基于單片機(jī)的溫度控制綜合系統(tǒng)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)THETEMPRETURECONTROLSYSTEMBASEDONSINGLECHIPMICROCOMPUTER學(xué)院（部）：電氣和信息工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師：年05月25日基于單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)摘要本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為關(guān)鍵溫度控制系統(tǒng)工作原理和設(shè)計(jì)方法。溫度信號(hào)由溫度芯片DS18B20采集，并以數(shù)字信號(hào)方法傳送給單片機(jī)。文中介紹了該控制系統(tǒng)硬件部分，包含：溫度檢測(cè)電路、溫度控制電路、PC機(jī)和單片機(jī)串口通訊電路和部分接口電路。單片機(jī)經(jīng)過對(duì)信號(hào)進(jìn)行對(duì)應(yīng)處理，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制目標(biāo)。文中還著重介紹了軟件設(shè)計(jì)部分，在這里采取模塊化結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵模塊有：數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號(hào)處理程序、繼電器控制程序、超溫報(bào)警程。該控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)存放相關(guān)溫度數(shù)據(jù)并統(tǒng)計(jì)目前時(shí)間。系統(tǒng)程序關(guān)鍵包含主程序，讀出溫度子程序，計(jì)算溫度子程序、按鍵處理程序、LCD顯示程序和數(shù)據(jù)存放程序等。關(guān)鍵詞：AT89C51，單片機(jī)，DS18B20溫度芯片，溫度控制THETEMPRETURECONTROLSYSTEMBASEDONSINGLECHIPMICROCOMPUTERABSTRACTTheat89c51monolithicintegratedcircuitistakeascoretemperaturecontrolsystem'sprincipleofworkanddesignmethod.ThetemperaturesignalbythetemperaturechipDS18B20gathering,andtransmitsbydigitalsignal'swayforthemonolithicintegratedcircuit.Thecontrolsystem'shardwarepartisintroduced.Including:Temperature,examination,electric,circuit,temperature-controlcircuit,PCmachineandmonolithicintegratedcircuitserialportcommunicationchannelandsomeinterfacecircuit.Themonolithicintegratedcircuitthroughcarriesoncorrespondingprocessingtothesignal,thusrealizesthetemperaturecontrolgoal.Inthearticlealsoemphaticallyintroducedthesoftwaredesignpart,usesthemodularstructureinhere,themainmoduleincludes:Nixietubedisplaysequence,keyboardscanningandpressedkeydisposalprocedure,temperaturesignalprocessingprocedure,black-whitecontrolprocedure,excesstemperaturewarningprocedure.KEYWORDS：AT89C51monolithicintegratedcircuit，DS1820temperaturechip，temperaturecontrol，serialportcommunication目錄TOC\o"1-3"\h\u20416摘要（漢字） I9932摘要（英文） II195521緒論 1138701.1中外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展情況 164181.1.1國(guó)外溫度測(cè)控系統(tǒng)研究 1163001.1.2中國(guó)溫度測(cè)控系統(tǒng)研究 134531.2溫度控制系統(tǒng)研究意義 143131.3溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法 4280542方案設(shè)計(jì) 6133852.1系統(tǒng)工作原理 6123162.2各模塊設(shè)計(jì) 6252932.2.1溫度傳感器電路 6221252.2.2通用鍵盤顯示電路設(shè)計(jì) 876522.2.3溫度控制及超溫報(bào)警電路 9205192.2.4數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì) 1141832.2.5數(shù)據(jù)存放器擴(kuò)展模塊 12143493硬件介紹 14145

3.1AT89C51單片機(jī)介紹 14160673.1.1關(guān)鍵特征 14309453.1.2管腳說明 15308703.1.3振蕩器特征 1627453.1.4芯片擦除 1636483.28279芯片介紹 17196573.2.1引腳介紹 17294913.2.28279編程方法 19298703.2.38279操作 2167013.2.48279編程舉例 2315503.362256芯片介紹 25242583.3.162256引腳功效 25110883.3.262256引腳圖 26324073.474LS373介紹 27253743.5DS1820介紹 27160953.5.1DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) 28251653.5.2DS18B20溫度傳感器存放器 2871363.5.3DS1820使用中注意事項(xiàng) 29275874軟件設(shè)計(jì) 3135134.1程序結(jié)構(gòu)分析 3173374.2子程序設(shè)計(jì) 34215824.2.1讀出溫度子程序 34305144.2.2LED數(shù)碼顯示管程序 3529394.2.3鍵盤掃描及按鍵處理子程序 3621645結(jié)束語 374608參考文件 3910789致謝 401緒論1.1中外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展情況1.1.1國(guó)外溫度測(cè)控系統(tǒng)研究國(guó)外對(duì)溫度控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。先是采取模擬式組合儀表，采集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)行指示、統(tǒng)計(jì)和控制。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在正開發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)多因子綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國(guó)溫度測(cè)控技術(shù)發(fā)展很快，部分國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無人化方向發(fā)展。1.1.2中國(guó)溫度測(cè)控系統(tǒng)研究中國(guó)對(duì)于溫度測(cè)控技術(shù)研究較晚，始于20世紀(jì)80年代。中國(guó)工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國(guó)家溫度測(cè)控技術(shù)基礎(chǔ)上，才掌握了溫度室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于對(duì)溫度單項(xiàng)環(huán)境因子控制。中國(guó)溫度測(cè)控設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡(jiǎn)單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。在技術(shù)上，以單片機(jī)控制單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無真正意義上多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在較大差距。中國(guó)溫度測(cè)量控制現(xiàn)實(shí)狀況還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)成工廠化程度，生產(chǎn)實(shí)際中仍然有很多問題困擾著我們，存在著裝備配套能力差，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點(diǎn)。中國(guó)生產(chǎn)溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國(guó)、德國(guó)等優(yōu)異國(guó)家相比，仍然有著較大差距。成熟溫控產(chǎn)品關(guān)鍵以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)PID控制器為主，它們只能適應(yīng)通常溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場(chǎng)所智能化、自適應(yīng)控制儀表，中國(guó)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用控制儀表較少。伴隨中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及加入WTO，中國(guó)政府及企業(yè)對(duì)此全部很重視，對(duì)相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了部分國(guó)家、企業(yè)研發(fā)中心，開展創(chuàng)新性研究，使中國(guó)儀表工業(yè)得到了快速發(fā)展。1.2溫度控制系統(tǒng)研究意義二十一世紀(jì)是科技高速發(fā)展信息時(shí)代，電子技術(shù)、微型單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用更是空前廣泛，伴伴隨科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)不停發(fā)展，需要對(duì)多種參數(shù)進(jìn)行溫度測(cè)量。所以溫度一詞在生產(chǎn)生活之中出現(xiàn)頻率日益增多，和之相對(duì)應(yīng)，溫度控制和測(cè)量也成為了生活生產(chǎn)中頻繁使用詞語，同時(shí)它們?cè)诟餍懈鳂I(yè)中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。如在日趨發(fā)達(dá)工業(yè)之中，利用測(cè)量和控制溫度來確保生產(chǎn)正常運(yùn)行。在農(nóng)業(yè)中，用于確保蔬菜大棚恒溫保產(chǎn)等。溫度是表征物體冷熱程度物理量，溫度測(cè)量則是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中一個(gè)很關(guān)鍵而普遍參數(shù)。溫度測(cè)量及控制對(duì)確保產(chǎn)品質(zhì)量、提升生產(chǎn)效率、節(jié)省能源、生產(chǎn)安全、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到很關(guān)鍵作用。因?yàn)闇囟葴y(cè)量普遍性，溫度傳感器數(shù)量在多種傳感器中居首位。而且伴隨科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)不停發(fā)展，溫度傳感器種類還是在不停增加豐富來滿足生產(chǎn)生活中需要。在單片機(jī)溫度測(cè)量系統(tǒng)中關(guān)鍵是測(cè)量溫度、控制溫度和保持溫度，溫度測(cè)量是工業(yè)對(duì)象中關(guān)鍵被控參數(shù)之一。所以，單片機(jī)溫度測(cè)量則是對(duì)溫度進(jìn)行有效測(cè)量，而且能夠在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，尤其在電力工程、化工生產(chǎn)、機(jī)械制造、冶金工業(yè)等關(guān)鍵工業(yè)領(lǐng)域中，擔(dān)負(fù)著關(guān)鍵測(cè)量任務(wù)。在日常生活中，也可廣泛實(shí)用于地?zé)?、空調(diào)器、電加熱器等多種家庭室溫測(cè)量及工業(yè)設(shè)備溫度測(cè)量場(chǎng)所。但溫度是一個(gè)模擬量，假如采取合適技術(shù)和元件，將模擬溫度量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量雖不困難，但電路較復(fù)雜，成本較高。現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)，工程建設(shè)及日常生活中溫度控制全部起著關(guān)鍵作用，早期溫度控制關(guān)鍵用于工廠時(shí)間生產(chǎn)中，能起到實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)，提升生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量之用。伴隨大家生活質(zhì)量提升，現(xiàn)代社會(huì)中溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面也應(yīng)用于酒店，廠房和家庭生活中，在有些應(yīng)用中，如高精度生產(chǎn)廠房，對(duì)溫度要求極其嚴(yán)格，溫度改變極有可能對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品造成極大影響。所以，這就需要一個(gè)能夠立即檢測(cè)溫度改變和溫度改變?cè)O(shè)備，提供溫度數(shù)據(jù)值，使大家對(duì)溫度改變做立即調(diào)整，多點(diǎn)溫度控制可依據(jù)大家不一樣應(yīng)用環(huán)境自行設(shè)置該環(huán)境溫度值，立即反應(yīng)生產(chǎn)，生活中溫度改變使大家能立即看到溫度改變第一手資料，提醒大家溫度改變情況，幫助大家能立即調(diào)整，起到溫度報(bào)警作用，使溫度控制愈加好服務(wù)于社會(huì)生產(chǎn)，生活。電子技術(shù)飛速發(fā)展，給人類生活帶來了根本變革，尤其是伴隨大規(guī)模集成電路產(chǎn)生而出現(xiàn)了微型計(jì)算機(jī)，更是將人類社會(huì)帶入了一個(gè)新時(shí)代。利用微機(jī)強(qiáng)大功效。大家能夠完成多種多樣控制。然而，微機(jī)造價(jià)高，對(duì)于大多數(shù)工業(yè)控制來說，也并不需要微機(jī)那樣強(qiáng)大功效，于是單片機(jī)就利用而生了。單片機(jī)其實(shí)就是一個(gè)簡(jiǎn)化微機(jī)，將微機(jī)CPU，存放器，I/O接口。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等集成在一片芯片上就是單片機(jī)了，它關(guān)鍵用來完成多種控制功效。相對(duì)微機(jī)來說，單片機(jī)價(jià)格低，很適合于應(yīng)用在簡(jiǎn)單控制場(chǎng)所以降低成本。另外，單片機(jī)是根據(jù)工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)，其可靠性很高，可在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境下運(yùn)行。單片機(jī)依靠其高可靠性和極高性價(jià)比，在工業(yè)控制，數(shù)據(jù)采集，智能化儀表，家用電器等方面得到極為廣泛應(yīng)用。溫度是表征物體冷熱程度物理量，溫度測(cè)量則是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中一個(gè)很關(guān)鍵而普遍參數(shù)。溫度測(cè)量及控制對(duì)確保產(chǎn)品質(zhì)量、提升生產(chǎn)效率、節(jié)省能源、生產(chǎn)安全、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到很關(guān)鍵作用。因?yàn)闇囟葴y(cè)量普遍性，溫度傳感器數(shù)量在多種傳感器中居首位。而且伴隨科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)不停發(fā)展，溫度傳感器種類還是在不停增加豐富來滿足生產(chǎn)生活中需要。在單片機(jī)溫度測(cè)量系統(tǒng)中關(guān)鍵是測(cè)量溫度、控制溫度和保持溫度，溫度測(cè)量是工業(yè)對(duì)象中關(guān)鍵被控參數(shù)之一。所以，單片機(jī)溫度測(cè)量則是對(duì)溫度進(jìn)行有效測(cè)量，而且能夠在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，尤其在電力工程、化工生產(chǎn)、機(jī)械制造、冶金工業(yè)等關(guān)鍵工業(yè)領(lǐng)域中，擔(dān)負(fù)著關(guān)鍵測(cè)量任務(wù)。在日常生活中，也可廣泛實(shí)用于地?zé)?、空調(diào)器、電加熱器等多種家庭室溫測(cè)量及工業(yè)設(shè)備溫度測(cè)量場(chǎng)所。但溫度是一個(gè)模擬量，假如采取合適技術(shù)和元件，將模擬溫度量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量雖不困難，但電路較復(fù)雜，成本較高。溫度、濕度和人類生產(chǎn)、生活有著親密關(guān)系，同時(shí)也是工業(yè)生產(chǎn)中最常見最基礎(chǔ)工藝參數(shù)，比如機(jī)械、電子、石油、化工等各類工業(yè)中廣泛需要對(duì)溫度濕度檢測(cè)和控制。而且伴隨大家生活水平提升，大家對(duì)自己生存環(huán)境越來越關(guān)注。而空氣中溫濕度改變和人體舒適度和情緒全部有直接影響，所以對(duì)溫度濕度檢測(cè)及控制就很有必需了。

伴隨科技飛速發(fā)展和普及，高性能設(shè)備越來越多，各行各業(yè)對(duì)溫濕度要求也越來越高。傳統(tǒng)溫濕度檢測(cè)模式是以人為基礎(chǔ)，依靠人工輪番值班，人工巡回查看等方法來測(cè)量和統(tǒng)計(jì)環(huán)境情況信息。在這種模式下，不僅效率低不利于人才資源充足利用，而且缺乏科學(xué)性，很多重大事故全部是由人為原因造成，人工維護(hù)缺乏完整管理系統(tǒng)。而問世監(jiān)控系統(tǒng)就能夠處理這么人才資源浪費(fèi)，管理不立即問題，這是因?yàn)樗悄芑O(shè)計(jì)所決定。故此次設(shè)計(jì)對(duì)于類似項(xiàng)目還含有普遍意義。8051單片機(jī)是常見于控制芯片，在智能儀器儀表、工業(yè)檢測(cè)控制、機(jī)電一體化等方面取得了令人矚目標(biāo)結(jié)果，用其作為溫濕度控制系統(tǒng)實(shí)力也很多。使用8051單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度全程自動(dòng)控制，而且8051單片機(jī)易于學(xué)習(xí)掌握，性價(jià)比高。

使用8051型單片機(jī)設(shè)計(jì)溫濕度控制系統(tǒng)，能夠即時(shí)正確反應(yīng)溫室內(nèi)溫度和適度改變。完成諸如升溫到特定溫度、降溫到特定溫度。在溫度上下限范圍內(nèi)保持恒溫等多個(gè)控制方法，在濕度控制方面也是如此。將此系統(tǒng)應(yīng)用到溫室當(dāng)中無疑為植被生長(zhǎng)提供了愈加適宜環(huán)境。對(duì)于大棚種植和花圃、花卉栽培，必需在一些特定環(huán)境安裝溫濕度裝置對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。本系統(tǒng)能夠立即、正確反應(yīng)室內(nèi)溫度和濕度改變，能夠滿足溫濕度控制要求。溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域,如家電、汽車、材料、電力電子等,常見控制電路依據(jù)應(yīng)用場(chǎng)所和所要求性能指標(biāo)有所不一樣,在工業(yè)企業(yè)中,怎樣提升溫度控制對(duì)象運(yùn)行性能一直以來全部是控制人員和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員努力處理問題。這類控制對(duì)象慣性大,滯后現(xiàn)象嚴(yán)重,存在很多不確定原因,難以建立正確數(shù)學(xué)模型,從而造成控制系統(tǒng)性能不佳,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象。傳統(tǒng)繼電器調(diào)溫電路簡(jiǎn)單實(shí)用,但因?yàn)槔^電器動(dòng)作頻繁,可能會(huì)因觸點(diǎn)不良而影響正常工作。控制領(lǐng)域還大量采取傳統(tǒng)PID控制方法,但PID控制對(duì)象模型難以建立,而且當(dāng)擾動(dòng)原因不明確時(shí),參數(shù)調(diào)整不便仍是普遍存在問題。而采取數(shù)字溫度傳感器DS18B20，因其內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)愈加簡(jiǎn)單，而且降低了溫度測(cè)量轉(zhuǎn)換時(shí)精度損失，使得測(cè)量溫度愈加正確。數(shù)字溫度傳感器DS18B20只用一個(gè)引腳即可和單片機(jī)進(jìn)行通信，大大降低了接線麻煩，使得單片機(jī)愈加含有擴(kuò)展性。因?yàn)镈S18B20芯片小型化，愈加能夠經(jīng)過單跳數(shù)據(jù)線就能夠和主電路連接，故能夠把數(shù)字溫度傳感器DS18B20做成探頭，探入到狹小地方，增加了實(shí)用性。更能串接多個(gè)數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行范圍溫度檢測(cè)。1.3溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法溫度控制電路廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域,如家電、汽車、材料、電力電子等,常見控制電路依據(jù)應(yīng)用場(chǎng)所和所要求性能指標(biāo)有所不一樣,傳統(tǒng)繼電器調(diào)溫電路簡(jiǎn)單實(shí)用,但因?yàn)槔^電器動(dòng)作頻繁,可能會(huì)因觸點(diǎn)不良而影響正常工作。采取主回路無觸點(diǎn)控制,克服繼電器接觸不良缺點(diǎn),且維修方便,缺點(diǎn)是溫度控制范圍小,精度不高。本文就最近幾年快速發(fā)展PID溫控,模糊控制,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制在溫度控制中應(yīng)用做一綜述。模糊控制是基于模糊邏輯描述一個(gè)過程控制算法,關(guān)鍵嵌入操作人員經(jīng)驗(yàn)和直覺知識(shí)。它適適用于控制不易取得正確數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型不確定或常常改變對(duì)象。電力系統(tǒng)模型通常是不完善,即使模型已知,也存在參數(shù)改變問題。PID控制簡(jiǎn)單、方便,但難以處理非線性和參數(shù)改變,模糊控制不需要裝置正確模型,僅依靠于操作人員經(jīng)驗(yàn)和直觀判定,很輕易應(yīng)用。模糊溫控實(shí)現(xiàn):(1)將溫控對(duì)象偏差和偏差改變率和輸出量劃分為不一樣模糊值,建立規(guī)則,比如,IF溫度太高OR溫度正在上升,THEN降低控制輸入,或風(fēng)冷。將這些模糊規(guī)則寫成模糊條件語句,形成模糊模型。(2)依據(jù)控制查詢表,形成模糊算法。(3)對(duì)溫度誤差采樣正確量模糊化,經(jīng)過數(shù)學(xué)處理輸入計(jì)算機(jī)中,計(jì)算機(jī)依據(jù)模糊規(guī)則推理做出模糊決議,求出對(duì)應(yīng)控制量,變成正確量去驅(qū)動(dòng)實(shí)施機(jī)構(gòu),調(diào)整輸入,達(dá)成調(diào)整溫度,使之穩(wěn)定目標(biāo)。同傳統(tǒng)PID控制比較,模糊控制響應(yīng)快,超調(diào)量小,參數(shù)改變不敏感。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是目前關(guān)鍵、也是關(guān)鍵一個(gè)人工智能技術(shù),是一個(gè)采取數(shù)理模型方法模擬生物神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)及對(duì)信息記憶和處理而組成信息處理方法。它用大量簡(jiǎn)單處理單元廣泛連接形成多種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)算法各異,其中誤差反向傳輸算法(即BP算法)應(yīng)用最為廣泛。

溫度控制系統(tǒng)因?yàn)樨?fù)載改變和外界干擾原因復(fù)雜,而PID控制只能對(duì)電參數(shù)影響做正確計(jì)算,對(duì)于外界環(huán)境改變只能做近似估算,影響控制精度。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以其高度非線映射,自組織,自學(xué)習(xí)和聯(lián)想記憶等功效,可對(duì)復(fù)雜非線性系統(tǒng)建模。該方法響應(yīng)速度快,抗干擾能力強(qiáng),算法簡(jiǎn)單,且易于用硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。訓(xùn)練方法實(shí)際是網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)過程,即依據(jù)事先定義好學(xué)習(xí)規(guī)則,根據(jù)提供學(xué)習(xí)實(shí)例,調(diào)整網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)之間相互連接權(quán)值大小,從而達(dá)成記憶,聯(lián)想,歸納等目標(biāo)。在溫控系統(tǒng)中,將溫度影響原因如天氣、氣溫、外加電壓、被加熱物體性質(zhì)和被加熱物體溫度等作為網(wǎng)絡(luò)輸入,將其輸出作為PID控制器參數(shù),以試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為樣本,在微機(jī)上反復(fù)迭代,隨試驗(yàn)和研究進(jìn)行和深入,自我完善和修正,直至系統(tǒng)收斂,得到網(wǎng)絡(luò)權(quán)值,達(dá)成自整定PID控制器參數(shù)目標(biāo)。mnn(memoryneuronnetwork)在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)增加了記憶神經(jīng)元,在學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)非線性系統(tǒng)時(shí),不須知道實(shí)際系統(tǒng)過多結(jié)構(gòu),同時(shí)當(dāng)系統(tǒng)滯后比較大時(shí)不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)龐大難以訓(xùn)練。PID控制即百分比、積分、微分控制。自19世紀(jì)40年代開始以來,廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中,長(zhǎng)久以來,因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用、價(jià)格低,在廣泛過程領(lǐng)域內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)滿意控制。溫控系統(tǒng)將熱電偶實(shí)時(shí)采集溫度值和設(shè)定值比較,差值作為PID功效塊輸入。PID算法依據(jù)百分比、積分、微分系數(shù)計(jì)算出適宜輸出控制參數(shù),利用修改控制變量誤差方法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,使控制過程連續(xù),是很一般調(diào)整方法。其缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)PID參數(shù)整定麻煩,被控對(duì)象模型參數(shù)難以確定,外界干擾會(huì)使控制漂離最好狀態(tài)。提出一個(gè)PID參數(shù)自整定溫度控制算法,采取簡(jiǎn)化臨界百分比度整定法,只需整定一個(gè)參數(shù),提升了參數(shù)整定效率,用編程方法實(shí)現(xiàn)在線參數(shù)自整定。應(yīng)用這種規(guī)則系統(tǒng)特點(diǎn)是其瞬態(tài)響應(yīng)超調(diào)量小,抗干擾能力強(qiáng),且振蕩有足夠阻尼,含有良好選擇性和靈敏度。效果得到了改善。針對(duì)大功率二極管應(yīng)用中技術(shù)困難,提出開關(guān)型大電流雙向輸出模型和含PID調(diào)整器雙閉環(huán)控制。本文即采取PID算法來實(shí)現(xiàn)溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)工作原理單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)是以AT89C51單片機(jī)為控制關(guān)鍵，輔以采樣反饋電路，驅(qū)動(dòng)電路，晶閘管主電路對(duì)電爐爐溫進(jìn)行控制微機(jī)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)原理框圖圖2-1所表示，其基礎(chǔ)控制原理為:用鍵盤將溫度設(shè)定值送入單片機(jī)，并在LED顯示，開啟運(yùn)行后，經(jīng)過信號(hào)采集電路將溫度信號(hào)采集到后，送入單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行PID控制運(yùn)算，將控制量輸出，改變可控硅管接通時(shí)間便可改變加熱絲功率，以達(dá)成調(diào)整溫度目標(biāo)控制電阻爐加熱。當(dāng)因?yàn)榄h(huán)境溫度改變太猛烈或因?yàn)榧訜峄蚪禍卦O(shè)備出現(xiàn)故障，或溫度傳感頭出現(xiàn)故障造成在一段時(shí)間內(nèi)不能將環(huán)境溫度調(diào)整到要求溫度限內(nèi)時(shí)候，單片機(jī)經(jīng)過三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出警笛聲。數(shù)存擴(kuò)展8279AT89C51數(shù)存擴(kuò)展8279AT89C51溫控電路數(shù)模轉(zhuǎn)換溫控電路數(shù)模轉(zhuǎn)換傳感器鍵盤和顯示傳感器鍵盤和顯示電爐電爐圖2-1系統(tǒng)原理圖2.2各模塊設(shè)計(jì)2.2.1溫度傳感器電路采取一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20來作為本課題溫度傳感器。傳感器輸出信號(hào)進(jìn)4.7K上拉電阻直接接到單片機(jī)P1.0引腳上。DS18B20溫度傳感器是美國(guó)達(dá)拉斯(DALLAS)半導(dǎo)體企業(yè)推出應(yīng)用單總線技術(shù)數(shù)字溫度傳感器。該器件將半導(dǎo)體溫敏器件、A/D轉(zhuǎn)換器、存放器等做在一個(gè)很小集成電路芯片上。本設(shè)計(jì)中溫度傳感器之所以選擇單線數(shù)字器件DS18B20，是在經(jīng)過多方面比較和考慮后決定，關(guān)鍵有以下幾方面原因：（1）系統(tǒng)特征：測(cè)溫范圍為-55℃～+125℃，測(cè)溫精度為士0.5℃；溫度轉(zhuǎn)換精度9～12位可變，能夠直接將溫度轉(zhuǎn)換值以16位二進(jìn)制數(shù)碼方法串行輸出；12位精度轉(zhuǎn)換最大時(shí)間為750ms；能夠經(jīng)過數(shù)據(jù)線供電，含有超低功耗工作方法。（2）系統(tǒng)成本：因?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)發(fā)展，新型大規(guī)模集成電路功效越來越強(qiáng)大，體積越來越小，而價(jià)格也越來越低。一支DS18B20體積和一般三極管相差無幾，價(jià)格只有十元人民幣左右。（3）系統(tǒng)復(fù)雜度：因?yàn)镈S18B20是單總線器件，微處理器和其接口時(shí)僅需占用1個(gè)I/O端口且一條總線上能夠掛接幾十個(gè)DS18B20，測(cè)溫時(shí)無需任何外部元件，所以，和模擬傳感器相比，能夠大大降低接線數(shù)量，降低系統(tǒng)復(fù)雜度，降低工程施工量。（4）系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)：因?yàn)橐€降低，使得系統(tǒng)接口大為簡(jiǎn)化，給系統(tǒng)調(diào)試帶來方便。同時(shí)因?yàn)镈S18B20是全數(shù)字元器件，故障率很低，抗干擾性強(qiáng)，所以，降低了系統(tǒng)日常維護(hù)工作。DS18B20溫度傳感器只有三根外引線：?jiǎn)尉€數(shù)據(jù)傳輸總線端口DQ，外供電源線VDD，共用地線GND。DS18B20有兩種供電方法：一個(gè)為數(shù)據(jù)線供電方法，此時(shí)VDD接地，它是經(jīng)過內(nèi)部電容在空閑時(shí)從數(shù)據(jù)線獲取能量，來完成溫度轉(zhuǎn)換，對(duì)應(yīng)完成溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)。這種情況下，用單片機(jī)一個(gè)I/O口來完成對(duì)DS18B20總線上拉。另一個(gè)是外部供電方法(VDD接+5V)，對(duì)應(yīng)完成溫度測(cè)量時(shí)間較短。在本設(shè)計(jì)中采取外部供電方法實(shí)現(xiàn)DS18B20傳感器和單片機(jī)連接，其接口電路圖2-2所表示。VCCVCCP1.032P1.0321圖2-2溫度傳感器電路2.2.2通用鍵盤顯示電路設(shè)計(jì)圖2-3所表示，ALE信號(hào)作為8279時(shí)鐘信號(hào)，從而和時(shí)鐘同時(shí)。8279中止信號(hào)IRQ接到單片機(jī)P1.1引腳。緩沖器地址A0接到單片機(jī)P2.5引腳，片選信號(hào)則接到單片機(jī)P2.6引腳。讀寫信號(hào)分別和單片機(jī)讀寫信號(hào)相連。8279數(shù)據(jù)線D0-D7和單片機(jī)數(shù)據(jù)線直接相連。8279和AT89C51很多信號(hào)是兼容，可直接鏈接，十分方便。82798位數(shù)據(jù)線直接連接到AT89C51P0口。讀寫信號(hào)分別于89C51讀寫信號(hào)相連接。AT89C51鎖存信號(hào)ALE接8279CLK，在內(nèi)部分頻后產(chǎn)生共內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)。8279終端請(qǐng)求信號(hào)經(jīng)一個(gè)反相器反向后接AT89C51P1.1.AT89C51三個(gè)可尋址寄存器只需要兩個(gè)地址，即命令/狀態(tài)寄存器地址和數(shù)據(jù)寄存器地址。8279中和地址相關(guān)信號(hào)為A0和片選信號(hào)，它們鏈接情況直接決定著寄存器地址，一旦硬件電路確定，寄存器地址也就確定下來了。LED發(fā)光效率和顏色取決于制造材料，通常常見紅色，偶然也用黃色或綠色。發(fā)光二極管LED是智能化測(cè)量控制儀表中簡(jiǎn)單而常見輸出設(shè)備，通常見來指示機(jī)器狀態(tài)或其它信息。它優(yōu)點(diǎn)是耗電省，配置靈活，接口方便，價(jià)格低，壽命長(zhǎng)，對(duì)電流電壓要求不高及輕易實(shí)現(xiàn)多路等。LCD是一個(gè)被動(dòng)顯示器，它本身并不發(fā)光，只是調(diào)整光亮度?，F(xiàn)在常見LCD是依據(jù)液晶扭曲一向列效應(yīng)原理制成，可得到黑底白字或白底黑字顯示形式。對(duì)于采取電池供電便攜式智能化測(cè)量控制儀表，考慮到低功耗要求，常常需要采取液晶顯示器，它體積小，重量輕，功耗極低，所以在儀器儀表中應(yīng)用十分廣泛。不過必需借助外來光顯示。CRT顯示器能夠進(jìn)行圖形顯示，但接口較復(fù)雜，成本也較高。在多路溫度巡檢儀中只需要顯示4位數(shù)字形式溫度和路數(shù)，能夠無須使用價(jià)格較高CRT；4位LED工作電流為240mA左右，因?yàn)槭褂媒涣麟娫垂╇姡阋蕴峁㎜ED顯示器所需要功率，對(duì)于LED而言，僅有4位，體積也很小，這么比較LED和LCD很多特點(diǎn)，本系統(tǒng)選擇LED顯示器。鍵盤是一組按鍵組合，它作用關(guān)鍵是控制系統(tǒng)工作狀態(tài)和向系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)和命令，有編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤兩類。編碼式鍵盤除了按鍵之外，還包含了產(chǎn)生鍵碼硬件電路、去抖動(dòng)電路和多鍵、竄鍵保護(hù)電路。每按下一個(gè)鍵，能自動(dòng)產(chǎn)生這個(gè)鍵鍵碼，和此同時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，通知CPU接收。這種鍵盤使用方便，接口程序簡(jiǎn)單，不過需要較多硬件電路，價(jià)格較貴，通常單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)較少采取。非編碼式鍵盤僅由排成行、列矩陣形式按鍵組成，按鍵作用只是簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)接點(diǎn)接通或斷開，鍵去抖動(dòng)、鍵編碼形成和鍵識(shí)別等均由軟件來完成。因?yàn)樗?jīng)濟(jì)實(shí)用，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛采取。經(jīng)過以上對(duì)比，能夠采取非編碼式鍵盤。圖2-3鍵盤和顯示電路2.2.3溫度控制及超溫報(bào)警電路AT89C51對(duì)溫度控制是經(jīng)過可控硅調(diào)控器實(shí)現(xiàn)?？煽毓韫敵龊屯〝鄷r(shí)間關(guān)系草圖圖所表示。雙向可控硅管和加熱絲串聯(lián)接在交流220V，50Hz交流試點(diǎn)回路。在給定周期T內(nèi)，8031只要改變可控硅管接通時(shí)間便可改變加熱絲功率，以達(dá)成調(diào)整溫度目標(biāo)。圖示出了可控硅管在給定周期T內(nèi)含有不一樣接通時(shí)間情況。顯然，可控硅在給定周期T100%時(shí)間內(nèi)接通功率最大。可控硅接通時(shí)間能夠經(jīng)過可控硅控制板上控制脈沖控制。該觸發(fā)脈沖由單片機(jī)用軟件在P1.2引腳上產(chǎn)生，受過零同時(shí)脈沖后經(jīng)光偶管和驅(qū)動(dòng)器輸送到可控硅控制極上。偏差控制原理是先求出史冊(cè)爐溫對(duì)所需爐溫偏差值，然后對(duì)偏差值處理而取得控制信號(hào)去調(diào)整電阻爐功率，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻爐爐溫控制。圖所表示，利用電壓控制信號(hào)進(jìn)行移相控制觸發(fā)電路。該電路由同時(shí)電源，脈沖形成，放大和移相控制等步驟組成。交流電源經(jīng)同時(shí)變壓器T1，D1-D4組成橋式整流電路，和由R1，組成限幅電路，形成梯形電壓，用它作為觸發(fā)電路同時(shí)電源，同時(shí)作為電路中放大器電源。脈沖形成電路由單結(jié)晶管和半導(dǎo)體三極管T2等組成。Vi增大，T2基極電位減小使其集電極電流增加，電容C1充電加緊，相當(dāng)于充電電阻減小,于是觸發(fā)脈沖前移?？煽毓鑼?dǎo)通角增大，vi減小，T2基極電位增加使其集電極電流減小相當(dāng)于充電電阻增加可控硅導(dǎo)通角減小。由此可見，三極管T2起了可變電阻作用從而達(dá)成改變C1充電時(shí)間常數(shù)目標(biāo)。當(dāng)因?yàn)榄h(huán)境溫度改變太猛烈或因?yàn)榧訜峄蚪禍卦O(shè)備出現(xiàn)故障，或溫度傳感頭出現(xiàn)故障造成在一段時(shí)間內(nèi)不能將環(huán)境溫度調(diào)整到要求溫度限內(nèi)時(shí)候，單片機(jī)經(jīng)過三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出警笛聲。具體電路連接圖所表示。電路中有一個(gè)三極管保護(hù)電路，立即一個(gè)二極管反向接到三機(jī)管兩端。圖2-4可控硅輸出功和通斷時(shí)間關(guān)系圖2-5溫度控制電路蜂鳴器蜂鳴器 圖2-6超溫報(bào)警電路2.2.4數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)0832由8位數(shù)據(jù)輸入寄存器，8位DAC寄存器和8位D/A轉(zhuǎn)換器組成。它是電流輸出型立即輸入數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電流量輸出。但在單片機(jī)系統(tǒng)中，往往需要電壓信號(hào)輸出，為此，將電流輸出再經(jīng)過運(yùn)算放大器，即可得到輸出電壓。+5V+5V0832AT89C510832AT89C51P0.7-P0.7-P0.0P2.6WRD7ILE-D0GNDCSXFERWR1WR2+12V+12V————1K1K—12V—12V圖2-7DAC0832接口電路圖2.2.5數(shù)據(jù)存放器擴(kuò)展模塊系統(tǒng)板擴(kuò)展了一片32K數(shù)據(jù)存放器62256，圖2-8所表示。數(shù)據(jù)線D0-D7直接和單片機(jī)數(shù)據(jù)地址復(fù)用口P0相連，地址低8位A0-A7由鎖存器74LS373取得，地址高7位則直接和單片機(jī)P2.0-P2.6相連。片選信號(hào)則由地址線A15（P2.7引腳）取得，讀寫信號(hào)分別于89C51讀寫信號(hào)相連，低電平有效。ALEALEP2.7RDWRP0.0P07P2.0P2.4LEOED0Q0--D7Q7CSA0OE-WEA7D0-D7A8-A12圖2-8數(shù)據(jù)存放器擴(kuò)展圖

3硬件介紹

3.1AT89C51單片機(jī)介紹AT89C51是一個(gè)帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存放器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采取ATMEL高密度非易失存放器制造技術(shù)制造，和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。因?yàn)閷⒍喙π?位CPU和閃爍存放器組合在單個(gè)芯片中，ATMELAT89C51是一個(gè)高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一個(gè)靈活性高且價(jià)廉方案。3.1.1關(guān)鍵特征·和MCS-51兼容·4K字節(jié)可編程閃爍存放器·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級(jí)程序存放器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中止源·可編程串行通道·低功耗閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路3.1.2管腳說明VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存放器，它能夠被定義為數(shù)據(jù)/地址第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必需被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是因?yàn)閮?nèi)部上拉緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并所以作為輸入時(shí)，P2口管腳被外部拉低，將輸出電流。這是因?yàn)閮?nèi)部上拉緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存放器或16位地址外部數(shù)據(jù)存放器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存放器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功效寄存器內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，因?yàn)橥獠肯吕瓰榈碗娖?，P3口將輸出電流（ILL）這是因?yàn)樯侠壒?。P3口也可作為AT89C51部分特殊功效口，以下表所表示：管腳備選功效P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中止0）P3.3/INT1（外部中止1）P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存放器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存放器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收部分控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存放器時(shí)，地址鎖存許可輸出電平用于鎖存地址地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率1/6。所以它可用作對(duì)外部輸出脈沖或用于定時(shí)目標(biāo)。然而要注意是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存放器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想嚴(yán)禁ALE輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在實(shí)施MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。假如微處理器在外部實(shí)施狀態(tài)ALE嚴(yán)禁，置位無效。PSEN：外部程序存放器選通信號(hào)。在由外部程序存放器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存放器時(shí)，這兩次有效/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存放器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存放器。注意加密方法1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存放器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路輸入。XTAL2：來自反向振蕩器輸出。3.1.3振蕩器特征XTAL1和XTAL2分別為反向放大器輸入和輸出。該反向放大器能夠配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采取。如采取外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要經(jīng)過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)脈寬無任何要求，但必需確保脈沖高低電平要求寬度。3.1.4芯片擦除整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位電擦除可經(jīng)過正確控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存放字節(jié)被反復(fù)編程以前，該操作必需被實(shí)施。另外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，能夠在低到零頻率條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中止系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保留RAM內(nèi)容而且凍結(jié)振蕩器，嚴(yán)禁所用其它芯片功效，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。很多初學(xué)51單片機(jī)網(wǎng)友會(huì)有這么問題：AT89S51是什么書上和網(wǎng)絡(luò)教程上可全部是8051，89C51等！沒聽說過有89S51。這里，初學(xué)者要澄清單片機(jī)實(shí)際使用方面一個(gè)產(chǎn)品概念，MCS-51單片機(jī)是美國(guó)INTE企業(yè)于1980年推出產(chǎn)品，經(jīng)典產(chǎn)品有8031（內(nèi)部沒有程序存放器，實(shí)際使用方面已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰）、8051（芯片采取HMOS，功耗是630mW，是89C515倍，實(shí)際使用方面已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰）和8751等通用產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，MCS-51內(nèi)核系列兼容單片機(jī)仍是應(yīng)用主流產(chǎn)品（比如現(xiàn)在流行89S51、已經(jīng)停產(chǎn)89C51等），各高校及專業(yè)學(xué)校培訓(xùn)教材仍和MCS-51單片機(jī)作為代表進(jìn)行理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。有些文件甚至也將8051泛指MCS-51系列單片機(jī)，8051是早期最經(jīng)典代表作，因?yàn)镸CS-51單片機(jī)影響極深遠(yuǎn)，很多企業(yè)全部推出了兼容系列單片機(jī)，就是說MCS-51內(nèi)核實(shí)際上已經(jīng)成為一個(gè)8位單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。其它企業(yè)51單片機(jī)產(chǎn)品全部是和MCS-51內(nèi)核兼容產(chǎn)品而以。一樣一段程序，在各個(gè)單片機(jī)廠家硬件上運(yùn)行結(jié)果全部是一樣，如ATMEL89C51（已經(jīng)停產(chǎn)）、89S51，PHILIPS（菲利浦），和WINBOND（華邦）等，我們常說已經(jīng)停產(chǎn)89C51指是ATMEL企業(yè)AT89C51單片機(jī)，同時(shí)是在原基礎(chǔ)上增強(qiáng)了很多特征，如時(shí)鐘，更優(yōu)異是由Flash（程序存放器內(nèi)容最少能夠改寫1000次）存放器取帶了原來ROM（一次性寫入），AT89C51性能相對(duì)于8051已經(jīng)算是很優(yōu)越了。不過在市場(chǎng)化方面，89C51受到了PIC單片機(jī)陣營(yíng)挑戰(zhàn)，89C51最致命缺點(diǎn)在于不支持ISP（在線更新程序）功效，必需加上ISP功效等新功效才能愈加好延續(xù)MCS-51傳奇。89S51就是在這么背景下替換89C51，現(xiàn)在，89S51現(xiàn)在已經(jīng)成為了實(shí)際應(yīng)用市場(chǎng)上新寵兒，作為市場(chǎng)擁有率第一atmel現(xiàn)在企業(yè)已經(jīng)停產(chǎn)AT89C51，將用AT89S51替換。89S51在工藝上進(jìn)行了改善，89S51采取0.35新工藝，成本降低,而且將功效提升,增加了競(jìng)爭(zhēng)力。89SXX能夠像下兼容89CXX等51系列芯片。同時(shí)，Atmel不再接收89CXX定單，大家在市場(chǎng)上見到89C51實(shí)際全部是Atmel前期生產(chǎn)巨量庫存而以。3.28279芯片介紹3.2.1引腳介紹8279采取單±5V電源供電，40腳封裝。DB0～DB7:雙向數(shù)據(jù)總線，用來傳送8279和CPU之間數(shù)據(jù)和命令。CLK:時(shí)鐘輸入線，用以產(chǎn)生內(nèi)部定時(shí)時(shí)鐘脈沖。RESET:復(fù)位輸入線，8279復(fù)位后被置為字符顯示左端輸入，二鍵閉鎖觸點(diǎn)回彈型式，程序時(shí)鐘前置分頻器被置為31,RESET信號(hào)為高電平有效。CS:片選輸入線，低電平有效，單片機(jī)在CS端為低時(shí)能夠?qū)?279讀/寫操作。A0:緩沖器低位地址，當(dāng)A0為高電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)，當(dāng)為低電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上為數(shù)據(jù)。RD:讀信號(hào)輸入線，低電平有效，將緩沖器讀出，數(shù)據(jù)送往外部總線。WR:寫信號(hào)輸入線，低電平有效，將緩立器讀出,將數(shù)據(jù)從外部數(shù)據(jù)總線寫入8279緩沖器。RL2--140--VCCRL3--239--RL1CLK--338--RL0IRQ--437--CNTL/STBRL4--536--SHIFTRL5--635--SL3RL6--734--SL2RL7--833--SL1RESRT--932--SL0RD--1031--OUTB0WR--1130--OUTB1DB0--1229--OUTB2DB1--1328--OUTB3DB2--1427--OUTA0DB3--1526--OUTA1DB4--1625--OUTA2DB5--1724--OUTA3DB6--1823--BDDB7--1922--CSVSS--2021--A0IRQ:中止請(qǐng)求輸出線，高電平有效，在鍵盤工作方法下，當(dāng)FIFO/傳感器RAM中有數(shù)據(jù)時(shí)，此中止線變?yōu)楦唠娖?，在FIFO/傳感器RAM每次讀出時(shí)，中止線就下降為低電平，若在RAM中還有信息，則此線重又變?yōu)楦唠娖健Ｔ趥鞲衅鞴ぷ鞣椒ㄖ?，每?dāng)探測(cè)到傳感器信號(hào)改變時(shí)，中止線就變?yōu)楦唠娖?。SL0～SL3:掃描線，用來掃描按鍵開關(guān)，傳感器陣列和顯示數(shù)字，這些可被編程或被譯碼。RL0～RL7:回送線，經(jīng)過按鍵或傳感器開關(guān)和掃描線聯(lián)接，這些回送線內(nèi)部設(shè)置有上拉電路，使之保持為高電平，只有當(dāng)一個(gè)按閉合時(shí)，對(duì)應(yīng)返回線變?yōu)榈碗娖?；無按鍵閉合時(shí)，均保持高電平。SHIFT:換位功效，當(dāng)有開關(guān)閉合時(shí)被拉為低電平，沒有按下SHIFT開關(guān)時(shí)，SHIFT輸入端保持高電平，在鍵盤掃描方法中，按鍵一閉合，按鍵位置和換位輸入狀態(tài)一起被存貯起來。CNTL/STB:當(dāng)CNTL/STB開關(guān)閉合時(shí)將其拉到低電平，不然一直保持高電平，對(duì)于鍵盤輸入方法，此線用作控制輸入端，當(dāng)鍵被按下時(shí)，按鍵位置就和控制輸入狀態(tài)一起被存貯起來，在選通輸入方法中，作選通用，把數(shù)據(jù)存入FIFORAM中。OUTA3～OUTA0及OUTB3～OUTB0:顯示輸出A口及B口，這兩個(gè)口是16×4切換數(shù)字顯示。這兩個(gè)端口可被獨(dú)立控制，也可看成一個(gè)8位端口。BD:空格顯示,此輸出端信號(hào)用于在數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)將顯示空格或用顯示空格命令控制其顯示空格字符。VCC:+5V電源輸入線。VSS:地線輸入線。3.2.28279編程方法1.8279可按其功效分為:鍵盤功效塊;顯示功效塊;控制功效塊;和CPU接口功效塊控制功效塊包含控制和定時(shí)寄存器,定時(shí)和控制,掃描計(jì)數(shù)器三部分,它關(guān)鍵用來控制鍵盤和顯示功效塊工作?？刂坪投〞r(shí)寄存器:用于存貯來自CPU編程命令,CPU對(duì)8279編程以確定鍵盤和顯示器工作方法和其它工作條件時(shí),先把命令控制數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線上,然后使A0=1,WR=0CS=0,并在WR上升沿把命令鍵存在控制和定時(shí)寄存器中,并經(jīng)譯碼,建立合適功效。定時(shí)和控制:它含基礎(chǔ)定時(shí)計(jì)數(shù)器,第一個(gè)計(jì)數(shù)器是一個(gè)分頻系數(shù)為2-31前置定時(shí)器,分頻系數(shù)可由程序預(yù)置,使內(nèi)部頻率為100KHz,從而能給出5.1ms鍵盤掃描時(shí)間和10.3ms反跳時(shí)間,其它計(jì)數(shù)器將此基礎(chǔ)頻率分頻后,提供合適按鍵掃描.行掃描.鍵盤陣列掃描.和顯示器掃描次數(shù)。掃描計(jì)數(shù)器:掃描計(jì)數(shù)器有兩種工作方法,在編碼工作方法時(shí),計(jì)數(shù)器提供一個(gè)二進(jìn)制計(jì)數(shù),經(jīng)過管腳SL0-SL3輸出后經(jīng)外部譯碼才能提供給鍵盤和顯示器掃描作用,在譯碼工作方法時(shí),掃描計(jì)數(shù)器對(duì)最低二位進(jìn)行譯碼,SL0-SL3輸出4選1譯碼信號(hào),作為顯示器和鍵盤譯碼掃描。鍵盤功效塊包含:返回緩沖器,鍵盤反跳及控制,8x8FIFO傳感器RAM,FIFO/傳感器RAM狀態(tài)。2.返回緩沖器和鍵盤反跳及控制8條返回線被返回緩沖器緩沖,在鍵盤工作方法中,這幾條線被逐一檢測(cè),以找出該行鍵中閉合鍵,假如反跳電路測(cè)知某鍵閉合,則它等候10.3ms,然后重核此鍵是否仍然閉合,假如仍閉合,那么該鍵在矩陣中行列地址和SHIFT和CNTL狀態(tài)一起被送到FIFORAM中,其在FIFORAM中數(shù)據(jù)格式以下:D7D6D5D4D3D2D1D0CNTLSHIFTSCANRETURN數(shù)據(jù)格式中,最高位CNTL,次高位為SHIFT狀態(tài),D5-D3來自掃描計(jì)數(shù)器,D2-D0來自返回計(jì)數(shù)器,掃描線計(jì)數(shù)器和回掃線計(jì)數(shù)器值分別反應(yīng)出被按下鍵行.列值,假如在傳感器陣列中,返回線上數(shù)據(jù)直接進(jìn)入傳感器RAM中對(duì)應(yīng)于陣列中正被掃中那行,這么每個(gè)開關(guān)位置就直接反應(yīng)為一個(gè)傳感器RAM位置。FIFO/傳感器RAM一個(gè)8x8RAM,在鍵盤方法和選通方法中它是一個(gè)先入先出(FIFO)存貯器,每一條新信息順次寫入,然后又按寫入次序讀出,在傳感器陣列掃描方法時(shí),存貯器作為傳感器RAM,這時(shí)RAM中各行存著傳感器陣列中對(duì)應(yīng)行狀態(tài)。FIF0/傳感器RAM狀態(tài)在鍵盤或選通方法中,FIFO狀態(tài)跟蹤FIFO中字符數(shù)量注意它是"滿"還是"空",寫入或讀出過多均被認(rèn)作犯錯(cuò),當(dāng)FIFO非空時(shí),狀態(tài)邏輯提供一個(gè)中止申請(qǐng)IRQ信號(hào),在傳感器陣列掃描方法中,若測(cè)知某一傳感器改變時(shí),IRQ則為有效高電平.FIFO狀態(tài)字低3位表示FIFO中字符數(shù),F表示FIFORAM已滿;O(overmn)表示越限錯(cuò)誤,即試圖向已滿FIFO送另一字符;U(Underdone)表示取空錯(cuò)誤,即試圖讀取已空FIFO.S/F有兩種含義:在傳感器掃描方法時(shí),S/F表示在傳感器RAM中最少包含了一個(gè)傳感器閉合指示,在特殊錯(cuò)誤方法時(shí)S/F位是犯錯(cuò)標(biāo)志,用來指示是否發(fā)生了多路同時(shí)閉合錯(cuò)誤,Du位表示因?yàn)镃LEARDISPLAY或CLEARALL命令尚末完成其消除操作而使顯示RAM尚不可用。3.顯示功效塊包含:顯示寄存器,16X8顯示RAM,顯示地址寄存器顯示RAM和顯示寄存器8279內(nèi)部有16X8顯示RAM,經(jīng)過顯示寄存器和兩個(gè)四位端口0UTA0-3,0UTBO-3來刷新顯示,顯示器能夠是白熾燈,也能夠是8段數(shù)碼管,顯示RAM能夠是16X8形式,也能夠組成兩個(gè)16x4RAM形式,顯示RAM可由CPU進(jìn)行讀寫,被讀寫RAM字節(jié)地址由顯示地址寄存器指示.顯示地址寄存器保留目前CPU讀或?qū)懩莻€(gè)RAM地址,和正顯示著那兩個(gè)4位半字節(jié)地址,讀寫地址由CPU命令編程,也可置為每次讀寫后地址自動(dòng)加1工作方法,在設(shè)置了正確工作方法后,顯示RAM可直接由CPU讀出,半字節(jié)A和半字節(jié)B地址自動(dòng)由8279更新,以適應(yīng)由CPU送入數(shù)據(jù),A和B半字節(jié)可獨(dú)立送入,也可作為一個(gè)字送入,隨CPU所設(shè)置工作方法而定。3.I/O接口功效塊8279經(jīng)過數(shù)據(jù)緩沖器和I/O控制,使8279和CPU系統(tǒng)總線接口,I/O控制部分用CS.A0.RD和WR四條線控制CPU和8279之間數(shù)據(jù)交換,數(shù)據(jù)緩沖器是數(shù)據(jù)交換雙向通道,控制信號(hào)和數(shù)據(jù)交換間邏輯關(guān)系見下表:CSA0WRRD10CPU從8279讀狀態(tài)0101CPU向8279寫狀態(tài)10CPU從8279讀數(shù)據(jù)001CPU向8279寫數(shù)據(jù)1XXX數(shù)據(jù)緩沖器輸出呈三態(tài)x為任意數(shù)(0或1)3.2.38279操作由前所述,8279可適應(yīng)多種鍵盤和顯示器不一樣工作方法,這是因?yàn)?279內(nèi)各功效塊工作是可程控,用戶可依據(jù)自己要求,利用向8279寫命令字方法對(duì)8279工作方法等進(jìn)行編程,從上表可見,只要同時(shí)使CS=0WR=0A0=1,則可向8279寫命令字,并在wR上升沿把命令打入8279。對(duì)CPU而言,8279只有兩個(gè)口地址,一個(gè)用于讀寫命令和狀態(tài)(CS=0,A0=1),一個(gè)用于讀寫數(shù)據(jù)(CS=0,A0=0)但用于編程命令字卻有多個(gè),在8279中用于區(qū)分多種不一樣命令字方法是命令字代碼高3位(D7,D6,D5,)編碼而低5位是命令字真正內(nèi)容1.8279編程命令a.鍵盤/顯示器方法設(shè)置最高位最低位命令代碼000DDKKK其中DD為顯示方法,KKK為鍵盤方法DD008個(gè)8位字符顯示--左端傳入0116個(gè)8位字符顯示--左端送入108個(gè)8位字符顯示--右端送入1116個(gè)8位字符顯示--右端送入所謂左端送入是顯示器依據(jù)用戶送前后,從左端一位開始,向右逐位排列,到最右端一位以后,下一位再從最左端顯示,在這種顯示方法中,顯示器每個(gè)顯示管和8279中顯示RAM單元一一對(duì)應(yīng),RAM中O地址對(duì)應(yīng)最左面顯示字符,而15號(hào)單元對(duì)應(yīng)最右端顯示字符而右端送入方法是電子計(jì)算器中常見顯示方法,第一個(gè)送入數(shù)在最右端顯示字符上,而以后每送入一個(gè)新數(shù),顯示先左移一位然后把送入數(shù)仍放在最右端顯示字符上。KKK000編碼掃描鍵盤--2鍵連鎖001譯碼掃描鍵盤--2鍵連鎖010編碼掃描鍵盤--N鍵巡回011

譯碼掃描鍵盤--N鍵巡回100編碼掃描傳感器陣列101

譯碼掃描傳感器陣列110選通輸入,編碼顯示掃描111選通輸入,譯碼顯示掃描其中2鍵連鎖和N鍵巡回是8279對(duì)鍵盤中被按下鍵兩種處理方法,編碼掃描和譯碼掃描是SL0-SL3對(duì)鏈盤和顯示器兩種掃描形。b.程序時(shí)鐘命令代碼001PPPPP此命令確定定時(shí)和控制中前置定標(biāo)器分頻系數(shù),代碼PPPPP可形成2-31數(shù),前置定標(biāo)器可對(duì)外部時(shí)鐘分頻,以得到內(nèi)部基頻,選基頻為100KHZ,可得到前面要求掃描和反跳時(shí)間,則分頻系數(shù)為;外部時(shí)鐘100KHZ復(fù)位脈沖過后若無代碼送入則自動(dòng)為31。c.讀FIF0/傳感器RAM命令代碼:010AIXAAAX=任意此命令用于確定CPU讀操作對(duì)象是8279中FIF0/傳感器RAM,并確定8個(gè)RAM字節(jié)中哪一個(gè)被讀,其中AAA表示CPU要讀行,AI為自動(dòng)加1特征位,在鍵盤掃描方法中這二者互不相干,對(duì)隨即每次讀取8279全部根據(jù)數(shù)據(jù)第一次進(jìn)入FIF0同一次序自動(dòng)送出數(shù)據(jù),全部隨即發(fā)生讀,全部是讀自FIFO,直到寫入新命令為止.在傳感器陣列方法中,AAA選擇傳感器RAM8行中一行若AI=1,則下一次讀取便讀自傳感器RAM中下一行。d.讀顯示器RAM命令代碼:011AIAAAACPU對(duì)8279寫此命令,則確定了CPU以顯示器RAM為數(shù)據(jù)源進(jìn)行讀操作,其中AAAA為顯示器RAM地址,AI為自動(dòng)加1特征位,若AI=1,則每讀一行RAM以后,行地址自動(dòng)加1。e.寫顯示器RAM命令代碼:100AIAAAACPU向8279寫此命令,要求了下一步要對(duì)8279顯示RAM進(jìn)行寫,尋址方法和自動(dòng)加1功效均和讀顯示器RAM相同。f.顯示器寫入嚴(yán)禁/空格命令代碼:101XIWIWBLBLX=任意ABAB此命令用于屏蔽A或B端口輸出及使顯示器顯示空格,假如顯示器用作雙排4位顯示,則必需把其中一個(gè)4位屏蔽掉這么CPU送入顯示器信息就不會(huì)影響另二分之一,IW為屏蔽特征位,若對(duì)某一端口設(shè)置IW=1,則該端口就被屏蔽,有必需注意是:B0和D0對(duì)應(yīng),BL為顯示空格標(biāo)志位,若某一端口BL置1,則此端口顯示空格.當(dāng)要使一個(gè)單8位輸出格式顯示器空格時(shí),則必需使兩個(gè)BL標(biāo)志全全部置位,以使顯示完全空格。g.消除命令代碼:110CDCDCDCFCA此命令用于按一定格式清顯示器RAMFIF0狀態(tài),其中CD要求清除格式:CDCDCD0X全"0"(x為任意)10AB=16進(jìn)制1020(0O100000)11全冊(cè)"1"當(dāng)為"1"時(shí)許可清除顯示器(或用CA=1)CF清除FIFO狀態(tài)(包含中止),若CF=1,則清除FIF0狀態(tài),并對(duì)中止線復(fù)位自傳感器RAM指示器亦被置于0行CA為總清,其效果相當(dāng)于CD和CF合成,當(dāng)CA=1時(shí),利用CD指示清除格式清除顯示器RAM,并清除FIF0狀態(tài),C孔也使內(nèi)部定時(shí)重新同時(shí).在顯示器RAM被清除期間(約16us)不能寫入,同時(shí)在此期間FIFO最高有效位被置"1"當(dāng)顯示RAM再度變?yōu)榭捎脮r(shí)即自動(dòng)復(fù)位。h.中止結(jié)束/犯錯(cuò)方法設(shè)置命令代碼:111EXXXXX=任意在傳感器陣列方法時(shí),此命令使IRQ線變低,并許可對(duì)RAM再寫(檢測(cè)到一個(gè)傳感器位改變時(shí),IRQ線可能已升高了,所以這么做可阻止在其復(fù)位以前把信息再度寫入RAM).在N鍵巡回工作方法,若E位被編程為"1",則芯片電路將在特殊犯錯(cuò)方法下運(yùn)行。在N鍵巡回方法特殊犯錯(cuò)方法下關(guān)鍵用于檢驗(yàn)鍵多重按下,若在一個(gè)回彈周期中發(fā)覺兩個(gè)鍵被按下,即可看成同時(shí)多重按下,并建立犯錯(cuò)標(biāo)志,阻止任何對(duì)FIF0深入寫入,同時(shí)設(shè)置中止(如中止尚末設(shè)置話),在此方法中,可用讀FIFO狀態(tài)字命令讀犯錯(cuò)誤標(biāo)志,而發(fā)CF=1清除命令,可使犯錯(cuò)標(biāo)志復(fù)位。3.2.48279編程舉例通用鍵盤顯示接口板,能直接掛在Z80.8031.6502總線上編程方法全部相同,通常可按下列次序:設(shè)定分頻系數(shù)(復(fù)位后分頻系數(shù)為31);選擇鍵盤/顯示工作方法;消除顯示RAM和FIF0狀態(tài);將顯示數(shù)據(jù)寫入顯示RAM中……下面用8031匯編程序?qū)?279初始化ORG0000HMOVDPTR,#7000H;指向8279數(shù)據(jù)口INCDPTR;指向8279控制口MOVA,#00H;設(shè)定8279工作方法M0VX@DPTR,AMOVA,#0GFH;清除8279內(nèi)部顯示RAM狀態(tài)MOVX@DPTR,AMOVA,#22HMOVX@DPTR,A;設(shè)定8279分頻系數(shù)LOOP:MOVXA,@DPTRJBACC.7,LOOP;顯示RAM清除完成嗎?MOVA,80H;指向第一位數(shù)碼管MOVX@DPTR,AMOVA,9FH;輸出"1"一個(gè)字形MOVDPTR,#7000HMOVX@DPTR,AINCDPTRLOOP1:M0VXA,@DPTRANDA,#07HCJNEA,#00H,L00P2AJMPLOOP1;無鍵按下轉(zhuǎn)LOOP2:MOVDPTR,#7000H;有鍵按下將鍵值送累加器AMOVXA,@DPTR鍵值由8279行掃描信號(hào)(SL0-SL3)和列信號(hào)(RL0-RL7)組成,不一樣組合矩陣將得到不一樣鍵,但在同一矩陣中不會(huì)有相同鍵值,這對(duì)初學(xué)者編制鍵顯示程序大為方便.下表是通用鍵盤板鍵值:名稱0123456789鍵值C1C8C9D0D8E0C2CAD1D9名稱ABCDEFLASTNEXTEXEC鍵值DAC3CBD2D3DBE3E2E1字形,和數(shù)碼管極性.連接方法相關(guān),8279上通常選擇共陰極數(shù)碼管,通用鍵盤板字形代碼以下:字形01234567代碼0C9F4A0B9929288F字形89ABCDEF代碼080988386C1A68F8關(guān)鍵點(diǎn)亮一個(gè)數(shù)碼管必需選通位和字形,鍵盤顯示板8個(gè)數(shù)碼管位地址以下:數(shù)碼管LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8位地址80818283848586873.362256芯片介紹62256是32K低功耗靜態(tài)RAM存放器.用P0和P2來擴(kuò)展外部ram（就是用P0和P2和62256對(duì)應(yīng)管腳相連接），假設(shè)P3.6接WR，P3.7接RD，P2.7接CS，那么就能夠確定外部RAM一個(gè)地址，想往外部RAM一個(gè)地址寫一個(gè)字節(jié)時(shí)，地址能夠定為XBYTE[0x8000]，其中WR，CS為低，RD為高，那就是（也就是P2.7和P3.6輸出了低電平，而P3.7輸出了高電平，目標(biāo)當(dāng)然是要選通62256而且向62256寫入數(shù)據(jù)），其它位能夠依據(jù)情況自己定（也就是其它位是什么不打緊，關(guān)鍵就是控制wr，cs，rd那多個(gè)位要符合選通，讀，寫要求就能夠了），現(xiàn)在我們向62256中寫個(gè)26進(jìn)去就能夠使用這條語句：XBYTE[0x8000]=26MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，通常使用P0口作為地址低8位（和數(shù)據(jù)口分時(shí)復(fù)用），而P2口作為地址高8位，它共有16根地址總線，尋址空間為64KB。3.3.162256引腳功效A0–A14

地址總線(Address)D0/D7

輸入/輸出口(nput/output)CS

端口選擇(Chipselect)WE

輸入始能(Writeenable)OE

輸出始能(Outputenable)VCC

電源始能(Powersupply)VSS

接地(Ground)Program:讀寫操作#include<reg51.h>#include<absacc.h>#defineramaddressXBYTE[0X0000]//外部存儲(chǔ)器地址unsignedcharsum;voidmain(){unsignedcharxdata*pt;//外部存儲(chǔ)器類型指針unsignedchari,sumtemp;pt=&ramaddress;//首地址P1=0x0f;for(i=0;i<20;i++){*(pt+i)=i+1;//write外部存儲(chǔ)器操作}sum=0;for(i=0;i<20;i++){sumtemp=*(pt+i);//read外部存儲(chǔ)器操作sum=sum+sumtemp;}P1=sum;//read結(jié)果在P1口display.3.3.262256引腳圖3.474LS373介紹八D鎖存器(3S,鎖存許可輸入有回環(huán)特征)簡(jiǎn)明說明：373為三態(tài)輸出八D透明鎖存器，共有54S373和74LS373兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其關(guān)鍵電器特征經(jīng)典值以下(不一樣廠家俱體值有差異)：型號(hào)TPDPD54S373/74S3737ns525mW54LS373/74LS37317ns120mW373輸出端Q0～Q7可直接和總線相連。當(dāng)三態(tài)許可控制端OE為低電平時(shí)，Q0～Q7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng)OE為高電平時(shí)，Q0～Q7呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部邏輯操作不受影響。當(dāng)鎖存許可端LE為高電平時(shí)，Q隨數(shù)據(jù)D而變。當(dāng)LE為低電平時(shí)，D被鎖存在已建立數(shù)據(jù)電平。當(dāng)LE端施密特觸發(fā)器輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善400mV。引出端符號(hào)：D0～D7數(shù)據(jù)輸入端OE三態(tài)許可控制端（低電平有效）LE鎖存許可端Q0～Q7輸出端3.5DS1820介紹新“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)Dallas半導(dǎo)體企業(yè)數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持“一線總線”接口溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)建引入全新概念。DS18B20、DS1822“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器同DS1820一樣，DS18B20也支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為-55°C~+125°C，在-10~+85°C范圍內(nèi),精度為±0.5°C。DS1822精度較差為±2°C?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”數(shù)字方法傳輸，大大提升了系統(tǒng)抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。和前一代產(chǎn)品不一樣，新產(chǎn)品支持3V~5.5V電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更廉價(jià)，體積更小。DS18B20、DS1822特征DS18B20能夠程序設(shè)定9~12位分辨率，精度為±0.5°C?？蛇x更小封裝方法，更寬電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定報(bào)警溫度存放在EEPROM中，掉電后仍然保留。DS18B20性能是新一代產(chǎn)品中最好！性能價(jià)格比也很出色！DS1822和DS18B20軟件兼容，是DS18B20簡(jiǎn)化版本。省略了存放用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)EEPROM，精度降低為±2°C，適適用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。繼“一線總線”早期產(chǎn)品后，DS1820開辟了溫度傳感器技術(shù)新概念。DS18B20和DS1822使電壓、特征及封裝有更多選擇，讓我們能夠構(gòu)建適合自己經(jīng)濟(jì)測(cè)溫系統(tǒng)。3.5.1DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)鍵由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20管腳排列以下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（在寄生電源接線方法時(shí)接地）。光刻ROM中64位序列號(hào)是出廠前被光刻好，它能夠看作是該DS18B20地址序列碼。64位光刻ROM排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著48位是該DS18B20本身序列號(hào)，最終8位是前面56位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM作用是使每一個(gè)DS18B20全部各不相同，這么就能夠?qū)崿F(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20目標(biāo)。DS18B20中溫度傳感器可完成對(duì)溫度測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例:用16位符號(hào)擴(kuò)展二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625℃/LSB形式表示，其中S為符號(hào)位。這是12位轉(zhuǎn)化后得到12位數(shù)據(jù)，存放在18B20兩個(gè)8比特RAM中，二進(jìn)制中前面5位是符號(hào)位，假如測(cè)得溫度大于0，這5位為0，只要將測(cè)到數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；假如溫度小于0，這5位為1，測(cè)到數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度。比如+125℃數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625℃數(shù)字輸出為0191H，-25.0625℃數(shù)字輸出為FF6FH，-55℃數(shù)字輸出為FC90H。3.5.2DS18B20溫度傳感器存放器DS18B20溫度傳感器內(nèi)部存放器包含一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性可電擦除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。暫存存放器包含了8個(gè)連續(xù)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)是測(cè)得溫度信息，第一個(gè)字節(jié)內(nèi)容是溫度低八位，第二個(gè)字節(jié)是溫度高八位。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是TH、TL易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)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)各位意義以下：TMR1R011111低五位一直全部是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，用戶不要去改動(dòng)。R1和R0用來設(shè)置分辨率，以下表所表示：（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位）分辨率設(shè)置表:R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms依據(jù)DS18B20通訊協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必需經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前全部要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最終發(fā)送RAM指令，這么才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定操作。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(hào)后等候16～60微秒左右，后發(fā)出60～240微秒存在低脈沖，主CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。3.5.3DS1820使用中注意事項(xiàng)DS1820即使含有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)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)注意以下幾方面問題：較小硬件開銷需要相對(duì)復(fù)雜軟件進(jìn)行賠償，因?yàn)镈S1820和微處理器間采取串行數(shù)據(jù)傳送。所以，在對(duì)DS1820進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必需嚴(yán)格確保讀寫時(shí)序，不然將無法讀取測(cè)溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級(jí)語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)DS1820操作部分最好采取匯編語言實(shí)現(xiàn)。(2)在DS1820相關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS1820數(shù)量問題，輕易使人誤認(rèn)為能夠掛任意多個(gè)DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛DS1820超出8個(gè)時(shí)，就需要處理微處理器總線驅(qū)動(dòng)問題，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總線電纜是有長(zhǎng)度限制。試驗(yàn)中，當(dāng)采取一般信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超出50m時(shí)，讀取測(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)采取每米絞合次數(shù)更多雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離深入加長(zhǎng)。這種情況關(guān)鍵是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐?。所以，在用DS1820進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充足考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。(4)在DS1820測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向DS1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等候DS1820返回信號(hào)，一旦某個(gè)DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820時(shí)，將沒有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行DS1820硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給一定重視。

4軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，軟件關(guān)鍵性和硬件設(shè)置一樣關(guān)鍵。硬件是軀體，軟件是靈魂，當(dāng)系統(tǒng)硬件電路確定以后，系統(tǒng)關(guān)鍵功效還要靠軟件來實(shí)現(xiàn)。假如說硬件決定了產(chǎn)品造價(jià)，那么在硬件搭配合理前提下軟件在很大程度上就決定了產(chǎn)品性能。為了滿足系統(tǒng)要求，編制軟件時(shí)必需符合以下基礎(chǔ)要求:易了解性、易維護(hù)性。通常是指軟件系統(tǒng)輕易閱讀和了解，輕易發(fā)覺和糾正錯(cuò)誤，輕易修改和補(bǔ)充。因?yàn)樯a(chǎn)過程自動(dòng)化程度不停提升，測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員極難在短時(shí)間內(nèi)就對(duì)整個(gè)系統(tǒng)了解無誤，軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試不可能一次完成，有些問題是在運(yùn)行中逐步暴露出來，這就要求編制軟件輕易了解和修改。在軟件設(shè)計(jì)方法中，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是最好一個(gè)設(shè)計(jì)方法，這種設(shè)計(jì)方法是由整體到局部，然后再由局部到細(xì)節(jié)，先考慮整個(gè)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)功效，確定整體目標(biāo)，然后把這個(gè)目標(biāo)分成一個(gè)個(gè)任務(wù)。任務(wù)中能夠分成若干個(gè)子任務(wù)，送樣逐層細(xì)分，逐一實(shí)現(xiàn)。本儀表就是采取這種模塊化設(shè)計(jì)方法。這么不僅使得設(shè)計(jì)目標(biāo)明確、思緒清楚，而且在檢錯(cuò)、調(diào)試時(shí)也很方便。當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，能夠依據(jù)問題種類和現(xiàn)象來判定是哪一部分出問題，很輕易找出故障所在和故障原因。同時(shí)，采取模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，對(duì)于系統(tǒng)功效擴(kuò)充和修改也提供了很大方便。實(shí)時(shí)性。實(shí)時(shí)性是本系統(tǒng)基礎(chǔ)要求。即要求系統(tǒng)立即響應(yīng)外部事件發(fā)生，并立即給出處理結(jié)果。多年來，因?yàn)橛布啥群退俣忍嵘?，配合?duì)應(yīng)軟件，實(shí)時(shí)性輕易滿足要求，尤其是對(duì)于匯編語言編制軟件。可測(cè)試性。系統(tǒng)軟件可測(cè)試性含有兩方面含義:其一是指比較輕易地制訂出測(cè)試準(zhǔn)則，并依據(jù)這些準(zhǔn)則對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)定；其二是軟件設(shè)計(jì)完成后，首先在模擬環(huán)境下運(yùn)行，經(jīng)過靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)仿真運(yùn)行，證實(shí)正確無誤后才可投入實(shí)際運(yùn)行。正確性。正確性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)含相關(guān)鍵意義。系統(tǒng)要進(jìn)行大量運(yùn)算，算法正確性和正確性問題對(duì)控制結(jié)果有直接影響，所以在算法選擇、位數(shù)選擇方面要適合要求。可靠性。可靠性是系統(tǒng)軟件最關(guān)鍵指標(biāo)之一，它要求兩方面