子情境一 設(shè)計(jì)規(guī)劃 子情境二 溫度控制部分 子情境三 整體設(shè)計(jì)

1、 子情境一子情境一 設(shè)計(jì)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)劃 子情境二子情境二 溫度控制部分溫度控制部分 子情境三子情境三 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 情境八情境八 基于基于18b2018b20溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1. 1.項(xiàng)目任務(wù)分析項(xiàng)目任務(wù)分析 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作 溫度測量溫度測量溫度顯示溫度顯示溫度調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)功能設(shè)置功能設(shè)置電源電源 傳感器傳感器顯示電路顯示電路升降溫度升降溫度按鍵按鍵電源電路電源電路 型號和電路型號和電路led或或lcd加熱制冷加熱制冷鍵盤電路鍵盤電路電源器件電源器件 設(shè)計(jì)課題：設(shè)計(jì)單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)課題：設(shè)計(jì)單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)，這個系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求完成以下任

2、務(wù)： 1、設(shè)計(jì)系統(tǒng)可自動完成對象的溫度控制任務(wù)。、設(shè)計(jì)系統(tǒng)可自動完成對象的溫度控制任務(wù)。 2、當(dāng)作工廠產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并作為實(shí)驗(yàn)板考慮功能擴(kuò)展。、當(dāng)作工廠產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并作為實(shí)驗(yàn)板考慮功能擴(kuò)展。 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為兩大部分組成：溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為兩大部分組成： 1、設(shè)計(jì)項(xiàng)目的提出和總設(shè)計(jì)規(guī)劃，單元電路試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。、設(shè)計(jì)項(xiàng)目的提出和總設(shè)計(jì)規(guī)劃，單元電路試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。 經(jīng)過前兩個項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，對單片機(jī)基礎(chǔ)知識有了一定的了解，其中 顯示、鍵盤、電源、單片機(jī)電路設(shè)計(jì)等有一定的認(rèn)識，現(xiàn)在難點(diǎn)是溫度 傳感受器和加熱制冷部件的設(shè)計(jì)，另外增加“產(chǎn)品”化設(shè)計(jì)要求。 2

3、、原理圖設(shè)計(jì)、電路板設(shè)計(jì)、系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、原理圖設(shè)計(jì)、電路板設(shè)計(jì)、系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、 溫度控制系統(tǒng)安裝溫度控制系統(tǒng)安裝 與調(diào)試，與調(diào)試， 當(dāng)?shù)谝徊酵瓿珊筮@些相對容易了，和前面項(xiàng)目工作差不多，只是多花 時間完成每一步，當(dāng)然設(shè)計(jì)前對不明確的地方還是進(jìn)行試驗(yàn)。 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 1. 1.項(xiàng)目任務(wù)分析項(xiàng)目任務(wù)分析 提提 出出 項(xiàng)項(xiàng) 目目 和和 任任 務(wù)務(wù) 學(xué)學(xué) 生生 試試 驗(yàn)驗(yàn) 論論 證證 老老 師師 匯匯 總總 規(guī)規(guī) 劃劃 實(shí)實(shí) 施施 步步 驟驟 安安 裝裝 與與 調(diào)調(diào) 試試 項(xiàng)目實(shí)施過程項(xiàng)目實(shí)施過程理實(shí)一體化模式理實(shí)一體化模式 電電 路路 和和 程程 序序 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)

4、1. 1.項(xiàng)目任務(wù)分析項(xiàng)目任務(wù)分析 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 溫度測量溫度測量 精度精度 傳感器傳感器 安裝位置安裝位置 型號和電路型號和電路 單片機(jī)程序單片機(jī)程序 經(jīng)經(jīng)ad轉(zhuǎn)換傳感器轉(zhuǎn)換傳感器 數(shù)字傳感器數(shù)字傳感器 傳感器型號、讀取方法傳感器型號、讀取方法 傳感器型號、連接方法傳感器型號、連接方法 單片機(jī)接口單片機(jī)接口 1. 1.項(xiàng)目任務(wù)分析項(xiàng)目任務(wù)分析 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 幾位數(shù)字幾位數(shù)字 驅(qū)動方式驅(qū)動方式 電路試驗(yàn)電路試驗(yàn) 動態(tài)顯示動態(tài)顯示 行列驅(qū)動行列驅(qū)動 led驅(qū)動電路驅(qū)動電路 lcd驅(qū)動電路驅(qū)動電路電路試驗(yàn)電路試驗(yàn) 溫度顯示溫度顯示 顯示電路顯

5、示電路 led或或lcd 1. 1.項(xiàng)目任務(wù)分析項(xiàng)目任務(wù)分析 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 執(zhí)行部件執(zhí)行部件 溫度設(shè)置溫度設(shè)置 控制范圍控制范圍 按鍵個數(shù)按鍵個數(shù) 加熱器加熱加熱器加熱 壓縮機(jī)制冷壓縮機(jī)制冷 鍵盤電路鍵盤電路 六個按鍵六個按鍵 掃描方式掃描方式 功能設(shè)置功能設(shè)置 按鍵按鍵 鍵盤電路鍵盤電路 1. 1.項(xiàng)目任務(wù)分析項(xiàng)目任務(wù)分析 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 溫度調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié) 升降溫度升降溫度 加熱制冷加熱制冷 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作 傳感器傳感器溫度顯示溫度顯示溫度調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)功能設(shè)置功能設(shè)置電源電源 由程序協(xié)調(diào)各部分工作由程序協(xié)調(diào)各

6、部分工作 1. 1.項(xiàng)目任務(wù)分析項(xiàng)目任務(wù)分析 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 2.2.項(xiàng)目任務(wù)分解項(xiàng)目任務(wù)分解 總體方案和論證總體方案和論證 1、溫度控制需用一到兩條線控制加熱和制冷輸出，其驅(qū)動可選取可控硅或繼 電器，它們的工作電壓都是220v，要求單片機(jī)和它們之間加光耦隔離。 2、顯示溫度，用3個數(shù)碼管顯示溫度，采用掃描方式，字驅(qū)動要用去7-8條i/o 線，位驅(qū)動用去3條線。只是設(shè)置溫度和實(shí)時溫度有可能用兩顯示。 3 、鍵盤處理，用于輸入溫度和校正溫度，需用去26條線。 4 、精確溫度的控制，還是用到北京腔時間，可采用單片機(jī)定時器加軟件校時 的方法產(chǎn)生，就不占用口線，如果用外接時鐘

7、芯片，當(dāng)計(jì)劃外接串行時鐘芯片 ds1302，以防掉電和今后改進(jìn)設(shè)計(jì)，就會占用23條口線。 5、溫度傳感器，串行溫度將用13條口線。 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 根據(jù)以上要求共約1518條i/o線，考慮采用at89c2051單片機(jī)作 核心，其有15條i/o線，p1口四位和74247作數(shù)碼管字顯示驅(qū)動，節(jié)省 出4條口線，用pnp三極管作位驅(qū)動，增加一片24c02作掉電后的數(shù)據(jù) 保存。用雙向可控硅驅(qū)動功率負(fù)載。 由于各器件都可用+5v電源，采用9v變壓器供電，自帶5v穩(wěn)壓電路， 這樣一來設(shè)計(jì)目標(biāo)基本確定。數(shù)碼管采用dip插座，加熱和制冷設(shè)備采 用hb-9500 300v 20a插座，溫

8、度傳感器用sip4插座，四六個功能鍵， 一個復(fù)位鍵。采用6 mhz晶振。如有多余的io口線用于增加可能的其它 功能。 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 2.2.項(xiàng)目任務(wù)分解項(xiàng)目任務(wù)分解 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用protel軟件繪出電路原理圖和pcb電路圖， 也可以用其它軟件，注意按鍵、顯示、傳感器等設(shè)計(jì)成插座，用排 線引出主電路板，數(shù)碼管用三位一組電路板，帶符號顯示，按鍵 采用薄膜超薄成品，設(shè)計(jì)圖采用是雙面走線圖，由于電路相對復(fù)雜， 可能花很多時間了解電路設(shè)計(jì)參數(shù)，才能設(shè)計(jì)出這些電路圖。 本次pcb主板采用155cm雙面板布線，在微機(jī)上設(shè)計(jì)好的圖 紙經(jīng)電路板廠加工成電路板，

9、按設(shè)計(jì)圖安裝好元件，進(jìn)行硬軟件調(diào) 試。這里要做的工作很多，由于篇幅的關(guān)系從略處理。 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 2.2.項(xiàng)目任務(wù)分解項(xiàng)目任務(wù)分解 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 本次軟件設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是傳感器和串行存儲器，精確溫度控制時加熱 器還用到加熱算法，它們的編程還需試驗(yàn)進(jìn)行理論準(zhǔn)備和使用試驗(yàn)，光 傳感器就應(yīng)進(jìn)行虛擬仿真試驗(yàn)、在仿真器上進(jìn)行讀數(shù)試驗(yàn)、在成品板上 應(yīng)用試驗(yàn)，再才使用。這里老師給出了一個主程序框架，由主程序、中 斷子程序、子程序三部分組成，用于測試電路，這個程序可完成計(jì)時顯 示測試，完成了鍵掃描測試，但程序不能用于溫控，要求學(xué)習(xí)者自力更 生編寫程序，并調(diào)試程序、修改程序，或者重新

10、設(shè)計(jì)程序。也就是說最 終的應(yīng)用程序由大家自己編寫。 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 2.2.項(xiàng)目任務(wù)分解項(xiàng)目任務(wù)分解 傳感器傳感器 在自動控制系統(tǒng)中，通常被控信號是由傳感器檢測得到的模擬 電量，其信號幅值隨時間連續(xù)變化。而單片機(jī)只能處理數(shù)字信號 或脈沖信號。因此，在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常需要用到 ad 和 da轉(zhuǎn)換器。 ad轉(zhuǎn)換器（adc）是一種能把輸入模擬電壓變成與它成正比 數(shù)字量的器件。常用的adc按工作原理分為雙積分式ad轉(zhuǎn)換 器和逐次逼近式ad轉(zhuǎn)換器，雙積分式ad轉(zhuǎn)換器抗干擾能力 較強(qiáng)，逐次逼近式ad轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度較高。 3.3.項(xiàng)目任務(wù)步驟項(xiàng)目任務(wù)步驟 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃

11、溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 1、傳感器、傳感器 adc0809是一種八路模擬電壓輸入的8位逐次逼近式ad轉(zhuǎn)換器， 和單片機(jī)的接口很方便。通過該電路及實(shí)驗(yàn)來理解ad轉(zhuǎn)換器。 adc0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)由八路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 256r電阻網(wǎng)絡(luò)、樹狀開關(guān)、逐次逼近式寄存器sar、控制電路和三態(tài) 輸出鎖存器等組成， 2、串行接口、串行接口a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 為了減少擴(kuò)展接口電路對單片機(jī)引腳資源的占用，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 近年來出現(xiàn)了多種串行控制的接口器件，包括：a/d轉(zhuǎn)換器、d/a轉(zhuǎn)換 器、實(shí)時時鐘、lcd顯示驅(qū)動器等。串行接口常用的標(biāo)準(zhǔn)有philips公司 的i2c總線，motorola公司的

12、spi等。由于一般mcs-51系列單片機(jī) 上沒有相應(yīng)接口模塊，擴(kuò)展時要根據(jù)接口器件要求，用并行口線仿真控 制時序。 3.3.項(xiàng)目任務(wù)步驟項(xiàng)目任務(wù)步驟 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 位驅(qū)動位驅(qū)動字驅(qū)動字驅(qū)動247鍵盤鍵盤6個個 溫度顯示溫度顯示3+3位位 數(shù)字傳感器數(shù)字傳感器 at89s51單片機(jī)單片機(jī) 加熱與制冷加熱與制冷電源電源 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 4條3-6條1條 1或2條1到3條 預(yù)計(jì)電路方框圖 3.3.項(xiàng)目任務(wù)步驟項(xiàng)目任務(wù)步驟 串行串行 存儲器存儲器 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作 加熱制冷加熱制冷 功率驅(qū)動功率驅(qū)動 電路和程序電路和程序

13、 溫度顯示電路溫度顯示電路 led或或lcd 和顯示程序和顯示程序 單片機(jī)單片機(jī) 系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序 傳感器傳感器 鍵盤電路鍵盤電路 和程序和程序 電源電路電源電路 和元器件和元器件 課程小結(jié)課程小結(jié) 本課程從項(xiàng)目分析和實(shí)施方案研究發(fā)現(xiàn)，接下來的工作是研究 溫度傳感器電路、顯示電路、按鍵設(shè)置電路、功率驅(qū)動電路、單片機(jī) 程序教學(xué)等內(nèi)容、 其中重點(diǎn)和難點(diǎn)是溫度傳感器及其電路、加熱制冷電路及其程 序編輯方法等。將用到ad轉(zhuǎn)換和一些特殊算法的編程技巧。 3.3.項(xiàng)目任務(wù)步驟項(xiàng)目任務(wù)步驟 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃 1. dallas1. dallas公司公司ds18b20ds18b20基本

14、參數(shù)基本參數(shù) dallas公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器ds18b20、 ds1822，外 形如三極管一樣,支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 -55c +125c，在-10+85c范圍內(nèi),精度為0.5c。ds1822的精度較差 為 2c 。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，新的產(chǎn)品支持3v 5.5v的電壓范圍， ds18b20可以程序設(shè)定912位的分辨率，精度為 0.5c。用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲在eeprom中，掉電后依然保存。 ds1822與 ds18b20軟件兼容，是ds18b20的簡化版本。省略了存儲用 戶定義報(bào)警溫度、

15、分辨率參數(shù)的eeprom，精度降低為2c，是經(jīng)濟(jì) 型產(chǎn)品。 溫度控制部分溫度控制部分 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、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器th和tl、配置寄存 器。ds18b20的管腳排列如下:dq為數(shù)字信號輸入/輸出端； gnd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）。光刻rom中的64位序列號是出廠前被 光刻好的，它可以看作是該ds18b20的地址序列碼。 1. dallas1. dallas公司公司ds18b20ds18b20基本參數(shù)基本參數(shù) 溫度控制部分溫度控制部分 64位光刻rom的排列是：開始8位（28h）是產(chǎn)品類

16、型標(biāo) 號，接著的48位是該ds18b20自身的序列號，最后8位是前面 56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)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(shí)現(xiàn)一 根總線上掛接多個ds18b20的目的。ds18b20中的溫度傳感 器可完成對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例: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。 1. dallas1. dallas公司公司ds18b20ds18b20基本參數(shù)基本參數(shù) 溫度控制部分溫度控制部分 這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18b20的兩個8比特 （位）的ram中，b

17、it0是最低位,二進(jìn)制中的前面5位是符號位，如果 測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘于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。 1. dallas1. dallas公司公司ds18b20ds18b20基本參數(shù)基本參數(shù) 溫度控制部分溫度控制部分 ds18b20溫度傳感器的內(nèi)部存 儲器包括一個高速暫存ram(數(shù)據(jù)緩 沖寄存器)和一個非易失性的可電擦 除的e2

18、ram,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。前 者暫存存儲器包含了8個連續(xù)字節(jié)， 前兩個字節(jié)是測得的溫度信息，第一 個字節(jié)的內(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(jì)算。第九個字節(jié)是冗余檢 驗(yàn)字節(jié)。該字節(jié)各位的意義如下： tm r1 r0 1 1 1 1 1 如表所示。 1. dallas1. dallas公司公司ds18b20ds18b20基本參數(shù)基本參數(shù) 溫度控制部分溫度控制部分 該寄存器的低五位一直都是1

19、，tm是測試模 式位，用于設(shè)置ds18b20處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，如下表 所示：（ds18b20出廠時被設(shè)置為12位）. 1. dallas1. dallas公司公司ds18b20ds18b20基本參數(shù)基本參數(shù) 溫度控制部分溫度控制部分 根據(jù)ds18b20的通訊協(xié)議，主機(jī)控制ds18b20完成溫度轉(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

20、（輸出高），ds18b20收到信號后等待 1660微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，拉低總 線，主cpu收到此信號表示復(fù)位成功。 1. dallas1. dallas公司公司ds18b20ds18b20基本參數(shù)基本參數(shù) 溫度控制部分溫度控制部分 ds1820雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、 占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題： (1)較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于 ds1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對ds1820 進(jìn)行讀寫編程時，必須嚴(yán)格的保證讀寫時序，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

21、設(shè)計(jì)時，對 ds1820操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。由于本節(jié)技術(shù)復(fù)雜性， 對一般讀者ds18b20內(nèi)容只作閱讀。 2.2.溫度傳感器溫度傳感器ds1820ds1820使用中注意事項(xiàng)使用中注意事項(xiàng) 溫度控制部分溫度控制部分 (2)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)為可以掛任意多個ds1820，在實(shí)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(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時要加以注意。 (3)連接ds1820的總線電纜是有長度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號 電纜傳輸長度超過50m時，讀取的測溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)

22、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)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(jì)時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 2.2.溫度傳感器溫度傳感器ds1820ds1820使用中注意事項(xiàng)使用中注意事項(xiàng) 溫度控制部分溫度控制部分 2.2.溫度傳感器溫度傳感器ds1820ds1820使用中注意事項(xiàng)使用中注意事項(xiàng) 溫度控制部分溫度控制部分 (4)在ds18b20測溫程序設(shè)計(jì)中，向ds18b20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序 總要等待ds18b

23、20的返回信號，一旦某個ds18b20接觸不好或斷線，當(dāng)程 序讀該ds18b20時，將沒有返回信號，程序會進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行 ds18b20硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時也要給予一定的重視。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(diǎn)接地.當(dāng)用p1.0和ds18b20相連接時參考程序如下。 dq equ p1.0 org 0000h ajmp main org 1000h main: lcall init_18b20 ；調(diào)復(fù)位子程序 mov a,#0cch lcall write_18b20 ； 跳過讀序列號操作 mov a,#4eh ；寫

24、限制溫度命令 lcall write_18b20 2.2.溫度傳感器溫度傳感器ds1820ds1820使用中注意事項(xiàng)使用中注意事項(xiàng) 溫度控制部分溫度控制部分 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 一升水由一升水由1kw的電爐加熱的電爐加熱,要求水溫可以要求水溫可以 在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定,并能在環(huán)境溫并能在環(huán)境溫 度降低時實(shí)現(xiàn)自動調(diào)整度降低時實(shí)現(xiàn)自動調(diào)整,以保持設(shè)的的溫以保持設(shè)的的溫 度基本不變度基本不變. 1.1 基本要求基本要求 1.2 主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo) 1.溫度設(shè)定范圍:4090c,最小區(qū)分度 為1 c 2.控制精度:溫度控制的靜態(tài)誤差1 c

25、3.用十進(jìn)制數(shù)碼顯示實(shí)際水溫. 4.能打印實(shí)際測量值 1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) 1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1.3 擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能 1.具有通信能力 2.采用適當(dāng)?shù)目刂品椒p小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時 間和超調(diào)量 3.溫度控制的靜態(tài)誤差0.2 c 4.能自動顯示水溫隨時間變化的曲線 2 總體論證總體論證 1.總體方案確定 2.確定系統(tǒng)功能,性能指標(biāo) 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 2.1 總體方案確定總體方案確定 1.控制方案選擇: a 輸出開關(guān)量控制 b 比例控制(p控制) c 比例積分控制(pi控制) d 比例積分加微分控制(pid控制) 2.系統(tǒng)組成

26、: 本例將單片機(jī)為核心構(gòu)建控制應(yīng)用系統(tǒng) 2 總體論證總體論證 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 2.2 確定系統(tǒng)功能確定系統(tǒng)功能,性能指標(biāo)性能指標(biāo) 本系統(tǒng)具備的功能: 1.可以進(jìn)行溫度設(shè)定,并自動調(diào)節(jié)水溫 2.可以調(diào)整pid控制參數(shù),滿足不同的要求 3.可以實(shí)時顯示給定溫度與水溫實(shí)測值 4.可以打印給定溫度和水溫實(shí)測值 本系統(tǒng)主要性能指標(biāo)如下: 1.溫度設(shè)定范圍:4090 c,最小區(qū)分度為1 c 2.溫度控制靜態(tài)誤差1 c 3.雙3位led數(shù)碼管顯示 4.采用微型打印機(jī)打印 2 總體論證總體論證 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 軟,硬件功能劃分 2 系統(tǒng)功能劃分,指標(biāo)分配和框圖構(gòu)成 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)

27、計(jì) 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 軟軟,硬件功能劃分硬件功能劃分 1.速度估算 經(jīng)計(jì)算得到:在不考慮容器熱容量和環(huán)境溫度 影響的情況下,用1kw電爐加熱1升水并使水溫 上升1k所需的時間為4.186s,由此可見,對于指令 執(zhí)行時間極其短的單片機(jī)系統(tǒng)來說,控制速度幾 乎沒有任何限制. 2.軟、硬件功能劃分 硬件主要功能：溫度信號的傳感,放大,a/d轉(zhuǎn)換 及輸出信號的功率放大. 軟件主要功能：pid運(yùn)算,輸入信號濾波,大部分 控制過程. 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.2系統(tǒng)功能劃分系統(tǒng)功能劃分,指標(biāo)分配和框圖構(gòu)成指標(biāo)分配和框圖構(gòu)成 傳感器 信號放大a/d 電爐 功率放大 單片機(jī)基本系

28、統(tǒng) 鍵盤顯示 微型打印機(jī) 系統(tǒng)組成方框圖系統(tǒng)組成方框圖 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) vccref 20 vin(-) 7 lsbdb0 18 db1 17 vin(+) 6 db2 16 db3 15 db4 14 a-gnd 8 db5 13 db6 12 msbdb7 11 vref/2 9 intr 5 clk-r 19 cs 1 rd 2 clk-in 4 wr 3 adc0804 vr2 5k r1 30k ad581 3 2 6 1 8 74 op-07 +15v ad590 +15v 30k -15v r2 81k vr2 5k 20k 10uf +5v 10k 150pf p1.0 rd

29、 wr a8 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 -15v 電 爐 bta12 220v + - + +10v 輸入通道硬件線路設(shè)計(jì)輸入通道硬件線路設(shè)計(jì) 4 硬件開發(fā)硬件開發(fā) 4.1硬件電路設(shè)計(jì)與制作硬件電路設(shè)計(jì)與制作 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 輸出通道硬件線路設(shè)計(jì)輸出通道硬件線路設(shè)計(jì) & 7407 moc3041 25027 vcc p1.2 bta12 電 爐 220v 0.01uf 100 4 硬件開發(fā)硬件開發(fā) 4.1硬件電路設(shè)計(jì)與制作硬件電路設(shè)計(jì)與制作 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) outa0 27 outb0 31 outa1 26 outb1 30 outa2 25 outb2 29 ou

30、ta3 24 outb3 28 db0 12 bd 23 db1 13 db2 14 sl0 32 db3 15 sl1 33 db4 16 sl2 34 db5 17 sl3 35 db6 18 db7 19 rl0 38 rl1 39 irq 4 rl2 1 rl3 2 cs 22 rl4 5 rd 10 rl5 6 wr 11 rl6 7 a0 21 rl7 8 clk 3 shift 36 reset 9 cntl/s 37 u? 8279 a 1 b 2 c 3 e1 4 e2 5 e3 6 y0 15 y1 14 y2 13 y3 12 y4 11 y5 10 y6 9 y7 7

31、u? 74ls138 f e d c com b a com g h jp? header 10 f e d c com b a com g h jp? header 10 cs9012cs9012 s? sw1 s? sw1 s? sw1 s? sw1 12 a 12 a 100 5 10 9 1 2 4 6 7 5 10 9 1 2 4 6 7 8 3 8 3 vcc gp16 d0 3 d1 4 d2 5 d3 6 d4 7 d5 8 d6 9 d7 10 wr 12 rd 13 busy 14 cs 11 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 d1 d2 d3 d4 d

32、5 d6 d7 1 int0 a9 a0 ale reset rd wd 人機(jī)對話通道人機(jī)對話通道 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 1.單片機(jī)基本系統(tǒng)調(diào)試 2.人機(jī)通道調(diào)試 3.前向通道調(diào)試 4.后向通道調(diào)試 4 硬件開發(fā)硬件開發(fā) 4.2硬件電路的調(diào)試硬件電路的調(diào)試 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 1、單片機(jī)基本系統(tǒng)調(diào)試、單片機(jī)基本系統(tǒng)調(diào)試 a 晶振電路 b 復(fù)位電路 c 電源 4 硬件開發(fā)硬件開發(fā) 4.2硬件電路的調(diào)試硬件電路的調(diào)試 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 人機(jī)通道調(diào)試人機(jī)通道調(diào)試 a led顯示 b 鍵盤輸入 4 硬件開發(fā)硬件開發(fā) 4.2硬件電路的調(diào)試硬件電路的調(diào)試 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 前向通道調(diào)試前向通道調(diào)試 a 靜態(tài)工作

33、點(diǎn)調(diào)整 b a/d轉(zhuǎn)換器調(diào)試 4 硬件開發(fā)硬件開發(fā) 4.2硬件電路的調(diào)試硬件電路的調(diào)試 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 后向通道調(diào)試后向通道調(diào)試 a 靜態(tài)調(diào)試 b 動態(tài)調(diào)試 4 硬件開發(fā)硬件開發(fā) 4.2硬件電路的調(diào)試硬件電路的調(diào)試 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 5 軟件開發(fā)軟件開發(fā) n1 確定輸入確定輸入/輸出關(guān)系、數(shù)學(xué)模型和算法輸出關(guān)系、數(shù)學(xué)模型和算法 n2 劃分程序模塊劃分程序模塊,編寫程序流程圖編寫程序流程圖 n3 編寫程序并翻譯成目標(biāo)程序編寫程序并翻譯成目標(biāo)程序 n4 軟件調(diào)試軟件調(diào)試 整體設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì) 5 軟件開發(fā)軟件開發(fā) 5.1 確定輸入確定輸入/輸出關(guān)系、數(shù)學(xué)模型和算法輸出關(guān)系、數(shù)學(xué)模型和算法 pid控制是應(yīng)用最普遍的控制規(guī)律,技術(shù)上最 成熟,技術(shù)人員也習(xí)慣采用.本系