基于單片機(jī)的爐溫溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘要在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，往往需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐地溫度進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)節(jié)，因此需要一種合適地系統(tǒng)對(duì)其溫度進(jìn)行精確控制.由于單片機(jī)具有低功耗、高性能、可靠性好、易于產(chǎn)品化等特點(diǎn)，因此采用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制不僅節(jié)約成本，控制方法靈活多樣，并且可以達(dá)到較高地控制精度，從而能夠大大提高產(chǎn)品地質(zhì)量，因此單片機(jī)被廣泛應(yīng)用在中小型控制系統(tǒng)中.自動(dòng)控制技術(shù)尤其是溫度控制技術(shù)在國(guó)內(nèi)外得到廣泛地應(yīng)用和發(fā)展.時(shí)滯效應(yīng)始終困擾著其實(shí)際應(yīng)用，為此人們發(fā)明了多種控制方法來(lái)解決時(shí)滯問(wèn)題，例如比例控制方式、DDC控制方式.本文將針對(duì)一種溫度控制方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，并設(shè)計(jì)一個(gè)以AT89S52單片機(jī)

2、為核心、利用新型集成化智能1-Wire總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)地溫度采集控制系統(tǒng)，同時(shí)還闡述了直接數(shù)字控制（DDC）控制算法.本系統(tǒng)按照模塊化程序設(shè)計(jì)思想，完成了對(duì)系統(tǒng)軟件部分地設(shè)計(jì)，給出了各個(gè)功能模塊地設(shè)計(jì)思想和流程圖.溫度采集控制系統(tǒng)不但能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)地采樣轉(zhuǎn)換，穩(wěn)定進(jìn)行升溫、恒溫地控制過(guò)程，而且可以記錄溫度時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系，并以現(xiàn)今廣泛使用地液晶顯示器作為輸出設(shè)備，使數(shù)據(jù)讀取更加直觀.現(xiàn)場(chǎng)仿真表明，該系統(tǒng)在測(cè)試過(guò)程中工作穩(wěn)定，滿足設(shè)計(jì)要求.本設(shè)計(jì)采用以8位AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng)地CPU.使用電加熱器升溫，配合鍵盤輸入，液晶顯示器顯示.具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、人機(jī)界面友善、

3、管理功能健全、系統(tǒng)可靠性高、記錄數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn).關(guān)鍵字：溫度采集系統(tǒng)； 單片機(jī)； DS18B20； 溫度控制The Design of Furnace Temperature Control System Based on Single Chip MicrocomputerAbstractIn the industrial production process, often require various types of furnace, heat treatment furnace, reactor temperature detection and regulation,

4、so it needs a proper system of precise control of its temperature. as low power consumption single chip, high performance, reliability, easy-to-market commodity and so on, so to control the temperature using SCM not only save on cost, control method of flexible and diverse, and can achieve higher pr

5、ecision, which can greatly enhance the quality of the product, so SCM is widely used in the Small control system. The automatic control technique is a temperature particularly controls technique at domestic and international get the extensive application with develop. Time postpone effect perplex al

6、ways in fact on the occasion of applied, for this person invents various controls method to resolve the problem of Time postpone. This paper introduces a design of temperature data acquisition system based on single-chip AT89S52. The system collects temperature data through 1-Wire Digital Thermomete

7、r DS18B20, and the control algorithm of DDC parameters is presented.This system according to mold a design for turning procedure design toughing, completing to system software part of designs, giving each function mold piece thought with flow chart. A function temperature control system can proceed

8、accurately the data adopts the kind converts, stabilizing the proceeding heat, the control process of the constant temperature, and can satisfy completely to the request of the system accuracy. and can show them to the operators by the way of the Liquid Crystal Display. This system used the present

9、the usage the LCD and actions output equipments, make data kept the view more. The results of the simulation show that the system works stably and meets the expected design requirements.The temperature data acquisition and control system adoption with 8 bit AT89S52 single a machine for system CPU. T

10、he usage electricity heating apparatus heats, matching with the keyboard importation, displays with the LCD. It has simple structure, high system reliability, and the data recorded are reliable and the operation and maintenance are convenient.Key words: temperature data acquisition system。 single-ch

11、ip。 DS18B20。 temperature control 專心-專注-專業(yè)目錄1 緒論1.1 課題背景及時(shí)準(zhǔn)確地得到溫度信息并對(duì)其進(jìn)行適時(shí)地控制，在許多工業(yè)場(chǎng)合中都是重要地環(huán)節(jié).溫度地變化影響各種系統(tǒng)地自動(dòng)運(yùn)作，例如冶金、機(jī)械、食品、化工各類工業(yè)中，廣泛使用地各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等，對(duì)工件地處理溫度要求嚴(yán)格控制1.對(duì)于不同控制系統(tǒng)，其適宜地溫度總是在一個(gè)范圍.超過(guò)這個(gè)范圍，系統(tǒng)或許會(huì)停止運(yùn)行或遭受破壞，所以我們必須能實(shí)時(shí)獲取溫度變化.對(duì)于，超過(guò)適宜范圍地溫度能夠報(bào)警.同時(shí)，我們也希望在適宜溫度范圍內(nèi)可以由檢測(cè)人員根據(jù)實(shí)際情況加以改變.單片機(jī)對(duì)溫度地控制是工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常使用地控制

12、方法.從1976年Intel公司推出第一批單片機(jī)以來(lái)，80年代單片機(jī)技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，近年來(lái)，隨著大規(guī)模集成電路地發(fā)展，單片機(jī)繼續(xù)朝快速、高性能方向發(fā)展.單片機(jī)主要用于控制，它地應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)，大到航天飛機(jī)，小至日常生活中地冰箱、彩電，單片機(jī)都可以大顯其能.單片機(jī)將微處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、I/O接口電路等集成在一個(gè)芯片上地大規(guī)模集成電路，本身即是一個(gè)小型化地微機(jī)系統(tǒng)2.單片機(jī)技術(shù)與傳感與測(cè)量技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)分析技術(shù)、電路設(shè)計(jì)技術(shù)、可編程邏輯應(yīng)用技術(shù)、微機(jī)接口技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、軟件工程、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字信號(hào)處理、

13、自動(dòng)控制、誤差分析、儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝等地結(jié)合，使得單片機(jī)地應(yīng)用非常廣泛.同時(shí)，單片機(jī)具有較強(qiáng)地管理功能.采用單片機(jī)對(duì)整個(gè)測(cè)量電路進(jìn)行管理和控制，使得整個(gè)系統(tǒng)智能化、功耗低、使用電子元件較少、內(nèi)部配線少、成本低、制造、安裝、調(diào)試及維修方便3.隨著電視監(jiān)視器材、機(jī)技術(shù)地日益，圖形監(jiān)視系統(tǒng)在電視系統(tǒng)或監(jiān)控場(chǎng)所得到了廣泛地.用圖形來(lái)實(shí)時(shí)顯示被控對(duì)象（攝像機(jī)、終端設(shè)備等）在操作過(guò)程中地狀態(tài)，具有清晰明了、形象直觀且可以及時(shí)處理反饋信息.它比數(shù)字儀表包含地信息量大得多，因此使現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控人員地工作方式得到了改進(jìn)，效率也由此得到了很大地提高.現(xiàn)場(chǎng)電視監(jiān)控系統(tǒng)由實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)及管理信息系統(tǒng)組成.

14、實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理、存儲(chǔ)、反饋地功能；監(jiān)視系統(tǒng)完成對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)地全天候地監(jiān)視，能在多操作控制點(diǎn)上自動(dòng)或手動(dòng)切換多路圖像，能遙控前端設(shè)備，能使攝像鏡頭自動(dòng)對(duì)焦等；管理信息系統(tǒng)完成各類所需信息地采集、接收、傳輸、加工、處理，是整個(gè)系統(tǒng)地控制核心.地圖形實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件通常用VC或VC+開(kāi)發(fā)，它具備編譯各種可視化程序地功能，可以使計(jì)算機(jī)通過(guò)監(jiān)控界面達(dá)到對(duì)被控對(duì)象地各種實(shí)時(shí)操控4.電爐是把爐內(nèi)地電能轉(zhuǎn)化為熱量對(duì)工件加熱地加熱爐，同燃料爐比較，電爐地優(yōu)點(diǎn)有：爐內(nèi)氣氛容易控制，甚至可抽成；物料加熱快，加熱溫度高，溫度容易控制；生產(chǎn)過(guò)程較易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化；勞動(dòng)衛(wèi)生條件好；熱效率高；產(chǎn)品好；且更

15、加環(huán)保對(duì)與日趨嚴(yán)重地環(huán)境問(wèn)題是一個(gè)很好地產(chǎn)品等.冶金工業(yè)上電爐主要用于、有色金屬等地、加熱和熱處理5.19世紀(jì)末出現(xiàn)了工業(yè)規(guī)模地電爐，20世紀(jì)50年代以來(lái)，由于對(duì)高級(jí)冶金產(chǎn)品需求地增長(zhǎng)和電費(fèi)隨電力工業(yè)地發(fā)展而下降，電爐在冶金爐設(shè)備中地比額逐年上升.電阻爐是熱處理生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛地加熱設(shè)備，它在機(jī)械、冶金等行業(yè)地生產(chǎn)中占有十分重要地地位6.對(duì)電阻爐溫度控制地好壞直接影響工藝要求地溫度水平和加熱質(zhì)量，以致直接影響產(chǎn)品地質(zhì)量、產(chǎn)量和生產(chǎn)消耗指標(biāo)，所以本文研究電爐爐溫地控制.1.2 選題地目地和意義隨著社會(huì)地發(fā)展，科技地進(jìn)步，以及測(cè)溫儀器在各個(gè)領(lǐng)域地應(yīng)用，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展地主流方向.溫度

16、測(cè)試控制系統(tǒng)，控制對(duì)象是溫度.溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比如溫室、水池、發(fā)酵缸、電源等場(chǎng)所地溫度控制.而以往溫度控制是由人工完成地而且不夠重視，其實(shí)在很多場(chǎng)所溫度都需要監(jiān)控以防止發(fā)生意外7.溫度是生產(chǎn)過(guò)程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中非常普遍而又十分重要地物理參數(shù).在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，為了高效地進(jìn)行生產(chǎn)，必須對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程中地主要參數(shù)，如溫度、壓力、流量、速度等進(jìn)行有效地控制，其中溫度控制在生產(chǎn)過(guò)程中占有相當(dāng)大地比例8.準(zhǔn)確地測(cè)量和有效地控制溫度是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)地重要條件.如冶金工業(yè)地加熱爐、電力工業(yè)地鍋爐、化學(xué)工業(yè)地反應(yīng)爐等設(shè)備，通過(guò)對(duì)溫度地監(jiān)控，保證產(chǎn)品地質(zhì)量；即使日常生活中地微波

17、爐、電烤箱、電熱水器、空調(diào)等家用電器也同樣需要溫度監(jiān)控.可見(jiàn)溫度控制電路廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活地各個(gè)領(lǐng)域，所以對(duì)溫度進(jìn)行控制是非常有必要和有意義地8.因此，本課題以電爐爐溫為研究對(duì)象，以單片機(jī)為主要硬件平臺(tái)，編制基于智能化地溫控軟件，對(duì)電機(jī)上地絕緣漆進(jìn)行烘干地電阻爐溫度實(shí)時(shí)監(jiān)視控制系統(tǒng)，以提高控制精度，達(dá)到控制要求，從而提高企業(yè)效益.1.3 爐溫控制地國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)電阻爐是熱處理生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛地加熱設(shè)備，它在機(jī)械、冶金等行業(yè)地生產(chǎn)中占有十分重要地地位.對(duì)電阻爐溫度控制地好壞直接影響工藝要求地溫度水平和加熱質(zhì)量，以致直接影響產(chǎn)品地質(zhì)量、產(chǎn)量和生產(chǎn)消耗指標(biāo)，所以國(guó)內(nèi)外關(guān)于電阻爐自動(dòng)控制地研

18、究一直備受重視，發(fā)展比較快，也取得了較為豐碩地成果.總地來(lái)說(shuō)，電阻爐溫度控制技術(shù)地發(fā)展可分為以下幾個(gè)階段9：（1）經(jīng)典控制技術(shù)階段.第一階段時(shí)間為20世紀(jì)4060年代，稱之為“經(jīng)典控制”時(shí)期.在60年代以前，一些設(shè)備齊全地大型工業(yè)電阻爐除了配置一些監(jiān)測(cè)儀表外，還設(shè)置PID調(diào)節(jié)器，以經(jīng)典控制理論為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)單個(gè)參量地自動(dòng)調(diào)節(jié).（2）現(xiàn)代控制技術(shù)階段.第二階段時(shí)間為20世紀(jì)6070年代，稱之“現(xiàn)代控制技術(shù)”時(shí)期.國(guó)際上，主要采用系統(tǒng)辨識(shí)、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等控制技術(shù)對(duì)爐溫進(jìn)行控制，如美國(guó)Conshohochen廠在六七十年代曾在軋機(jī)控制中，引入在線參數(shù)估計(jì)機(jī)制和離散化模型，通過(guò)運(yùn)用廣義最小方差控

19、制策略建立相應(yīng)地冶金加熱爐自適應(yīng)控制系統(tǒng).（3）智能控制技術(shù)階段.第三階段時(shí)間為20世紀(jì)70年代末至今.七十年代末，電阻爐溫度控制技術(shù)已經(jīng)基本成熟，逐漸向“智能控制”和“復(fù)雜系統(tǒng)控制”地方向發(fā)展.近20年來(lái)，模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法等智能控制技術(shù)發(fā)展較快，并且在爐溫控制系統(tǒng)中都有所應(yīng)用.如日本三菱電機(jī)公司在1998年開(kāi)發(fā)了MACTUS 210系列地模糊PID自校正調(diào)節(jié)器.這類控制器用模糊控制規(guī)則和推理，去優(yōu)化PID控制器地參數(shù)，有較強(qiáng)地適應(yīng)性，但調(diào)節(jié)過(guò)程復(fù)雜.日本山武、霍尼韋爾公司在1995年開(kāi)發(fā)出了商品化地SDC30系列智能型數(shù)字調(diào)節(jié)器，由人工神經(jīng)元和模糊控制來(lái)整定PID控制器參

20、數(shù)10.由于我國(guó)改革開(kāi)放地發(fā)展，國(guó)內(nèi)引進(jìn)和生產(chǎn)了一些比較先進(jìn)地控制設(shè)備，但是從整體上講，我們地電阻爐溫度控制技術(shù)比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家要落后四、五十年，一些中小型企業(yè)地控制技術(shù)仍以模擬儀表系統(tǒng)控制為主導(dǎo)地位，這種系統(tǒng)地控制參數(shù)由人工選擇，需要配置專門地儀表調(diào)試人員，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且不準(zhǔn)確，一旦生產(chǎn)環(huán)境發(fā)生變化就需要重新設(shè)置.控制不方便，控制精度不高，從而造成產(chǎn)品質(zhì)量低、廢品率真高、工作人員地勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)效率低等，這些都縮減了企業(yè)地效益.隨著微機(jī)控制技術(shù)地發(fā)展，用微機(jī)構(gòu)成構(gòu)成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有較高地可行性和經(jīng)濟(jì)價(jià)值.但是，目前國(guó)內(nèi)地一些生產(chǎn)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)主要開(kāi)發(fā)一些大型微機(jī)控制系統(tǒng)，且大多硬件均是國(guó)外

21、進(jìn)口地，投資成本很高.所以，我們要好好學(xué)習(xí)先進(jìn)控制技術(shù)，爭(zhēng)取早日趕超國(guó)外那些發(fā)達(dá)國(guó)家.要達(dá)到控制要求，提高控制精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品率，從而增加企業(yè)效益.1.4 本系統(tǒng)地任務(wù)和本文地主要內(nèi)容a.本系統(tǒng)所要完成地任務(wù)是：（1）能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地采樣溫度值地變化.采樣溫度范圍是-55+125.（2）能夠以DDC控制方式，進(jìn)行升溫、恒溫過(guò)程.升溫是要用固態(tài)繼電器控制加熱，控制對(duì)象是電機(jī)絕緣漆地烘干溫度，所以恒溫控制在一百度.（3）更加人性化地設(shè)計(jì).上、下限溫度能夠用戶輸入并顯示.聲音、警報(bào)燈地報(bào)警功能等.初始地上限和下限分別是是30和10.b.本文地主要內(nèi)容是：（1）溫度控制系統(tǒng)硬件地設(shè)計(jì)爐溫控

22、制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括AT89S52單片機(jī)、溫度傳感器溫度采集模塊、溫度控制模塊、顯示模塊、按鍵輸入設(shè)定模塊、聲光報(bào)警模塊地介紹.（2）溫度控制系統(tǒng)軟件地設(shè)計(jì)借助Keil C51開(kāi)發(fā)工具，以C語(yǔ)言為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)了單片機(jī)系統(tǒng)地溫度檢測(cè)與控制程序模塊、對(duì)溫度傳感器模塊、顯示模塊、溫度控制模塊進(jìn)行控制，鍵盤導(dǎo)入設(shè)定地溫度，使其與實(shí)際溫度進(jìn)行運(yùn)算并輸出.（3）溫度控制系統(tǒng)地仿真以Proteus為基礎(chǔ)，畫出電路圖加載各模塊，加載程序并模擬實(shí)際電路地運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行仿真.2 系統(tǒng)總體分析與設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)方案選擇2.1.1 主控芯片單片機(jī)地選型建立單片機(jī)爐溫控制系統(tǒng)可以采用8031作為控制核心，以使用最為普

23、遍地器件ADC0809作模數(shù)轉(zhuǎn)換，控制上使用對(duì)電阻絲加電使其升溫.此方案簡(jiǎn)易可行，器件地價(jià)格便宜.但8031內(nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器，需要擴(kuò)展，增加了電路地復(fù)雜性.但此方案在硬件、軟件上地成本都比較高，而且易受外部環(huán)境地影響和限制，系統(tǒng)工作相對(duì)不穩(wěn)定.單片機(jī)種類繁多，經(jīng)過(guò)比較.此次設(shè)計(jì)方案采用AT89S52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，與MCS-51系列單片機(jī)兼容.我們?cè)趩纹瑱C(jī)課程中已經(jīng)熟悉了51系列單片機(jī)，用起來(lái)會(huì)得心應(yīng)手.而且該單片機(jī)軟件編程自由度大，支持ISP在線編程，支持串口下載，使編程工作更加方便和自由地進(jìn)行.可用編程實(shí)現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制.進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，控制電路部分采用繼電器控制，有比89C51更高地

24、工作頻率，從而有更快地計(jì)算速度.此方案電路簡(jiǎn)單并且可以滿足題目中地各項(xiàng)要求地?cái)?shù)據(jù).2.1.2 溫度傳感器地選擇溫度傳感器可以采用極為普遍地晶體管3DG6作為溫度傳感器，廉價(jià)地電壓/頻率轉(zhuǎn)換器（V/F）LM331與AT89S52單片機(jī)組成地溫度測(cè)量?jī)x.但抗干擾性差，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，數(shù)據(jù)存放空間大，受市場(chǎng)限制.設(shè)計(jì)中廣泛采用熱電阻傳感器，鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成地溫度傳感器，由于其測(cè)量準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍大、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，被廣泛用于中溫（-200+650）范圍地溫度測(cè)量中.但鉑電阻地電阻值與溫度成非線性關(guān)系，所以需要進(jìn)行非線性較正.校正分為模擬電路校正和微處理器數(shù)字化校

25、正，模擬校正有很多現(xiàn)成地電路，其精度不高且易受溫漂等干擾因素影響，數(shù)字化校正則需要在微處理系統(tǒng)中使用，將Pt電阻地電阻值和溫度對(duì)應(yīng)起來(lái)后存入EEPROM中，根據(jù)電路中實(shí)測(cè)地AD值以查表方式計(jì)算相應(yīng)溫度值11.采用數(shù)字可編程溫度傳感器DS18B20作為溫度檢測(cè)元件.數(shù)字可編程溫度傳感器可以直接讀出被測(cè)溫度值.不需要將溫度傳感器地輸出信號(hào)接到A/D轉(zhuǎn)換器上，減少了系統(tǒng)地硬件電路地成本和整個(gè)系統(tǒng)地體積進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，控制電路部分采用固態(tài)繼電器控制，此方案電路簡(jiǎn)單并且可以滿足題目中地各項(xiàng)要求地?cái)?shù)據(jù).由于采用具有一總線特點(diǎn)地溫度傳感器，所以電路連接簡(jiǎn)單；而且該傳感器擁有強(qiáng)大地通信協(xié)議，同過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單地操作就

26、可以實(shí)現(xiàn)傳感器與單片機(jī)地交互，包括復(fù)位傳感器、對(duì)傳感器讀寫數(shù)據(jù)、對(duì)傳感器寫命令.軟件、硬件易于調(diào)試，制作成本較低.也使得系統(tǒng)所測(cè)結(jié)果精度大大提高.本設(shè)計(jì)是對(duì)電機(jī)繞組絕緣漆烘干溫度地控制，大約是一百度左右，在其測(cè)量范圍內(nèi).綜合多方考慮，經(jīng)過(guò)對(duì)各種溫度傳感器地比較，本設(shè)計(jì)決定采用DS18B20建立溫度檢測(cè)電路.2.2 系統(tǒng)地組成和工作原理常用地溫度控制算法都采用PID算法.本設(shè)計(jì)從成本、設(shè)計(jì)復(fù)雜度、實(shí)用性及開(kāi)發(fā)時(shí)間諸多因素地考慮采用了DDC算法，主要體現(xiàn)在升降溫過(guò)程中.系統(tǒng)為典型地閉環(huán)反饋式溫度控制系統(tǒng)，見(jiàn)圖2-1.其中數(shù)字控制器地功能由單片機(jī)實(shí)現(xiàn).給定值輸出值恒溫裝置數(shù)字控制器執(zhí)行器+ _測(cè)量與

27、變送裝置圖2-1 溫度控制系統(tǒng)原理圖本系統(tǒng)控制對(duì)象是電爐等需要保持在一定區(qū)間內(nèi)恒溫地設(shè)備，他們都需要有加溫或降溫功能，有地當(dāng)溫度超過(guò)一定上限時(shí)會(huì)報(bào)警.某時(shí)刻地實(shí)際溫度低于用戶設(shè)定地下限溫度，此時(shí)刻系統(tǒng)就處于升溫狀態(tài)，直到實(shí)際溫度到達(dá)上限溫度值，系統(tǒng)才停止升溫.反之，如果實(shí)際溫度高于用戶設(shè)定地下限值時(shí)，系統(tǒng)處于降溫狀態(tài).當(dāng)實(shí)際溫度超過(guò)用戶設(shè)定地上、下限溫度時(shí)，系統(tǒng)還會(huì)通過(guò)聲音、警報(bào)燈來(lái)報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)地降升溫措施.系統(tǒng)基本硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2所示，其功能和原理如下.（1）AT89S52：負(fù)責(zé)中心運(yùn)算和控制，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個(gè)模塊地工作.（2）溫度溫度傳感器DS18B20：負(fù)責(zé)溫度與數(shù)字量地轉(zhuǎn)化.其

28、精度可精確到小數(shù)點(diǎn)后四位.（3）驅(qū)動(dòng)模塊：采用固態(tài)繼電器控制加熱4000W加熱器設(shè)備地方式.固態(tài)繼電器采用低電壓輸入方式，一般為DC 310V，本設(shè)計(jì)用+5V輸入方式.這樣控制部分與大功率部分實(shí)現(xiàn)隔離，可抑制干擾.實(shí)現(xiàn)以弱控強(qiáng).AT89S52DS18B20采溫度聲光報(bào)警LCD顯示模塊驅(qū)動(dòng)模塊鍵盤輸入模塊圖2-2 系統(tǒng)基本硬件結(jié)構(gòu)框圖（4）鍵盤輸入模塊：用4*1獨(dú)立地鍵盤.可以實(shí)現(xiàn)人工對(duì)溫度上、下限值地設(shè)定.（5）LCD顯示模塊：采用常用地LCD1602顯示溫度傳感器采集到地溫度，并且顯示采值時(shí)地時(shí)間，以及溫度上下限值.（6）紅、藍(lán)色LED，蜂鳴器：負(fù)責(zé)系統(tǒng)地報(bào)警功能.當(dāng)溫度超過(guò)用戶設(shè)定地上、下

29、限值時(shí)系統(tǒng)將報(bào)警.LED燈在單片機(jī)地控制下點(diǎn)亮，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，通知用戶采取相應(yīng)地措施.2.3 系統(tǒng)主要元件介紹本設(shè)計(jì)采用采用總線型結(jié)構(gòu)地設(shè)計(jì).由P0口作數(shù)據(jù)線，P0口和P2口共同作地址線.P2口地址高8位，P0口地址低8位.2.3.1 AT89S52單片機(jī)簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)采用地AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器.使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容.片上8K字節(jié)Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器.在單芯片上，擁有靈巧地8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈

30、活、超有效地解決方案.AT89S52單片機(jī)主要功能特點(diǎn)有：與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容；8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器；256字節(jié)RAM；1000次擦寫周期；全靜態(tài)操作：三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器；32位可編程I/O口線；雙數(shù)據(jù)指針；三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；八個(gè)中斷源（一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)）；全雙工UART串行通道；片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路；看門狗定時(shí)器；掉電標(biāo)識(shí)符；0Hz33Hz，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式.空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作.掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直

31、到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止，掉電后中斷可喚醒12.引腳圖如圖2-3所示.圖2-3 AT89S52單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu)示意圖VCC：電源（+5V）.GND：地.P0口：本次設(shè)計(jì)中P0口與P2口共同實(shí)現(xiàn)LCD顯示功能.P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路地雙向I/O口.作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平.對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入.當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用.在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻.在flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié).程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻.P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻地8位雙向I/O口，P2輸

32、出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平.對(duì)P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用.作為輸入使用時(shí)，被外部拉低地引腳由于內(nèi)部電阻地原因，將輸出電流（IIL）.在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址.在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)地內(nèi)部上拉發(fā)送1.在使用8位地址（如MOVX RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器地內(nèi)容.在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào).P1口：本次設(shè)計(jì)P1口中P1.0到P1.3接4個(gè)按鍵.按鍵P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻地8位雙向I/O口，p1輸出緩

33、沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平.對(duì)P1端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用.作為輸入使用時(shí)，被外部拉低地引腳由于內(nèi)部電阻地原因，將輸出電流（IIL）.此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2地外部計(jì)數(shù)輸（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2地觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）.在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié).P1口第二功能有，P1.0：T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2地外部計(jì)數(shù)輸入，時(shí)鐘輸出）P1.1：T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2地捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）P1.5：MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6：MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7：SCK（在系統(tǒng)編程用）

34、P3口：本設(shè)計(jì)中P3口將用于接收溫度信號(hào).P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻地8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平.對(duì)P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用.作為輸入使用時(shí)，被外部拉低地引腳由于內(nèi)部電阻地原因，將輸出電流（IIL）.P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示.在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào).本次設(shè)計(jì)P3口中P3.4將用于接收發(fā)送溫度型號(hào).P3引腳號(hào)第二功能有，P3.0：RXD（串行輸入）P3.1：TXD（串行輸出）P3.2：INT0（外部中斷0）P3.3：INT1（外部中斷1）P3.4：T0（定時(shí)

35、器0外部輸入）P3.5：T1（定時(shí)器1外部輸入）P3.6：WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7：RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）RESET：復(fù)位輸入.晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位.看門狗計(jì)時(shí)完成后，RST腳輸出96個(gè)晶振周期地高電平.特殊寄存器AUXR(地址8EH)上地DISRTO位可以使此功能無(wú)效.DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效.ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址地輸出脈沖.在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖.在一般情況下，ALE以晶振六分之一地固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使

36、用.然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過(guò).如果需要，通過(guò)將地址為8EH地SFR地第0位置“1”，ALE操作將無(wú)效.這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時(shí)有效.否則，ALE將被微弱拉高.這個(gè)ALE使能標(biāo)志位（地址為8EH地SFR地第0位）地設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效.PSEN：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào).AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活.EA/VPP：訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào).為使能從0000H到FFFFH地外部程序存

37、儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND.為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接Vcc.在flash編程期間，EA也接收12伏Vpp電壓.XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路地輸入端.XTAL2：振蕩器反相放大器地輸出端.2.3.2 1602液晶顯示器液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)，因此，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用地信息顯示器件了.本系統(tǒng)采用LCD1602液晶顯示模塊，它可以顯示兩行，每行16個(gè)字符，采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有很高地性價(jià)比. 1602采用標(biāo)準(zhǔn)地16腳接

38、口，其中VSS為地電源，VDD接5V正電源，VEE為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(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”，可通過(guò)一個(gè)10K地電位器調(diào)整對(duì)比度.RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器.RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作.當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù).E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令.D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線13.LCD1602管腳圖在Proteus中地代替元件如圖2-4所示.

39、圖2-4 LCD1602芯片管腳圖1602地接口與管腳功能表如表2-1所示.表2-1接口引腳及其功能引腳號(hào)符號(hào)狀態(tài)功能1Vss電源地2Vdd電源+5V3VEE液晶驅(qū)動(dòng)電源4RS輸入寄存器選擇5R/W輸入讀、寫操作6E輸入使能信號(hào)7DB0三態(tài)數(shù)據(jù)總線（LSB）8DB1三態(tài)數(shù)據(jù)總線9DB2三態(tài)數(shù)據(jù)總線10DB3三態(tài)數(shù)據(jù)總線11DB4三態(tài)數(shù)據(jù)總線12DB5三態(tài)數(shù)據(jù)總線13DB6三態(tài)數(shù)據(jù)總線14DB7三態(tài)數(shù)據(jù)總線（MSB）15LEDA輸入背光+5V16LEDK輸入背光地1602液晶模塊內(nèi)部地字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)存儲(chǔ)了160個(gè)點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母地大小寫、常用地符號(hào)、和

40、日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定地代碼，比如大寫地英文字母“A”地代碼是B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中地點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A”.1602液晶模塊內(nèi)部地控制器共有11條控制指令，如表2-2所示.表2-2 1602液晶模塊指令表指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清顯示0000000001光標(biāo)返回000000001置輸入模式00000001I/DS顯示開(kāi)/關(guān)控制0000001DCB光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L置功能00001DLNF置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址0001字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址（ACG）置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址001顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址（ADD）讀忙標(biāo)志或

41、地址01BF計(jì)數(shù)器地址（AC）寫數(shù)到CGRAM或DDRRAM10要寫地?cái)?shù)據(jù)從CGRAM或DDRRAM讀數(shù)11讀出地?cái)?shù)據(jù)1602液晶模塊地讀寫操作、屏幕和光標(biāo)地操作都可以通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn).（說(shuō)明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置.指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H.指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置.I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移.S：屏幕上所有文字是否左移或者右移.高電平表示有效，低電平則無(wú)效.指令4：顯示開(kāi)關(guān)控制.D：控制整體顯示地開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示.C：控制光標(biāo)地開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo).B

42、：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍.指令5：光標(biāo)或顯示移位.S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示地文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo).指令6：功能設(shè)置命令.DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線.N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示.F：低電平時(shí)顯示5x7地點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10地點(diǎn)陣字符.指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置.指令8：DDRAM地址設(shè)置.指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址.BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙.指令10：寫數(shù)據(jù).指令11：讀數(shù)據(jù).1602液晶顯示模塊可以和單片機(jī)AT89C51直接連接，其連接圖如圖2-5所示.圖2-5 16

43、02液晶模塊與8951單片機(jī)連接圖液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊地忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效.要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，表2-3是1602地內(nèi)部顯示地址.表2-3 1602液晶模塊內(nèi)部顯示地址圖123456789101112131415161000102030405060708090A0B0C0D0E0F2404142434445464748494A4B4C4D4E4F比如第二行第一個(gè)字符地地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符地位置呢？這樣不行，因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位

44、D7恒定為高電平1所以實(shí)際寫入地?cái)?shù)據(jù)應(yīng)該是B（40H)+B(80H)=B(C0H).2.3.3 DS18B20數(shù)字溫度傳感器DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)地1Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小地特點(diǎn)14.因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣地?cái)?shù)字溫度計(jì)，十分方便.DS18B20地性能特點(diǎn)：（1）DS18B20采用DALLAS公司獨(dú)特地“單線（1-Wire）總線”專有技術(shù)，通過(guò)串行通信接口（I/O）直接輸出被測(cè)溫度值（9位二進(jìn)制數(shù)，含符號(hào)位）.（2）測(cè)溫范圍是55+125.其分辯力為0.5，但若采用高分辨力模式，分辯力可達(dá)0.1.溫度/

45、數(shù)字量轉(zhuǎn)換時(shí)間地典型值為200ms，最大值為500 ms.（3）內(nèi)含64位經(jīng)過(guò)激光修正地只讀存儲(chǔ)器ROM，扣除8位產(chǎn)品系列號(hào)和8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC之后，產(chǎn)品序號(hào)占48位.出廠前就作為DS18B20唯一地產(chǎn)品序號(hào)，存入其ROM中，在構(gòu)成大型溫控系統(tǒng)時(shí)，允許在單線總線上掛接多片DS18B20.（4）適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī).（5）用戶可分別設(shè)定各路溫度地上、下限并寫入隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM中.利用報(bào)警搜索命令和尋址功能，可迅速識(shí)別出發(fā)生了溫度越限報(bào)警地器件.（6）內(nèi)含寄生電源.該器件既可以由單線總線供電，也可選用外部+5V電源（允許電壓范圍是3.45.5V），進(jìn)行溫度/數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)地工作電流約為1.5m

46、A，待機(jī)電流僅為25µA，典型功耗為5mW.DS18B20地引腳及其功能介紹：PR35封裝地DS18B20地引腳排列圖如圖2-6所示.圖2-6 DS18B20地引腳排列圖DS18B20詳細(xì)引腳功能描述如表2-4所示.表24 DS18B20引腳功能描述序號(hào)名稱引腳功能描述1GND地信號(hào)2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳.開(kāi)漏單總線接口引腳.當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源.3VDD可選擇地VDD引腳.當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地.DS1820地工作原理：DS1820地內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-7所示.由圖2-7可知，DS1820由三個(gè)主要數(shù)字器件組成： 64bit閃速ROM；溫度傳感器；非

47、易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL.64位ROM和單總線端口存儲(chǔ)器和控制邏輯存儲(chǔ)器溫度傳感器上觸發(fā)TH下觸發(fā)LH高速暫存器8位CRC產(chǎn)生器DQ內(nèi)部VddVdd電源檢測(cè)圖2-7 DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20內(nèi)部地64bit閃速ROM結(jié)構(gòu)如圖2-8所示.8bit校驗(yàn)CRC48bit序列號(hào)8bit工廠代碼（10H）MSB LSB MSB LSB MSB LSB圖2-8 DS1820內(nèi)部地64bit閃速ROM結(jié)構(gòu)圖當(dāng)總線為高電平時(shí)，DS1820從總線上獲得能量并儲(chǔ)存在內(nèi)部電容上.當(dāng)總線為低電平時(shí)，由電容向DS1820供電.DS1820地測(cè)溫原理：內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)一個(gè)受溫度影響地振蕩器地脈沖計(jì)數(shù)，低溫時(shí)

48、振蕩器地脈沖可以通過(guò)門電路，而當(dāng)?shù)竭_(dá)某一設(shè)置高溫時(shí)振蕩器地脈沖無(wú)法通過(guò)門電路.計(jì)數(shù)器設(shè)置為-55時(shí)地值，如果計(jì)數(shù)器到達(dá)0之前，門電路未關(guān)閉，則溫度寄存器地值將增加，這表示當(dāng)前溫度高于-55.同時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位在當(dāng)前溫度值上，電路對(duì)振蕩器地溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，計(jì)數(shù)器重新開(kāi)始計(jì)數(shù)直到回零.如果門電路仍然未關(guān)閉，則重復(fù)以上過(guò)程.溫度表示值為9bit，高位為符號(hào)位，其結(jié)構(gòu)如下圖2-9所示15. MSB LSB111001110圖2-9 溫度表示值9bit結(jié)構(gòu)圖對(duì)DS1820地使用，多采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集.處理時(shí)，將DS1820信號(hào)線與單片機(jī)一位口線相連，單片機(jī)可掛接多片DS1820，從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度檢測(cè)

49、系統(tǒng).系統(tǒng)對(duì)DS1820地操作以ROM命令和存儲(chǔ)器命令形式出現(xiàn).（1）ROM命令代碼及其含義READROM命令代碼33H：如果只有一片DS1820，可用此命令讀出其序列號(hào)，若在線DS1820多于一個(gè)，將發(fā)生沖突.MATCHROM命令代碼55H：多個(gè)DS1820在線時(shí)，可用此命令匹配一個(gè)給定序列號(hào)地DS1820，此后地命令就針對(duì)該DS1820.SKIPROM命令代碼CCH：此命令執(zhí)行后地存儲(chǔ)器操作將針對(duì)在線地所有DS1820.SEARCHRDH命令代碼F0H：用以讀出在線地DS1820地序列號(hào).ALARMSEARCH命令代碼ECH：當(dāng)溫度值高于TH或低于TL中地?cái)?shù)值時(shí)，此命令可以讀出報(bào)警地DS1

50、820.（2）存儲(chǔ)器操作命令代碼及其含義WRITESCRATCHPAD命令代碼4EH：寫兩個(gè)字節(jié)地?cái)?shù)據(jù)到溫度寄存器.READSCRATCHPAD命令代碼BEH：讀取溫度寄存器地溫度值.COPYSCRATCHPAD命令代碼48H：將溫度寄存器地?cái)?shù)值拷貝到EERAM中，保證溫度值不丟失.CONVERT命令代碼44H：?jiǎn)?dòng)在線DS1280做溫度A/D轉(zhuǎn)換.RECALL EE命令代碼B8H：將EERAM中地?cái)?shù)值拷貝到溫度寄存器中.READPOWERSUPPLY命令代碼B4H：在本命令送到DS1280之后地每一個(gè)讀數(shù)據(jù)間隙，指出電源模式：“0”為寄生電源；“1”為外部電源.DS18B20地使用方法：由于

51、DS18B20采用地是1Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)地雙向傳輸，而對(duì)AT89S51單片機(jī)來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件地方法來(lái)模擬單總線地協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì)DS18B20芯片地訪問(wèn)16.由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫地?cái)?shù)據(jù)位有著嚴(yán)格地時(shí)序要求.DS18B20有嚴(yán)格地通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)卣_性和完整性.該協(xié)議定義了幾種信號(hào)地時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序.所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備.而每一次命令和數(shù)據(jù)地傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完

52、成數(shù)據(jù)接收.數(shù)據(jù)和命令地傳輸都是低位在先.其復(fù)位時(shí)序圖如2-10所示：圖2-10 DS18B20地復(fù)位時(shí)序圖DS18B20地讀時(shí)序：對(duì)于DS18B20地讀時(shí)序分為讀0時(shí)序和讀1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程.對(duì)于DS18B20地讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上.DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過(guò)程，至少需要60us才能完成.其讀時(shí)序圖如2-11所示.DS18B20地寫時(shí)序：對(duì)于DS18B20地寫時(shí)序仍然分為寫0時(shí)序和寫1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程.對(duì)于DS18B20寫0時(shí)序和寫1時(shí)序地要求不同，當(dāng)要寫0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在

53、15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上地“0”電平，當(dāng)要寫1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線17.其寫時(shí)序如圖2-12所示.圖2-11 DS18B20地讀時(shí)序圖圖2-12 DS18B20地寫時(shí)序圖2.3.4 固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器（亦稱固體繼電器）英文名稱為Solid State Relay，簡(jiǎn)稱SSR.它是用半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點(diǎn)作為切換裝置地具有繼電器特性地?zé)o觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件，單相SSR為四端有源器件，其中兩個(gè)輸入控制端，兩個(gè)輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號(hào)到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài).用隔離器件實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)載端地隔離.固態(tài)繼

54、電器地輸入端用微小地控制，達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大負(fù)載.固態(tài)繼電器是具有隔離功能地?zé)o觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)，在開(kāi)關(guān)過(guò)程中無(wú)機(jī)械接觸部件，因此固態(tài)繼電器除具有與一樣地功能外，還具有邏輯電路兼容，耐振耐機(jī)械沖擊，安裝位置無(wú)限制，具有良好地防潮防霉防腐蝕性能，在防爆和防止臭氧污染方面地性能也極佳，輸入功率小，靈敏度高，控制功率小，好，噪聲低和工作頻率高等特點(diǎn).固態(tài)專用地固態(tài)繼電器可以具有短路保護(hù)，過(guò)載保護(hù)和過(guò)熱保護(hù)功能，與組合邏輯固化封裝就可以實(shí)現(xiàn)用戶需要地智能模塊，直接用于控制系統(tǒng)中.固態(tài)繼電器目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外圍接口設(shè)備、恒溫系統(tǒng)、調(diào)溫、電爐加溫控制、電機(jī)控制、數(shù)控機(jī)械、遙控系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化裝置中.另外在化工

55、、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場(chǎng)合中都有大量使用.固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路，隔離（耦合）和輸出電路.輸入：按輸入電壓地不同類別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種.隔離：固態(tài)繼電器地輸入與輸出電路地隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種：光電耦合通常使用光電二極管，光電二極管雙向光控可控硅，光伏電池，實(shí)現(xiàn)控制側(cè)與負(fù)載側(cè)隔離控制；高頻變壓器耦合是利用輸入地控制信號(hào)產(chǎn)生地自激經(jīng)耦合到次級(jí)，經(jīng)檢波整流，邏輯電路處理形成驅(qū)動(dòng)信號(hào).輸出電路：SSR地功率開(kāi)關(guān)直接接入電源與負(fù)載端，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電源地通斷切換.2.4 本章小結(jié)本章主要分析了部分芯片地選型并確定了系統(tǒng)地方案.介紹了系統(tǒng)組成模塊及其工作原理，還給出了所用元件地簡(jiǎn)介，為后面地設(shè)計(jì)作準(zhǔn)備.通過(guò)本章地說(shuō)明和分析易知：溫度采集模塊采用DS18B20；顯示模塊采用LCD1602；單片機(jī)選用AT89S52芯片；按鍵模塊采用獨(dú)立按鍵；采用固態(tài)繼電器控制加熱設(shè)備地方式.電源模塊方面，系統(tǒng)各個(gè)模塊均采用+5V地電源供電.3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)