工業(yè)加溫爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計方案

1、<p>　　工業(yè)加溫爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計方案</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是現(xiàn)代儀器的發(fā)展，微型化、集成化、數(shù)字化正成為檢測技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。溫度是工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度采集是自動化的重要任務(wù)。</p>

2、<p>　　溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng)域 ,如家電、汽車、材料、電力電子等 ,常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場合和所要求的性能指標(biāo)有所不同 , 在工業(yè)企業(yè)中,如何提高溫度控制對象的運行性能向來都是現(xiàn)場技術(shù)人員和控制人員攻克解決的問題。這種類型控制對象慣性很大,滯后現(xiàn)象比較嚴(yán)重不理想,有許多不確定的因素,建立精確的數(shù)學(xué)模型比較困難,會導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能不,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象。傳統(tǒng)的繼電器調(diào)溫電路簡單實用 ,但由于繼電

3、器動作頻繁 ,可能會因觸點不良而影響正常工作?？刂祁I(lǐng)域還大量采用傳統(tǒng)的PID控制方式,但PID控制對象的模型難以建立,并且當(dāng)擾動因素不明確時,參數(shù)調(diào)整不便仍是普遍存在的問題。但是采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20的話，因為它的內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換器，可以使電路結(jié)構(gòu)更為地簡單，并且會減少溫度測量轉(zhuǎn)換時候的精度損失，使測溫更為準(zhǔn)確。數(shù)字溫度傳感器DS18B20只需要一個引腳就可以和單片機(jī)連接進(jìn)行通信，大大地減少了接線帶來的麻煩，使得單片機(jī)更加

4、具有擴(kuò)展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通過單跳數(shù)據(jù)線就可以和主電路連接，可以做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實用性。更能串接多</p><p>　　單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點，成為自動化和各個測控領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用的期間，在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件，尤其在日常生活中發(fā)揮的作用也越來越大。在溫度控制系統(tǒng)中，單片機(jī)更是取到了必不可少的核心作用。</p>

5、<p>　　本系統(tǒng)采用DS18B20傳感器、AT89C52單片機(jī)、LCD1602液晶顯示器、報警裝置、執(zhí)行裝置（交流接觸器）等器件構(gòu)成了溫度的監(jiān)控與控制。系統(tǒng)能實時監(jiān)測對象的溫度變化，數(shù)據(jù)通過單片機(jī)的運算處理后反饋給系統(tǒng)進(jìn)行顯示、執(zhí)行、報警功能，從而完成對溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計。 </p><p><b>　　課題分析</b></p><p>　　單片機(jī)控制系

6、統(tǒng)由危機(jī)和工業(yè)生產(chǎn)對象兩大部分組成，其中包括硬件電路和軟件程序，整個控制系統(tǒng)是通過接口將計算機(jī)和生產(chǎn)過程聯(lián)系起來實現(xiàn)計算機(jī)對生產(chǎn)過程重點額數(shù)據(jù)處理和控制。</p><p>　　本設(shè)計介紹了MSC-51單片機(jī)對溫度控制系統(tǒng)硬件接口和軟件設(shè)計的基本思想。包括單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展即程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展，輸入/輸出接口擴(kuò)展和溫度控制電路的接口</p><p><b>　　設(shè)計思路&l

7、t;/b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)具體指標(biāo)要求，對每一個具體步驟記性分析和設(shè)計。整個溫度控制系統(tǒng)分為硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計兩大部分。</p><p>　　1.1溫度控制系統(tǒng)的簡要介紹</p><p>　　溫度控制系統(tǒng)是以溫度為主要的控制變量。系統(tǒng)主要是通過溫度傳感器對工業(yè)現(xiàn)場的溫度變化引起的其他物理量變化進(jìn)行測量，然后通過電路轉(zhuǎn)化為數(shù)字量轉(zhuǎn)送到單片機(jī)

8、中。在單片機(jī)對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之后，根據(jù)用戶的設(shè)定對加熱電路或制冷電路進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制調(diào)節(jié)溫度的目的。控制系統(tǒng)主要由控制器和控制對象兩部分組成，通過一定的控制方法使系統(tǒng)達(dá)到所要求的控制性能?？刂颇Ｊ接虚_環(huán)控制、閉環(huán)控制和復(fù)合控制三種。所謂的開環(huán)控制是控制器與控制對象之間只有正向作用，沒有反相聯(lián)系，是一種單向的控制過程。如果控制器與控制對象之間既有正向作用又有反相聯(lián)系，這種控制方式稱為閉環(huán)控制或反饋控制。在某種情況下，為了達(dá)到較好的

9、控制效果，往往將開環(huán)控制和閉環(huán)控制結(jié)合起來，這種控制方式稱為復(fù)合控制。</p><p>　　大部分溫度控制系統(tǒng)采用典型的負(fù)反饋式溫度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)基本框圖1-1所示。其中數(shù)字控制器的功能由微型計算機(jī)實現(xiàn)。</p><p>　　1.2溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展概況</p><p>　　1.2.1 國外溫度控制系統(tǒng) </p><p>　　從70

10、年代到現(xiàn)在，因為工業(yè)過程控制的需求，尤其是在計算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展以及設(shè)計方法和自動控制理論進(jìn)步的推動下，國外溫度控制系統(tǒng)進(jìn)步很快，并且在參數(shù)、智能化、自整定、自適應(yīng)等方面優(yōu)良成果，相對而言，以瑞典、日本、德國、美國等技術(shù)領(lǐng)先于其他國家，研發(fā)出了一系列商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器和儀器儀表，在各個領(lǐng)域之間廣泛應(yīng)用。它們主要具有如下特點：</p><p>　　1）適應(yīng)于大滯后性、大慣性等復(fù)雜的溫度控制系

11、統(tǒng)的控制。</p><p>　　2）適應(yīng)于受控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型不易建立的溫度控制系統(tǒng)的控制。</p><p>　　3）適應(yīng)于受控系統(tǒng)參數(shù)時變、過程復(fù)雜的溫度控制系統(tǒng)的控制。</p><p>　　4）這些溫度控制系統(tǒng)通常采用模糊控制、人工智能、，自適應(yīng)控制、自校正控制等理論和計算機(jī)技術(shù)，采用先進(jìn)的算法，適用的范圍非常廣泛。</p><p>　　5）

12、通常溫控器具有參數(shù)自我整定功能。相助于計算機(jī)軟件技術(shù)，溫控器可以對控制對象控制的參數(shù)和特性進(jìn)行自我調(diào)整的功能。它們有的還具備自我學(xué)習(xí)功能，能夠依據(jù)控制對象和歷史經(jīng)驗的不同變化情況，自動調(diào)整與它相關(guān)控制的參數(shù)，從來保障控制效果的最大優(yōu)化。</p><p>　　6）溫度控制系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)、控制精度高的特點。</p><p>　　目前，國外溫度控制系統(tǒng)及儀表在小型化、高精度、智能化等方面發(fā)

13、展迅速。</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)溫度控制系統(tǒng)</p><p>　　我國對模糊控制理論的研究與應(yīng)用起步比較晚，然而發(fā)展很快，在各個領(lǐng)域取得了許多有影響的成果。諸如在模糊控制、模糊辨識、模糊聚類分析、模糊圖像處理、模糊集合論、模糊模式識別等領(lǐng)域取得了不少有實際影響的結(jié)果。1988年哈爾濱工業(yè)大學(xué)在酒精廠10T/H工業(yè)染料煤鏈條路上實現(xiàn)鼓風(fēng)量-蒸汽壓力Fuzzy-PI雙?？刂啤?

14、990年模糊控制應(yīng)用于電場過熱汽溫回路的自動控制。1994年模糊控制成功應(yīng)用于鎮(zhèn)海發(fā)電廠200MW機(jī)組的主蒸汽壓力及溫度自控系統(tǒng)。</p><p>　　目前，我國在溫度等控制儀表業(yè)與國外的差距主要表現(xiàn)在如下幾個方面：</p><p>　　1）國內(nèi)企業(yè)規(guī)模不大且分散不集中，創(chuàng)新研發(fā)能力不足，制約控制技術(shù)的發(fā)展2）商品化產(chǎn)品主要以PID控制器處于主導(dǎo)地位，智能化儀表比較少，與國外相比差距較大。

15、現(xiàn)在，國內(nèi)企業(yè)精度要求高且復(fù)雜的溫控系統(tǒng)大多數(shù)采用的是進(jìn)口溫度控制儀表，價格昂貴且維修麻煩。</p><p>　　3）儀表控制用相關(guān)算法、關(guān)鍵技術(shù)和控制軟件方面的研究相比較于國外落后很多。比如：在儀表控制參數(shù)的自調(diào)節(jié)方面，國外很多企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出了較多的成熟產(chǎn)品，但是由于國外技術(shù)的保密及我國開發(fā)工作和技術(shù)的滯后，目前還沒有研發(fā)出性能優(yōu)越可靠的自整定軟件。許多控制參數(shù)都是靠人工經(jīng)驗以及現(xiàn)場調(diào)試之后確定的。這種技術(shù)上的

16、落后，是我們必須加快腳步追趕的。</p><p>　　伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，政府及企業(yè)對此科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步都重視非常，對相關(guān)的企業(yè)資源進(jìn)行了整合與重組，先后建在各地建立了許多國家、企業(yè)的研發(fā)中心，并且通過合資、技術(shù)合作等不同方式，建設(shè)了一批合作、合資及獨資的企業(yè)，促使我國溫度等儀表工業(yè)在良好環(huán)境下得到迅速發(fā)展。</p><p>　　第2章 設(shè)計方案的選擇與論證</p>

17、<p>　　溫度控制有許多種方法，可供選擇的器件和運用的技術(shù)也有多種，因此，系統(tǒng)的總體方案設(shè)計應(yīng)在滿足系統(tǒng)整體性能指標(biāo)的前提下，充分考慮系統(tǒng)使用的環(huán)境，所選的結(jié)構(gòu)要盡量簡單實用，易于實現(xiàn)，器件的選用要著眼于合適的參數(shù)、穩(wěn)定的性能、較低的功耗、低廉的成本以及較好的性能等等。本章將介紹基于單片機(jī)的測控系統(tǒng)的總體方案的設(shè)計并給出結(jié)構(gòu)框圖，分別從軟硬件兩個方面來進(jìn)行討論。</p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體

18、方案設(shè)計</p><p>　　溫控系統(tǒng)是將負(fù)載的電加熱絲看成是被控對象，溫度是控制量,控制前先設(shè)定溫度值，然后對電加熱絲進(jìn)行溫度采集，并將采集的數(shù)據(jù)通過串行通信傳送給上位機(jī)，通過控制P口的高低電平，控制電加熱絲的通斷，從而實現(xiàn)對溫度的控制。</p><p>　　此課題是一個基于單片機(jī)的溫度測控系統(tǒng)，主要由單片機(jī)構(gòu)成溫度采集與控制終端，實現(xiàn)溫度采集與控制。此系統(tǒng)由軟硬件兩部分組成，硬件電路是

19、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架，是軟件的載體，軟件是系統(tǒng)的內(nèi)核，通過硬件來進(jìn)行具體操作，因此軟硬件相互配合，共同完成各種功能。此系統(tǒng)硬件主要由以下幾個部分構(gòu)成：單片機(jī)、溫度采集電路、溫度控制電路、LCD顯示電路，而系統(tǒng)軟件主要通過對單片機(jī)編程來實現(xiàn)，此系統(tǒng)使用C語言來完成編程。</p><p>　　2.2硬件總體方案設(shè)計</p><p>　　本文所研究的系統(tǒng)硬件部分按照功能大致分為以下幾個部分：最小系統(tǒng)

20、、測溫部分、控溫部分以及LCD1602顯示部分。其結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示：</p><p>　　圖中所示溫度經(jīng)DS18B20數(shù)字式溫度傳感器采集后，由AT89C52單片機(jī)控制讀出并送本地LCD液晶顯示器1602顯示出來。如果溫度超過設(shè)定的溫度，切斷加溫裝置，如果溫度低于設(shè)定溫度，繼續(xù)加溫。本設(shè)計本著低功耗、低成本、性能好等原則，最終選用以下器件來搭建硬件平臺： </p><p>　　2.2

21、.1.單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)芯片，時鐘電路和復(fù)位電路。時鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時所必須的時鐘信號。STC89C52單片機(jī)的內(nèi)部電路在時鐘信號控制下，嚴(yán)格地按時序執(zhí)行指令進(jìn)行工作；復(fù)位操作是單片機(jī)的初始化操作，只需給單片機(jī)的復(fù)位引腳RST加上大于2個機(jī)器周期的高電平就可以使單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　　2.2.2.測溫部分</p>&

22、lt;p>　　傳統(tǒng)的溫度檢測大多以熱敏電阻為溫度傳感器，這種熱敏傳感器的工作原理是其電阻值隨著溫度的變化而發(fā)生顯著變化，熱敏傳感器廣泛用于一般精度的溫度測量，或在計量設(shè)備、晶體管電路中作溫度補(bǔ)償。由于熱敏電阻的可靠性差，測量溫度準(zhǔn)確率低，而且必須經(jīng)過專門的接口電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后才能由單片機(jī)進(jìn)行處理，在高精度要求的溫度檢測應(yīng)用中，熱敏電阻已經(jīng)被精度高、準(zhǔn)確性好的各種集成溫度采集設(shè)備所代替。</p><p>

23、　　本部分采用的是DS18B20傳感器進(jìn)行溫度測量，它在測量溫度、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離、分辨率等方面也有很大的改進(jìn)。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它不僅能夠直接讀出被測溫度值，并且可以根據(jù)實際要求通過簡單的變成來讀取9到12位的溫度值，DS18B20溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源，因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡單，可靠性更高，因此，DS18B20被廣泛應(yīng)用于溫度采集與處理、數(shù)字溫度計

24、及各種溫度控制系統(tǒng)中。 </p><p>　　2.2.3.控制電路部分</p><p>　　該部分通過單片機(jī)的P口輸出的高低電平來控制固態(tài)繼電器的通斷，從而決定電熱絲是否加熱，當(dāng)P口輸出低電平時，加熱電阻通電，周圍的溫度緩慢升高，DS18B20測得的溫度值也升高；當(dāng)P口輸出高電平時，加熱電路斷開，溫度回落。</p><p><b>　　2.2.4報警電路&

25、lt;/b></p><p>　　通過單片機(jī)io口控制蜂鳴器，來報警但溫度低于或是高于設(shè)置溫度時候，單片機(jī)的io口拉低，這時候驅(qū)動繼電器的三極管就會工作，起到報警的作用</p><p>　　2.2.5 開發(fā)環(huán)境及開發(fā)工具</p><p>　　系統(tǒng)在軟件程序設(shè)計過程中使用了Keil uVision2開發(fā)環(huán)境，其是集項目管理編譯程序、工具配置、編輯器、高效的調(diào)試器

26、的IDE，本系統(tǒng)在軟件編寫時使用了高效的MCS-51匯編語言。 </p><p>　　Keil uVision2 51仿真器是德國Keil Software公司出品的一款兼容單片機(jī)C語言和匯編語言的軟件開發(fā)系統(tǒng)，它集編輯，編譯，仿真等于一體，它是一款具有靈活、直觀、可視化的開發(fā)軟件，完全的Windows界面，界面友好，易學(xué)易用，是使用者更直觀、更清晰的了解每一句程序所對應(yīng)的單片機(jī)內(nèi)部操作，這對開發(fā)者在開發(fā)過程中考

27、慮內(nèi)存和線路的分配很有幫助，同時在錯的查找、執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù)查找等方面都變的簡化了。同時Keil uVision2 51仿真器還提供了豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)用工具。Keil uVision2 51它還支持眾多不同公司的MCS51架構(gòu)的芯片，在開發(fā)過程中可以給開發(fā)者更多的選擇空間，多時在選擇不同型號芯片的時候，他還會提供該芯片的相關(guān)信息介紹，這也是多開發(fā)者很有幫助的一個方面，因此很多開發(fā)51應(yīng)用的工程師或普通的單片機(jī)愛好者，都

28、對它十分喜歡</p><p>　　Keil uVision2 51在安裝運行后，可以首先要建立工程，在這一過程中最關(guān)鍵的是選擇單片機(jī)的型號，在初學(xué)的時候經(jīng)常會疏忽這一工作了造成不必要的麻煩。然后可以直接編寫匯編.ASM文檔了，保存之后工程里就可以直接調(diào)入進(jìn)來，并構(gòu)造目標(biāo)文件了。它會自動完成編譯的過程，這為我們省去了很多時間，如果通過了編譯沒有錯誤的話，我們就可以查看程序的仿真運行情況了。它為我們提供了更方便的查看

29、模式，我們可以把原程序在匯編和機(jī)器語言間切換，而且我們還可以單步執(zhí)行程序，能夠清晰的看出在程序運行過程中，單片機(jī)每一個接口和存儲器的工作情況，這也是對開發(fā)者最有利的方面。</p><p>　　第3章 各個單元電路的設(shè)計</p><p><b>　　3.1 主控電路</b></p><p>　　一般在系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)中，能否完成設(shè)計任務(wù)最重要的就在于

30、系統(tǒng)的核心器件是否選擇合適，而單片機(jī)更是是系統(tǒng)控制的核心，所以對單片機(jī)的選擇更是異常重要。如果選擇了一個合適的單片機(jī)不僅可以最大地簡化系統(tǒng)的操作，而且其功能可能是最好的，可靠性也比較高，對整個系統(tǒng)來說更方便。</p><p>　　3.2顯示電路的設(shè)計</p><p>　　具體的電路如圖4-8</p><p>　　圖4-8顯示電路的設(shè)計</p><

31、p>　　R4滑動變阻器是控制LCD顯示器的亮度的</p><p>　　3.3報警電路的設(shè)計</p><p>　　圖所示為蜂鳴器報警電路。由于單片機(jī)管腳的灌電流比拉電流容量大，因此電路設(shè)計為低電平輸出時蜂鳴器響，高電平關(guān)閉。當(dāng)P3.7腳輸出低電平時，PNP型三極管8550導(dǎo)通，有集電極電流通過，蜂鳴器鳴響。當(dāng)P3.7腳輸出高電平時，三極管截止，蜂鳴器關(guān)閉。</p><

32、;p>　　圖3 報警電路的設(shè)計</p><p>　　3.4 溫度采集電路設(shè)計</p><p>　　本部分電路主要通過傳感器來實現(xiàn)對溫度的測量，本系統(tǒng)選用的是DS18B20傳感器，DS18B20是美國DALLAS公司繼DS1820之后推出的增強(qiáng)型單總線數(shù)字溫度傳感器。它在測溫精度、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。

33、</p><p>　　本文中測溫電路主要使用DS18B20傳感器，通過P1.0口與單片機(jī)相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，其具體硬件原理圖如圖3.7所示：</p><p>　　圖3.7 測溫電路原理圖</p><p>　　3.5繼電器控制電路設(shè)計</p><p>　　該部分通過單片機(jī)的P口輸出的高低電平來控制固態(tài)繼電器的通斷，從而決定電熱絲是否加熱，當(dāng)

34、P口輸出低電平時，加熱電阻通電，周圍的溫度緩慢升高，DS18B20測得的溫度值也升高；當(dāng)P口輸出高電平時，加熱電路斷開，溫度回落。</p><p>　　第4章 AT89C52單片機(jī)</p><p>　　單片機(jī)就是在一片半導(dǎo)體硅片上，集成了中央處理元件（CPU）、存儲器（RAM、ROM）、并行I/O、串行I/O、定時器/計時器、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)時鐘電路及系統(tǒng)總線的用于測控領(lǐng)域的微型計算機(jī)，簡

35、稱單片機(jī)。單片機(jī)是集成電路技術(shù)與微型計算機(jī)極速高速發(fā)展的產(chǎn)物。單片機(jī)體積小、價格低、應(yīng)用方便、穩(wěn)固可靠，因此，單片機(jī)的發(fā)展和普及給工業(yè)自動化領(lǐng)域帶來了一場重大革命和技術(shù)進(jìn)步。單片機(jī)體積小，很容易嵌入到系統(tǒng)之中，便于實現(xiàn)各種放松的檢測或控制，在這一點上，一般的微型計算機(jī)根本做不到。由于單片機(jī)本身就是一個用于測控目的的微型計算機(jī)，因此只要在其外部適當(dāng)增加一些必要的外圍擴(kuò)展電路，就可以靈活地構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)自動監(jiān)測監(jiān)視系統(tǒng)、系統(tǒng)采集系

36、統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、智能儀器儀表等。</p><p>　　由于單片機(jī)技術(shù)在各個領(lǐng)域普遍得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在很多集成電路生產(chǎn)廠家前后研發(fā)了各種類型的單片機(jī)。在種類繁多的單片機(jī)中，MCS-51系列單片機(jī)憑借其卓越的性能、技術(shù)的成熟性及高性能和高可靠性價格比，占據(jù)了工業(yè)測控和自動化工程應(yīng)用的眾多市場，在國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的應(yīng)用廣泛?，F(xiàn)在，適用于MCS-51系列單片機(jī)開發(fā)研究的硬件越來越多，適合與它配套的各種軟件、開發(fā)系

37、統(tǒng)也得到日趨完善，所以可以很快速地利用手上的資源，開發(fā)出適用于不同目的的各種類型應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　4.1AT89C52工作原理</p><p>　　AT89C52它是一種低電壓，片內(nèi)含有8k bytes可反復(fù)擦寫Flash只讀程序存儲器與256 bytes隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），高性能CMOS 8位的單片機(jī)，器件采用的是ATMEL公司研發(fā)的非易失性、高密度的存儲技術(shù)所生

38、產(chǎn)，片內(nèi)置有通用的FLASH存儲單元與8位中央處理器，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51的指令系統(tǒng)，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著非常廣泛的應(yīng)用。它的單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點為：</p><p>　　1、256x8bit內(nèi)部RAM；</p><p>　　2、2個串行中斷，可編程UART串行通道；</p><p>　　3、時鐘頻率0-24MHz；</p><p&

39、gt;　　4、8kB可反復(fù)擦寫(大于1000次）Flash ROM；</p><p>　　5、32個雙向I/O口；</p><p>　　6、3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷；</p><p>　　7、2兼容MCS51指令系統(tǒng)</p><p>　　8、2個讀寫中斷口線，3級加密位；</p><p>　　9、2個外部中斷源

40、，共8個中斷源；</p><p>　　10、掉電模式和低功耗空閑，軟件設(shè)置喚醒和睡眠功能；</p><p>　　11、有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。</p><p>　　AT89C52單片機(jī)的內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。</p><p>　　圖3 AT89C52單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)總圖</p>

41、;<p>　　AT89C52是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直差封裝（DIP）方式集成電路芯片，引腳排列如圖4所示，從引腳功能來看，我們可以將引腳分為3個部分。</p><p>　　4.1.1電源及時鐘引腳</p><p>　　Vcc:接+5V電源</p><p><b>　　Vss:接地</b></p><p>　　

42、XTAL1和XTAL2:時鐘引腳，外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，此兩個引腳端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。</p><p>　　4.1.2．控制引腳</p><p>　　RST/Vpd:RST是復(fù)位信號輸入端，Vpd是備用電源輸入端。當(dāng)RST輸入端保持2個機(jī)器周期以上高電平是，單片機(jī)完成復(fù)位初始化操作。</p><p>

43、;　　當(dāng)主電源Vcc發(fā)生故障而突然下降到一定低電壓或斷電是，第2功能Vpd將為片內(nèi)RAM提供電源以保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失。</p><p>　　ALE/PROG:地址鎖存允許信號輸出端。存取外存儲器時，用于鎖存的是低8位地址信號。單片機(jī)正常運行工作以后ALE端就可以周期性地以時鐘震蕩頻率的1/6固定頻率來向外輸出正脈沖信號。這引腳的第2功能PROG對片內(nèi)帶有4K字節(jié)EPROM的8751固化程序作為編程脈沖輸

44、出端。</p><p>　　PSEN:程序存儲允許輸出端。為片外程序存儲器的讀選通信號，低電平時有效。CPU從外部程序發(fā)出存儲器取指令時，PSEN信號它會自動產(chǎn)生負(fù)脈沖，用作外部程序存儲器的選通信號。</p><p>　　EA/Vpp:程序存儲器地址允許輸入端。EA為高電平的時候，CPU執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器的指令，但是PC中的值超過0FFFFH時，將會自動地轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序的存儲器指令；當(dāng)E

45、A為低電平，CPU只會執(zhí)行片外程序的存儲器指令。</p><p>　　圖4 AT89C52 引腳排列</p><p>　　4.1.3．I/O口引腳</p><p>　　P0.0—P0.7:P0口8位雙向I/O口；</p><p>　　P1.0—P1.7:P1口8位準(zhǔn)雙向I/O口；</p><p>　　P2.0—P2.

46、7:P2口8位準(zhǔn)雙向I/O口；</p><p>　　P3.0—P3.7:P3口8位準(zhǔn)雙向I/O口。</p><p><b>　　4.1.4．定時器</b></p><p>　　單片機(jī)的內(nèi)部一般有2個/3個16位 定時器/計數(shù)器 ：定時器1（T1）和：定時器0（T0）。它們都具有事件計數(shù)或定時器的功能，可用于檢測、定時控制延時和對外部事件等場合。

47、</p><p>　　T0是由TH0和TL0 2個特殊功能寄存器組成，T1則由TH1和TL1構(gòu)成。當(dāng)作計數(shù)器時，可通過引腳T0（P3.4）與T1（P3.5）來對外部脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)輸入脈沖信號從1到0的負(fù)跳變時，計數(shù)器就自動加1。</p><p>　　定時器共有2個控制寄存器TMOD和TCON，由軟件寫入TMOD和TCON 兩個8位寄存器，設(shè)置各個定時器的操作模式和控制功能，控制寄存器

48、和工作方式寄存器的格式如圖5和圖6所示。</p><p>　　圖5 定時器控制寄存器（地址為89H）</p><p>　　圖6 定時器工作模式寄存器TCON（地址為88H）</p><p>　　定時器初值的計算方式：當(dāng)處于定時器模式下時，計數(shù)器會由單片機(jī)主脈沖經(jīng)過12分頻之后來計數(shù)。所以，定時器的所用定時時間T它的公式： T=（M-TC）T計數(shù)</p>

49、<p>　　上式也可寫成： TC=M-T/ T計數(shù) </p><p>　　式中，M為模值，與定時器的工作方式有關(guān)；T計數(shù) （即單片機(jī)機(jī)器周期）是單片機(jī)振蕩周期TCLK的12倍；TC為定時器的定時初值。 </p><p>　　IE在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址A8H，位地址分別是A8H～AFH。IE控制CPU對中斷源總的開放或禁止以及每個中斷源是否允許中斷。其格式如圖7示。<

50、;/p><p>　　圖7 中斷允許寄存器 IE（地址為A8H）</p><p>　　中斷優(yōu)先寄存器IP在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為B8H，位地址分別是B8H～BFH，IP用來鎖存各中斷源優(yōu)先級的控制位，其格式如圖8所示。 </p><p>　　圖8 中斷優(yōu)先寄存器IP（地址為B8H）</p><p>　　以下為各周期之間的換算，若MCS-5

51、1單片機(jī)外接晶振為12MHz時，則單片機(jī)的四個周期的具體值為：</p><p>　　振蕩周期＝1/12MHz＝1/12μs＝0.0833μs</p><p>　　時鐘周期＝1/6μs＝0.167μs</p><p><b>　　機(jī)器周期＝1μs</b></p><p>　　指令周期＝1～4μs</p>&l

52、t;p>　　第5章 傳感器及顯示模塊</p><p>　　5.1 DS1820溫度傳感器</p><p>　　美國Dallas半導(dǎo)體廠家生產(chǎn)的數(shù)字化溫度傳感器DS1820采用的是單總線協(xié)議，就是和微機(jī)接口只需要占有一個I/O端口，不需要任何外部的元器件，可以直接把溫度轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號，然后9位數(shù)字碼的方式串行輸出，故而大大地簡化了傳感器和微處理器的接口。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)

53、之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度采集是生產(chǎn)自動化的重要任務(wù)。所以我們這里采用了一個較為簡單的元件來實現(xiàn)溫度采集，從而簡化傳統(tǒng)的方法。</p><p>　　目前大多數(shù)傳感器系統(tǒng)都是采用放大--傳輸—數(shù)模轉(zhuǎn)換這種處理模式。這種模式一般要占用數(shù)條數(shù)據(jù)控制線，限制了單片機(jī)功能的擴(kuò)展。而一線總線技術(shù)則很好的解決了這個問題。</p><p>　　5.1.1: 技術(shù)性能描述&l

54、t;/p><p>　　1、DS18B20在和微處理器相連接的時候，只需要用一條口線就可以實現(xiàn)微處理器與DS18B20雙向通訊。</p><p>　　2可實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能，多個的DS18B20可并聯(lián)在唯一三線上，但是最多只可以并聯(lián)8個，能夠?qū)崿F(xiàn)多點的測溫，因為數(shù)量過于多的話，會導(dǎo)致供電電源電壓過低，造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定。</p><p>　　3 、測溫范圍 －55℃～+1

55、25℃，本身具有測溫的誤差</p><p>　　4、工作電源: 3.0~5.5V/DC （可以數(shù)據(jù)線寄生電源）</p><p>　　5 、在使用中不需要任何的外圍元件</p><p>　　測量結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送</p><p>　　7、適用于DN15~25, DN40~DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫</p&

56、gt;<p>　　8、不銹鋼保護(hù)管直徑 Φ6</p><p>　　9、 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M12X1.5,M10X1, G1/2”任選</p><p>　　10、PVC電纜直接出線或者德式球型接線盒出線,便于和其它電器設(shè)備連接。</p><p>　　目前大多數(shù)傳感器系統(tǒng)都是采用放大--傳輸—數(shù)模轉(zhuǎn)換這種處理模式。這種模式一般要占用數(shù)條數(shù)據(jù)控制線，限制了單

57、片機(jī)功能的擴(kuò)展。而一線總線技術(shù)則很好的解決了這個問題。</p><p>　　5.1.2．DS1820的特性</p><p>　　測溫的范圍是-55℃～75℃，精度是0.5℃</p><p><b>　　不需要外圍元件</b></p><p><b>　　電源是由總線提供的</b></p>

58、<p>　　A/D變換所需時間是200ms</p><p>　　單線接口：MCU連接和需要一根13線</p><p><b>　　九位溫度讀數(shù)</b></p><p>　　7） 用戶根據(jù)自己需要設(shè)定溫度上下限報警，初始值是非易失性的報警搜索命令可識別出哪片DS1820超出溫度限定</p><p>　　2．D

59、S1820的工作原理</p><p>　　DS1820由三個主要的數(shù)字器件組成：</p><p><b>　　溫度傳感器；</b></p><p>　　TH和TL2個非易失性溫度報警觸發(fā)器</p><p>　　64bit閃速ROM；</p><p>　　64bit閃速ROM的結(jié)構(gòu)圖如下：</

60、p><p>　　圖9 DS18B20 存儲器映像圖</p><p>　　可用外部5V電源來供電源也可以寄生供電。寄生供電時，總線為高電平的時候，DS1820可以從總線獲得能量同時存儲在內(nèi)部的電容上，當(dāng)總線為地電平的時候，有電容會向DS1820供電。</p><p>　　DS1820測溫的原理：它的內(nèi)部計數(shù)器是對一個受到溫度影響的振蕩器脈沖記數(shù)，低溫表示的是是振

61、蕩器的脈沖它可以通過門電路，但是當(dāng)?shù)竭_(dá)某一設(shè)置高溫時,振蕩器的脈沖是無法通過門電路的。記數(shù)器設(shè)定值為-55℃時的值，如果記數(shù)器到達(dá)0之前，門電路還未關(guān)閉，那么溫度寄存器的值就會增加，表示的是當(dāng)前溫度高于-55℃。與此同時，計數(shù)器從頭開始計數(shù)直到回零。如果門電路仍然沒有關(guān)閉，那么重復(fù)以上過程。溫度表示為9bit，高位為符號位。如圖10所示：</p><p>　　圖10 溫度值格式圖</p><p

62、>　　5.1.3．DS18B20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：溫度傳感器、64位光刻ROM、配置寄存器和非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL。DS18B20管腳的排列如下圖所示:</p><p>　　圖11 DS1820管腳圖 圖12 DS1820實物圖 </p><p>　　光刻ROM中64位序

63、列號是在出廠之前就被光刻好的，可以把它看作是這個DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列順序是：開始8位（28H）是產(chǎn)品的類型標(biāo)號，接著48位是該DS18B20自身序列號，最后的 8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。</p><p>　　DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；GN

64、D為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。</p><p>　　DS18B20中的溫度傳感器可實現(xiàn)對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化舉例:用16位符號擴(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為符號位，其格式如表1所示。</p><p><b>　　表1 二進(jìn)制代碼表</b></p><p>　　這

65、些是12位轉(zhuǎn)化后所得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在DS18B20的兩個8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號位，如果所測得溫度大于0，這5位為0，只要將測到數(shù)值乘于0.0625就能知道到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實際溫度。</p><p>　　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FF6

66、FH，-55℃的數(shù)字輸出為FC90H，溫度與代碼對照如表2所示。</p><p><b>　　表2 溫度對比表</b></p><p>　　DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的E2RAM,后者存放的是高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。</p><p>　　暫存存儲器它包含了8個連續(xù)字節(jié)，

67、前面兩個字節(jié)是測得溫度信息，第一個字節(jié)內(nèi)容是溫度的低八位，第二個字節(jié)是溫度的高八位。第三個和第四個字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時被刷新。第六、七、八個字節(jié)用于內(nèi)部計算。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。</p><p>　　該字節(jié)各位的意義如下：</p><p>　　TM R1 R0 1 1 1 1 1</p>&

68、lt;p>　　低五位一直都是1 ，TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動。R1和R0用來設(shè)置分辨率，如表3所示：（DS18B20出廠時被設(shè)置為12位）。</p><p><b>　　表3 分辨率設(shè)置表</b></p><p>　　根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完

69、成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16～60微秒左右，后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復(fù)位成功。</p><p>　　5.1.5．ROM命令代碼及其含義</p><

70、p>　　ALARMSEARCH命令代碼[ECH]：當(dāng)溫度值高于TH或低于TL中的數(shù)值的時候，此命令可以讀出報警的DS1820。</p><p>　　2）MATCHROM命令代碼[55H]：多個DS1820在線是，可以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。</p><p>　　3）SKIPROM命令代碼[CCH]：此命令執(zhí)行后的存儲器操作將針對在線所

71、有的DS1820。</p><p>　　4）SEARCHRDH命令代碼[F0H]：用以讀出在線的DS1820的序列號。</p><p>　　5．存儲器操作命令代碼及其含義</p><p>　　READSCRATCHPAD命令代碼[BEH]：讀取溫度寄存器的溫度值。</p><p>　　WRITESCRATCHPAD命令代碼[4EH]：寫兩個字

72、節(jié)的數(shù)據(jù)到溫度寄存器。</p><p>　　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。</p><p>　　RECALLEE命令代碼[B8H]：將EERAM中的數(shù)值拷貝到溫度積存器中去。</p><p>　　CONVERT命令代碼[44H]：啟動在線DS1820做溫度的A/D轉(zhuǎn)換。</p>

73、<p>　　READPOWERSUPPLY命令代碼[B4H]：在本命令送到DS1820之后的每一個讀數(shù)據(jù)間隙，指出電源的模式：“0”為寄生電源；“1”為外部電源。</p><p>　　6．DS1820使用中注意事項 </p><p>　　DS1820雖然具有測溫精度高、測溫系統(tǒng)簡單、占用口線少、連接方便等優(yōu)點，但是在實際的應(yīng)用中我們應(yīng)該注意以下的幾個方面: </p>

74、<p>　　較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件來進(jìn)行補(bǔ)償，因為DS1820與微處理器之間采用的是串行數(shù)據(jù)傳送，所以在對DS1820進(jìn)行讀寫編程的時候，我們必須嚴(yán)格地保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對DS1820操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。 </p><p>　　在DS1820的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS1820數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛

75、任意多個DS1820，在實際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛DS1820超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進(jìn)行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。</p><p>　　連接DS1820的總線電纜是有長度限制的。試驗中，當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達(dá)150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進(jìn)

76、一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。因此，在用DS1820進(jìn)行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。</p><p>　　在DS1820測溫程序設(shè)計中，向DS1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號，一旦某個DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820時，將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點在進(jìn)行DS1820硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予

77、一定的重視。</p><p>　　測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點接地。 </p><p>　　5.2液晶顯示器的優(yōu)點</p><p>　　同七段數(shù)碼顯示器LED（Light Emitting Diode）相比較，液晶顯示器LCD（Liquid CrystalDisplay）這個是一種功耗極低顯示器。

78、LCD它是一種平板薄膜的顯示器件，除了功耗低的特性以外，它還具有外表美觀、顯示工作電壓較低、抗干擾的能力強(qiáng)、和CMOS電路電性能匹配好等諸多優(yōu)點。因此它的應(yīng)用范圍非常廣泛，電子表到計算器、袖珍式儀表到便攜式微型計算機(jī)和一些文字處理機(jī)都應(yīng)用到了LCD?，F(xiàn)在，LCD點陣式和有段式2種，在只涉及數(shù)據(jù)顯示和簡單字母提示的時候，智能儀器它通常會采用段式LCD。</p><p>　　5.2.1液晶顯示器介紹</p>

79、;<p>　　本次設(shè)計系統(tǒng)顯示電路選擇的是液晶顯示器LCD1602，在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為的輸出器件有以下幾個優(yōu)點：</p><p><b>　?、?顯示質(zhì)量比較高</b></p><p>　　因為液晶顯示器的每一個點它在收到信號后就會一直保持著那種亮度和色彩，恒定發(fā)光，而且不會像陰極射線管顯示器（CRT）那樣子需要不斷地刷新新的亮點。所以液晶

80、顯示器畫質(zhì)高但是不會閃爍。</p><p><b>　?、?數(shù)字式接口</b></p><p>　　液晶顯示器都是數(shù)字式接口，它和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單地可靠，操作更加地方便。</p><p><b>　　③ 重量輕、體積小</b></p><p>　　液晶顯示器它通過顯示屏上電極控制液晶分子的狀

81、態(tài)來達(dá)到顯示目的，在重量這方面，它比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。</p><p><b>　?、?功耗低</b></p><p>　　相對而言，液晶顯示器功耗大都消耗在它的內(nèi)部電極和驅(qū)動IC上，故而耗電量同其它顯示器相比較要少得多。</p><p>　　5.2.2 液晶顯示器的原理</p><p>　　液晶顯示它

82、的原理就是利用液晶物理特性，通過電壓對其它的顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就會有顯示，這樣就可以顯示出圖形。液晶顯示器它具有厚度較薄、適合用于大規(guī)模的集成電路直接驅(qū)動、容易實現(xiàn)全彩色顯示的特點，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、便攜式電腦、PDA移動通信工具等眾多領(lǐng)域。液晶顯示分類方法有很多類，一般可按它的顯示方式分為點陣式、段式、字符式等。除了黑白的顯示之外，液晶顯示器它具有多灰度有彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動的方式來分，可以分類為單純矩陣驅(qū)動（

83、Simple Matrix）、主動矩陣驅(qū)動（Active Matrix）和靜態(tài)驅(qū)動（Static）三種。</p><p>　　點陣圖形式液晶由M×N個顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16×8=128個點組成，屏上64×16個顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。例如屏的

84、第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000H）=FFH時，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為8個點；當(dāng)（3FFH）=FFH時，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H時，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。</p><p>　　用

85、LCD顯示一個字符時比較復(fù)雜，因為一個字符由6×8或8×8點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。

86、</p><p>　　漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點陣碼（一般用字模提取軟件），每個漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為1、3、5……右邊為2、4、6……根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二個字節(jié)，換行按列對齊，送第三個字節(jié)……直到32B顯示完就可以LCD上得到一個完整漢字。<

87、/p><p>　　LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖所示。</p><p>　　5.2.3引腳接口說明表</p><p>　　第1腳：VSS是地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接的是5V正電源。</p><p&

88、gt;　　第3腳：VL是液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源對比度最弱，接地對比度最高，對比</p><p>　　度過高會產(chǎn)生“鬼影”，使用可以通過一個10K電位器調(diào)整對比度。</p><p>　　第4腳：RS是寄存器選擇，高電平時會選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時會選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：R/W是讀寫信號線，高電平會進(jìn)行讀操作，低電平時會進(jìn)行寫操作。當(dāng)R

89、S和R/W共同為低電平可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時則可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平，R/W為低電平則可以寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7是8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15腳：背光源是正極。</p>&l

90、t;p>　　第16腳：背光源是負(fù)極。</p><p>　　5.2.4．1602LCD的指令說明及時序</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表所示：</p><p><b>　　14：控制命令表</b></p><p>　　1602液晶模塊的屏幕、讀寫操作和光標(biāo)的操作它們都是通過指令

91、的編程來實現(xiàn)。（說明：1是高電平、0是低電平）</p><p>　　指令1：清顯示，光標(biāo)復(fù)位到地址00H，位置指令碼01H,。</p><p>　　指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回至地址00H。</p><p>　　指令3：光標(biāo)和顯示模式的設(shè)置I/D：光標(biāo)的移動方向，高電平向右移，低電平往左移S:屏幕上的所有文字是否往左移或者右移。高電平則有效，低電平表示無效。</

92、p><p>　　指令4：顯示開關(guān)的控制。D：控制整體顯示開與關(guān)，高電平是開顯示，低電平是關(guān)顯</p><p>　　示C：控制光標(biāo)開與關(guān)，高電平有光標(biāo)，低電平無光標(biāo)B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平為閃爍，低電平為不閃爍。</p><p>　　指令5：光標(biāo)或顯示的移位S/C：高電平移動顯示的文字，低電平則時移動光標(biāo)。</p><p>　　指令6：功能設(shè)置

93、為命令DL：高電平時4位總線，低電平為8位總線N：低電平為單行</p><p>　　顯示，高電平時為雙行顯示F: 低電平時顯示5x7點陣字符，高電平時顯示5x10點陣字符。</p><p>　　指令7：字符發(fā)生器RAM的地址設(shè)置。</p><p>　　指令8：DDRAM的地址設(shè)置。</p><p>　　指令9：讀忙信號與光標(biāo)地址BF：1為忙標(biāo)

94、志位，高電平表示為忙，此時模塊不它能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平則表示不忙。</p><p><b>　　指令10：寫數(shù)據(jù)。</b></p><p><b>　　指令11：讀數(shù)據(jù)。</b></p><p>　　5.2.5．基本操作時序表</p><p><b>　　圖： 讀操作時序<

95、;/b></p><p><b>　　圖： 寫操作時序</b></p><p><b>　　第6章 軟件介紹</b></p><p>　　6.1 軟件總體方案設(shè)計</p><p>　　溫度控制系統(tǒng)的硬件電路確定之后，其主要功能將依賴于軟件來實現(xiàn)，本系統(tǒng)的軟件主要是完成溫度數(shù)據(jù)的采集并把采集的數(shù)

96、據(jù)通過串口通信傳送給上位機(jī)，同時接收上位機(jī)的命令，達(dá)到溫度控制的目的。軟件具體結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2所示：</p><p>　　6.2 系統(tǒng)軟件的設(shè)計</p><p>　　根據(jù)溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計的軟件程序，實際上就是對系統(tǒng)的管理程序和控制程序進(jìn)行設(shè)計。管理程序是對顯示LED進(jìn)行動態(tài)刷新、控制指示燈、處理鍵盤的掃描和響應(yīng)等。控制程序是對被控制過程進(jìn)行采樣、數(shù)據(jù)處理，根據(jù)控制算式進(jìn)行計算和輸出等

97、。由于整個系統(tǒng)軟件相當(dāng)龐大，為便于編寫、調(diào)試和修改，系統(tǒng)軟件的編制采用了模塊化結(jié)構(gòu)，及整個控制軟件由許多獨立的小模塊組成，他們之間通過軟件接口連接，主控程序主要包括條件判斷和子程序調(diào)用等關(guān)鍵部分。在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計時，系統(tǒng)設(shè)計人員必須把系統(tǒng)要執(zhí)行的任務(wù)和應(yīng)具備的功能合理地分配給硬件和軟件來實現(xiàn)，既要考慮系統(tǒng)的價格，又要考慮系統(tǒng)滿足實時性要求的工作進(jìn)度，做到硬件、軟件合理權(quán)衡，并盡量節(jié)省機(jī)器時間和內(nèi)存空間。</p>&l

98、t;p>　　6.2.1系統(tǒng)的總體流</p><p>　　溫度經(jīng)DS18B20數(shù)字式溫度傳感器采集后，由AT89C52單片機(jī)控制讀出并送本地LCD液晶顯示器1602顯示出來并且判斷溫度是否符合設(shè)定值。如果溫度超過設(shè)定溫度上限，紅燈亮，啟動風(fēng)扇降低溫度。如果顯示溫度低于設(shè)定溫度下限，綠燈亮，啟動電熱爐升高溫度。如果顯示溫度不是低于設(shè)定溫度下限，繼續(xù)返回上面循環(huán)。</p><p>　　6.

99、2.2 測溫程序流程圖</p><p>　　檢測DS18B20溫度傳感器是否在進(jìn)行正常工作，如果是則進(jìn)行ROM操作指令、存儲操作命令、讀取溫度將數(shù)值傳送給單片機(jī)。如果不在工作，需檢測傳感器裝置是否安裝正確。</p><p>　　6.2.3 控制部分</p><p>　　單片機(jī)對溫度數(shù)值進(jìn)行處理分析，如果溫度超過設(shè)定值則斷開加熱絲啟動排風(fēng)扇，如果溫度低于設(shè)定值則啟動加

100、熱絲工作加溫。</p><p><b>　　經(jīng)濟(jì)效益分析</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　通過本次溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計,我大有收獲，在制作過程中，一定要注意的每個工作步驟的檢查，確保制作成功。比如在合理布線，檢查裝配無誤的情況下，如果還出現(xiàn)電路無輸出的情況，那么可以肯定是原理圖錯誤，這時

101、就要回到原理圖進(jìn)行檢查?？傮w的檢查順序應(yīng)該是原理圖、PCB圖、裝配情況、焊接工藝。從整體來說這是一個復(fù)雜的過程，要細(xì)心謹(jǐn)慎，沉著冷靜，反復(fù)檢查，直到找到原因為止。</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計歷時至少3個月，從一開始的確定課題，到后來的資料查找、理論學(xué)習(xí)，再有就是近來的調(diào)試和測試過程，這一切都使我的理論知識和動手能力進(jìn)一步得到頻率合成電路課題中包含了通信電路和單片機(jī)部分知識，可以說是對通信電路知識的一次全面綜

102、合。在畫原理圖、PCB布線、安裝和調(diào)試過程中不可避免地遇到各種問題，這要求保持沉著冷靜，聯(lián)系書本理論知識積極地思考，實在解決不了可以請教同學(xué)或指導(dǎo)老師。雖然在制作過程中不可避免地遇到很多問題，但是最后還是在老師以及同學(xué)的幫助下圓滿解決了這些問題，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)設(shè)計與最后調(diào)試，相關(guān)指標(biāo)達(dá)到期望的要求，很好地完成了本次設(shè)計任務(wù)。</p><p>　　經(jīng)過三年學(xué)習(xí)的積累，在已經(jīng)掌握相關(guān)專業(yè)方面知識及其它各方面知識的情況

103、下，我認(rèn)真嚴(yán)肅的完成了我的畢業(yè)設(shè)計。</p><p>　　從得到題目到查找資料，從對題目的研究設(shè)定到PCB電路板的制作，從電路板的調(diào)試到失敗后再一次全部重新開始……在這一個充滿挑戰(zhàn)伴隨挫折，充滿熱情伴隨打擊的過程中，我感觸頗深，它已不僅是一個對我四年學(xué)習(xí)知識情況和我的應(yīng)用動手能力的檢驗，而且還是對我的鉆研精神，面對困難的心態(tài)，做事的毅力和耐心的考驗。我在這個過程中深刻的感受到了做畢業(yè)設(shè)計的意義所在，和我一樣真正投

104、入了身心去做的人也一定會有同樣的感觸。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)，1990.</p><p>　　[2] 李曉荃.單片機(jī)原理與應(yīng)用[M]. 北京:電子工業(yè)出版社，2000.</p><p>　　

105、[3] 劉和平.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2002 .</p><p>　　[4] 徐愛鈞.單片機(jī)高級語言 C51 應(yīng)用程序設(shè)計[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　[5] 謝自美.電子線路設(shè)計.實驗.測試(第二版) [M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000. </p><p>　　[6] 江國強(qiáng).現(xiàn)代數(shù)字邏輯

106、電路.北京：電子工業(yè)出版社，2002 .</p><p>　　[7] 張勇.PROTEL 99SE 電路設(shè)計技術(shù)入門與應(yīng)用(第一版).北京：電子工業(yè)出版社，2002 .</p><p>　　[8] 樊昌信.通信原理(第五版)[M].北京：國防工業(yè)出版社,2001 .</p><p>　　[9] Richard c.Dorf.modern conctrol sy

107、sterm[M].BEIJING:Science Publishing House，2002.</p><p>　　[10] Donald A. Neamen. Electronic circuit analysis and design[M].Tsinghua University Press and Springer Verlag.2002.</p><p><b>　　致謝

108、</b></p><p>　　在本次畢業(yè)設(shè)計中，我得到了指導(dǎo)老師王穎的熱心指導(dǎo)。自始至終關(guān)心督促畢業(yè)設(shè)計進(jìn)程和進(jìn)度。幫助解決畢業(yè)設(shè)計中遇到的許多問題。還不斷向我們傳授分析問題和解決問題的辦法，并指出了正確的努力方向，使我在畢設(shè)過程中少走很多彎路。同時，她還提供給我們專門的各種設(shè)備及場所，在調(diào)試過程中能夠有充足的時間。在這里非常感謝方娜老師的指導(dǎo)和幫助，并致以誠摯的謝意！</p><

109、p>　　同時，身邊的同學(xué)給了我許多的幫助。在此，我向身邊關(guān)心我的同學(xué)致以誠摯的謝意！另外，系里的領(lǐng)導(dǎo)和老師也給了我們必要的指導(dǎo)，我也向系和年級的領(lǐng)導(dǎo)們表示衷心的感謝！最后感謝學(xué)院對我這幾年的培養(yǎng)。</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　主要源程序</b></p><p>　　#incl

110、ude < reg51.h ></p><p>　　#include < intrins.h ></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit DQ = P3^4 ; //定義DS18