爐溫控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告

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文檔簡介

1、　　爐溫控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告　　目錄　　目錄1　　引言3　　第1章技術(shù)指標(biāo)4　　1.1基本

2、功能要求：4　　1.2 提高功能要求：4　　1.3設(shè)計(jì)條件4　　第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案6　　2.1原理圖設(shè)計(jì)6　　2.2硬件設(shè)計(jì)6</p&

3、gt;　　7　　2.3軟件設(shè)計(jì)7　　2.3.1軟件設(shè)計(jì)方案7　　2.3.2程序清單（含必要的注釋）8　　第3章單元電路設(shè)計(jì)26<p&g

4、t;　　3.1控制部分電路設(shè)計(jì)26　　3．2矩陣鍵盤電路設(shè)計(jì)26　　3.3顯示部分電路設(shè)計(jì)28　　3.3.1數(shù)碼管內(nèi)部原理圖29　　3.4溫度采集模塊電路設(shè)計(jì)31　　3.4.1 DS18B20通信程序37</p&

5、gt;　　3.5繼電器電路設(shè)計(jì)39　　第4章測試與調(diào)整40　　4.1電源電路檢測40　　4.2顯示電路測試40　　4.3單片機(jī)控制電路測試40　　4.4矩陣鍵盤電路檢測40

6、　　4.5 控制信號輸出電路檢測40　　4.6溫度采集電路檢測40　　4.7控制電路檢測41　　4.7總體電路測試41　　第5章加熱爐溫控系統(tǒng)使用方法42　　5.1系統(tǒng)連接方法42</p&g

7、t;　　5.2系統(tǒng)使用方法42　　第6章設(shè)計(jì)小節(jié)43　　6.1 設(shè)計(jì)任務(wù)完成情況43　　6.2 問題及改進(jìn)43　　6.3 心得體會43　　參考文獻(xiàn)44<

8、;/p>　　引言　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及,以單片機(jī)為核心的小型嵌入式設(shè)備,已經(jīng)在工業(yè)自動化、辦公自動化等領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用本課題對工業(yè)對象中主要的被控參數(shù)電阻爐爐溫進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了硬件電路和軟件程序。硬件電路選用STC12C5A60S2單片機(jī)及DS18B20，以STC12C5A60S2單片機(jī)為主體，構(gòu)成一個(gè)

9、能進(jìn)行較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和復(fù)雜控制功能的智能控制器，使其既可與微機(jī)配合構(gòu)成兩級控制系統(tǒng)，又可作為一個(gè)獨(dú)立的單片機(jī)控制系統(tǒng)，具有較高的靈活性和可靠性。單片機(jī)根據(jù)輸入的各種命令，進(jìn)行智能算法得到控制值，輸出控制和脈沖信號，從而加熱電阻爐。軟件程序脈沖采用中斷方式。　　關(guān)鍵詞　單片機(jī)；溫度控制；計(jì)算機(jī)仿真；　　第1章技術(shù)指標(biāo)

10、;　　1.1基本功能要求：　　內(nèi)容：應(yīng)用計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和溫度測量技術(shù)，采用單片機(jī)、溫度檢測電路、溫度控制電路等，實(shí)現(xiàn)電阻爐爐溫的實(shí)時(shí)監(jiān)控。　　要求：　　1.1.1采用單片機(jī)及相應(yīng)的組成部件完成電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括硬件電路和軟

11、件程序設(shè)計(jì)；　　1.1.2測溫范圍0～100℃，使其系統(tǒng)控制的溫度保溫值的變化范圍為30～60℃；　　1.1.3可根據(jù)按鍵設(shè)定目標(biāo)溫度，能夠顯示控溫時(shí)的實(shí)際爐溫和恒溫時(shí)間等信息。 　　1.2 提高功能要求：　　1.2.1 對其主電路和控制電路設(shè)計(jì)相應(yīng)的保護(hù)電路，使其安全可

12、靠地工作；　　1.2.2對影響溫度控制時(shí)間和精度的因素進(jìn)行分析，改進(jìn)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)控制算法，完成計(jì)算機(jī)控制高效的算法設(shè)計(jì)。　　1.3設(shè)計(jì)條件　　1.3.1電源條件：穩(wěn)壓電源5V可調(diào)，220V直流電源　　1.3.2測試條件：萬用表<

13、/p>　　1.3.2元件清單：如表1.1示。　　元件清單　　另有剪刀、鑷子等工具　　表1-1　　第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案<b

14、>　　2.1原理圖設(shè)計(jì)　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)原理圖如2-1所示。　　圖2-1原理圖　　圖2-1　　2.2硬件設(shè)計(jì)

15、　　該設(shè)計(jì)本系統(tǒng)由STC12C5A60S 單片機(jī)最小系統(tǒng)及其外圍電路組成，單片機(jī)系統(tǒng)有自己的電源模塊、顯示模塊、溫度采集模塊，如圖2-1所示。根據(jù)實(shí)驗(yàn)箱設(shè)計(jì)電路圖如圖2-2所示。　　圖2-2硬件電路方框圖　　2.3軟件設(shè)計(jì)　　2.3.1軟件設(shè)計(jì)方案<

16、/p>　　為了更簡單的完成溫度控制的任務(wù)，采用如下算法控制繼電器，程序的軟件流程圖如下：　　圖2-3軟件流程圖　　首先在程序的開頭先讀取用戶的按鍵命令，當(dāng)沒有按鍵時(shí)，數(shù)碼管僅顯示實(shí)際溫度；若按下“b”鍵，則數(shù)碼管顯示用戶的設(shè)定溫度；按下“c”鍵，則進(jìn)入設(shè)置溫度子程序，用戶通過1～9數(shù)字鍵就

17、可以設(shè)置用戶所需溫度，這樣就完成了用戶的操作。接下來讀取DS18B20的數(shù)據(jù)，并按格式裝配成數(shù)碼管可以顯示的類型。最后根據(jù)當(dāng)前的溫度值控制繼電器的通斷。　　主程序就是以上述流程往復(fù)運(yùn)行。　　2.3.2程序清單（含必要的注釋）　　#include<STC12C5A60S2.h>&

18、lt;p>　　#include<intrins.h>　　#define uchar unsigned char　　#define DELAY_TIME1 8　　#define uint unsigned int　　extern unsigned char

19、 KeyCounter;　　extern bit KeyFlag;　　extern bit SetFlag;　　extern bit DisFlag;　　extern bit ShowTimeFlag;　　unsigned cha

20、r data DisData[2]; //溫度顯示值　　unsigned char data SetData[2]; //溫度設(shè)定值　　unsigned char KeyCounter; //設(shè)置溫度位數(shù)計(jì)數(shù)器　　float RTValue; //實(shí)際溫度值</p

21、>　　unsigned char STValue=50; //設(shè)置溫度值　　unsigned char ShowTime[3]={0};//恒溫時(shí)間值 　　unsigned int m;//定義粗略延遲變量　　unsigned int cc;//計(jì)數(shù)次數(shù)<

22、/p>　　unsigned int CountFlag;　　unsigned int TimeCounter=0;//設(shè)置恒溫時(shí)間計(jì)數(shù)器　　unsigned char code keycode[16]={　　0x77,0x7b,0x7d,0x7e, //1,2,3,A<

23、;/p>　　0xb7,0xbb,0xbd,0xbe, //4,5,6,B　　0xd7,0xdb,0xdd,0xde, //7,8,9,C　　0xe7,0xeb,0xed,0xee, //*,0,#,D　　};</p&g

24、t;　　unsigned char code Seg_Table[13] = {　　0xC0,/*0*/　　0xF9,/*1*/　　0xA4,/*2*/　　0xB0,/*3*/　　0x99,/*4*/<

25、/p>　　0x92,/*5*/　　0x82,/*6*/　　0xF8,/*7*/　　0x80,/*8*/　　0x90,/*9*/　　0x9c,/*10*/ //上框代表實(shí)際溫度

26、　　0xa3,/*11*/ //下框代表設(shè)定溫度 　　0xff//all off　　};　　unsigned char code Pos_Dis_Buf[5] = {0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0xf

27、f};　　unsigned char Digit[3] = {0};　　bit ShowTimeFlag=0;//是否顯示恒溫時(shí)間　　bit KeyFlag=0;//是否接收到有用鍵值 1有　　bit SetFlag=0;//是否設(shè)定鍵按下 1按下</p&g

28、t;　　bit DisFlag=0; //1顯示設(shè)定值 0顯示實(shí)際值　　sbit Beep = P3^5;　　sbit Heat = P3^0;　　sbit DQ=P3^1; //改成P3^0　　sbit SegDin=P3^6; //顯示數(shù)據(jù)高地

29、位　　sbit SegClk=P3^7; //數(shù)據(jù)顯示時(shí)鐘　　void InitSys()　　{　　TMOD=0X01;//MODE 1　　TH0=(65536-50000)/256;<

30、/p>　　TL0=(65536-50000)%256;　　EA=1; //開中斷　　ET0=1;//開定時(shí)器0中斷　　P4SW=0xf0; 　　}

31、;　　/*　　函數(shù)：Delay()　　功能：不精確延時(shí)　　參數(shù)：延時(shí)參數(shù)　　返回值：無<b

32、>　　*/　　void Delay(unsigned int n)　　{　　while(--n);　　}　　void ds18b

33、20_delay(int time)//延時(shí)時(shí)間為(time * 6 us)　　{　　int i,temp;　　temp=time;　　for(i=0;i<temp;i++)<b&

34、gt;　　{　　_nop_();　　_nop_();　　_nop_();　　_nop_();<

35、/p>　　_nop_();　　_nop_();　　_nop_();　　_nop_();<

36、;b>　　_nop_();　　_nop_();　　}　　}　　//18B20復(fù)位函數(shù)　　v

37、oid Init_DS18B20(void)　　{　　unsigned char x=1;　　DQ=1;//先將數(shù)據(jù)口拉高　　ds18b20_delay(2);　　while(x)

38、 //進(jìn)行判斷，當(dāng)數(shù)據(jù)口返回一個(gè)0時(shí)，跳出循環(huán)。初始化成功　　{ 　　DQ=0; //拉低　　ds18b20_delay(140);//延時(shí)大約850us，晶振為11.0592　　DQ=1;//拉高</p&

39、gt;　　ds18b20_delay(8);//延時(shí)50us　　if(DQ==1) //設(shè)置判斷條件，看ds1820的返回值，0則跳出while循環(huán)　　x=1;　　else<p&g

40、t;　　{ x=0;　　ds18b20_delay(35);//延時(shí)500us　　DQ=1;　　ds18b20_delay(40);　　}

41、　　}　　}　　//18B20寫命令函數(shù)　　void WriteOneChar(uchar dat)　　{<

42、;p>　　uchar i = 0;　　for(i=8;i>0;i--)　　{　　DQ = 0; //拉低總線　　_nop_(); /

43、/至少維持了1us,表示寫時(shí)序(包括寫0時(shí)序或?qū)?時(shí)序)開始　　DQ = dat&0x01; //從字節(jié)的最低位開始傳輸　　//指令dat的最低位賦予給總線,必須在拉低總線后的15us內(nèi),　　//因?yàn)?5us后DS18B20會對總線采樣。<p&

44、gt;　　ds18b20_delay(10); //必須讓寫時(shí)序持續(xù)至少60us　　DQ = 1; //寫完后,必須釋放總線,　　dat >>= 1;　　ds18b20_delay(1);&l

45、t;p>　　}　　}　　//18B20讀1個(gè)字節(jié)函數(shù)　　uchar ReadOneChar(void)　　{

46、　uchar i = 0;　　uchar dat = 0;　　for(i=8;i>0;i--)　　{　　DQ = 0; //將總線拉低，要在1us之后釋放總線<

47、p>　　//單片機(jī)要在此下降沿后的15us內(nèi)讀數(shù)據(jù)才會有效。　　_nop_(); //至少維持了1us,表示讀時(shí)序開始　　_nop_();　　dat >>= 1; //讓從總線上讀到的位數(shù)據(jù)，依次從

48、高位移動到低位。　　DQ = 1; //釋放總線，此后DS18B20會控制總線,把數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偩€上　　ds18b20_delay(1); //延時(shí)7us,此處參照推薦的讀時(shí)序圖，盡量把控制器采樣時(shí)間放到讀時(shí)序后的15us內(nèi)的最后部分　　if(DQ)

49、 //控制器進(jìn)行采樣　　{　　dat |= 0x80; //若總線為1,即DQ為1,那就把dat的最高位置1;若為0,則不進(jìn)行處理,保持為0　　}

50、;　　ds18b20_delay(8); //此延時(shí)不能少，確保讀時(shí)序的長度60us。　　}　　return (dat);　　}　　float R

51、eadTemperature(void)　　{　　uchar n = 0; //存儲符號　　unsigned int t;　　uchar a,b;　　//讀出溫度函&

52、lt;/b>　　Init_DS18B20(); //總線復(fù)位　　WriteOneChar(0xCC); // 發(fā)Skip ROM命令　　WriteOneChar(0xBE); // 發(fā)讀命令　　a = ReadOneChar(); //溫度低8位&l

53、t;/p>　　b = ReadOneChar(); //溫度高8位　　Init_DS18B20();　　WriteOneChar(0xCC); // Skip ROM　　WriteOneChar(0x44); // 發(fā)轉(zhuǎn)換命令　　t = (b

54、 << 8) + a;　　return (t*0.0625);　　}　　unsigned char Key_Scan() //返回的是keycode[]數(shù)組的位數(shù)　　{</p

55、>　　unsigned char i,X,Y;　　unsigned char KeyCode;　　P2 = 0x0f;　　if(P2 != 0x0f)　　{　　De

56、lay(500);　　if(P2 != 0x0f)　　{　　X = P2;　　P2 = 0xf0;　　if(P2 != 0xf0)

57、　　{　　Y = P2;　　while(P2!=0xf0); //如果不松鍵則一直停在這邊　　}　　KeyCode = X|Y;

58、　　}　　}　　else　　{　　KeyCode = 0xff; </

59、p>　　}　　for(i=0;i<16;i++)　　if(KeyCode==keycode[i])　　return i;　　return 255; </

60、p>　　}　　unsigned char Get_Code()　　{　　unsigned char i=0xff,j=0xff;　　i=Key_Scan();</

61、p>　　switch(i)　　{　　case 0:j=1;KeyFlag=1;break;　　case 1:j=2;KeyFlag=1;break;　　case 2:j

62、=3;KeyFlag=1;break;　　case 3:break; //'A"　　case 4:j=4;KeyFlag=1;break;　　case 5:j=5;KeyFlag=1;break;　　case 6:j=6;KeyFlag=1;bre

63、ak;　　case 7:break; //'B'　　case 8:j=7;KeyFlag=1;break;　　case 9:j=8;KeyFlag=1;break;　　case 10:j=9;KeyFlag=1;break;&

64、lt;p>　　case 11:break; //'C'　　case 12:j='a';KeyFlag=1;SetFlag=1;KeyCounter=0;break;　　case 13:j=0;KeyFlag=1;break;　　case 14:j='b';

65、KeyFlag=1;DisFlag=~DisFlag;　　break;　　case 15:j='c';KeyFlag=1;ShowTimeFlag=~ShowTimeFlag;break; //'D' //'D'　　de

66、fault:KeyFlag=0;break;　　}　　return j;　　}　　/*<p

67、>　　函數(shù)：Seg_Display()　　功能：數(shù)碼管在指定位置顯示指定的數(shù)　　參數(shù)：Pos 顯示位置（0 1 2 3） ucDATA （0~9）待顯示的數(shù)字 Point 為1則顯示小數(shù)點(diǎn)，否則不顯示　　返回值：無<b&g

68、t;　　*/　　void Bit_Display(unsigned char Pos, unsigned char ucDATA, bit Point)　　{　　unsigned char i;　　unsigned

69、 char ucTemp;　　ucTemp = Seg_Table[ucDATA];//查段碼表　　if(Point)　　{　　ucTemp &= 0x7f;

70、;　　}　　P4 = Pos_Dis_Buf[4];//關(guān)閉所有顯示　　for(i = 0; i < 8; i++)　　{　　SegDin = ucTemp &

71、 0x80;/*每次取最高位，最高位為1，則SEG_DIN=1；反之亦然*/　　SegClk = 0;　　SegClk = 1; /*產(chǎn)生74164移位時(shí)鐘上升沿*/　　ucTemp <<= 1;　　}</p&g

72、t;　　P4 = Pos_Dis_Buf[Pos];//使能位選　　}　　/*　　函數(shù)：Seg_Display()　　功能：數(shù)碼管上顯示指定的數(shù)<

73、;p>　　參數(shù)：uiData （0~9999）待顯示的數(shù)字　　返回值：無　　*/　　void Seg_Display(float uiData)　　{&

74、lt;/p>　　unsigned char i;　　Digit[0] = (unsigned int)(uiData/10)%10; //十位　　Digit[1] = (unsigned int)uiData%10; //個(gè)位　　Digit[2] = (unsigned int

75、)(uiData*10)%10; //小數(shù)后一位　　for(i = 0; i < 3; i++)　　{　　if(i!=1)　　Bit_Display(i,Digit[i],0); /

76、/不顯示小數(shù)點(diǎn)　　else　　Bit_Display(i,Digit[i],1); //顯示小數(shù)點(diǎn)　　Delay(50);　　}

77、　　}　　void main()　　{　　unsigned char i,j,num,k;　　unsigned char Counter=0;　　unsigned int

78、htime=0;　　unsigned int stime=0;　　InitSys();　　while(1)　　{ 　　RTValue=ReadTemp

79、erature(); //獲取實(shí)際溫度　　num=Get_Code();　　if(DisFlag==0&&SetFlag==0)//顯示實(shí)際溫度　　{　　for(j=0;j<50;j++)//每次用循環(huán)顯示

80、也許可以提高亮度　　for(i=0;i<50;i++)　　{　　Bit_Display(3,10,0); //上方框表示實(shí)際溫度　　Seg_Display(RTValue);

81、;　　}　　}　　if(DisFlag==1&&SetFlag==0)//顯示設(shè)定溫度　　{　　for(j=0;j<50;j++)//

82、每次用循環(huán)顯示也許可以提高亮度　　for(i=0;i<50;i++)　　{　　Bit_Display(3,11,0);//下方框表示設(shè)定溫度　　Seg_Display(STValue);<p&

83、gt;　　}　　} 　　if(TimeCounter==1000)　　{　　TimeCounter=0;<b&

84、gt;　　}　　if(TimeCounter!=0)　　{　　stime=TimeCounter;　　ShowTime[0]=stime/100;　　ShowTime[1]

85、=(stime/10)%10;　　ShowTime[2]= stime%10;　　}　　if(DisFlag==0&&SetFlag==0&&ShowTimeFlag==1)//顯示恒溫時(shí)間<b

86、>　　{　　for(j=0;j<50;j++)//每次用循環(huán)顯示也許可以提高亮度　　for(i=0;i<50;i++)　　{　　Bit_Display(3,19,0); //P表

87、示恒溫時(shí)間　　m=50;　　while(--m);　　Bit_Display(0,ShowTime[0],0);　　m=50;　　while(--m);&

88、lt;/p>　　Bit_Display(1,ShowTime[1],0);　　m=50;　　while(--m);　　Bit_Display(2,ShowTime[2],0);　　m=50

89、;　　while(--m);　　}　　}　　if(SetFlag)　　{

90、　　if(KeyFlag&&num!='a')　　{　　SetData[KeyCounter]=num;　　Bit_Display(KeyCounter+1,num,0);　　KeyC

91、ounter++;　　if(KeyCounter>1)　　{　　KeyCounter=0;　　SetFlag=0;　　STValue=10*SetData[0]+SetData[1];&

92、lt;/p>　　}　　}　　}　　if(RTValue<(STValue-5)) 　　{

93、;　　Beep=1; //不鳴叫　　Heat=0; //加熱　　}　　if((STValue-5)<=RTValue&&RTValue<(STValue-0.8))<p

94、>　　{　　//TimeCounter=0;　　if(CountFlag == 1)　　{　　TR0=0;

95、　TimeCounter=0;　　CountFlag=0;　　}　　Counter++;　　Beep=1;　　k=Counter%10;</p&g

96、t;　　if(k>1)　　k=1;　　Heat=k;　　}　　if((STValue-0.8

97、)<=RTValue&&RTValue<=(STValue))　　{　　//TimeCounter++;　　if(CountFlag == 0 )　　{</p&g

98、t;　　CountFlag = 1;　　TR0=1;　　}　　Counter++;　　Beep=1;<p&

99、gt;　　k=Counter%20;　　if(k>1)　　k=1;　　Heat=k;　　}

100、　　if(STValue<RTValue&&RTValue<=(STValue+0.5))　　{　　//TimeCounter++;　　if(CountFlag == 0 )<b&g

101、t;　　{　　CountFlag = 1;　　TR0=1;　　}　　Beep=1;//不鳴叫　　Heat=1;//不加熱</p&

102、gt;　　}　　if(RTValue>(STValue+0.5))　　{　　if(CountFlag == 1)　　{</

103、p>　　TR0=0;　　TimeCounter=0;　　CountFlag=0;　　}　　Beep=0;//鳴叫　　He

104、at=1; //不加熱　　}　　}　　while(Counter==1000)　　Counter=0; 　　}</b&g

105、t;　　void timer0() interrupt 1　　{　　TH0=(65536-50000)/256;　　TL0=(65536-50000)%256;　　cc++;

106、　　if(cc==20)　　{　　cc=0;　　TimeCounter++;　　}</p

107、>　　}　　第3章單元電路設(shè)計(jì)　　3.1控制部分電路設(shè)計(jì)　　控制部電路分即一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)板，如果需要，可以為單片機(jī)提供外部晶振電路和復(fù)位電路。如圖3-1.　　圖3-1</b&g

108、t;　　3．2矩陣鍵盤電路設(shè)計(jì)　　鍵盤用于外部輸入，本設(shè)計(jì)采用4*3矩陣鍵盤。如圖3-2示。　　彈性按鍵被按下時(shí)閉合，松手后自動斷開。單片機(jī)檢測按鍵的原理是：單片機(jī)的I/O口既可以作為輸出也可作為輸入使用，當(dāng)檢測按鍵時(shí)使用的是它的輸入功能，把按鍵的一端接地，另一端與單片機(jī)的某一個(gè)I/O口相連，開始時(shí)先給I/O口賦

109、一高電平，然后讓單片機(jī)不斷地檢測該I/O口是否變成低電平，當(dāng)按鍵閉合時(shí)，即相當(dāng)于該I/O口通過按鍵與地相連，變成低電平，程序一旦檢測到I/O口變?yōu)榈碗娖絼t說明按鍵被按下，然后執(zhí)行相應(yīng)的指令。　　圖4.4 按鍵按下時(shí)電壓的變化　　從圖4.4可以看出，理想波形與實(shí)際波形之間是有區(qū)別的，實(shí)際波形在按下和釋放的瞬間都有抖動現(xiàn)象，抖動時(shí)間的長短和按鍵的機(jī)械特性有關(guān)

110、，一般為5～10ms。通常我們手動按時(shí)都要加上去抖動操作，有專用的去抖動電路，也有專用的去抖動芯片，但通常我們軟件延時(shí)的方法就能很容易解決抖動問題，而沒有必要再添加多余的硬件電路。　　按鍵檢測流程圖　　無論獨(dú)立鍵盤還是矩陣鍵盤，單片機(jī)檢測其是否被按下的依據(jù)都是一樣的，也就是檢測該鍵對應(yīng)的I/O口是否為低電平。獨(dú)立鍵盤

111、有一端固定為低電平，單片機(jī)寫程序檢測時(shí)比較方便。而矩陣鍵盤兩端都與單片機(jī)I/O口連接，因此在檢測時(shí)需人為通過單片機(jī)I/O口送出低電平。檢測時(shí)，先送一列為低電平，其余幾列為高電平，然后然后立即輪流檢測一次各行是否有低電平，若檢測到某一行為低電平，就可以確定當(dāng)前被按下的按鍵是哪一行哪一列的，用同樣的方法輪流各列送一次低電平，再輪流檢測一次各行是否變?yōu)榈碗娖剑@樣既可檢測完所有的按鍵。

112、;　　圖3-2矩陣鍵盤　　3.3顯示部分電路設(shè)計(jì)　　數(shù)碼管的顯示原理不論是共陰還是共陽，其基本原理是一樣的，都是靠點(diǎn)亮內(nèi)部的LED來發(fā)光。一位數(shù)碼管的引腳是十個(gè)，顯示一個(gè)8字需要7個(gè)小段，另外還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。　　3.3.1數(shù)碼管內(nèi)部原理圖　　實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)

113、，為了保證編程的方便和通常將數(shù)碼管的數(shù)字所對應(yīng)的八位數(shù)字記錄在數(shù)組中，程序中直接使用查表的方法，可以提高程序的效率，也使程序的編寫更加簡單方便。　　我們實(shí)驗(yàn)箱中的LED數(shù)碼管是四位數(shù)碼管，因此為了控制方便，四個(gè)數(shù)碼管的“段選端”是連在一起的，他們的GND或VCC端作為“位選端”來輸入控制信號，這樣單片機(jī)就可以通過程序來控制顯示的字符。　　下圖是實(shí)驗(yàn)箱開發(fā)

114、板中的數(shù)碼管電路圖：　　實(shí)驗(yàn)箱數(shù)碼管電路　　數(shù)碼管顯示段選碼：　　unsigned char code Seg_Table[13] = {0xC0,/*0*/0xF9,/*1*/0xA4,/*2*/0xB0,/*3*/

115、0x99,/*4*/0x92,/*5*/0x82,/*6*/0xF8,/*7*/0x80,/*8*/0x90,/*9*/　　0x9c,/*10*/ //上框代表實(shí)際溫度 0xa3,/*11*/ //下框代表設(shè)定溫度 　　0xff//all off

116、;　　};　　3.4溫度采集模塊電路設(shè)計(jì)　　溫度采集采用直接輸出數(shù)字量的DS18B20;如圖3-6示　　圖3-6　　DS18B20的主要特征： <

117、;p>　　􀂄?全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。 　　􀂄?先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。 　　􀂄?最高12位分辨率，精度可達(dá)土0.5攝氏度。 　　􀂄?12位分辨率時(shí)的最大工作周期為750毫秒。 　　𙦦

118、8;?可選擇寄生工作方式。 　　􀂄?檢測溫度范圍為–55°C ~+125°C (–67°F ~+257°F) 　　􀂄?內(nèi)置EEPROM，限溫報(bào)警功能。 　　􀂄?64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機(jī)掛接。 </

119、p>　　􀂄?多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。 　　DS18B20芯片封裝結(jié)構(gòu)： 　　DS18B20引腳功能： 　　·GND 電壓地 ·DQ 單數(shù)據(jù)總線 ·VDD 電源電壓 ·NC 空引腳

120、;　　DS18B20工作原理及應(yīng)用： 　　DS18B20的溫度檢測與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。其一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。在講解其工作流程之前我們有必要了解18B20的內(nèi)部存儲器資源。18B20共有三種形態(tài)的存儲器資源，它們分別是： 　　ROM 只讀存儲器，用于存放DS18B20ID編碼，其前8位是單線系

121、列編碼（DS18B20的編碼是19H），后面48位是芯片唯一的序列號，最后8位是以上56的位的CRC碼（冗余校驗(yàn)）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶更改。DS18B20共64位ROM。 　　RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20共9個(gè)字節(jié)RAM，每個(gè)字節(jié)為8位。第1、2個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第3、4個(gè)字節(jié)是用戶EEPROM（常用于溫度報(bào)警值儲存）的鏡像。在

122、上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。第5個(gè)字節(jié)則是用戶第3個(gè)EEPROM的鏡像。第6、7、8個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。第9個(gè)字節(jié)為前8個(gè)字節(jié)的CRC碼。EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在鏡像，以方便用戶操作。 　　RAM及EEPROM

123、結(jié)構(gòu)圖：　　圖2　　我們在每一次讀溫度之前都必須進(jìn)行復(fù)雜的且精準(zhǔn)時(shí)序的處理，因?yàn)镈S18B20的硬件簡單結(jié)果就會導(dǎo)致軟件的巨大開消，也是盡力減少有形資產(chǎn)轉(zhuǎn)化為無形資產(chǎn)的投入，是一種較好的節(jié)約之道。 　　控制器對18B20操作流程：

124、　1，復(fù)位：首先我們必須對DS18B20芯片進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位就是由控制器（單片機(jī)）給DS18B20單總線至少480uS的低電平信號。當(dāng)18B20接到此復(fù)位信號后則會在15~60uS后回發(fā)一個(gè)芯片的存在脈沖。 　　2，存在脈沖：在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在15~60uS后接收存在脈沖，存在脈沖為一個(gè)60~240uS的低電平信號。至此，通信雙方已經(jīng)達(dá)成了基本的協(xié)議，接下

125、來將會是控制器與18B20間的數(shù)據(jù)通信。如果復(fù)位低電平的時(shí)間不足或是單總線的電路斷路都不會接到存在脈沖，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意意外情況的處理。 　　3，控制器發(fā)送ROM指令：雙方打完了招呼之后最要將進(jìn)行交流了，ROM指令共有5條，每一個(gè)工作周期只能發(fā)一條，ROM指令分別是讀ROM數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍ROM、芯片搜索、報(bào)警芯片搜索。ROM指令為8位長度，功能是對片內(nèi)的64位光刻ROM進(jìn)行操作。其主要

126、目的是為了分辨一條總線上掛接的多個(gè)器件并作處理。誠然，單總線上可以同時(shí)掛接多個(gè)器件，并通過每個(gè)器件上所獨(dú)有的ID號來區(qū)別，一般只掛接單個(gè)18B20芯片時(shí)可以跳過ROM指令（注意：此處指的跳過ROM指令并非不發(fā)送ROM指令，而是用特有的一條“跳過指令”）。ROM指令在下文有詳細(xì)的介紹。 　　4，控制器發(fā)送存儲器操作指令：在ROM指令發(fā)送給18B20之后，緊接著（不間斷）就是發(fā)送存儲器操作指令了。

127、操作指令同樣為8位，共6條，存儲器操作指令分別是寫RAM數(shù)據(jù)、讀RAM數(shù)據(jù)、將RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到RAM、工作方式切換。存儲器操作指令的功能是命令18B20作什么樣的工作，是芯片控制的關(guān)鍵。 　　5，執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個(gè)存儲器操作指令結(jié)束后則將進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫，這個(gè)操作要視存儲器操作指令而定。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則控制器（單片機(jī)）必須等待

128、18B20執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時(shí)間為500uS。如執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫指令則需要嚴(yán)格遵循18B20的讀寫時(shí)序來操作。數(shù)據(jù)的讀寫方法將有下文有詳細(xì)介紹。 　　若要讀出當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)我們需要執(zhí)行兩次工作周期，第一個(gè)周期為復(fù)位、跳過ROM指令、執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換存儲器操作指令、等待500uS溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間。緊接著執(zhí)行第二個(gè)周期為復(fù)位、跳過ROM指令、執(zhí)行讀RAM的存儲器操作指令、讀數(shù)據(jù)（最多為9個(gè)字節(jié)，中途可停止，只

129、讀簡單溫度值則讀前2個(gè)字節(jié)即可）。其它的操作流程也大同小異，在此不多介紹。　　DS18B20芯片與單片機(jī)的接口：　　圖3　　圖4　　如圖所示，DS18B20只需要接到控制器（單片機(jī)）的一個(gè)I/O口

130、上，由于單總線為開漏所以需要外接一個(gè)4.7K的上拉電阻。如要采用寄生工作方式，只要將VDD電源引腳與單總線并聯(lián)即可。但在程序設(shè)計(jì)中，寄生工作方式將會對總線的狀態(tài)有一些特殊的要求。　　圖5　　DS28B20芯片ROM指令表： 　　Read ROM（讀ROM）[33H] （方括號

131、中的為16進(jìn)制的命令字） 　　這個(gè)命令允許總線控制器讀到DS18B20的64位ROM。只有當(dāng)總線上只存在一個(gè)DS18B20的時(shí)候才可以使用此指令，如果掛接不只一個(gè)，當(dāng)通信時(shí)將會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。 　　Match ROM（指定匹配芯片）[55H] 　　這個(gè)指令后面緊跟著由控制器發(fā)出了64位序列號，當(dāng)總線上有多只DS18

132、B20時(shí)，只有與控制發(fā)出的序列號相同的芯片才可以做出反應(yīng)，其它芯片將等待下一次復(fù)位。這條指令適應(yīng)單芯片和多芯片掛接。 　　Skip ROM（跳躍ROM指令）[CCH] 　　這條指令使芯片不對ROM編碼做出反應(yīng)，在單總線的情況之下，為了節(jié)省時(shí)間則可以選用此指令。如果在多芯片掛接時(shí)使用此指令將會出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致錯(cuò)誤出現(xiàn)。 <p

133、>　　Search ROM（搜索芯片）[F0H] 　　在芯片初始化后，搜索指令允許總線上掛接多芯片時(shí)用排除法識別所有器件的64位ROM。 　　Alarm Search（報(bào)警芯片搜索）[ECH] 　　在多芯片掛接的情況下，報(bào)警芯片搜索指令只對附合溫度高于TH或小于TL報(bào)警條件的芯片做出反應(yīng)。只要芯片不掉電，報(bào)

134、警狀態(tài)將被保持，直到再一次測得溫度什達(dá)不到報(bào)警條件為止。 　　DS28B20芯片存儲器操作指令表： 　　Write Scratchpad （向RAM中寫數(shù)據(jù)）[4EH] 　　這是向RAM中寫入數(shù)據(jù)的指令，隨后寫入的兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)將會被存到地址2（報(bào)警RAM之TH）和地址3（報(bào)警RAM之TL）。寫入過程中可以用復(fù)位

135、信號中止寫入。 　　Read Scratchpad （從RAM中讀數(shù)據(jù)）[BEH] 　　此指令將從RAM中讀數(shù)據(jù)，讀地址從地址0開始，一直可以讀到地址9，完成整個(gè)RAM數(shù)據(jù)的讀出。芯片允許在讀過程中用復(fù)位信號中止讀取，即可以不讀后面不需要的字節(jié)以減少讀取時(shí)間。 　　Copy Scratchpad （將RAM數(shù)據(jù)復(fù)

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