單片機(jī)教學(xué)案例基于18b20溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 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)情境八 基于18b20溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.項(xiàng)目任務(wù)分析溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作溫度測(cè)量溫度顯示溫度調(diào)節(jié)功能設(shè)置電源傳感器顯示電路升降溫度按鍵電源電路型號(hào)和電路LED或LCD加熱制冷鍵盤電路電源器件 設(shè)計(jì)課題：設(shè)計(jì)單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求完成以下任務(wù)： 1、設(shè)計(jì)系統(tǒng)可自動(dòng)完成對(duì)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。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：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)。 經(jīng)過(guò)前兩個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，對(duì)單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)有了一定的了解，其中顯示、鍵盤

2、、電源、單片機(jī)電路設(shè)計(jì)等有一定的認(rèn)識(shí)，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、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)安裝與調(diào)試， 當(dāng)?shù)谝徊酵瓿珊筮@些相對(duì)容易了，和前面項(xiàng)目工作差不多，只是多花時(shí)間完成每一步，當(dāng)然設(shè)計(jì)前對(duì)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1.項(xiàng)目任務(wù)分析提出項(xiàng)目和任務(wù)學(xué)生試驗(yàn)論證老師匯總規(guī)劃實(shí)施步驟安裝與調(diào)試項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程理實(shí)一體化模式電路和程序設(shè)計(jì)1.項(xiàng)目任務(wù)分析溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃溫度測(cè)量精度傳感器安裝位置型號(hào)和電路單片機(jī)程序經(jīng)AD轉(zhuǎn)換傳感器數(shù)字傳感器傳感器型號(hào)、讀取方法傳感器型號(hào)、連接方法單片機(jī)接口1.項(xiàng)目任務(wù)

3、分析溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃幾位數(shù)字驅(qū)動(dòng)方式電路試驗(yàn)動(dòng)態(tài)顯示行列驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電路LCD驅(qū)動(dòng)電路電路試驗(yàn)溫度顯示顯示電路LED或LCD1.項(xiàng)目任務(wù)分析溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃執(zhí)行部件溫度設(shè)置控制范圍按鍵個(gè)數(shù)加熱器加熱壓縮機(jī)制冷鍵盤電路六個(gè)按鍵掃描方式功能設(shè)置按鍵鍵盤電路1.項(xiàng)目任務(wù)分析溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃溫度調(diào)節(jié)升降溫度加熱制冷溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作傳感器溫度顯示溫度調(diào)節(jié)功能設(shè)置電源由程序協(xié)調(diào)各部分工作1.項(xiàng)目任務(wù)分析溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃2.項(xiàng)目任務(wù)分解總體方案和論證 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(dòng)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。

4、 2、顯示溫度，用3個(gè)數(shù)碼管顯示溫度，采用掃描方式，字驅(qū)動(dòng)要用去7-8條I/O線，位驅(qū)動(dòng)用去3條線。只是設(shè)置溫度和實(shí)時(shí)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(shí)間，可采用單片機(jī)定時(shí)器加軟件校時(shí)的方法產(chǎn)生，就不占用口線，如果用外接時(shí)鐘芯片，當(dāng)計(jì)劃外接串行時(shí)鐘芯片DS1302，以防掉電和今后改進(jìn)設(shè)計(jì)，就會(huì)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 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(dòng)，節(jié)

5、省出4條口線，用PNP三極管作位驅(qū)動(dòng)，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(dòng)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(lái)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，溫度傳感器用SIP4插座，四六個(gè)功能鍵，一個(gè)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2.項(xiàng)目任務(wù)分解硬件設(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

6、號(hào)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(duì)復(fù)雜，可能花很多時(shí)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，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2.項(xiàng)目任務(wù)分解軟件設(shè)計(jì) 本次軟件設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是傳感器和串行存儲(chǔ)器，精確溫度控制時(shí)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(gè)主程序框架，由主程序、中斷子程序、子程序三

7、部分組成，用于測(cè)試電路，這個(gè)程序可完成計(jì)時(shí)顯示測(cè)試，完成了鍵掃描測(cè)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，或者重新設(shè)計(jì)程序。也就是說(shuō)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2.項(xiàng)目任務(wù)分解傳感器 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，通常被控信號(hào)是由傳感器檢測(cè)得到的模擬電量，其信號(hào)幅值隨時(shí)間連續(xù)變化。而單片機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)或脈沖信號(hào)。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

8、逼近式AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度較高。 3.項(xiàng)目任務(wù)步驟溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃1、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(guò)該電路及實(shí)驗(yàn)來(lái)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A/D轉(zhuǎn)換器 為了減少擴(kuò)展接口電路對(duì)單片機(jī)引腳資源的占用，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，近年來(lái)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(shí)時(shí)鐘、LCD顯示驅(qū)動(dòng)器等。串行接口常用的標(biāo)準(zhǔn)有Philips公司的I2C總線，MOTORO

9、LA公司的SPI等。由于一般MCS-51系列單片機(jī)上沒(méi)有相應(yīng)接口模塊，擴(kuò)展時(shí)要根據(jù)接口器件要求，用并行口線仿真控制時(shí)序。3.項(xiàng)目任務(wù)步驟溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃位驅(qū)動(dòng)字驅(qū)動(dòng)247鍵盤6個(gè)溫度顯示3+3位數(shù)字傳感器AT89S51單片機(jī)加熱與制冷電源溫度控制系統(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.項(xiàng)目任務(wù)步驟串行存儲(chǔ)器溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作加熱制冷功率驅(qū)動(dòng)電路和程序溫度顯示電路LED或LCD和顯示程序單片機(jī)系統(tǒng)程序傳感器鍵盤電路和程序電源電路和元器件 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(lái)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(dòng)電路、單片機(jī)程序教

10、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.項(xiàng)目任務(wù)步驟溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃1. DALLAS公司DS18B20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(cè)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 ?，F(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)溫度測(cè)量，新的產(chǎn)品支持3V的電壓范圍， DS18B20可以程序設(shè)定912位的分辨率，精度

11、為0.5C。用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存。DS1822與 DS18B20軟件兼容，是DS18B20的簡(jiǎn)化版本。省略了存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度、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 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(hào)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(shí)接地）。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。1. DALLAS公司DS18

12、B20基本參數(shù) 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）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(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。1. DALLAS公司DS18B20基本參數(shù) 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(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特（位）的RA

13、M中，Bit0是最低位,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)值乘于即可得到實(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. DALLAS公司DS18B20基本參數(shù) 溫度控制部分 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM(數(shù)據(jù)緩沖寄存器)和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2RAM,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(chǔ)器包含了8個(gè)連續(xù)字

14、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. DALLAS公司DS18B20基本參數(shù) 溫度控制部分 該寄存器的低五位一直都是1 ，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20處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，用戶不要去改動(dòng)。R1和R0用來(lái)設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18

15、B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位）. 1. DALLAS公司DS18B20基本參數(shù) 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(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì)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(duì)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（輸出高），DS18B20收到信號(hào)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(hào)表示復(fù)位成功。1. DALLAS公司DS18B20基本參數(shù) 溫度控制部分 DS1820雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接

16、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(wèn)題： (1)較小的硬件開銷需要相對(duì)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(duì)DS1820進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)DS1820操作部分最好采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。由于本節(jié)技術(shù)復(fù)雜性，對(duì)一般讀者DS18B20內(nèi)容只作閱讀。 2.溫度傳感器DS1820使用中注意事項(xiàng) 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(wèn)題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè)DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上

17、所掛DS1820超過(guò)8個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。(3)連接DS1820的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò)50m時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，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(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長(zhǎng)。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻?。因此，在用DS1820進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問(wèn)題。2.溫度傳感器DS1820使用中注意事項(xiàng) 溫度控制部分2.溫度傳感器DS1820使用中注意事項(xiàng) 溫度控制部

18、分 (4)在DS18B20測(cè)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DS18B20的返回信號(hào)，一旦某個(gè)DS18B20接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序會(huì)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(shí)也要給予一定的重視。測(cè)溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對(duì)線接地線與信號(hào)線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地.當(dāng)用和DS18B20相連接時(shí)參考程序如下。 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 1000HMAIN: LCALL INIT_18B20 ；調(diào)復(fù)位子程序MOV A,#0CCH LCALL WRITE_18

19、B20 ； 跳過(guò)讀序列號(hào)操作MOV A,#4EH ；寫限制溫度命令LCALL WRITE_18B20 2.溫度傳感器DS1820使用中注意事項(xiàng) 溫度控制部分整體設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求一升水由1kw的電爐加熱,要求水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定,并能在環(huán)境溫度降低時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整,以保持設(shè)的的溫度基本不變.1.1 基本要求1.2 主要性能指標(biāo)1.溫度設(shè)定范圍:4090C,最小區(qū)分度為1 C2.控制精度:溫度控制的靜態(tài)誤差1 C3.用十進(jìn)制數(shù)碼顯示實(shí)際水溫.4.能打印實(shí)際測(cè)量值1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求整體設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.3 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)

20、節(jié)時(shí)間和超調(diào)量3.溫度控制的靜態(tài)誤差0.2 C4.能自動(dòng)顯示水溫隨時(shí)間變化的曲線2 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)2.1 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:本例將單片機(jī)為核心構(gòu)建控制應(yīng)用系統(tǒng)2 總體論證整體設(shè)計(jì)2.2 確定系統(tǒng)功能,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(dòng)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(shí)顯示給定溫度與水溫實(shí)測(cè)值4.可以打印給定溫度和水溫實(shí)測(cè)值本系統(tǒng)主要性能指標(biāo)如下:1.溫度設(shè)定范圍:4090 C

21、,最小區(qū)分度為1 C2.溫度控制靜態(tài)誤差1 C3.雙3位LED數(shù)碼管顯示4.采用微型打印機(jī)打印2 總體論證整體設(shè)計(jì)3 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)3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 軟,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(shí)間為4.186s,由此可見,對(duì)于指令執(zhí)行時(shí)間極其短的單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),控制速度幾乎沒(méi)有任何限制.2.軟、硬件功能劃分 硬件主要功能：溫度信號(hào)的傳感,放大,A/D轉(zhuǎn)換 及輸出信號(hào)的功率放大. 軟件主要功能：PID運(yùn)算,輸入信號(hào)濾波,大部分 控制過(guò)程.整體設(shè)計(jì)3 系

22、統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能劃分,指標(biāo)分配和框圖構(gòu)成傳感器信號(hào)放大A/D電爐功率放大單片機(jī)基本系統(tǒng)鍵盤顯示微型打印機(jī)系統(tǒng)組成方框圖整體設(shè)計(jì)輸入通道硬件線路設(shè)計(jì)4 硬件開發(fā)硬件電路設(shè)計(jì)與制作整體設(shè)計(jì)輸出通道硬件線路設(shè)計(jì)4 硬件開發(fā)硬件電路設(shè)計(jì)與制作整體設(shè)計(jì)人機(jī)對(duì)話通道整體設(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)硬件電路的調(diào)試整體設(shè)計(jì)1、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)硬件電路的調(diào)試整體設(shè)計(jì)人機(jī)通道調(diào)試A LED顯示B 鍵盤輸入4 硬件開發(fā)硬件電路的調(diào)試整體設(shè)計(jì)前向通道調(diào)試A 靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)整B A/D轉(zhuǎn)換器調(diào)試4 硬件開發(fā)硬件電路的調(diào)試整體設(shè)計(jì)后向通道調(diào)試A 靜態(tài)調(diào)試B 動(dòng)態(tài)調(diào)試4 硬件開發(fā)硬件電路的調(diào)試整體設(shè)計(jì)5 軟件開發(fā)1 確定輸入/輸出關(guān)系、數(shù)學(xué)模型和算法2 劃分程序模塊,編寫程序流程圖3 編寫程序并翻譯成目標(biāo)程序4 軟件調(diào)試整體設(shè)計(jì)5 軟件開發(fā)5