電阻爐溫度控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1引言</b></p><p>　　1.1 研究意義與背景</p><p>　　溫度是工業(yè)生產(chǎn)中主要的被控參數(shù)之一，與之相關(guān)的各種溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于化工、機(jī)械、冶金、食品等領(lǐng)域。溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)的過(guò)程控制之一，在不少工藝過(guò)程中，溫度的控制效果直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。所以設(shè)計(jì)一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。</

2、p><p>　　溫度控制系統(tǒng)屬于一階純滯后環(huán)節(jié)，具有大慣性、純滯后、非線性等特點(diǎn)， 導(dǎo)致傳統(tǒng)控制方式超調(diào)大、調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)、控制精度低。采用單片機(jī)進(jìn)行溫度控制， 具有電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、精度高、控制效果好等特點(diǎn)，對(duì)提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)科技進(jìn)步等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著單片機(jī)技術(shù)的迅速興起與蓬勃發(fā)展，其穩(wěn)定、安全、高效、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)十分突出，所以其應(yīng)用也十分廣泛。單片機(jī)已經(jīng)無(wú)處不在，與我們生活息息相關(guān)，并且滲透到生活的方方面面。

3、</p><p>　　單片機(jī)的特點(diǎn)是體積較小，也就是其集成特性，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是普通計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，增加一些外圍電路，就能夠組成一個(gè)完整的最小系統(tǒng)，單片機(jī)具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性。它具有和普通計(jì)算機(jī)類(lèi)似的、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，通過(guò)使用一些科學(xué)的算法，可以獲得很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。所以單片機(jī)在工業(yè)應(yīng)用中，可以極大地提高工業(yè)設(shè)備的智能化、數(shù)據(jù)處理能力和處理效率，而且單片機(jī)無(wú)需占用很大的空間。</p><p&

4、gt;　　隨著檢測(cè)理論和技術(shù)的不斷更新, 溫度傳感器的種類(lèi)也越來(lái)越多，在微機(jī)系統(tǒng)中使用的傳感器，必須是能夠?qū)⒎请娏哭D(zhuǎn)換成電量的傳感器，目前常用的有熱電偶傳感器、熱電阻傳感器和半導(dǎo)體集成傳感器等，每種傳感器根據(jù)其自身特性，都有它自己的應(yīng)用領(lǐng)域。</p><p><b>　　1.2 電阻爐簡(jiǎn)介</b></p><p><b>　　電阻爐的簡(jiǎn)介</b>

5、</p><p>　　電阻爐是利用電流使?fàn)t內(nèi)電熱元件或加熱介質(zhì)發(fā)熱，從而對(duì)工件或物料加熱的工業(yè)爐。工業(yè)上用的電阻爐一般由電熱元件、砌體、金屬殼體、爐門(mén)、爐用機(jī)械和電氣控制系統(tǒng)等組成。電熱元件具有很高的耐熱性和高溫強(qiáng)度，很低的電阻溫度系數(shù)和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。電熱元件的分布和線路接法，依爐子功率大小和爐溫要求而定。電阻爐的供電電壓一般為220V或380V，必要時(shí)配置可調(diào)節(jié)電壓的中間變壓器。一般而言，小型爐(<1

6、0KW)采用單相供電，大型爐采用三相供電。</p><p>　　1.3 溫度檢測(cè)的意義與技術(shù)發(fā)展</p><p>　　溫度是一個(gè)非常重要的物理量，因?yàn)樗苯佑绊懭紵?、化學(xué)反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、結(jié)晶以及空氣流動(dòng)等物理和化學(xué)過(guò)程。如果溫度失去控制，就可能引起生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品產(chǎn)量等一系列問(wèn)題。因此對(duì)溫度的檢測(cè)的意義就越來(lái)越大。溫度采集控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和人們的生活

7、領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，很多時(shí)候都需要對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，以使得生產(chǎn)能夠順利的進(jìn)行，產(chǎn)品的質(zhì)量才能夠得到充分的保證。使用自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)可以對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的溫度進(jìn)行自動(dòng)控制，保證生產(chǎn)的自動(dòng)化、智能化能夠順利、安全進(jìn)行，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。</p><p>　　溫度采集控制系統(tǒng)是在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。嵌入式系統(tǒng)雖然起源于微型計(jì)算機(jī)時(shí)代，但是微型計(jì)算機(jī)的體積、價(jià)位、可靠性，都無(wú)法滿(mǎn)足廣

8、大對(duì)象對(duì)嵌入式系統(tǒng)的要求，因此，嵌入式系統(tǒng)必須走獨(dú)立發(fā)展道路。這條道路就是芯片化道路。將計(jì)算機(jī)做在一個(gè)芯片上，從而開(kāi)創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展的單片機(jī)時(shí)代。</p><p>　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及方案論證</p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</p><p>　　本章主要論述基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)以及方案論證。本系統(tǒng)由單片機(jī)、加熱模塊、溫度信號(hào)采集與A/D轉(zhuǎn)換、人

9、機(jī)交互及串口通信、按鍵電路、顯示電路、報(bào)警電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、穩(wěn)壓電源模塊十部分分組成。由于功能模塊具體實(shí)現(xiàn)的器件的不同，將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能及成本，為了達(dá)到高效、實(shí)用的目的，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前的方案論證是十分重要的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖如圖 2.1 所示：</p><p>　　圖 2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖</p><p>　　單片機(jī)：該部分的功能不僅包括向溫度傳感器寫(xiě)入各種控制命令、讀取溫

10、度數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理，同時(shí)還要對(duì)執(zhí)行單元進(jìn)行控制。單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心及數(shù)據(jù)處理核心。</p><p>　　溫度信號(hào)采集與A/D轉(zhuǎn)換：本部分的主要作用是用傳感器檢測(cè)模擬環(huán)境中的溫度信號(hào)，溫度傳感器上電流將隨環(huán)境溫度值線性變化。再把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，使用 A/D 轉(zhuǎn)換器將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的數(shù)字電壓信號(hào)，本設(shè)計(jì)采用的是數(shù)字溫度傳感器，以上過(guò)程都在溫度傳感器內(nèi)部完成。</p>

11、<p>　　人機(jī)交互及串口通信：人機(jī)交換的目的是為了提高系統(tǒng)的可用性和實(shí)用性。主要包括按鍵輸入、輸出顯示。通過(guò)按鍵輸入完成系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，而輸出顯示則完成數(shù)據(jù)的顯示和系統(tǒng)提示信息的輸出，串口通信的主要功能是完成單片機(jī)與上位機(jī)的通信，便于進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，為將來(lái)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展做好基礎(chǔ)工作。</p><p>　　電源系統(tǒng)單元：本單元的主要功能是為單片機(jī)提供適當(dāng)?shù)墓ぷ麟娫?，同時(shí)也為其他模塊提供電源。如液晶顯

12、示屏、按鍵電路等。在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，電源系統(tǒng)輸出+5 V的電源。</p><p>　　電源執(zhí)行單元：是單片機(jī)的輸出控制執(zhí)行部分，根據(jù)單片機(jī)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，驅(qū)動(dòng)光電耦合器控制雙向可控硅等外部設(shè)備，可以達(dá)到超溫報(bào)警及升溫或者降溫目的，使水溫始終保持在一個(gè)范圍之內(nèi)。</p><p><b>　　2.2 方案論證</b></p><p>　　2.2.1 單

13、片機(jī)的選擇</p><p>　　單片機(jī)在多數(shù)電子設(shè)計(jì)當(dāng)中基于性?xún)r(jià)比的考慮，8位單片機(jī)仍是首選。目前，8位單片機(jī)在國(guó)內(nèi)外仍占有重要地位。在8位單片機(jī)中又以MCS－51系列單片機(jī)及其兼容機(jī)所占的份額最大。MCS－51的硬件結(jié)構(gòu)決定了其指令系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生變化，設(shè)計(jì)人員可以很容易的對(duì)不同公司的單片機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行選型，他們只需將重點(diǎn)放在芯片內(nèi)部資源的比較上。</p><p>　　在以前的電子設(shè)計(jì)中，應(yīng)用比

14、較廣泛的單片機(jī)是AT89C51單片機(jī)了，但是該單片機(jī)最致命的缺陷在于不支持ISP（互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商）功能。ATMEL公司目前已經(jīng)停止了AT89C51生產(chǎn)，51單片機(jī)必須加上ISP 功能才能更好延續(xù)MCS-51的傳奇，AT89S51 就是在這樣的背景下誕生的。目前AT89S51已經(jīng)成為了實(shí)際應(yīng)用市場(chǎng)上的新寵兒，AT89S51在工藝上進(jìn)行了改進(jìn)，不但降低了成本,而且增加了功能，提升了單片機(jī)性能，提高了市場(chǎng)競(jìng)力。</p><

15、;p>　　AT89S51新增了許多功能,性能也有了較大的提升,但是價(jià)格仍舊與 AT89C51的價(jià)格一致。新增的功能之中最具有影響力的就是ISP在線編程功能，這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于，改寫(xiě)單片機(jī)Flash存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。</p><p>　　顯然，AT89S51在性能上比AT89C51要優(yōu)良得多，因?yàn)樗坏贏T89C51的基礎(chǔ)上增加了許多功能，而且價(jià)格基本沒(méi)有提高，所以在器件選擇的時(shí)候

16、首先排除AT89C51，對(duì)于市場(chǎng)上的另外一種比較流行的單片機(jī)C8051F，盡管它在性能、功能上都要比AT89S51優(yōu)良很多，但是它的價(jià)格是AT89S51的數(shù)倍，本系統(tǒng)使用AT89S51已經(jīng)完全能夠?qū)崿F(xiàn)所需要的功能，基于成本的考慮，放棄C8051F，選擇AT89S51作為本系統(tǒng)的主控單元。</p><p>　　2.2.2 溫度傳感器的選擇</p><p>　　本部分主要是論證溫度傳感器的選型

17、。傳感器的選擇受到很多因素的影響，首先是各種溫度傳感器自身的優(yōu)缺點(diǎn)，其次是各種不同的環(huán)境因素，還有就是系統(tǒng)所要求實(shí)現(xiàn)的精度以及測(cè)溫范圍，所以在不同的設(shè)計(jì)當(dāng)中溫度傳感器的選擇也將不同。</p><p>　　方案一：熱電偶傳感器</p><p>　　熱電偶傳感的原理是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電勢(shì)變化。它是利用兩種不同材料的金屬連接在一起，構(gòu)成的具有熱電效應(yīng)原理的一種感溫元件。其優(yōu)點(diǎn)為精確度高、測(cè)量范圍

18、廣、 構(gòu)造簡(jiǎn)單、使用方便、型號(hào)種類(lèi)比較多且技術(shù)成熟等。目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用產(chǎn)品中。熱電偶傳感器的種類(lèi)很多，在選擇時(shí)必須考慮其靈敏度、精確度、可靠性、穩(wěn)定性等條件。</p><p>　　方案二：熱電阻傳感器</p><p>　　熱電阻傳感器的原理是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。熱電阻傳感器是中低溫區(qū)最常用的一種溫度傳感器。它的主要特點(diǎn)是：測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量精度是最高

19、的，不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制作成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。從熱電阻的測(cè)溫原理可以知道，被測(cè)溫度的變化是直接通過(guò)熱電阻阻值的變化來(lái)表現(xiàn)的。因此，熱電阻的引出線的電阻的變化會(huì)給測(cè)溫帶來(lái)影響。為消除引線電阻的影響，一般采用三線制或四線制。熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導(dǎo)線、顯示儀表組成。</p><p>　　方案三：半導(dǎo)體集成模擬溫度傳感器</p><p>　　半導(dǎo)體IC溫度傳感器是利用半導(dǎo)體PN

20、結(jié)的電流、電壓與溫度變換關(guān)系來(lái)測(cè)溫的一種感溫元件。這種傳感器輸出線性好、精度高，而且可以把傳感器驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路等，與溫度傳感器部分集成在同一硅片上，體積小，使用方便，應(yīng)用比較廣泛的有AD590等。IC溫度傳感器在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，通常用于室溫或環(huán)境溫度的檢測(cè)，以便微型計(jì)算機(jī)對(duì)溫度測(cè)量值進(jìn)行補(bǔ)償。</p><p>　　方案四：半導(dǎo)體集成數(shù)字溫度傳感器</p><p>　　隨著科學(xué)

21、技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，新型溫度傳感器的種類(lèi)繁多，應(yīng)用逐漸廣泛，并且開(kāi)始由模擬式向著數(shù)字式、單總線式、雙總線式、多總線式發(fā)展。數(shù)字溫度傳感器，更因適合與各種微處理器的I/O接口相連接，組成自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)克服了模擬傳感器與微處理器接口時(shí)需要信號(hào)調(diào)理電路和A/D 轉(zhuǎn)換器的弊端，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子測(cè)溫、醫(yī)療儀器等各種溫度控制系統(tǒng)中，數(shù)字溫度傳感器中比較有代表性的有DS18B20 等。</p><p>

22、　　電子設(shè)計(jì)中常用的幾種溫度傳感器的性能、價(jià)格等的對(duì)比，如表 2.1 所示：</p><p>　　表 2.1 傳感器對(duì)比</p><p>　　Pt100與AD590 都不能與單片機(jī)的I/O口直接相連,需要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路，A/D 轉(zhuǎn)換電路。而DS18B20是數(shù)字溫度傳感器并且采用單總線技術(shù)，使該傳感器不但可以直接與單片機(jī)I/O口相連，并且只需要一個(gè)I/O就可以連接多個(gè)溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫

23、度測(cè)量與控制。所以使用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20不但可以節(jié)約單片機(jī)I/O口還能使系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本降低。</p><p>　　2.2.3 人機(jī)交互與串口通信</p><p>　　按鍵是現(xiàn)階段電子設(shè)計(jì)中最常用、最實(shí)用的輸入設(shè)備。按鍵能夠成為最普遍的輸入設(shè)備，主要是其具備了以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：工作原理、硬件電路連接簡(jiǎn)單、操作實(shí)用性強(qiáng)、價(jià)格便宜，程序編寫(xiě)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：機(jī)械抖動(dòng)比較嚴(yán)重、外型不夠美觀。本系統(tǒng)

24、因?yàn)榘存I只有三個(gè)，故采用獨(dú)立按鍵的方式。</p><p>　　與單片機(jī)接口的常用顯示器件分為L(zhǎng)ED和LCD兩大類(lèi)。LED大屏幕顯示方式分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，一般使用動(dòng)態(tài)顯示。LCD的按控制方式可以分為含控制器式(內(nèi)置式)和不含控制器式，內(nèi)置式LCD只需通過(guò)控制器接口外接數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)即可；不含控制器的LCD還需另外選配相應(yīng)的控制器和驅(qū)動(dòng)器才能工作。LCD顯示的驅(qū)動(dòng)方式有靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式、動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式和雙頻驅(qū)動(dòng)方

25、式。單片機(jī)與字符型LCD顯示模塊的連接方法分為直接訪問(wèn)和間接訪問(wèn)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)男问椒譃?位和4位。各類(lèi)液晶顯示控制器的結(jié)構(gòu)各異，指令系統(tǒng)也不同，但其控制過(guò)程基本相同。</p><p>　　本系統(tǒng)中，考慮到顯示的信息不多，故選用液晶顯示器LCD1602。這款液晶顯示器與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單，可顯示兩行，每行16個(gè)字符，能滿(mǎn)足本系統(tǒng)的要求。</p><p>　　串行通信的主要功能是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC 機(jī)

26、的數(shù)據(jù)交換，當(dāng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析的時(shí)候，可以把數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，使用上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并且將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果又發(fā)送給單片機(jī)。這樣可以大大提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理速度，還可以方便的對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)與外界的數(shù)據(jù)傳送大部分都是串行的，其傳距離可以從幾米到幾千米。</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本部分詳細(xì)介紹基于AT8

27、9S51單片機(jī)的嵌入式溫度采集控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)所需要完成的功能是將溫度傳感器DS18B20采集到的溫度信號(hào)，輸送到AT89S51單片機(jī)的I/O口，然后把單片機(jī)數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果，送至LCD1602進(jìn)行顯示，把鍵盤(pán)設(shè)置的系統(tǒng)參數(shù)送到單片機(jī)I/O口，把單片機(jī)控制信號(hào)送到執(zhí)行單元。本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括溫度傳感器電路、LCD電路、按鍵電路、電源系統(tǒng)電路、串口通信電路、加熱執(zhí)行電路的設(shè)計(jì)。</p><p>　　

28、3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　本系統(tǒng)中以DS18B20傳感器作為溫度信號(hào)采集與轉(zhuǎn)換單元；AT89S51單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理和控制單元；LCD1602作為數(shù)據(jù)輸出顯示單元；按鍵作為系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置單元；RS232作為串口通信單元；雙向可控硅作為控制執(zhí)行單元；蜂鳴器作為超溫報(bào)警單元。硬件結(jié)構(gòu)框圖，如圖3.1所示：</p><p>　　圖 3.1 硬件結(jié)構(gòu)框圖</p>&l

29、t;p>　　3.2 單片機(jī)主控單元</p><p>　　AT89S51單片機(jī)：AT89S51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051指令系統(tǒng)及引腳。4 K字節(jié)可系統(tǒng)編程的Flash程序存儲(chǔ)器，128 字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，看門(mén)狗(WDT)，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè)6位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)

30、全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式，空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作，并禁止其它所有部件工作，直到下一個(gè)硬件復(fù)位。AT89S51引腳結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示：</p><p>　　圖3.1 AT89S51引腳結(jié)構(gòu)圖</p>

31、<p>　　AT89S51的引腳的主要功能如下：</p><p><b>　　電源引腳和</b></p><p>　?。?0腳）：接+5V電源</p><p><b>　　（20腳）：接地端</b></p><p>　　時(shí)鐘電路引腳XTAL1和XTAL2</p><p&

32、gt;　　XTAL1（19腳)：接外部晶體和微調(diào)電容的一端。在片內(nèi)，它是振蕩電路反相放大器的輸入端。當(dāng)采用外接晶體振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。</p><p>　　XTAL2（18腳）：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。在片內(nèi)，它是振蕩電路反相放大器的輸出端。若采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接收振蕩器的信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。要檢查AT89S51的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脈

33、沖信號(hào)輸出。</p><p><b>　　3. 控制信號(hào)引腳</b></p><p>　　RST/VPD（9腳）：RST是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上加上兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位后，應(yīng)使此引腳電平為0.5V的低電平，以保證單片機(jī)正常工作。</p><p>　　掉電期間，此引腳可接備用電源（VPD），以保

34、持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)下降到低于規(guī)定值，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)（50.5V）時(shí)，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。</p><p>　　ALE（30腳）：地址鎖存允許信號(hào)端。CPU訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出信號(hào)作為鎖存低8位地址的控制信號(hào)。即使不訪問(wèn)外部存貯器，ALE端仍有周期性正脈沖輸出，其頻率為振蕩器頻率的1/6。但是，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存貯器時(shí)在兩個(gè)機(jī)器周期中ALE只出現(xiàn)一次，即丟失一個(gè)ALE

35、脈沖。ALE端可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。</p><p>　?。?9腳）：此輸出為單片機(jī)內(nèi)訪問(wèn)外部程序存貯器的讀選通信號(hào)。在從外部程序存貯器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存貯器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。同樣可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。</p><p>　　/（31腳）：當(dāng)端保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問(wèn)的是內(nèi)部程序存貯器，但當(dāng)PC值超過(guò)某值時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)

36、行外部程序存貯器內(nèi)的程序。當(dāng)端保持低電平時(shí)，則不管是否有內(nèi)部程序存貯器而只訪問(wèn)外部程序存貯器。</p><p><b>　　輸入/輸出引腳</b></p><p>　　輸入/輸出（I/O）口引腳包括4個(gè)并口，即P0口、P1口、P2口和P3口。</p><p>　　P0口是一個(gè)8位雙向I/O端口，端口置1時(shí)作高阻抗輸入端，作為輸出口時(shí)能驅(qū)動(dòng)8個(gè)T

37、TL電平。對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收指令字節(jié)；校驗(yàn)程序時(shí)輸出指令字節(jié)，需要接上拉電阻。在訪問(wèn)外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P 0口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址（低8位)/數(shù)據(jù)總線，訪問(wèn)期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。</p><p>　　P1口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè) TT L電平。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平作輸入用。對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收低 8 位地址

38、信息。</p><p>　　P2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL電平。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平作輸入用。對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收高8 位地址和控制信息。在訪問(wèn)外部程序和16位外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高8位地址。而在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其引腳上的內(nèi)容在此期間不會(huì)改變。</p><p>　　P3口是一個(gè)帶有內(nèi)部上

39、拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL電平。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平作輸入用。對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接控制信息。除此之外P3端口還有第二功能。P3 口引腳的第二功能如表3.1所示：</p><p>　　表3.1 P3口引腳第二功能</p><p>　　3.2 時(shí)鐘及復(fù)位電路</p><p>　　3.2.1 時(shí)鐘電路</

40、p><p>　　時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路提供單片機(jī)的時(shí)鐘控制信號(hào)，單片機(jī)時(shí)鐘產(chǎn)生方式有內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。最常用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式是采用外接晶振（感性元件）和電容組成的并聯(lián)諧振回路。瓷片電容的取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小及振蕩電路的起振速度都有一定的影響。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時(shí)鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在 1MHz~33 MHz 內(nèi)選擇。電容取30pF左右。XTAL

41、1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2 則是輸出端。使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2 懸空。AT89S51的時(shí)鐘電路如圖3.2所示：</p><p>　　圖3.2 AT89S51時(shí)鐘電路</p><p>　　3.2.2 復(fù)位電路</p><p>　　在單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，除單片機(jī)本身需要復(fù)位外，外部擴(kuò)展的I/O接口電路也要復(fù)

42、位，因此需要一個(gè)系統(tǒng)的同步復(fù)位信號(hào)，即單片機(jī)復(fù)位后，CPU開(kāi)始工作時(shí)，外部的電路一定也要復(fù)位好，以保證CPU有效的對(duì)外部電路進(jìn)行初始化編程。</p><p>　　復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵脈沖復(fù)位是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)的；按鍵電平復(fù)位是通過(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與電源接通而實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)使用

43、按鍵電平復(fù)位，其電路圖如圖3.3所示：</p><p>　　圖3.3 AT89S51 復(fù)位電路</p><p>　　3.3 溫度信號(hào)采集單元</p><p>　　本部分主要介紹了數(shù)字溫度傳感器DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理以及其外部驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。DS18B20是 DALLAS公司的最新單總線數(shù)字溫度傳感器，支持單總線接口，測(cè)量溫度范圍為-55℃~+125 ℃，

44、在 -10℃~+85 ℃范圍內(nèi)，精度為±0.5 ℃?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以單總線數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。DS18B20 適合用于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，與前一代產(chǎn)品不同，DS18B20傳感器支持3V~5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且DS18B20傳感器比前一代產(chǎn)品更便，體積更小。溫度傳感器模塊采用DS18B20，主要功能是實(shí)時(shí)將水溫溫度數(shù)據(jù)返回單片機(jī)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，便于數(shù)據(jù)處理與決策，由于此

45、模塊直接決定整個(gè)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，所以是系統(tǒng)的核心模塊。</p><p>　　3.3.1 DS18B20產(chǎn)品的特點(diǎn)</p><p>　?。?）只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信；（2）在DS18B20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)；（3）實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫；（4）測(cè)量溫度范圍在－55℃到＋125℃之間；（5）數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶(hù)可以從9位到12位選擇；（6）

46、內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。</p><p>　　3.3.2 DS18B20的引腳介紹</p><p>　　TO－92封裝的DS18B20的引腳排列如圖3.4所示：</p><p><b>　　圖3.4底視圖</b></p><p>　　DS18B20的引腳功能描述如表3.2所示：</p><p>

47、;　　表3.2 DS18B20詳細(xì)引腳功能描述</p><p>　　3.3.3 DSB18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　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、溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND 為電源地；VDD 為外接供電的電源輸入端，內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3.4所示：</p><p>　　圖3

48、.4 DSB18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20 的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開(kāi)始8位（28H）是產(chǎn)品類(lèi)型標(biāo)號(hào)，接著的48 位是該DS18B20 自身的序列號(hào)，最后8 位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。</p><p>　?。?）DS18B20 中的溫度傳感器可完成對(duì)溫

49、度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625℃/LSB 形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位，溫度格式如表3.3所示：</p><p>　　表3.3 DS18B20溫度值格式表</p><p>　　這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在DS18B20的兩個(gè)8比特的RAM 中，二進(jìn)制中的前面5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5 位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值

50、乘于0.0625 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5 位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1 再乘于0.0625 即可得到實(shí)際溫度。例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625℃的數(shù)字輸出為0191H，-25.0625℃的數(shù)字輸出為FF6FH，-55℃的數(shù)字輸出為FC90H。DS18B20溫度部分溫度數(shù)據(jù)如表3.4所示：</p><p>　　表3.4 部分溫度對(duì)應(yīng)值表</p><p>

51、;　　（3）DS18B20 溫度傳感器的存儲(chǔ)器</p><p>　　DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。</p><p><b>　?。?）配置寄存器</b></p><p>　　該字節(jié)各位的意義如表3.5所示：</p&g

52、t;<p>　　表3.5 配置寄存器結(jié)構(gòu)</p><p>　　低五位一直都是1，TM 是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶(hù)不要去改動(dòng)。R1和R0用來(lái)設(shè)置分辨率，如表3.6所示：</p><p>　　表3.6 溫度值分辨率設(shè)置表</p><p>　　由表3.6可見(jiàn)，設(shè)定的分辨率越高，所

53、需要的溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間就越長(zhǎng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮，視設(shè)備的實(shí)際需要來(lái)選擇分辨率。</p><p>　　高速暫存存儲(chǔ)器包含了8個(gè)連續(xù)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度信息，第一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個(gè)字節(jié)是溫度的高八位。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第六、七、八個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。第九個(gè)字節(jié)是冗余

54、檢驗(yàn)字節(jié)。DS18B20暫存寄存器各字節(jié)意義如表 3.7所示 ：</p><p>　　表 3.7 DS18B20 暫存寄存器分布</p><p>　　3.3.4溫度采集模塊電路圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用數(shù)字傳感器DS18B20，DS18B20是一種可組網(wǎng)的單線數(shù)字溫度傳感器，它采用單線總線結(jié)構(gòu)，集溫度測(cè)量和A/D轉(zhuǎn)換于一體，直接輸出數(shù)字量，用一根I/O線就可

55、以傳送數(shù)據(jù)與命令，其溫度測(cè)量范圍為-55℃~+125℃，精度為+/-0.5℃，使用中無(wú)需外部器件，可利用數(shù)據(jù)線或外部電源提供電能，供電電壓范圍為3.3~5.5V，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)9~12位分辨率讀出溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　使用時(shí)，將DS18B20的數(shù)據(jù)DQ與單片機(jī)的一位具有三態(tài)功能的雙向口連接就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，為保證在有效的時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠電流，采用外部電源單獨(dú)供電，在數(shù)據(jù)線上加一個(gè)10KΩ的上拉電阻。&

56、lt;/p><p>　　具體接線如圖3.5所示：</p><p>　　圖3.5 溫度采集模塊電路圖</p><p>　　3.4 鍵盤(pán)輸入與液晶輸出顯示</p><p>　　人機(jī)交互的主要功能是輔助控制、方便調(diào)試。在當(dāng)今的各種實(shí)時(shí)自動(dòng)控制和智能化儀器儀表中，人機(jī)交互是不可缺少的一部分。一般而言，人機(jī)交互是由系統(tǒng)配置的外部設(shè)備來(lái)完成 其實(shí)現(xiàn)方式有兩

57、種：一種是由MCU的I/O 口驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用芯片實(shí)現(xiàn) 如鍵盤(pán)顯示控制芯片，串行數(shù)據(jù)傳輸數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)芯片等，來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。另一種就是MCU本身具有驅(qū)動(dòng)功能，它通過(guò)數(shù)據(jù)總線與控制信號(hào)直接采用存儲(chǔ)器訪問(wèn)形式或I/O設(shè)備的訪問(wèn)形式 控制鍵盤(pán)和LCD 實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。</p><p>　　3.4.1 鍵盤(pán)輸入</p><p>　　按鍵部分實(shí)現(xiàn)的主要原理是單片機(jī)讀取與按鍵相連接的I/O口狀態(tài)來(lái)判定按鍵是

58、否按下，達(dá)到系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置的目的。鍵盤(pán)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的作用是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、命令輸入，是人工干預(yù)的主要手段。鍵盤(pán)分兩大類(lèi)：編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。非編碼鍵盤(pán)又分為：獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)、矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)兩種。</p><p>　　獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)，獨(dú)立式按鍵就是按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根 I/ O口線，每根I/O口線的按鍵的工作狀態(tài)，不會(huì)影響其他I/O口線上的工作狀態(tài)。 各按鍵開(kāi)關(guān)均需要采用了上拉電阻，是為了保證在按

59、鍵斷開(kāi)時(shí)，各I/O有確定的高電平。當(dāng)輸入口線內(nèi)部已有上拉電阻，外電路的上拉電阻可省去。因此，通過(guò)檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易判斷哪個(gè)按鍵被按下了。其優(yōu)點(diǎn)是：電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：每個(gè)按鍵需占用一根I/O口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O 口浪費(fèi)大電路結(jié)構(gòu)顯得復(fù)雜。因此，此鍵盤(pán)適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。</p><p>　　矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)適用于按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合，由行線和列線組成，按鍵位于行列

60、的交叉點(diǎn)上。矩陣鍵盤(pán)工作原理：行線通過(guò)上拉電阻接到+5V上。無(wú)按鍵，行線處于高電平狀態(tài)，有鍵按下，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。列線電平為低，則行線電平為低，列線電平為高，則行線電平為高。矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)約單片機(jī)I/O口，適用于按鍵比較多的場(chǎng)合。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于只需要三個(gè)按鍵，所以采用獨(dú)立式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)，當(dāng)按鍵被按下時(shí)，I/O 口電平為低 ；松開(kāi)時(shí)， I/O 口電平為高

61、。電路連接圖如圖 3.6所示：</p><p>　　圖3.6 獨(dú)立式鍵盤(pán)</p><p>　　3.4.2 液晶輸出顯示</p><p>　　液晶顯示屏具有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等諸多優(yōu)點(diǎn)。在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中，LCD得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用字符型液晶顯示 屏，是一種用5 * 7點(diǎn)陣圖形來(lái)顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為 1 行 16

62、個(gè)字、2行16個(gè)字、2 行20個(gè)字等，本設(shè)計(jì)以常用的2行16個(gè)字的LCD1602液晶模塊作為數(shù)據(jù)顯示模塊。LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其引腳功能如表3.8所示：</p><p>　　表3.8 LCD1602接口引腳及其功能</p><p><b>　　1. 主要管腳介紹</b></p><p>　　VO：液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源

63、時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。</p><p>　　RS：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。</p><p>　　R/W：讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址；當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。</p&g

64、t;<p>　　E：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。</p><p>　　LCD1602與AT89S51 的I/O口電路連接如圖3.7所示：</p><p>　　圖3.7 LCD1602硬件連接圖</p><p><b>　　3.5 報(bào)警電路</b></p><p>　　一個(gè)良好的

65、系統(tǒng)是需要報(bào)警的，否則可能會(huì)造成安全事故。本設(shè)計(jì)的聲光報(bào)警電路圖如圖3.8所示：</p><p>　　圖 3.8 聲光報(bào)警電路</p><p>　　若出現(xiàn)安全故障或超溫情況，則輸入P1.0由低電平變?yōu)楦唠娖?，紅色指示燈D6亮，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。</p><p>　　3.6 串行通信接口</p><p>　　在微機(jī)系統(tǒng)中，CPU與外部設(shè)備的基

66、本通信方式有兩種：并行通信和串行通信。并行通信是一組數(shù)據(jù)的各數(shù)據(jù)位在多條線上同時(shí)被傳輸。其優(yōu)點(diǎn)是：傳輸速度快，信息率高；適合于外部設(shè)備與微機(jī)之間進(jìn)行大量和快速的信息交換。其缺點(diǎn)是：傳輸?shù)某杀颈容^高，抗干擾能力差。串行通信是指使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。其只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息，特別使用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的遠(yuǎn)距離通信。串行通信的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省傳輸線，特別是在遠(yuǎn)距離

67、通信中，缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳送效率低。</p><p>　　RS-232C為最常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，它能很方便地把各種計(jì)算機(jī)、外部設(shè)備和測(cè)量?jī)x器有機(jī)連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)測(cè)量、控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。串行接口可靠傳輸時(shí)的最大通信速度和傳送距離指標(biāo)之間具有相關(guān)性，適當(dāng)降低通信速度，可以提高通信距離，反之亦然。采用RS-232C標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單向傳輸時(shí)，最大傳輸速率為20K bit/s最大傳送距離為15米。</p><

68、;p>　　由于PC機(jī)輸出的是標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C 電平，而單片機(jī)輸出的是TTL電平，故須采用MAX232芯片將TTL電平與RS-232C電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換。MAX232為線路驅(qū)動(dòng)器接收器，使用單SV電源供電，配接4個(gè)1uF電解電容，可完成RS-232C電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完畢的串口信號(hào)TXD, RXD直接和AT89S51的串行口連接，硬件連接如圖3.8所示：</p><p>　　圖3.8 RS232串

69、口通信電路圖</p><p>　　3.7 電源模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　因?yàn)閱纹瑱C(jī)的工作電源為+5V且底層電路功耗很小。所以在單片機(jī)電源設(shè)計(jì)中常使用輸出電壓固定的集成穩(wěn)壓器，作為穩(wěn)壓器件。這種集成穩(wěn)壓器只有輸入、輸出和公共引出端三個(gè)端口，故稱(chēng)為三端穩(wěn)壓器。采用三端穩(wěn)壓7805即可制作輸出為+5V 的電源，為單片機(jī)提供正常工作電源，也可以為其它模塊提供電源。本設(shè)計(jì)中所采用的直流穩(wěn)壓電路如

70、圖3.9所示：</p><p>　　圖3.9 穩(wěn)壓電源圖</p><p>　　圖3.9中7805起到電壓變化作用，和用于濾波。 另外，還可以接一個(gè)的電阻和一個(gè)發(fā)光二極管， 目的是為了檢測(cè)電路是否通電。</p><p>　　3.8 溫度控制執(zhí)行單元設(shè)計(jì)</p><p>　　3.8.1 雙向可控硅BTA12</p><p>

71、;　　BTA12是一種以硅單晶為基本材料的P1、N1、P2、N2四層三端器件。由于可控硅最初應(yīng)用于可控整流方面所以又稱(chēng)為硅可控整流元件，簡(jiǎn)稱(chēng)為可控硅SCR?？煽毓璧膬?yōu)點(diǎn)很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍數(shù)高達(dá)幾十萬(wàn)倍；反應(yīng)極快，在微秒級(jí)內(nèi)開(kāi)通、關(guān)斷；無(wú)觸點(diǎn)運(yùn)行、無(wú)火花、無(wú)噪音；效率高，成本低等等?？煽毓璧娜觞c(diǎn)：靜態(tài)及動(dòng)態(tài)的過(guò)載能力較差；容易受干擾而誤導(dǎo)通?？煽毓鑿耐庑紊戏诸?lèi)主要有：螺栓形、平板形和平底形。</p>

72、<p>　　由于可控硅只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài)，所以它具有開(kāi)關(guān)特性，這種特性需要一定的條件才能轉(zhuǎn)化，此條件如表3.9所示：</p><p>　　表3.9 可控硅開(kāi)關(guān)特性表</p><p>　　目前，采用可控硅進(jìn)行功率調(diào)節(jié)的觸發(fā)方式有兩種：過(guò)零觸發(fā)和移相觸發(fā)。移相觸發(fā)方式調(diào)功實(shí)際上是控制可控硅的導(dǎo)通角，達(dá)到調(diào)節(jié)功率的目的，此方式易造成電磁干擾而且電路復(fù)雜。采用移相觸發(fā)的可控硅交流

73、調(diào)功裝置，往往在可控硅導(dǎo)通的瞬間使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)畸變，當(dāng)控制角為90°時(shí)，產(chǎn)生的二次諧波電流為基波電流的50%，五次諧波也可達(dá)到基波的1/6。這些諧波分量引起電網(wǎng)電壓波形畸變，功率因數(shù)下降，給其它用電設(shè)備和通訊系統(tǒng)的工作帶來(lái)不良影響。為此，人們研究了各種避免電壓瞬間大幅度下降和抑制高次諧波的方法，過(guò)零觸發(fā)方式很好地解決了此類(lèi)問(wèn)題，它可把可控硅導(dǎo)通的起始點(diǎn)限制在電源電壓過(guò)零點(diǎn)，從而大大降低了諧波分量，然而，傳統(tǒng)的可控硅過(guò)零觸發(fā)調(diào)功

74、器由同步脈沖產(chǎn)生電路、檢零電路、隔離電路組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，降低了可靠性，而且采用分立元件，器件的離散性和溫漂嚴(yán)重影響調(diào)功器控制精度及使用壽命。MOTOROLA公司生產(chǎn)的MOC3021-3081器件可以很好地解決這些問(wèn)題。</p><p>　　3.8.2 光電耦合器MOC3041 </p><p>　　光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。

75、把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見(jiàn)的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。光電耦合器的種類(lèi)較多，常見(jiàn)有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達(dá)林頓型、集成電路型等。</p><p>　　MOC3041具有價(jià)格低廉、觸發(fā)電路簡(jiǎn)單可靠的特點(diǎn)。本系統(tǒng)采用MOC3041作為可控硅的驅(qū)動(dòng)器，控制可控硅的導(dǎo)通與

76、關(guān)斷，改變平均電壓的大小值，形成最佳加熱方式，從而控制溫度的超調(diào)。其基本工作特點(diǎn)如下：</p><p>　?。?）共模抑制比很高 </p><p>　　在光電耦合器內(nèi)部，由于發(fā)光管和受光器之間的耦合電容很?。?pF以?xún)?nèi)）所以共模輸入電壓通過(guò)極間耦合電容對(duì)輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。 </p><p><b>　?。?）輸出特性</b>

77、;</p><p>　　光電耦合器的輸出特性是指在一定的發(fā)光電流IF下，光敏管所加偏置電壓VCE與輸出電流IC之間的關(guān)系，當(dāng)IF=0時(shí)，發(fā)光二極管不發(fā)光，此時(shí)的光敏晶體管集電極輸出電流稱(chēng)為暗電流，一般很小。當(dāng)IF>0時(shí)，在一定的IF作用下，所對(duì)應(yīng)的IC基本上與VCE無(wú)關(guān)。IC與IF之間的變化成線性關(guān)系，用半導(dǎo)體管特性圖示儀測(cè)出的光電耦合器的輸出特性與普通晶體三極管輸出特性相似。</p><

78、;p>　　3.8.3溫度控制模塊電路</p><p>　　此部分電路主要由光電耦合器和可控硅組成，光電耦合器與單片機(jī)端口相連，可以根據(jù)端口信號(hào)的變化迅速做出反應(yīng)，延時(shí)時(shí)間短。由于單片機(jī)的端口電壓不足以驅(qū)動(dòng)光電耦合器，故令其低電平觸發(fā)，外加上拉電阻。與外部電阻爐相連的部分是可控硅，與光電耦合器配合輸出，以弱點(diǎn)控制強(qiáng)電，控制電阻爐的開(kāi)斷頻率，以達(dá)到加熱目的。溫度控制模塊電路圖如圖3.10所示：</p>

79、;<p>　　圖 3.10 溫度控制模塊電路圖</p><p>　　的作用是限制流過(guò)MOC3041的輸出端的電流不超過(guò)允許的最大重復(fù)浪涌電流。R11的值可大致如下估算：</p><p>　　= / （3.1）

80、 </p><p>　　其中:為工作電壓的峰值,也就是220V,為MOC3041輸出端允許的最大重復(fù)浪涌電流（1A)。計(jì)算結(jié)果=，這里取=。</p><p>　　由于的串入，使觸發(fā)電路產(chǎn)生一個(gè)最小觸發(fā)電壓場(chǎng)，低于時(shí)，雙向可控硅BTA12不能導(dǎo)通。</p><p>　　=++ (3.

81、2)</p><p>　　其中：表示可控硅BTA12的最小觸發(fā)電流。</p><p>　　表示可控硅BTA12的最小觸發(fā)電壓。</p><p>　　為MOC3041輸出端的輸出壓降，其最大值為3V.</p><p>　　在阻斷狀態(tài)下,晶閘管的PN結(jié)相當(dāng)于一個(gè)電容，如果突然受到正向電壓，充電電流通過(guò)門(mén)極PN結(jié)時(shí)，起了觸發(fā)電流的作用。當(dāng)/較大時(shí)，

82、將導(dǎo)致MOC3041的輸出晶閘管誤導(dǎo)通。由于電加熱絲是一個(gè)感性負(fù)載，其/比較大，因此，采用和組成的RC回路來(lái)降低MOC3041的輸出晶閘管的/。在極端情況下，MOC3041允許的/為。</p><p>　　由于： /= (3.3)</p><p>　　+=

83、 (3.4） </p><p>　　由此可以估算出和的值。</p><p>　　在實(shí)際使用中，太大的電壓上升率對(duì)外部的BTA12可控硅是不允許的，特別是負(fù)載為感性或功率較大時(shí)，必須加保護(hù)回路?？梢圆捎肦C吸收回路、金屬氧化物壓敏電阻、雪崩二極管，硒堆與轉(zhuǎn)折二極管等非線性元器件來(lái)限制或吸收過(guò)電壓，其中RC吸收電路和金屬氧化物壓敏電阻是常見(jiàn)的措施。金屬氧化物電阻

84、是近年來(lái)應(yīng)用廣泛的浪涌吸收器件，可抑制持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的偶發(fā)性浪涌電壓，具有正反向都很陡的穩(wěn)壓特性。正常工作時(shí)，壓敏電阻不擊穿，漏電流較小，損耗很小，當(dāng)遇到尖峰過(guò)壓時(shí)，可以通過(guò)數(shù)千安培的放電電流，抑制過(guò)壓的能力很強(qiáng)。并具有反應(yīng)快，體積小，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用中BTA12一般只承受換相過(guò)電壓，開(kāi)關(guān)時(shí)沒(méi)有較大的/,因此一般采用RC吸收電路即可。和組成的RC回路能降低可控硅的/,防止可控硅在上電和斷電時(shí)擊穿。其中電容用來(lái)吸收尖峰過(guò)電壓，電阻主

85、要用來(lái)限制晶閘管開(kāi)通損耗和電流上升率，并阻尼LC振蕩。和的大小根據(jù)負(fù)載電流和電感大小決定，在一般場(chǎng)合下，當(dāng)工作電流小于時(shí)，可以取,因?yàn)镸OC3041在輸出關(guān)斷的狀態(tài)下，也有小于或等于500的漏電流，加入可以消除這個(gè)電流對(duì)可控硅BTA12的影響,防止BTA12的誤觸發(fā)。</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本部分詳細(xì)介紹了基于AT89S

86、51單片機(jī)的電阻爐溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)功能，可以將系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為若干個(gè)子程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，如溫度采集子程序，數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序、執(zhí)行子程序。采用匯編語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。本章從設(shè)計(jì)思路、軟件系統(tǒng)框圖出發(fā)，先介紹整體的思路后，再逐一分析各模塊程序算法的實(shí)現(xiàn)，最終編寫(xiě)出滿(mǎn)足任務(wù)需求的程序。</p><p>　　4.1 總體設(shè)計(jì)思路</p><p>　　本系統(tǒng)要完成溫度信號(hào)的采

87、集與控制，需要實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的采集與A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)傳輸?shù)然竟δ堋墓δ苌峡蓪⑵浞譃闇囟刃盘?hào)采集 及A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)交互、執(zhí)行四大部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，軟件系統(tǒng)框圖如圖 4.1所示：</p><p>　　圖 4.1 軟件系統(tǒng)框圖</p><p>　　溫度信號(hào)采集子程序，主要完成溫度信號(hào)采集與A/D功能，由于數(shù)字溫度傳感器DS18B20是采用單總線結(jié)構(gòu)，所以軟件設(shè)計(jì)需

88、要根據(jù)單總線協(xié)議來(lái)完成數(shù)據(jù)采集、A/D 轉(zhuǎn)換和傳輸。溫度信號(hào)采集子程序主要包括傳感器初始化、單片機(jī)給傳感器寫(xiě)命令、單片機(jī)給傳感器寫(xiě)數(shù)據(jù)、單片機(jī)從傳感器讀數(shù)據(jù)等部分。</p><p>　　數(shù)據(jù)處理子程序，當(dāng)單片機(jī)收到溫度傳感器發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)處理子程序?qū)υ摂?shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要是把采集到的二進(jìn)制的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　人機(jī)交互子程序，包括按鍵子程序、LCD 顯

89、示子程序。按鍵子程序是完成按鍵識(shí)別功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。按鍵子程序又包括設(shè)置子程序、加一子程序、 減一子程序等。LCD 顯示子程序的功能是，實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)處理后的十進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)，使用LCD 顯示出來(lái)。而LCD 顯示子程序又包括LCD 初始化子程序、寫(xiě)命令子程序、寫(xiě)數(shù)據(jù)子程序等。</p><p>　　執(zhí)行子程序，該子程序所實(shí)現(xiàn)的功能，是把按鍵子程序設(shè)置的系統(tǒng)溫度限定值與數(shù)據(jù)處理子程序處理后的當(dāng)前溫度值進(jìn)行比較，根據(jù)

90、比較的結(jié)果，執(zhí)行單片機(jī)的I/O 口輸出的狀態(tài)。I/O口的高低電平控制繼電器閉合達(dá)到控制大功率設(shè)備的目的。主程序流程圖如圖 4.2 所示：</p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　圖4.2 主程序流程圖</p><p>　　4.2 溫度采集子

91、程序</p><p>　　1-wire單總線是Maxim全資子公司Dallas的一項(xiàng)專(zhuān)有技術(shù)與目前多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)通信方式不同，它采用單根信號(hào)線，既傳輸時(shí)鐘又傳輸數(shù)據(jù)。而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省I/O口資源、成本低廉、便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，1-wire 單總線適用于單個(gè)主機(jī)系統(tǒng)，能夠控制一個(gè)或多個(gè)從機(jī)設(shè)備，當(dāng)只有一個(gè)從機(jī)位于總線上時(shí)，系統(tǒng)可按照單節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)操作，而當(dāng)多個(gè)從機(jī)位于總線上時(shí)，系統(tǒng)

92、則按照多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行操作。而較小的硬件開(kāi)銷(xiāo)需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS18 B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此， 在對(duì)DS1820進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。軟件系統(tǒng)可分為命令序列、信號(hào)方式、信號(hào)類(lèi)型和時(shí)序。</p><p>　　4.2.1 命令序列</p><p>　　根據(jù)DS18B20的通信協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)

93、過(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前，都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位即初始化，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM 指令即ROM 操作，最后發(fā)送 RAM 指令即功能命令，這樣才能對(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。</p><p>　　初始化：基于單總線上的所有傳輸過(guò)程都是以初始化開(kāi)始的，初始化過(guò)程由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和從機(jī)響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成，應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道總線上有從機(jī)設(shè)備且準(zhǔn)備就緒。復(fù)位要求主機(jī)將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，

94、DS18B20收到信號(hào)后等待16～60微秒左右后，發(fā)出60～240微秒的低脈沖，主 機(jī)收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。</p><p>　　ROM命令：主機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答脈沖后，發(fā)出ROM 命令，這些命令與一個(gè)從機(jī)設(shè)備的唯一64位ROM代碼相關(guān)，允許主機(jī)在單總線上連接多個(gè)從機(jī)設(shè)備， 指定操作一個(gè)從機(jī)設(shè)備。這些命令還使主機(jī)能夠檢測(cè)到總線上有多少個(gè)從機(jī)設(shè)備以及類(lèi)型和有沒(méi)有設(shè)備處于報(bào)警狀態(tài)。從機(jī)設(shè)備可以支持5 種ROM命令。每種命

95、令長(zhǎng)度為8位，主機(jī)在發(fā)出功能命令之前，必須送出合適的ROM命令。 DS18B20有5個(gè)ROM 操作命令，如表 4.1 所示：</p><p>　　表 4.1 DS18B20的ROM指令表</p><p>　　功能命令：在主機(jī)發(fā)出ROM命令以訪問(wèn)某個(gè)指定的DS18B20后，接著就可以發(fā)DS18B20支持的某個(gè)功能命令，這些命令允許主機(jī)寫(xiě)入或讀出DS18B20 暫存器、啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換以及判斷從機(jī)

96、的供電方式。DS18B20有6個(gè)存儲(chǔ)器功能命令，如表4. 2所示：</p><p>　　表 4.2 DS18B20的RAM指令表</p><p>　　4.2.2 信號(hào)方式</p><p>　　所有的單總線器件要求采用嚴(yán)格的單總線通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)類(lèi)型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫(xiě)0、寫(xiě)1、讀0和讀1。所有這些信號(hào)，除了應(yīng)答脈沖以外，都由主機(jī)

97、發(fā)出同步信號(hào)。并且發(fā)送的所有命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的低位在前，這一點(diǎn)與多數(shù)串行通信格式不同。</p><p>　　初始化序列：包括復(fù)位和應(yīng)答脈沖。單總線上的所有通信都是以初始化序列</p><p>　　開(kāi)始，包括主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖及從機(jī)的應(yīng)答脈沖。當(dāng)從機(jī)發(fā)出響應(yīng)主機(jī)的應(yīng)答脈沖時(shí)，即向主機(jī)表明它處于總線上，且工作準(zhǔn)備就緒。在主機(jī)初始化過(guò)程，主機(jī)通過(guò)拉低單總線至少48 0微秒，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。接著

98、主機(jī)釋放總線，并進(jìn)入接收模式，當(dāng)總線被釋放后，連接+5V電源的上拉電阻將單總線拉高，在單總線器件檢測(cè)到上升沿后，延時(shí)15 ~ 60 微秒，接著通過(guò)拉低總線 60 ~ 240微秒，以產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。初始化時(shí)序圖如圖4.3所示：</p><p>　　從機(jī)等待15~60 主機(jī)接收>480</p><p><b>　　主機(jī)復(fù)位>480</b></

99、p><p>　　從機(jī)應(yīng)答60~240</p><p>　　圖 4.3 初始化時(shí)序圖</p><p>　　讀/寫(xiě)時(shí)隙，在寫(xiě)時(shí)隙期間，主機(jī)向單總線器件寫(xiě)入數(shù)據(jù)；而在讀時(shí)隙期間主機(jī)讀入來(lái)自從機(jī)的數(shù)據(jù)，在每一個(gè)時(shí)隙總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。</p><p>　　寫(xiě)時(shí)隙：寫(xiě)時(shí)隙包括兩種：“寫(xiě)1”和“寫(xiě)0”。主機(jī)采用寫(xiě) 時(shí)隙向從機(jī)寫(xiě)入1，而采用寫(xiě)0時(shí)隙向從機(jī)寫(xiě)入

100、0。所有寫(xiě)時(shí)隙至少需要60微秒，且在兩次獨(dú)立的寫(xiě)時(shí)隙之間至少需要1微秒的恢復(fù)時(shí)間，寫(xiě)時(shí)隙，均起始于主機(jī)拉低，產(chǎn)生寫(xiě)1時(shí)隙的方式，主機(jī)在拉低總線后，接著必須在15微秒之內(nèi)釋放總線，由5 .1 k 上拉電阻將總線拉至高電平；而產(chǎn)生寫(xiě)0時(shí)隙的方式。在主機(jī)拉低總線后，只需要在整個(gè)時(shí)隙期間保持低電平即可。</p><p>　　在寫(xiě)時(shí)隙起始后15 ~ 60微秒期間，單總線器件采樣總線電平狀態(tài)；如果在此期間采樣到高電平，則邏輯

101、1被寫(xiě)入該器件，如果為0則寫(xiě)入邏輯0。</p><p>　　讀時(shí)隙：?jiǎn)慰偩€器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)隙時(shí)才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。所以在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)的命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)隙，以便從機(jī)能夠傳輸數(shù)據(jù)。所有讀時(shí)隙至少需要60微秒，且在兩次獨(dú)立的讀時(shí)隙之間至少需要1微秒的恢復(fù)時(shí)間。讀時(shí)隙都由主機(jī)發(fā)起；至少拉低總線1微秒，在主機(jī)發(fā)起讀時(shí)隙之后，單總線器件才開(kāi)始在總線上發(fā)送0或1。若從機(jī)發(fā)送 1，則保持總線為高電平。若發(fā)送0，則拉低

102、總線。當(dāng)發(fā)送0時(shí)，從機(jī)在該時(shí)隙結(jié)束后釋放總線。由上拉電阻將總線拉回至空閑高電平狀態(tài)，從機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)在起始時(shí)隙之后，保持有效時(shí)間15微秒，因而主機(jī)在讀時(shí)隙期間必須釋放總線。并且在時(shí)隙起始后的15微秒之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。溫度采集子程序流程圖如圖 4.4 所示：</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p&

103、gt;<p>　　圖4.4 溫度采集子程序流程圖</p><p>　　4.3 數(shù)據(jù)處理子程序</p><p>　　設(shè)置分辨率為12位轉(zhuǎn)化后得到的16位溫度數(shù)據(jù)，其中包括了溫度的符號(hào)位。</p><p>　　單片機(jī)通過(guò)單總線接口讀取該數(shù)據(jù)，在應(yīng)用時(shí)要把有效的溫度數(shù)據(jù)提取出來(lái)， 并進(jìn)行相應(yīng)的處理，系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)情況進(jìn)行控制處理。</p><

104、;p>　　DS18B20完成溫度信號(hào)的采集與A/D 轉(zhuǎn)換，并把數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)，并保存起來(lái)。數(shù)據(jù)處理時(shí)把數(shù)據(jù)取出，放在一個(gè)整型變量中。首先取出整數(shù)部分進(jìn)行處理求出數(shù)據(jù)十進(jìn)制表示時(shí)的百位、十位及個(gè)位，再求小數(shù)部分?jǐn)?shù)據(jù)。DS18B20 采集的數(shù)據(jù)有四位小數(shù)，精度可達(dá)到0.0625。 在設(shè)計(jì)中取四位小數(shù)，溫度測(cè)量的精度0.0625，這樣的數(shù)據(jù)比較精確。通過(guò)數(shù)據(jù)處理后，把16位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成帶四個(gè)小數(shù)位的十進(jìn)制數(shù)據(jù)。溫度計(jì)算流程圖如圖

105、 4.5 所示：</p><p>　　圖4.5 溫度值程序計(jì)算流程圖</p><p>　　整數(shù)部分計(jì)算子程序流程圖如圖4.6所示：</p><p>　　圖 4.6 整數(shù)部分計(jì)算子程序流程圖</p><p>　　小數(shù)部分計(jì)算子程序流程圖如圖4.7所示：</p><p>　　圖4.7 小數(shù)部分計(jì)算子程序流程圖</p&

106、gt;<p>　　4.4 人機(jī)交互子程序</p><p>　　本部分主要介紹用于人機(jī)交互的 LCD 顯示子程序和按鍵子程序設(shè)計(jì)。</p><p>　　4.4.1 顯示子程序</p><p>　　LCD1602液晶顯示屏可以和單片機(jī)AT89S51接口直接連接，液晶顯示屏是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志是否為低電平， 低電平表