多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)PAGE第27頁共27頁0引言隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是超大規(guī)模集成電路產(chǎn)生而出現(xiàn)的微型計(jì)算機(jī)，給人類生活帶來了根本性的改變。如果說微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么可以毫不夸張的說，單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)則給現(xiàn)代工業(yè)測控領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革命。目前，單片機(jī)以其高可靠性、高性能價格比，在工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表、辦公自動化等諸多領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用，并已走入普通家庭，從洗衣機(jī)、微波爐到音響、汽車，到處都可見到單片機(jī)的蹤影，因此，單片機(jī)技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用水平已逐步成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。許多物質(zhì)的特性與溫度有很大的依賴關(guān)系，溫度的影響甚至是起決定作用的。傳統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)采用模擬電路設(shè)計(jì)，存在不可避免的缺陷，如系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作困難，系統(tǒng)電路所需的功率較大，溫度控制的精度差，易出現(xiàn)溫度的漂移，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缺乏友好的人機(jī)界面，溫度控制的實(shí)時性差等。單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理等問題能夠得到很好的解決，溫度是工業(yè)對象中的一個重要的被控參數(shù)，然而所采用的測溫元件和測量方法也不相同，產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。因此對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不相同。本課題使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制，單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。本課題介紹的溫度控制系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)控制技術(shù)對溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有操作簡單便捷、采集方便準(zhǔn)確、適應(yīng)性強(qiáng)、成本低以及節(jié)省能源等特點(diǎn)，可明顯增加使用者的經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)不但可以推行到溫室中，還可以應(yīng)用于其它進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的場合。1緒論1.1系統(tǒng)背景在實(shí)際生產(chǎn)中，為了避免局部的溫度過高或過低，需要對某個空間內(nèi)多個點(diǎn)的溫度進(jìn)行監(jiān)測，如溫室大棚、糧倉等，以便采取相應(yīng)的措施．為了改善監(jiān)測人員的工作條件，監(jiān)測人員一般需要遠(yuǎn)離監(jiān)測對象．因此，多點(diǎn)溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測在實(shí)際生產(chǎn)中具有重要的應(yīng)用價值．溫度測量的方法有多種，目前典型的溫度測量系統(tǒng)是由模擬式溫度傳感器、A／D轉(zhuǎn)換電路和單片機(jī)組成．但是，由于模擬式溫度傳感器輸出的為模擬信號，必須經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換才能與單片機(jī)等微處理器接口，并且每個測溫點(diǎn)都要占甩單片機(jī)一個I／0口，這種系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離傳輸使得系統(tǒng)非常復(fù)雜，成本較高．此外，模擬傳感器的信號在傳輸中易受干擾，降低了系統(tǒng)檢測的精度和穩(wěn)定性。溫度監(jiān)測系統(tǒng)是工農(nóng)業(yè)應(yīng)用中一個典型且極其廠“泛的系統(tǒng)，對不同控制對象的溫度進(jìn)行監(jiān)測具有很強(qiáng)的應(yīng)用性。目前，智能溫室是在普通溫室大棚的基礎(chǔ)上，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)等發(fā)展起來的。一個完整的智能溫室控制系統(tǒng)由溫度控制、濕度控制、光照控制、澆灌控制、數(shù)據(jù)采集與處理等五個子系統(tǒng)組成，它們分別完成對作物生長條件的控制。智能溫室控制是個復(fù)雜的系統(tǒng)，溫度控制在整個控制系統(tǒng)中具有1F常重要的地位，溫室溫度過高或過低均對作物的生長有重要影響。而數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)對系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)處理后通過控制器來對其它控制環(huán)節(jié)作相應(yīng)的動作，以達(dá)到作物生長的最佳環(huán)境。為了減少溫度的變化給控制系統(tǒng)帶來不良結(jié)果，避免局部溫度過高，不僅需要用更精確的溫度傳感器對溫度進(jìn)行更有效的測量，也要對溫室進(jìn)行多點(diǎn)測量，做到精確測量和穩(wěn)定控制。本文研究目的在于針對智能溫室的設(shè)計(jì)需求，結(jié)合ARM嵌入式、嵌入式操作系統(tǒng)Ilc／oS．II、12C總線和數(shù)字傳感器等技術(shù)以及GPRs／GSM網(wǎng)絡(luò)的SMs遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種多點(diǎn)溫度監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測中心通過PC機(jī)軟件發(fā)送控制指令使數(shù)據(jù)終端相應(yīng)的傳感器測溫，并將所測得的溫度值發(fā)回保存、顯示在PC機(jī)上，并且可以通過PC機(jī)繪制不同時刻的溫度變化曲線，這樣能有助于盡早的發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，可以為節(jié)約成本和提高生產(chǎn)率、生產(chǎn)質(zhì)量做出一定的貢獻(xiàn)。目前在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對溫度檢測系統(tǒng)的控制方式和數(shù)據(jù)的傳輸方式是我們遇到的主要問題。由普通微控制器和溫度傳感器構(gòu)成的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)，其可靠性和測量精度有限，而32伉嵌入式微控制器達(dá)到的控制效果和采集精度有了很大的提高。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，人多采用電力線載波、RS485現(xiàn)場總線、電話撥號上網(wǎng)和數(shù)傳電臺方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，監(jiān)測中心與監(jiān)測分站的通信距離較遠(yuǎn)、監(jiān)測分站比較分散、偏遠(yuǎn)等，使得系統(tǒng)的造價提高。而基丁GPRS／GSM的短消息業(yè)務(wù)(SMS)為我們提供了一個新的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸途徑。本文設(shè)計(jì)目標(biāo)是真正實(shí)現(xiàn)基于短消息的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信，使其能夠運(yùn)用在實(shí)際的監(jiān)測系統(tǒng)中，最終面向產(chǎn)品開發(fā)。本設(shè)計(jì)提出了一個可行有效的途徑，雖然整個系統(tǒng)還處于實(shí)驗(yàn)階段，由于智能溫室和溫室遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)都屬于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)大概念中一個重要的組成部分，為更有效的實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，真正做劍服務(wù)“三農(nóng)”，還是很有研究意義和使用價值的。1.2發(fā)展現(xiàn)狀在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。無論你生活在哪里，從事什么工作，無時無刻不在與溫度打著交道。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展對是否能掌握溫度有著絕對的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等等行業(yè)，可以說幾乎%80的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。溫度對于工業(yè)如此重要，由此推進(jìn)了溫度傳感器的發(fā)展。傳感器主要大體經(jīng)過了三個發(fā)展階段：模擬集成溫度傳感器。該傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。此種傳感器具有功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。它是目前在國內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種集成傳感器，典型產(chǎn)品有AD590、AD592、TMP17、LM135等；模擬集成溫度控制器。模擬集成溫度控制器主要包括溫控開關(guān)、可編程溫度控制器，典型產(chǎn)品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增強(qiáng)型集成溫度控制器(例如TC652/653)中還包含了A/D轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處。但它自成系統(tǒng)，工作時并不受微處理器的控制，這是二者的主要區(qū)別；智能溫度傳感器。能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀(jì)90年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動測試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實(shí)現(xiàn)測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。溫度傳感器的發(fā)展趨勢。進(jìn)入21世紀(jì)后，溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。傳感器在溫度測控系統(tǒng)中的應(yīng)用。目前市場主要存在單點(diǎn)和多點(diǎn)兩種溫度測量儀表。對于單點(diǎn)溫測儀表，主要采用傳統(tǒng)的模擬集成溫度傳感器，其中又以熱電阻、熱電偶等傳感器的測量精度高，測量范圍大，而得到了普遍的應(yīng)用。此種產(chǎn)品測溫范圍大都在-200℃~800℃之間，分辨率12位，最小分辨溫度在0.001~0.01之間。自帶LED顯示模塊，顯示4位到16位不等。有的儀表還具有存儲功能，可存儲幾百到幾千組數(shù)據(jù)。該類儀表可很好的滿足單個用戶單點(diǎn)測量的需要。多點(diǎn)溫度測量儀表，相對與單點(diǎn)的測量精度有一定的差距，雖然實(shí)現(xiàn)了多路溫度的測控，但價格昂貴。針對目前市場的現(xiàn)狀，本課題提出了一種可滿足要求、可擴(kuò)展的并且性價比高的單片機(jī)多路測溫系統(tǒng)。1.3系統(tǒng)概述本設(shè)計(jì)運(yùn)用主從分布式思想，由一臺上位機(jī)（PC微型計(jì)算機(jī)），下位機(jī)（單片機(jī)）多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集，組成兩級分布式多點(diǎn)溫度測量的巡回檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用RS-232串行通訊標(biāo)準(zhǔn)，通過上位機(jī)（PC）控制下位機(jī)（單片機(jī)）進(jìn)行現(xiàn)場溫度采集。溫度值既可以送回主控PC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，由顯示器顯示。也可以由下位機(jī)單獨(dú)工作，實(shí)時顯示當(dāng)前各點(diǎn)的溫度值，對各點(diǎn)進(jìn)行控制。下位機(jī)采用的是單片機(jī)基于數(shù)字溫度傳感器DS18B20的系統(tǒng)。DS18B20利用單總線的特點(diǎn)可以方便的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測量，輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的抗干擾性好、設(shè)計(jì)靈活、方便，而且適合于在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場溫度測量。本系統(tǒng)可以應(yīng)用在大型工業(yè)及民用常溫多點(diǎn)監(jiān)測場合。如糧食倉儲系統(tǒng)、樓宇自動化系統(tǒng)、溫控制程生產(chǎn)線之溫度影像檢測、醫(yī)療與健診的溫度測試、空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測、石化、機(jī)械…。2方案論證 溫度檢測系統(tǒng)有則共同的特點(diǎn)：測量點(diǎn)多、環(huán)境復(fù)雜、布線分散、現(xiàn)場離監(jiān)控室遠(yuǎn)等。若采用一般溫度傳感器采集溫度信號，則需要設(shè)計(jì)信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的接口電路，才能把傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到計(jì)算機(jī)去處理。這樣，由于各種因素會造成檢測系統(tǒng)較大的偏差；又因?yàn)闄z測環(huán)境復(fù)雜、測量點(diǎn)多、信號傳輸距離遠(yuǎn)及各種干擾的影響，會使檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降。所以多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于兩部分：溫度傳感器的選擇和主控單元的設(shè)計(jì)。溫度傳感器應(yīng)用范圍廣泛、使用數(shù)量龐大，也高居各類傳感器之首。2.1傳感器部分方案一：采用熱敏電阻，可滿足40攝氏度至90攝氏度測量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對于檢測1攝氏度的信號是不適用的。而且在溫度測量系統(tǒng)中,采用單片溫度傳感器,比如AD590,LM35等.但這些芯片輸出的都是模擬信號,必須經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后才能送給計(jì)算機(jī),這樣就使得測溫裝置的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜.另外,這種測溫裝置的一根線上只能掛一個傳感器,不能進(jìn)行多點(diǎn)測量.即使能實(shí)現(xiàn)，也要用到復(fù)雜的算法，一定程度上也增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。方案二：在多點(diǎn)測溫系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的測溫方法是將模擬信號遠(yuǎn)距離采樣進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，而為了獲得較高的測溫精度，就必須采用措施解決由長線傳輸，多點(diǎn)測量切換及放大電路零點(diǎn)漂移等造成的誤差補(bǔ)償問題。采用數(shù)字溫度芯片DS18B20測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。在0—100攝氏度時，最大線形偏差小于1攝氏度。DS18B20的最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì)DS1820和微控制器AT89C51構(gòu)成的溫度測量裝置,它直接輸出溫度的數(shù)字信號,可直接與計(jì)算機(jī)連接。這樣,測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單,體積也不大,且由于AT89C51可以帶多個DSB1820,因此可以非常容易實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測量.輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。采用溫度芯片DS18B20測量溫度，可以體現(xiàn)系統(tǒng)芯片化這個趨勢。部分功能電路的集成，使總體電路更簡潔，搭建電路和焊接電路時更快。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測量電路的精確度。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢。本方案應(yīng)用這一溫度芯片，也是順應(yīng)這一趨勢。2.2主控制部分方案一：此方案采用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)。它可在線編程，可在線仿真的功能，這讓調(diào)試變得方便。且人機(jī)交互友好。但是PC機(jī)輸出信號不能直接與DS18B20通信。需要通過RS232電平轉(zhuǎn)換兼容，硬件的合成在線調(diào)試，較為繁瑣，很不簡便。而且在一些環(huán)境比較惡劣的場合，PC機(jī)的體積大，攜帶安裝不方便，性能不穩(wěn)定，給工程帶來很多麻煩！方案二：此方案采用AT89C51八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡單，安裝方便。既可以單獨(dú)對多DS18B20控制工作，還可以與PC機(jī)通信.運(yùn)用主從分布式思想，由一臺上位機(jī)（PC微型計(jì)算機(jī)），下位機(jī)（單片機(jī)）多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集，組成兩級分布式多點(diǎn)溫度測量的巡回檢測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。另外AT89C51在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。2.3系統(tǒng)方案綜上所述,溫度傳感器以及主控部分都采用第二方案。系統(tǒng)采用針對傳統(tǒng)溫度測溫系統(tǒng)測溫點(diǎn)少，系統(tǒng)兼容性及擴(kuò)展性較差的特點(diǎn)，運(yùn)用分布式通訊的思想。設(shè)計(jì)一種可以用于大規(guī)模多點(diǎn)溫度測量的巡回檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用的是RS-232串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)，通過下位機(jī)（單片機(jī)）進(jìn)行現(xiàn)場的溫度采集，溫度數(shù)據(jù)既可以由下位機(jī)模塊實(shí)時顯示，也可以送回上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，具有巡檢速度快，擴(kuò)展性好，成本低的特點(diǎn)。實(shí)際采用電路方案如下圖：3硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)底層電路的功能主要包括：多點(diǎn)溫度測試及其相關(guān)處理，實(shí)時顯示溫度信息，與上位機(jī)通訊傳輸溫度數(shù)據(jù)。硬件設(shè)計(jì)主要包括以下幾個模塊：電源以及看門狗電路，鍵盤以及顯示電路，溫度測試電路，串口通訊電路。下面對電路分模塊進(jìn)行說明3.1電源以及看門狗電路a．電源電路因?yàn)閱纹瑱C(jī)工作電源為+5V，且底層電路功耗很小。采用7805三端穩(wěn)壓片即可滿足要求。具體電路圖如下：b．看門狗電路 考慮到底層電路板的工作環(huán)境相對惡劣，單片機(jī)會受到周圍環(huán)境的干擾，而出現(xiàn)程序跑飛，死機(jī)…等一些不可預(yù)知的不正常工作現(xiàn)象。工作人員也不可能到現(xiàn)場對單片機(jī)重起，本設(shè)計(jì)為單片機(jī)電路添加一個外部看門狗電路。定時查詢單片機(jī)的工作狀態(tài),一但發(fā)現(xiàn)異常即對單片機(jī)延時重起。保證系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。NE56604能為多種微處理器和邏輯系統(tǒng)提供復(fù)位信號，其門限電平為4.2V。在電源突然掉電或電源電壓下降到低于門限電平時。NE56604將產(chǎn)生精確的復(fù)位信號。NE56604內(nèi)置一個看門狗定時器，用于監(jiān)控微處理器，以確保微處理器的正常運(yùn)行。看門狗能產(chǎn)生一個系統(tǒng)復(fù)位信號用來終止任何由于微處理器故障而引發(fā)的不正常的系統(tǒng)操作。NE56604的看門狗的監(jiān)控周期為100mS（典型值）。特性.正負(fù)雙邏輯輸出的有效復(fù)位信號。.精準(zhǔn)的門限電平監(jiān)測。.上電復(fù)位內(nèi)部延時。.可利用外部電阻調(diào)節(jié)的內(nèi)部看門狗定時器。.看門狗定時器的監(jiān)控周期為100mS典型值。.VCC=0.8VDC時產(chǎn)生有效的復(fù)位信號典型值。.僅需很少的外圍元件。具體電路圖如下:3.2鍵盤以及顯示電路鍵盤電路單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路,以及專一的復(fù)位功能外,其它的按鍵或鍵盤都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。鍵盤有編碼和非編碼兩種。非編碼鍵盤硬件電路極為簡單。故本系統(tǒng)采用撥碼開關(guān)來控制。具體電路如下：A.開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入鍵開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入有兩種解決方法。一種是軟件去抖動：它是在檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一個10ms的延時程序后，再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動影響。另一種為硬件去抖動：即為按鍵添加一個鎖存器。兩種方法都簡單易行，本設(shè)計(jì)采用的是硬件去抖。B.對按鍵進(jìn)行編碼給定鍵值或給出鍵號對于按鍵無論有無編碼，以及采用什么編碼，最后都要轉(zhuǎn)換成為與累加器中數(shù)值相對應(yīng)的鍵值，以實(shí)現(xiàn)按鍵功能程序的散轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移。為使編碼間隔小，散轉(zhuǎn)入口地址安排方便，常采用依次序排列的鍵號。撥碼開關(guān)值含義0000實(shí)時顯示通道一的溫度值0001實(shí)時顯示通道二的溫度值0010實(shí)時顯示通道三的溫度值0011實(shí)時顯示通道四的溫度值0100實(shí)時顯示通道五的溫度值0101實(shí)時顯示通道六的溫度值0110實(shí)時顯示通道七的溫度值0111實(shí)時顯示通道八的溫度值1***自動循環(huán)顯示所有通道的溫度C.選擇鍵盤監(jiān)測方法對是否有鍵按下的信息輸入方式有中斷方式與查詢方式兩種。本設(shè)計(jì)采用的查詢法，即在在CPU空閑時調(diào)用鍵盤掃描子程序。溫度顯示電路 設(shè)計(jì)采用的是共陰極七段數(shù)碼管。顯示方式有動態(tài)掃描和靜態(tài)顯示，兩種方法在本設(shè)計(jì)中皆可。由于靜態(tài)掃描要用到多片串入并出芯片，考慮到電路板成本計(jì)算。本人采用是節(jié)約硬件資源的動態(tài)掃描方式。即用兩塊芯片就可以完成顯示功能。顯示數(shù)據(jù)由4511譯碼器輸出，ULN2003為位驅(qū)動掃描信號。 具體電路圖如下：3.2溫度測試電路這里我們用到溫度芯片DS18B20。DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO－92小體積封裝形式。測溫分辨率可達(dá)0.0625℃，被測溫度用符號擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出。其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。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。溫度傳感模塊圖DSl8B20的工作原理

DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DSl8B20的測溫原理框圖如圖3.2所示。圖中低溫度系數(shù)品振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生同定頻率的脈沖信號送給計(jì)數(shù)器l。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變。所產(chǎn)生的信號作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1、計(jì)數(shù)器2和溫度寄存器被預(yù)置在-55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計(jì)數(shù)器l對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到O時，溫度計(jì)數(shù)器的值將加l，計(jì)數(shù)器l的預(yù)置值將被重新裝人，計(jì)數(shù)器l重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到O時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖3.2中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出小于修正計(jì)數(shù)器l的預(yù)置值。DS18B20性能特點(diǎn)采用單總線專用技術(shù)，既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機(jī)接口，無須經(jīng)過其它變換電路，直接輸出被測溫度值（9位二進(jìn)制數(shù)，含符號位）測溫范圍為-55℃-+125℃，測量分辨率為0.0625℃內(nèi)含64位經(jīng)過激光修正的只讀存儲器ROM適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限內(nèi)含寄生電源。DS18B20支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為-55°C~+125°C，在-10~+85°C范圍內(nèi),精度為±0.5°C?，F(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，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)

（1）DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。

DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20有4個主要的數(shù)據(jù)部件：

①64位激光ROM。64位激光ROM從高位到低位依次為8位CRC、48位序列號和8位家族代碼(28H)組成。②溫度靈敏元件。③非易失性溫度報警觸發(fā)器TH和TL?？赏ㄟ^軟件寫入用戶報警上下限值。④配置寄存器。配置寄存器為高速暫存存儲器中的第五個字節(jié)。DS18B20在0工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)精度的數(shù)值，其各位定義如圖所示。TMR1R011111MSB

DS18B20配置寄存器結(jié)構(gòu)圖LSB其中，TM：測試模式標(biāo)志位，出廠時被寫入0，不能改變；R0、R1：溫度計(jì)分辨率設(shè)置位，其對應(yīng)四種分辨率如下表所列，出廠時R0、R1置為缺省值：R0=1，R1=1（即12位分辨率），用戶可根據(jù)需要改寫配置寄存器以獲得合適的分辨率。配置寄存器與分辨率關(guān)系表：R0R1溫度計(jì)分辨率/bit最大轉(zhuǎn)換時間/us00993.750110187.510113751112750（2）高速暫存存儲器高速暫存存儲器由9個字節(jié)組成，其分配如下圖所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲器的第0和第1個字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如圖所示。對應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號位S=0時，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。溫度低位溫度高位THTL配置保留保留保留8位CRCLSBDS18B20存儲器映像圖MSB溫度值格式圖DS18B20溫度數(shù)據(jù)表：232221202-12-22-32-4MSBLSBSSSSS262524典型對應(yīng)的溫度值表:溫度/℃二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+125

+25.0625

+10.125

+0.5

0

-0.5

-10.125

-25.0625

-550000011111010000

0000000110010001

0000000010100010

0000000000001000

0000000000000000

1111111111111000

1111111101011110

1111111001101111

111111001001000007D0H

0191H

00A2H

0008H

0000H

FFF8H

FF5EH

FE6FH

FC90HDS18B20最大的特點(diǎn)是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，DS18B20的數(shù)據(jù)I/O均由同一條線來完成。硬件連接電路如下圖：AT89C51AT89C51DS18B201#DS18B202#DS18B203#DS18B2020#VCC=5V4.7K1—WIRE 本系統(tǒng)為多點(diǎn)溫度測試。DS18B20采用外部供電方式，理論上可以在一根數(shù)據(jù)總線上掛256個DS18B20，但時間應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，如果掛接25個以上的DS18B20仍舊有可能產(chǎn)生功耗問題。另外單總線長度也不宜超過80M，否則也會影響到數(shù)據(jù)的傳輸。在這種情況下我們可以采用分組的方式，用單片機(jī)的多個I/O來驅(qū)動多路DS18B20。在實(shí)際應(yīng)用中還可以使用一個MOSFET將I/O口線直接和電源相連，起到上拉的作用。對DS18B20的設(shè)計(jì)，需要注意以下問題（1）對硬件結(jié)構(gòu)簡單的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行操作，需要用較為復(fù)雜的程序完成。編制程序時必須嚴(yán)格按芯片數(shù)據(jù)手冊提供的有關(guān)操作順序進(jìn)行，讀、寫時間片程序要嚴(yán)格按要求編寫。尤其在使用DS18B20的高測溫分辨力時，對時序及電氣特性參數(shù)要求更高。（2）有多個測溫點(diǎn)時，應(yīng)考慮系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)傳感器出錯自動指示，進(jìn)行自動DS18B20序列號和自動排序，以減少調(diào)試和維護(hù)工作量。（3）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。DS18B20在三線制應(yīng)用時，應(yīng)將其三線焊接牢固；在兩線應(yīng)用時，應(yīng)將VCC與GND接在一起，焊接牢固。若VCC脫開未接，傳感器只送85.0℃的溫度值。（4）實(shí)際應(yīng)用時，要注意單線的驅(qū)動能力，不能掛接過多的DS18B20，同時還應(yīng)注意最遠(yuǎn)接線距離。另外還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇其接線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。3.3串口通訊電路AT89C51有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時要滿足一定的條件，比如電腦的串口是RS232電平的，而單片機(jī)的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片MAX232進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。具體電路如下：我們采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。這是最簡單的連接方法，但是對本設(shè)計(jì)來說已經(jīng)足夠使用了，電路如上圖所示。通信線采用交叉接法，即兩者信號線對應(yīng)成為R—T，T—R。具體連接電路如下:3.4整體電路 見電路原理圖4軟件設(shè)計(jì)4.1概述整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實(shí)質(zhì)性的功能如測量、計(jì)算、顯示、通訊等。每一個執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實(shí)時性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關(guān)系。4.2主程序方案 主程序調(diào)用了4個子程序，分別是數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描以及按鍵處理程序、溫度測試程序、中斷控制程序、單片機(jī)與PC機(jī)串口通訊程序。鍵盤掃描電路及按鍵處理程序：實(shí)現(xiàn)鍵盤的輸入按鍵的識別及相關(guān)處理。溫度測試程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示。數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。中斷控制程序：實(shí)現(xiàn)循環(huán)顯示功能。串口通訊程序：實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)通訊，將溫度數(shù)據(jù)傳送給PC機(jī)。將各個功能程序以子程序的形式寫好，當(dāng)寫主程序的時候，只需要調(diào)用子程序，然后在寄存器的分配上作一下調(diào)整，消除寄存器沖突和I/O沖突即可。程序應(yīng)該盡可能多的使用調(diào)用指令代替跳轉(zhuǎn)指令。因?yàn)樘D(zhuǎn)指令使得程序難以看懂各程序段之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。而調(diào)用指令則不同，調(diào)用指令使得程序結(jié)構(gòu)清晰，無論是修改還是維護(hù)都比較方便。將功能程序段寫成子程序的形式，除了方便調(diào)用之外，還有一個好處那就是以后寫程序的時候如果要用到，就可以直接調(diào)用這個單元功能模塊。主程序流程圖如右圖:§4.3各模塊子程序設(shè)計(jì) 下面對主要幾個子程序的流程圖做介紹：（1）溫度測試子程序設(shè)計(jì)見附錄一：溫度測試子程序流程圖（2）中斷控制程序設(shè)計(jì)如右圖:（3）串口通信程序設(shè)計(jì)本次通訊中，測控系統(tǒng)分位上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信，系統(tǒng)中單片機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理和控制，上位機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場可視化檢測，通信協(xié)議采用半雙工異步串行通信方式，通過RS232的RTS信號進(jìn)行收發(fā)轉(zhuǎn)換，傳輸數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)，上位機(jī)與下位機(jī)之間采用主從式通訊。本人采用的VB環(huán)境下PC機(jī)與單片機(jī)之間實(shí)現(xiàn)串行通訊的軟硬件方案。VB是Microsoft公司推出的Windows應(yīng)用程序開發(fā)工具，因其具有界面友好，編程簡便等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的使用，而且VisualBasic6.0版本帶有專門實(shí)現(xiàn)串行通訊的MSCOMM控件。MSComm控件串口具有完善的串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能。通過此控件，PC機(jī)可以利用串行口與其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)輕松連接，簡單高效地實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通訊。此控件的事件響應(yīng)有兩種處理方式。事件驅(qū)動方式：由MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理通訊錯誤及事件；查詢方式：通過檢查CommEvent屬性的值來判斷事件和錯誤。1)MSComm控件的主要屬性和方法

a.CommPort：設(shè)置或返回串行端口號，其取值范圍為1—99，缺省為1b.Setting：設(shè)置或返回串行端口的波特率、奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位。

c.PortOpen：打開或關(guān)閉串行端口。

d.RThreshold：該屬性為一閥值，它確定當(dāng)接收緩沖區(qū)內(nèi)字節(jié)個數(shù)達(dá)到或超過該值后就產(chǎn)生MSComml-OnComm事件。

e.Input：從接收緩沖區(qū)移走一串字符。f.Output：向發(fā)送緩沖區(qū)傳送一字符串。軟件流程圖如下：單片機(jī)程序流程圖PC通訊程序流程圖參數(shù)設(shè)定：通信端口選擇COM1，波特率設(shè)定為1200B/SMSCOmm.CommPort=1MSComm.Setting=“1200，n,8,1”。START: MOV SP,#60H MOV TMOD,#20H MOV TH1,#0E6H MOV TL1,#0E6H;1200B/S，晶振為12MHZ MOV PCON,#00H MOV SCON,#50HSETB TR15系統(tǒng)調(diào)試5.1分步調(diào)試5.1.1測試環(huán)境及工具測試溫度：0~100攝氏度。（模擬多點(diǎn)不同溫度值環(huán)境）測試儀器及軟件：數(shù)字萬用表，溫度計(jì)0~100攝氏度，串口調(diào)試助手。測試方法：目測。5.1.2測試方法使系統(tǒng)運(yùn)行，觀察系統(tǒng)硬件檢測是否正常（包括單片機(jī)最小系統(tǒng)，鍵盤電路，顯示電路，溫度測試電路等）。系統(tǒng)自帶測試表格數(shù)據(jù)，觀察顯示數(shù)據(jù)是否相符合即可。采用溫度傳感器和溫度計(jì)同時測量多點(diǎn)水溫變化情況（取溫度值不同的多點(diǎn)），目測顯示電路是否正常。并記錄各點(diǎn)溫度值，與實(shí)際溫度值比較，得出系統(tǒng)的溫度指標(biāo)。使用串口調(diào)試助手與單片機(jī)通訊，觀察單片機(jī)與串口之間傳輸數(shù)據(jù)正確否。5.1.3測試結(jié)果分析自檢正常，各點(diǎn)溫度顯示正常，串口傳輸數(shù)據(jù)正確。因?yàn)樾酒撬芰戏庋b，所以對溫度的感應(yīng)靈敏度不是相當(dāng)高，需要一個很短的時間才能達(dá)到穩(wěn)定。5.2統(tǒng)一調(diào)試 將硬件及軟件結(jié)合起來進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)試。實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)通訊，兩者可以實(shí)時更新顯示各點(diǎn)溫度值。結(jié)束語AT89C51的時鐘為12M，I/O口可達(dá)32個，高的時鐘頻率和豐富的I/O，都為實(shí)現(xiàn)電路功能提供了非常有利的條件。同時也AT89C51內(nèi)含4KBFLASHROM，開發(fā)環(huán)境友好，易用，方便，大大加快本系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)。撥碼開關(guān)的使用，使操作更為簡潔，易懂。實(shí)時顯示電路的設(shè)計(jì)，使溫度信息更迅速，直觀地發(fā)布。本制作的設(shè)計(jì)中使用了傳感器的只是插座電路，因此，該系統(tǒng)的可擴(kuò)展性很強(qiáng)。整個系統(tǒng)硬件簡單、可靠，系統(tǒng)成本低。致此本人設(shè)計(jì)基本完成了預(yù)期的目標(biāo)，系統(tǒng)在硬件自動測試，鍵盤操作，實(shí)時顯示方面做的比較好。但是由于時間倉促、條件有限，設(shè)計(jì)成果并不是很完美，還存在下面問題：串口通訊不穩(wěn)定，未對溫度數(shù)值統(tǒng)計(jì)處理以及存儲。我準(zhǔn)備在今后的工作過程中進(jìn)一步完善此設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1].賈振國.DS1820及高精度溫度測量的實(shí)現(xiàn)［J］.電子技術(shù)應(yīng)用，2000（1）：58-59.[2].余永權(quán).單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社,1997[3].邦田.電子電路實(shí)用抗干擾技術(shù).北京：人民郵電出版社，1994[4].Dallassemiconductorinc,ds18b20programmableresolution1—wiredigitalthermometer2001[Z].[5].曲喜貴.電子元件材料手冊[M].北京：電子工業(yè)出版社，1989.422-430.[6].黃賢武，鄭筱霞，曲波等.傳感器實(shí)際應(yīng)用電路設(shè)計(jì)[M].成都：電子科技大學(xué)出版社，1997.4-10.[7].劉君華.智能傳感器系統(tǒng)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1999.[8].余永權(quán).Flash單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，1997.[9].邦田.電子電路實(shí)用抗干擾技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，1994.[10].周云波.由DS18B20單線數(shù)字溫度計(jì)構(gòu)成的單線多點(diǎn)溫度測量系統(tǒng).電子技術(shù)應(yīng)用，1996(2):15-20.[11].吉鵬,馬云峰等.微機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2001.[12].振國.DS1820及高精度溫度測量的實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2000(1).[13].東耀，汪仁煌.數(shù)字溫度傳感器在倉庫溫度檢測系統(tǒng)的應(yīng)用[J].傳感器世界，2001（12）：30-33.[14].月霞，孫傳友.DS18B20硬件連接及軟件編程[J].傳感器世界，2001（12）：25-29.[15].一線數(shù)字溫度傳感器資料[M].武漢：武漢力源電子有限公司，1996.[16].賢武，鄭霞，曲波.傳感器實(shí)際應(yīng)用電路設(shè)計(jì)[M].成都：電子科技大學(xué)出版社，1997.[17].偉正.單線數(shù)字溫度傳感器的原理與應(yīng)用[1].電子技術(shù)應(yīng)用，2000,6.66-68[18].DALLAS公司.DS18B20數(shù)據(jù)手冊[Z][19].周月霞，孫傳友.DS18B20硬件連接及軟件編程[J].傳感器世界，2001，（12）.[20].單線數(shù)字溫度傳感器資料[M].武漢：武漢力源電子有限公司，1996.[21].賈東耀，汪仁煌.數(shù)字溫度傳感器在倉庫溫度檢測系統(tǒng)的應(yīng)用[J].傳感器世界，2001（12）.[22].余永權(quán).ATMEL89系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社2002.[23].胡漢才.單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社，2002[24].李更祥.單總線數(shù)字式智能型溫度傳感器在測控領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)自動測量與控制，1999，7（3）：51-53.[25].忠梅.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1997附錄A附錄一：溫度測試子程序流程圖初始化DS18B20匹配ROM命令發(fā)一個DS18B20序列號等待1us讀當(dāng)前DS18B20溫度開始所有DS18B20都訪問完畢?存在一個DS18B20?發(fā)搜索初始化DS18B20匹配ROM命令發(fā)一個DS18B20序列號等待1us讀當(dāng)前DS18B20溫度開始所有DS18B20都訪問完畢?存在一個DS18B20?發(fā)搜索ROM命令讀并存儲當(dāng)前DS18B20序列號跳過ROM命令初始化DS18B20溫度轉(zhuǎn)換命令初始化DS18B20YNYN初始化DS18B20匹配ROM命令發(fā)一個DS18B20序列號等待1ms轉(zhuǎn)換結(jié)束讀當(dāng)前DS18B20溫度開始所有DS18B20都訪問完畢?存在一個DS18B20?發(fā)搜索ROM命令讀并存儲當(dāng)前DS18B20序列號跳過ROM命令初始化DS18B20初始化DS18B20YNYN附錄B單片機(jī)內(nèi)存分配申明：TEMPES EQU27H ；用于保存設(shè)定溫度值TEMPER_L EQU29H ；用于保存實(shí)際溫度Tr的低8位TEMPER_H EQU28H ；用于保存實(shí)際溫度Tr的高8位FLAG1 EQU38H ；是否檢測到DS18B20標(biāo)志未LO EQU#0F60H ；定時器低字節(jié)HI EQU#0F6H ；定時器高字節(jié)FLAG2 EQU39H ；按鍵標(biāo)志位 A_BIT EQU20H ；數(shù)碼管實(shí)際溫度Tr個位數(shù)存放位置 B_BIT EQU21H ；數(shù)碼管實(shí)際溫度Tr十位數(shù)存放位置 C_BIT EQU18H ；數(shù)碼管設(shè)定溫度Ts個位數(shù)存放位置 D_BIT EQU19H ；數(shù)碼管設(shè)定溫度Ts十位數(shù)存放位置 SDWD EQU30H ；轉(zhuǎn)換后的設(shè)置溫度 SJWD EQU31H ；轉(zhuǎn)換后的實(shí)際溫度 SW1 EQUP1.1 ；繼電器1控制引腳，加熱繼電器 SW2 EQUP1.7 ；繼電器2控制引腳，降溫繼電器 DS18 EQUP1.0 ；DS18B20的數(shù)據(jù)引腳 SJK EQUFFE8H ；8279的數(shù)據(jù)口 MLK EQUFFEAH ；8279的命令口 8CLK EQUALK ；8279的時鐘信號輸入端 ORG 00H JMP MAIN ORG 0BHMAIN： CLR SW1 ；關(guān)繼電器1 CLR SW2 ；關(guān)繼電器2 MOV A_BIT，#0 MOV B_BIT，#0 MOV C_BIT，#0 MOV D_BIT，#0 MOV TEMPES，#0 MOV TEMPER_L，#0 MOV TEMPER_H，#0INIT_1820：SETB DS18 NOP CLR DS18 ；主機(jī)發(fā)出延時537微妙的復(fù)位低脈沖 MOV R1，#3TER1：MOV R0，#107 DJNZ R0，$ DJNZ R1,TSR1 SETB DS18 ；拉高數(shù)據(jù)線 NOP NOP NOP NOP MOV R0,#25HTSR2： JNB DS18,TSR3 ；等待DS18B20回應(yīng) DJNZ R0,TSR2 ；延時 LJMP TSR4TSR3： SETB FLAG1 ；置標(biāo)志位，表示DS18B20存在 LJMP TSR5TSR4： CLR FLAG1 ；清標(biāo)志位，表示DS18B20不存在 LJMP TSR7TSR5： MOV R0,#117TDR6： DJNZ R0,TSR6 ；時序要求延時一端時間TSR7： SETB DS18 RET LP： MOVX A,@DPTR JB ACC.7,LP MOV A,#2AH ；S時鐘十分頻成100KHz MOVX @DPTR,A MOVX @DPTR,#DISHBH；提示符0000代碼首地址 LCALL DIS MOV 27H,#80H SETB IT SETB EA SETB EX1INIT_TIMTR：MOV TMOD，#22H ；定時器初始化，使用定時器0模式2 MOV IE，#00H ；啟用定時器0中斷產(chǎn)生 MOV TL0，#L0 ；加載低字節(jié) MOV TH0，#HI ；加載高字節(jié) SETB TR0 ；啟動定時器0開始記時 SETB EA SETB ET0 JNB TF0，$ CPL 8CLK MOV SP，#60H CLR EA MOV DPTR，#MLK MOV A，#0D1H MOVX @DPTR,AZHUCHXU：LCALL JPCL LCALL DISPLAYAA： LCALL GET_TEMPERMOV A,SJWD ；溫度比較 CJNE A,SDWD,PDXD： LCALL DISPLAY LJMP ZHUCHXUPD： JC PD1 SUB A,3 CJNE A,SDWD,PD2 LCALL XDPD2： JNC JW LCALL XDPD1： ADD A,#3 CJNE A,SDWD,PD2 LCALL XDPD2： JC SW LCALL XDSW： SETB SW1 JMP AAJW：SETB SW2 JMP AA 鍵盤處理子程序：JPLC： MOV R1，#2MOVR2，27HJNBIE0，$ ；等待鍵盤的輸入MOVXDPTR，MLKMOVA，#40HMOVXDPTR，AMOVXDPTR，SJKMOVXA，@DPTRANLA,#3FHMOVX@R2,AINC@R2DJNZ@R2,JXJMPRETJX：MOVDPTR,#TABLE1MOVR3,#0BHMOVXA,@R2MOVR4，#TABLE2JM：DJNZR3,#2AJMPJXCJNEA,@R4,#4MOVR2，@DPTRAJMPRETINC@R4INC@DPTRDEC@R3AJMPJMTABLE1：DB

0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8FH,8DH,90H,BFH,0FFHTABLE2：DB0H,8H,20H,1H,9H,11H,2H,AH,12H,3H,0BH,23HDS18B20子程序：GET_TEMPER：SETB DS18 LCALL INIT_1820 ；先復(fù)位DS18B20 JB FLAG1,TSS2 RET ；判斷DS18B20是否存在？若DS18B20 不存在則返回TSS2： MOV A,#0CCH ；跳過ROM匹配 MOV A,#44H ；發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 LCALLDISPLAY ；這里通過調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時一段時間，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 LCALL INIT_1820 ；準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位 MOV A,#0CCH ；跳過ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,#0BEH ；發(fā)出讀溫度命令 CALL READ_1820 ；將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到28H/29H RET；讀DS18B20的程序，從DS18B20中讀出兩個字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)READ_1820：MOV R4,#2 ；將溫度高位和低位從DS18B20中讀出 MOV R1,29H ；低位存如29H（TEMPER_L）高位存入 28H（TEMPER_H）RE00： MOV R2,#8 ；數(shù)據(jù)一共8位RE01： CLR C SETB DS18 NOP NOP CLR DS18 NOP NOP NOP SETB DS18 MOV R3,#9RE10： DJNZ R3,RE10 MOV C,DS18 MOV R3,#23 RRC A DJNZ R2,RE10 MOV @R1,A DEC R1 DJNZ R4,RE00 END顯示子程序： DISPLAY：MOV DPTR，MLK MOV A，#0D1H MOVX @DPTR,A MOV DPTR,MLK MOV A,@0D90H MOVX @DPTR,A MOV A,29H ；將29H中的十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制 MOV B,#10 DIV AB MOV B_BIT,A ；十位在A MOV A_BIT,A ；個位在B MOV DPTR,#NUMTAB ；指定查表起始地址 MOV R0,#4DPLOP： MOV A,A_BIT ；取個位數(shù) MOVC A,@A+DPTR ；查個位數(shù)的7段碼 PUSH A MOV A,#90H MOV DPTR,#MLK POP A MOVX DPTR,A MOV A,B_BIT ；取十位數(shù) MOVC A,@A+DPTR ；查十位數(shù)的7段碼 PUSH A MOV A,#90H MOV DPTR,#MLK POP A MOVX DPTR,A RET7段數(shù)碼管0～9數(shù)字的共陽極顯示代碼TABLE2：DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8FH,8DH,90H,BFH,0FFH附錄C譯文介紹可編程控制器

從一個簡單的遺產(chǎn)，這些卓越的系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到不僅取代機(jī)電設(shè)備，而是要解決一個在這兩個過程和nonprocess工業(yè)控制問題日益增加的數(shù)組。所有跡象表明，這些微處理器巨頭將繼續(xù)在此起彼伏的自動化工廠進(jìn)入20世紀(jì)90年代新的天地。

歷史

在20世紀(jì)60年代，機(jī)電設(shè)備分別是家常便飯屁股就控制而言。這些設(shè)備，俗稱繼電器眾所周知，正在使用的數(shù)以千計(jì)的控制多序列型制造工藝和獨(dú)立式機(jī)器。這些繼電器在使用中的許多在運(yùn)輸行業(yè)，更具體地說是，汽車行業(yè)。這些繼電器使用的電線數(shù)百及其相互聯(lián)系，以實(shí)施控制解決方案。一個中繼的表現(xiàn)基本上可靠-至少作為一個單一的設(shè)備。但對于所謂接力小組的共同申請300至500名或以上繼電器，可靠性和相關(guān)的維修支持這些小組的問題成了一個很大的挑戰(zhàn)。成本成為另一個問題，在自己的繼電器，面板的安裝成本，但成本低的可能相當(dāng)高?？偝杀景ㄙ徺I零件，布線，安裝和勞動力，可以從30元?50元，每中繼。為了使事情變得更糟，對經(jīng)常性的控制面板修改的過程稱為一個不斷變化的需求。與繼電器，這是一個昂貴的前景，因?yàn)樗怯梢粋€面板上的主要精力重新布線完成。此外，這些變化有時記錄不佳，導(dǎo)致第二次移維修惡夢個月后。鑒于此，它并不罕見拋棄在一個與新工藝適合有線方式的有關(guān)組成部分的新一贊成整個控制面板。除此之外，還有不可預(yù)測的，并有可能維持在較高的大批量汽車生產(chǎn)線這些系統(tǒng)，成本，很顯然，事情是需要改進(jìn)的控制過程-使之更可靠，更容易解決問題，并更能適應(yīng)不斷變化的控制需求。這東西，在20世紀(jì)60年代末，是第一個可編程控制器。這第一'革命'系統(tǒng)灣發(fā)展成為一個具體的回應(yīng)，在美國主要汽車制造商的需求。這些早期的控制器，或可編程邏輯控制器（PLC），代表的是一可在工廠里使用，二可能有'邏輯'沒有廣泛的重新布線或元件的變化改變了，三是容易診斷和修復(fù)系統(tǒng)時，首先問題發(fā)生。

有趣的是觀察已在過去15年中的可編程控制器領(lǐng)域取得了進(jìn)展。20世紀(jì)60年代后期的先驅(qū)產(chǎn)品，必須有一個可怕的混亂，大量的人。例如，發(fā)生了什么事的硬，機(jī)電，維修人員用手工工具的維修設(shè)備？他們改為'電腦'的電子設(shè)計(jì)來取代繼電器掩飾。即使是編程工具的設(shè)計(jì)，均顯示為中繼相當(dāng)于演示?，F(xiàn)在我們有機(jī)會審查的承諾，在今日看來，當(dāng)時的可編程控制器帶來了生產(chǎn)。

所有可編程控制器組成如圖的基本功能模塊。10。1。我們將檢查每塊了解關(guān)系到控制系統(tǒng)。首先，我們看看在該中心，因?yàn)樗切呐K（或至少是大腦系統(tǒng)）。它包括一個微處理器，為實(shí)際控制邏輯存儲邏輯記憶，存儲或變量與數(shù)據(jù)通常會改變作為處理器和記憶功能的電源使用的記憶體。其次是在I/O塊。此函數(shù)為CPU控制電平信號，并將其轉(zhuǎn)換為與工廠級傳感器和執(zhí)行器連接它們的電壓和電流合適的水平。該I/O型的范圍從數(shù)字（離散或開/關(guān)），模擬（無級變速），或特殊用途的各種'聰明'的I/O是專用于某些應(yīng)用程序的任務(wù)。程序員在這里顯示，但它通常只用于最初設(shè)定的制度和程序，是不是系統(tǒng)運(yùn)作所需。它也可以用來排除故障的系統(tǒng)，可以證明是在針對一個問題的確切原因的寶貴工具?，F(xiàn)場設(shè)備顯示在這里代表的各種傳感器和連接到I/O的驅(qū)動器這是胳膊，腿，眼，耳和系統(tǒng)，包括按鈕，限位開關(guān)，接近開關(guān)，photosensors，熱電偶，RTD，位置傳感設(shè)備，條碼技術(shù)作為輸入碼閱讀器和指示燈，顯示設(shè)備，電機(jī)起動器，直流和交流驅(qū)動器，電磁閥，并為輸出的打印機(jī)。

沒有任何單一的嘗試可涵蓋范圍的迅速變化，但三個基本特征可以進(jìn)行檢查，以給歸類為一個可編程控制器的工業(yè)控制裝置。

（1）它的基本操作是解決內(nèi)部從一開始的內(nèi)存邏輯，一些指定點(diǎn)，如內(nèi)存或程序結(jié)束結(jié)束。一旦達(dá)到目的，在行動開始的內(nèi)存再次開始。這是掃描過程持續(xù)的時間提供給它刪除從時間的力量。

（2）編程邏輯是一個中繼梯形圖形式。常開，常閉觸點(diǎn)，繼電器線圈和用于在利用一個左一個右垂直格式和鐵路。潮流（符號正電子流）用來確定哪些線圈通電或輸出或deenergized。

（3）本機(jī)是專為從基本概念的工業(yè)環(huán)境，這種保護(hù)是不是在以后補(bǔ)充。工業(yè)環(huán)境包括不可靠的交流電源，高溫度（0至60攝氏度），濕度極端，振動，射頻噪音，以及其他類似的參數(shù)。

一般應(yīng)用領(lǐng)域

可編程控制器是一種用于控制多種應(yīng)用的今天，其中許多人不僅是幾年前在經(jīng)濟(jì)上成為可能。這才是真正的原因一般有兩個：一有成本效益（即每I/O點(diǎn)費(fèi)用）已大為改善與微處理器和相關(guān)組件的價格下跌，2控制器的能力解決復(fù)雜的計(jì)算和通信任務(wù)，使人們有可能用它在一臺專用計(jì)算機(jī)以前使用。

可編程控制器應(yīng)用程序可以被歸類在不同的方式，包括普通和工業(yè)應(yīng)用類別。但重要的是了解目前在該控制器的理解和使用的框架，使現(xiàn)在和未來的發(fā)展可以被檢查的全部范圍。正是通過這種控制器可以在全光照看到應(yīng)用程序的能力。工業(yè)應(yīng)用包括兩個離散制造和流程行業(yè)很多。汽車行業(yè)應(yīng)用的可編程控制器成因，繼續(xù)提供機(jī)會最大的基地。其他行業(yè)，如食品加工和公用事業(yè)，提供最新的發(fā)展機(jī)遇。

有5名一般應(yīng)用中，可編程控制器的主要應(yīng)用領(lǐng)域。一個典型的安裝將使用一個或更多的這些集成控制系統(tǒng)的問題。這五個一般領(lǐng)域下文將簡要解釋。

描述

該基于AT89C51是一種低功耗，高性能的CMOS4K字節(jié)的閃存和可擦除可編程的8位單片機(jī)只讀存儲器（派羅姆）。該設(shè)備是采用Atmel的高密度非易失性內(nèi)存技術(shù)，并與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和引腳兼容。片上閃存程序存儲器可以被重新編程在系統(tǒng)或傳統(tǒng)的非易失性內(nèi)存程序員。通過結(jié)合在一個單一芯片上通用的8位閃存的CPU，Atmel的AT89C51的是一個強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)提供了一個高度靈活和成本效益的解決方案，許多嵌入式控制應(yīng)用。

功能特點(diǎn)

該單片機(jī)AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K的閃存，128內(nèi)存，32個I/O線，兩個16位定時器/計(jì)數(shù)器，15向量2級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行口，片內(nèi)字節(jié)振蕩器和時鐘電路。此外，AT89C51的設(shè)計(jì)與操作頻率下降到零靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的節(jié)電模式?？臻e模式下停止CPU的工作，而RAM，定時/計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)作。掉電方式保存RAM的內(nèi)容，但凍結(jié)振蕩器禁用，直到下一個硬件復(fù)位芯片其它功能。

引腳說明

的VCC：電源電壓。

接地：接地。

端口0：

P0口是一個8位開漏雙向I/O口。作為一個輸出端口，每個引腳可以吸收8TTL輸入。當(dāng)1秒寫入到端口0引腳，該引腳可作為高阻抗inputs.Port0也可以配置為復(fù)loworder地址/在外部程序和數(shù)據(jù)存儲器存取數(shù)據(jù)總線。在這種模式下求解P0具有內(nèi)部pullups.Port0期間還收到字節(jié)閃存編程的代碼，并輸出在programverification代碼字節(jié)。外部上拉電阻必須在programverification。

端口1

端口1是一個8位雙向I/內(nèi)部pullups.The1口輸出緩沖器可吸入/源4個TTL電inputs.When1的端口1被寫入他們的內(nèi)部上拉拉著高，可O端口引腳作為輸入。作為輸入，端口1屬于外部被拉低時將吸收電流引腳（IIL的），因?yàn)閮?nèi)部pullups.Port1還收到在Flash的編程和驗(yàn)證的低位地址字節(jié)。

端口2

端口2是一個8位雙向I/內(nèi)部pullups.The2口輸出緩沖器可吸入/源4個TTL電inputs.When1的端口2被寫入他們的內(nèi)部上拉拉著高，可O端口引腳作為輸入。作為輸入，端口2引腳是外部被拉低時將吸收電流，因?yàn)閮?nèi)部pullups.Port，2排放的高位地址字節(jié)中提取從外部程序存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器時，使用16位地址訪問。在此應(yīng)用中，它使用強(qiáng)大的內(nèi)部pullupswhen發(fā)射1秒。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，使用8位地址，端口2排放的內(nèi)容訪問P2的特殊功能Register.Port2也收到高地址位和閃存編程和驗(yàn)證過程中的一些控制信號。

端口3

P3口是一個8位雙向I/內(nèi)部pullups.The3口輸出緩沖器可吸入/源4TTL電inputs.When1秒寫入端口3是拉著他們的內(nèi)部上拉高，可O端口引腳作為輸入。作為輸入，端口3是外部被拉低時將吸收電流引腳（IIL的），因?yàn)閜ullups.Port3還對下面列出的AT89C51的各種特殊功能的功能：

3口還接收了Flash的編程和驗(yàn)證一些控制信號。

RST

復(fù)位輸入。關(guān)于這兩個機(jī)器周期，而高腳振蕩器運(yùn)行重置設(shè)備。

的ALE/編

地址鎖存閉鎖的過程中訪問外部存儲器地址低字節(jié)使能輸出脈沖。該引腳也是方案脈沖輸入（PROG在閃光programming.In正常運(yùn)作的ALE）是在一個1/6振蕩器頻率恒定速率排放，并可以定時或外部時鐘的用途。請注意，但是，一個ALE脈沖被跳過在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器。

如果需要，可以禁用的ALE操作通過設(shè)置位SFR的位置8EH0。隨著位設(shè)置，只在活躍的ALE是一個執(zhí)行MOVX或MOVC指令。否則，腳弱拉高。設(shè)置的ALE-禁用位沒有任何效果，如果在外部微控制器的執(zhí)行模式。

PSEN的

程序存儲使能是讀選通memory.When的AT89C51的外部程序執(zhí)行外部程序存儲器的代碼，PSEN在每個機(jī)器周期啟動兩次，除了兩個是激活的PSEN在每個外部數(shù)據(jù)存儲器訪問跳過。

藝電/美國交流在線

外部訪問啟用。EA必須接GND，以使該設(shè)備以獲取外部程序存儲器的0000H開始執(zhí)行開始到FFFFH地點(diǎn)代碼。但是請注意，如果鎖定位1被編程，EA將在內(nèi)部對reset.EA鎖存應(yīng)為內(nèi)部方案executions.This綁到VCC引腳還收到12伏的編程就能在Flash的編程電壓（VPP的），為部件require12伏交流在線。

附錄D外文文獻(xiàn)IntroductionofProgrammablecontrollersFromasimpleheritage,theseremarkablesystemshaveevolvedtonotonlyreplaceelectromechanicaldevices,buttosolveanever-increasingarrayofcontrolproblemsinbothprocessandnonprocessindustries.Byallindications,thesemicroprocessorpoweredgiantswillcontinuetobreaknewgroundintheautomatedfactoryintothe1990s.HISTORYInthe1960s,electromechanicaldevicesweretheorderofthedayassfarascontrolwasconcerned.Thesedevices,commonlyknownasrelays,werebeingusedbythethousandstocontrolmanysequential-typemanufacturingprocessesandstand-alongmachines.Manyoftheserelayswereinuseinthetransportationindustry,morespecifically,theautomotiveindustry.Theserelaysusedhundredsofwiresandtheirinterconnectionstoeffectacontrolsolution.Theperformanceofarelaywasbasicallyreliable-atleastasasingledevice.Butthecommonapplicationsforrelaypanelscalledfor300to500ormorerelays,andthereliabilityandmaintenanceissuesassociatedwithsupportingthesepanelsbecameaverygreatchallenge.Costbecameanotherissue,forinspiteofthelowcostoftherelayitself,theinstalledcostofthepanelcouldbequitehigh.Thetotalcostincludingpurchasedparts,wiring,andinstallationlabor,couldrangefrom$30~$50perrelay.Tomakemattersworse,theconstantlychangingneedsofaprocesscalledforrecurringmodificationsofacontrolpanel.Withrelays,thiswasacostlyprospect,asitwasaccomplishedbyamajorrewiringeffortonthepanel.Inadditionthesechangesweresometimespoorlydocumented,causingasecond-shiftmaintenancenightmaremonthslater.Inlightofthis,itwasnotuncommontodiscardanentirecontrolpanelinfavorofanewonewiththeappropriatecomponentswiredinamannersuitedforthenewprocess.Addtothistheunpredictable,andpotentiallyhigh,costofmaintainingthesesystemsasonhigh-volumemotorvehicleproductionlines,anditbecameclearthatsomethingwasneededtoimprovethecontrolprocess–tomakeitmorereliable,easiertotroubleshoot,andmoreadaptabletochangingcontrolneeds.Thatsomething,inthelate1960s,wasthefirstprogrammablecontroller.Thisfirst‘revolutionary’systemwandevelopedasaspecificresponsetotheneedsofthemajorautomotivemanufacturersintheUnitedStates.Theseearlycontrollers,orprogrammablelogiccontrollers(PLC),representedthefirstsystemsthat1couldbeusedonthefactoryfloor,2couldhavethere‘logic’changedwithoutextensiverewiringorcomponentchanges,and3wereeasytodiagnoseandrepairwhenproblemsoccurred.Itisinterestingtoobservetheprogressthathasbeenmadeinthepast15yearsintheprogrammablecontrollerarea.Thepioneerproductsofthelate1960smusthavebeenconfusingandfrighteningtoagreatnumberofpeople.Forexample,whathappenedtothehardwiredandelectromechanicaldevicesthatmaintenancepersonnelwereusedtorepairingwithhandtools?Theywerereplacedwith‘computers’disguisedaselectronicsdesignedtoreplacerelays.Eventheprogrammingtoolsweredesignedtoappearasrelayequivalentpresentations.Wehavetheopportunitynowtoexaminethepromise,inretrospect,thattheprogrammablecontrollerbroughttomanufacturing.AllprogrammablecontrollersconsistofthebasicfunctionalblocksshowninFig.10.1.We’llexamineeachblocktounderstandtherelationshiptothecontrolsystem.Firstwelookatthecenter,asitistheheart(oratleastthebrain)ofthesystem.Itconsistsofamicroprocessor,logicmemoryforthestorageoftheactualcontrollogic,storageorvariablememoryforusewithdatathatwillordinarilychangeasafunctionpowerfortheprocessorandmemory.NextcomestheI/Oblock.ThisfunctiontakesthecontrollevelsignalsfortheCPUandconvertsthemtovoltageandcurrentlevelssuitableforconnectionwithfactorygradesensorsandactuators.TheI/Otypecanrangefromdigital(discreteoron/off),analog(continuouslyvariable),oravarietyofspecialpurpose‘smart’I/Owhicharededicatedtoacertainapplicationtask.Theprogrammerisshownhere,butitisnormallyusedonlytoinitiallyconfigureandprogramasystemandisnotrequiredforthesystemtooperate.Itisalsousedintroubleshootingasystem,andcanprovetobeavaluabletoolinpinpointingtheexactcauseofaproblem.ThefielddevicesshownhererepresentthevarioussensorsandactuatorsconnectedtotheI/O.Thesearethearms,legs,eyes,andearsofthesystem,includingpushbuttons,limitswitches,proximityswitches,photosensors,thermocouples,RTDS,positionsensingdevices,andbarcodereaderasinput;andpilotlights,displaydevices,motorstarters,DCandACdrives,solenoids,andprintersasoutputs.Nosingleattemptcouldcoveritsrapidlychangingscope,butthreebasiccharacteristicscanbeexaminedtogiveclassifyanindustrialcontroldeviceasaprogrammablecontroller.(1)Itsbasicinternaloperationistosolvelogicfromthebeginningofmemorytosomespecifiedpoint,suchasendofmemoryorendofprogram.Oncetheendisreached,theoperationbeginsagainatthebeginningofmemory.Thisscanningprocesscontinuesfromthetimepowerissuppliedtothetimeititremoved.(2)Theprogramminglogicisaformofarelayladderdiagram.Normallyopen,normallyclosedcontacts,a