多點(diǎn)溫度控制系統(tǒng)

多點(diǎn)溫度控制系統(tǒng),多點(diǎn),溫度,控制系統(tǒng) 第 1 頁 共 16 頁序號 ————————多點(diǎn)溫度控制系統(tǒng)作品類別: 發(fā)明制作類 作品編號： 第六屆“創(chuàng)新杯”大學(xué)生科技學(xué)術(shù)競賽作品第 2 頁 共 16 頁目 錄摘要 …………………………………………………………… 3、、 方案設(shè)計(jì) 與論證…………………………………………… 31、 測量部分…………………………………………………32、 主控制部分………………………………………………43、 總結(jié)………………………………………………………4二、 各電路的設(shè)計(jì)……………………………………………… 51、 鍵盤電路…………………………………………………52、 加熱器控制電路…………………………………………83、 溫度測試電路……………………………………………84、 七段數(shù)碼管顯示電路……………………………………95、 口通訊電路………………………………………………10三、程序設(shè)計(jì)………………………………………………………11概 述……………………………………………………………111、 程序結(jié)構(gòu)分析……………………………………………112、 主程序……………………………………………………12四、測試方法和測試結(jié)果…………………………………………121、 測試環(huán)境………………………………………………122、 測試方法 ………………………………………………123、 測試結(jié)果………………………………………………134、 測試結(jié)果分析…………………………………………13五、總結(jié)……………………………………………………………13七、應(yīng)用舉例………………………………………………………14【參考文獻(xiàn)】………………………………………………………15附：使用說明………………………………………………………15外觀圖片………………………………………………………16多第 3 頁 共 16 頁點(diǎn)溫度控制系統(tǒng)摘要本文介紹了以 AT89S51 單片機(jī)為核心的溫度控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)方法。溫度信號由溫度芯片 DS18B20 采集，并以數(shù)字信號的方式傳送給單片機(jī)。文中介紹了該控制系統(tǒng)的硬件部分，包括：溫度檢測電路、溫度控制電路、PC 機(jī)與單片機(jī)串口通訊電路和一些接口電路 。單片機(jī)通 過對信號進(jìn)行相應(yīng)處理，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制的目的。文中還著重介紹了軟件設(shè)計(jì)部分，在這里采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要模塊有：數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號處理程序、繼電器控制程序、單片機(jī)與 PC 機(jī)串口通 訊程序。關(guān)鍵字：單片機(jī) DS18B20 溫度芯片 溫度控制 串口通訊、、 方案設(shè)計(jì)與論證 1、測量部分方案一：采用熱敏電阻，可滿足 40 攝氏度至 90 攝氏度測量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差， 對 于檢測 1 攝氏度的信號是不適用的。而且使用熱敏電阻，需要用到十分復(fù)雜的算法，一定程度上增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。 方案二：采用溫度芯片 DS18B20 測量溫度。 該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，且此元件線形較好。在 0—100 攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于 1 攝氏度。該芯片直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號，便于單片機(jī)處理及控制。本制作的最大特點(diǎn)之一就是直接采用溫度芯片對溫度進(jìn)行測量，使數(shù)據(jù)傳輸和處理簡單化。采用溫度芯片 DS18B20 測量溫度，體 現(xiàn)了作品芯片化這個(gè)趨勢。部分功能電路的集成，使總體電路更簡潔，搭建電路和焊接電路時(shí)更快。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測量電路的精確度。所以芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢。本方案應(yīng)用這一溫度芯片，也是順應(yīng)這一趨勢。2、 主控制部分第 4 頁 共 16 頁方案一：此方案采用 AT89C51 八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。但是，AT89C51 單片機(jī)需要用仿真器來實(shí)現(xiàn)軟硬件的合成在線調(diào)試，較為繁瑣，很不簡便。而且 AT89C51 的地位已經(jīng)漸漸的被 AT89S51 所取代。逐漸成為歷史。事 實(shí)也證明了 AT89S51 在工業(yè)控制上有著廣泛的應(yīng)用。方案二：此方案采用 AT89S51 八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。它除了 89C51 所具有的優(yōu)點(diǎn)外，還具有可在線編程，可在線仿真的功能，這讓調(diào)試變得方便。當(dāng)與凌陽十六位單片機(jī)相比時(shí)， AT89S51 八位單 片機(jī)的價(jià)格便宜，再編程方便。而且 AT89S51 在工業(yè)控制中有廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。這對于在網(wǎng)上查找相關(guān)資料和在圖書館查找相關(guān)資料時(shí)非常方便的?？偨Y(jié)：綜上所述實(shí)際采用電路方案如下圖：工作流程說明開始，先接通電源，然后將開關(guān)打到開的位置，七段數(shù)碼管顯示器就自動顯示出當(dāng)前溫度，并且顯示出設(shè)置溫度的缺省值 00。此時(shí)繼電器不工作。AT89S518BIT CPU鍵盤電路DS18B20 溫度芯片數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)顯示繼電器 1 N加熱器 1繼電器 2 加熱器 2MAX232 電平轉(zhuǎn)換芯片 片PC機(jī)第 5 頁 共 16 頁按下 F1 按鍵 ，溫度控制系 統(tǒng)進(jìn)入溫度控制點(diǎn) 1 的設(shè)制。按下 F2 按鍵 ，溫度控制系 統(tǒng)則相應(yīng)進(jìn)入溫度控制點(diǎn) 2 的設(shè)置。這個(gè)時(shí)候，顯示設(shè)置溫度的數(shù)碼管閃爍。 此時(shí)可以通過鍵盤輸入預(yù)設(shè)置的溫度。當(dāng)按下“ 確定”按鍵 的時(shí)候，單片機(jī)就會根據(jù)所寫入的程序，對系統(tǒng)進(jìn)行控制。當(dāng)設(shè)置的溫度高于當(dāng)前的溫度時(shí)，單片機(jī)通過繼電器控制加熱電路連通。溫度慢慢升高。當(dāng)設(shè)置的溫度低于當(dāng)前的溫度時(shí)，單片機(jī)通過繼電器控制加熱電路斷開。溫度慢慢下降。就這樣通過溫度芯片的反饋信息，實(shí)現(xiàn)水的溫度保持在設(shè)置溫度上，從而達(dá)到自動控制溫度的功能。、、 各電路的設(shè)計(jì)1、 鍵盤電路： 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的鍵輸入單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路,以及專一的復(fù)位功能外,其它的按鍵或鍵盤都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。鍵盤有編碼和非編碼兩種。非 編碼鍵盤硬件電路極為簡單故本系統(tǒng)采用。、1、 鍵輸入接口與軟件解決的任務(wù)A. 鍵開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入為了去抖動我們采用軟件方法，它是在檢測到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè) 10ms的延時(shí)程序后，再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動影響。B. 對按鍵進(jìn)行編碼給定鍵值或給出鍵號對于按鍵無論有無編碼，以及采用什么編碼，最后都要轉(zhuǎn)換成為與累加器中數(shù)值相對應(yīng)的鍵值，以實(shí)現(xiàn)按鍵功能程序的散轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移。為使編碼間隔小，散轉(zhuǎn)入口地址安排方便，常采用依次序排列的鍵號。C. 選擇鍵盤監(jiān)測方法對是否有鍵按下的信息輸入方式有中斷方式與查詢方式兩種。 第 6 頁 共 16 頁、2、 行列式鍵盤本系統(tǒng)用行列式鍵盤，即用 I/O 口線組成行列式 結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。在按鍵數(shù)較多時(shí)，可節(jié)省 I/O 口線。本系統(tǒng)鍵盤采用的工作方式為編程掃描工作方式，它是利用 CPU 在完成其他工作的空余，調(diào)用鍵盤掃描子程序，來響應(yīng)鍵輸入要求。在執(zhí)行鍵功能程序時(shí)，CPU 不再響應(yīng)鍵輸入要求。編程掃描工作方式只有在 CPU 空閑時(shí)才調(diào)用鍵盤掃描子程序。鍵盤采用的掃描法掃描方式，掃描法是在判定有鍵按下后逐行（或列）置低電平，同 時(shí)讀入行（或列）狀態(tài)，如果行（或列）狀態(tài)出現(xiàn)非全 1 狀態(tài)，這時(shí) 0狀態(tài)的行、列交點(diǎn)的鍵就是所按下的鍵 。在其他的作品中，要改變設(shè)置溫度時(shí)，每按一次按鍵，相應(yīng)位上的數(shù)字自加一。當(dāng)要輸入的數(shù)字比較大的時(shí)候，需要按很多次，使用起來比較麻煩。然而，鍵盤就很好地解決了這個(gè)問題。當(dāng)要修改設(shè)置溫度時(shí)，只需要按兩次按鍵，再加上“ 確定”按鍵即可。所以本電路采用了使用方便的鍵盤控制電路。鍵盤的按鍵分布如下圖所示：鍵盤設(shè)定如下：鍵盤共有 14 個(gè)按鍵，用于方便設(shè)定溫度?！? ，數(shù)字按鍵，輸入數(shù)字 1----9；P2.4 F1 F2P2.0 7 8 9P2.1 4 5 6P2.2 1 2 3P2.3 清除 0 確定P2.5 P2.6 P2.70 9第 7 頁 共 16 頁， , 設(shè)置的確認(rèn)，修改設(shè)置溫度時(shí)進(jìn)行確認(rèn)；, 設(shè)置的清除，修改設(shè)置溫度時(shí)進(jìn)行刪除；, 顯示及設(shè)置轉(zhuǎn)換到溫度點(diǎn) 1，按此按鍵后，顯示預(yù)設(shè)置溫度的數(shù)碼管閃爍；，顯示及設(shè)置轉(zhuǎn)換到溫度點(diǎn) 2，按此按鍵后，顯示預(yù)設(shè)置溫度的數(shù)碼管閃爍；采用 14 按鍵的鍵盤代替其他作品的自加 1 按鍵和自減 1 按鍵，雖然增加了按鍵的個(gè)數(shù)，但是卻方便了輸入所需要設(shè)置的溫度，使得溫度設(shè)定操作更為簡單。這也是本作品相對于其它作品改進(jìn)的一個(gè)重要方面。3、 加熱器控制電路單片機(jī)通過三極管控制繼電器的通斷，最后達(dá)到控制電熱器的目的。當(dāng)溫度未達(dá)到要求時(shí)，單片機(jī)發(fā)送高電平信號使三極管飽和導(dǎo)通，繼電器使電源與電熱器接通，電熱器加熱。溫度慢慢升高。當(dāng)溫度上升到預(yù)定溫度時(shí)，單片機(jī)發(fā)送低電平信號三極管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，繼電器的彈片打到另一側(cè)，使電熱器與電源斷開，電熱器停止加熱。繼電器電路中有一個(gè)三極管 8050 的保護(hù)電路，即將一個(gè)二極管反向接到三機(jī)管的兩端。連接方法如圖所示。其原理是：當(dāng)繼電器突然斷電時(shí)，繼電器產(chǎn)生很大的反向電流。二極管的作用是將反向電流分流，使流過三級管 8050 的電流比較小，達(dá)到保護(hù)三極管 8050 的作用。F1CONTROLTEMPERATURE確認(rèn)清除F2第 8 頁 共 16 頁DS18B203、溫度測試電路這里我們用到溫度芯片 DS18B20。使用集成芯片，能夠有效的減小外界的干擾，提高測量的精度，簡化電路的結(jié)構(gòu)。使用集成芯片，已經(jīng)慢慢的成為設(shè)計(jì)電路的一種趨勢。本系 統(tǒng)使用溫度芯片也正是順應(yīng)了這一趨勢。DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度 傳感器，具有 3 引腳TO－ 92 小體 積封裝形式；測溫分辨率可達(dá) 0.0625℃，被測溫度用符號擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè) DS18B20 可以并 聯(lián)到 3 根或 2 根線上， CPU 只需一根端口線就能與諸多DS18B20 通信，占用微 處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。DS18B20 支持“一線總線”接口，測量溫度范 圍為 -55°C~+125°C，在-10~+85 °C 范 圍 內(nèi),精度 為± 0.5°C。現(xiàn)場溫度直接以“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。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。溫度芯片 DS18B20 轉(zhuǎn)換 速度快， 轉(zhuǎn)換精度高，與微處理器的接口簡單，給硬件設(shè)計(jì)工作帶來了極大的方便，能有效地降低成本，縮短開發(fā)周期。4、七段數(shù)碼管顯示電路 本部分電路主要使用七段數(shù)碼管和移位寄存器芯片 74LS164。單片機(jī)通過 I2C總線將要顯示的數(shù)據(jù)信號傳送到移位寄存器芯片 74LS164 寄存，再由移位寄存器控制數(shù)碼管的顯示，從而實(shí)現(xiàn)移位寄存點(diǎn)亮數(shù)碼管顯示。由于單片機(jī)的時(shí)鐘頻率達(dá)單片機(jī)控制信號- SDA+第 9 頁 共 16 頁到 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)?。從人類視覺的角度上看，就仿佛是全部數(shù)碼管同時(shí)顯示的一樣。在本系統(tǒng)中使用移位寄存器芯片 74LS164 時(shí)，是用芯片的貼片封裝。貼片封裝直接焊接在數(shù)碼管電路的背面，這樣既能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能又合理利用電路的空間，而且整個(gè)顯示電路小巧玲瓏，在總體安裝時(shí)方便。采用移位寄存器控制數(shù)碼管顯示出本系統(tǒng)要顯示的數(shù)據(jù)，也是本系統(tǒng)的一個(gè)亮點(diǎn)。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 22-Sep-2004 Sheet of File: E:\Documents and Settings\1?ó?\×à??\?′?t 89s51×?o?êμ?é°??-àíí?.ddbDrawn By:abfcgdeVCC1234567abcdefg8dp dp9DS6abfcgdeVCC1234567abcdefg8dp dp9DS7abfcgdeVCC1234567abcdefg8dp dp9DS8abfcgdeVCC1234567abcdefg8dp dp9DS9abfcgdeVCC1234567abcdefg8dp dp9DS13abfcgdeVCC1234567abcdefg8dp dp9DS16A 1B 2QA3QB4QC5QD6CLK 8CLR 9QE10QF11QG12QH13U1674LS164A 1B 2QA3QB4QC5QD6CLK 8CLR 9QE10QF11QG12QH13U1374LS164A 1B 2QA3QB4QC5QD6CLK 8CLR 9QE10QF11QG12QH13U1274LS164A 1B 2QA3QB4QC5QD6CLK 8CLR 9QE10QF11QG12QH13U1474LS164A 1B 2QA3QB4QC5QD6CLK 8CLR 9QE10QF11QG12QH13U1574LS164A 1B 2QA3QB4QC5QD6CLK 8CLR 9QE10QF11QG12QH13U974LS164+5V +5V +5V +5V +5V+5VR1 R2 R3 R4 R5 R6+5V +5V +5V +5V +5V +5VSDASCL5、 串口通訊電路：51 單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時(shí)要滿足一定的條件，比如電腦的串口是 RS232 電平的，而單片機(jī)的串口是 TTL 電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片 MAX232 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個(gè)三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專第 10 頁 共 16 頁用芯片更簡單可靠。我們采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的 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。這是最簡單的連接方法，但是對我們來說已經(jīng)足夠使用了，電路如下圖所示，MAX232 的第 10 腳和單片機(jī)的 11 腳連接，第 9 腳和單片機(jī)的 10 腳連接，第 15 腳和單片機(jī)的 20 腳連接。 串口通訊的硬件電路如上圖所示、、 程序設(shè)計(jì)概 述整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），第 11 頁 共 16 頁它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實(shí)質(zhì)性的功能如測量、計(jì)算、顯示、打印、通訊等。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊。設(shè)計(jì)者應(yīng)將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實(shí)時(shí)性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關(guān)系。1、 程序結(jié)構(gòu)分析主程序調(diào)用了 5 個(gè)子程序，分別是數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號處理程序、繼電器控制程序、單片機(jī)與 PC 機(jī)串口通訊程序。鍵盤掃描電路及按鍵處理程序：實(shí)現(xiàn)鍵盤的輸入按鍵的識別及進(jìn)入相應(yīng)的程序。溫度信號處理程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示。數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。繼電器控制程序：控制繼電器動作串口通訊程序：實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)與單片機(jī)通訊，將溫度數(shù)據(jù)傳送給 PC 機(jī)將各個(gè)功能程序以子程序的形式寫好，當(dāng)寫主程序的時(shí)候，只需要調(diào)用子程序，然后在寄存器的分配上作一下調(diào)整，消除寄存器沖突和 I/O 沖突即可。程序應(yīng)該盡可能多的使用調(diào)用指令代替跳轉(zhuǎn)指令。因?yàn)樘D(zhuǎn)指令使得程序難以看懂個(gè)程序段之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。而調(diào)用指令則不同，調(diào)用指令使得程序結(jié)構(gòu)清晰，無論是修改還是維護(hù)都比較方便。將功能程序段寫成子程序的形式，除了方便調(diào)用之外，還有一個(gè)好處那就是以后寫程序的時(shí)候如果要用到，就可以直接調(diào)用這個(gè)單元功能模塊。程序結(jié)構(gòu)LED顯示數(shù)碼管顯示程序鍵盤掃描程序鍵值處理程序溫度芯片傳數(shù)據(jù)程序串口通訊程序第 12 頁 共 16 頁yesNO2、主程序程序開始的時(shí)候先設(shè)置初始化，然后就控制數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度。接著就判斷 F1、F2 按鍵是否被按下。按下 F1 進(jìn)入溫度控制點(diǎn) 1 的程序、按下 F2 進(jìn)入溫度控制點(diǎn) 2 的程序。程序控制 設(shè)置溫度的兩個(gè)數(shù)碼管閃爍的，此時(shí)鍵盤輸入有效。有按鍵按下的時(shí)候進(jìn)入按鍵處理程序。按下“確定”按鍵后，程序 進(jìn) 入判斷程序和繼電器控制程序。繼電器動作后，程序回到顯示當(dāng)前程序，并開始循環(huán)。繼電器控制程序與當(dāng)前溫度相比較程序開始系統(tǒng)初始化取溫度 點(diǎn) F1\F2是否有按鍵 按鍵處理繼電器控制溫度顯示比較設(shè)置溫度與當(dāng)前溫度大小溫度數(shù)據(jù)送PC 機(jī)第 13 頁 共 16 頁四、測試方法和測試結(jié)果1、測試環(huán)境環(huán)境溫度 28 攝氏度測試儀器：數(shù)字萬用表，溫度計(jì) 0----100 攝氏度2、測試方法使系統(tǒng)運(yùn)行，采用溫度計(jì)同時(shí)測量水溫度變化情況，得出系統(tǒng)的溫度指標(biāo)。3、測試結(jié)果設(shè)定溫度由 40 攝氏度到 60 攝氏度標(biāo)定溫差<=1 攝氏度 調(diào)節(jié)時(shí)間 0.5s靜態(tài)誤差<=1 攝氏度 最大超調(diào)量 1 攝氏度4、測試結(jié)果分析因?yàn)樾酒撬芰戏庋b，所以對溫度的感應(yīng)靈敏度不是相當(dāng)高，需要一個(gè)很短的時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定。五、總結(jié)89S51 的時(shí)鐘 最高可達(dá) 12M，I/O 口可達(dá) 32 個(gè)，高的時(shí)鐘頻率和豐富的 I/O，都為我們實(shí)現(xiàn)電路功能提供了非常有利的條件。同 時(shí)也因?yàn)殚_發(fā)環(huán)境友好，易用，方便，大大加快本系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)。鍵盤的使用，使操作更為簡潔，易懂和迅速。本制作的設(shè)計(jì)中使用了繼電器控制的只是插座電路，因此，該系統(tǒng)的可擴(kuò)展性很強(qiáng)。隨著插入插座的電器的不同，可以實(shí)現(xiàn)許多其它功能的電路。六、應(yīng)用舉例：1、 控制過板機(jī)的溫度過板機(jī)的使用溫度一般是在 60 攝氏度----90 攝氏度之間。使用該系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)過 板機(jī)的溫度小于設(shè)置溫度時(shí)，系統(tǒng)自動接通電源，過板機(jī)加熱；當(dāng)過板機(jī)剛剛超過設(shè)置溫度時(shí)，系統(tǒng)自動斷開電源，過板機(jī)冷卻，以此保證過板機(jī)不至于被燒壞。2、 控制水的溫度第 14 頁 共 16 頁當(dāng)需要某一溫度的水的時(shí)候，既可設(shè)置溫度，然后系統(tǒng)就自動為你效勞。不怕因 為忘了時(shí)間，而把事情弄糟。 3、控制孵化室的溫度 【參考文獻(xiàn)】(1)曹巧媛主編 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用(第二版). 北京:電子工業(yè)出版社,2002(2)全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽組委會編.第五屆全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽獲獎作品選編(2001), 北京: 北京理工大學(xué)出版社， 2003(3)何力民編. 單片機(jī)高級教程. 北京:北京航空大學(xué)出版社,2000(4)金發(fā)慶等編 . 傳感器技術(shù)與應(yīng)用.北京機(jī)械工業(yè)出版社,2002附：使用說明1、 將溫度控制箱上的開關(guān)全部打到“關(guān)”的位置第 15 頁 共 16 頁2、 將溫度芯片插到溫度控制箱的指定位置3、 用串口線將溫度控制箱與計(jì)算機(jī)相連，打開相應(yīng)的應(yīng)用程序4、 將用電器的插頭插到溫度控制箱的插座5、 接上溫度控制箱的電源、并打開開關(guān)。在溫度控制箱上的數(shù)碼管顯示出當(dāng)前溫度6、 按 F1 鍵，進(jìn)入溫度點(diǎn) 1 的設(shè)置。通 過鍵盤設(shè)置所需要的溫度，然后按“ 確定”鍵。系統(tǒng)會將設(shè)置值與當(dāng)前值進(jìn)行比較，通過溫度芯片的反饋，單片機(jī)控制加熱或冷卻水的溫度，使水的溫度穩(wěn)定在設(shè)置的溫度上。從而達(dá)到控制溫度的作用。7、 按 F2 鍵則相應(yīng)進(jìn) 入溫度點(diǎn) 2 的設(shè)置。與 F1 鍵的使用方法相同。8、 當(dāng)要關(guān)閉系統(tǒng)時(shí)，先關(guān)掉開關(guān)，然后再拔掉電源?？驁D表示：附：外觀圖確認(rèn)溫度控制箱上的開關(guān)全部打到關(guān)的狀態(tài)接上溫度芯片，連接好電路，接上電源按 F1 或 F2 進(jìn)行溫度點(diǎn) 1 或溫度點(diǎn) 2 的設(shè)定系統(tǒng)開始工作，直至工作結(jié)束第 16 頁 共 16 頁第 1 頁 共 16 頁序號 ————————多點(diǎn)溫度控制系統(tǒng)作品類別: 發(fā)明制作類 作品編號： 第六屆“創(chuàng)新杯”大學(xué)生科技學(xué)術(shù)競賽作品第 2 頁 共 16 頁目 錄摘要 …………………………………………………………… 3、、 方案設(shè)計(jì) 與論證…………………………………………… 31、 測量部分…………………………………………………32、 主控制部分………………………………………………43、 總結(jié)………………………………………………………4二、 各電路的設(shè)計(jì)……………………………………………… 51、 鍵盤電路…………………………………………………52、 加熱器控制電路…………………………………………83、 溫度測試電路……………………………………………84、 七段數(shù)碼管顯示電路……………………………………95、 口通訊電路………………………………………………10三、程序設(shè)計(jì)………………………………………………………11概 述……………………………………………………………111、 程序結(jié)構(gòu)分析……………………………………………112、 主程序……………………………………………………12四、測試方法和測試結(jié)果…………………………………………121、 測試環(huán)境………………………………………………122、 測試方法 ………………………………………………123、 測試結(jié)果………………………………………………134、 測試結(jié)果分析…………………………………………13五、總結(jié)……………………………………………………………13七、應(yīng)用舉例………………………………………………………14【參考文獻(xiàn)】………………………………………………………15附：使用說明………………………………………………………15外觀圖片………………………………………………………16多第 3 頁 共 16 頁點(diǎn)溫度控制系統(tǒng)摘要本文介紹了以 AT89S51 單片機(jī)為核心的溫度控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)方法。溫度信號由溫度芯片 DS18B20 采集，并以數(shù)字信號的方式傳送給單片機(jī)。文中介紹了該控制系統(tǒng)的硬件部分，包括：溫度檢測電路、溫度控制電路、PC 機(jī)與單片機(jī)串口通訊電路和一些接口電路 。單片機(jī)通 過對信號進(jìn)行相應(yīng)處理，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制的目的。文中還著重介紹了軟件設(shè)計(jì)部分，在這里采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要模塊有：數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號處理程序、繼電器控制程序、單片機(jī)與 PC 機(jī)串口通 訊程序。關(guān)鍵字：單片機(jī) DS18B20 溫度芯片 溫度控制 串口通訊、、 方案設(shè)計(jì)與論證 1、測量部分方案一：采用熱敏電阻，可滿足 40 攝氏度至 90 攝氏度測量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差， 對 于檢測 1 攝氏度的信號是不適用的。而且使用熱敏電阻，需要用到十分復(fù)雜的算法，一定程度上增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。 方案二：采用溫度芯片 DS18B20 測量溫度。 該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，且此元件線形較好。在 0—100 攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于 1 攝氏度。該芯片直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號，便于單片機(jī)處理及控制。本制作的最大特點(diǎn)之一就是直接采用溫度芯片對溫度進(jìn)行測量，使數(shù)據(jù)傳輸和處理簡單化。采用溫度芯片 DS18B20 測量溫度，體 現(xiàn)了作品芯片化這個(gè)趨勢。部分功能電路的集成，使總體電路更簡潔，搭建電路和焊接電路時(shí)更快。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測量電路的精確度。所以芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢。本方案應(yīng)用這一溫度芯片，也是順應(yīng)這一趨勢。2、 主控制部分第 4 頁 共 16 頁方案一：此方案采用 AT89C51 八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。但是，AT89C51 單片機(jī)需要用仿真器來實(shí)現(xiàn)軟硬件的合成在線調(diào)試，較為繁瑣，很不簡便。而且 AT89C51 的地位已經(jīng)漸漸的被 AT89S51 所取代。逐漸成為歷史。事 實(shí)也證明了 AT89S51 在工業(yè)控制上有著廣泛的應(yīng)用。方案二：此方案采用 AT89S51 八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。它除了 89C51 所具有的優(yōu)點(diǎn)外，還具有可在線編程，可在線仿真的功能，這讓調(diào)試變得方便。當(dāng)與凌陽十六位單片機(jī)相比時(shí)， AT89S51 八位單 片機(jī)的價(jià)格便宜，再編程方便。而且 AT89S51 在工業(yè)控制中有廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。這對于在網(wǎng)上查找相關(guān)資料和在圖書館查找相關(guān)資料時(shí)非常方便的?？偨Y(jié)：綜上所述實(shí)際采用電路方案如下圖：工作流程說明開始，先接通電源，然后將開關(guān)打到開的位置，七段數(shù)碼管顯示器就自動顯示出當(dāng)前溫度，并且顯示出設(shè)置溫度的缺省值 00。此時(shí)繼電器不工作。AT89S518BIT CPU鍵盤電路DS18B20 溫度芯片數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)顯示繼電器 1 N加熱器 1繼電器 2 加熱器 2MAX232 電平轉(zhuǎn)換芯片 片PC機(jī)第 5 頁 共 16 頁按下 F1 按鍵 ，溫度控制系 統(tǒng)進(jìn)入溫度控制點(diǎn) 1 的設(shè)制。按下 F2 按鍵 ，溫度控制系 統(tǒng)則相應(yīng)進(jìn)入溫度控制點(diǎn) 2 的設(shè)置。這個(gè)時(shí)候，顯示設(shè)置溫度的數(shù)碼管閃爍。 此時(shí)可以通過鍵盤輸入預(yù)設(shè)置的溫度。當(dāng)按下“ 確定”按鍵 的時(shí)候，單片機(jī)就會根據(jù)所寫入的程序，對系統(tǒng)進(jìn)行控制。當(dāng)設(shè)置的溫度高于當(dāng)前的溫度時(shí)，單片機(jī)通過繼電器控制加熱電路連通。溫度慢慢升高。當(dāng)設(shè)置的溫度低于當(dāng)前的溫度時(shí)，單片機(jī)通過繼電器控制加熱電路斷開。溫度慢慢下降。就這樣通過溫度芯片的反饋信息，實(shí)現(xiàn)水的溫度保持在設(shè)置溫度上，從而達(dá)到自動控制溫度的功能。、、 各電路的設(shè)計(jì)1、 鍵盤電路： 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的鍵輸入單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路,以及專一的復(fù)位功能外,其它的按鍵或鍵盤都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。鍵盤有編碼和非編碼兩種。非 編碼鍵盤硬件電路極為簡單故本系統(tǒng)采用。、1、 鍵輸入接口與軟件解決的任務(wù)A. 鍵開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入為了去抖動我們采用軟件方法，它是在檢測到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè) 10ms的延時(shí)程序后，再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動影響。B. 對按鍵進(jìn)行編碼給定鍵值或給出鍵號對于按鍵無論有無編碼，以及采用什么編碼，最后都要轉(zhuǎn)換成為與累加器中數(shù)值相對應(yīng)的鍵值，以實(shí)現(xiàn)按鍵功能程序的散轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移。為使編碼間隔小，散轉(zhuǎn)入口地址安排方便，常采用依次序排列的鍵號。C. 選擇鍵盤監(jiān)測方法對是否有鍵按下的信息輸入方式有中斷方式與查詢方式兩種。 第 6 頁 共 16 頁、2、 行列式鍵盤本系統(tǒng)用行列式鍵盤，即用 I/O 口線組成行列式 結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。在按鍵數(shù)較多時(shí)，可節(jié)省 I/O 口線。本系統(tǒng)鍵盤采用的工作方式為編程掃描工作方式，它是利用 CPU 在完成其他工作的空余，調(diào)用鍵盤掃描子程序，來響應(yīng)鍵輸入要求。在執(zhí)行鍵功能程序時(shí)，CPU 不再響應(yīng)鍵輸入要求。編程掃描工作方式只有在 CPU 空閑時(shí)才調(diào)用鍵盤掃描子程序。鍵盤采用的掃描法掃描方式，掃描法是在判定有鍵按下后逐行（或列）置低電平，同 時(shí)讀入行（或列）狀態(tài)，如果行（或列）狀態(tài)出現(xiàn)非全 1 狀態(tài)，這時(shí) 0狀態(tài)的行、列交點(diǎn)的鍵就是所按下的鍵 。在其他的作品中，要改變設(shè)置溫度時(shí)，每按一次按鍵，相應(yīng)位上的數(shù)字自加一。當(dāng)要輸入的數(shù)字比較大的時(shí)候，需要按很多次，使用起來比較麻煩。然而，鍵盤就很好地解決了這個(gè)問題。當(dāng)要修改設(shè)置溫度時(shí)，只需要按兩次按鍵，再加上“ 確定”按鍵即可。所以本電路采用了使用方便的鍵盤控制電路。鍵盤的按鍵分布如下圖所示：鍵盤設(shè)定如下：鍵盤共有 14 個(gè)按鍵，用于方便設(shè)定溫度?！? ，數(shù)字按鍵，輸入數(shù)字 1----9；P2.4 F1 F2P2.0 7 8 9P2.1 4 5 6P2.2 1 2 3P2.3 清除 0 確定P2.5 P2.6 P2.70 9第 7 頁 共 16 頁， , 設(shè)置的確認(rèn)，修改設(shè)置溫度時(shí)進(jìn)行確認(rèn)；, 設(shè)置的清除，修改設(shè)置溫度時(shí)進(jìn)行刪除；, 顯示及設(shè)置轉(zhuǎn)換到溫度點(diǎn) 1，按此按鍵后，顯示預(yù)設(shè)置溫度的數(shù)碼管閃爍；，顯示及設(shè)置轉(zhuǎn)換到溫度點(diǎn) 2，按此按鍵后，顯示預(yù)設(shè)置溫度的數(shù)碼管閃爍；采用 14 按鍵的鍵盤代替其他作品的自加 1 按鍵和自減 1 按鍵，雖然增加了按鍵的個(gè)數(shù)，但是卻方便了輸入所需要設(shè)置的溫度，使得溫度設(shè)定操作更為簡單。這也是本作品相對于其它作品改進(jìn)的一個(gè)重要方面。3、 加熱器控制電路單片機(jī)通過三極管控制繼電器的通斷，最后達(dá)到控制電熱器的目的。當(dāng)溫度未達(dá)到要求時(shí)，單片機(jī)發(fā)送高電平信號使三極管飽和導(dǎo)通，繼電器使電源與電熱器接通，電熱器加熱。溫度慢慢升高。當(dāng)溫度上升到預(yù)定溫度時(shí)，單片機(jī)發(fā)送低電平信號三極管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，繼電器的彈片打到另一側(cè)，使電熱器與電源斷開，電熱器停止加熱。繼電器電路中有一個(gè)三極管 8050 的保護(hù)電路，即將一個(gè)二極管反向接到三機(jī)管的兩端。連接方法如圖所示。其原理是：當(dāng)繼電器突然斷電時(shí)，繼電器產(chǎn)生很大的反向電流。二極管的作用是將反向電流分流，使流過三級管 8050 的電流比較小，達(dá)到保護(hù)三極管 8050 的作用。F1CONTROLTEMPERATURE確認(rèn)清除F2第 8 頁 共 16 頁DS18B203、溫度測試電路這里我們用到溫度芯片 DS18B20。使用集成芯片，能夠有效的減小外界的干擾，提高測量的精度，簡化電路的結(jié)構(gòu)。使用集成芯片，已經(jīng)慢慢的成為設(shè)計(jì)電路的一種趨勢。本系 統(tǒng)使用溫度芯片也正是順應(yīng)了這一趨勢。DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度 傳感器，具有 3 引腳TO－ 92 小體 積封裝形式；測溫分辨率可達(dá) 0.0625℃，被測溫度用符號擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè) DS18B20 可以并 聯(lián)到 3 根或 2 根線上， CPU 只需一根端口線就能與諸多DS18B20 通信，占用微 處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。DS18B20 支持“一線總線”接口，測量溫度范 圍為 -55°C~+125°C，在-10~+85 °C 范 圍 內(nèi),精度 為± 0.5°C?，F(xiàn)場溫度直接以“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。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。溫度芯片 DS18B20 轉(zhuǎn)換 速度快， 轉(zhuǎn)換精度高，與微處理器的接口簡單，給硬件設(shè)計(jì)工作帶來了極大的方便，能有效地降低成本，縮短開發(fā)周期。4、七段數(shù)碼管顯示電路 本部分電路主要使用七段數(shù)碼管和移位寄存器芯片 74LS164。單片機(jī)通過 I2C總線將要顯示的數(shù)據(jù)信號傳送到移位寄存器芯片 74LS164 寄存，再由移位寄存器控制數(shù)碼管的顯示，從而實(shí)現(xiàn)移位寄存點(diǎn)亮數(shù)碼管顯示。由于單片機(jī)的時(shí)鐘頻率達(dá)單片機(jī)控制信號- SDA+第 9 頁 共 16 頁到 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娜祟愐曈X的角度上看，就仿佛是全部數(shù)碼管同時(shí)顯示的一樣。在本系統(tǒng)中使用移位寄存器芯片 74LS164 時(shí)，是用芯片的貼片封裝。貼片封裝直接焊接在數(shù)碼管電路的背面，這樣既能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能又合理利用電路的空間，而且整個(gè)顯示電路小巧玲瓏，在總體安裝時(shí)方便。采用移位寄存器控制數(shù)碼管顯示出本系統(tǒng)要顯示的數(shù)據(jù)，也是本系統(tǒng)的一個(gè)亮點(diǎn)。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 22-Sep-2004 Sheet of File: E:\Documents and Settings\1?ó?\×à??\?′?t 89s51×?o?êμ?é°??-àíí?.ddbDrawn By:abfcgdeVCC1234567abcdefg8dp dp9DS6abfcgdeVCC1234567abcdefg8dp dp9DS7abfcgdeVCC1234567abcdefg8dp dp9DS8abfcgdeVCC1234567abcdefg8dp dp9DS9abfcgdeVCC1234567abcdefg8dp dp9DS13abfcgdeVCC1234567abcdefg8dp dp9DS16A 1B 2QA3QB4QC5QD6CLK 8CLR 9QE10QF11QG12QH13U1674LS164A 1B 2QA3QB4QC5QD6CLK 8CLR 9QE10QF11QG12QH13U1374LS164A 1B 2QA3QB4QC5QD6CLK 8CLR 9QE10QF11QG12QH13U1274LS164A 1B 2QA3QB4QC5QD6CLK 8CLR 9QE10QF11QG12QH13U1474LS164A 1B 2QA3QB4QC5QD6CLK 8CLR 9QE10QF11QG12QH13U1574LS164A 1B 2QA3QB4QC5QD6CLK 8CLR 9QE10QF11QG12QH13U974LS164+5V +5V +5V +5V +5V+5VR1 R2 R3 R4 R5 R6+5V +5V +5V +5V +5V +5VSDASCL5、 串口通訊電路：51 單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時(shí)要滿足一定的條件，比如電腦的串口是 RS232 電平的，而單片機(jī)的串口是 TTL 電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片 MAX232 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個(gè)三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專第 10 頁 共 16 頁用芯片更簡單可靠。我們采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的 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。這是最簡單的連接方法，但是對我們來說已經(jīng)足夠使用了，電路如下圖所示，MAX232 的第 10 腳和單片機(jī)的 11 腳連接，第 9 腳和單片機(jī)的 10 腳連接，第 15 腳和單片機(jī)的 20 腳連接。 串口通訊的硬件電路如上圖所示、、 程序設(shè)計(jì)概 述整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），第 11 頁 共 16 頁它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實(shí)質(zhì)性的功能如測量、計(jì)算、顯示、打印、通訊等。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊。設(shè)計(jì)者應(yīng)將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實(shí)時(shí)性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關(guān)系。1、 程序結(jié)構(gòu)分析主程序調(diào)用了 5 個(gè)子程序，分別是數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號處理程序、繼電器控制程序、單片機(jī)與 PC 機(jī)串口通訊程序。鍵盤掃描電路及按鍵處理程序：實(shí)現(xiàn)鍵盤的輸入按鍵的識別及進(jìn)入相應(yīng)的程序。溫度信號處理程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示。數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。繼電器控制程序：控制繼電器動作串口通訊程序：實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)與單片機(jī)通訊，將溫度數(shù)據(jù)傳送給 PC 機(jī)將各個(gè)功能程序以子程序的形式寫好，當(dāng)寫主程序的時(shí)候，只需要調(diào)用子程序，然后在寄存器的分配上作一下調(diào)整，消除寄存器沖突和 I/O 沖突即可。程序應(yīng)該盡可能多的使用調(diào)用指令代替跳轉(zhuǎn)指令。因?yàn)樘D(zhuǎn)指令使得程序難以看懂個(gè)程序段之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。而調(diào)用指令則不同，調(diào)用指令使得程序結(jié)構(gòu)清晰，無論是修改還是維護(hù)都比較方便。將功能程序段寫成子程序的形式，除了方便調(diào)用之外，還有一個(gè)好處那就是以后寫程序的時(shí)候如果要用到，就可以直接調(diào)用這個(gè)單元功能模塊。程序結(jié)構(gòu)LED顯示數(shù)碼管顯示程序鍵盤掃描程序鍵值處理程序溫度芯片傳數(shù)據(jù)程序串口通訊程序第 12 頁 共 16 頁yesNO2、主程序程序開始的時(shí)候先設(shè)置初始化，然后就控制數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度。接著就判斷 F1、F2 按鍵是否被按下。按下 F1 進(jìn)入溫度控制點(diǎn) 1 的程序、按下 F2 進(jìn)入溫度控制點(diǎn) 2 的程序。程序控制 設(shè)置溫度的兩個(gè)數(shù)碼管閃爍的，此時(shí)鍵盤輸入有效。有按鍵按下的時(shí)候進(jìn)入按鍵處理程序。按下“確定”按鍵后，程序 進(jìn) 入判斷程序和繼電器控制程序。繼電器動作后，程序回到顯示當(dāng)前程序，并開始循環(huán)。繼電器控制程序與當(dāng)前溫度相比較程序開始系統(tǒng)初始化取溫度 點(diǎn) F1\F2是否有按鍵 按鍵處理繼電器控制溫度顯示比較設(shè)置溫度與當(dāng)前溫度大小溫度數(shù)據(jù)送PC 機(jī)第 13 頁 共 16 頁四、測試方法和測試結(jié)果1、測試環(huán)境環(huán)境溫度 28 攝氏度測試儀器：數(shù)字萬用表，溫度計(jì) 0----100 攝氏度2、測試方法使系統(tǒng)運(yùn)行，采用溫度計(jì)同時(shí)測量水溫度變化情況，得出系統(tǒng)的溫度指標(biāo)。3、測試結(jié)果設(shè)定溫度由 40 攝氏度到 60 攝氏度標(biāo)定溫差<=1 攝氏度 調(diào)節(jié)時(shí)間 0.5s靜態(tài)誤差<=1 攝氏度 最大超調(diào)量 1 攝氏度4、測試結(jié)果分析因?yàn)樾酒撬芰戏庋b，所以對溫度的感應(yīng)靈敏度不是相當(dāng)高，需要一個(gè)很短的時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定。五、總結(jié)89S51 的時(shí)鐘 最高可達(dá) 12M，I/O 口可達(dá) 32 個(gè)，高的時(shí)鐘頻率和豐富的 I/O，都為我們實(shí)現(xiàn)電路功能提供了非常有利的條件。同 時(shí)也因?yàn)殚_發(fā)環(huán)境友好，易用，方便，大大加快本系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)。鍵盤的使用，使操作更為簡潔，易懂和迅速。本制作的設(shè)計(jì)中使用了繼電器控制的只是插座電路，因此，該系統(tǒng)的可擴(kuò)展性很強(qiáng)。隨著插入插座的電器的不同，可以實(shí)現(xiàn)許多其它功能的電路。六、應(yīng)用舉例：1、 控制過板機(jī)的溫度過板機(jī)的使用溫度一般是在 60 攝氏度----90 攝氏度之間。使用該系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)過 板機(jī)的溫度小于設(shè)置溫度時(shí)，系統(tǒng)自動接通電源，過板機(jī)加熱；當(dāng)過板機(jī)剛剛超過設(shè)置溫度時(shí)，系統(tǒng)自動斷開電源，過板機(jī)冷卻，以此保證過板機(jī)不至于被燒壞。2、 控制水的溫度第 14 頁 共 16 頁當(dāng)需要某一溫度的水的時(shí)候，既可設(shè)置溫度，然后系統(tǒng)就自動為你效勞。不怕因 為忘了時(shí)間，而把事情弄糟。 3、控制孵化室的溫度 【參考文獻(xiàn)】(1)曹巧媛主編 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用(第二版). 北京:電子工業(yè)出版社,2002(2)全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽組委會編.第五屆全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽獲獎作品選編(2001), 北京: 北京理工大學(xué)出版社， 2003(3)何力民編. 單片機(jī)高級教程. 北京:北京航空大學(xué)出版社,2000(4)金發(fā)慶等編 . 傳感器技術(shù)與應(yīng)用.北京機(jī)械工業(yè)出版社,2002附：使用說明1、 將溫度控制箱上的開關(guān)全部打到“關(guān)”的位置第 15 頁 共 16 頁2、 將溫度芯片插到溫度控制箱的指定位置3、 用串口線將溫度控制箱與計(jì)算機(jī)相連，打開相應(yīng)的應(yīng)用程序4、 將用電器的插頭插到溫度控制箱的插座5、 接上溫度控制箱的電源、并打開開關(guān)。在溫度控制箱上的數(shù)碼管顯示出當(dāng)前溫度6、 按 F1 鍵，進(jìn)入溫度點(diǎn) 1 的設(shè)置。通 過鍵盤設(shè)置所需要的溫度，然后按“ 確定”鍵。系統(tǒng)會將設(shè)置值與當(dāng)前值進(jìn)行比較，通過溫度芯片的反饋，單片機(jī)控制加熱或冷卻水的溫度，使水的溫度穩(wěn)定在設(shè)置的溫度上。從而達(dá)到控制溫度的作用。7、 按 F2 鍵則相應(yīng)進(jìn) 入溫度點(diǎn) 2 的設(shè)置。與 F1 鍵的使用方法相同。8、 當(dāng)要關(guān)閉系統(tǒng)時(shí)，先關(guān)掉開關(guān)，然后再拔掉電源?？驁D表示：附：外觀圖確認(rèn)溫度控制箱上的開關(guān)全部打到關(guān)的狀態(tài)接上溫度芯片，連接好電路，接上電源按 F1 或 F2 進(jìn)行溫度點(diǎn) 1 或溫度點(diǎn) 2 的設(shè)定系統(tǒng)開始工作，直至工作結(jié)束第 16 頁 共 16 頁