基于單片機(jī)的pid溫度控制畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　前 言</b></p><p>　　溫度是表征物體冷熱程度的物理量。在很多生產(chǎn)過(guò)程中，特別是在冶金、化工、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中，溫度的測(cè)量和控制都直接和安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相聯(lián)系。因此，溫度的測(cè)量與控制在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中均受到了相當(dāng)程度的重視。</p><p>　　單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

2、應(yīng)用給現(xiàn)代工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的技術(shù)革命，自動(dòng)化、智能化均離不開(kāi)單片機(jī)的應(yīng)用。將單片機(jī)控制方法運(yùn)用到溫度控制系統(tǒng)中，可以克服溫度控制系統(tǒng)中存在的嚴(yán)重滯后現(xiàn)象，同時(shí)在提高采樣頻率的基礎(chǔ)上可以很大程度的提高控制效果和控制精度?，F(xiàn)代自動(dòng)控制越來(lái)越朝著智能化發(fā)展，在很多自動(dòng)控制系統(tǒng)中都用到了工控機(jī)，小型機(jī)、甚至是巨型機(jī)處理機(jī)等，當(dāng)然這些處理機(jī)有一個(gè)很大的特點(diǎn)，那就是很高的運(yùn)行速度，很大的內(nèi)存，大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。但隨之而來(lái)的是巨額的成本。在很

3、多的小型系統(tǒng)中，處理機(jī)的成本占了系統(tǒng)成本的比例高達(dá)20%，而對(duì)于這些小型的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，配置一個(gè)如此高速的處理機(jī)沒(méi)有任何必要，因?yàn)檫@些小系統(tǒng)追求經(jīng)濟(jì)效益，而不是最在乎系統(tǒng)的快速性，所以用成本低廉的單片機(jī)控制小型的，而又不是很復(fù)雜，不需要大量復(fù)雜運(yùn)算的系統(tǒng)中是非常適合的。 </p><p>　　隨著電子技術(shù)以及應(yīng)用需求的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的進(jìn)展。現(xiàn)在完全

4、可以運(yùn)用單片機(jī)和電子溫度傳感器對(duì)某處進(jìn)行溫度檢測(cè)，而且可以很容易地做到多點(diǎn)的溫度檢測(cè)，如果對(duì)此原理圖稍加改進(jìn)，還可以進(jìn)行不同地點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)和控制。</p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1研究的目的和意義</p><p>　　溫度是工業(yè)生產(chǎn)中主要被控參數(shù)之一，溫度控制自然是生產(chǎn)的重要控制過(guò)程。工業(yè)生產(chǎn)中溫度很難

5、控制，對(duì)于要求嚴(yán)格的的場(chǎng)合，溫度過(guò)高或過(guò)低將嚴(yán)重影響工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)質(zhì)量及生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)效益。這就需要設(shè)計(jì)一個(gè)良好溫度控制器，隨時(shí)向用戶顯示溫度，而且能夠較好控制。單片機(jī)具有和普通計(jì)算機(jī)類(lèi)似的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力，結(jié)合PID，程序控制可大大提高控制效力，提高生產(chǎn)效益[9]。</p><p>　　例如鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中，按照工藝條件的規(guī)定保持一定的溫度才能保證產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備的安全。對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行溫度的監(jiān)控，例如高壓開(kāi)關(guān)、變

6、壓器的出線套管等，判斷可能存在的熱缺陷，進(jìn)而能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理、預(yù)防重大事故的發(fā)生。因此研究溫度控制儀具有重要的意義[10]。</p><p>　　在單片機(jī)溫度測(cè)量系統(tǒng)中的關(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)象中主要的被控參數(shù)之一。因此，單片機(jī)溫度測(cè)量則是對(duì)溫度進(jìn)行有效的測(cè)量，并且能夠在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在電力工程、化工生產(chǎn)、機(jī)械制造、冶金工業(yè)等重要工業(yè)領(lǐng)域中，擔(dān)負(fù)著重要的測(cè)量任務(wù)。在

7、日常生活中，也可廣泛實(shí)用于地?zé)?、空調(diào)器、電加熱器等各種家庭室溫測(cè)量及工業(yè)設(shè)備溫度測(cè)量場(chǎng)合[16]。</p><p>　　目前市場(chǎng)上熱水器的控制系統(tǒng)大多存在功能單一、操作復(fù)雜、控制不方便等問(wèn)題，很多控制器只具有溫度和水位顯示功能，不具有溫度控制功能．即使熱水器具有輔助加熱功能。也可能由于加熱時(shí)間不能控制而產(chǎn)生過(guò)燒，從而浪費(fèi)電能。本文設(shè)計(jì)的熱水器控制系統(tǒng)以51單片機(jī)為檢測(cè)控制中心單元，具有溫度設(shè)定與控制功能。該控制器

8、和以往顯示儀相比具有性價(jià)比高、溫度控制與顯示精度高、使用方便和性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，提高了電能的使用效率，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[18]。</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　溫度控制采用單片機(jī)設(shè)計(jì)的全數(shù)字儀表，是常規(guī)儀表的升級(jí)產(chǎn)品。溫度控制的發(fā)展引入單片機(jī)之后，有可能降低對(duì)某些硬件電路的要求，但這絕不是說(shuō)可以忽略測(cè)試電路本身的重要性，尤其是直接獲取被測(cè)信號(hào)的傳感

9、器部分，仍應(yīng)給予充分的重視，有時(shí)提高整臺(tái)儀器的性能的關(guān)鍵仍然在于測(cè)試電路，尤其是傳感器的改進(jìn)。現(xiàn)在傳感器也正在受著微電子技術(shù)的影響，不斷發(fā)展變化。傳感器正朝著小型、固態(tài)、多功能和集成化的方向發(fā)展。 近年來(lái)，溫度控制的發(fā)展尤為迅速。國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了多種多樣溫度控制儀表，應(yīng)用于社會(huì)的各個(gè)方面。例如能夠進(jìn)行程序控溫的智能多段溫度控制儀，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字PID和各種復(fù)雜控制規(guī)律的智能式溫度調(diào)節(jié)器等[11]。</p><p&

10、gt;　　水溫系統(tǒng)的傳遞函數(shù)事先難以精確獲得，因而很難判斷哪一種控制方法能夠滿足系統(tǒng)對(duì)控制品質(zhì)的要求。但從對(duì)控制方法的分析來(lái)看，PID控制方法最適合本例采用。另一方面，由于可以采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程，無(wú)論采用上述哪一種控制方法都不會(huì)增加系統(tǒng)硬件成本，而只需對(duì)軟件作相應(yīng)改變即可實(shí)現(xiàn)不同的控制方案。因此本系統(tǒng)可以采用PID的控制方式，以最大限度地滿足系統(tǒng)對(duì)諸如控制精度、調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量等控制品質(zhì)的要求[7]。</p><

11、p>　　傳統(tǒng)的一位式模擬控制方案，選用模擬電路，用電位器設(shè)定值，反饋的溫度值和設(shè)定值比較后，決定加熱或不加熱。其特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但是系統(tǒng)所得結(jié)果的精度不高并且調(diào)節(jié)動(dòng)作頻繁，系統(tǒng)靜態(tài)差大、不穩(wěn)定。系統(tǒng)受環(huán)境影響大，不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法，不能用數(shù)碼管顯示，不能用鍵盤(pán)設(shè)定[13]。</p><p>　　傳統(tǒng)的二位式模擬控制方案，其基本思想與方案一相同，但由于采用上下限比較電路，所以控制精度有所提高。這

12、種方法還是模擬控制方式，因此也不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法使控制精度做得較高，而且不能用數(shù)碼管顯示，對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行設(shè)定[13]。</p><p>　　現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外一般采用經(jīng)典的溫度控制系統(tǒng)。采用模擬溫度傳感器對(duì)加熱杯的溫度進(jìn)行采樣,通過(guò)放大電路變換為 0～5V 的電壓信號(hào),經(jīng)過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換,保存在采樣值單元;利用鍵盤(pán)輸入設(shè)定溫度,經(jīng)溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù),保存在片內(nèi)設(shè)定值單元;然后調(diào)顯示子程序,多次顯示設(shè)定溫度和采樣溫度

13、,再把采樣值與設(shè)定值進(jìn)行 PID 運(yùn)算得出控制量,用其去調(diào)節(jié)可控硅觸發(fā)端的通斷,實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻絲加熱時(shí)間的控制, 以此來(lái)調(diào)節(jié)水溫使其基本保持恒定[2]。</p><p>　　采用單片機(jī)AT89C52設(shè)計(jì)溫度實(shí)時(shí)測(cè)量及控制系統(tǒng)。單片機(jī)AT89C52能夠根據(jù)溫度傳感器DS18B20所采集的溫度數(shù)據(jù)來(lái)控制加熱器或致冷器的啟停，從而把溫度控制在設(shè)定的范圍之內(nèi)。在溫控開(kāi)關(guān)被激活的情況下，當(dāng)溫度低于設(shè)定的下限時(shí)，單片機(jī)啟動(dòng)加熱器

14、加熱，同時(shí)點(diǎn)亮綠色發(fā)光二極管，當(dāng)溫度高于設(shè)定的上限時(shí)，單片機(jī)啟動(dòng)致冷器降溫，同時(shí)點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管。所有溫度數(shù)據(jù)均通過(guò)液晶顯示器LCM1602顯示出來(lái)。為了防止單片機(jī)掉電引起的數(shù)據(jù)丟失，溫度上下限的設(shè)定值存儲(chǔ)在AT24C02B中[8]。</p><p>　　采用一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20來(lái)作為溫度傳感器。傳感器輸出信號(hào)進(jìn)4.7K的上拉電阻直接接到單片機(jī)的P1.0引腳上。DS18B20溫度傳感器是美國(guó)達(dá)拉斯

15、(DALLAS)半導(dǎo)體公司推出的應(yīng)用單總線技術(shù)的數(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、存儲(chǔ)器等做在一個(gè)很小的集成電路芯片上。溫度傳感器之所以選擇單線數(shù)字器件DS18B20，是在經(jīng)過(guò)多方面比較和考慮后決定的[12]。</p><p>　　從硬件和軟件兩方面來(lái)講述水溫自動(dòng)控制過(guò)程,在控制過(guò)程中主要應(yīng)用AT89C52、ADC0809、LED顯示器、LM324比較器，而主要是通過(guò) DS18B20數(shù)字溫度傳

16、感器采集環(huán)境溫度，以單片機(jī)為核心控制部件，并通過(guò)四位數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)溫度的一種數(shù)字溫度計(jì)。軟件方面采用匯編語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，使指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲(chǔ)空間。為了便于擴(kuò)展和更改，軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系更加簡(jiǎn)潔明了，使硬件在軟件的控制下協(xié)調(diào)運(yùn)作。 而系統(tǒng)的過(guò)程則是：首先,通過(guò)設(shè)置按鍵,設(shè)定恒溫運(yùn)行時(shí)的溫度值，并且用數(shù)碼管顯示這個(gè)溫度值.然后,在運(yùn)行過(guò)程中將采樣的溫度模擬量送入A/D轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，再將轉(zhuǎn)

17、換后的數(shù)字量用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，最后用單片機(jī)來(lái)控制加熱器,進(jìn)行加熱或停止加熱，直到能在規(guī)定的溫度下恒溫加熱[5]。</p><p><b>　　2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</p><p>　　該溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)為主控芯片，傳感器采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)和控

18、制。</p><p><b>　　技術(shù)要求：</b></p><p>　　1、能夠連續(xù)測(cè)量水的溫度值，用十進(jìn)制數(shù)碼管來(lái)顯示實(shí)際溫度，最小單位為1℃。</p><p>　　2、能夠設(shè)定水的溫度值，設(shè)定范圍是30℃～90℃,溫度誤差≤±0.5℃。</p><p>　　3、能夠?qū)崿F(xiàn)水溫的自動(dòng)控制，如果設(shè)定水溫為80℃

19、，則能使水溫保持恒定在80℃的溫度下運(yùn)行。</p><p>　　4、用單片機(jī)AT89C52控制，通過(guò)按鍵來(lái)控制水溫的設(shè)定值,數(shù)值采用數(shù)碼管顯示。</p><p>　　該溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)由溫度信號(hào)采樣電路，鍵盤(pán)及顯示電路，溫度控制電路，報(bào)警電路，時(shí)鐘信號(hào)電路等構(gòu)成，并運(yùn)用PID算法進(jìn)行溫度控制和調(diào)整。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，詳細(xì)分析溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需

20、求，并進(jìn)行軟硬件的總體設(shè)計(jì)。由鍵盤(pán)電路輸入設(shè)定溫度信號(hào)給單片機(jī)，溫度信號(hào)采集電路采集現(xiàn)場(chǎng)溫度信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)輸入與反饋信號(hào)的偏差進(jìn)行PID計(jì)算，輸出反饋量給溫度控制電路，實(shí)現(xiàn)升溫。顯示電路實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。設(shè)計(jì)人員需完成全部硬件和軟件的設(shè)計(jì)，并利 Altium Designer 6.0仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。</p><p>　　2.2系統(tǒng)方案的選擇</p><p>　　

21、在這個(gè)系統(tǒng)中我們從性能及設(shè)計(jì)成本考慮,我們選擇AT89C52芯片。AT89C52的廣泛使用，使單片機(jī)的價(jià)格大大下降。在溫度傳感器的選擇上我們采用溫度芯片DS18B20測(cè)量溫度。該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，且此元件線形較好。該芯片直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)處理及控制。本制作的最大特點(diǎn)之一就是直接采用溫度芯片對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量，使數(shù)據(jù)傳輸和處理簡(jiǎn)單化。采用溫度芯片DS18B20測(cè)量溫度，體現(xiàn)了作品芯片化的這個(gè)趨勢(shì)。

22、部分功能電路的集成，使總體電路更簡(jiǎn)潔，搭建電路和焊接電路時(shí)更快。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測(cè)量電路的精確度。在這個(gè)過(guò)程中，我們通過(guò)單片機(jī)將傳感器所測(cè)量出來(lái)的溫度通過(guò)LCD1602可以顯示出來(lái)。這樣就能實(shí)時(shí)顯示溫度情況。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用了PID控制。在工程實(shí)際中，PID控制器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握

23、，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型，控制理論的其他技術(shù)也難以采用，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定時(shí)，應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。    PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過(guò)程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)問(wèn)和微分時(shí)間的大小。PID控制器參數(shù)整定的方法概括起來(lái)有兩大類(lèi)：一是理論計(jì)算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)

24、據(jù)未必可以直接用，還必須通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接且方法簡(jiǎn)單、易于掌握,在實(shí)際中被廣泛應(yīng)用。</p><p><b>　　3器件和模塊的選用</b></p><p>　　3.1 AT89C52單片機(jī)</p><p>　　AT89C52是一種低功耗、高性能8位微控制器，具有8K 在系可編程Flash 存

25、儲(chǔ)器。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使AT89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。 </p><p>　　AT89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針

26、，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 </p><p>&

27、lt;b>　　其主要工作特性為：</b></p><p>　　1、內(nèi)含8KB的Flash存儲(chǔ)器，擦寫(xiě)次數(shù)達(dá)1000次；</p><p>　　2、內(nèi)含128字節(jié)的RAM；</p><p>　　3、具有32根可編程I/O線；</p><p>　　4、具有2個(gè)16位可編程定時(shí)器；</p><p>　　5、具

28、有6個(gè)中斷源、5個(gè)中斷矢量、2級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；</p><p>　　6、具有1個(gè)全雙工的可編程串行通信接口；</p><p>　　7、具有1個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR；</p><p>　　8、兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模式；</p><p>　　9、具有可編程的3級(jí)程序鎖定位；</p><p>　　10、工作電

29、源電壓為5±1.2V，典型值為5V；</p><p>　　11、最高工作頻率為24MHz。</p><p>　　引腳排列如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 AT89C52引腳排列</p><p>　　3.2 DS18B20傳感器</p><p>　　DS18B20原理與特性：采用了DS18B20

30、單總線可編程溫度傳感器,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的采集和轉(zhuǎn)換，大大簡(jiǎn)化了電路的復(fù)雜度，以及算法的要求。首先來(lái)介紹一下DS18B20這塊傳感器的特性及其功能: DSl8B20的管腳及特點(diǎn) DS18B20可編程溫度傳感器有3個(gè)管腳。內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管腳排列如圖3.2所示。</p><p>　　GND為接地線，DQ為數(shù)據(jù)輸入

31、輸出接口，通過(guò)一個(gè)較弱的上拉電阻與單片機(jī)相連。VDD為電源接口，既可由數(shù)據(jù)線提供電源，又可由外部提供電源，范圍3.0～5.5 V。本文使用外部電源供電。</p><p><b>　　主要特點(diǎn)有： </b></p><p>　　1. 用戶可自設(shè)定報(bào)警上下限溫度值。 </p><p>　　不需要外部組件，能測(cè)量－55～+125℃ 范圍內(nèi)的溫度。&l

32、t;/p><p>　?。?0℃ ～+85℃ 范圍內(nèi)的測(cè)溫準(zhǔn)確度為±0．5℃ 。</p><p>　　圖3.2 DS18B20的外形及管腳圖</p><p>　　通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)9～l2位的數(shù)字讀數(shù)方式，可在至多750 ms內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)換成12 位的數(shù)字，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃ 。 </p><p>　　獨(dú)特的單總線接口方式，與微處理器

33、連接時(shí)僅需要一條線即可實(shí)現(xiàn)與微處理器雙向通訊。</p><p>　　測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。</p><p>　　負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。</p><p>　　DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)的功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)

34、組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。</p><p>　　DS18B20內(nèi)部功能模塊如圖3.3所示，</p><p>　　圖3.3 DS18B20原理圖</p><p>　　DS18B20的讀寫(xiě)時(shí)序和測(cè)溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同DS18B20 為9位～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，而DS1820為9位A/D轉(zhuǎn)換,雖然我們采用了高精度的芯片,但在實(shí)際情況上由于技術(shù)

35、問(wèn)題比較難實(shí)現(xiàn),而實(shí)際精度此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。如下3.4的測(cè)溫原理圖不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。 DS18B20測(cè)溫原理如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 DS18B20的測(cè)溫原理框圖</p><p>　　圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率

36、的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。則高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值時(shí)。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生脈沖信號(hào)，進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)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0時(shí)，停止溫度寄存器值。 </p><p>

37、;　　在DS18B20測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序要等待DS18B20的返回信號(hào)，一旦某個(gè)DS18B20接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(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)也要給予一定的重視。測(cè)溫電纜線采用屏蔽4芯雙絞線，其中有一對(duì)接地線與信號(hào)線，另一組接VCC和地線。</p><p>　　3.3復(fù)位和時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)</p>

38、;<p>　　本系統(tǒng)中采用手動(dòng)復(fù)位鍵復(fù)位相的方式。系統(tǒng)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)采用內(nèi)部方式。AT89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。本系統(tǒng)電路采用的晶體振蕩器頻率為11.0592MHz。采用這種頻率的晶體振蕩器的原因是可以方便的獲得標(biāo)準(zhǔn)的波特率。復(fù)位電路和時(shí)鐘電路如圖3.5所示。復(fù)位電路有上電自

39、動(dòng)復(fù)位和按鈕手動(dòng)復(fù)位兩種。上電復(fù)位是利用電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，上電瞬間RST/VPD端的電位與VCC相同，隨著充電電流的減少，RST/VPD的電位逐漸下降，圖3.5中的10K的電阻是施密特觸發(fā)器輸入端的一個(gè)下拉電阻，時(shí)間常數(shù)為10*10-6*10*103s=100ms,只要Vcc的上升時(shí)間不超過(guò)1ms，振蕩器建立時(shí)間不超過(guò)10ms,這個(gè)時(shí)間常數(shù)足以保證完成復(fù)位操作[6]。上電復(fù)位所需最短時(shí)間是震蕩周期建立時(shí)間加上2個(gè)機(jī)器周期時(shí)間。按鈕復(fù)位采

40、用電平復(fù)位方式，按下復(fù)位電鈕時(shí)，電源對(duì)外接電容充電，使RST/VPD端為高電平，復(fù)位按鈕松開(kāi)后，電容通過(guò)內(nèi)部下拉電阻放電，逐漸使RST/VPD端恢復(fù)</p><p>　　圖3.5 復(fù)位電路和時(shí)鐘電路</p><p>　　3.4 溫度采集電路</p><p>　　數(shù)據(jù)采集電路如圖3.6所示,1腳接地，2腳即為單總線數(shù)據(jù)口，3腳接電源。溫度傳感器DS18B20采集被控對(duì)

41、象的實(shí)時(shí)溫度,提供給AT89C52的P3.5口作為數(shù)據(jù)輸入。</p><p>　　圖3.6 數(shù)據(jù)采集電路</p><p>　　3.5顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)碼管顯示部分，采用與單片機(jī)相連接，將溫度傳感器采集到的信息迅速轉(zhuǎn)化為可視溫度，增加了可讀性。</p><p>　　圖3.7數(shù)碼管顯示電路圖</p><p&

42、gt;<b>　　3.6供電系統(tǒng)</b></p><p>　　供電部分采用TL431構(gòu)成的恒壓源，TL431是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。他的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意的設(shè)置到從Verf（2.5V）到36V范圍內(nèi)的任何值。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為0.2Ω。其穩(wěn)壓電路圖如圖3.8：</p><p><b>　　圖3.8供電電路 </b&g

43、t;</p><p>　　4 PID控制和參數(shù)整定</p><p>　　4.1 PID調(diào)節(jié)器控制原理</p><p>　　PID控制器是一種線性控制器,一種它根據(jù)給定值rin(t)與實(shí)際輸出值yout(t)構(gòu)成控制偏差：</p><p>　　Error(t)=rin(t)-yout(t)</p><p>　　PID控制

44、就是對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算后，形成一種控制規(guī)律。即，控制器的輸出為：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　或?qū)懗蓚鬟f函數(shù)的形式：</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　式中， kp——比例系數(shù)；Ti——積分時(shí)間常數(shù)；Td——微

45、分時(shí)間常數(shù)。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下：</p><p>　　比例環(huán)節(jié)：成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)error(t),偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減小偏差[10]。</p><p>　　比例控制： Gc(s)= Kp </p><p>　　積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度。積分作用的強(qiáng)盡弱取決于積分 時(shí)間常數(shù)Ti，Ti

46、越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。</p><p>　　積分控制： Gc(s) = Kp/T is</p><p>　　微分環(huán)節(jié)：反偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)（變化速率），并能在偏差信號(hào)變得太大之前， 在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。</p><p>　　微分控制： Gc(s) =KpT ds</p><p&

47、gt;　　4.2 PID控制的分類(lèi)</p><p>　　基本PID控制器的理想算式為</p><p><b>　　(4.3)</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　u(t)——控制器(也稱調(diào)節(jié)器)的輸出；</p><p>　　e(t)——控制器

48、的輸入（常常是設(shè)定值與被控量之差，即e(t)=r(t)-c(t)）；</p><p>　　Kp——控制器的比例放大系數(shù)；</p><p>　　Ti ——控制器的積分時(shí)間；</p><p>　　Td——控制器的微分時(shí)間。</p><p>　　設(shè)u(k)為第k次采樣時(shí)刻控制器的輸出值，可得離散的PID算式</p><p>

49、<b>　　(4.4)</b></p><p><b>　　， </b></p><p>　　由于計(jì)算機(jī)的輸出u(k)直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如閥門(mén)），u(k)的值與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置（如閥門(mén)開(kāi)度）一一對(duì)應(yīng)，所以稱式(2)為位置式PID控制算法。</p><p>　　位置式PID控制算法的缺點(diǎn)：當(dāng)前采樣時(shí)刻的輸出與過(guò)去的各個(gè)狀態(tài)有

50、關(guān)，計(jì)算時(shí)要對(duì)e(k)進(jìn)行累加，運(yùn)算量大；而且控制器的輸出u(k)對(duì)應(yīng)的是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置，如果計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，u(k)的大幅度變化會(huì)引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的大幅度變化。</p><p>　　增量式只需計(jì)算增量，算式中不需要累加，控制增量的確定僅與最近幾次偏差采樣值有關(guān)，當(dāng)出現(xiàn)計(jì)算誤差或精度不足時(shí)，對(duì)控制量計(jì)算的影響較小，且較容易通過(guò)加權(quán)處理獲得比較好的控制效果。</p><p>　　4.3

51、數(shù)字PID參數(shù)的整定</p><p>　　PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過(guò)程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類(lèi)：一是理論計(jì)算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系

52、統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。本設(shè)計(jì)采用PID歸一整定法把對(duì)控制臺(tái)三個(gè)參數(shù)（Kc、Ti、Td,）轉(zhuǎn)換為一個(gè)參數(shù)KP， 從而使問(wèn)題明顯簡(jiǎn)化。以達(dá)到控制器的特性與被控過(guò)程的特性相匹配,滿足某種反映控制系統(tǒng)質(zhì)量的性能指標(biāo)。</p><p>　　4.4 PID計(jì)算程序 </p><p>　　PID調(diào)節(jié)規(guī)律的基本輸入輸出關(guān)系可用微分方程表示為：</p>

53、<p><b>　?。?.5）</b></p><p>　　式中為調(diào)節(jié)器的輸入誤差信號(hào)，且</p><p><b>　?。?.6）</b></p><p>　　其中：為給定值，為被控變量；</p><p>　　為調(diào)節(jié)器的輸出控制信號(hào)；</p><p><b&

54、gt;　　為比例系數(shù)；</b></p><p><b>　　為積分時(shí)間常數(shù)；</b></p><p><b>　　微分時(shí)間常數(shù)。</b></p><p>　　計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，若采樣周期為T(mén)第n次采樣的輸入誤差為，且，輸出為，PID算法用的微分由差分代替，積分由代替，于是得到</p><

55、;p><b>　?。?.7）</b></p><p><b>　　寫(xiě)成遞推形式為</b></p><p><b>　　△</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p>

56、<p><b>　　=</b></p><p>　　= （4.8）</p><p>　　其中： （4.9）</p><p><b>　?。?.10）</b&

57、gt;</p><p><b>　?。?.11）</b></p><p>　　顯然，PID計(jì)算△un只需要保留現(xiàn)時(shí)刻en以及以前的兩個(gè)偏差量en-1和en-2。初始化程序初值en-1= en-2 =0 通過(guò)采樣并根據(jù)參數(shù)KP、KD、KI以及en、en-1和en-2計(jì)算△un。</p><p>　　根據(jù)輸出控制增量△un，可求出本次控制輸出為&l

58、t;/p><p>　　+△= （4.12）</p><p>　　下面對(duì)PID運(yùn)算加以說(shuō)明：</p><p>　　所有的數(shù)都變成定點(diǎn)純小數(shù)進(jìn)行處理。</p><p>　　算式中的各項(xiàng)有正有負(fù)，以最高位作為符號(hào)位，最高位為0表示為正數(shù)，為1表示負(fù)數(shù)。正負(fù)數(shù)都是補(bǔ)碼表示，最后的計(jì)算以原碼輸出。&l

59、t;/p><p>　　節(jié)16位進(jìn)行計(jì)算，最后將運(yùn)算結(jié)果取成高8位有效值輸出。輸出控制量un的限幅處理。為了便于實(shí)現(xiàn)對(duì)晶閘管的通斷處理，PID的輸出在0～250之間。大于250或小于0的控制量都是沒(méi)有意義的，因在算法上對(duì)進(jìn)行限幅，即</p><p>　　= （4.13）</p><p>　　圖4.1 PID計(jì)算程序的流程圖</p><p

60、>　　PID的計(jì)算公式采用位置式算法，計(jì)算公式為</p><p><b>　　+</b></p><p>　　= （4.14）</p><p><b>　　5軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)的軟件主要由主程序模塊

61、、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、控制算法模塊等組成。主模塊的功能是為其余幾個(gè)模塊構(gòu)建整體框架及初始化工作；數(shù)據(jù)采集模塊的作用是將數(shù)字量采集并儲(chǔ)存到存儲(chǔ)器中；數(shù)據(jù)處理模塊是將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的處理，其中最重要的是數(shù)字濾波程序：控制算法模塊完成控制系統(tǒng)的PID運(yùn)算并且輸出控制量。</p><p><b>　　5.1主程序模塊</b></p><p>　　主程序模塊要做

62、的主要工作是上電后對(duì)系統(tǒng)初始化和構(gòu)建系統(tǒng)整體軟件框架，其中初始化包括對(duì)單片機(jī)的初始化、串口初始化等。然后等待溫度設(shè)定，若溫度已經(jīng)設(shè)定好了，判斷系統(tǒng)運(yùn)行鍵是否按下，若系統(tǒng)運(yùn)行，則依次調(diào)用各個(gè)相關(guān)模塊，循環(huán)控制直到系統(tǒng)停止運(yùn)行。</p><p>　　設(shè)計(jì)模塊圖如下圖5.1所示。</p><p><b>　　圖5.1設(shè)計(jì)模塊圖</b></p><p>

63、;　　主程序模塊的程序流程圖如圖5.2所示。</p><p>　　5.2數(shù)據(jù)采集和顯示模塊</p><p>　　數(shù)據(jù)采集模塊的任務(wù)是負(fù)責(zé)溫度信號(hào)的采集以及將采集到的數(shù)字量提供給單片機(jī)。</p><p>　　AT89C52通過(guò)控制DS18B20讀取實(shí)時(shí)溫度，然后，通過(guò)P0口送到LCD1602進(jìn)行顯示。顯示程序設(shè)計(jì)框圖如圖5.3所示。</p><p&

64、gt;<b>　　N</b></p><p><b>　　Y </b></p><p>　　圖5.3顯示程序設(shè)計(jì)框圖</p><p><b>　　6 仿真與實(shí)物展示</b></p><p>　　6.1 Altium Designer 6.0軟件簡(jiǎn)介</p>&

65、lt;p>　　2005年年底，Protel軟件的原廠商 Altium公 司推出了Protel系列的最新高端版本Altium Designer 6.0。 Altium Designer 6.0，它是完全一體化電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的一個(gè)新版本，也是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級(jí)設(shè)計(jì)解決方案。Altium Designer 是業(yè)界首例將設(shè)計(jì)流程、集成化 PCB 設(shè)計(jì)、可編程器件（如 FPGA）設(shè)計(jì)和基于處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)功能整合在

66、一起的產(chǎn)品，一種同時(shí)進(jìn)行PCB和FPGA設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)的解決方案，具有將設(shè)計(jì)方案從概念轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K成品所需的全部功能。 </p><p><b>　　6.2仿真</b></p><p>　　通過(guò)對(duì)電路的硬件設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì),我們使用了PROTEUS對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。首先，我們將硬件電路在PROTEUS中連接好，按照設(shè)計(jì)總電路圖連接各個(gè)硬件，通過(guò)單片機(jī)C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)

67、行編程，程序如附錄所示。通過(guò)KEIL軟件降我們的源程序轉(zhuǎn)換成目標(biāo)程序來(lái)進(jìn)行仿真,生成*.hex文件。最后從PROTEUS中，將我們的程序?qū)雴纹瑱C(jī)中，便能進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。</p><p>　　PCB電路圖如圖6.1所示：</p><p>　　圖6.1整體設(shè)計(jì)PCB圖</p><p>　　通過(guò)PCB圖做出的實(shí)物圖如圖6.2所示： </p><p

68、><b>　　圖6.2 實(shí)物圖</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近了尾聲，這也意味著我的大學(xué)生活就要結(jié)束了，學(xué)生活一晃而過(guò)，回首走過(guò)的歲月，心中倍感充實(shí)，當(dāng)我寫(xiě)完這篇畢業(yè)論文的時(shí)候，有一種如釋重負(fù)的感覺(jué)，感慨良多。 </p><p>　　首先，我要特別感謝我的

69、指導(dǎo)老師xx老師。做設(shè)計(jì)的過(guò)程是艱辛的，但是在我的努力之下還是完成了。在這個(gè)過(guò)程中xx老師給了我很大的的幫助，沒(méi)有她的盡心指導(dǎo)和嚴(yán)格的要求，我也不會(huì)順利完成這次設(shè)計(jì)。xx老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個(gè)環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。這幾個(gè)月以來(lái)，xx老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向xx老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬

70、意。其次，還要感謝這四年來(lái)教我知識(shí)的美味老師們，畢業(yè)論文能夠順利完成，你們也都有很大的功勞。 </p><p>　　這次的畢業(yè)設(shè)計(jì),對(duì)于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想;訓(xùn)練綜合運(yùn)用有關(guān)課程的理論,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際反系和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力;鞏固、加深和擴(kuò)展有關(guān)方面的知識(shí)等方面有重要的作用。 </p><p>　　寫(xiě)作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過(guò)程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新、生活的開(kāi)

71、始。希望大家在將來(lái)的生活中繼續(xù)追逐最初的夢(mèng)想，永不放棄。</p><p>　　在此，我還要特別感謝我的同學(xué)們，由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，你們對(duì)本課題做了不少工作，直至本文的順利完成，給予我不少的幫助，謝謝你們！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]陳妙芳,胡曉東.基于AT89C51

72、單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師，2009, (01): 151-152.</p><p>　　[2]趙鴻圖.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)機(jī)信息，2008, (26): 96-98.</p><p>　　[3]葉景.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新通信，2009, (13): 1-2.</p><p>　　[4]紀(jì)綱.HD7

73、279A鍵盤(pán)顯示驅(qū)動(dòng)芯片及應(yīng)用[J].儀表技術(shù)，2001, (30): 15-16.</p><p>　　[5]羅云松.基于單片機(jī)AT89C51的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)科技信息，2009 (12): 23-25.</p><p>　　[6]楊萬(wàn)超.51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].黑龍江科技信息，2009, (29): 3-4.</p><p>　　[7]張艷

74、艷.基于PID算法和89C52單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2009,(21): 8-9.</p><p>　　[8]胡朝.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用[J].商場(chǎng)現(xiàn)代化，2010, (14)：62-65.</p><p>　　[9]張青.單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)方案的研究[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2007, (41)：4-7.</p><p>　　[1

75、0]Zhou Z, Vucetic B. Design of adaptive modulstion using impact CSI in MIMO systems[J]. Elesctronics Lctters, 2004 ，40(17)： 73-74.</p><p>　　[11]Dai L, Zhou S D，Zhang H R, et al, Closed-loop MIMO architecture

76、 based on water-filling[J]. Elesctronics Lctters, 2002 ，38(25)：118-120.</p><p>　　[12]Narula A, Lopcz M J, Troct M D, et al.Efficient use of side information in multiplc-antenna data transmission over fading

77、channels[J]. IEEE </p><p>　　Katsuhiko Ogata．Moden Control Engineering．Publishing house of electronics industry，2000:196—202.</p><p>　　[13]趙娜.基于51單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息, 2007, (16)：146-148.</p&g

78、t;<p>　　[14]Jang J,Lee K B,Lee Y H,Transmit power and bit allocations for OFDM systems in a fading channcl [C] IEEE GLOHECOM,USA;IEEE, 2003: 858-862.</p><p>　　[15]劉伯春.智能PID調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]．電子自動(dòng)化, 1995, (3

79、): 20～25.</p><p>　　[16]張佳賢.基于單片機(jī)的溫度控制器設(shè)計(jì)[J].科技與生活, 2010, (19): 5～8.</p><p>　　[17]歐亞軍.Proeus軟件在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].科技信息, 2006, (1)：1-2.</p><p>　　[18]葉劍超.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)芻議[J].臺(tái)州學(xué)院學(xué)報(bào), 2006, (1)：3-4

80、.</p><p>　　[19]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社. 2006.</p><p>　　[20]王忠飛，胥芳.MCS-51 單片機(jī)原理及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007.</p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b&g

81、t;　　附錄1：?jiǎn)纹瑱C(jī)程序</b></p><p>　　//*************************************************************************************</p><p>　　//****************************李奇畢設(shè)******************************

82、****************</p><p>　　// Descriptoon: </p><p>　　// *采用89C52+DS1820+數(shù)碼管+蜂鳴器</p><p>　　//

83、 *DS1820設(shè)置為12位精度</p><p>　　// *環(huán)境溫度超過(guò)Alarm值 蜂鳴器報(bào)警 </p><p>　　// *Alarm值可通過(guò)按鍵自由設(shè)定</p><p>　　//*該溫度可設(shè)定范圍1--100度，測(cè)量范圍-55--125度

84、 </p><p>　　//**********************************************************************************</p><p>　　//*************************可調(diào)溫度報(bào)警器********************************************<

85、/p><p>　　#include <REG52.H></p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　#include <math.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　unsigned

86、char code dis_code[]={ </p><p>　　0xC0,/*0*/</p><p>　　0xF9,/*1*/</p><p>　　0xA4,/*2*/</p><p>　　0xB0,/*3*/</p><p>　　0x99,/*4*/</p><p>　　0x

87、92,/*5*/</p><p>　　0x82,/*6*/</p><p>　　0xF8,/*7*/</p><p>　　0x80,/*8*/</p><p>　　0x90,/*9*/</p><p>　　0xF7,/*負(fù)號(hào)*/</p><p>　　0xB6,/*溫度設(shè)定狀態(tài)*/ };<

88、/p><p>　　uchar data dis_buf[8],i;</p><p>　　uchar data dis_index ; //數(shù)碼管顯示標(biāo)簽</p><p>　　uchar dis_digit=0xfe; //數(shù)碼管位選通控制端</p><p>　　sbit Spk=P3^7; //驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警<

89、;/p><p>　　sbit Key_UP = P3^3; //上調(diào)溫度</p><p>　　sbit Key_DOWN = P3^4; //下調(diào)溫度</p><p>　　sbit Key_SET = P3^2; //設(shè)定鍵（溫度設(shè)定）</p><p>　　/********************************

90、****************************</p><p>　　*18B20驅(qū)動(dòng)程序，DQ為數(shù)據(jù)口，接于P1.4</p><p>　　*11.0592M晶振，上拉4.7k電阻</p><p>　　*************************************************************/</p><p

91、>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit dq = P1^0; //定義18B20的數(shù)據(jù)端</p><p>　　bit flag;</p><p>　　uint Temperature;</p&

92、gt;<p>　　uchar gechar,shichar,baichar,Alarm;</p><p>　　uchar temp_buff[9]; //存儲(chǔ)讀取的字節(jié)，read scratchpad為9字節(jié)，read rom ID為8字節(jié)</p><p>　　uchar id_buff[8];</p><p><b>　　uchar *

93、p;</b></p><p>　　uchar crc_data;</p><p>　　uchar code CrcTable [256]={</p><p>　　0, 94, 188, 226, 97, 63, 221, 131, 194, 156, 126, 32, 163, 253, 31, 65,</p>

94、<p>　　157, 195, 33, 127, 252, 162, 64, 30, 95, 1, 227, 189, 62, 96, 130, 220,</p><p>　　35, 125, 159, 193, 66, 28, 254, 160, 225, 191, 93, 3, 128, 222, 60, 98,</p>&l

95、t;p>　　190, 224, 2, 92, 223, 129, 99, 61, 124, 34, 192, 158, 29, 67, 161, 255,</p><p>　　70, 24, 250, 164, 39, 121, 155, 197, 132, 218, 56, 102, 229, 187, 89, 7,</p><

96、;p>　　219, 133, 103, 57, 186, 228, 6, 88, 25, 71, 165, 251, 120, 38, 196, 154,</p><p>　　101, 59, 217, 135, 4, 90, 184, 230, 167, 249, 27, 69, 198, 152, 122, 36,</p><p

97、>　　248, 166, 68, 26, 153, 199, 37, 123, 58, 100, 134, 216, 91, 5, 231, 185,</p><p>　　140, 210, 48, 110, 237, 179, 81, 15, 78, 16, 242, 172, 47, 113, 147, 205,</p><p&

98、gt;　　17, 79, 173, 243, 112, 46, 204, 146, 211, 141, 111, 49, 178, 236, 14, 80,</p><p>　　175, 241, 19, 77, 206, 144, 114, 44, 109, 51, 209, 143, 12, 82, 176, 238,</p><p

99、>　　50, 108, 142, 208, 83, 13, 239, 177, 240, 174, 76, 18, 145, 207, 45, 115,</p><p>　　202, 148, 118, 40, 171, 245, 23, 73, 8, 86, 180, 234, 105, 55, 213, 139,</p><p&

100、gt;　　87, 9, 235, 181, 54, 104, 138, 212, 149, 203, 41, 119, 244, 170, 72, 22,</p><p>　　233, 183, 85, 11, 136, 214, 52, 106, 43, 117, 151, 201, 74, 20, 246, 168,</p><p

101、>　　116, 42, 200, 150, 21, 75, 169, 247, 182, 232, 10, 84, 215, 137, 107, 53}; //CRC校驗(yàn)表</p><p>　　/************************************************************</p><p>　　*Functio

102、n:延時(shí)處理 </p><p>　　*************************************************************/</p><p>　　void TempDelay (uint us)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(us--);<

103、;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　/************************************************************</p><p>　　*Function:18B20初始化</p><p>　　********************************

104、*****************************/</p><p>　　void Init18b20 (void)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　EA=0;</b></p><p><b>　　dq=1;</b></p>

105、;<p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　dq=0;</b></p><p>　　TempDelay(86); //delay 530 uS//80</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><

106、;b>　　dq=1;</b></p><p>　　TempDelay(14); //delay 100 uS//14</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_()

107、;</b></p><p><b>　　if(dq==0)</b></p><p>　　flag = 1; //detect 1820 success!</p><p><b>　　else</b></p><p>　　flag = 0; //detect 1820 fail!

108、</p><p>　　TempDelay(20); //20</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　dq = 1;</b></p><p>&l

109、t;b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/************************************************************</p><p>　　*Function:向18B20寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)</p><p>　　*

110、************************************************************/</p><p>　　void WriteByte (uchar wr) //單字節(jié)寫(xiě)入</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p>

111、;<p><b>　　EA=0;</b></p><p>　　for (i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　dq = 0;</b></p><p><b>　　_nop_();</b&

112、gt;</p><p>　　dq=wr & 0x01;</p><p>　　TempDelay(5); //delay 45 uS //5</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>

113、<b>　　dq=1;</b></p><p><b>　　wr >>= 1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　}</b><

114、/p><p>　　/************************************************************</p><p>　　*Function:讀18B20的一個(gè)字節(jié)</p><p>　　*************************************************************/</p>

115、<p>　　uchar ReadByte (void) //讀取單字節(jié)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i,u=0;</p><p><b>　　EA=0;</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p&g