基于單片機(jī)的智能水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

1、本設(shè)計(jì)以89c52單片機(jī)為核心，采用了溫度傳感器DS18B20,可控硅BT138-600E及PID算法對溫度進(jìn)行控制。該水溫控制系統(tǒng)是一個(gè)典型的檢測、控制型應(yīng)用系統(tǒng)，它要求系統(tǒng)完成從水溫檢測、信號處理、輸入、運(yùn)算到輸出控制電爐加熱功率以實(shí)現(xiàn)水溫控制的全過程。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了水溫的智能化控制以及提供完善的人機(jī)交互界面及多機(jī)通訊接口，系統(tǒng)由前向通道模塊（即溫度采樣模塊）、后向控制模塊、系統(tǒng)主模塊及鍵盤顯示摸塊等四大模塊組成。本系統(tǒng)的特點(diǎn)在于采用PC機(jī)及普通鍵盤實(shí)現(xiàn)了多機(jī)通信。該水溫控制系統(tǒng)是一個(gè)典型的檢測、控制型應(yīng)用系統(tǒng)，它要求系統(tǒng)完成從水溫檢測、信號處理、輸入、運(yùn)算到輸出控制電爐加熱功率以實(shí)現(xiàn)水溫控

2、制的全過程，并且，控制分為手動(dòng)和聲控兩種途徑。因此，應(yīng)以單片微型計(jì)算機(jī)為核心組成一個(gè)專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，以滿足檢測、控制應(yīng)用類型的功能要求。另外，單片機(jī)的使用也為實(shí)現(xiàn)水溫的智能化控制以及提供完善的人機(jī)交互界面及多機(jī)通訊接口提供了可能，而這些功能在常規(guī)數(shù)字邏輯道路中往往是難以實(shí)現(xiàn)或無法實(shí)現(xiàn)的。所以，本例采用以單片機(jī)為核心的直接數(shù)字控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；溫度傳感器；可控硅；PID算法。 作者：指導(dǎo)老師：AbstractThis design in which 89c52 single chip computer as the core, the temperature sensor DS18B

3、20 sampling chip, silicon controlled BT138-600Eand PID algorithm for temperature control. The water temperature control system is a typical inspection, control type application system, it requires system completion from water temperature detection and signal processing, input, computing to output co

4、ntrol of electric heating power in order to realize the whole process of temperature control. This design realize the intellectualized control temperature and providing perfect man-machine interface and multi-motor communication interface system to channel module by former (i.e. temperature sampling

5、 module), to control module, system after the main module and keyboard display touch block and so on four modules. This system features of PC and normal keyboard realized the multicomputer communication.The water temperature control system is a typical inspection, control type application system, it

6、 requires system completion from water temperature detection and signal processing, input, computing to output control of electric heating power in order to realize the whole process of temperature control, and control divided into manual and sonic two kind of way. Therefore, should be with single c

7、hip microcomputer as the core component a special computer application system, to satisfy the inspection, control application type of function requirement. In addition, for the realization of single chip water use of intelligent control and provide perfect man-machine interface and multi-motor commu

8、nication interface, which offers the potential function in conventional digital logic path is often difficult to implement or unable to realize. So, in this case using based on singlechip direct numerical control system.Keywords: SCM； temperature sensors；SCR； PID algorithm in very body microphoneAut

9、hor :Guiding Teacher : 目 錄第一章緒論1系統(tǒng)概述1本章小結(jié)2第二章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)32.1 總體方案論證32.2 模塊方案論證32.2.1 控制方法論證42.2.2 系統(tǒng)組成論證52.2.3 單片機(jī)系統(tǒng)選擇52.2.4 溫度控制方案論證52.2.5 LCD1602顯示電路論證6本章小結(jié)6第三章總體設(shè)計(jì)73.1 總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)圖73.2 PID控制的原理和特點(diǎn)73.3 DS18B20溫度傳感器83.4 LCM1602液晶133.5 AT89C52單片機(jī)17本章小結(jié)20第四章硬件電路設(shè)計(jì)與計(jì)算214.1 主機(jī)控制部分214.2 系統(tǒng)電源電路214.3 溫度采樣電路214.4 溫度

10、控制電路224.5 遙控與數(shù)字顯示部分22系統(tǒng)原理圖23系統(tǒng)PCB圖24實(shí)物圖24本章小結(jié)25第五章軟件設(shè)計(jì)265.1 鍵盤顯示程序流程：265.2 主程序流程圖：27本章小結(jié)28第六章測試方法與測試結(jié)果296.1 系統(tǒng)測試儀器：296.2 測試方法：296.3 測試結(jié)果29本章小結(jié)30第七章設(shè)計(jì)總結(jié)31參考文獻(xiàn)32致謝33第一章緒 論1.1系統(tǒng)概述單片微型計(jì)算機(jī)是隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展而誕生的，由于它具有體積小、功能強(qiáng)、性價(jià)比高等特點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于電子儀表、家用電器、節(jié)能裝置、軍事裝置、機(jī)器人、工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域，使產(chǎn)品小型化、智能化，既提高了產(chǎn)品的功能和質(zhì)量，又降低了成本，簡化了

11、設(shè)計(jì)。本文主要介紹單片機(jī)在溫度控制中的應(yīng)用。 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制。采用MCS-51單片機(jī)來對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對溫度的控制問題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問題。 在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和

12、化學(xué)反應(yīng)過程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動(dòng)化的重要任務(wù)。對于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制方案也有所不同。無論你生活在哪里，從事什么工作，無時(shí)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。該水溫控制系統(tǒng)是一個(gè)典型的檢測、控制型應(yīng)用系統(tǒng)，它要求系統(tǒng)完成從水溫檢測、信號處理、輸入、運(yùn)算到輸出控制電爐加熱功率以實(shí)現(xiàn)水溫控制的全過程，并且，控制分為手動(dòng)和聲控兩種途徑。因此，應(yīng)以單片微型計(jì)算機(jī)為核心組成一個(gè)專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系

13、統(tǒng)，以滿足檢測、控制應(yīng)用類型的功能要求。另外，單片機(jī)的使用也為實(shí)現(xiàn)水溫的智能化控制以及提供完善的人機(jī)交互界面及多機(jī)通訊接口提供了可能，而這些功能在常規(guī)數(shù)字邏輯道路中往往是難以實(shí)現(xiàn)或無法實(shí)現(xiàn)的。所以，本例采用以單片機(jī)為核心的直接數(shù)字控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求為一升水由1kw的電爐加熱，要求水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度降低時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，以保持設(shè)定的溫度基本不變。主要性能指標(biāo)a. 控制精度：溫度控制的靜態(tài)誤差3。b. 用十進(jìn)制數(shù)碼顯示實(shí)際水溫。c. 溫度設(shè)定范圍：00-90，最小區(qū)分度為1。d. 能打印實(shí)測水溫值。擴(kuò)展功能a. 具有通信能力，可接受其他數(shù)據(jù)設(shè)備發(fā)來的命令，或?qū)⒔Y(jié)

14、果傳送到其他數(shù)據(jù)設(shè)備。b. 采用適當(dāng)?shù)目刂品椒▽?shí)現(xiàn)當(dāng)設(shè)定溫度與環(huán)境溫度突變時(shí)，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量。c. 溫度控制的靜態(tài)誤差1。1.2本章小結(jié)本章主要介紹了系統(tǒng)的工作模塊，工作方式，基本的性能要求和需要的一些主要器件，通過本章的介紹，大概可以對系統(tǒng)有個(gè)初步模型。第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1 總體方案論證（1）、方案一：此方案是采用傳統(tǒng)的模擬控制方法（方案框圖如圖2-1-1），選用模擬電路，用電位器設(shè)定給定值，反饋的溫度值與給定的溫度值比較后，決定加熱或者不加熱。器特點(diǎn)是電路簡單，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)靜差大，不穩(wěn)定。系統(tǒng)受環(huán)境的影響大，不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制

15、算法，而且不易實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制及對溫度的顯示，人機(jī)交換性能差。數(shù)據(jù)采集溫度預(yù)置信號放大單片機(jī)LCD顯示控制開關(guān)圖2-1-2模擬控制框圖（2）方案二：采用單片機(jī)89c52為核心。采用了溫度傳感器DS18B20采集溫度變化信號，數(shù)字采樣芯片DS18B20將數(shù)字信號并通過單片機(jī)處理后去控制溫度，使其達(dá)到穩(wěn)定。使用單片機(jī)具有編程靈活，控制簡單的優(yōu)點(diǎn)，使系統(tǒng)能簡單的實(shí)現(xiàn)溫度的控制及顯示，并且通過軟件編程能實(shí)現(xiàn)各種控制算法使系統(tǒng)還具有控制精度高的特點(diǎn)。該水溫控制系統(tǒng)是一個(gè)典型的檢測、控制型應(yīng)用系統(tǒng)，它要求系統(tǒng)完成從水溫檢測、信號處理、輸入、運(yùn)算到輸出控制電爐加熱功率以實(shí)現(xiàn)水溫控制的全過程。以單片微型計(jì)算機(jī)

16、為核心組成一個(gè)專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，以滿足檢測、控制應(yīng)用類型的功能要求。另外，單片機(jī)的使用也為實(shí)現(xiàn)水溫的智能化控制以及提供完善的人機(jī)交互界面及多機(jī)通訊接口提供了可能，而這些功能在常規(guī)數(shù)字邏輯道路中往往是難以實(shí)現(xiàn)或無法實(shí)現(xiàn)的。所以，本例采用以單片機(jī)為核心的直接數(shù)字控制系統(tǒng)。比較兩種方案，方案二明顯的改善了方案一的不足及缺點(diǎn)，并具有控制簡單、控制溫度精度高的特點(diǎn)。因此本設(shè)計(jì)電路采用方案二。2.2 模塊方案論證本電路以單片機(jī)為基礎(chǔ)核心，系統(tǒng)由前向通道模塊、后向控制模塊、系統(tǒng)主模塊及鍵盤顯示摸塊等四大模塊組成?，F(xiàn)將各部分主要元件及電路做以下的論證：控制方法論證由于水溫控制系統(tǒng)的控制對象具有熱存儲(chǔ)能力大，

17、慣性也較大的特點(diǎn)。水在容器內(nèi)的流動(dòng)或熱量傳遞都存在一定的阻力，因而可以歸于具有純滯后的一階大慣性環(huán)節(jié)。一般來說，熱過程大多具有較大的滯后，它對任何信號的響應(yīng)都會(huì)推遲一段時(shí)間，使輸出與輸入之間產(chǎn)生相移。對于這樣一些存在大的滯后特性的過渡過程控制，一般來說可以采用以下幾種控制方案：（1）輸出開關(guān)量控制對于慣性較大的過程可以簡單地采用輸出開關(guān)量控制的方法。這種方法通過比較給定值與被控參數(shù)的偏差來控制輸出的狀態(tài)：開關(guān)或者通斷，因此控制過程十分簡單，也容易實(shí)現(xiàn)。但由于輸出控制量只有兩種狀態(tài)，使被控參數(shù)在兩個(gè)方向上變化的速率均為最大，因此容易硬氣反饋回路產(chǎn)生振蕩，對自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生十分不利的影響，甚至?xí)?/p>

18、因?yàn)檩敵鲩_關(guān)的頻繁動(dòng)作而不能滿足系統(tǒng)對控制精度的要求。因此，這種控制方案一般在大慣性系統(tǒng)對控制精度和動(dòng)態(tài)特性要求不高的情況下采用。（2）比例控制（P控制）比例控制的特點(diǎn)是控制器的輸出與偏差成比例，輸出量的大小與偏差之間有對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，抗干擾能力強(qiáng)，過渡時(shí)間短，但過程終了存在余差。因此它適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、允許被控量在一定范圍內(nèi)變化的系統(tǒng)。使用時(shí)還應(yīng)注意經(jīng)過一段時(shí)間后需將累積誤差消除。（3）比例積分控制（PI控制）由于比例積分控制的特點(diǎn)是控制器的輸出與偏差的積分成比例，積分的作用使得過渡過程結(jié)束時(shí)無余差，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。雖然加大比例度可以使穩(wěn)定性提高，但又使過渡時(shí)

19、間加長。因此，PI控制適用于滯后較小、負(fù)荷變化不大、被控量不允許有余差的控制系統(tǒng)，它是工程上使用最多、應(yīng)用最廣的一種控制方法。（4）比例積分加微分控制（PID控制）比例積分加微分控制的特點(diǎn)是微分的作用使控制器的輸出與偏差變化的速度成正比例,它對克服對象的容量滯后有顯著的效果。在比例基礎(chǔ)上加上微分作用，使穩(wěn)定性提高，再加上積分作用，可以消除余差。因此，PID控制適用于負(fù)荷變化大、容量滯后較大、控制品質(zhì)要求又很高的控制系統(tǒng)。結(jié)合本例題設(shè)計(jì)任務(wù)與要求，由于水溫系統(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)對控制品質(zhì)的要求。但從以上對控制方法的分析來看，PID控制方法最適合本例

20、采用。另一方面，由于可以采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制過程，無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。 系統(tǒng)組成論證就控制器本身而言，控制電路可以采用急經(jīng)典控制理論和常規(guī)模擬控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水溫的自動(dòng)團(tuán)結(jié)。但隨著計(jì)算機(jī)與超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，以現(xiàn)代控制理論和計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，采用數(shù)字控制、顯示、遙控技術(shù)，配額后執(zhí)行器與控制閥構(gòu)成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在過程控制過程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。由于本例是一個(gè)典型的檢測、控制型應(yīng)用系統(tǒng)，它要求系統(tǒng)完成從水溫檢測、

21、信號處理、輸入、運(yùn)算到輸出控制電爐加熱功率以實(shí)現(xiàn)水溫控制的全過程。因此，應(yīng)以單片微型計(jì)算機(jī)為核心組成一個(gè)專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，以滿足檢測、控制應(yīng)用類型的功能要求。另外，單片機(jī)的使用也為實(shí)現(xiàn)水溫的智能化控制以及提供完善的人機(jī)交互界面及多機(jī)通訊接口提供了可能，而這些功能在常規(guī)數(shù)字邏輯道路中往往是難以實(shí)現(xiàn)或無法實(shí)現(xiàn)的。所以，本例采用以單片機(jī)為核心的直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）。 單片機(jī)系統(tǒng)選擇AT89C52單片機(jī)是最常用的單片機(jī)，是一種低損耗、高性能、CMOS八位微處理器。AT89C52與MCS-51系列的單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，而且能使系統(tǒng)具有許多MCS-51系列產(chǎn)品沒有的功能，功能強(qiáng)、靈活

22、性高而且價(jià)格低廉。AT89C52可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。只要程序長度小于8K，四個(gè)I/O口全部提供給擁護(hù)。系統(tǒng)運(yùn)行中需要存放的中間變量較少，可不必再擴(kuò)充外部RAM。 溫度控制方案論證方案一：用熱敏電阻：通過電阻的變化來獲得電壓的變化，起價(jià)格雖然便宜但是精度不是很高。對于一個(gè)精度要求高的系統(tǒng)不宜采用方案二：用DS18B20：遙控輸入一個(gè)需要控制的溫度，把數(shù)據(jù)傳送到AT89C52，AT89C52通過數(shù)據(jù)比較，PID分析，T0，T1產(chǎn)生PWM波來控制電爐是否繼續(xù)加熱還是停止加熱。通過DS18B20溫度傳感器采集溫度，由于DS18B20是數(shù)字溫度

23、傳感器，直接誒輸出數(shù)字信號。經(jīng)比較，我們選擇方案二（1）傳感器的選取目前市場上溫度傳感器繁多就此我們提出了以下兩重選取方案：方案一：選用鉑電阻溫度傳感器，此類溫度傳感器在各方面特性都比較優(yōu)秀，但其成本較高。方案二：采用熱敏電阻，選用此類元器件有價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但由于熱敏電阻的非線性特性會(huì)影響系統(tǒng)的精度。方案三：選用美國達(dá)拉斯公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器DS18B20，此器件具有體積小、質(zhì)量輕、線形度好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。其測量范圍在-50-+150，滿刻度范圍誤差為±，當(dāng)電源電壓在510V之間，穩(wěn)定度為1時(shí)，誤差只有±，其各方面特性都滿足此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。比較以上三種方案，方案三

24、具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，因此此次設(shè)計(jì)選用方案三。（2）CPU模塊的選擇 方案一：采用8031芯片，其內(nèi)部沒有程序存儲(chǔ)器，需要進(jìn)行外部擴(kuò)展，這給電路增加了復(fù)雜度。方案二：本方案的CPU模塊采用2051芯片，其內(nèi)部有2KB單元的程序存儲(chǔ)器，不需外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。但由于系統(tǒng)用到較多的I/O口，因此此芯片資源不夠用。方案三：采用89C52單片機(jī)，其內(nèi)部有8KB單元的程序存儲(chǔ)器。而且具有三個(gè)定時(shí)器，正好滿足系統(tǒng)多機(jī)通信時(shí)所用。比較以上三種方案，綜合考慮單片機(jī)的各部分資源，因此此次設(shè)計(jì)選用方案三。LCD1602顯示電路論證控制與顯示電路是反映電路性能、外觀的最直觀部分，所以此部分電路設(shè)計(jì)的好壞直接影響到電路的好

25、壞。方案一：采用可編程控制器8279與數(shù)碼管及地址譯碼器74LS138組成，可編程/顯示器件8279實(shí)現(xiàn)對按鍵的掃描、消除抖動(dòng)、提供LED的顯示信號，并對LED顯示控制。用8279和鍵盤組成的人機(jī)控制平臺(tái)，能夠方便的進(jìn)行控制單片機(jī)的輸出。方案二：采用單片機(jī)AT89C52組成控制和掃描系統(tǒng)，這種方案既能很好的控制及顯示又為主單片機(jī)大大的減少了程序的復(fù)雜性，而且具有體積小，價(jià)格便宜的特點(diǎn)。方案一雖然也能很好的實(shí)現(xiàn)電路的要求，但考慮到電路設(shè)計(jì)的成本和電路整體的性能，我們采用方案二。本章首先對系統(tǒng)的總體方案給予論證，拋棄傳統(tǒng)溫控辦法，選擇基于單片機(jī)的溫控方案。接著對各個(gè)模塊進(jìn)行了論證，溫控算法（PID

26、），單片機(jī)選型，鍵盤人機(jī)交互等等進(jìn)行了一系列的論證，更加進(jìn)一步的細(xì)化了每一個(gè)功能模塊，有助于系統(tǒng)的進(jìn)一步開發(fā)設(shè)計(jì)工作。第三章 總體設(shè)計(jì)3.1 總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)圖本設(shè)計(jì)以89c52單片機(jī)為核心，采用了溫度傳感器DS18B20，可控硅BT138-600E及PID算法對溫度進(jìn)行控制。該水溫控制系統(tǒng)是一個(gè)典型的檢測、控制型應(yīng)用系統(tǒng)，它要求系統(tǒng)完成從水溫檢測、信號處理、輸入、運(yùn)算到輸出控制電爐加熱功率以實(shí)現(xiàn)水溫控制的全過程。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了水溫的智能化控制以及提供完善的人機(jī)交互界面及多機(jī)通訊接口，系統(tǒng)由前向通道模塊（即溫度采樣模塊）、后向控制模塊、系統(tǒng)主模塊及LCD1602顯示摸塊等四大模塊組成。本系統(tǒng)的特點(diǎn)在

27、于采用PC機(jī)及遙控實(shí)現(xiàn)了多機(jī)通信。系統(tǒng)框圖如圖3-1溫 度傳感器功率放大電路開關(guān)控制電路電爐LCD顯示電路遙控控制系統(tǒng)89C52控制系統(tǒng)圖3-1 系統(tǒng)框圖PID控制的原理和特點(diǎn)在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它 以其結(jié)構(gòu)簡單、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)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的 其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對

28、象，或 不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、 積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。（1）比例（P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-state error）。（2）積分（I）控制 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。對一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的 或簡稱有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error）

29、。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積 分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn) 態(tài)誤差。（3）微分（D）控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用， 其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超

30、前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入 “比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能 夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在 調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。3.3 DS18B20溫度傳感器DS18B20是DALLAS公司的1-Wire(單總線)數(shù)字溫度計(jì)芯片，溫度測量范圍從-55至+125。DS18B20使用方便，單片機(jī)和DS18B20僅需連接一條數(shù)據(jù)線，在寄生

31、供電方式下可以不接電源線，DS18B20工作所需的電源可以從數(shù)據(jù)線獲得。與傳統(tǒng)的溫度測量方式不同，DS18B20的溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果可直接從數(shù)據(jù)線讀出，在-10至+85測量精度可達(dá)。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)DS18B20自問世以來就廣泛的應(yīng)用于恒溫控制系統(tǒng)，消費(fèi)類產(chǎn)品，電子溫度計(jì)以及數(shù)字環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的1-Wire數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO92小體積封裝形式，如圖3-3-1所示，DQ為數(shù)字信號輸入輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端，在寄生電源方式時(shí)VDD接地；溫度測量范圍為55125,可編程為9位12位A/D轉(zhuǎn)換精度，分辨率可達(dá)0.0625，溫度測量結(jié)果以

32、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，也可從數(shù)據(jù)口線“竊取”；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到同一數(shù)據(jù)線上，CPU只需一根端口線就能與多個(gè)S18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使DS18B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)。圖3-3-1 DS18B20外觀圖圖 3-3-2 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-3-2所示，主要由五部分組成：電源控制單元，若VDD接地DS18B20工作在寄生供電方式；1-Wire接口單元，包括1-Wire接口電路和64位序列號，這64位序列號是生產(chǎn)的時(shí)候光刻在DS18B20的ROM中，并且唯一不

33、重復(fù)，在有多個(gè)DS18B20共用同一條數(shù)據(jù)線的系統(tǒng)中CPU就是通過這個(gè)64位的序列號來選擇需要訪問的芯片；暫存器單元，幾乎DS18B20所有的操作都和暫存器有關(guān)，包括測量到的溫度值，用于報(bào)警的溫度上限、下限以及溫度測量的精度等，后面會(huì)對暫存器做詳細(xì)的說明；EEPROM單元，包括溫度轉(zhuǎn)換精度配置字、報(bào)警溫度上限和報(bào)警溫度下限；溫度傳感器單元，溫度測量完成后會(huì)把結(jié)果存到暫存器。如圖3-3-3所示，DS18B20存儲(chǔ)空間由EEPROM和暫存器兩部分構(gòu)成。EEPROM大小為3個(gè)字節(jié)，分別存放報(bào)警溫度上限、報(bào)警溫度下限以及配置字這3個(gè)參數(shù)。在不需要溫度超限報(bào)警的應(yīng)用中，EEPROM的報(bào)警溫度上限、下限這

34、兩個(gè)字節(jié)可以根據(jù)需要自定義使用。圖3-3-3 DS18B20暫存器結(jié)構(gòu)暫存器的Byte0和Byte1兩字節(jié)用于存放溫度測量結(jié)果，Byte0存放低8位，Byte1存放高8位，上電后缺省值為0x0550（85），這2個(gè)字節(jié)只能進(jìn)行讀操作。暫存器的Byte2、Byte3、Byte4與EEPROM的三個(gè)字節(jié)一一對應(yīng)，每次上電后DS18B20會(huì)自動(dòng)從EEPROM中讀出這3個(gè)參數(shù)，并寫入暫存器的Byte2、Byte3、Byte4，因此沒必要每次上電后都對DS18B20進(jìn)行配置操作。Byte5、Byte6、Byte7未用。Byte8作為CRC校驗(yàn)寄存器，可以用于查驗(yàn)總線讀寫正確與否。DS18B20的命令序列

35、及操作時(shí)序典型的單總線命令序列如下：第一步：初始化；第二步：ROM命令；第三步：功能命令。每次訪問單總線器件，必須嚴(yán)格遵守這個(gè)命令序列，如果出現(xiàn)序列混亂，則單總線器件不會(huì)響應(yīng)主機(jī)。但是，這個(gè)準(zhǔn)則對于搜索ROM命令和報(bào)警搜索命令列外，在執(zhí)行兩者中任何一條命令之后，主機(jī)不能執(zhí)行其后的功能命令，必須返回至第一步。(1)初始化基于單總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，初始化過程中由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和從機(jī)響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成。應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道，總線上有從機(jī)設(shè)備，且準(zhǔn)備就緒。復(fù)位和應(yīng)答脈沖詳見單總線時(shí)序部分。(2)ROM命令ROM命令與各個(gè)從機(jī)設(shè)備的唯一64位ROM代碼相關(guān)，在多從機(jī)系統(tǒng)中可指定操作

36、某個(gè)從機(jī)設(shè)備，可以檢測和識別單總線上從機(jī)設(shè)備的數(shù)量和類型。在有多個(gè)從機(jī)設(shè)備的系統(tǒng)中64位ROM代碼非常重要。搜索ROM0XF0該命令可以找出總線上所有從機(jī)設(shè)備，獲得所有從設(shè)備的64位ROM代碼。單總線的搜索命令時(shí)序非常復(fù)雜，限于篇幅讀者可以查閱相關(guān)資料。讀ROM0X33如果總線上只有一個(gè)從機(jī)設(shè)備，主機(jī)可以通過指令讀出從機(jī)的64位ROM代碼，而無須執(zhí)行搜索ROM命令；如果在多從機(jī)系統(tǒng)中使用該指令，總線上會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突。匹配ROM0X55匹配ROM命令跟隨64位ROM代碼，從而允許主機(jī)訪問多從機(jī)系統(tǒng)中某個(gè)指定的從機(jī)設(shè)備。僅當(dāng)從機(jī)完全匹配64位ROM代碼時(shí)，才會(huì)響應(yīng)主機(jī)隨后發(fā)出的功能命令；其它設(shè)備將

37、處于等待復(fù)位脈沖狀態(tài)。忽略ROM0XCC主機(jī)能夠使用該指令同時(shí)訪問總線上所有從機(jī)設(shè)備，無須發(fā)出任何ROM代碼信息。例如總線掛機(jī)多個(gè)DS18B20時(shí)，該指令后跟隨溫度轉(zhuǎn)換命令就可以讓所有的DS18B20開始轉(zhuǎn)換溫度，這樣大大節(jié)省了主機(jī)時(shí)間，需要注意該指令后如果跟隨其他功能命令，總線上會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。如果總線上只有一個(gè)從設(shè)備時(shí)，該指令使用不受限制。報(bào)警搜索0XEC僅有少數(shù)1-wire支持該指令，報(bào)警搜索命令類似搜索ROM命令，只有設(shè)置了報(bào)警標(biāo)志的從器件才會(huì)響應(yīng)該報(bào)警搜索命令。(3)功能命令主機(jī)發(fā)出ROM指令以訪問某個(gè)指定DS18B20，接著就可以發(fā)送DS18B20支持的某功能命令。這些命令允許主機(jī)

38、寫入或讀出DS18B20暫存器、啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換以及判斷從機(jī)的供電方式，DS18B20的功能命令如下。轉(zhuǎn)換溫度0X44發(fā)送完ROM命令后，DS18B20接收到主機(jī)發(fā)出的該命令就開始溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換需要的時(shí)間和設(shè)置有關(guān)。讀暫存器0XBE該指令用于讀全部暫存器內(nèi)容，包括CRC字節(jié)，該命令發(fā)送完成后，DS18B20將傳輸包含溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果的9個(gè)字節(jié)到主機(jī)。寫暫存器0X4E主機(jī)寫入該命令后，緊接著寫入溫度上限、溫度下限和配置字這3個(gè)字節(jié)給DS18B20。復(fù)制暫存器0X48該命令將DS18B20暫存器中的溫度上限、溫度下限和配置字復(fù)制到EEPROM中。回讀EEPROM0XB8將溫度上限、溫度下限和配置字從EEP

39、ROM讀出至?xí)捍嫫髦?，通常上電后?zhí)行該命令。(1)初始化時(shí)序主機(jī)通過拉低1-wire總線至少480us,以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。接著，主機(jī)釋放總線，等待從機(jī)返回應(yīng)答脈沖。當(dāng)總線被釋放后，上拉電阻會(huì)把1-wire總線拉高。從機(jī)檢測到總線的上升沿后，延時(shí)15-60us，接著通過拉低總線60-240us，以產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。主機(jī)檢測到總線拉低，初始化完成。圖 3-3-4 初始化時(shí)序(2)讀/寫時(shí)隙寫時(shí)隙1-wire總線的寫時(shí)隙至少需要60us，兩次獨(dú)立的寫時(shí)隙之間至少需要1us的恢復(fù)時(shí)間。寫1時(shí)主機(jī)通過拉低總線開始一個(gè)寫時(shí)隙，總線拉低后主機(jī)必須在15us內(nèi)釋放總線，由上拉電阻將總線拉至高電平；寫0時(shí)主機(jī)拉低總線

40、，并保持60us。從機(jī)在寫時(shí)隙開始后15-60us期間采樣總線電平狀態(tài)。采樣為高電平則1被寫入器件；如果為低電平則0被寫入器件。讀時(shí)隙1-wire器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)隙時(shí)才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，所以在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)隙。所有的讀時(shí)隙至少需要60us，且兩次獨(dú)立的讀時(shí)隙之間至少需要1us的恢復(fù)時(shí)間。主機(jī)拉低總線至少1us后釋放總線，讀時(shí)隙開始。從機(jī)在檢測到讀時(shí)隙開始后才向總線發(fā)送0和1，若發(fā)送1，從機(jī)置總線為高電平，保持15us；若發(fā)送0，則拉低總線，保持15us。主機(jī)在讀時(shí)隙開始后應(yīng)在15us內(nèi)采樣總線狀態(tài)。圖 3-3-5 DS18B20讀寫時(shí)序3.4 LCM1602液晶（1）L

41、CM1602外觀及功能LCM1602是最常見的點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊，由液晶板、控制器HD44780、驅(qū)動(dòng)器HD44100及若干電阻電容組成。其液晶板上分2行，每行排列著16個(gè)5×7的點(diǎn)陣，專門用于顯示字母、數(shù)字以及符號。它可與8位或4位微處理器連接；內(nèi)建CGROM可提供160種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)字符，包括全部大小寫字母、阿拉伯?dāng)?shù)字、日文假名以及32個(gè)特殊字符或符號的顯示；內(nèi)建CGRAM可根據(jù)用戶需要，由用戶自行設(shè)計(jì)定義8個(gè)字符或符號；+5V單電源供電，無需外接復(fù)位電路。圖3-4-1 LCM1602圖3-4-1是帶背光的LCM1602的實(shí)物圖，左起為1腳，各引腳功能如下：1腳：VSS為模塊電源

42、地，接地；2腳：VDD為模塊電源正，接+5V；3腳：VEE為對比度調(diào)節(jié)引腳，接電源正時(shí)對比度最差，接電源地時(shí)對比度最高，通常接一個(gè)10K電位器到地調(diào)節(jié)顯示對比度；4腳：RS為寄存器選擇位，輸入腳，“1”數(shù)據(jù)寄存器，“0”命令寄存器；5腳：RW為讀寫操作選擇位，輸入腳，“1”讀操作，“0”寫操作；6腳：E為使能信號，輸入腳，讀操作時(shí)上升沿有效，寫操作時(shí)下降沿有效；714腳：DB0DB7雙向數(shù)據(jù)線，DB7還做忙閑標(biāo)志位使用，4線工作方式下僅DB4DB7有效；15腳：BL1背光電源正，接+5V；16腳：BL2背光電源地，接地。LCM1602讀寫操作要正確操作LCM1602，就必須滿足它的時(shí)序要求，內(nèi)

43、嵌HD44780控制器的液晶顯示模塊的讀、寫操作時(shí)序如圖3-4-2所示，圖中各時(shí)間值見表12-1。圖3-4-2 讀、寫操作時(shí)序圖表 3- 4序號描述最小值最大值單位t1地址建立時(shí)間140nst2使能信號上升/下降時(shí)間25nst3使能信號周期1000nst4有效數(shù)據(jù)延遲時(shí)間320nst5使能信號高電平寬度450nst6數(shù)據(jù)保持時(shí)間10ns從時(shí)序圖中可以獲得豐富的信息，依據(jù)這些信息可以畫出讀、寫操作的流程圖從而編寫程序代碼。在讀圖的過程中要注意以下幾個(gè)關(guān)鍵要素：一是判斷各個(gè)信號對于單片機(jī)而言是輸出還是輸入；二是讀圖的時(shí)候從左往右，遇見有信號發(fā)生變化就作為一段；三是要找到信號發(fā)生變化的原因或功能。圖

44、3-4-2底部標(biāo)出了讀寫時(shí)序圖中信號發(fā)生變化時(shí)的節(jié)點(diǎn)，下面以讀時(shí)序?yàn)槔龤w納出讀操作的流程：節(jié)點(diǎn)1：RS、RW變化，輸出信號，讀操作開始；節(jié)點(diǎn)2：E變化，輸出信號，讀操作使能信號，通知LCM1602按要求輸出；節(jié)點(diǎn)3：DB0-DB7變化，輸入信號，節(jié)點(diǎn)2中E的上升沿引起的變化，兩節(jié)點(diǎn)時(shí)間間隔為t4，此時(shí)單片機(jī)可以從DB0-DB7讀回“有效數(shù)據(jù)”；節(jié)點(diǎn)4：E變化，輸出信號，單片機(jī)讀完“有效數(shù)據(jù)”后通知LCM1602“有效數(shù)據(jù)”已讀取；節(jié)點(diǎn)5：對于讀操作該節(jié)點(diǎn)有可能不存在；節(jié)點(diǎn)6：DB0-DB7變化，輸入信號，節(jié)點(diǎn)4中E的下降沿引起的變化；節(jié)點(diǎn)7：下一次讀寫操作。讀操作流程圖如圖12-8所示，寫操作

45、流程就不再贅述。流程圖（2）LCM1602指令表12-2所示為LCM1602的指令集，其實(shí)該指令集適合于所有內(nèi)含HD44780的液晶顯示模塊。表 12- 1 LCM1602指令集控制信號指令代碼功能RSRWD7D6D5D4D3D2D1D00000000001清屏000000001*軟復(fù)位00000001I/DS內(nèi)部方式設(shè)置0000001DCB顯示開關(guān)控制000001S/CR/L*位移控制00001DLNF*系統(tǒng)方式設(shè)置0001ACGCGRAM地址設(shè)置001ADD顯示地址設(shè)置01BFAC忙狀態(tài)檢查10寫數(shù)據(jù)MCU-LCD11讀數(shù)據(jù)LCD-MCU在介紹LCM1602的指令之前需要先了解以下幾個(gè)概念

46、：CGROM、CGRAM、DDRAM和AC。CGROM是只讀字符發(fā)生器，存放192個(gè)字符的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，每個(gè)字符都有一個(gè)唯一的代碼，在0x200x7f區(qū)間代碼值就是該字符的ASCII碼,圖12-9為LCM1602的內(nèi)置字符集。CGRAM是自定義字符發(fā)生器，可用于存放用戶自定義字符的點(diǎn)陣，只有64個(gè)字節(jié)最多能定義8個(gè)字符，這8個(gè)字符也有對應(yīng)的代碼，0x00對應(yīng)第一個(gè)自定義字符，0x07對應(yīng)最后一個(gè)自定義字符，0x080x0f與0x000x07指向相同的字符。DDRAM是顯示存儲(chǔ)器，有80個(gè)字節(jié)，內(nèi)部存放的是顯示內(nèi)容的代碼。AC是DDRAM和CGRAM共用的地址指針計(jì)數(shù)器，另外AC也作為光標(biāo)和閃爍位置

47、指針。圖12-9 LCM1602內(nèi)置字符集各指令功能介紹如下：清屏指令清屏指令使DDRAM的內(nèi)容全部清除，光標(biāo)回到左上角的原點(diǎn)，地址計(jì)數(shù)器AC=0。軟復(fù)位指令本指令使光標(biāo)和光標(biāo)所在的字符回到原點(diǎn)，但DDRAM單元的內(nèi)容不變。設(shè)置輸入輸出模式指令其中I/D位是控制當(dāng)數(shù)據(jù)寫入DDRAM（CGRAM）或從DDRAM（CGRAM）讀出數(shù)據(jù)時(shí)，AC自動(dòng)加1或自動(dòng)減1。I/D=1時(shí)，自動(dòng)加1；I/D=0時(shí)，自動(dòng)減1。S位控制顯示內(nèi)容左移或右移，當(dāng)S=1且數(shù)據(jù)寫入DDRAM時(shí)，顯示將全部左移（I/D=1）或右移（I/D=0），此時(shí)光標(biāo)看上去不動(dòng)，僅僅顯示內(nèi)容移動(dòng)；但讀出數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)動(dòng)。當(dāng)S=0時(shí)，顯示不動(dòng)，光

48、標(biāo)左移或右移。I/D=1，S=0和I/D=1，S=1是比較常用的設(shè)置，前者類似打字機(jī)后者類似計(jì)算器；顯示開關(guān)控制指令其中D位是顯示控制位。D=1時(shí)，開顯示；D=0時(shí)，關(guān)顯示，僅僅是不輸出DDRAM的內(nèi)容不變。C位是光標(biāo)控制位。C=1時(shí)，開光標(biāo)顯示；C=0時(shí)，關(guān)光標(biāo)顯示。B位是閃爍控制位。B=1時(shí)，光標(biāo)和光標(biāo)指向的字符閃爍；B=0時(shí)，光標(biāo)不閃爍。位移控制指令該指令控制光標(biāo)或者顯示內(nèi)容在沒有對DDRAM進(jìn)行讀、寫操作時(shí)被左移或右移。S/C=0、R/L=0時(shí)，光標(biāo)左移；S/C=0、R/L=1時(shí)，光標(biāo)右移；S/C=1、R/L=0時(shí)，畫面左移；S/C=1、R/L=1時(shí)，畫面右移；系統(tǒng)工作方式設(shè)置指令DL

49、位是總線寬度選擇位。DL=1時(shí)，8位數(shù)據(jù)總線，使用DB0-DB7；DL=0時(shí)，4位數(shù)據(jù)總線，使用DB4-DB7，此方式下數(shù)據(jù)操作需要2次。N位用于設(shè)置顯示行數(shù)。N=1時(shí)，2行顯示；N=0時(shí)，1行顯示。F=0時(shí)，5×7點(diǎn)陣；F=1時(shí)，5×10點(diǎn)陣。CGRAM地址設(shè)置指令設(shè)置CGRAM地址指針，地址碼范圍063。DDRAM地址指針設(shè)置設(shè)置DDRAM地址指針，地址碼范圍0127。忙狀態(tài)檢查指令BF位是忙標(biāo)志位。BF=1時(shí)，忙狀態(tài)，此時(shí)LCM1602不能接收命令或數(shù)據(jù)；BF=0時(shí)，空閑狀態(tài)，可接收命令或數(shù)據(jù)。寫數(shù)據(jù)指令向GCRAM或DDRAM寫數(shù)據(jù)，寫入地址由AC控制。讀數(shù)據(jù)指令從

50、GCRAM或DDRAM讀數(shù)據(jù)，讀出地址由AC控制。3.5 AT89C52單片機(jī)AT89C52是美國Atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB的可反復(fù)檫寫的程序存儲(chǔ)器和12B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)配置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89C52單片機(jī)屬于AT89C51單片機(jī)的增強(qiáng)型，與Intel公司的80C52在引腳排列、硬件組成、工作特點(diǎn)和指令系統(tǒng)等方面兼容。（1）其主要工作特性是：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器

51、內(nèi)含8KB的Flash程序存儲(chǔ)器，可擦寫壽命為1000次；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)含256字節(jié)的RAM；具有32根可編程I/O口線；具有3個(gè)可編程定時(shí)器；中斷系統(tǒng)是具有8個(gè)中斷源、6個(gè)中斷矢量、2個(gè)級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；串行口是具有一個(gè)全雙工的可編程串行通信口；具有一個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR；低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式；具有可編程的3級程序鎖定位；AT89C52工作電源電壓為5（1+0.2）V，且典型值為5V；AT89C52最高工作頻率為24MHz。單片機(jī)正常工作時(shí)，都需要有一個(gè)時(shí)鐘電路和一個(gè)復(fù)位電路。本設(shè)計(jì)中選擇了內(nèi)部時(shí)鐘方式和按鍵電平復(fù)位電路，來構(gòu)成單片機(jī)的最小電路。如圖3.1所示。（2）功能特性

52、描述AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。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，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52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，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。A

53、T89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Fla

54、sh存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。概述：AT89C52P為40 腳雙列直插封裝的8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對會(huì)聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（

55、20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0 端口（3239 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。·RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。·ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部程

56、序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE 脈沖。對Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條MOVX 和MOVC指令才能將ALE 激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE 禁止位無效。·PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN信號。·EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V 的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V 編程電