電阻爐設(shè)計(jì)方案

1 電阻爐 設(shè)計(jì)方案 從 20世紀(jì) 20年代開始，電阻爐就在工業(yè)上得到使用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電阻爐被廣泛的應(yīng)用在冶金、機(jī)械、石油化工、電力等工業(yè)生產(chǎn)中，在很多生產(chǎn)過程中，溫度的測(cè)量和控制與生產(chǎn)安全、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、能源節(jié)約等重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)緊緊相連。因此各個(gè)領(lǐng)域?qū)﹄娮锠t溫度控制的精度、穩(wěn)定性、可靠性等要求也越來越高，溫度測(cè)控制技術(shù)也成為現(xiàn)代科技發(fā)展中的一項(xiàng)重要技術(shù)。 溫度控制技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段： l、定值開關(guān)控制； 2、 3、智能控制。定值開關(guān)控制方法的原理是若所測(cè)溫度比設(shè)定溫度低，則開啟控制開關(guān)加熱，反之則關(guān)斷控制開關(guān)。其控溫方法簡單，沒有考慮溫度變化的滯后性、慣性，導(dǎo)致系統(tǒng)控制精度低、超調(diào)量大、震蕩明顯。 、 I、 D 三個(gè)參數(shù)。 制效果良好，但對(duì)于控制大滯后、大慣性、時(shí)變性溫度系統(tǒng)，控制品質(zhì)難以保證。電阻爐是由電阻絲加熱升溫，靠自然冷卻降溫，當(dāng)電阻爐溫度超調(diào)時(shí)無法靠控制手段降溫，因而電阻爐溫度控制具有非線性、滯后性、慣性、不確定性等特點(diǎn)。目前國內(nèi)成熟的電阻爐溫度測(cè)控系 統(tǒng)以 對(duì)于大型工業(yè)電阻爐就難以保證電阻爐控制系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性等。智能控制是一類無需人的干預(yù)就能獨(dú)立驅(qū)動(dòng)智能機(jī)械而實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的自動(dòng)控制，隨著科學(xué)技術(shù)和控制理論的發(fā)展，國外的溫度測(cè)控系統(tǒng)發(fā)展迅速，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的智能控制。應(yīng)用廣泛的溫度智能控制的方法有模糊控 2 制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)等，具有自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自協(xié)調(diào)等能力，保證了控制系統(tǒng)的控制精度、抗干擾能力、穩(wěn)定性等性能。比較而言，國外溫度控制系統(tǒng)的性能要明顯優(yōu)于國內(nèi)，其根本原因就是控制算法的不同。 本 文的研究，以電阻爐為控制對(duì)象，以單片機(jī) 計(jì)一種新型的溫度測(cè)控系統(tǒng)，使其具有硬件電路簡單、系統(tǒng)性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。 內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀 國外先進(jìn)國家設(shè)計(jì)的各種溫度控制自動(dòng)化水平較高，裝備有完善的檢測(cè)儀表和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。其計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已采用集散系統(tǒng)和分布式系統(tǒng)的形式，大部分配有先進(jìn)的控制算法，能夠獲得較好的工藝性能指標(biāo)。而國內(nèi)大多數(shù)采用儀表控溫，由于控制設(shè)備精度低，使產(chǎn)品質(zhì)量受到很大影響。很多企業(yè)由于種種原因，尚無能力購置先進(jìn)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)。 隨著國內(nèi)外工業(yè) 的日益發(fā)展，溫度檢測(cè)技術(shù)也有了不斷的進(jìn)步。溫度測(cè)量系統(tǒng)主要由兩部分組成，一部分是傳感器，它將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。另一部分是電子裝置，它主要完成對(duì)信號(hào)的接收、處理、對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行控制、溫度顯示等功能。對(duì)應(yīng)于不同的溫度段及測(cè)量精度要求，測(cè)溫裝置也不盡相同，從傳感器方面看，已出現(xiàn)有各種金屬材料、非金屬材料、半導(dǎo)體材料制成的傳感器，也有紅外傳感器。儀器本身也趨向小型化，多采用集成度較高的芯片或元件組成電路。對(duì)于測(cè)點(diǎn)較多，并具有報(bào)警、巡測(cè)、控制等多功能測(cè)溫裝置，一般采用單片機(jī)電路。目前的溫度檢測(cè)技術(shù)原理很多，大致包括以 下幾種 :(1)物體熱脹冷縮原理 (2)熱電效應(yīng) (3)熱阻效應(yīng) (4)利熱輻射原理。 傳統(tǒng)的溫度傳感器 (如 ,熱電偶、鉑電阻、雙金屬開關(guān)等 )雖然有著各自不可替代的優(yōu)點(diǎn) ,但由于自身因自熱效應(yīng)影響了測(cè)量精度 ,從而制約了它們?cè)谖⑿突叨穗娮赢a(chǎn)品中的應(yīng)用。與之相比較 ,半導(dǎo)體溫度傳感器具有靈敏度高、體積小、功耗低、時(shí)間常數(shù)小、自熱溫升小、抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn) ,無論是電壓、電流還是頻率輸出 ,在相當(dāng)大的溫度范圍內(nèi) ( - 55 150 )都與溫度成線性關(guān)系 ,適合在集成電路系統(tǒng)中應(yīng)用。目前 ,半導(dǎo)體溫度傳感器工作的溫度范圍還限于 - 50 150 。未來主要的研究方向?qū)⑹侨绾螖U(kuò)大它的溫度適用范圍 ,以及智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方面。 近年來，在溫度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域中，多種新的檢測(cè)原理與技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用己取得了具有實(shí)用性的重大進(jìn)展。新一代溫度檢測(cè)元件正在不斷出現(xiàn)和完善化，主要包括以下幾種。 (1)晶體管溫度檢測(cè)元件 (2)集成電路溫度檢測(cè)元件 (3)核磁共振溫度檢測(cè)器 (4)熱噪聲溫度檢測(cè)器 (5)石英晶體溫度檢測(cè)器 (6)光纖溫度檢測(cè) 3 器 (7)激光溫度檢測(cè)器。 目前國內(nèi)外的溫度控制方式越來越趨向于智能化，溫度測(cè)量首先是由溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)的。測(cè)溫儀器由溫度傳感器 和信號(hào)處理兩部分組成。溫度測(cè)量的過程就是通過溫度傳感器將被測(cè)對(duì)象的溫度值轉(zhuǎn)換成電的或其它形式的信號(hào) ,傳遞給信號(hào)處理電路進(jìn)行信號(hào)處理轉(zhuǎn)換成溫度值顯示出來。溫度傳感器隨著溫度變化而引起變化的物理參數(shù)有 : 膨脹、電阻、電容、熱電動(dòng)勢(shì) ,磁性能、頻率、光學(xué)特性及熱噪聲等等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展 ,新型溫度傳感器還會(huì)不斷出現(xiàn) ,目前 ,國內(nèi)外通用的溫度傳感器及測(cè)溫儀大致有以下幾種 : 熱膨脹式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱電偶、輻射式測(cè)溫儀表、石英溫度傳感器測(cè)溫儀。 目前市場上大致有 3 類溫度控制系統(tǒng)分別是：單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)、嵌入式溫度控制 系統(tǒng)、基于 溫度控制系統(tǒng)。它們有各自的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，我們可以根據(jù)具體要求進(jìn)行選擇。 單片機(jī)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)中，材料溫度由熱電阻測(cè)量，信號(hào)通過放大器放大，毫伏信號(hào)放大后由 A/D 轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，再通過光電耦合器，進(jìn)入主機(jī)電路。由主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，判斷分析，再輸出數(shù)字控制量，去控制加熱功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。同時(shí)，超過上下限時(shí)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，控制中自動(dòng)顯示溫度值。 基于 測(cè)控系統(tǒng)主要由測(cè)溫器件、 處理器、鍵盤及顯示單元組成。測(cè)溫器件是用作溫度的采集。 處理器是系統(tǒng)的核心部分，它用來控制整個(gè)系統(tǒng)的工作流程。整個(gè)系統(tǒng)的硬件部分分為五個(gè)部分，即電路部分、檢測(cè)電路部分、控制及顯示電路部分以及輸出控制。系統(tǒng)工作原理為 處理器向傳感器發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)溫度傳感器采集溫度數(shù)據(jù)，溫度傳感器采集完一次數(shù)據(jù)后，將模擬量轉(zhuǎn)換為 理器能識(shí)別的數(shù)值信號(hào)。 處理器實(shí)時(shí)掃描進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理。 基于 溫度控制系統(tǒng)通過合理地搭建 入式平臺(tái)，采用 整定算法，與常規(guī) 制算法比較，使被控對(duì)象的溫度波動(dòng)大幅度減小，具有響應(yīng)時(shí)間短、超調(diào)量小、控制精度高、穩(wěn)定性好、智能化等優(yōu)點(diǎn)。在進(jìn)行軟硬件調(diào)試的基礎(chǔ)上，應(yīng)用于熱電系數(shù)測(cè)量儀中，經(jīng)測(cè)試，此控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，滿足了系統(tǒng)溫度控制精度要求，具有較高的實(shí)用價(jià)值。 市場上大多數(shù)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)是基于單片機(jī)或 列芯片來設(shè)計(jì)的。對(duì)比這兩種設(shè)計(jì)，基于單片機(jī)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的使用更方便，價(jià)格低廉，易于實(shí)現(xiàn)，因此受到廣泛使用。 4 度控制系統(tǒng)在國內(nèi)外的應(yīng)用實(shí)例 通過網(wǎng)上查詢，翻閱圖書了解到目前國內(nèi)外市場單片機(jī)為核心的溫度控制系 統(tǒng)很多，而且方便靈活，且應(yīng)用面比較廣，可用于工業(yè)上的加熱爐、熱處理爐，在生活中的應(yīng)用也比較廣泛，如熱水器，室溫控制，農(nóng)業(yè)中的大棚溫度控制。以上出現(xiàn)的溫度控制系統(tǒng)產(chǎn)品，根據(jù)其系統(tǒng)組成、使用技術(shù)、功能特點(diǎn)、技術(shù)指標(biāo)。選出其中具有代表性的幾種如下： （ 1）虛擬儀器溫室大棚溫度控制系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面 虛擬儀器大棚溫度控制系統(tǒng)是一種比較智能，經(jīng)濟(jì)的方案，適用于大力推廣，該系統(tǒng)能夠?qū)Υ笈飪?nèi)的溫度進(jìn)行采集，然后再進(jìn)行比較，通過比較對(duì)大棚內(nèi)的溫度是否超過溫度限制進(jìn)行分析，如果超過溫度限制，溫度報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，來通知管理員 。 （ 2）電烤箱溫度控制系統(tǒng) 該方案采用美國 司生產(chǎn)的 超低功耗 16 位單片機(jī) 過熱電偶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)溫度，用集成傳感器 為溫度測(cè)量器件利用該芯片內(nèi)置的比較器完成高精度 號(hào)采樣，根據(jù)溫度的變化情況，通過單片機(jī)編寫閉環(huán)算法，從而成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度控制的測(cè)量和自動(dòng)控制功能。其溫度范圍較低，大概在 0有精度高，相應(yīng)速度開等特點(diǎn)。 （ 3）小型熱水爐溫度控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)解決了北方冬季分散取暖采用人工定時(shí)燒水供熱耗煤量大，浪費(fèi)人力溫度變化大的問題。設(shè)計(jì)方案硬件方面采用 列 8031 單片機(jī)為核心，擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器 2732， 度檢測(cè)元件測(cè)量環(huán)境溫度和供水溫度，行模數(shù)轉(zhuǎn)換，同向驅(qū)動(dòng)器 7407 光電耦合器及 9103 的功放完成對(duì)點(diǎn)擊的控制。軟件方面建立了供暖系統(tǒng)的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。本系統(tǒng)的硬件電路簡單，程序易于實(shí)現(xiàn)。它可用于一臺(tái)或多臺(tái)小型取暖熱水鍋爐的溫度控制，可是居室溫度基本恒定，節(jié)煤節(jié)電省人力。 （ 4）單片機(jī)控制電阻爐溫度系統(tǒng) 該系統(tǒng)由 8098 單片機(jī) ,2764/6264 存貯器 , 8279 鍵盤顯示 , 打、雙向晶閘管過零觸發(fā)控制 , 掉電檢測(cè)與保護(hù) , 故障聲光報(bào)警、自動(dòng)與手動(dòng)轉(zhuǎn)換等電路組成?？刂苹芈凡捎?積分分離增量式 法。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理、功能完善、控制精度高、杭干擾能力強(qiáng)、通用性好、價(jià)格低 , 使用方便等特點(diǎn) , 具有很好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。 (5）單片機(jī)在水溫控制中的應(yīng)用 傳統(tǒng)的公眾浴室采用雙回路冷熱水分開供給的系統(tǒng) , 使用中需經(jīng)常調(diào)節(jié)閥門 , 閥門損壞率較高。應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)對(duì)浴室水溫進(jìn)行自動(dòng)控制 , 水溫可人工 5 或自動(dòng)設(shè)定 , 這對(duì)傳統(tǒng)的浴室供水系統(tǒng)是一種突破。電路大量采用新型集成電路 , 提高了系統(tǒng)的可靠性。 (6)電阻爐溫度單片機(jī)控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)把二端式半導(dǎo)體集成溫度傳感器 于一個(gè)封閉嚴(yán)密的箱內(nèi)的中心位置 , 通過 單片機(jī) 口 , 控制電阻。因此 , 系統(tǒng)應(yīng)具有對(duì)工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理的功能。 溫度控制系統(tǒng)模型 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)就是為本單片機(jī)溫控系統(tǒng)選擇合適的、最優(yōu)的系統(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、 A/計(jì)合適的接口電路等。系統(tǒng)設(shè) 計(jì)應(yīng)本著以下原則： (1) 盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)常規(guī)用法。本設(shè)計(jì)采用了典型的顯示電路、 A/硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好的基礎(chǔ)。 (2) 硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件考慮。軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件實(shí)現(xiàn)，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件功能，一般響應(yīng)時(shí)間比硬件實(shí)現(xiàn)長，且占用 間。由于本設(shè)計(jì)的響應(yīng)時(shí)間要求不高，所以有一些功能可以用軟件編程實(shí)現(xiàn)，如鍵盤的去抖動(dòng)問題。 (3) 系統(tǒng)中的相關(guān)器件要盡可能做到性能匹配。系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡可能選擇低功耗產(chǎn)品。 6 第 2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻爐溫度的檢測(cè)與控制，本系統(tǒng)由單片機(jī) 換器及報(bào)警電路、顯示電路、溫度控制電路等部分組成， 本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部分協(xié)調(diào)完成 ,硬件部分主要完成傳感器信號(hào)的采集處理 ,信息的顯示等 ;軟件主要完成對(duì)采集的溫度信號(hào)進(jìn)行處理及顯示控制等功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 2示： 圖 2統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 在系統(tǒng)中，利用 測(cè)得的電壓信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換成與爐溫相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，通過 晶顯示器顯示溫度并判斷是否報(bào)警，同時(shí)將溫度與設(shè)定溫度比較，由設(shè)定的控制算法計(jì)算出控制量，根據(jù)控制量通過控制固態(tài)繼電器的導(dǎo)通和關(guān)閉從而控制電阻絲的導(dǎo)通時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫的控制。電阻爐內(nèi)溫度小于 280 度電阻絲全速加熱 ,超過 300度則進(jìn)入降溫 ,以使溫度控制在 280 液晶顯示 片機(jī) 傳感器 A/電 阻 爐 報(bào)警電路 溫度控制 7 第 3章 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)就是為本單片機(jī)溫控系統(tǒng)選擇合適的、最優(yōu)的系統(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、設(shè)計(jì)合適的接口電路等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)本著以下原則： (1) 盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)常規(guī)用法。本設(shè)計(jì)采用了典型的顯示電路，為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好的基礎(chǔ)。 (2) 硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件實(shí)現(xiàn)，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件功能，一般響應(yīng)時(shí)間比硬件實(shí)現(xiàn)長，且占用 間。由于本設(shè)計(jì)的響應(yīng)時(shí)間要求不高，所以有一些功能可以用軟件編程實(shí)現(xiàn)，如鍵盤的去抖動(dòng)問題。 (3) 系統(tǒng)中的相關(guān)器件要盡可能做到性能匹配。系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡可能選擇低功耗產(chǎn)品。 本系統(tǒng)的硬件電路主要包括模擬部分和數(shù)字部分，從功能模塊上來分有主機(jī)電路、數(shù)據(jù)采集電路、鍵盤顯示電路、控制執(zhí)行電路。系統(tǒng)硬件包括：溫度傳感器、 盤輸入、 度控制電路。 一種帶 4K 字節(jié) 儲(chǔ)器 （ 低電壓、高性能 位微處理器，俗稱 單片機(jī) 。 一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除 只讀存儲(chǔ)器 的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000 次。該器件采用 密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， 它的一種精簡版本。 片機(jī)為很多 嵌入式控制系統(tǒng) 提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖 3示 : 8 圖 3腳圖 電電壓。 地。 ： 為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8電流。當(dāng) 的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為 高阻 輸入。 夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的低八位。在 程時(shí)， 作為原碼輸入口，當(dāng) 行校驗(yàn)時(shí)， 出原碼，此時(shí) 部必須接上拉電阻。 ： 是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， 緩沖器能接收輸出 4電流。 管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 ： 為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， 緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) 電流，當(dāng) 被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作 為輸入時(shí)， 的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， 輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， 輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 ： 管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) 9 電流。當(dāng) 寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， 將輸出電流（ 是由于上拉的緣故。 一些特殊功能管腳備選功能 行輸入口） 行輸出口） 部中斷 0） 部中斷 1） 0（記時(shí)器 0外部輸入） 1（記時(shí)器 1外部輸入） 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在 程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， 以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) 沖。如想禁止 輸出可在 址上置 0。此時(shí)， 有在執(zhí)行 令是 起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) 位無效。 /部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /號(hào)將不出現(xiàn)。 / /持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， /內(nèi)部鎖定為 /保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ 向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性： 別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， 10 不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 芯片擦除： 整個(gè) 列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持 腳處于低電平 10完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“ 1”且 在 任 何 非 空 存 儲(chǔ) 字 節(jié) 被 重 復(fù) 編 程 以 前 ， 該 操 作 必 須 被 執(zhí) 行 。 此外， 有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， 止工作。但 時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 復(fù)位使單片機(jī)處于起始狀態(tài)，并從該起始狀態(tài)開始運(yùn)行。 引腳連續(xù)保持 2 個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)時(shí)鐘振動(dòng)周期）以上高電平，則可使單片機(jī)復(fù)位。內(nèi)部復(fù)位電路在每一個(gè)機(jī)器周期的 間采樣斯密特觸發(fā)器的輸出端，該觸發(fā)器可抑制 腳的噪聲干擾，并在復(fù)位期間不產(chǎn)生 號(hào)，內(nèi)部 于不斷電狀態(tài)。其中的數(shù)據(jù)信息不會(huì)丟失，也即復(fù)位后，只影響 的內(nèi)容，內(nèi)部 的數(shù)據(jù)不受影響。外部復(fù)位有上電復(fù)位和按鍵電平復(fù)位。由于單片機(jī)運(yùn)行過程中，其本身的干擾或外界干擾會(huì)導(dǎo)致出錯(cuò)，此時(shí)我們可按復(fù)位鍵重新開始運(yùn)行。為了便于本設(shè)計(jì)運(yùn)行調(diào)試，復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位方式。按鍵復(fù)位電路如圖 圖 3 11 隨著數(shù)字電子技術(shù)的迅速發(fā)展，各種數(shù)字設(shè)備，特別是數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，幾乎滲透到國民經(jīng)濟(jì)的所有領(lǐng)域之中。數(shù)字計(jì)算機(jī)只能夠?qū)?shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，處理的結(jié)果還是數(shù)字量，它在用于生產(chǎn)過程自動(dòng)控制的時(shí)候，所要處理的變量往往是連續(xù)變化的物理量，如溫度、壓力、速度等都是模擬量，這些非電子信號(hào)的模擬量先要經(jīng)過傳感器變成電壓或者電流信號(hào)， 然后再轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能夠送往計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。 模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過程被稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換，簡稱 A/D(換；完成模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路被稱為 A/D 轉(zhuǎn)換器，簡稱 數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的過程稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換， 簡稱D/A(換；完成數(shù)模轉(zhuǎn)換的電路稱為 D/A 轉(zhuǎn)換器，簡稱模擬信號(hào)由傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)放大送入 換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，由數(shù)字電路進(jìn)行處理，再由 換 器還原為模擬量，去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。為了保證數(shù)據(jù)處理結(jié)果的準(zhǔn)確性， 換器和換器必須有足夠的轉(zhuǎn)換精度。同時(shí)，為了適應(yīng)快速過程的控制和檢測(cè)的需要， 換器和 換器還必須有足夠快的轉(zhuǎn)換速度。因此，轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度乃是衡量 換器和 分辨率 (指數(shù)字量變化一個(gè)最小量時(shí)模擬信號(hào)的變化量， 定義為滿刻度與 2n 的比值。分辨率又稱精度，通常以數(shù)字信號(hào)的位數(shù)來表示。 轉(zhuǎn)換速率 (指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的 時(shí)間的倒數(shù)。 積分型 轉(zhuǎn)換時(shí)間是毫秒級(jí)屬低速 次比較型 微秒級(jí)屬中速并行 /串并行型 采樣時(shí)間則是另外一個(gè)概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率 (須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。因此有人習(xí)慣上將轉(zhuǎn)換速率在數(shù)值上等同于采樣速率也是可以接受的。常用單位是 示每 秒采樣千 /百萬次（ 量化誤差 ( 由于 有限分辨率 D（理想 轉(zhuǎn)移特性曲線（直線）之間的最大偏差。通常是 1個(gè)或半個(gè)最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為 11/2 偏移誤差 ( 12 輸入信號(hào)為零時(shí)輸出信號(hào)不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。 滿刻度誤差 ( 滿度輸出時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)與理想輸入信號(hào)值之差。 線性度 ( 實(shí)際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移，不包括以上三種誤差。 其他指標(biāo)還有：絕對(duì)精 度 (，相對(duì)精度 (微分非線性，單調(diào)性和無錯(cuò)碼，總諧波失真（ 積分非線性。 位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè) 8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/ 能基本相同。一般在硬件仿真時(shí)采用 行 A/際使用時(shí)采用。 圖 3腳圖 13 (1)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 片型逐次逼近式 A/有 8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8位開關(guān)樹型 A/ (2)引腳功能（外部特性） 8條引腳，采用雙列直插式封裝，如右圖所示。各引腳功能如下： 1 5和 26 28（ 8路模擬量輸入端。 8、 14、 15和 17 21： 8位數(shù)字量輸出端。 22（ 地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 6（ A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少 100其啟動(dòng)（脈沖上升沿使 0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/ 7（ A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A/端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 9（ 數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng) A/端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 10（ 時(shí)鐘脈沖 輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于 640 12（ +）和 16（ -）：參考電壓輸入端 11（ 主電源輸入端。 13（ 地。 23 25（ 3位地址輸入線，用于選通 8路模擬輸入中的一路 單片機(jī)與 口設(shè)計(jì)如圖 3 14 圖 3片機(jī)與 口圖 3 傳感器的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。 (1)傳感器按照其用途分類 壓力敏和 力敏傳感器 ； 位置傳感器 ； 液位傳感器 ；能耗 傳感器 ； 速度傳感器 ； 加速度傳感器 ； 射線輻射傳感器； 熱敏傳感器。 4(2)傳感器按照其原理分類 振動(dòng)傳感器 濕敏傳感器 磁敏傳感器 氣敏傳感器 真空度傳感器 生物傳感器等。 15 (3)傳感器按照其輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)分類 模擬傳感器 將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。 數(shù)字傳感器 將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào) (包括直接和間接轉(zhuǎn)換 )。 膺數(shù)字傳感器 將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短周期信號(hào)的輸出 (包括直接或間接轉(zhuǎn)換 )。 開關(guān)傳感器 當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí)，傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。 當(dāng) 我們?cè)谧鱿到y(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，選用產(chǎn)品是一個(gè)重要組成部分。拿傳感器來說，一個(gè)好的產(chǎn)品，可以給后期工作帶來很多方便。傳感器種類很多，我們?cè)撛趺催x擇呢？那些參數(shù)都是什么意思？ 一、根據(jù)測(cè)量對(duì)象和環(huán)境確定類型 首先，認(rèn)真分析測(cè)量工作，考慮采用哪種原理的傳感器進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)榧词箿y(cè)量同一物理量，也可以通過不同的原理實(shí)現(xiàn)。其次就得考慮量程、體積（空間是否足夠）、安裝方式、信號(hào)類型（模擬還是數(shù)字信號(hào)）、測(cè)量方式（直接測(cè)量還是間接測(cè)量）等等。 二、精度 傳感器的精度等級(jí)關(guān)乎到整個(gè)系統(tǒng)精度，是一個(gè)非常重要的參數(shù)。一般，精度越高，價(jià)格越貴。所以我們選擇的時(shí)候，得從整體考慮，適合自己的才是最好的，不要一味追求所謂的高精度，除非在需要定量測(cè)量精確值的場合，我們才選用精度等級(jí)高些的傳感器。 三、靈敏度的選擇 靈敏度指輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。我們得正確認(rèn)識(shí)該參數(shù)，它分為兩方面： 1、在線性范圍內(nèi)，靈敏度高，輸出信號(hào)值比較大，這是優(yōu)點(diǎn)。 2、靈敏度高，與測(cè)量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，在處理過程中，影響精度。 四、線性范圍 16 線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍，所以我們都希望線性范圍越寬越好，線性范圍越寬，量程就大，精度就高。但是任何傳感器的線性范圍都是相對(duì)的。我們只需要把測(cè)量量估算好，以便在線性范圍內(nèi)。 五、頻率響應(yīng)特性 在測(cè)量過程中，傳感器的輸出總有一定的延遲，跟實(shí)際值也有一定的差別。所以我們希望頻率響應(yīng)快一點(diǎn)，這樣延遲時(shí)間就短一點(diǎn)。但由于受到結(jié)構(gòu)等特性的影響，頻率也難以提高。 六、穩(wěn)定性 穩(wěn)定性指使用時(shí)間長了以后，其性能還能維持不變的能力。影響穩(wěn)定性的因素除自身原因外，主要是環(huán)境因素。因此，選用的傳感器要具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng) 能力，適當(dāng)?shù)臅r(shí)候還得采取保護(hù)措施。 通過溫度傳感器檢測(cè)當(dāng)前電爐的電壓值，經(jīng)過 A|過單片機(jī)的處理在 鍵用來設(shè)定想要控制的溫度值的上下限，單片機(jī)在內(nèi)部通過比較設(shè)定的溫度和當(dāng)前的溫度，當(dāng)前溫度小于溫度下限時(shí)，電阻絲會(huì)加熱，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定的上限值時(shí)，報(bào)警器報(bào)警，溫度開始下降，以保持在上下限之間。 此次設(shè)計(jì)應(yīng)該選用熱電偶，熱電偶是工程上應(yīng)用最廣泛的溫度傳感器，它具有構(gòu)造簡單、使用方便、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好、溫度測(cè)量范圍 寬等特點(diǎn)，在溫度測(cè)量中占有很重要的地位。熱電偶的類型有多種，在測(cè)量高溫時(shí)通常使用的有鎳鉻一鎳硅 (、鉑銠一鉑 (、鎳鉻一銅鎳 (三種熱電偶，在本設(shè)計(jì)中選用的是鎳鉻一銅鎳 度范圍： 800，精度等級(jí)分兩級(jí)一級(jí)誤差 二級(jí)誤差 其特點(diǎn)是熱電勢(shì)大，熱電勢(shì)率高，靈敏度最高。故選擇這種熱電偶。 17 3 4鍵盤和顯示電路的設(shè)計(jì) 鍵盤和顯示電路實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互功能，通過鍵盤電路可以設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)，顯示電路可以顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)定溫度、實(shí)際溫度等。 3 根據(jù)硬件連接方式的不同，鍵盤可以分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤是指各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵分別與單片機(jī)的 I 常每根輸入線上按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線的工作狀態(tài)，通過檢測(cè)輸入線的電平就可以很容易地判斷哪個(gè)按鍵被按下了。獨(dú)立式鍵盤電路配置靈活，軟件簡單，但在按鍵數(shù)較多時(shí)就會(huì)占用大量的輸入口線，該設(shè)計(jì)方法只適用于按鍵較少或操作速度較高的場合。矩陣式鍵盤適用于按鍵數(shù)量多的場合，它通常由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。單片機(jī)的鍵盤檢測(cè)通常 有三種方式：查詢、中斷、定時(shí)掃描。查詢和中斷方式同普通的 I 時(shí)掃描方式是利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生定時(shí)中斷，在中斷服務(wù)程序中對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描獲得鍵值。 在本設(shè)計(jì)中采用的是獨(dú)立鍵組成的鍵盤，其電路圖如圖 3路中共 5個(gè)按鍵，包括設(shè)置鍵、 4個(gè)溫度參數(shù)設(shè)置鍵。通過設(shè)置溫度鍵來進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài)，進(jìn)行溫度上限限值的調(diào)節(jié)，再按一下設(shè)置鍵，系統(tǒng)則進(jìn)入工作狀態(tài)。電阻爐開始工作。 圖 3盤與單片機(jī)接口 18 3 4 2顯示電路的設(shè)計(jì) 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器（ 液晶顯示器（ 由于 能實(shí)現(xiàn)溫度值及其單位“”的理想表示，并且接占用較多的單片機(jī) I/O 口，此外多位 態(tài)掃描占用 理時(shí)間，因此本方案中選擇 1602液晶也叫 1602 字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的 點(diǎn)陣 型液晶模塊它有若干個(gè) 5點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒茱@示圖形 1602采用標(biāo)準(zhǔn)的 16腳接口，其中： 第 1腳： 第 2腳： 第 3 腳： 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 第 4 腳： 寄存器選擇，高電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時(shí)選擇指令寄存器。 第 5 腳： 讀寫 信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫操作。 第 6腳： E(或 為使能 (。 第 7 14腳： 位雙向數(shù)據(jù)端。 第 15 16腳：空腳或背燈電源。 15腳背光正極， 16腳背光負(fù)極。 圖 3示器與單片機(jī)接口 19 聲光報(bào)警電路由單片機(jī)控制 ,輸出控制信號(hào) ,驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路 一個(gè)蜂鳴器 ,一個(gè)三極管組成 ,如圖 3 圖 3光報(bào)警電路 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用 直流電壓 供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī) 、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、 電子玩具 、汽車 電子設(shè)備、電話機(jī)、 定時(shí)器 等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲 器件 。 ；蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在 電路 中用字母“ H”或“ 舊標(biāo)準(zhǔn)用“ “ “ ）表示。 1壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由 多諧振蕩器 、壓電蜂鳴片、 阻抗匹配器 及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有 發(fā)光二極管 。 多諧振蕩器由 晶體管 或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通 電源 后（ 5,多諧振蕩器起振 ,輸出 頻信號(hào) ，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。 壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電 陶瓷 材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀 電極 ，經(jīng)極化和老化處 理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。 2電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁 線圈 、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。 接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào) 電流 通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場 。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲 20 （ 1）驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 由于這里要介紹兩種 驅(qū)動(dòng)方式 的方法，所以在設(shè)計(jì)模塊系統(tǒng)中將兩種驅(qū)動(dòng)方式做到一塊，即程序里邊不僅介紹了 出口驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的方法，還要介紹 I/O 口驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的方法。所以，我們將設(shè)計(jì)如下的一個(gè)系統(tǒng)來說明單片機(jī)對(duì)蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)：系統(tǒng)有兩個(gè)他激蜂鳴器，頻率都為 2000個(gè)由 I/O 口進(jìn)行控制，另一個(gè)由 出口進(jìn)行控制；系統(tǒng)還有兩個(gè)按鍵，一個(gè)按鍵為 鍵， I/O 口控制的蜂鳴器不鳴叫時(shí)按一次按鍵 I/O 口控制的蜂鳴器鳴叫，再按一次停止鳴叫，另一個(gè)按鍵為 鍵， 控制的蜂鳴器不鳴叫時(shí)按一次按鍵 按一次停止鳴叫。 （ 2）軟件設(shè)計(jì)方法 先分析一下蜂鳴器。所使用的蜂鳴器的工作頻率是 2000就是說蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形周期是 500 s，由于是 1/2信號(hào)，所以一個(gè)周期內(nèi)的高電平和 低電平 的時(shí)間寬度都為 250 s。軟件設(shè)計(jì)上，我們將根據(jù)兩種驅(qū)動(dòng)方式來進(jìn)行說明。 a) 出口直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器方式 由于 控制固定頻率的蜂鳴器，所以可以在程序的 系統(tǒng)初始化 時(shí)就對(duì)輸出波形進(jìn)行設(shè)置。 首先根據(jù) 出的周期寬度是 10 位數(shù)據(jù)來選擇 鐘。系統(tǒng)使用 4晶振作為主振蕩器，一個(gè) 時(shí)間就是 s，若是將時(shí)鐘設(shè)置為 話， 則蜂鳴器要求的波形周期 500 s 的計(jì)數(shù)值為500 s/s=（ 2000） 10=（ 716， 7 11 位的數(shù)據(jù)，而 輸出周期寬度只是 10 位數(shù)據(jù)，所以選擇 時(shí)鐘為 不能實(shí)現(xiàn)蜂鳴器所要的驅(qū)動(dòng)波形的。 這里我們將 時(shí)鐘設(shè)置為 4樣一個(gè) 時(shí)鐘周期就是 1 s 了，由此可以算出 500 s 對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值為 500 s/1 s=（ 500） 10=（ 16，即分別在周期寄存器的高 2 位、中 4 位和低 4 位三個(gè)寄存器中填入 1、 F 和 4，就完成了對(duì)輸出周期的設(shè)置。再來設(shè)置占空比寄存器，在 出中占空比的實(shí)現(xiàn)是 21 通過設(shè)定一個(gè)周期內(nèi)電平的寬度來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)輸出模式選擇為普通模式時(shí)，占空比寄存器是用來設(shè)置高電平的寬度。 250 s 的寬度計(jì)數(shù)值為 250s/1 s=（ 250） 10=（ 016。只需要在占空比寄存器的高 2 位、中 4 位和低4 位中分別填入 0、 F 和 A 就可以完成對(duì)占空比的設(shè)置了，設(shè)置占空比為1/2 以后只需要打開 出， 出口自然就能輸出頻率為 2000空比為 1/2方波。 b) I/O 口定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平驅(qū)動(dòng)蜂鳴器方式 使用 I/O 口定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平驅(qū)動(dòng)蜂鳴器方式的設(shè)置比較簡單，只需要對(duì)波形分析一下。由于驅(qū)動(dòng)的信號(hào)剛好為周期 500 s，占空比為 1/2方波，只需要每 250 s 進(jìn)行一次電平翻轉(zhuǎn)，就可以得到驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的方波信號(hào)。在程序上，可以使用 定時(shí)，將 預(yù)分頻設(shè)置為 /1，選擇 始終為 系統(tǒng)時(shí)鐘 (主振蕩器時(shí)鐘 /4)，在 載入 /計(jì)數(shù)寄存器的高 4 位和低 4 位分別寫入 00H 和 06H，就能將 中斷設(shè)置為 250 s。當(dāng)需要I/O 口驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器鳴叫時(shí)，只需要在進(jìn)入 斷的時(shí)候?qū)υ?I/O 口的電平進(jìn)行翻轉(zhuǎn)一次，直到蜂鳴器不需要鳴叫的時(shí)候，將 I/O 口的電平設(shè)置為低電平即可。不鳴叫時(shí)將 I/O 口的輸出電平設(shè)置為低電平是為了防止漏電。 22 第 4章 軟件設(shè)計(jì)方案 本次單片機(jī)溫控系統(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。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，采用模塊化設(shè)計(jì)可以簡化系統(tǒng)軟件的編寫，使軟件編寫思路更加簡單明了。系統(tǒng)軟件主要由三大模塊組成：主程序模塊、功能實(shí)現(xiàn)模塊和運(yùn)算控制模塊。主程序模塊用于實(shí)現(xiàn)各個(gè)子程序間的跳轉(zhuǎn)。功能實(shí)現(xiàn)模塊主要由鍵盤處理子程序、顯示子程序等部分組成。 由于系統(tǒng)程序比較復(fù)雜，為了便于編寫、調(diào)試、修改，系統(tǒng)程序的編寫采用了模塊化的結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)包括主模塊、初始化模塊、溫度檢測(cè)模塊、鍵盤輸入模塊、液晶顯示模塊、中斷服務(wù)模塊、控制算法模塊、輸出控制模塊等幾個(gè)部分，其軟件總體結(jié)構(gòu)圖如圖 4 圖 4件總體結(jié)構(gòu) 主程序的編寫是為了實(shí)現(xiàn)程序在各個(gè)模塊間的跳轉(zhuǎn)。這樣使程序編寫思路更加明了，簡化了程序的編寫難度，有利于程序的調(diào)試。本軟件系統(tǒng)包括溫度采集模塊，顯示模塊，鍵盤模塊，控制模塊等。主程序流程圖如圖 4示。 主模塊 溫度檢測(cè)模塊 輸出控制模塊 控制算法模塊 中斷服務(wù)模塊 鍵盤輸入模塊 液晶顯示模塊 23 圖 4盤子程序 鍵盤是人與微機(jī)打交道的主要設(shè)備，從系統(tǒng)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)角度來看，僅僅通過鍵盤掃描，讀取當(dāng)前時(shí)刻的鍵盤狀態(tài)是不夠的，還有不少問題需要解決，否則，在操作鍵盤時(shí)就容易引起誤操作和操作失控等現(xiàn)象。 在非編碼鍵盤系統(tǒng)中，鍵閉合和鍵釋放的信息的獲取，鍵抖動(dòng)的消除，鍵值查找及一些保護(hù)措施的實(shí)施等任務(wù)，均由軟件來完成。非編碼鍵盤的鍵輸入程序應(yīng)完成的基本任務(wù)：監(jiān)測(cè)有無鍵按下；鍵的閉合與否，反映在電壓上就開始 初始化 檢測(cè)當(dāng)前溫度 顯示當(dāng)前溫度 溫度值小于或等于下限值？ Y 開始加熱 N 溫度大于或等于上限值？ Y 停止加熱 24 是呈現(xiàn)出高電平或低電平，所以通過電平的高低狀態(tài)的檢測(cè)，便可確認(rèn)按鍵按下與否。判斷是哪個(gè)鍵按下。完成鍵處理任務(wù)。 按鍵的觸點(diǎn)在閉合和斷開時(shí)均會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，這時(shí)觸點(diǎn)的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如不妥善處理，將會(huì)使按鍵命令的錯(cuò)誤執(zhí)行或重復(fù)執(zhí)行。在這里采用軟件延時(shí)的方法來避開抖動(dòng)階段，這一延時(shí)程序一般大于 5第一次 檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)子程序后，再確認(rèn)電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)真正有鍵按下，進(jìn)行相應(yīng)處理工作，消除了抖動(dòng)的影響。這種消除抖動(dòng)影響的軟件措施是切實(shí)可行的。鍵盤子程序流程圖如圖4 N Y N 圖 4盤子程序流程圖 程序包括顯示程序、初始化程序等，顯示內(nèi)容包括當(dāng)前溫度和設(shè)定溫度兩個(gè)參數(shù)。程序流程圖如圖 4 預(yù)設(shè)溫度檢查 顯示溫度上下限 按下設(shè)置鍵 Y 數(shù)據(jù)加 1 上限溫度加按下？ Y N 數(shù)據(jù)減 1 上限溫度減按下？ Y 數(shù)據(jù)加 1 下限溫度加按下？ N Y 數(shù)據(jù)減 1 下限溫度減按下？ 25 圖 4度采集子程序 根據(jù) 機(jī)控制 成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì) 位成功后發(fā)送一條 后發(fā)送 樣才能對(duì) 行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主00 微秒，然后釋放， 到信號(hào)后等待 16 60 微秒左右，后發(fā)出 60 240 微秒的存在低脈沖，主 圖 4開始 初始化 設(shè)置擴(kuò)充指令 液晶清屏 設(shè)置字符移勱方向 打開顯示開關(guān) 設(shè)置字符顯示坐標(biāo) 代入數(shù)據(jù) 顯示溫度 結(jié)束 A/開始 顯示溫度 26 本系統(tǒng)是一個(gè)典程的線性也沒有要求，因此，系統(tǒng)采用最簡單的通斷控制方式，當(dāng)電阻爐溫度達(dá)到上限值時(shí)，電阻爐停止加熱，溫度低于下限值時(shí)，開始加熱，從而保持對(duì)溫型的閉環(huán)控制系統(tǒng)。從技術(shù)指標(biāo)可以看出，系統(tǒng)對(duì)控制精度的要求不高，對(duì)升降溫度的控制，如圖 4 圖 4度控制子程序 開始 初始化溫度控制 采集當(dāng)前溫度 當(dāng)前溫度和設(shè)定溫度送顯示緩沖 Y N 當(dāng)前溫度大于上限值 加熱 可控硅導(dǎo)通 讀鍵值 27 第 5章 調(diào)