基于單片機溫度控制系統(tǒng)設(shè)計的輸出通道設(shè)計部分課程設(shè)計任務(wù)書

1、課程設(shè)計任務(wù)書學(xué) 院專 業(yè)學(xué)生姓名班級學(xué)號課程設(shè)計題目基于單片機溫度控制系統(tǒng)設(shè)計-輸出通道設(shè)計實踐教學(xué)要求與任務(wù):1） 構(gòu)成單片機溫度控制系統(tǒng)2） 輸出通道設(shè)計3） 實驗調(diào)試4） thfcs-1現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實驗5） 撰寫實驗報告工作計劃與進度安排:1） 第12天，查閱文獻，構(gòu)成單片機溫度控制系統(tǒng)2） 第34天，輸出通道設(shè)計3） 第56，實驗調(diào)試4） 第79天，thfcs-1現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實驗5） 第10天，撰寫實驗報告指導(dǎo)教師： 201 年 月 日專業(yè)負責人：201 年 月 日學(xué)院教學(xué)副院長：201 年 月 日摘 要溫度控制器是很多企業(yè)常見的控制裝置,如機械行業(yè)的零件熱處理、塑料制品的注

2、塑機上,粉末冶金行業(yè)燒結(jié)爐、還原爐等都有溫度控制問題,尤以熱處理加熱爐的溫度控制最為典型。熱處理加熱爐是工廠熱處理和高校熱處理實驗廣泛使用的加熱設(shè)備。現(xiàn)在所使用的爐溫控制方法很多仍是陳舊的動圈式兩位指示調(diào)節(jié)儀(如xct101 型動圈式兩位指示調(diào)節(jié)儀) 。這種爐溫控制方法爐溫波動范圍大,保溫時間靠人工計時,加熱速度不能控制,溫度不能全程動態(tài)跟蹤顯示。這樣的控制和顯示方式不能滿足日益發(fā)展的工業(yè)需求。高校的發(fā)展同樣要求用現(xiàn)代化手段提升現(xiàn)有的實驗設(shè)備,為學(xué)生提供更多更好、更現(xiàn)代化的實驗條件。因此,我們就學(xué)校熱處理實驗用電阻加熱爐進行現(xiàn)代化改革,將ds18b20測溫傳感器和at89s52單片機優(yōu)秀的實時

3、控制功能、靈活的編程能力有機的結(jié)合起來,開發(fā)出熱處理微機控制系統(tǒng),實現(xiàn)溫度控制的自動化。不但能用于學(xué)校的實驗教學(xué)及其它一些研究課題的開發(fā),同樣能用于工廠熱處理、注塑機多點溫度的控制,提高工業(yè)企業(yè)自動化水平。 關(guān)鍵字：單片機at89s52；傳感器ds18b20；控溫目錄1概述11.1 本課題研究的意義目的11.2 課題的發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望11.3 課題主要內(nèi)容和要求22構(gòu)成單片機溫度控制系統(tǒng)22.1控制方案22.1.1網(wǎng)絡(luò)連接部分32.1.2測量部分32.1.3控制部分32.2 硬件設(shè)計概要42.2.1at89s52 單片機系統(tǒng)42.2.2傳感器和測溫電路的設(shè)計72.2.3電爐功率控制103輸出

4、通道設(shè)計113.1 d/a轉(zhuǎn)換器工作原理123.2 d/a轉(zhuǎn)換器的性能指標133.3 8位dac0832芯片133.4 dac0832接口電路153.5 dac輸出設(shè)計164軟件設(shè)計174.1總體設(shè)計方案174.2 中斷控制程序設(shè)計184.3 溫度測量程序設(shè)計191概述1.1 本課題研究的意義目的溫度控制是無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用，過低的溫度或過高的溫度都會使水資源失去應(yīng)有的作用，從而造成水資源的巨大浪費。特別是在當前全球水資源極度缺乏的情況下，我們更應(yīng)該掌握好對水溫的控制，在環(huán)境惡劣或溫度較高等場合下，為了保證生產(chǎn)過程正常安全地進行，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，

5、以及減輕工人的勞動強度、節(jié)約能源，要求對加熱爐爐溫進行測、顯示、控制，使之達到工藝標準，以單片機為核心設(shè)計的水溫控制系統(tǒng)，可以同時采集多個數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過通訊口送至上位機進行顯示和控制。1.2 課題的發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望自動控制系統(tǒng)在各個領(lǐng)域尤其是工業(yè)領(lǐng)域中有著及其廣泛的應(yīng)用，溫度控制是控制系統(tǒng)中最為常見的控制類型之一。隨著單片機技術(shù)的飛速發(fā)展，通過單片機對被控對象進行控制日益成為今后自動控制領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對工業(yè)及日常生活中的溫度

6、進行檢測和控制系統(tǒng)的設(shè)計大體方案：本系統(tǒng)以at89c51，at89s52單片機為核心，主要包括傳感器溫度采集，a/d模/數(shù)轉(zhuǎn)換，按扭操作，單片機控制，數(shù)碼管數(shù)字顯示等部分。本系統(tǒng)采用pid算法實現(xiàn)溫度控制功能，通過串行通信完成兩片單片機信息的交互而實現(xiàn)溫度設(shè)定、控制和顯示。本設(shè)計還可以通過串口與上位機（電腦）連接，實現(xiàn)電腦控制。系統(tǒng)設(shè)計有體積小、交互性強等優(yōu)點。為了實現(xiàn)高精度的水溫控制，本單片機系統(tǒng)采用pid算法控制和pwm脈寬調(diào)制相結(jié)合的技術(shù)，通過控制雙向可控硅改變電爐和電源的接通、斷開，從而改變水溫加熱時間的方法來實現(xiàn)對水溫的控制。本系統(tǒng)由鍵盤顯示和溫度控制兩個模塊組成，通過模塊間的通信完

7、成溫度設(shè)定、實溫顯示、水溫升降等功能。具有電路結(jié)構(gòu)簡單、程序簡短、系統(tǒng)可靠性高、操作簡便等特點。經(jīng)濟效益：1)適用性強，用戶只需對界面參數(shù)進行設(shè)置并啟動系統(tǒng)正常運行便可滿足不同用戶水溫的要求，實現(xiàn)對水溫的實時監(jiān)控。避免了電力資源的浪費，節(jié)省了能源。 2)將單片機以及溫度傳感器引入對水溫的分析和處理中，單片機控制決策無需建立被控對象的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)的魯棒性強，適合對非線性、時變、滯后系統(tǒng)的控制，對水溫控制系統(tǒng)采用單片機控制非常適合。3)系統(tǒng)成本低廉，操作非常簡單，可擴展性強，只要稍加改變，即可增加其他使用功能。1.3 課題主要內(nèi)容和要求1）任務(wù)：隨著社會的發(fā)展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提

8、高，各種方便于生活的控制系統(tǒng)開始進入了人們的生活，本文介紹一種用單片機at89s52作為核心控制器件的電熱水器水溫控制系統(tǒng)。2）內(nèi)容：1.系統(tǒng)組成與工作原理；2.主電路設(shè)計；3.控制電路設(shè)計；4.元器件選型及參數(shù)計算； 5.軟件設(shè)計； 6.應(yīng)用與調(diào)試說明。3）要求：(1)掌握單片機控制系統(tǒng)組成與工作原理；(2)掌握主電路與控制電路設(shè)計；(3)掌握系統(tǒng)的調(diào)試。2構(gòu)成單片機溫度控制系統(tǒng)2.1控制方案本課題的目的是設(shè)計一個用單片機at89s52作為核心控制器件的電熱水器水溫控制系統(tǒng)，并具有較好的快速性與較小的超調(diào)，以及十進制數(shù)碼管顯示、溫度曲線打印等功能。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：2.1.1網(wǎng)絡(luò)連接部分采

9、用rs232通信協(xié)議，其特點為它適用于設(shè)備之間的通訊距離可達15m，傳輸速率最大為20kb/s。rs-232c標準規(guī)定了數(shù)據(jù)和控制信號的電壓范圍。由于rs-232c是在ttl集成電路之前研制的，所以它的電平不是+5v和地，而是采用負邏輯，規(guī)定+3v-+15v之間的任意電壓表示邏輯“0”電平，-3v-15v之間的任意電壓表示邏輯“1”電平，該標準可以與上位機pc直接向連接，如果延長傳輸距離需加中繼器，增加了成本。2.1.2測量部分采用數(shù)字傳感器，采用數(shù)字傳感器可以簡化電路，并且在程序設(shè)計上減少a/d之間的轉(zhuǎn)換，程序上也得到了簡化，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在本次設(shè)計中我們對溫度的測量采用數(shù)字傳感器

10、ds18b20。ds18b20具有較高精度和重復(fù)性，測量范圍- 50 125 ,精度0.5 ;在93175ms 和750ms 內(nèi)將溫度值轉(zhuǎn)化9位的數(shù)字量。并且具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強等優(yōu)點，可以簡化電路并使系統(tǒng)更穩(wěn)定。在濕度測量上我們依舊使用模擬器件，雖然電路比較煩瑣，但有其穩(wěn)定的特點。考慮到溫度與濕度之間的關(guān)系，溫度的傳感器精度較高，我們降低濕度傳感器的精確度，并從 實際經(jīng)濟中考慮，而使用模擬的zhg型傳感器，來實現(xiàn)我們的要求。2.1.3控制部分采用89c51單片機實現(xiàn)，單片機軟件編程自由度大，可用編程實現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制，它能完成所要求的功能。但是存在不足之處是：編程

11、不方便，主要是a/d接口和rs-485接口編程不方便，同時89s52需外接模數(shù)轉(zhuǎn)換器來滿足數(shù)據(jù)采樣，對外圍電路來說也比較復(fù)雜，并且軟件實現(xiàn)也較麻煩。另外，51單片機需要用仿真器來實現(xiàn)軟硬件調(diào)試，較為繁瑣。2.2 硬件設(shè)計概要根據(jù)需求，我的系統(tǒng)需要溫度采集電路、控制電路、執(zhí)行電路。當然這些要一起工作我們就需要一塊單片機來協(xié)調(diào)它們。溫度采集我們使用18b20，使用它可以是電路簡化?？刂齐娐肺覀冇猛獠恐袛鄟碚{(diào)節(jié)溫度，為了使操作方便，我們加入了一個顯示控制溫度值的數(shù)碼管。所有電路結(jié)構(gòu)如下圖3-1 總體硬件設(shè)計示意圖2.2.1at89s52 單片機系統(tǒng)at89s52是美國atmel公司生產(chǎn)的低功耗，高性

12、能cmos8位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可系統(tǒng)編程的flash只讀程序存儲器,器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集flash程序存儲器既可在線編程（isp）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，atmel公司的功能強大，低價位at89s52單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。由于at89s52是一個低功耗，高性能cmos 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的flash只讀程序存儲器。器件采用atmel公司的高密度

13、、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準mcs-51指令系統(tǒng)及80c51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲單元，功能強大的微型計算機的at89s52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。因此，本系統(tǒng)使用at89s52單片機作為微處理器，如圖3-3。at89s52引腳圖如圖3-2。它主要具有如下特點：39個引腳，8k bytes flash片內(nèi)程序存儲器，256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ram），32個外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，看門狗（wdt）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。

14、at89s52設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，cpu暫停工作，而ram定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作掉電模式凍結(jié)振蕩器，因而可以保存ram的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。下面列出了at89s52的一些性能參數(shù)：與mcs-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4k字節(jié)在系統(tǒng)編程（isp）flash閃速存儲器1000次擦寫周期4.05.5v的工作電壓范圍全靜態(tài)工作模式：0hz33mhz三級程序加密鎖1288字節(jié)內(nèi)部ram32個可編程io口線2個16位定時計數(shù)器6個中斷源全雙工串行uart通道低功耗空閑和掉電模式中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng)看門狗（wdt

15、）及雙數(shù)據(jù)指針掉電標識和快速編程特性靈活的在系統(tǒng)編程（isp字節(jié)或頁寫模式）如下圖 at89s52引腳圖。圖3-2 at89s52引腳圖 微處理器電路圖整個單片機系統(tǒng)接口分配情況如下：p0口復(fù)用于傳輸led位數(shù)據(jù)以及值數(shù)據(jù)傳輸、p2口的p2.0-p2.1作為六位led的公共端的控制信號、p1口分配做鍵盤接口、p3.0和p3.1分別用于串口通信的數(shù)據(jù)的接收端和發(fā)送端、p3.2用于溫度數(shù)據(jù)接口。選用at89s52 作為主芯片,因為此芯片有8 kb 的程序存儲器和256 b 的數(shù)據(jù)存儲器不用擴展芯片,以降低硬件電路復(fù)雜度，如圖3.4 at89s52單片機控制電路圖，圖3.4 at89s52 單片機控

16、制電路圖2.2.2傳感器和測溫電路的設(shè)計本次設(shè)計采用ds18b20 對溫度進行采樣,ds18b20 是全數(shù)字的,其分辨率達到0.062 5 ,并且他的外圍電路十分簡單,工作效率高。溫度傳感器是整個控制系統(tǒng)獲取被控對象特征的重要部件，它的特性直接影響系統(tǒng)的精度，數(shù)字式溫度傳感器ds18b20 是最新的“一線器件”. 它具有體積小、適用電壓寬、經(jīng)濟，實用、線性度很好，精度較高、且其本身已經(jīng)進行了校正，使用時不需再進行調(diào)整等特點。 本系統(tǒng)采用ds18b20 作為溫度傳感器，采集的數(shù)據(jù)直接送到單片機中。 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

17、。溫度測量范圍為55125，可編程為9 位12 位a/d 轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達0.0625，被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字量方式串行輸出;其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生; 多個ds18b20 可以并聯(lián)到3 根或2 根線上，cpu 只需一根端口線就能與諸多ds18b20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點使ds18b20 非常適用于遠距離多點溫度檢測系統(tǒng)。 性能價格比也非常出色！ 因此選擇18b20 作為本電路的溫度傳感器。ds18b20 的接法如圖3.9所示。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。圖

18、3.9 ds18b20 的使用接線圖dallas最新單線數(shù)字溫度傳感器ds18b20簡介新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟 dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器ds1820是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(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)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸

19、，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，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3v5.5v的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。 ds18b20、 ds1822 的特性 ds18b20可以程序設(shè)定912位的分辨率，精度為0.5c?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在eeprom中，掉電后依然保存。ds18b20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價格比也非常出色！ ds1822與 ds18b20軟件兼容，是ds18b20的簡化版本。省略了存儲用戶定義報警溫度、分辨率

20、參數(shù)的eeprom，精度降低為2c，適用于對性能要求不高，成本控制嚴格的應(yīng)用，是經(jīng)濟型產(chǎn)品。 繼“一線總線”的早期產(chǎn)品后，ds1820開辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。ds18b20和ds1822使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng)。 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)的溫度報警觸發(fā)器th和tl、配置寄存器。ds18b20的管腳排列如下: 圖3.10 ds18b20的管腳排列圖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

21、可以看作是該ds18b20的地址序列碼。64位光刻rom的排列是：開始8位（28h）是產(chǎn)品類型標號，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。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位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以0.0625/lsb形式表達，其中s為符號位。 12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)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比特的ram中，二進制中的前面5位是

22、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。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。溫度檢測控制電路圖2.2.3電爐功率控制采用對電爐兩端的電壓進行通斷的方法,用單片機產(chǎn)生pwm 波以實現(xiàn)對水加熱功率進行控制,不同的占空比對應(yīng)不同的功率,具體控制中占空比的實時值是根據(jù)模糊控制規(guī)則自動調(diào)節(jié)。(1) 弱電控制強電: 用固態(tài)繼電器,其電路圖如圖3.12所示。圖3.

23、12固態(tài)繼電器電路圖 (3)加熱器的功率控制接口由于要用at89s52控制高壓和大電流的負載工作，顯然不能將負載直接接到單片機的i/o 線上，必須經(jīng)過單片機的功率接口來驅(qū)動. 單片機輸出的控制信號為占空比可變的脈沖信號，該信號控制繼電器和可控硅的導(dǎo)通時間，以此來控制控制加熱器的功率.加熱器的功率控制電路如圖3.13所示圖3.13 加熱器的功率控制電路3輸出通道設(shè)計模擬量輸出通道的任務(wù)-把計算機處理后的數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換成模擬量電壓或電流信號，去驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行器，從而達到控制的目的模擬量輸出通道(稱為d/a通道或ao通道)構(gòu)成-一般是由接口電路、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(簡稱d/a或dac)和電壓/電流變換器等

24、，模擬量輸出通道基本構(gòu)成-多d/a結(jié)構(gòu)和共享d/a結(jié)構(gòu)。3.1 d/a轉(zhuǎn)換器工作原理現(xiàn)以 4 位 d/a 轉(zhuǎn)換器為例說明其工作原理，如圖 2-2 所示。 假設(shè)d3、d2、d1、d0全為1，則bs3、bs2、bs1、bs0全部與“1”端相連。根據(jù)電流定律，有： 由于開關(guān) bs3 bs0 的狀態(tài)是受要轉(zhuǎn)換的二進制數(shù) d3、d2、d1、d0 控制的，并不一定全是“1”。因此，可以得到通式：考慮到放大器反相端為虛地，故：選取 rfb = r ，可以得到：對于 n 位 d/a 轉(zhuǎn)換器，它的輸出電壓vout與輸入二進制數(shù)b( dn-1 d0) 的關(guān)系式可寫成：輸出電壓除了與輸入的二進制數(shù)有關(guān)，還與運算放大

25、器的反饋電阻 rfb以及基準電壓vref有關(guān)。3.2 d/a轉(zhuǎn)換器的性能指標 d/a轉(zhuǎn)換器性能指標是衡量芯片質(zhì)量的重要參數(shù)，也是選用d/a芯片型號的依據(jù)。主要性能指標有： （1）分辨率 （2）轉(zhuǎn)換精度 （3）偏移量誤差 （4）穩(wěn)定時間分辨率-是指 d/a 轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸出模擬增量，即當輸入數(shù)字發(fā)生單位數(shù)碼變化時所對應(yīng)輸出模擬量的變化量，它取決于能轉(zhuǎn)換的二進制位數(shù)，數(shù)字量位數(shù)越多，分辨率也就越高 。其分辨率與二進制位數(shù)n呈下列關(guān)系：分辨率 = 滿刻度值/（2n-1）=vref / 2n轉(zhuǎn)換精度-是指轉(zhuǎn)換后所得的實際值和理論值的接近程度。它和分辨率是兩個不同的概念。例如，滿量程時的理論輸出值

26、為10v，實際輸出值是在9.99v10.01v之間，其轉(zhuǎn)換精度為10mv。對于分辨率很高的d/a轉(zhuǎn)換器并不一定具有很高的精度。偏移量誤差-是指輸入數(shù)字量時，輸出模擬量對于零的偏移值。此誤差可通過d/a轉(zhuǎn)換器的外接vref和電位器加以調(diào)整。穩(wěn)定時間-是描述d/a轉(zhuǎn)換速度快慢的一個參數(shù)，指從輸入數(shù)字量變化到輸出模擬量達到終值誤差1/2lsb時所需的時間。顯然，穩(wěn)定時間越大，轉(zhuǎn)換速度越低。對于輸出是電流的d/a轉(zhuǎn)換器來說，穩(wěn)定時間是很快的，約幾微秒，而輸出是電壓的d/a轉(zhuǎn)換器，其穩(wěn)定時間主要取決于運算放大器的響應(yīng)時間。3.3 8位dac0832芯片本次設(shè)計采用8位dac0832芯片構(gòu)成輸出通道，在這

27、里只介紹8位dac0832芯片。dac0832主要由8位輸入寄存器、8位dac寄存器、8位d/a轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。8 位輸入寄存器用于存放主機送來的數(shù)字量，使輸入數(shù)字量得到緩沖和鎖存，由加以控制；8位dac寄存器用于存放待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，由加以控制；8位d/a轉(zhuǎn)換器輸出與數(shù)字量成正比的模擬電流；由與門、非與門組成的輸入控制電路來控制2個寄存器的選通或鎖存狀態(tài)。8位dac0832芯片主要特征：一個8位d/a轉(zhuǎn)換器電流輸出方式穩(wěn)定時間為1s采用20腳雙立直插式封裝同系列芯片還有 dac0830、dac0831管腳功能di0di7：數(shù)據(jù)輸入線，其中di0為最低有效位lsb ，di7為

28、最高有效位msb。cs：片選信號，輸入線，低電平有效。wr1：寫信號1，輸入線，低電平有效。ile：輸入允許鎖存信號，輸入線，高電平有效,當ile、和同時有效時，8位輸入寄存器端為高電平1，此時寄存器的輸出端q跟隨輸入端d的電平變化；反之，當端為低電平0時，原d 端輸入數(shù)據(jù)被鎖存于q端，在此期間d端電平的變化不影響q端。 xfer:傳送控制信號，輸入線， 低電平有效。iout1：dac電流輸出端1，一般作為運算放大器差動輸入信號之一。iout2：dac電流輸出端2，一般作為運算放大器另一個差動輸入信號。rfb：固化在芯片內(nèi)的反饋電阻連接端，用于連接運算放大器的輸出端。vref：基準電壓源端，輸

29、入線，-10 vdc +10 vdc。vcc：工作電壓源端輸入線，+5 vdc +15 vdc。當wr2和xfer同時有效時，8位dac寄存器端為高電平“1”，此時dac寄存器的輸出端q跟隨輸入端d也就是輸入寄存器q端的電平變化；反之，當端為低電平“0”時，第一級8位輸入寄存器q端的狀態(tài)則鎖存到第二級8位dac寄存器中，以便第三級8位dac轉(zhuǎn)換器進行d/a轉(zhuǎn)換。為了簡化接口電路，使第二級8位dac寄存器直通，只有第一級8位輸入寄存器置成可選通鎖存的單緩沖輸入方式。 特殊情況下可采用雙緩沖輸入方式，即把兩個寄存器都分別接成受控方式。 3.4 dac0832接口電路由于dac0832內(nèi)部有輸入寄存

30、器，所以它的數(shù)據(jù)總線可直接與主機的數(shù)據(jù)總線相連，圖為dac0832與pc總線的單緩沖接口電路，它是由dac0832轉(zhuǎn)換芯片、運算放大器以及74ls138譯碼器和門電路構(gòu)成的的地址譯碼電路組成。圖中，0832內(nèi)的dac寄存器控制端的和直接接地，使dac寄存器的輸入到輸出始終直通；而輸入寄存器的控制端分別受地址譯碼信號與輸入輸出指令控制，即pc的地址線a9a0經(jīng)138譯碼器和門電路產(chǎn)生接口地址信號作為dac0832的片選信號，輸入輸出寫信號作為dac0832的寫信號。 d/a轉(zhuǎn)換接口程序：mov dx，220h /口地址如220h送入dx mov al，data /被轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)如data送入累加器

31、al out dx，al /送入d/a轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換 3.5 dac輸出設(shè)計這里選擇dac單極性輸出： dac單極性輸出方式如圖 所示，輸出電壓vout的單極性輸出表達式為：式中：vref/256是常數(shù)，顯然，vout和 b 成正比關(guān)系，輸入數(shù)字量 b 為 00h 時，vout也為 0 ；輸入數(shù)字量 b 為ffh即255時，vout 為與 vref 極性相反的最大值。4軟件設(shè)計4.1總體設(shè)計方案軟件總體設(shè)計：我們的程序是控溫，所以我們應(yīng)該不斷測溫并控制。如圖4.1圖4.1程序總體設(shè)計流程圖4.2 中斷控制程序設(shè)計我們先來設(shè)計控溫的程序，因為它比較簡單：程序如下：外部中斷1key_1:clr e

32、a ;關(guān)閉外部中斷incdis1 ;把個位加一mova, dis1 cjnea,#10,key ;判斷個位是否為十movdis1,#0 ;是十把它置一;顯示并打開中斷key:mova, dis2 movb, #10mulabadda,dis1 ;求出調(diào)整后的溫度movtemper_config,a ;保存調(diào)整后的溫度lcall display ;顯示調(diào)整后的溫度setb ex0 setb ex1setb ea 打開中斷reti 返回;外部中斷2key_2:clr eainc dis2mov a, dis2cjne a, #10, keymov dis2, #0ajmp key其中dis1,di

33、s2是定義的變量，用來保存數(shù)碼管的顯示數(shù)字。temper_config也是定義變量用來保存設(shè)定溫度值。4.3 溫度測量程序設(shè)計這里需要對18b20要有一個很清楚的了解。根據(jù)ds18b20的通訊協(xié)議，主機控制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進行預(yù)定的操作。當主機收到ds18b20的響應(yīng)信號后，便可以發(fā)出操作命令，這些命令可以分為rom命令和ram命令兩種。cpu的操作過程如圖4.4所示。由于ds18b20與單片機間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對ds18b20進行讀寫編程

34、時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。操作時序主要有初始化時序、讀時序和寫0時序和寫1時序四種，如圖4.5所示。在溫度測量儀表中，對ds18b20的操作主要是復(fù)位、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)三種，而兩種操作又都是按位進行的，所以首先應(yīng)該按照ds18b20的時序要求，編寫讀、寫時間片的程序，其流程圖如圖4.6所示。圖4.4 ds18b20操作過程圖4.5 ds18b20操作時序圖4.6 ds18b20操作程序流程圖根據(jù)上面的知識我們可以得到18b20的操作的3個函數(shù);初始化18b20init_1820:setbdqnopclrdqmovr0, #06bhtsr1:djnzr0,tsr1; 延時

35、setbdqmovr0, #25htsr2:jnbdq, tsr3djnzr0, tsr2ljmptsr4; 延時tsr3:setbflag1; 置標志位,表示ds1820存在ljmptsr5tsr4:clrflag1; 清標志位,表示ds1820不存在ljmptsr7tsr5:movr0, #06bhtsr6:djnzr0, tsr6; 延時tsr7:setbdqret;把a的值寫入18b20write_1820:movr2, #8clrcwr1:clrdqmovr3, #6djnzr3, $rrcamovdq, cmovr3, #23djnzr3, $setbdqnopdjnzr2, wr

36、1setbdqret;讀溫度read_18200:mov r4,#2; 將溫度高位和低位從ds18b20中讀出mov r1,#77h; 低位存入77h(temper_l),高位存入76h(temper_h)re00:mov r2, #8re01:clr csetb dqnopnopclr dqnopnopnopsetb dqmov r3, #7djnz r3, $mov c, dqmov r3, #23djnz r3, $rrc adjnz r2, re01mov r1, adec r1djnz r4, re00ret應(yīng)為讀出的溫度的格式是12位，temper_l位前四位是整數(shù)部分后四位是小數(shù)

37、，temlper_h只有低四位是有效的。所以我們要有一個處理溫度的函數(shù)得到整數(shù)的溫度。讀出的溫度轉(zhuǎn)換成1個字節(jié)放入temper_numtemper_cov:mov a,#0f0hanl a,temper_l; 舍去溫度低位中小數(shù)點后的四位溫度數(shù)值swap amov temper_num, amov a, temper_ljnb acc.3,temper_cov1; 四舍五入去溫度值inc temper_numtemper_cov1:mov a, temper_hanl a, #07hswap aorl a, temper_nummov temper_num,a; 保存變換后的溫度數(shù)據(jù)ret最后我們寫出讀出的溫度的過程：;讀溫度到temper_l和temper_hread_temp:mov a, #0cchlcall write_1820mov a, #0behlcall write_1820lcall read_18200lcall init_1820mov a, #0cchlcall write_1820mov a, #044hlcall write_1820ret4.5 溫度處理讀出溫度后我們要跟據(jù)溫度做相應(yīng)的事，根據(jù)題目要求我們可以畫出對于的流程圖。溫度70報警低于設(shè)定值加熱overyy 溫度處理流程圖代碼：溫度處理temper_work:lcall temper_covm