畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于pic單片機(jī)的電冰箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)16555

1、核準(zhǔn)通過(guò)，歸檔資料。未經(jīng)允許，請(qǐng)勿外傳！9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQGn8xp$R#-60ua3V,32KHZ;-26uA2V,睡眠模式下。全靜態(tài)設(shè)計(jì)；寬工作電壓；寬工作溫度范圍。由于PIC16F877具有FLASH工業(yè)特性，所以它極適合于那些可能會(huì)經(jīng)常改動(dòng)程序編碼的應(yīng)用。另外它的內(nèi)部的FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器不僅有掉電保護(hù)數(shù)據(jù)的功能，更重要的時(shí)它是由單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行控制操作的，即外部電路無(wú)法對(duì)其進(jìn)行讀寫(xiě)，所以有極高的數(shù)據(jù)保密性，這使得PIC16F877在加密性產(chǎn)

2、品中得到廣泛應(yīng)用。圖3-2 PIC16F877引腳圖PIC16F877輸入輸出接口：PIC16F877除了上述基本電路所占用的7只引腳外，其余的33支引腳都可當(dāng)做輸出、輸入接腳，輸入輸出端口是單片機(jī)基本界面，可以與周邊電路進(jìn)行電路控制和信號(hào)傳輸與檢測(cè)。引腳圖如圖3-11，PIC是8位的單片機(jī)，以接腳特性分組，每組盡量湊滿8支接腳，并將I/O命名為PORTA(RA0RA5)、PORTB(RB0RB7)、PORTC(RC0RC7)、PORTD(RD0RD7)和PORTE(RE0RE2)等，各分組接口特性說(shuō)明如下： PIC16F877的PORTA總共有6個(gè)位(RA0RA5)，PORTA的接腳可作為數(shù)

3、字輸出輸入端口，而系統(tǒng)重置后，PORTA自動(dòng)成為模擬輸入狀態(tài)，可讀取模擬輸入訊號(hào)。PORTB總共有8個(gè)位(RB0RB7)，可以撰寫(xiě)程序規(guī)劃輸入輸出方向、狀態(tài)，其中，要進(jìn)行燒錄時(shí)，使用到三支接腳，分別是Pin36(RB3/PGM)、Pin39(RB6/PGC)與Pin40(RB7/PGD)。 PORTC總共有8個(gè)位(RC0RC7)，除了可作為數(shù)位I/O外，還和一些特殊功能的周邊電路共享接腳，例如CCP（直流馬達(dá)控制）、I2C、SPI（同步串行通訊電路）、UART（異步串行傳輸電路）等等。 PORTD總共有8個(gè)位(RD0RD7)，可作一般數(shù)字I/O，并與PSP(Parallel Slave Por

4、t)并列傳輸接口共享。當(dāng)整體系統(tǒng)需要多單片機(jī)時(shí)，彼此可以經(jīng)由并列傳輸接口來(lái)快速傳輸資料。4 電冰箱控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件電路由PIC16F877單片機(jī)、直流電源供電電路、時(shí)鐘振蕩電路、制冷電路、指示燈電路、報(bào)警電路、鍵盤(pán)顯示電路、等組成。4.1 供電直流電源圖4-1 供電電路圖PIC單片機(jī)的供電都是通過(guò)如圖4-1供電電源獲得的。單片機(jī)需要+5V直流電源供電，但由于市電為220V，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)+5V直流電源。電源部分由以下幾部分組成：1）變壓：先通過(guò)變壓器將220V變?yōu)?2V，再采用單項(xiàng)橋式整流電路，將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，但是整流后還存在交直流分量，所以要通過(guò)濾波去除其中的交流部分。2

5、）穩(wěn)壓：選擇了大容量的電解電容作為濾波電容穩(wěn)壓由于整流后的電壓波動(dòng)很大，所以需要進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓部分選用了78系列三端穩(wěn)壓器。因?yàn)榉€(wěn)壓后面需要加二極管等元器件，所以穩(wěn)壓器件選7805。7805輸出的為5V，在穩(wěn)壓器前要加電容，用于抵消輸入線較長(zhǎng)時(shí)的電感效應(yīng)，以防止電路產(chǎn)生自激振蕩，穩(wěn)壓器輸出需要加兩個(gè)電容，一個(gè)用于消除輸出電壓中的高頻噪聲，另一個(gè)需要加電解電容，以減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。3）掉電保護(hù)部分：圖4-2 掉電記憶電路為實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)功能需要加一個(gè)大容量電容，在電源掉電時(shí)給單片機(jī)供電。電路圖如圖4-2所示。二極管為保護(hù)作用，在V1正常工作時(shí)，D2導(dǎo)通，電容C9充電，當(dāng)?shù)?/p>

6、電時(shí)，D2截止，由于電容為法拉電容，,電容量很大，儲(chǔ)能量很大。V1掉電時(shí)，電容放電，作為備用電源，可使單片機(jī)正常工作。4.2 時(shí)鐘震蕩電路圖4-3 時(shí)鐘振蕩電路XTAL1和XTAL2分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，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)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(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。時(shí)鐘震蕩電路如圖4-3，該電路由PIC16F877的XTAL1和XTAL2腳內(nèi)電路及外接的晶體和外接電容等組成。震蕩電路產(chǎn)生的震蕩信號(hào)提供給微電腦電路作為時(shí)基信號(hào)。

7、選用4M晶體，則提供的指令頻率為1us.4.3 制冷部分電路制冷部分電路如圖4-4 圖4-4 壓縮機(jī)電路4 壓縮機(jī)壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的心臟，它在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下壓縮和輸送制冷劑蒸汽，使制冷循環(huán)得以實(shí)現(xiàn)。在電冰箱中多采用活塞式和旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，一般為封閉式結(jié)構(gòu)。壓縮機(jī)的機(jī)械部分比較簡(jiǎn)單，下面重點(diǎn)對(duì)壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行介紹。壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)一般采用單相異步電動(dòng)機(jī)，輸出功率在1.5kw以上的全封閉式壓縮機(jī)組才使用三相異步電動(dòng)機(jī)。壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)的種類:(1)單向電阻分相式異步電動(dòng)機(jī)電子主繞組與副繞組在空間相差90電角嵌放，副繞組與啟動(dòng)繼電器相接。接通電源后，因副繞組線細(xì)、匝數(shù)又少，阻抗、感抗與主繞組不同，于是形成旋轉(zhuǎn)

8、磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到75%左右的同步轉(zhuǎn)矩時(shí)，啟動(dòng)繼電器切斷副繞組，這時(shí)只有主繞組參與運(yùn)行。這種電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，啟動(dòng)電流較大，適用功率為40W130W。(2)單相電容啟動(dòng)式異步電動(dòng)機(jī)這種電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能與電阻分相式基本相同，只是在副繞組中串聯(lián)一啟動(dòng)電容(45uF100uF)。副繞組線細(xì)、匝數(shù)多，啟動(dòng)容易。啟動(dòng)完成后繼電器動(dòng)作，切斷副繞組，只有主繞組參與運(yùn)行。具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，啟動(dòng)電流較小的特點(diǎn)，適用功率40W300W。(3)單相電容啟動(dòng)電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)這種電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能與上述二種基本相同，不過(guò)電路中有兩只電容。電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，兩電容并聯(lián)，增大了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。啟動(dòng)完成后

9、，啟動(dòng)繼電器將啟動(dòng)電容切斷、運(yùn)轉(zhuǎn)電容仍接于電路中。具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，運(yùn)行電流較小的特點(diǎn)，多用于日產(chǎn)冰箱。4 壓縮機(jī)在電冰箱這類小型制冷設(shè)備中，制冷壓縮機(jī)多采用單相分相式異步電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)繼電器的作用是幫助電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，啟動(dòng)完成后自動(dòng)斷開(kāi)副繞組，避免燒壞副繞組線圈。常用的啟動(dòng)繼電器有以下幾種。(1)重錘式啟動(dòng)繼電器重錘式啟動(dòng)繼電器是目前電冰箱中廣泛采用的啟動(dòng)元件，主要有繼電器線圈、銜鐵、重錘、動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)等組成。工作原理如下：可由電冰箱的電器原理圖進(jìn)行分析。在接通電源瞬間，電流經(jīng)溫控器、過(guò)載保護(hù)器，進(jìn)入壓縮機(jī)主繞組，通電繼電器線圈形成回路，因此時(shí)電流較大，電磁力克服重錘重力而使副線圈接通，于是滿足

10、了電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成條件，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。待電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完成后，因此時(shí)線路中電流趨向于正常值，這時(shí)電磁力不足以克服重錘重力，于是在重錘重力作用下，斷開(kāi)觸點(diǎn)，這時(shí)只有主繞組參與運(yùn)行。(2)PTC啟動(dòng)器PTC啟動(dòng)器結(jié)構(gòu)與工作原理如下：PTC元件是具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻，是一種鈦酸鋇半導(dǎo)體陶瓷晶體。PTC在剛加上電壓時(shí)，溫度低、電阻小，呈現(xiàn)“低阻”狀態(tài)，此后PTC啟動(dòng)繼電器由于自身發(fā)熱而升溫，在1s以內(nèi)溫度升高到居里點(diǎn)以上，電阻值急劇增大，呈現(xiàn)“高阻”狀態(tài)，電流大幅度減小，幾乎成為斷路。溫控器接通時(shí)，電流通過(guò)壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)主繞組，同時(shí)經(jīng)過(guò)PTC啟動(dòng)器進(jìn)入電動(dòng)機(jī)副繞組，這時(shí)壓縮機(jī)啟動(dòng)，因PTC啟動(dòng)器自身

11、發(fā)熱升溫，超過(guò)居里點(diǎn)，電阻值急劇增大，副繞組相當(dāng)于斷路只有主繞組參與運(yùn)行。壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)后PTC溫度下降，約3min5min后，又可以重新啟動(dòng)。因PTC啟動(dòng)器無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)噪音、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、受電壓波動(dòng)影響小、與電動(dòng)機(jī)匹配條件較寬松，因而有代替重錘啟動(dòng)繼電器的趨勢(shì)。PTC常溫電阻值可用萬(wàn)用表測(cè)量，也可直接讀取。如松下330M355型啟動(dòng)器，電阻值33，耐壓355V；470N400型啟動(dòng)器，電阻值47，耐壓400V。東芝、日立壓縮機(jī)配用PTC電阻一般取22，松下、三菱壓縮機(jī)取30，國(guó)產(chǎn)上菱壓縮機(jī)取100。選用PTC時(shí)，可根據(jù)壓縮機(jī)功率特性，主要從常溫電阻、最大沖擊電流等考慮選擇合適的PTC元件型號(hào)

12、。(3)電容啟動(dòng)器電容啟動(dòng)器是一種輔助啟動(dòng)裝置，主要用于冷藏箱等制冷設(shè)備中。其作用是在增加啟動(dòng)電流的前提下，增加電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電源電壓低時(shí)，壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難，這時(shí)電動(dòng)機(jī)電流增大，會(huì)導(dǎo)致過(guò)載保護(hù)器開(kāi)路，甚至燒壞電動(dòng)機(jī)繞組。在這種情況下，采用電容輔助啟動(dòng)裝置，就可解決這一問(wèn)題。電容器的好壞的判別方法：測(cè)量前，先將電容器兩引線短接，使其放電。然后用萬(wàn)用表兩表筆分別接電容器兩引線，正常情況下，萬(wàn)用表兩指針由電阻大的方向向電阻小的方向偏移，然后再回偏。否則說(shuō)明電容已損壞，應(yīng)按原容量、耐壓更換新件。4.3.3 過(guò)載保護(hù)器過(guò)載保護(hù)器一般有外接式和內(nèi)埋式兩大類。工作原理如下： (1)外接式外接過(guò)載保

13、護(hù)器由雙金屬片，動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)、電熱絲和外殼組成。一般串聯(lián)在主電路中使用。當(dāng)有較大電流流過(guò)時(shí)，電熱絲發(fā)熱升溫，雙金屬片受熱彎曲，觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷電源，以保護(hù)壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)不被燒壞。當(dāng)電熱絲冷卻后，雙金屬片恢復(fù)原狀，又可接通電源。(2)內(nèi)埋式內(nèi)埋式過(guò)熱保護(hù)繼電器一般用于功率較大的全封閉式壓縮機(jī)中，直接控制繞組溫度，使用中只要繞組溫度超出正常范圍，即可切斷電源。壓縮機(jī)電路中，壓縮機(jī)的得電與否，主要是靠繼電器決定的。當(dāng)RB5為高電平的時(shí)候，使得三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，并且線路中的LED發(fā)光，對(duì)電路作指示作用，這樣，繼電器就形成回路，線圈得電。則控制220V接入壓縮機(jī)的開(kāi)關(guān)閉合，壓縮機(jī)得電工作。其中風(fēng)機(jī)和化霜

14、中的LDE顯示功能與此電路中的原理相同，如圖4-5。圖4-5 壓縮機(jī)指示電路當(dāng)三極管基級(jí)得電導(dǎo)通。繼電器線圈的電，則開(kāi)關(guān)閉合，壓縮機(jī)得電工作。當(dāng)RB5為低電平時(shí)，三極管不導(dǎo)通，使得幾點(diǎn)起的線圈中有沒(méi)有消耗的電感。所以，必須在繼電器線圈兩側(cè)并聯(lián)一個(gè)二極管，其目的是在繼電器由工作到不工作的過(guò)程中使線路形成回路。防止線圈燒壞。報(bào)警電路中通過(guò)I/O口為高電平時(shí)，使三極管導(dǎo)通，通過(guò)VCC通電使發(fā)光二級(jí)導(dǎo)通發(fā)光，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)故障的提示作用，如圖4-6。圖4-6 報(bào)警指示電路4.4 按鍵顯示電路圖4-7 鍵盤(pán)電路鍵盤(pán)電路如圖4-7,。此設(shè)計(jì)采用四個(gè)按鍵，其功能分別為模式切換，+鍵，-鍵，和確認(rèn)鍵。通過(guò)按鍵來(lái)實(shí)

15、現(xiàn)對(duì)空調(diào)的控制。當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，按鍵對(duì)應(yīng)的端口為低電平。當(dāng)按鍵抬起時(shí)，單片機(jī)的端口為高電平。電阻的作用是為了避免對(duì)端口通入過(guò)高電壓。圖4-8 液晶顯示電路顯示電路中使用了HS12864-15系列LCD液晶顯示屏，電路圖如圖4-8。HS12864-15 系列中文圖形液晶模塊的特性主要由其控制器 ST7920 決定。ST7920 同時(shí)作為控制器和驅(qū)動(dòng)器，它可提供 33 路 com 輸出和 64 路 seg 輸出。 在驅(qū)動(dòng)器 ST7921 的配合下，最多可以驅(qū)動(dòng) 25632 點(diǎn)陣液晶。漢升實(shí)業(yè)的 HS12864-15 系列產(chǎn)品有 HS12864-12（有 V3.0 版本和V4.0 版本流通市場(chǎng)）和

16、 HS12864-15B，HS12864-15C。HS12864-15 系列產(chǎn)品硬件特性如下：1、提供 8 位，4 位并行接口及串行接口可選；2、并行接口適配 M6800 時(shí)序 自動(dòng)電源啟動(dòng)復(fù)位功能；3、內(nèi)部自建振蕩源；4、 6416 位字符顯示 RAM（DDRAM 最多 16 字符4 行，LCD 顯示范圍 162 行）；5、 2M 位中文字型 ROM（CGROM），總共提供 8192 個(gè)中文字型（1616 點(diǎn)陣）；6、 16K 位半寬字型 ROM(HCGROM)，總共提供 126 個(gè)西文字型（168 點(diǎn)陣）；7、 6416 位字符產(chǎn)生 RAM（CGRAM）。HS12864-15 系列產(chǎn)品硬件

17、特性如下：1、文字與圖形混合顯示功能；2、畫(huà)面清除功能 光標(biāo)歸位功能 顯示開(kāi)/關(guān)功能；3、光標(biāo)顯示/隱藏功能；4、顯示字體閃爍功能 光標(biāo)移位功能功能；5、顯示移位功能；6、垂直畫(huà)面旋轉(zhuǎn)功能 反白顯示功能；7、休眠模式。表4.1 HS12864的接口名稱型態(tài)電平功能描述并口串口VCCI-模塊電源輸入（未注明為 5V）GNDI-電源地V0I-對(duì)比度調(diào)節(jié)端V0OUTI-液晶驅(qū)動(dòng)電壓輸出端PSBIH/L并口/串口選擇：H 并口;L 串口*RSTIH/L復(fù)位信號(hào)，低有效RS(CS)IH/L寄存器選擇端： H 數(shù)據(jù);L 指令片選，低有效R/W(SID)IH/L讀/寫(xiě)選擇端：H 讀L 寫(xiě)串行數(shù)據(jù)線E(SCL

18、K)IH/L使能信號(hào)串行時(shí)鐘輸入DB0-DB3I/O-數(shù)據(jù)總線低四位空接DB4-DB7I/O-數(shù)據(jù)總線高四位，4 位并口時(shí)空接空接CS1I屏幕選擇CS2I屏幕選擇4.5 溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)中采用了DS18B20溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電冰箱的冷凍室和冷藏室的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。電路連接方式如圖4-9。圖4-9 溫度檢測(cè)電路DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，

19、潔凈室測(cè)溫，彈藥庫(kù)測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。外部結(jié)構(gòu)圖如圖4-10 圖4-10 DS18B20外部結(jié)構(gòu)DSB18B20具有如下特點(diǎn)：（1）獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（2）測(cè)溫范圍 55+125。（3）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個(gè)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫，如果數(shù)量過(guò)多，會(huì)使供電電源電壓過(guò)低，從而造成信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定。（4）工作電源: 35V/DC（5）在使用中不需要任何外圍元件（6）測(cè)量結(jié)果以

20、912位數(shù)字量方式串行傳送（7）不銹鋼保護(hù)管直徑 6（8） 適用于DN1525, DN40DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫（9）標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, M12X1.5, G1/2”任選（10）PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。DS18B20的工作原理：DS18B20測(cè)溫原理如圖4-11所示。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)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。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。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)

21、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)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖中的斜率累加器用于補(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。溫度寄存器=0高溫度系數(shù)晶振=0預(yù)置低溫度系數(shù)晶振計(jì)數(shù)器1預(yù)置比較斜率累加器計(jì)數(shù)器2圖4-11 DS18B20的工作原理DS18B20有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件：（1）光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開(kāi)始8位 （

22、28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用 是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0， 這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際 溫度。 例如+125的數(shù)字輸出為FE6FH，-55

23、的數(shù)字輸出為FC90H 。（3）DS18B20溫度傳感器的存儲(chǔ)器 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。（4）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下：配置寄存器結(jié)構(gòu) 配置寄存器結(jié)構(gòu)TMR1R011111 低五位一直都是1，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用 戶不要去改動(dòng)。R1和R0用來(lái)設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位）溫度分辨率設(shè)置表表4.3 溫度分辨率R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間009

24、位0110位1011位375ms1112位750ms高速暫存存儲(chǔ)器：高速暫存存儲(chǔ)器由9個(gè)字節(jié)組成，其分配如表所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在 高速暫存存儲(chǔ)器的第0和第1個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過(guò)單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表1所示。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算： 當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。 暫存寄存器分布寄存器內(nèi)容字節(jié)地址溫度值低位（LS Byte）0溫度值高位（MS Byte）1高溫限值 （TH）2低溫限值 （TL）3配置寄存器4保留5保留6保留7CRC校驗(yàn)值8 根據(jù)DS18B20的

25、通訊協(xié)議，主機(jī)（單片機(jī)）控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行 復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后 釋放，當(dāng)DS18B20收到信號(hào)后等待1660微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。4.6 系統(tǒng)總原理圖圖4-12 系統(tǒng)總原理圖5 電冰箱控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)5.1 編程思路 由于PIC單片機(jī)的匯編語(yǔ)言指令較少，而且執(zhí)行速度快，所以本次設(shè)計(jì)采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。為了方便系統(tǒng)的改進(jìn)，所以在編程時(shí)把軟件模塊

26、化。下面就對(duì)冰箱控制這一方面予以說(shuō)明。因?yàn)镻IC單片機(jī)的匯編語(yǔ)言與51單片機(jī)差別較大，所以本文在附錄中介紹了一些程序中用到的語(yǔ)句。 主程序下面對(duì)所用到的標(biāo)志寄存器進(jìn)行定義，如表5.1到5.4表5.1 flag a的定義76543210中斷計(jì)時(shí)用于強(qiáng)制化霜30min中斷計(jì)時(shí)用于補(bǔ)償按鍵子程序中斷計(jì)時(shí) 采樣用冷藏、冷凍均壞時(shí)計(jì)時(shí)自動(dòng)除霜30min,風(fēng)機(jī)延時(shí)15m,屏蔽報(bào)警90min計(jì)時(shí)18h計(jì)時(shí)5min延時(shí)計(jì)時(shí)中斷計(jì)時(shí)，用于強(qiáng)制化霜計(jì)時(shí)表5.2 flag b的定義76543210采樣結(jié)束標(biāo)志屏蔽報(bào)警90min標(biāo)志風(fēng)機(jī)延時(shí)15min標(biāo)志自動(dòng)化霜30min標(biāo)志延時(shí)保護(hù)5min標(biāo)志強(qiáng)制化霜30s標(biāo)志強(qiáng)制

27、化霜結(jié)束標(biāo)志掉電檢測(cè)標(biāo)志表5.3 flag c 的定義76543210自檢標(biāo)志冷凍故障標(biāo)志冷藏故障標(biāo)志全壞關(guān)機(jī)標(biāo)志全壞開(kāi)機(jī)標(biāo)志紅燈閃滅標(biāo)志紅燈閃亮標(biāo)志超溫報(bào)警標(biāo)志表5.4 flag d 的定義76543210壓機(jī)已關(guān)標(biāo)志中斷計(jì)時(shí)用于紅燈閃賦掉電檢測(cè)次數(shù)標(biāo)志掉電記憶標(biāo)志冷藏關(guān)機(jī)冷藏開(kāi)機(jī)冷凍關(guān)機(jī)冷凍開(kāi)機(jī) 對(duì)端口的定義表5.5 Port A的定義76543210壓縮機(jī)風(fēng)機(jī)化霜表5.6 Port B的定義76543210報(bào)警裝置門(mén)開(kāi)關(guān)檢測(cè)按鍵1按鍵2按鍵3按鍵4表5.7 Port C的定義76543210冷凍室溫度冷藏室溫度主程序是整個(gè)電冰箱的總控制程序，如控制各單元初始化、控制中斷、定時(shí)、顯示，鍵盤(pán)

28、程序的啟動(dòng)與重復(fù)等。主程序流程圖如圖5-1所示。NYNY調(diào)用檢測(cè)掉電子程序掉電標(biāo)志b,0=1?無(wú)條件跳轉(zhuǎn)到休眠狀態(tài)調(diào)用強(qiáng)制化霜按鍵子程序調(diào)用強(qiáng)制化霜子程序強(qiáng)制化霜結(jié)束標(biāo)志c,1=1?無(wú)條件跳轉(zhuǎn)到main調(diào)用壓機(jī)累計(jì)工作18h程序調(diào)用延時(shí)保護(hù)5min程序調(diào)用自動(dòng)化霜30min程序調(diào)用風(fēng)機(jī)延時(shí)15min程序調(diào)用屏蔽報(bào)警90min程序開(kāi)始初始化調(diào)用故障處理子程序調(diào)用超溫報(bào)警紅燈閃亮子程序調(diào)用控制壓機(jī)子程序調(diào)用控制風(fēng)機(jī)子程序NY清WDT 初始化采樣結(jié)束c,7=1?清采樣結(jié)束標(biāo)志c,7=0調(diào)用檢測(cè)冷藏傳感器程序調(diào)用檢測(cè)冷凍傳感器程序調(diào)用控制冷藏室溫度程序調(diào)用控制冷凍室溫度程序清WDT 無(wú)條件跳轉(zhuǎn)到主程序

29、開(kāi)始圖5-1 主程序流程圖5.3 冷藏室溫度控制檢測(cè)冷藏室的溫度是否到達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī)條件，達(dá)到條件則置關(guān)機(jī)標(biāo)志位置1，否則清標(biāo)志位。溫度控制流程圖如圖5-2。 YYYNNYN返回冷藏傳感器溫度冷藏開(kāi)機(jī)溫度置冷藏開(kāi)機(jī)d,2清冷藏關(guān)機(jī)d,3冷藏關(guān)機(jī)d,3=1?返回置冷藏關(guān)機(jī)d,3清冷藏開(kāi)機(jī)d,2Control:冷藏壞c,5=1?返回冷藏傳感器溫度冷藏關(guān)機(jī)溫度 圖5-2 冷藏室溫度控制子程序流程圖 5.4 冷凍室溫度控制 檢測(cè)冷凍室的溫度是否到達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī)條件，達(dá)到條件則置關(guān)機(jī)標(biāo)志位置1，否則清標(biāo)志位。同時(shí)還要判斷是否超溫報(bào)警。冷凍室溫度控制如圖5-3注：圖中l(wèi)dcg表示冷凍傳感，ldkj表示冷凍開(kāi)機(jī)，ldg

30、j表示冷凍關(guān)機(jī)，talarm表示超溫報(bào)警。N返回NNY返回返回YNControl d:返回Y冷凍傳感器壞？清超溫報(bào)警c,0RldcgldkjY置冷凍開(kāi)機(jī)d,0清冷凍關(guān)機(jī)d,1Rldcgtalarm置冷凍報(bào)警c,0清冷凍報(bào)警c,0清超溫報(bào)警c,0Rldcgldgj置冷凍關(guān)機(jī)d,1清冷凍開(kāi)機(jī)d,0返回圖5-3 冷凍室溫度控制子程序流程圖5.5 故障處理子程序 檢測(cè)傳感器是否故障，如果。有一個(gè)傳感器故障，則由另一個(gè)傳感器單獨(dú)工作，如果兩個(gè)都故障，調(diào)用開(kāi)關(guān)機(jī)二十分鐘循環(huán)程序。故障處理如圖5-4。Bad:YlcbadYNN bad1cdg返回冷藏壞c,5=1？清全壞開(kāi)機(jī)c,3清全壞關(guān)機(jī)c,4無(wú)條件跳轉(zhuǎn)到

31、 ldbad冷凍壞c,6=1？冷藏壞c,5=1？Y圖5-4 故障檢測(cè)流程圖返回返回YYcdkN返回Y返回YY返回返回NYN返回YNN全壞開(kāi)機(jī)c,3=1？全壞關(guān)機(jī)c,4=1？置全壞開(kāi)機(jī)c,320mrt20m 延時(shí)保護(hù)=1？置冷凍關(guān)機(jī)d,1置冷藏關(guān)機(jī)d,3清冷凍開(kāi)機(jī)d,0清冷藏開(kāi)機(jī)d,2計(jì)時(shí)a,4=1？清flag a,4Rt20m-1=0？清全壞關(guān)機(jī)d,4置全壞開(kāi)機(jī)d,320minrt20min 置冷藏開(kāi)機(jī)d,2置冷凍開(kāi)機(jī)d,0清冷藏關(guān)機(jī)d,1清冷凍關(guān)機(jī)d,3計(jì)時(shí)a,4=1？返回N清計(jì)時(shí)標(biāo)志a,4Rt20min-1=0？NT20m0rt20m0T20m1 rt20m1清全壞開(kāi)機(jī)d,3置全壞關(guān)機(jī)d,

32、45.6 掉電檢測(cè)子程序 檢測(cè)是否掉電，掉電則把相應(yīng)標(biāo)志位置位。掉電檢測(cè)流程圖如圖5-5。N返回YYNYTestpd:清掉電記憶d,4清掉電檢測(cè)次數(shù)標(biāo)志d,5賦掉電檢測(cè)次數(shù)標(biāo)志d,5=120rpd置掉電標(biāo)志d,5Rpd-1=0?清賦掉電檢測(cè)次數(shù)標(biāo)志d,5置掉電標(biāo)志d,4掉電否？b,0=0?圖5-5 掉電檢測(cè)流程圖結(jié) 論此設(shè)計(jì)的電冰箱控制系統(tǒng)采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電冰箱實(shí)現(xiàn)控制，單片機(jī)控制家電的方式靈活、簡(jiǎn)單、實(shí)用。此設(shè)計(jì)的電冰箱能夠?qū)﹄娫磳?shí)行電源過(guò)欠壓保護(hù)，使電冰箱在正常電壓范圍內(nèi)工作。也可以實(shí)現(xiàn)上面所述的對(duì)冷凍室溫度、冷藏室溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，并顯示當(dāng)前工作狀態(tài)，同時(shí)也具備自動(dòng)除霜功能。在電冰箱的運(yùn)

33、行過(guò)程中，要不斷的對(duì)電冰箱的當(dāng)前工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，電冰箱停機(jī)并報(bào)警顯示。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，加深了對(duì)智能控制技術(shù)的理解，基本上掌握了進(jìn)行一次設(shè)計(jì)所要經(jīng)歷的步驟，通過(guò)對(duì)課題進(jìn)行分析、查閱資料，進(jìn)行軟件和硬件的設(shè)計(jì)，整理說(shuō)明書(shū)直到最后完成整個(gè)設(shè)計(jì)。作為大學(xué)階段一次重要的學(xué)習(xí)經(jīng)歷我感覺(jué)自己受益非淺，同時(shí)深深的感覺(jué)到自己的學(xué)習(xí)能力在不斷提高，兩個(gè)月的時(shí)間就這樣匆匆的過(guò)去了， 對(duì)設(shè)計(jì)由一無(wú)所知到現(xiàn)在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用。這次設(shè)計(jì)對(duì)我們的鍛煉是多方面的，除了對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程熟悉外，還進(jìn)一步提高了作圖，AUTOCAD軟件、protel的使用，說(shuō)明書(shū)編輯，各種信息的采集和分析，對(duì)WOR

34、D文檔的使用等多方面的能力。不久的將來(lái)我們就要走上工作崗位，這樣的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)已經(jīng)不多了，我們應(yīng)該非常重視。若將此系統(tǒng)中的PIC單片機(jī)改為引腳更多的PIC單片機(jī)，并留出串行口，增加網(wǎng)絡(luò)模塊兒電路，就可以方便的通過(guò)MODEM與網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，這樣即使出門(mén)在外也及時(shí)處理一些問(wèn)題。在科技高速發(fā)展的今天，如果再應(yīng)用模糊控制技術(shù)加入到電冰箱的控制系統(tǒng)，這樣的電冰箱就近乎是完美的！時(shí)間倉(cāng)促，在短短的2個(gè)月里完成這么復(fù)雜的控制系統(tǒng)，一定存在缺點(diǎn)和不足，望老師和同學(xué)批評(píng)指正。致 謝行文至此，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的書(shū)面稿即將完成，回顧約兩個(gè)月的設(shè)計(jì)過(guò)程，我作為一名自動(dòng)化專業(yè)的畢業(yè)生深感受益匪淺，在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，努

35、力將大學(xué)四年所學(xué)到的專業(yè)理論知識(shí)與設(shè)計(jì)實(shí)踐相結(jié)合，既使得自己在理論方面有了鞏固和提高，同時(shí)又鍛煉了動(dòng)手能力，學(xué)到了許多書(shū)本上沒(méi)有的寶貴知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)今后無(wú)論是升學(xué)，還是就業(yè)都幫助很大，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的親身實(shí)踐對(duì)將來(lái)的工程師進(jìn)行中大規(guī)模的設(shè)計(jì)任務(wù)打好了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)還讓我對(duì)單片機(jī)有了一個(gè)更新的認(rèn)識(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)，對(duì)基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)有了更多的感性與理性認(rèn)識(shí)，深刻懂得了產(chǎn)品只有努力提高其性價(jià)比才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也只有不斷提高其可靠性，穩(wěn)定性才能適應(yīng)復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。本次設(shè)計(jì)，自始至終，都得到了張文霞的熱情指導(dǎo)，熱心幫助和勉勵(lì)，同時(shí)，我也得到了身邊同學(xué)的幫助

36、與合作，正是在他們的鼓勵(lì)，支持與幫助下，我才能克服設(shè)計(jì)過(guò)程中迎面而來(lái)的一個(gè)又一個(gè)困難，較為圓滿的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。通過(guò)此次設(shè)計(jì)任務(wù)，深刻了解了基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)得開(kāi)發(fā)過(guò)程，各項(xiàng)工作的開(kāi)發(fā)步驟，硬件接口電路的設(shè)計(jì)、軟件程序的編制、軟硬件的調(diào)試以及仿真器的使用等。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐，看到了自己在實(shí)踐及理論上存在的不足，明白了差距，也增強(qiáng)了學(xué)好本專業(yè)的信心和決心。在老師的幫助下，較為圓滿的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，這一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，我們也基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。但是由于自己也是第一次從事這樣一個(gè)較為系統(tǒng)得工程設(shè)計(jì)，明顯經(jīng)驗(yàn)欠缺，同時(shí)也限于本人學(xué)識(shí)，能力有限，錯(cuò)誤疏漏之處唯恐唯免，衷心希望廣大老師，同學(xué)批

37、評(píng)指正。值得再次提及的是，本次設(shè)計(jì)過(guò)程中張文霞老師不僅在知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)上悉心指導(dǎo)，熱心幫助，在嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)上也給大家樹(shù)立了很好的榜樣，沒(méi)有張老師的熱心教誨，本次設(shè)計(jì)定是步履維艱。在此，再次對(duì)幫助過(guò)我的老師及同學(xué)表示衷心的感謝。參考文獻(xiàn)1 張明峰. PIC單片機(jī)入門(mén)與實(shí)戰(zhàn)【M】.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.2 周惠潮.常用電子元件【M】.3 張靖，劉少?gòu)?qiáng).檢測(cè)技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)【M】.北京：中國(guó)電力出版社，200214 李世平，韋增亮，戴凡. PC計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)及其應(yīng)用【M】.西安：西安電子科技大學(xué)出版社.5 李學(xué)海. PIC單片機(jī)實(shí)用教程【M】.6 孫傳友等著.測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)【M】.7 何

38、克忠，李偉.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)【M】.8 王道憲.Microchip PIC 系列單片機(jī)原理應(yīng)用與開(kāi)發(fā)【M】.9 劉建輝.單片機(jī)智能控制技術(shù)【M】.10 談世哲.Protel DXP 2004電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與典型范例【M】.北京：電子工業(yè)出版社，2007.911 李學(xué)海. PIC單片機(jī)原理【M】.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.12 李學(xué)海.PIC單片機(jī)實(shí)踐.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.13 陳建新. PIC單片機(jī)開(kāi)發(fā)實(shí)用與實(shí)驗(yàn)工具制作.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.14 孫安青，PIC單片機(jī)實(shí)用C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)與典型事例【M】.北京：中國(guó)電力出版社，2008.15 李榮

39、正.PIC單片機(jī)習(xí)題與解答【M】.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200616 Schroeder，ME Wolman，RL Wetterneck，TB Carayon，PTubing misload allowsfree flow event with smart intravenous infusion pumpJAnesthesiology，2006 18 K K Thariyan，Sanjeev Verma，S RTaneja，R C Gupta，S S AhluwaliaDesign and Development of a Unique Drop Sensing Unit for I

40、nfusion PumpJ，Journal ofScientific&Industrial Research，2002 20 LinderAGlobalTelemedicine ReportJJournal of Telemedicine and Telecare，1996附 錄1 .PIC16F877單片機(jī)指令系統(tǒng)：2 微機(jī)發(fā)展史IEEE的論文 劍橋大學(xué)，2004/2/5莫里斯 威爾克斯計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室劍橋大學(xué)第一臺(tái)存儲(chǔ)程序的計(jì)算開(kāi)始出現(xiàn)于1950前后，它就是1949年夏天在劍橋大學(xué)，我們創(chuàng)造的延遲存儲(chǔ)自動(dòng)電子計(jì)算機(jī)（EDSAC）。最初實(shí)驗(yàn)用的計(jì)算機(jī)是由象我一樣有著廣博知識(shí)的人構(gòu)造的。我們?cè)陔娮?/p>

41、工程方面都有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，并且我們深信這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)我們大有裨益。后來(lái)，被證明是正確的，盡管我們也要學(xué)習(xí)很多新東西。最重要的是瞬態(tài)一定要小心應(yīng)付，雖然它只會(huì)在電視機(jī)的熒幕上一起一個(gè)無(wú)害的閃光，但是在計(jì)算機(jī)上這將導(dǎo)致一系列的錯(cuò)誤。在電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們經(jīng)常陷入兩難的境地。舉例來(lái)說(shuō)，我可以使用真空二級(jí)管做為門(mén)電路，就象在EDSAC中一樣，或者在兩個(gè)柵格之間用帶控制信號(hào)的五級(jí)管，這被廣泛用于其他系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這類的選擇一直在持續(xù)著直到邏輯門(mén)電路開(kāi)始應(yīng)用。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域工作的人都應(yīng)該記得TTL，ECL和CMOS，到目前為止，CMOS已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位。在最初的幾年，IEE（電子工程師協(xié)會(huì)）仍然由動(dòng)力工程占據(jù)主

42、導(dǎo)地位。為了讓IEE 認(rèn)識(shí)到無(wú)線工程和快速發(fā)展的電子工程并行發(fā)展是它自己的一項(xiàng)權(quán)利，我們不得不面對(duì)一些障礙。由于動(dòng)力工程師們做事的方式與我們不同，我們也遇到了許多困難。讓人有些憤怒的是，所有的IEE出版的論文都被期望以冗長(zhǎng)的早期研究的陳述開(kāi)頭，無(wú)非是些在早期階段由于沒(méi)有太多經(jīng)驗(yàn)而遇到的困難之類的陳述。 60年代的鞏固階段60年代初，個(gè)人英雄時(shí)代結(jié)束了，計(jì)算機(jī)真正引起了重視。世界上的計(jì)算機(jī)數(shù)量已經(jīng)增加了許多，并且性能比以前更加可靠。這些我認(rèn)為歸因與高級(jí)語(yǔ)言的起步和第一個(gè)操作系統(tǒng)的誕生。分時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始起步，并且計(jì)算機(jī)圖形學(xué)隨之而來(lái)。綜上所述，晶體管開(kāi)始代替正空管。這個(gè)變化對(duì)當(dāng)時(shí)的工程師們是個(gè)不可回避

43、的挑戰(zhàn)。他們必須忘記他們熟悉的電路重新開(kāi)始。只能說(shuō)他們鼓起勇氣接受了挑戰(zhàn)，盡管這個(gè)轉(zhuǎn)變并不會(huì)一帆風(fēng)順。小規(guī)模集成電路和小型機(jī)很快，在一個(gè)硅片上可以放不止一個(gè)晶體管，由此集成電路誕生了。隨著時(shí)間的推移，一個(gè)片子能夠容納的最大數(shù)量的晶體管或稍微少些的邏輯門(mén)和翻轉(zhuǎn)門(mén)集成度達(dá)到了一個(gè)最大限度。由此出現(xiàn)了我們所知道7400系列微機(jī)。每個(gè)門(mén)電路或翻轉(zhuǎn)電路是相互獨(dú)立的并且有自己的引腳。他們可通過(guò)導(dǎo)線連接在一起，作成一個(gè)計(jì)算機(jī)或其他的東西。這些芯片為制造一種新的計(jì)算機(jī)提供了可能。它被稱為小型機(jī)。他比大型機(jī)稍遜，但功能強(qiáng)大，并且更能讓人負(fù)擔(dān)的起。一個(gè)商業(yè)部門(mén)或大學(xué)有能力擁有一臺(tái)小型機(jī)而不是得到一臺(tái)大型組織所需昂

44、貴的大型機(jī)。隨著微機(jī)的開(kāi)始流行并且功能的完善，世界急切獲得它的計(jì)算能力但總是由于工業(yè)上不能規(guī)模供應(yīng)和它可觀的價(jià)格而受到挫折。微機(jī)的出現(xiàn)解決了這個(gè)局面。計(jì)算消耗的下降并非起源與微機(jī)，它本來(lái)就應(yīng)該是那個(gè)樣子。這就是我在概要中提到的“通貨膨脹”在計(jì)算機(jī)工業(yè)中走上了歧途之說(shuō)。隨著時(shí)間的推移，人們比他們付出的金錢(qián)得到的更多。硬件的研究我所描述的時(shí)代對(duì)于從事計(jì)算機(jī)硬件研究的人們是令人驚奇的時(shí)代。7400系列的用戶能夠工作在邏輯門(mén)和開(kāi)關(guān)級(jí)別并且芯片的集成度可靠性比單獨(dú)晶體管高很多。大學(xué)或各地的研究者，可以充分發(fā)揮他們的想象力構(gòu)造任何微機(jī)可以連接的數(shù)字設(shè)備。在劍橋大學(xué)實(shí)驗(yàn)室力，我們構(gòu)造了CAP，一個(gè)有令人驚奇

45、邏輯能力的微機(jī)。7400在70年代中期還不斷發(fā)展壯大，并且被寬帶局域網(wǎng)的先驅(qū)組織Cambridge Ring所采用。令牌環(huán)設(shè)計(jì)研究的發(fā)表先于以太網(wǎng)。在這兩種系統(tǒng)出現(xiàn)之前，人們大多滿足于基于電報(bào)交換機(jī)的本地局域網(wǎng)。令牌環(huán)網(wǎng)需要高可靠性，由于脈沖在令牌環(huán)中傳遞，他們必須不斷的被放大并且再生。是7400的高可靠性給了我們勇氣，使得我們著手Cambridge Ring.項(xiàng)目。精簡(jiǎn)指令計(jì)算機(jī)的誕生早期的計(jì)算機(jī)有簡(jiǎn)單的指令集，隨著時(shí)間的推移，商業(yè)用微機(jī)的設(shè)計(jì)者增加了另外的他們認(rèn)為可以微機(jī)性能的特性。很少的測(cè)試方法被建立，總的來(lái)說(shuō)特性的選取很大程度上依賴于設(shè)計(jì)者的直覺(jué)。1980年，RISC運(yùn)動(dòng)改變了微機(jī)世界

46、。該運(yùn)動(dòng)是由Patterson 和 Ditzel發(fā)表了一篇命名為精簡(jiǎn)指令計(jì)算機(jī)的情況論文而引起的。除了RISC這個(gè)引人注目縮略詞外，這個(gè)標(biāo)題傳達(dá)了一些指令集合設(shè)計(jì)的見(jiàn)解，隨之引發(fā)了RISC運(yùn)動(dòng)。從某種意義上說(shuō)，它推動(dòng)了線程的發(fā)展，在處理器中，同一時(shí)間有幾個(gè)指令在不同的執(zhí)行階段稱為線程。線程不是個(gè)新概念，但是它對(duì)微機(jī)來(lái)說(shuō)是從未有過(guò)的。RISC受益于一個(gè)最近的可用的方法的誕生，該方法使估計(jì)計(jì)算機(jī)性能成為可能而不去真正實(shí)現(xiàn)該微機(jī)的設(shè)計(jì)。我的意思是說(shuō)利用目前存在的功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)去模擬新的設(shè)計(jì)。通過(guò)模擬該設(shè)計(jì)，RISC的提倡者能夠有信心的預(yù)言，一臺(tái)使用和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相同電路的RISC計(jì)算機(jī)可以和傳統(tǒng)的最

47、好的計(jì)算機(jī)有同樣的性能。模擬仿真加快了開(kāi)發(fā)進(jìn)度并且被計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者廣泛采用。隨后，計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者變的多些可理性少了一些藝術(shù)性。今天，設(shè)計(jì)者們希望有滿屋可用計(jì)算機(jī)做他們的仿真，而不只是一臺(tái)，單片機(jī)芯片每次的縮小，芯片數(shù)量將減少；并且芯片間的導(dǎo)線也隨之減少。這導(dǎo)致了整體速度的下降，因?yàn)樾盘?hào)在各個(gè)芯片間的傳輸時(shí)間變長(zhǎng)了。漸漸地，芯片的收縮到只剩下處理器部分，緩存都被放在了一個(gè)單獨(dú)的片子上。這使得工作站被建成擁有當(dāng)代小型機(jī)一樣的性能，結(jié)果搬倒了小型機(jī)絕對(duì)的基石。正如我們所知道的，這對(duì)于計(jì)算機(jī)工業(yè)和從事計(jì)算機(jī)事業(yè)的人產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響自從上述時(shí)代的開(kāi)始，高密度CMOS硅芯片成為主導(dǎo)。隨著芯片的縮小技術(shù)的發(fā)展，

48、數(shù)百萬(wàn)的晶體管可以放在一個(gè)單獨(dú)的片子上，相應(yīng)的速度也成比例的增加。為了得到額外的速度。處理器設(shè)計(jì)者開(kāi)始對(duì)新的體系構(gòu)架進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。一次成功的實(shí)驗(yàn)都預(yù)言了一種新的編程方式的分支的誕生。我對(duì)此取得的成功感到非常驚奇。它導(dǎo)致了程序執(zhí)行速度的增加并且其相應(yīng)的框架。同樣令人驚奇的是，通過(guò)更高級(jí)的特性建立一種單片機(jī)是有可能的。例如，為IBM Model 91開(kāi)發(fā)的新特性，現(xiàn)在在單片機(jī)上也出現(xiàn)了。Murphy定律仍然在中止的狀態(tài)。它不再適用于使用小規(guī)模集成芯片設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)用的計(jì)算機(jī)，例如7400系列。想在電路級(jí)上做硬件研究的人們沒(méi)有別的選擇除了設(shè)計(jì)芯片并且找到實(shí)現(xiàn)它的辦法。一段時(shí)間內(nèi)，這樣是可能的，但是并不容易。不

49、幸的是，制造芯片的花費(fèi)有了戲劇性的增長(zhǎng)，主要原因是制造芯片過(guò)程中電路印刷版制作成本的增加。因此，為制作芯片技術(shù)追加資金變的十分困難，這是當(dāng)前引起人們關(guān)注的原因。內(nèi)存技術(shù)的進(jìn)步非傳統(tǒng)的CMOS變革了存儲(chǔ)器技術(shù)。直到現(xiàn)在，我們?nèi)匀灰揽緿RAM作為主要的存儲(chǔ)體。不幸的是，隨著芯片的縮小，只有芯片外圍速度上的增長(zhǎng)處理器芯片和它相關(guān)的緩存速度每?jī)赡暝黾右槐?。這就是存儲(chǔ)器代溝并且是人們焦慮的根源。存儲(chǔ)技術(shù)的一個(gè)可能突破是，使用一種非傳統(tǒng)的CMOS管，在計(jì)算機(jī)整體性能上將導(dǎo)致一個(gè)很大的進(jìn)步，將解決大存儲(chǔ)器的需求，即緩存不能解決的問(wèn)題。也許這個(gè)，而不是外圍電路達(dá)到基本處理器的速度將成為非傳統(tǒng)CMOS.的最終角

50、色。電子的不足盡管目前為止，電子每表現(xiàn)出明顯的不足，然而從長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)，它最終會(huì)不能滿足要求。也許這是我們開(kāi)發(fā)非傳統(tǒng)CMOS管的原因。在Cavendish實(shí)驗(yàn)室里，Haroon Amed已經(jīng)作了很多有意義的工作，他們想通過(guò)一個(gè)單獨(dú)電子或多或少的表現(xiàn)出0和1的區(qū)別。然而對(duì)于構(gòu)造實(shí)用的計(jì)算機(jī)設(shè)備只取得了一點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)展。也許由于偶然的好運(yùn)氣，數(shù)十年后一臺(tái)基于一個(gè)單獨(dú)電子的計(jì)算機(jī)也許是可以實(shí)現(xiàn)的。Progress in ComputersPrestige Lecture delivered to IEE, Cambridge, on 5 February 2004Maurice WilkesComputer

51、LaboratoryUniversity of CambridgeThe calculation of the first stored program began in 1950 before and after, it is at the University of Cambridge in the summer of 1949, we created Delay Storage Automatic computer (EDSAC).The initial experiment with the computer is constructed like me, like with a br

52、oad knowledge. We have a wealth of experience in electronic engineering, and we believe that these experiences of great benefit to us. Later, proved to be correct, although we have to learn many new things. The most important thing is transient must be careful to cope with, although it only on a TV

53、screen with a harmless flash, but on the computer, which will lead to a series of errors.In the circuit design process, we are often a dilemma. For example, I can use the vacuum diode as a gate, as in the EDSAC, or with a control signal between the two grid with five tube, which is widely used for t

54、he design of other systems, which The class selection has continued until the logic gate applications. The people who work in the computer field should remember the TTL, ECL and CMOS, so far, CMOS has occupied a dominant position.Dominant position in the first few years, the IEE, (Electronic Enginee

55、rs) is still occupied by the Power Engineering. In order to allow the the IEE recognize the wireless engineering and rapid development of electronic engineering to develop in parallel its own right, we have to face some obstacles. Power engineers to work with us, we also encountered many difficultie

56、s. Some people angry, the IEE published papers are expected to be a lengthy statement of the early research at the beginning, is nothing more than a statement of the class of the difficulties encountered in the early stages do not have much experience.The consolidation phase of the 1960sThe early 19

57、60s, personal hero, the computer is the real cause of attention. The number of computers in the world has increased a lot, and more reliable performance than ever before. These my view, be attributed to the birth of the start-up and the first operating system with high-level language. Time-sharing s

58、ystem started, and computer graphics attendant.In summary, transistors began to replace the air traffic control. Change is an unavoidable challenge to the engineers at the time. They must forget that they are familiar with the circuit re-start. Can only say to them the courage to accept the challeng

59、e, although this change and will not be smooth.Small-scale integrated circuits and minicomputersSoon, in a silicon chip can put more than one transistor, the resulting integrated circuit was born. With the passage of time, a film to be able to accommodate the maximum number of transistors, or a litt

60、le less logic gates and flip the door of integration reached a maximum extent. Hence there we know the 7400 series microprocessor. Each gate or flip circuit is independent and has its own pin. Through the wires together, made a computer or other things.These chips for the manufacture of a new comput