提供容易理解和充分的信息提示，以方便操作者的正確使用。同時(shí)，還考慮了用戶操作界面有較好的容錯能力，提高了系統(tǒng)的整體綜合能力。系統(tǒng)的連接圖如圖2—4—1所示。 圖2—4—1鍵盤顯示系統(tǒng)電路圖 本設(shè)計(jì)由74HC00芯片控制的4鍵鍵盤和液晶顯示器組成，以實(shí)現(xiàn)用戶的輸入與數(shù)據(jù)輸出。第一個鍵的作用是配合第三個鍵（

22、加1）和第四個鍵（減1）對進(jìn)行時(shí)間設(shè)定，第二個鍵的作用是配合第三個鍵（加1）和第四個鍵（減1）對上、下限溫度進(jìn)行設(shè)定。 2.5報(bào)警系統(tǒng) 報(bào)警系統(tǒng)由聲報(bào)警和光報(bào)警組成。聲報(bào)警通過P1.6接控制愛迪克系統(tǒng)的音效模塊發(fā)聲，用單片機(jī)控制P1.6產(chǎn)生一定頻率的方波就可以實(shí)現(xiàn)音效模塊的發(fā)聲。音效模塊是一個帶有揚(yáng)聲器的放大電路。其電路圖如圖2—5—1所示。 圖2—5—1報(bào)警系統(tǒng)（聲報(bào)警）電路圖 光報(bào)警由1個紅色發(fā)光二極管和1個藍(lán)色發(fā)光二極管組成，一共需要2根數(shù)據(jù)線，使用單片機(jī)直接控制。要實(shí)現(xiàn)的功能是在第一種工作模式下時(shí)，當(dāng)現(xiàn)場溫度高

23、于用戶設(shè)定的上限溫度時(shí)，紅色發(fā)光二極管點(diǎn)亮；當(dāng)現(xiàn)場溫度低于用戶設(shè)定的下限溫度時(shí)，藍(lán)色發(fā)光二極管點(diǎn)亮。在第二種工作模式下，保持恒久熄滅狀態(tài)。其電路圖如圖2—5—2所示。 圖2—5—2報(bào)警系統(tǒng)（光報(bào)警）電路圖 2.6電源系統(tǒng) 電源的濾波、保護(hù)電路對電源有重要的意義，系統(tǒng)能否安全使用，很大程度上取決于電源的穩(wěn)定和保護(hù)。本設(shè)計(jì)使用4個二極管構(gòu)成的橋式整流電路為其整流電路，如圖2—6—1所示。濾波電路選用電容濾波，穩(wěn)壓選用三穩(wěn)壓塊7805和7812，此電路簡單適用。繼電器和直流電機(jī)風(fēng)扇用到12V電源，單片機(jī)等使用+5V電源。

24、 本電源系統(tǒng)由U1（7805）、U2（7812）和發(fā)光二極管LED及相關(guān)阻容元件構(gòu)成，其中U1輸出穩(wěn)定的5V電壓，U1輸出穩(wěn)定的12V電壓。發(fā)光二極管在這里作為電源指示，R3為LED的限流電阻。C8，C9，C10，C11為電源濾波電容。 圖2—6—1電源系統(tǒng)電路圖 2.7 硬件電路設(shè)計(jì) 2.7.1 系統(tǒng)硬件配置 采用總線型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。由P0口作數(shù)據(jù)線，P0口和P2口共同作地址線。 2.7.2 主要元件簡介 8051單片機(jī) 8051是Intel公司于80年代初推出的8位嵌入式微控制器（內(nèi)部數(shù)據(jù)總線為

25、8位，外部數(shù)據(jù)總線為8位），它與MCS－96系統(tǒng)中的其它芯片相比，具有性能高、功能全、售價(jià)低廉、使用方便（48PINDIP）等優(yōu)點(diǎn)。8051在工業(yè)應(yīng)用方面有許多明顯的特點(diǎn)，它具有靈活方便的8位總線外圍支援器擴(kuò)展功能，而在數(shù)據(jù)處理方面又有8位微機(jī)的快速功能。由于大的高度集成化已把許多常駐用的輸入檢測輸出控制通道都制作在同一塊硅片上，大大地靈活了外部連線，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性并且速度快（時(shí)鐘12MHz），非常適合于工業(yè)環(huán)境下安裝使用。因此本系統(tǒng)CPU選用8051芯片。 8051單片機(jī)引腳采用40雙列直插式封裝結(jié)構(gòu)。其引腳圖如圖2—7—1所示。8051CPU中的主要元件有：高速寄存器陣列、特殊功能寄

26、存器（SFR）、寄存器控制器和算術(shù)邏輯單元（RALU）。它與外部通訊是通過特殊功能寄存器SFR或存儲器控制器進(jìn)行的。8051CPU的主要特色是體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，售價(jià)低，使用方便。此外，通過SFR還可以直接控制I/O、A/D、PWM、串行口等部件的有效運(yùn)行。 CPU內(nèi)部的一個控制單元和兩條總線寄存器陣列和EALU連接起來。這兩條總線是：16位地址總線（A-BUS）和8位數(shù)據(jù)總線（D-BUS）。數(shù)據(jù)總線僅在RALU與寄存器陣列或SFR之間傳送數(shù)據(jù)，地址總線用作上述數(shù)據(jù)傳送的地址總線或用作與寄存器控制器連接的多路復(fù)用地址/數(shù)據(jù)總線。CPU對片內(nèi)RAM訪問是直接訪問和通過寄存器R0，R1

27、間接訪問的。 8051工作時(shí)所需的時(shí)鐘可通過其XTALL輸入引腳由外部輸入，也可采用芯片內(nèi)部的振蕩器。8051的工作頻率為6～12MHz。在本系統(tǒng)中采用11.0592MHz頻率。 圖2—7—1 8051單片機(jī)引腳圖 8051每次上電時(shí)必須復(fù)位。所謂復(fù)位，就是讓單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在正式工作之前處于一種特定狀態(tài)，即正式工作前的起點(diǎn)，這個任務(wù)就是由復(fù)位電路來完成。8051單片機(jī)在引腳RESET/Vpp出現(xiàn)高電平時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)位和初始化。RESET由高電平變低電平后，單片機(jī)從0000h地址開始執(zhí)行程序，其初始復(fù)位不影響內(nèi)部RAM的狀態(tài)，包括工作寄存器R7～R0。在正常運(yùn)行的情況下，要實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，必須

28、使RESET引腳至少保持兩個機(jī)器周期的高電平。CPU在第二個機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位操作，以后每一個機(jī)器周期重復(fù)一次，直至RESET端電平變低。復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE及PSEN信號。8051的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2—7—2所示。 圖2—7—2 8051單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 2. 1602液晶顯示器 液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。 本設(shè)計(jì)使用的字符型液晶模塊是一種用5x7點(diǎn)陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，容量為1行2行16個字。 1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中VS

29、S為地電源，VDD接5V正電源，V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地電源時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會產(chǎn)生“鬼影”，可通過一10KΩ的電位器調(diào)整對比度。RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。RW為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)存儲了160個點(diǎn)陣字符圖形

30、， 如圖2-7-1所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。 1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表2—7—1所示: 表2—7—1 1602液晶模塊指令表 指令 S /W 7 6 5 4 3 2 1 0 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0

31、 1 * 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 /D S 顯示開/關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 /C /L * * 置功能 0 0 0 0 1 L N F * * 置字符發(fā)生存儲器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲器地址（ACG） 置數(shù)據(jù)存儲器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲器地址（ADD） 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 F 計(jì)數(shù)器地址（AC） 寫數(shù)到CGRAM或DDRRAM 1 0 要寫的數(shù)據(jù) 從CGRA

32、M或DDRRAM 1 1 讀出的數(shù)據(jù) 1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都可以通過指令編程來實(shí)現(xiàn)。（說明：1為高電平、0為低電平） 指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置 指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H 指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效 指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 指令5：光標(biāo)或顯示移位

33、 S/C：高電平時(shí)移動顯示的文字，低電平時(shí)移動光標(biāo) 指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符 指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置 指令8：DDRAM地址設(shè)置 指令9：讀忙信號和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令10：寫數(shù)據(jù) 指令11：讀數(shù)據(jù) 1602液晶顯示模塊可以和單片機(jī)8051直接連接，電路如圖2—7—3所示。 圖2—7—31602液晶模塊與8051單片機(jī)連接圖 液晶顯示模塊是一個慢顯示

34、器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。 1602的內(nèi)部顯示地址。 表2—7—2 1602液晶模塊內(nèi)部顯示地址圖 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 2 40 41 42 43 44 45 46 47

35、 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F 比如第二行第一個字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位D7恒定為高電平1所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H) 以下是在液晶模塊的第二行第一個字符的位置顯示字母“A”的程序： RS EQU P3.0 RW EQU P3.1 E EQU P3.5 ORG 0000H MOV P1,#00000001B ；清屏 ACALL ENABLE MOV P1

36、,#00111000B ；8位2行5x7點(diǎn)陣 ACALL ENABLE MOV P1,#00001111B ；顯示器開、光標(biāo)開、閃爍開 ACALL ENABLE MOV P1,#00000110B ；文字不動，光標(biāo)自動右移 ACALL ENABLE MOV P1,#0C0H ；寫入顯示起始地址（第二行第一個位置） ACALL ENABLE MOV P1,＃01000001B ；字母A的代碼 SETB RS ；RS=1 CLR RW ；RW=0 CLR E ；E=0 ACALL DELAY SETB E ；E=1 AJMP $ ENABLE: CLR RS ；寫入控

37、制命令的子程序 CLR RW CLR E ACALL DELAY SETB E RET DELAY: MOV P1,#0FFH ；判斷液晶顯示器是否忙的子程序 CLR RS SETB RW CLR E NOP SETB E JB P1.7,DELAY ；如果P1.7為高電平表示忙就循環(huán)等待 RET 程序在開始時(shí)對液晶模塊功能進(jìn)行了初始化設(shè)置，約定了顯示格式。注意顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動右移的，無需人工干預(yù)，每次輸入指令都先調(diào)用判斷液晶模塊是否忙的子程序DELAY，然后輸入顯示位置的地址0O0H，最后輸入要顯示的字符A的代碼41H。 3. DS18B20數(shù)字溫度

38、傳感器 　 DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1－Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 一、DS18B20的性能特點(diǎn) （1）DS18B20采用DALLAS公司獨(dú)特的“單線（1-Wire）總線”專有技術(shù)，通過串行通信接口（I/O）直接輸出被測溫度值（9位二進(jìn)制數(shù)，含符號位）。 （2）測溫范圍是—55～+125℃。其分辯力為0.5℃，但若采用高分辨力模式，分辯力可達(dá)0.1℃。溫度/數(shù)字量轉(zhuǎn)換時(shí)間的典型值為200ms，最大值為500 ms。 （3）內(nèi)含64位經(jīng)過激光

39、修正的只讀存儲器ROM，扣除8位產(chǎn)品系列號和8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC之后，產(chǎn)品序號占48位。出廠前就作為DS18B20唯一的產(chǎn)品序號，存入其ROM中，在構(gòu)成大型溫控系統(tǒng)時(shí)，允許在單線總線上掛接多片DS18B20。 （4）適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)。 （5）用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限并寫入隨機(jī)存儲器RAM中。利用報(bào)警搜索命令和尋址功能，可迅速識別出發(fā)生了溫度越限報(bào)警的器件。 （6）內(nèi)含寄生電源。該器件既可以由單線總線供電，也可選用外部+5V電源（允許電壓范圍是3.4～5.5V），進(jìn)行溫度/數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)的工作電流約為1.5 mA，待機(jī)電流僅為25uA，典型功耗為5mW。 二、DS18B20

40、的引腳介紹 PR—35封裝的DS18B20的引腳排列圖2—7—4，其引腳功能描述見表2-7-1。 圖2—7—4 DS18B20的引腳排列圖 DS18B20詳細(xì)引腳功能描述 序號 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 3 VDD 可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。 表2—7—3 DS18B20引腳功能描述圖 三、DS1820的工作原理 DS1820的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2—7—5所示。由圖2—7—5可知，DS18

41、20由三個主要數(shù)字器件組成：① 64bit閃速ROM；②溫度傳感器；③非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL。64bit閃速ROM的結(jié)構(gòu)如圖2—7—6所示 圖2—7—5 DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖2—7—6 DS1820內(nèi)部的64bit閃速ROM結(jié)構(gòu)圖 它既可寄生供電也可由外部５Ｖ電源供電。在寄生供電情況下，當(dāng)總線為高電平時(shí)，DS1820從總線上獲得能量并儲存在內(nèi)部電容上當(dāng)總線為低電平時(shí)，由電容向DS1820供電。 DS1820的測溫原理：內(nèi)部計(jì)數(shù)器對一個受溫度影響的振蕩器的脈沖計(jì)數(shù)，低溫時(shí)振蕩器的脈沖可以通過門電路，而當(dāng)?shù)竭_(dá)某一設(shè)置高溫時(shí)振蕩器的脈

42、沖無法通過門電路。計(jì)數(shù)器設(shè)置為-55℃時(shí)的值，如果計(jì)數(shù)器到達(dá)0之前，門電路未關(guān)閉，則溫度寄存器的值將增加，這表示當(dāng)前溫度高于-55℃。同時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位在當(dāng)前溫度值上，電路對振蕩器的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)直到回零。如果門電路仍然未關(guān)閉，則重復(fù)以上過程。溫度表示值為9bit，高位為符號位，其結(jié)構(gòu)如下： 對DS1820的使用，多采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。處理時(shí)，將DS1820信號線與單片機(jī)一位口線相連，單片機(jī)可掛接多片DS1820，從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)。 系統(tǒng)對DS1820的操作以ROM命令和存儲器命令形式出現(xiàn)。 （1）ROM命令代碼及其含義 ?READR

43、OM命令代碼［33H］：如果只有一片DS1820，可用此命令讀出其序列號，若在線DS1820多于一個，將發(fā)生沖突。 ?MATCHROM命令代碼［55H］：多個DS1820在線時(shí)，可用此命令匹配一個給定序列號的DS1820，此后的命令就針對該DS1820。 ?SKIPROM命令代碼［CCH］：此命令執(zhí)行后的存儲器操作將針對在線的所有DS1820。 ?SEARCHRDH命令代碼［F0H］：用以讀出在線的DS1820的序列號。 ?ALARMSEARCH命令代碼［ECH］：當(dāng)溫度值高于TH或低于TL中的數(shù)值時(shí)，此命令可以讀出報(bào)警的DS1820。 （2）存儲器操作命令代碼

44、及其含義 ?WRITESCRATCHPAD命令代碼［4EH］：寫兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)到溫度寄存器。 ?READSCRATCHPAD命令代碼[BEH]：讀取溫度寄存器的溫度值。 ?COPYSCRATCHPAD命令代碼［48H］：將溫度寄存器的數(shù)值拷貝到EERAM中，保證溫度值不丟失。 ?CONVERT命令代碼［44H］：啟動在線DS1280做溫度A/D轉(zhuǎn)換。 ?RECALL EE命令代碼［B8H］：將EERAM中的數(shù)值拷貝到溫度寄存器中。 ?READPOWERSUPPLY命令代碼［B4H］：在本命令送到DS1280之后的每一個讀數(shù)據(jù)間隙，指出

45、電源模式：“0”為寄生電源；“1”為外部電源 四、DS18B20的使用方法 由于DS18B20采用的是1－Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對AT89S51單片機(jī)來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來完成對DS18B20芯片的訪問。 由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從

46、主機(jī)主動啟動寫時(shí)序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 DS18B20的復(fù)位時(shí)序 DS18B20的讀時(shí)序 對于DS18B20的讀時(shí)序分為讀0時(shí)序和讀1時(shí)序兩個過程。對于DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個讀時(shí)序過程，至少需要60us才能完成。 DS18B20的寫時(shí)序 對于DS18B20的寫時(shí)序仍然分為寫0時(shí)序和寫1時(shí)序兩個過程。對于DS18B20寫0時(shí)序和寫1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫0時(shí)序時(shí)，單總線要

47、被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。 X25045看門狗芯片 在微機(jī)智能測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，斷電數(shù)據(jù)保存功能、看門狗功能、上電掉電復(fù)位功能、電源電壓監(jiān)控功能等對系 統(tǒng)是非常重要的。美國Xicro公司生產(chǎn)的X25045芯片集上述功能于一身，這種組合大大簡化了硬件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的 可靠性，減少了對印制電路板的空間要求，降低了成本和系統(tǒng)功耗。 　 X25045芯片的引腳排列如圖2—7—7所示。 圖2—7—7看門狗芯片X25045引腳圖 CS（①腳）為

48、片選輸入端，CS電平變化將復(fù)位看門狗定時(shí)器?！? SO（②腳）為串行輸出端，數(shù)據(jù)由此腳輸出，串行時(shí)鐘SCK（⑤腳）的下降沿同步輸出數(shù)據(jù)?！? WP（③腳）為寫保護(hù)輸入端，當(dāng)WP為低電平時(shí)，X25045的非易失性寫操作被禁止，其它功能正常，WP為高電平時(shí)所有功能正常?！? SI（⑥腳）為串行輸入端，所有寫入的數(shù)據(jù)、操作碼、字節(jié)地址在此腳上輸入，數(shù)據(jù)由串行時(shí)鐘的上升沿鎖存?！? RESET（⑦腳）為復(fù)位輸出端，高電平有效，漏極開路輸出方式。用于電源檢測和看門狗定時(shí)器?！? Vss（④腳）為接地端?！? Vcc（⑧腳）為電源正端，X25045芯片的電源電壓有兩種規(guī)格，一種是4．5V至5．

49、5V，另一種是2．7V至5．5V?！? X25045芯片有4K位串行E2PROM；可編程的看門狗定時(shí)器；低電壓Vcc檢測；直至Vcc＝1V復(fù)位輸出有效；SPI接口方式；低功耗，待機(jī)電流為10μA，工作電流為3mA，工作電壓為2．7V至5V；具有塊鎖定保護(hù)功能，可以保護(hù)1／4，1／2，或所有E2PROM陣列；片內(nèi)異常事件寫保護(hù)：上電、掉電保護(hù)電路，寫鎖存，寫保護(hù)引腳；1MHz時(shí)鐘頻率；可擦寫次數(shù)為 100000次，數(shù)據(jù)保存期為100年；ESD靜電放電保護(hù)；有8引腳DIP和SOIC或14引腳TSSOP封裝三種形式；高電平復(fù)位信號 輸出?！? X25045共有6條指令，如表2—7—4所示。所有指

50、令都以MSB（最高有效位）2在前方式傳送。讀寫指令中3位的A8是高位地址，此位用于選擇器件的上半部或下半部。 表2—7—4 X25045指令表 X25045內(nèi)部的狀態(tài)寄存器格式、 表2—7—5 X25045內(nèi)部狀態(tài)寄存器格式表 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 X X WD1 WD0 BL1 BL0 WLE WIP WIP位表示X25045是否忙于向E2PROM寫數(shù)據(jù)。該位是只讀位，WIP為0表示沒有寫操作在進(jìn)行，可向E2PROM寫數(shù)據(jù)；WIP為1時(shí)表示正在進(jìn)行寫操作，此時(shí)不能向E2PROM寫數(shù)據(jù)。　 WEL位

51、表示寫使能鎖存器的狀態(tài)。該位是只讀位，由 WRDI指令復(fù)位，寫使能鎖存器被復(fù)位時(shí)向E2PROM寫操作被禁止。　 WRSR指令可以對狀態(tài)寄存器中非易失性位BL1、BL0、WD1、WD0進(jìn)行設(shè)置。BL1和BL0位確定E2PROM的塊保護(hù)地址范圍，被保護(hù)地址范圍與這兩位的關(guān)系如表2—7—6所示。 表2—7—6 BL1和BL0位與被保護(hù)地址范圍關(guān)系表 WD1和WD0位是看門狗定時(shí)器超時(shí)選擇的設(shè)定位，超時(shí)選擇如表2—7—7所示。 表2—7—7 WD1和WD0位與看門狗定時(shí)值關(guān)系表

52、 三軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1軟件總體設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)是為了滿足系統(tǒng)功能的需要。其總體流程圖如圖3—1—1所示： 圖3—1—1軟件總體流程圖 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用了模塊化設(shè)計(jì)方法，對每一個功能編寫了一個或幾個功能函數(shù)，下表3—1—1說明了功能所對應(yīng)的函數(shù)。 表3—1—1本設(shè)計(jì)各項(xiàng)功能所對應(yīng)的功能函數(shù) 功能 函數(shù) 主函數(shù) void main(void) 聲音警報(bào)、提示音 void sound(short) LED燈報(bào)警 void led(void) 用戶數(shù)據(jù)輸入 void in8051

53、(short *p) 延時(shí) void delay(int) DDC降溫 void cool(short) 液晶顯示 void display(short,short) 采樣轉(zhuǎn)換溫度 Short ds18b20(void) 設(shè)定系統(tǒng)工作模式，系統(tǒng)初始化 short getmode(void) A模式下的溫度控制 void control(short,short) 3.2系統(tǒng)初始化函數(shù) 系統(tǒng)初始化函數(shù)主要完成系統(tǒng)的初始化和設(shè)定系統(tǒng)的工作狀態(tài)。它的工作步驟是： （1）系統(tǒng)啟動時(shí)，液晶顯示器的時(shí)間顯示為“00—00—00”，當(dāng)前溫度顯示為當(dāng)前的環(huán)境溫度值，用戶設(shè)定

54、的上、下限溫度默認(rèn)為30℃和10℃。表示系統(tǒng)已經(jīng)正常啟動，可以工作。 （2）等待用戶設(shè)定工作模式。用戶可通過第一個鍵選擇設(shè)定時(shí)間，然后配合使用第三個鍵（加1）和第四個鍵（減1）對進(jìn)行時(shí)間設(shè)定；也可通過第二個鍵選擇設(shè)定上、下限溫度，然后配合第三個鍵（加1）和第四個鍵（減1）對上、下限溫度進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)設(shè)定的上、下限溫度為同一值時(shí)進(jìn)入第一種工作模式，當(dāng)設(shè)定的上、下限溫度為不同值時(shí)進(jìn)入第二種工作模式。 程序的流程圖如下圖3—2—1所示： 圖3—2—1系統(tǒng)初始化程序流程圖 3.3 控制函數(shù) 控制函數(shù)是決定系統(tǒng)將要進(jìn)行什么工作的。如溫度高于上限時(shí)需要降溫，低于下限時(shí)需要升溫，溫度

55、過高時(shí)啟動報(bào)警等等。在系統(tǒng)的1模式下專有一個控制函數(shù)，名為void control(short i,short j)。實(shí)際上主函數(shù)也算的上一個控制函數(shù)，其C模式的控制方式和control()函數(shù)類似，只不過比control()函數(shù)更加完善些?？刂坪瘮?shù)的流程采用分支結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，程序流程如圖3—3—1所示。 圖3—3—1控制程序流程圖 3.4鍵盤顯示函數(shù) 第一個鍵的作用是選擇設(shè)定時(shí)間，可配合使用第三個鍵（加1）和第四個鍵（減1）對進(jìn)行時(shí)間設(shè)定；第二個鍵的作用是選擇設(shè)定上、下限溫度，可配合第三個鍵（加1）和第四個鍵（減1）對上、下限溫度進(jìn)行設(shè)定

56、。 程序的流程圖如下圖3—4—1所示： 圖3—4—1 按鍵處理子程序流程圖 3.5降溫函數(shù) 降溫函數(shù)是實(shí)現(xiàn)溫度控制比例控制方式的重要環(huán)節(jié)，體現(xiàn)了整個系統(tǒng)的先進(jìn)性。函數(shù)名為void cool(short i)，其中i為主函數(shù)中給定的參數(shù)，參數(shù)值等于實(shí)際溫度與上限溫度的差。當(dāng)（實(shí)際溫度－上限溫度）>0時(shí)，cool()函數(shù)將啟用控制直流電機(jī)風(fēng)扇，根據(jù)差值的大小決定風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。根據(jù)2.3小節(jié)中說明的那樣，驅(qū)動電路的輸出電壓和輸入脈沖的占空比有關(guān)，可根據(jù)參數(shù)i的值來決定占空比。cool()函數(shù)使用脈沖信號在正方向的延時(shí)時(shí)間和在負(fù)方向的延時(shí)時(shí)間的比值來決

57、定占空比。另外說明以下本系統(tǒng)使用的風(fēng)扇占空比越小轉(zhuǎn)速越快，也就是反轉(zhuǎn)。 如下程序： j=10000;//保持一個加到勻速的時(shí)間 while(j>0) {//比值大,轉(zhuǎn)速小 P1_1=1; delay(21-3*i);//電壓關(guān)系 P1_1=0; delay(1); j--;} 占空比＝delay(21-3*i)：delay(1) 21-3i這個公式是經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)得出的。首先這個公式滿足參數(shù)i越大占空比越小，并且實(shí)際測量的電壓區(qū)間也滿足風(fēng)扇電壓的需要。 i由1到7的參數(shù)占空比和電壓的關(guān)系表

58、 3—5—1占空比和電壓關(guān)系表 參數(shù)i 電壓（伏特） 占空比 1 5.12 26 2 5.63 22 3 6.11 18 4 6.74 14 5 7.54 10 6 8.56 6 7 9.92 2 實(shí)際上在參數(shù)i為1、2時(shí)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速不理想，所以使用了3及其之后的參數(shù)值，當(dāng)0

59、恒溫－升溫－恒溫－降溫－恒溫－降溫”7個過程，如采用順序結(jié)構(gòu)代碼的重復(fù)率將會很高，可以設(shè)計(jì)使用循環(huán)完成。 圖3—6—1 溫度控制曲線圖 可將7個過程分成圖中的4段，每段都包括一個升溫或降溫過程和一個恒溫過程。恒溫過程使溫度保持恒定，高于恒定溫度啟動降溫設(shè)備，低于恒定溫度啟動升溫設(shè)備，同時(shí)使用計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，本系統(tǒng)恒溫時(shí)間為60秒。 編寫一段4次的循環(huán)完成該功能，代碼如下： for (i=0;i<4;i++)//4個過程:溫度變化+恒溫.i case 0,1升.2,3降 {numstart; //開始計(jì)時(shí) if (i<2)

60、{do 升溫 while(溫度<界限[i]);} else {do 降溫while(溫度>界限[i]);} if (i<3) do 恒溫 while(60秒以內(nèi))； numend; //結(jié)束計(jì)時(shí)} 3.7采樣 為了滿足曲線的技術(shù)指標(biāo)，對系統(tǒng)的采樣方式進(jìn)行了改進(jìn)。一般的溫度控制程序采樣是根據(jù)系統(tǒng)的速度采樣或是延時(shí)采樣，前者會使系統(tǒng)反復(fù)振蕩。例如溫度升高時(shí)由27度到28度，系統(tǒng)會由27度到28度來回振蕩，從液晶顯示器上根本看清顯示的是什么。如果使用打印機(jī)將十分可怕，系統(tǒng)將始終打印而不做其它工作。雖然使用采樣延時(shí)可以緩解這種情況，但延時(shí)的時(shí)間過長會影響控

61、制，因?yàn)檠訒r(shí)時(shí)間是占用CPU的，延時(shí)時(shí)間內(nèi)什么工作也做不了。通常看到的現(xiàn)象是系統(tǒng)不連續(xù)工作，例如系統(tǒng)處于降溫過程，但風(fēng)扇不連續(xù)旋轉(zhuǎn)，而是一會停一會轉(zhuǎn)。并且采樣的時(shí)間沒有單位，滿足不了溫度曲線的要求。 解決這個問題的根本方法是采用定時(shí)采樣的方法。具體方法是使用計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，每到特定的時(shí)間采樣一次，例如本系統(tǒng)是每隔2秒采樣一次。采樣后根據(jù)采樣結(jié)果再采取方案，采樣以外的時(shí)間來實(shí)施方案。由于采樣的時(shí)間非常短，用戶是感覺不到系統(tǒng)停頓的。更為重要的是采樣時(shí)間有了單位，這樣曲線的縱軸（溫度）、橫軸（時(shí)間）都有了單位，滿足了曲線的技術(shù)指標(biāo)。 采樣的代碼如下： if (sec%2==0&&k==0)

62、 { t_last=t; t=adc0809(); control(tt[i],t); print(t_last,t); k=1; } 變量k的作用是每到2的倍數(shù)秒時(shí)保證只取樣一次，否則在這一秒之內(nèi)將連續(xù)采樣。 時(shí)間函數(shù) 時(shí)鐘的基本顯示原理：時(shí)鐘開始顯示為0時(shí)0分0秒，也就是液晶顯示器顯示000000，然后每秒秒位加1，到9后，10秒位加1，秒位回0。10秒位到5后，即59秒 ，分鐘加1，10秒位回0。依次類推，時(shí)鐘最大的顯示值為23小時(shí)59分59秒。這里只要確定了1秒的定時(shí)時(shí)間， 其他位均以此為基準(zhǔn)往上累加。開始程序定義了秒，

63、十秒， 分， 十分，小時(shí)， 十小時(shí)，共6位的寄存器， 分別存在30h，31h，32h，33h，34h，35h單元，便于程序以后調(diào)用和理解。 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺，不但了解了8051型單片機(jī)及其相關(guān)芯片的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理，還學(xué)會了單片機(jī)C語言的設(shè)計(jì)方法。對今后走上工作崗位打下了良好的基礎(chǔ)。 本系統(tǒng)采用了符合溫度控制需要的DDC控制方法，有效的減小了所控溫度的振蕩。對數(shù)據(jù)的每一次轉(zhuǎn)化過程都保持了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。其兩種工作模式能夠滿足多數(shù)設(shè)備溫度控制的需要，尤其是溫度曲線的設(shè)計(jì)采用了循環(huán)算法、改進(jìn)了采樣原理。還增加了液晶顯示功能，將系統(tǒng)的實(shí)用型大大提高。人性

64、化的設(shè)計(jì)理念始終貫穿系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過程，對用戶的每一步操作都有相應(yīng)的提示。 由于時(shí)間的倉促，系統(tǒng)還有許多不完善之處。個人還有不少想法沒有應(yīng)用到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中去。例如：提高數(shù)據(jù)的精度，將數(shù)據(jù)精度提高到小數(shù)點(diǎn)后五位；可更好的解決溫度保持在絕對恒定溫度值。 總體來說這次所設(shè)計(jì)的溫度測控系統(tǒng)符合技術(shù)指標(biāo)，能夠達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。  致 謝 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在朱愛軍導(dǎo)師的精心指導(dǎo)及全力支持下完成的。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成功全賴朱老師毫不吝惜的把所有的相關(guān)知識教授于我。朱老師對新知識、新事物有獨(dú)到的理解，這也影響了我對知識的學(xué)習(xí)態(tài)度，將使我一生受益匪淺。同時(shí)還要感謝在很多模塊設(shè)計(jì)上指導(dǎo)過

65、我的黃新導(dǎo)師。朱老師對單片機(jī)有著非常獨(dú)到的見解和想法，黃老師對單片機(jī)的知識十分全面，他們一絲不茍的態(tài)度和認(rèn)真負(fù)責(zé)的教導(dǎo)同樣給了巨大的收益和鼓舞。這些將使我畢生受用！ 最后，再次感謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的所有導(dǎo)師，是你們用辛勤的勞動、無私的奉獻(xiàn)換來了我們巨大的進(jìn)步。感謝各位同學(xué)對我的幫助，只有我們不斷的學(xué)習(xí)，明天才會更加美好 參考文獻(xiàn) 1.翟生輝, 馮毛官.單片計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用[M].西安交通大學(xué)出版社，1995 2.何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編1-7[M].北京航天航空大學(xué)出版社，1992

66、 3.竇振中.單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊[M].北京航天航空大學(xué)出版社,2003 4.公茂法.單片機(jī)人機(jī)接口實(shí)例集[M]. 北京航天航空大學(xué)出版社,1998 5.趙佩華.單片機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2003 6.高海生,楊文煥.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)大全[M].西南交通大學(xué)出版社，1996.10 7.郁有文,常健.傳感器原理及工程應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2003 8.蘇鐵力.傳感器及其接口技術(shù)[M].中國石化出版社，1998 9.Hafted, M.M，Roberts, G.W．Techniques for high-frequency integrated test and measurement［J］．Instrumentation and Measurement，2003，52（6）：1780—1786  系統(tǒng)源程序 #include #include #define wlcdcom XBYTE[0xf8ff] #define rlcdcom XBYTE[0x