《基于單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（論文）》

基于單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄28974第1章緒論 第1章緒論1.1研究背景與意義關(guān)于溫度，其為科技中極其基礎(chǔ)的一項(xiàng)物理量，物理、生物等一系列相關(guān)科目均需要溫度。在工業(yè)制造及試驗(yàn)探究過(guò)程內(nèi)，比如電力、石油、冶金、酒類制造等產(chǎn)業(yè)范圍中，溫度通常是表明對(duì)象與流程形態(tài)的一項(xiàng)極關(guān)鍵的參變量。公元1593年，伽利略作為意大利的科學(xué)家，它研發(fā)出全球極早的溫度計(jì)。第1只溫度計(jì)的其中一側(cè)是開(kāi)口的玻璃管，另一側(cè)含有核桃那么大的玻璃泡。起初運(yùn)用的時(shí)候，先是需要對(duì)玻璃泡進(jìn)行加熱操作，之后將玻璃管插進(jìn)水里。玻璃管內(nèi)的水面將因?yàn)闇囟鹊母淖兌呋蚪档?，參照升降的具體數(shù)據(jù)能夠判斷出溫度的改變或是具體的溫度數(shù)。然而這種原始的溫度計(jì)，非常容易受外界大氣壓強(qiáng)等環(huán)境因素，所以往往這樣的溫度計(jì)測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)跟實(shí)際數(shù)據(jù)的誤差較大。因此荷蘭的華倫海特在這個(gè)前提下實(shí)施改良，在公元1709年，他運(yùn)用酒精，并且在公元1714年運(yùn)用水銀當(dāng)作測(cè)定物質(zhì)，研制出精細(xì)準(zhǔn)確的溫度計(jì)。關(guān)于華氏溫度計(jì)，其實(shí)就是將0℉界說(shuō)成某一濃度的鹽水在凝固狀態(tài)下的溫度，將32℉界說(shuō)成純水在凝固狀態(tài)下的溫度，將標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水處在沸騰狀態(tài)下的溫度界說(shuō)成212℉。當(dāng)代信息技術(shù)持續(xù)健全并改良，溫度傳感設(shè)備同樣隨之改良，總線日漸規(guī)則化，基于它的牢靠性與安全性，人們?cè)絹?lái)越安心應(yīng)用，其精度持續(xù)提升、性能持續(xù)增加，而且研發(fā)得到網(wǎng)絡(luò)傳感設(shè)備與虛擬傳感設(shè)備，為研發(fā)較高技術(shù)的單片測(cè)溫體系創(chuàng)建了牢靠的前提。所以研究基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)是非常的有意義。我們相信在不久的將來(lái)，會(huì)有越來(lái)越先進(jìn)的數(shù)字溫度計(jì)被生產(chǎn)制造出來(lái)。1.2單片機(jī)概述單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)其實(shí)是微機(jī)的一項(xiàng)核心分支，極具發(fā)展空間。簡(jiǎn)寫(xiě)為單片機(jī)，非常適于調(diào)控方面，因此還叫做微調(diào)控器。一般情況下，單片機(jī)通過(guò)單塊集成線路模塊組成，內(nèi)在涵蓋計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)性能構(gòu)件，比如CPU、I/O口線路等一系列相關(guān)部分。所以，單片機(jī)僅用與適宜的軟件和外圍裝備進(jìn)行聯(lián)合，就能變成一種單片機(jī)調(diào)控體系。單片機(jī)通過(guò)1、2、3、3代的開(kāi)發(fā)，當(dāng)前的開(kāi)發(fā)趨于優(yōu)質(zhì)性能與較多的種類，其CPU的性能不斷加強(qiáng)，內(nèi)在資源持續(xù)增加，針腳的功能趨于多樣化，且電壓和功耗都偏低。第2章溫度控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)方案選擇創(chuàng)建單片機(jī)關(guān)于爐溫的調(diào)控體系，能夠選用STC8952當(dāng)作調(diào)控的中心，模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置選用極其廣泛的ADC0809這個(gè)元件，調(diào)控方面會(huì)通過(guò)對(duì)電阻絲上電確保其溫度升高。此方案簡(jiǎn)易可行，器件的價(jià)格便宜。單片機(jī)種類繁多，經(jīng)過(guò)比較。此次設(shè)計(jì)方案采用STC8952單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，與MCS-51系列單片機(jī)兼容。在單片機(jī)的相關(guān)課程內(nèi)，我們已熟知51單片機(jī)，使用的時(shí)候比較順手。并且此單片機(jī)在軟件編程方面具有較大的自由度，能夠支撐ISP線上編程，支撐串口的下載，確保編程作業(yè)較便利與自主地實(shí)施。能使用編程去完成各類調(diào)控算法及邏輯方面的調(diào)控。實(shí)施數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，調(diào)控線路選用繼電裝置進(jìn)行調(diào)控，具有高于89C51的運(yùn)行頻率，進(jìn)而具有較快的核算速率。此方案電路簡(jiǎn)單并且可以滿足題目中的各項(xiàng)要求的數(shù)據(jù)。關(guān)于溫度傳感裝置，選用十分廣泛的3DG6晶體管，低廉的電壓/頻率轉(zhuǎn)化裝置（V/F）LM331和STC8952模塊構(gòu)成的溫度測(cè)定儀。但抗干擾性差，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，數(shù)據(jù)存放空間大，受市場(chǎng)限制。在策劃過(guò)程內(nèi)，普遍選用熱電阻傳感裝置，關(guān)于鉑電阻的溫度傳感裝置，能夠運(yùn)用其電阻與溫度呈現(xiàn)某一函數(shù)關(guān)聯(lián)而制作的溫度傳感裝置，因?yàn)槠錅y(cè)定精確度較高、測(cè)定范疇較大等一系列相關(guān)特征，被普遍使用在中溫（-200℃～+650℃）范疇的溫度測(cè)定內(nèi)。然而鉑電阻的阻值和溫度呈現(xiàn)非線性的關(guān)聯(lián)，因此要求實(shí)施非線性的校對(duì)。校對(duì)劃為模擬線路校對(duì)與微處理器的數(shù)字化校對(duì)，對(duì)于前者，具有許多現(xiàn)有的線路，其精度偏低，并且極易遭到溫漂等要素的干預(yù)，對(duì)于后者，要求在微處理體系內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用，把Pt電阻的阻值與溫度進(jìn)行對(duì)照之后貯存至EEPROM內(nèi)，參照線路內(nèi)實(shí)際測(cè)定的AD值通過(guò)查表樣式核算對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)。選用DS18B20當(dāng)作溫度監(jiān)測(cè)器件，其為數(shù)字可編程溫度傳感裝置。它能夠直接讀取受測(cè)的溫度數(shù)值。無(wú)需把它的導(dǎo)出信號(hào)連至A/D轉(zhuǎn)換裝置中，降低了體系硬件線路的本錢與全部體系的體積，用于數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，調(diào)控線路模塊會(huì)選用固態(tài)繼電器實(shí)施調(diào)控，這個(gè)方案線路比較簡(jiǎn)潔，而且能夠符合選題中各類條件的數(shù)據(jù)。因?yàn)檫x用具備一總線特征的溫度傳感裝置，因此線路以簡(jiǎn)潔的方式進(jìn)行連接；并且這個(gè)傳感裝置具有極強(qiáng)的通訊協(xié)定，經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)簡(jiǎn)潔的操縱能夠完成傳感裝置和單片機(jī)之間的互動(dòng)，涵蓋對(duì)傳感裝置實(shí)施復(fù)位、讀寫(xiě)數(shù)據(jù)及寫(xiě)指令這些操作。軟、硬件便于調(diào)整試驗(yàn)，制造的本錢偏低。同樣導(dǎo)致體系測(cè)定成果的精度極大程度上獲得提升。這個(gè)策劃其實(shí)是對(duì)于電機(jī)繞組上絕緣漆的烘干溫度實(shí)施調(diào)控，大概是100°，在其測(cè)定范疇中。聯(lián)合多個(gè)部分進(jìn)行思考，通過(guò)對(duì)比各類溫度傳感裝置，這個(gè)策劃確定選用DS18B20創(chuàng)建溫度監(jiān)測(cè)線路。2.2系統(tǒng)的組成和工作原理經(jīng)常使用PID算法實(shí)施溫度調(diào)控。這個(gè)策劃從本錢、策劃繁雜度、實(shí)際應(yīng)用性和研發(fā)時(shí)間很多要素方面進(jìn)行思考，最后選用DDC算法，首要展現(xiàn)在升降溫的流程內(nèi)。體系是經(jīng)典的閉環(huán)反饋型溫度調(diào)控體系。當(dāng)中數(shù)字調(diào)控裝置的相關(guān)功能通過(guò)單片機(jī)去完成。這個(gè)體系調(diào)控的對(duì)象是電爐等要求維持在某一區(qū)間恒溫的裝備，均要求存在升降溫的作用，一些在溫度高于一定最大值的時(shí)候會(huì)發(fā)出警報(bào)。某個(gè)時(shí)間的真實(shí)溫度小于客戶設(shè)置的最小值的時(shí)候，體系將處在升溫形態(tài)，直至真實(shí)溫度抵達(dá)最大值，體系會(huì)終止升溫。否則，假如真實(shí)溫度大于客戶設(shè)置的最小值，那么體系處在降溫形態(tài)。如果真實(shí)溫度超出客戶設(shè)置的最大、最小值，那么體系也將經(jīng)過(guò)語(yǔ)音、警報(bào)燈去發(fā)出警報(bào)信號(hào)，與此同時(shí)開(kāi)啟對(duì)應(yīng)的降升溫舉措。圖2-1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)圖體系基礎(chǔ)硬件架構(gòu)流程圖參見(jiàn)圖2-1的展示，其功能與運(yùn)行的原理為下。（1）STC8952：用于中心計(jì)算與調(diào)控，協(xié)同體系各類板塊的作業(yè)。（2）溫度傳感裝置DS18B20：用于溫度和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。能夠精確至小數(shù)點(diǎn)后四位。（3）驅(qū)動(dòng)板塊：選用固態(tài)繼電器調(diào)控加熱4000W加熱裝置的樣式。固態(tài)繼電器選用DC3～10V的低壓導(dǎo)入樣式，這個(gè)策劃選用+5V導(dǎo)入樣式。這樣控制部分與大功率部分實(shí)現(xiàn)隔離，可抑制干擾。實(shí)現(xiàn)以弱控強(qiáng)。（4）鍵盤輸入模塊：用4*1獨(dú)立的鍵盤?？梢詫?shí)現(xiàn)人工對(duì)溫度上、下限值的設(shè)定。（5）LCD展示板塊：選用普遍使用的LCD1602展示溫度傳感裝置搜集獲得的溫度，而且展示搜集時(shí)的時(shí)間，還有溫度的最大最小值。（6）紅、藍(lán)色LED，蜂鳴器：用于體系的警報(bào)。如果溫度高于客戶設(shè)置的最大、最小值，那么體系發(fā)出警報(bào)。LED燈會(huì)在單片機(jī)的調(diào)控下燃亮，與此同時(shí)蜂鳴器發(fā)送警報(bào)音，告知客戶選取對(duì)應(yīng)的舉措。第3章溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)關(guān)于單片機(jī)的極小體系涵蓋晶振線路與復(fù)位線路。極小應(yīng)用體系的策劃為單片機(jī)應(yīng)用體系策劃的前提。在STC8952中，復(fù)位導(dǎo)入針腳RST用于單片機(jī)的初始化操作，能夠確保程序從確定位置開(kāi)始實(shí)施，在時(shí)鐘線路運(yùn)行之后，如果RST針腳中產(chǎn)生高于2個(gè)機(jī)器周期的高電平，就能夠?qū)崟r(shí)復(fù)位操縱，如果RST維持高電平，那么STC8952會(huì)實(shí)施循環(huán)復(fù)位，如果RST從高電位轉(zhuǎn)為低電位，那么STC8952方可0000H這一地址起實(shí)施程序，這個(gè)體系選用上電加上按鈕復(fù)位的線路。當(dāng)振蕩頻率選用12MHZ時(shí)，下圖3-1中的電解電容C3取10μF，R1取0.1K左右，R2取10K。圖3-1單片機(jī)復(fù)位與時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路是用來(lái)產(chǎn)生STC8952單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘信號(hào)，STC8952本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序線路，想要確保完成運(yùn)行樣式，在獨(dú)一的時(shí)鐘信號(hào)調(diào)控下，STC8952能夠嚴(yán)肅根據(jù)次序去執(zhí)行命令，時(shí)鐘頻率會(huì)干擾模塊的速率與平穩(wěn)性。通常時(shí)鐘由于兩種形式：內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘。這個(gè)體系選用內(nèi)置時(shí)鐘樣式去給體系供應(yīng)時(shí)鐘信號(hào)。STC8952內(nèi)置1個(gè)用來(lái)組成振蕩器的高放大倍數(shù)的反向放大裝置，它的導(dǎo)入導(dǎo)出針腳分別是XTAL1與XTAL2，跨接在晶振與用來(lái)微調(diào)的電容，這樣組成1個(gè)自激勵(lì)振蕩裝置。線路內(nèi)的C1、C2選33pF，然而電容偏小將干擾振蕩的頻率、平穩(wěn)性與迅速性。晶振頻率是12MHZ，單片機(jī)的速度隨頻率的升高而加快，這樣對(duì)于貯存器的速率要求比較高。想要提升平穩(wěn)性，會(huì)選用溫度平穩(wěn)性較佳的NPO電容，它是一類極其通用的具備溫度補(bǔ)給屬性的單片陶瓷電容。3.2溫度采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在設(shè)計(jì)此類系統(tǒng)時(shí)，傳統(tǒng)的方法是通過(guò)熱敏電阻或模擬集成溫度傳感器采集溫度的模擬量，再用A/D器將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送給單片機(jī)，這些方案的主要缺點(diǎn)是精度差，（例如典型的模擬集成溫度傳感器AD590的精度僅為0.5℃）并且因?yàn)椴捎昧薃/D轉(zhuǎn)換器使電路過(guò)于復(fù)雜。以精簡(jiǎn)線路為基礎(chǔ)，由于需要提升性價(jià)比，因此這個(gè)策劃選用DS18B20這一集成型的智能溫度傳感裝置去實(shí)現(xiàn)實(shí)地溫度的搜集。系統(tǒng)電路圖如圖3-2所示。圖3-2溫度轉(zhuǎn)換采集系統(tǒng)電路圖關(guān)于DS18B20，其為美國(guó)DALLAS企業(yè)研制的單線式智能化的溫度傳感裝置，其選用DALLAS企業(yè)獨(dú)有的“單線（1—Wire）總線”這一技術(shù)，經(jīng)過(guò)串行通訊端口（I/O）去直接導(dǎo)出受測(cè)溫度數(shù)（9～12位的2進(jìn)制數(shù)，包含符號(hào)位）。其工作在在12位模式下時(shí)，所對(duì)應(yīng)的溫度分辨力高達(dá)0.0625℃。溫度/數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)間的典型值為93.75ms。依照界說(shuō)，單線總線僅有1根線，這表明總線中每只元件僅可分時(shí)對(duì)單線總線實(shí)施驅(qū)動(dòng)，并且任意1只元件務(wù)必具有漏極開(kāi)路導(dǎo)出或三態(tài)導(dǎo)出的屬性。DS18B20的單線端口I/O其實(shí)就是漏極開(kāi)路導(dǎo)出。在單線總線中務(wù)必連接上拉電阻，其阻值大概是5KΩ（額定值選5.1KΩ或4.7KΩ）。當(dāng)單線總線上掛有多個(gè)從屬器件時(shí)，也稱之為多點(diǎn)總線。對(duì)于單線總線，如果其處在閑置形態(tài)，那么呈現(xiàn)出高電平。操縱單線總線的時(shí)候，務(wù)必從閑置形態(tài)著手。單線總線加上低電平的轉(zhuǎn)化時(shí)間超出480μs的時(shí)候，總線中全部的元件都被復(fù)位。主CPU有復(fù)位脈沖產(chǎn)生以后，從屬元件會(huì)產(chǎn)生回答脈沖（PRESENCEPULSE），告知主CPU它已準(zhǔn)備就緒，可以接受數(shù)據(jù)與指令。3.3升溫驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)這個(gè)體系運(yùn)用DDC調(diào)控技術(shù)，其實(shí)是直接數(shù)字調(diào)控體系。DDC調(diào)控是電腦用在工業(yè)調(diào)控中極其廣泛的一類樣式。電腦經(jīng)過(guò)導(dǎo)入通路對(duì)于參變量實(shí)施巡回監(jiān)測(cè)，并且參照界定的調(diào)控規(guī)則實(shí)施計(jì)算，之后發(fā)送調(diào)控信號(hào)，經(jīng)過(guò)導(dǎo)出通路直接調(diào)控調(diào)節(jié)閥等實(shí)行機(jī)構(gòu)。如果實(shí)地溫度在客戶設(shè)置的最大、最小值范疇內(nèi)，那么加熱器的運(yùn)行因?yàn)闇囟荣N近邊界值而對(duì)應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的一類調(diào)控樣式，一般情況下，DDC段設(shè)為±5℃，如果溫度的改變超出這一范疇，那么加熱器選用DDC調(diào)控，通常包含下面二種控制方式：時(shí)間DDC型、電流DDC型，DDC控制能消除“開(kāi)關(guān)”型控制產(chǎn)生的鋸齒波形，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，如圖3-3的DDC控制一般不用在負(fù)載變化范圍較大而控制精度又較高的場(chǎng)合。圖3-3DDC控制下的現(xiàn)場(chǎng)溫度曲線升溫控制系統(tǒng)使用固態(tài)繼電器來(lái)進(jìn)行控制。固態(tài)繼電器采用低電壓輸入方式，一般為DC3～10V。本設(shè)計(jì)采用直流+5V輸入方式。固態(tài)繼電器內(nèi)部有光電隔離，這樣控制部分與大功率部分實(shí)現(xiàn)隔離，可抑制干擾。輸出接交流220V電源，加熱4000W的電熱絲。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)以弱電控強(qiáng)電。系統(tǒng)可通過(guò)鍵盤對(duì)溫度進(jìn)行預(yù)先設(shè)置，單片機(jī)會(huì)參照目前的溫度與預(yù)先設(shè)置的溫度實(shí)施對(duì)比，調(diào)控固態(tài)繼電器的通斷去調(diào)整電熱絲的加熱功率，進(jìn)而確保溫度快速實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)定的數(shù)值，并且維持原狀。當(dāng)P1.4口輸出一個(gè)高電平時(shí)，固態(tài)繼電器導(dǎo)通工作，進(jìn)行加熱升溫工作。如圖3-4所示。圖3-4驅(qū)動(dòng)控制電路圖在程序設(shè)計(jì)中用P1.4控制送出脈沖信號(hào)。P1.4為“1”時(shí)，輸出5V；P1.4為“0”時(shí)，輸出0V。3.4鍵盤顯示系統(tǒng)這個(gè)體系的客戶頁(yè)面運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的機(jī)理，利用系統(tǒng)科學(xué)的思想與辦法實(shí)施策劃，確保其可以適宜操縱者的使用需要。關(guān)于LCD的使用，可以確保操縱者使用極易認(rèn)知的樣式去展示調(diào)控體系的目前形態(tài)與操縱者關(guān)注的數(shù)據(jù)，比如目前的時(shí)間、溫度、最高溫度、最低溫度。體系開(kāi)啟的時(shí)候，LCD的時(shí)間展示成“00—00—00”，目前溫度展示的是目前的環(huán)境溫度數(shù)，客戶設(shè)置的最大、最小溫度依次默許成30℃與10℃。表示系統(tǒng)已經(jīng)正常啟動(dòng)，可以工作。體系為操縱者供應(yīng)了極易認(rèn)知且足夠的信息提醒，便于操縱者準(zhǔn)確進(jìn)行應(yīng)用。與此同時(shí)，顧及到客戶操縱頁(yè)面具有較佳的容措實(shí)力，提升了體系的總體綜合實(shí)力。系統(tǒng)的連接圖如圖3-5和3-6所示。本設(shè)計(jì)由STC8952芯片控制的4鍵鍵盤和液晶顯示器組成，以實(shí)現(xiàn)用戶的輸入與數(shù)據(jù)輸出。第一個(gè)鍵用于協(xié)同加1鍵和減1鍵實(shí)施時(shí)間的設(shè)置，第二個(gè)鍵用于協(xié)同加1鍵和減1鍵實(shí)施最大、最小溫度值的設(shè)置。圖3-5鍵盤輸入模塊電路圖圖3-6鍵盤顯示系統(tǒng)電路圖3.5報(bào)警系統(tǒng)關(guān)于報(bào)警體系包含聲報(bào)警與光報(bào)警這2個(gè)部分。此次策劃中，聲報(bào)警模塊選用蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。蜂鳴器就是喇叭，普遍使用在各類電子商品中，用在提醒、警報(bào)等一系列相關(guān)的很多應(yīng)用場(chǎng)所。它和家庭使用的相關(guān)設(shè)備中的喇叭在使用方面具有近似的部分，一般運(yùn)作電流偏大，線路中的TTL電平差不多無(wú)法驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，要求增添1個(gè)電流擴(kuò)大的線路，換言之，這只針腳極難驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲，因此增添1只三極管去升高經(jīng)過(guò)蜂鳴器的電流值。使用單片機(jī)調(diào)控P1.6并形成某一頻率的方波，這樣能夠確保聲報(bào)警板塊發(fā)出聲音。相關(guān)的線路圖在圖3-7展示。圖3-7聲報(bào)警電路圖光報(bào)警由1個(gè)紅色發(fā)光二極管和1個(gè)藍(lán)色發(fā)光二極管組成，一共需要2根數(shù)據(jù)線，使用單片機(jī)直接控制。需要完成的功能為，如果實(shí)地溫度大于客戶設(shè)置的最大值，那么紅色發(fā)光二極管燃亮；如果實(shí)地溫度小于客戶設(shè)置的最小值，那么藍(lán)色發(fā)光二極管燃亮。在恒溫工作模式下，保持恒久熄滅狀態(tài)。光報(bào)警電路圖如圖3-8所示。圖3-8光報(bào)警電路圖3.6系統(tǒng)電源模塊在電源板塊，濾波和保護(hù)線路具有關(guān)鍵的效用，體系是不是可以安全運(yùn)用，極大層面上由電源的平穩(wěn)性來(lái)確定。無(wú)論是STC8952單片機(jī)的工作電源，還是二極管、數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)，都要用到+5V的直流電源，所以一個(gè)穩(wěn)定的、持續(xù)的+5V直流電源對(duì)本系統(tǒng)十分重要。因?yàn)槿鄙僦苯拥?5V電壓，至于直流電源，其導(dǎo)入電壓是220V的電網(wǎng)電壓，在常規(guī)狀況下，這一電壓高出這個(gè)策劃中需要的電壓值很多，故而應(yīng)當(dāng)先運(yùn)用變壓器，把這一電壓減小之后，實(shí)施下個(gè)環(huán)節(jié)的處置。變壓器為這個(gè)電源線路的開(kāi)始，把這一電壓轉(zhuǎn)成這個(gè)策劃中需要的較小值，能夠?qū)嵤┫聜€(gè)環(huán)節(jié)的整流。這個(gè)策劃使用橋式整流線路，把交流型的電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)成需要的直流型電壓，給各個(gè)線路供應(yīng)固定的直流+5V電壓。從端口J1導(dǎo)入的約220V的交流電壓，通過(guò)變壓裝置轉(zhuǎn)成約15V的直流型電壓，然后通過(guò)全波整流橋BR1實(shí)施整流，之后獲得一個(gè)幅值是0～8V上下的波動(dòng)直流。它通過(guò)C11、C12濾除雜波之后，獲得一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的直流，之后通過(guò)LM7805實(shí)施穩(wěn)壓輸出+5V電壓，C10再次濾波后，得到穩(wěn)定的+5V直流電流，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓，保證電路的穩(wěn)定性和抗干擾性，如圖3-9所示。圖3-9電源系統(tǒng)電路圖第4章溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件總體設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是為了滿足系統(tǒng)功能的需要。其總體流程圖如圖4-1所示。圖4-1軟件總體流程圖本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用了模塊化設(shè)計(jì)方法，對(duì)每一個(gè)功能編寫(xiě)了一個(gè)或幾個(gè)功能函數(shù)，表4-1說(shuō)明了功能所對(duì)應(yīng)的函數(shù)。表4-1本設(shè)計(jì)各項(xiàng)功能函數(shù)表4.2Protues7軟件概況PROTUES是基于標(biāo)準(zhǔn)仿真和精心設(shè)計(jì)的SOICE3F5的混合電路仿真工具。它可以模擬模擬電路，數(shù)字電路以及混合的數(shù)字和模擬電路。它的主要功能是能夠模擬基于控制器的系統(tǒng)。目前，它是模擬微控制器和外圍設(shè)備的最佳工具。盡管國(guó)內(nèi)研發(fā)才剛剛開(kāi)始，但它一直受到SCM愛(ài)好者，從事SCM教學(xué)的教師以及致力于SCM開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的科技人員的青睞。Proteus是舉世聞名的EDA工具（仿真軟件），其范圍從原理圖布局到調(diào)試代碼再到單芯片和外圍電路的協(xié)同仿真，一鍵式切換到PCB設(shè)計(jì)以及從概念到設(shè)計(jì)的整個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)施給產(chǎn)品就足夠了。它是世界上唯一結(jié)合電路仿真軟件，PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件的設(shè)計(jì)平臺(tái)。程序界面如圖4-2所示。圖4-2Protues7工作界面PROTUES軟件的功能特點(diǎn)介紹如下：1．原理布圖2．PCB自動(dòng)或人工布線3．SPICE電路仿真革命性的特點(diǎn)：1．交互式電路仿真。用戶還可以使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如RAM，ROM，鍵盤，電機(jī)，LED，LCD，AD/DA，一些SPI設(shè)備，一些IIC設(shè)備。2.模擬處理器及其外圍設(shè)備。它可以模擬51系列，AVR，PIC，ARM和其他常用的主流微控制器。還可以根據(jù)原理圖直接編程到虛擬原型中。然后，您可以通過(guò)顯示和輸出查看輸入和輸出的效果。Protues創(chuàng)建了一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境，其中包含系統(tǒng)中的虛擬邏輯分析儀和示波器。同時(shí)，它還有4個(gè)主要功能模塊：智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS），完善的電路仿真功能（Prospice），獨(dú)特的MCU協(xié)同仿真功能（VSM），實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)。Protues提供了豐富的資源：1.PROTUES提供仿真組件資源：數(shù)字和模擬，交流和直流等幾千組件，以及超過(guò)30的組件庫(kù)模擬。2.PROTUES可以提供模擬儀器資源：示波器，邏輯分析儀，虛擬終端，SPI調(diào)試器，調(diào)試器I2C，信號(hào)發(fā)生器，圖案生成器，AC和DC電壓表，交流和直流電流計(jì)。從理論上說(shuō)，相同的儀器可以自由地的電路調(diào)用。3.除了真正的儀器，Protues還提供圖形顯示，以圖形方式實(shí)時(shí)顯示在線上變化的信號(hào)。它的工作原理類似于示波器，但具有更多功能。這些虛擬儀器具有理想的參數(shù)規(guī)格，例如非常高的輸入阻抗和極低的輸出阻抗。這些可以最大限度地減少儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。4.Protues提供了一種調(diào)試方法Protues為電路測(cè)試提供了豐富的測(cè)試信號(hào)。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬和數(shù)字信號(hào)。4.3WAVE6000軟件簡(jiǎn)介4.3.1軟件概況WAVE6000是南京威孚公司的微機(jī)開(kāi)發(fā)和編譯軟件，使用中文界面。用戶源程序的大小不受限制，并且存在廣泛的窗口顯示模式，這些模式允許程序執(zhí)行過(guò)程在多個(gè)方向上動(dòng)態(tài)顯示。得益于強(qiáng)大的項(xiàng)目管理功能，可以簡(jiǎn)單，輕松地管理單片機(jī)程序。4.3.2程序界面WAVE6000界面如圖4-3所示。圖4-3WAVE6000界面4.4程序流程各個(gè)程序的流程圖如下。4.4.1主程序流程圖主程序主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化，并通過(guò)調(diào)用子程序來(lái)確定跳轉(zhuǎn)方向和實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的報(bào)警功能和計(jì)算功能的運(yùn)算結(jié)果與限制值進(jìn)行比較。主程序流程圖如圖4-4所示。圖4-4主程序流程圖4.4.2采樣子程序流程圖采樣子程序是A/D0808的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生由于各種干擾錯(cuò)誤。為了減小誤差，它被采樣三次，并且將采樣值被存儲(chǔ)在2CH，2DH，2EH。采樣子程序流程圖如圖4-5所示。圖4-5采樣子程序流程圖4.4.3濾波子程序流程圖它可以從上面可以看出，取樣是為了減少系統(tǒng)誤差減小三次，并過(guò)濾子程序比較三個(gè)采樣值，取中間值作為實(shí)時(shí)溫度的值，并將其用于顯示和后續(xù)操作。濾波子程序流程圖如圖4-6所示。圖4-6濾波子程序流程圖4.4.4顯示子程序流程圖實(shí)時(shí)溫度和設(shè)定溫度在51H50H和分別存在。顯示子程序這兩個(gè)溫度轉(zhuǎn)換成BCD碼，并認(rèn)為它們?cè)?0H-75H。它把它們轉(zhuǎn)換成由查表的手段對(duì)應(yīng)段代碼，以及最后用動(dòng)態(tài)。顯示方法進(jìn)行顯示。顯示子程序流程圖如圖4.7所示。圖4-7顯示子程序流程圖4.4.5按鍵選擇流程圖延時(shí)程序確定是否按下按鈕，從而執(zhí)行條件轉(zhuǎn)換并改變?cè)O(shè)定值。設(shè)定值在50-150度范圍內(nèi)。當(dāng)溫度超過(guò)此范圍時(shí)，按鈕將不起作用。按鍵選擇流程圖如圖4-8所示。圖4-8按鍵選擇流程圖4.4.6PID控制子程序流程圖根據(jù)PID算法公式，PID算法程序使用兩個(gè)字節(jié)的追加程序，兩個(gè)字節(jié)的補(bǔ)程序，雙字節(jié)的無(wú)符號(hào)乘法的運(yùn)算程序，以及兩個(gè)字節(jié)符號(hào)乘法程序來(lái)實(shí)現(xiàn)PID式的編程。PID控制子程序流程圖如圖4-9所示。圖4-9PID算法程序流程圖當(dāng)中斷到來(lái)時(shí)，關(guān)閉計(jì)數(shù)器，清F0標(biāo)志位，返回主程序。T1中斷程序流程圖如圖4-10所示。圖4-10T1中斷子程序流程圖第5章結(jié)論這個(gè)設(shè)計(jì)選用總線技術(shù)及板塊化架構(gòu)，完成了通過(guò)型號(hào)為STC8952的單片機(jī)與型號(hào)為DS18B20的單線型智能化溫度傳感裝置構(gòu)成的智能型溫度測(cè)控體系，經(jīng)過(guò)P3.2口，單片機(jī)和溫度傳感裝置能夠互相發(fā)生數(shù)據(jù)，進(jìn)而一同實(shí)施對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)處置。通過(guò)配套程序的驅(qū)動(dòng)，單片機(jī)端設(shè)定并且傳送最高溫度值HT與最低溫度值LT給溫度傳感裝置，與此同時(shí)獲取溫度傳感裝置傳送來(lái)的目前溫度CT，實(shí)施對(duì)應(yīng)展示和相關(guān)處置。如果CT高于HT，那么燃亮紅色LED并且驅(qū)動(dòng)關(guān)停對(duì)照的繼電器，進(jìn)而實(shí)施報(bào)警提醒和終止加熱。如果CT小于LT，溫度調(diào)控裝置會(huì)燃亮藍(lán)色LED并且驅(qū)動(dòng)繼電器合上，進(jìn)而實(shí)施報(bào)警提醒和相關(guān)的加熱調(diào)控。以上能夠把實(shí)地溫度保持在最大值與最小值之間的某一范疇中除外，如果設(shè)定的最大值HT與最小值LT是相同的溫度值，那么溫度測(cè)控體系會(huì)確保實(shí)地溫度維持在對(duì)應(yīng)的恒溫形態(tài)。LCD會(huì)展示目前的時(shí)間和溫度、還有溫度的最大值與最小值。按鈕模塊能夠設(shè)置溫度的最大、最小值及對(duì)應(yīng)的調(diào)整時(shí)間。參考文獻(xiàn)[1]顧海林.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)探索[J].好家長(zhǎng),2017(56):256-256.[2]陳永祿,張莉.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2015(2):73-76.[3]王斌.基于單片機(jī)的室內(nèi)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2016,037(016):182-183.[4]邢睦紳.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[J].中國(guó)新通信,2015(13):109-109.[5]徐博.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].數(shù)碼世界,2016(12):160-161.[6]康妙,都廣玉.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J].中國(guó)電子商務(wù),2014(19):72-72.[7]熊浚儒,何文孝.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科技資訊,2019(12):16-18.[8]房馳,單文增.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[J].讀天下,2016(23).[9]陳劍.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)[J].黑龍江科技信息,2015(24):142-142.[10]張建興,任沁,王州強(qiáng).基于單片機(jī)技術(shù)的溫度控制系統(tǒng)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附錄（部分代碼）typedefstructPID{floatSetPoint;//設(shè)定目標(biāo)DesiredValuefloatProportion;//比例系數(shù)ProportionalConstfloatIntegral;//積分系數(shù)IntegralConstfloatDerivative;//微分系數(shù)DerivativeConstintLastError;//上次偏差intSumError;//歷史誤差累計(jì)值}PID;PIDstPID;//定義一個(gè)stPID變量下面是PID運(yùn)算的算法程序，通過(guò)PID運(yùn)算返回fOut，fOut的值決定是否加熱，加熱時(shí)間是多少。PID運(yùn)算的C實(shí)現(xiàn)代碼：floatPIDCalc(PID*pp,intNextPoint){intdError,Error;Error=pp->SetPoint*10-NextPoint;//偏差，設(shè)定值減去當(dāng)前采樣值pp->SumError+=Error;//