《基于單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》

當(dāng)今社會(huì)隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。本文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、 、顯示器、 比較器，而主要是通過(guò)數(shù)字溫度傳感器采集環(huán)境溫度，以單片機(jī)為核控制部件，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轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，再將轉(zhuǎn)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。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)；傳感器；數(shù)據(jù)采集；模數(shù)轉(zhuǎn)換器；溫度第章前言課題的背景及其意義課題研究的內(nèi)容及要求課題的研究方案第章設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)單片機(jī)的發(fā)展概況系列單片機(jī)介紹系列基本組成及特性系列引腳功能系列單片機(jī)的功能單元模數(shù)轉(zhuǎn)換器運(yùn)算放大器移位寄存器數(shù)碼顯示管數(shù)字溫度計(jì)第章硬件電路設(shè)計(jì)單片機(jī)控制單元溫度采樣部分模數(shù)轉(zhuǎn)換部分模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器顯示部分調(diào)節(jié)執(zhí)行單元第章軟件設(shè)計(jì)主程序流程圖中斷子程序流程圖按鍵流程圖顯示流程圖第章系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論分析硬件調(diào)試硬件電路故障及解決方法硬件調(diào)試方法軟件調(diào)試軟件電路故障及解決方法軟件調(diào)試方法結(jié)論分析第章總結(jié)總結(jié)參考文獻(xiàn)第章緒論課題的背景及其意義二十一世紀(jì)是科技高速發(fā)展的信息時(shí)代，電子技術(shù)、微型單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用更是空前廣泛，伴隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，需要對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行溫度測(cè)量。因此溫度一詞在生產(chǎn)生活之中出現(xiàn)的頻率日益增多，與之相對(duì)應(yīng)的，溫度控制和測(cè)量也成為了生活生產(chǎn)中頻繁使用的詞語(yǔ)，同時(shí)它們?cè)诟餍懈鳂I(yè)中也發(fā)揮著重要的作用。如在日趨發(fā)達(dá)的工業(yè)之中，利用測(cè)量與控制溫度來(lái)保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行。在農(nóng)業(yè)中，用于保證蔬菜大棚的恒溫保產(chǎn)等。溫度是表征物體冷熱程度的物理量，溫度測(cè)量則是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)很重要而普遍的參數(shù)。溫度的測(cè)量及控制對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用。由于溫度測(cè)量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位。而且隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，溫度傳感器的種類還是在不斷增加豐富來(lái)滿足生產(chǎn)生活中的需要。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。但溫度是一個(gè)模擬量，如果采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和元件，將模擬的溫度量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量雖不困難，但電路較復(fù)雜，成本較高。課題研究的內(nèi)容及要求我本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是單片機(jī)水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它是多種技術(shù)知識(shí)的結(jié)合，不僅涉及到軟件的設(shè)計(jì)，而且還將應(yīng)用電子技術(shù)與單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)有機(jī)結(jié)合，使其具有精度高、測(cè)量誤差小、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。電路板的設(shè)計(jì)技術(shù)和機(jī)械加工工藝的巧妙結(jié)合，使其具備了顯示直觀、體積做工精細(xì)等特點(diǎn)，能為它在其它領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。因?yàn)榻?jīng)過(guò)我們調(diào)查發(fā)現(xiàn)許多應(yīng)用場(chǎng)合原來(lái)就有測(cè)溫控溫儀器，只是隨著對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)需要的要求在不斷地提高，以往的那些測(cè)溫控溫的儀器根本不能滿足現(xiàn)在的要求。其中，有部分應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)精度提高的幅度要求也不是特別高。因此，為了提高性價(jià)比，我所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)提出在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的改良，以此為出發(fā)點(diǎn)，主要闡述的是水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)的一種實(shí)現(xiàn)方法。課題的主要研究的內(nèi)容本文所要研究的課題是基于單片機(jī)控制的水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是介紹了對(duì)水箱溫度的顯示、控制及報(bào)警，實(shí)現(xiàn)了溫度的實(shí)時(shí)顯示及控制。水箱水溫控制部分，提出了用 、 單片機(jī)及的硬件電路完成對(duì)水溫的實(shí)時(shí)檢測(cè)及顯示，利用 與單片機(jī)連接由軟件與硬件電路配合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱電阻絲的實(shí)時(shí)控制及超出設(shè)定的上下限溫度的報(bào)警系統(tǒng)。而爐內(nèi)溫度控制部分，采用一套閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，由檢測(cè)爐內(nèi)溫度，用中值濾波的方法取一個(gè)值存入程序存取器內(nèi)部一個(gè)單元作為最后檢測(cè)信號(hào)，并在中顯示?？刂破魇怯?單片機(jī)，用算法對(duì)檢測(cè)信號(hào)和設(shè)定值的差值進(jìn)行調(diào)節(jié)后輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，去調(diào)節(jié)電阻爐的加熱功率，從而控制爐內(nèi)溫度。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于構(gòu)成多點(diǎn)的溫度測(cè)控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理，而且每片 都有唯一的產(chǎn)品號(hào)，可以一并存入其中，以便在構(gòu)成大型溫度測(cè)控系統(tǒng)時(shí)在單線上掛接任意多個(gè) 芯片。從 讀出或?qū)懭?信息僅需要一根口線，其讀寫(xiě)及其溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所掛接的供電，而且不需要額外電源。同時(shí) 能提供九位溫度讀數(shù)，它無(wú)需任何外圍硬件即可方便地構(gòu)成溫度檢測(cè)系統(tǒng)。而且利用本次的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)試，溫度顯示，溫度門限設(shè)定，超過(guò)設(shè)定的門限值時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)加熱裝置等功能。而且還要以單片機(jī)為主機(jī)，使溫度傳感器通過(guò)一根口線與單片機(jī)相連接，再加上溫度控制部分和人機(jī)對(duì)話部分來(lái)共同實(shí)現(xiàn)溫度的監(jiān)測(cè)與控制。用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)其具體控制功能如下：)能夠連續(xù)測(cè)量水的溫度值，用十進(jìn)制數(shù)碼管來(lái)顯示水的實(shí)際溫度。()能夠設(shè)定水的溫度值，設(shè)定范圍是?。)能夠?qū)崿F(xiàn)水溫的自動(dòng)控制，如果設(shè)定水溫為則能使水溫保持恒定在℃的溫度下運(yùn)行。)用單片機(jī)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。課題的研究方案溫度控制系統(tǒng)是比較常見(jiàn)和典型的過(guò)程控制系統(tǒng)。溫度是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中重要的被控參數(shù)之一，當(dāng)今計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在這方面的應(yīng)用，已使溫度控制系統(tǒng)達(dá)到自動(dòng)化、智能化，比過(guò)去單純采用電子線路進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制效果要好得多，可控性方面也有了很大的提高。溫度是一個(gè)非線性的對(duì)象，具有大慣性的特點(diǎn)，在低溫段慣性較大，在高溫段慣性較小。對(duì)于這種溫控對(duì)象，一般認(rèn)為其具有以下的傳遞函數(shù)形式：G(s)=tKie/ ()S設(shè)計(jì)方案(見(jiàn)圖)圖方案的圖此方案采用單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。單片機(jī)系統(tǒng)可以用數(shù)碼管來(lái)顯示水溫的實(shí)際值，能用鍵盤(pán)輸入設(shè)定值。本方案選用了芯片，不需要外擴(kuò)展存儲(chǔ)器，可使系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單。第章設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本組成單元包括：主機(jī)、溫度采樣單元、單片機(jī)控制單元、調(diào)節(jié)執(zhí)行單元四部分，本章將逐一進(jìn)行介紹。單片機(jī)的發(fā)展概況年微型計(jì)算機(jī)研制成功之后，隨之即出現(xiàn)了單片機(jī)（即單片微型計(jì)算機(jī)）一美國(guó)公司年生產(chǎn)的位單片機(jī)和年生產(chǎn)的雛形位單片機(jī)，這也算是單片機(jī)的第一次公眾亮相。年 公司首先推出能稱為單片機(jī)的 系列單片微型計(jì)算機(jī)。它以體積小、功能全、價(jià)格低等特點(diǎn)，贏得了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)一些與單片機(jī)有關(guān)公司都爭(zhēng)相推出各自的單片機(jī)。年下半年 公司推出 系列單片機(jī)， 公司相繼推出單片機(jī)系列。 年公司在 系列基礎(chǔ)上又推出高性能的系列單片機(jī)。這類單片機(jī)均帶有串行 口，定時(shí)器計(jì)數(shù)器為位，片內(nèi)存儲(chǔ)容量（）都相應(yīng)增大，并有優(yōu)先級(jí)中斷處理功能，單片機(jī)的功能、尋址范圍都比早期的擴(kuò)大了，它們是當(dāng)時(shí)單片機(jī)應(yīng)用的主流產(chǎn)品。年公司和 公司先后又推出了性能更高的位單片機(jī)和系列，公司和 公司也分別在原有位單片機(jī)的基礎(chǔ)上推出了位單片機(jī) 和XX系列。年 公司又宣布了性能比 高兩倍的型，年推出帶 的 單片機(jī)。由于位單片機(jī)推出的時(shí)間較遲、價(jià)格昂貴、開(kāi)發(fā)設(shè)備有限等多種原因，至今還未得到廣泛應(yīng)用。而位單片機(jī)已能滿足大部分應(yīng)用的需要，因此，在推出位單片機(jī)的同時(shí)，高性能的新型位單片機(jī)也不斷問(wèn)世?？v觀這短短的年，經(jīng)歷了次更新?lián)Q代，單片機(jī)正朝著集成化、多功能、多選擇、高速度、低功耗、擴(kuò)大存儲(chǔ)容量和加強(qiáng)功能及結(jié)構(gòu)兼容的方向發(fā)展。新一代的 系列單片機(jī)除了上述的結(jié)構(gòu)特性外，其最主要的技特點(diǎn)是向外部接口電路擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)微控制器（ ）完善的控制功能為己任。這一系列單片機(jī)為外部提供了相當(dāng)完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置打下了良好的基礎(chǔ)。由于 系列單片機(jī)所具有的一系列優(yōu)越的特點(diǎn)，獲得廣泛使用指日可待。下面我們就來(lái)重點(diǎn)介紹一下本畢業(yè)論文討論的系統(tǒng)所用的 系列單片機(jī)。系列單片機(jī)介紹系列基本組成及特性是一種帶字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ 一的低電壓，高性能位微處理器，俗稱單片機(jī)。而在眾多的系列單片機(jī)中，要算公司的更實(shí)用，也是一種高效微控制器，因?yàn)樗坏椭噶?、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器是 工藝的，這種工藝的存儲(chǔ)器，用戶可以用電的方式達(dá)到瞬間擦除、改寫(xiě)。而這種單片機(jī)對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)備的要求很低，開(kāi)發(fā)時(shí)間也大大縮短?；竟δ苊枋鋈缦拢?是一種低損耗、高性能、 八位微處理器，而且在其片種還有字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦快寫(xiě)程序存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫(xiě)入擦除 次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。它與 系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替 系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多 系列產(chǎn)品沒(méi)有的功能。 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(zhǎng)度小于 四個(gè) 口全部提供給用戶?？捎秒妷壕幊?，而且寫(xiě)入時(shí)間僅毫秒僅為 的擦除時(shí)間的百分之一，與 的電壓擦寫(xiě)相比不易損壞器件沒(méi)有兩種電源的要求，改寫(xiě)時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。 芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。另外 還具有 系列單片機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)。X位內(nèi)部 位雙向輸入輸出線兩個(gè)十六位定時(shí)器計(jì)時(shí)器個(gè)中斷源兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)一個(gè)全雙工異步串行口及時(shí)鐘發(fā)生器等。 有間歇、掉電兩種工作模式。間歇模式是由軟件來(lái)設(shè)置的當(dāng)外圍器件仍然處于工作狀態(tài)時(shí) 可根據(jù)工作情況適時(shí)地進(jìn)入睡眠狀態(tài)內(nèi)部和所有特殊的寄存器值將保持不變。這種狀態(tài)可被任何一個(gè)中斷所終止或通過(guò)硬件復(fù)位。掉電模式是 電壓低于電源下限當(dāng)振蕩器停止振動(dòng)時(shí) 停止執(zhí)行指令。該芯片內(nèi) 和特殊功能寄存器值保持不變一直到掉電模式被終止。只有 電壓恢復(fù)到正常工作范圍而且在振蕩器穩(wěn)定振蕩后，通過(guò)硬件復(fù)位、掉電模式可被終止。系列引腳功能有引腳雙列直插（）形式。其與 引腳結(jié)構(gòu)基本相同，其邏輯引腳圖如圖-P1.0匚Pl.1其邏輯引腳圖如圖-P1.0匚Pl.1匚P1.2EZP1.3EZP1.4EZP1.5EZP1.6匚P1.7匚RST匚EJODP1.0匚WDPl.l匚DTOP1.2匚而1P1.3匚TOP1.4匚T1P1.5匚TOP1.6匚RDP1.7匚XTAL2匚XTAL1匚GND圖Z2345670391011121314151617181920【"CCIHF987654321-098765432333333333322222222IVccZlPO.O(ADO)ZJP0.1(ADI)二IP0.2(AI⑵二IP0.3(AD3)二IP0.4(AD4)二|P0.5(AD5)二IP0.6(AD6)二IP0.7(AD7)二IaVpp二IALE/PE.OGZlPSNE二IP2.7(Al5)二IP2.6(A14)二IP2.5(Al3)二IP2.4(A12)二|P2.3(All)二IP2.2(A10)二IP2.1(A9)［腳J圖.0(AS)各引腳功能敘述如下：.電源和晶振——運(yùn)行和程序校驗(yàn)時(shí)加——接地——輸入到振蕩器的反向放大器——反向放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器（當(dāng)使用外部振蕩器時(shí)， 接地， 接收振蕩器信號(hào)）s復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于

鎖存地址的地位字節(jié)。在編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平鎖存地址的地位字節(jié)。在編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，端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/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(guò)一個(gè)脈沖。如想禁止的輸出可在地址上置。此時(shí)， 只有在執(zhí)行 ，指令是才起作用。另外，該引腳被略微拉高。個(gè)口，根）口——位、漏極開(kāi)路的雙向 口。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器、 ）時(shí)，作地址和數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用。在程序校驗(yàn)期間，輸出指令字節(jié)（需加外部上拉電路）?？冢ㄗ鳛榭偩€時(shí)）能驅(qū)動(dòng)個(gè)負(fù)載?？凇?、準(zhǔn)雙向 口。在編程校驗(yàn)期間，用于輸入低位字節(jié)地址?？诳沈?qū)動(dòng)個(gè)負(fù)載。對(duì)于， ——,是定時(shí)器的計(jì)數(shù)端且位輸入； ——是定時(shí)器的外部輸入端。這時(shí)，讀兩個(gè)特殊輸入引腳的輸出鎖存器應(yīng)由程序置口——位、準(zhǔn)雙向 口。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器（及）時(shí)，輸口可以驅(qū)動(dòng)個(gè)出高位地址。在編程校驗(yàn)期間，接收高位字節(jié)地址?？诳梢则?qū)動(dòng)個(gè)負(fù)載?？凇?、準(zhǔn)雙向 口，具有內(nèi)部上拉電路。 口提供各種替代功能。在提供這些功能時(shí)，其輸出鎖存器應(yīng)由程序置口可以輸入輸出個(gè)負(fù)載。串行口——（串行輸入口），輸入。 （串行輸出口），輸出。中斷— 外部中斷。輸入?！獠恐袛噍斎?。.定時(shí)器計(jì)數(shù)器定時(shí)器計(jì)數(shù)器的外部輸入，輸入。定時(shí)器計(jì)數(shù)器的外部輸入，輸入。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選通—低電平有效，輸出，片外存儲(chǔ)器寫(xiě)選通?！碗娖接行?，輸出，片外存儲(chǔ)器讀選通。.控制線共根輸入：——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。———片外程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)允許信號(hào)，低電平有效。在編程時(shí)，其上施加的編程電壓。注意：在加密方式時(shí)，將內(nèi)部鎖定為當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 編程期間，此引腳也用于施加編程電源（）。輸入、輸出：——地址鎖存允許信號(hào)，輸出。 以 的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘或用于定時(shí)。在 編程期間，作輸入，輸入編程脈沖（ 可以驅(qū)動(dòng)個(gè) 負(fù)載。當(dāng)訪問(wèn)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 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， 端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 /因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。注意：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)脈沖。如想禁止的輸出可在 地址上置此時(shí)， 只有在執(zhí)行 ，指令是才起作用。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)禁止，置位無(wú)效。輸出：一一片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。在從片外程序存儲(chǔ)器取址期間，在每個(gè)機(jī)器周期中，當(dāng) 有效時(shí)，程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容被送上口（數(shù)據(jù)總線）。 可以驅(qū)動(dòng)個(gè)負(fù)載。系列單片機(jī)的功能單元并行 接口：?jiǎn)纹瑱C(jī)芯片內(nèi)有一項(xiàng)主要功能就是并行口。系列共有個(gè)位的并行口，分別記作、、、每個(gè)口都包含一個(gè)鎖存器，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。實(shí)際上，它們已被歸入專用寄存器之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。在訪問(wèn)片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，低八位地址和數(shù)據(jù)由口分時(shí)傳送，高八位地址由口傳送。、定時(shí)器計(jì)數(shù)器定時(shí)器計(jì)數(shù)器（ ）是單片機(jī)中的重要部件，其工作方式靈活、編程簡(jiǎn)單，使用它對(duì)減輕 的負(fù)擔(dān)和簡(jiǎn)化外圍電路都大有好處。系列包含有兩個(gè)位的可編程定時(shí)器計(jì)數(shù)器分別稱為定時(shí)器計(jì)數(shù)器和定時(shí)器計(jì)數(shù)器；在部分產(chǎn)品中，還包含有一個(gè)用做看門狗的位定時(shí)器。定時(shí)器計(jì)數(shù)器的核心是一個(gè)加計(jì)數(shù)引腳上施加器，其基本功能是加功能。在單片機(jī)的定時(shí)器或中，有一個(gè)定時(shí)器發(fā)生由到的跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器增、即為計(jì)數(shù)功能；在單片機(jī)內(nèi)部對(duì)機(jī)器周期或其分頻進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而得到定時(shí)，這就是定時(shí)功能。在單片機(jī)中，定時(shí)功能和計(jì)數(shù)功能的設(shè)定和控制都是通過(guò)軟件來(lái)進(jìn)行的。定時(shí)器計(jì)數(shù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其原理：由定時(shí)器、定時(shí)器、定時(shí)器方式寄存器和定時(shí)器控制寄存器組成。當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器設(shè)置為定時(shí)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)，每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加直至計(jì)滿溢出。定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間與系統(tǒng)的振蕩頻率緊密相關(guān)，因?yàn)橄盗袉纹瑱C(jī)的一個(gè)機(jī)器周期由個(gè)振蕩脈沖組成，所以，計(jì)數(shù)頻率 。如果單片機(jī)系統(tǒng)采用 晶振，則計(jì)數(shù)周期為E 1 TT二 二1日s12*106*1/12這是最短的定時(shí)周期，適當(dāng)選擇定時(shí)器的初值可獲取各種定時(shí)時(shí)間。當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器設(shè)置為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)來(lái)自輸入引腳（ ）和、 ）的外部信號(hào)計(jì)數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計(jì)數(shù)。在每個(gè)機(jī)器周期的 期間采樣引腳輸入電平若前一個(gè)機(jī)器周期采樣值為，后一個(gè)機(jī)器周期采樣值為則計(jì)數(shù)器加。新的計(jì)數(shù)值是在檢測(cè)到輸入引腳電平發(fā)生到的負(fù)跳變后，于下一個(gè)機(jī)器周期的期間裝入計(jì)數(shù)器中的，可見(jiàn)，檢測(cè)一個(gè)由到的負(fù)跳變需要兩個(gè)機(jī)器周期，所以最高檢測(cè)頻率為振蕩頻率的。計(jì)數(shù)器對(duì)外部輸入信號(hào)的占空比沒(méi)有特別的限制，但必須保證輸入信號(hào)的高電平與低電平的持續(xù)時(shí)間在一個(gè)機(jī)器周期以上。振蕩器和 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，應(yīng)不接。當(dāng)輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，而對(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。芯片擦除整個(gè) 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持管腳處于低電平來(lái)完成。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“”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。 設(shè)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，停止工作。但、定時(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，保存的內(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。中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)是單片機(jī)的重要組成部分。實(shí)時(shí)控制、故障自動(dòng)處理、單片機(jī)與外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送往往采用中斷系統(tǒng)。中斷系統(tǒng)大大提高了系統(tǒng)的效率。系統(tǒng)有關(guān)中斷的寄存器有個(gè)，分別為中斷源寄存器 和、中斷允許控制寄存器和中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器；中斷源有個(gè)，分別為外部中斷請(qǐng)求、外部中斷請(qǐng)求 、定時(shí)器溢出中斷請(qǐng)求、定時(shí)器溢出中斷請(qǐng)求和串行中斷請(qǐng)求或。個(gè)中斷源的排列順序由中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器和順序查詢邏輯電路共同決定，個(gè)中斷源分別對(duì)應(yīng)個(gè)固定的中斷入口地址。中斷的特點(diǎn)是分時(shí)操作，實(shí)時(shí)處理和故障處理。簡(jiǎn)單介紹一下本次設(shè)計(jì)所需的單片機(jī)芯片 的中斷系統(tǒng)中要用到的中斷類型。（）外部中斷源有和 兩條外部中斷請(qǐng)求輸入線用于輸入兩個(gè)外部中斷源的中斷請(qǐng)求信號(hào)并允許外部中斷源以低電平或負(fù)邊沿兩種中斷觸發(fā)方式來(lái)輸入中斷請(qǐng)求信號(hào)。 究竟工作于哪種中斷觸發(fā)方式可由用戶對(duì)定時(shí)器控制寄存器 中和位狀態(tài)的設(shè)定來(lái)選取。 在每個(gè)機(jī)器周期的 時(shí)對(duì)、線上中斷請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行一次檢測(cè)檢測(cè)方式和中斷觸發(fā)方式的選取有關(guān)。若 設(shè)定為電平觸發(fā)方式 或則檢測(cè)到、 上低電平時(shí)就可認(rèn)定其上中斷請(qǐng)求有效若設(shè)定為邊沿觸發(fā)方式 或則需要兩次檢測(cè)、 線上電平方能確定其上中斷請(qǐng)求是否有效即前一次檢測(cè)為高電平和后一次檢測(cè)為低電平時(shí)中斷請(qǐng)求才有效。（）定時(shí)器溢出中斷源定時(shí)器溢出中斷由 內(nèi)部定時(shí)器分的中斷源產(chǎn)生故它們屬于內(nèi)部中斷。 內(nèi)部有兩個(gè)位定時(shí)器計(jì)數(shù)器受內(nèi)部定時(shí)脈沖主脈沖經(jīng)分頻后或 引腳上輸入的外部定時(shí)脈沖計(jì)數(shù)定時(shí)器 在定時(shí)脈沖作用下從全’"變成全“”時(shí)可以自動(dòng)向 提出溢出中斷請(qǐng)求以表明定時(shí)器或的定時(shí)時(shí)間已到。（）串行口中斷源串行口中斷由 內(nèi)部串行口的中斷源產(chǎn)生也是一種內(nèi)部中斷。串行口中斷分為串行口發(fā)送中斷和串行口接收中斷兩種。在串行口進(jìn)行發(fā)送接收數(shù)據(jù)時(shí)每當(dāng)串行口發(fā)送接收完一組串行數(shù)據(jù)時(shí)串行口電路自動(dòng)使串行口控制寄存器 中的或中斷標(biāo)志位置位，并自動(dòng)向 發(fā)出串行口中斷請(qǐng)求 響應(yīng)串行口中斷后便立即轉(zhuǎn)入串行口中斷服務(wù)程序執(zhí)行。因此只要在串行口中斷服務(wù)程序中安排一段對(duì) 中和中斷標(biāo)志位狀態(tài)的判斷程序便可區(qū)分串行口發(fā)生了接收中斷請(qǐng)求還是發(fā)送中斷請(qǐng)求。（）中斷標(biāo)志在時(shí)檢測(cè)或接收外部?jī)?nèi)部中斷源發(fā)來(lái)的中斷請(qǐng)求信號(hào)后先使相應(yīng)中斷標(biāo)志位置位然后便在下個(gè)機(jī)器周期檢測(cè)這些中斷標(biāo)志位狀態(tài)以決定是否響應(yīng)該中斷。模數(shù)轉(zhuǎn)換器是位 轉(zhuǎn)換芯片，它是采用逐次逼近的方法完成 轉(zhuǎn)換的。由單 電源供電；片內(nèi)帶有鎖存功能的路模擬多路開(kāi)關(guān)，可對(duì)路?的輸入模擬電壓分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，完成一次轉(zhuǎn)換約需Ns片內(nèi)具有多路開(kāi)關(guān)的地址譯碼器和鎖存器、高阻抗斬波器、穩(wěn)定的比較器， 電阻型網(wǎng)絡(luò)和樹(shù)狀電子開(kāi)關(guān)以及逐次逼近寄存器。是引腳雙列直插式封裝，引腳及其功能(圖?位數(shù)字量輸出引腳。?：路模擬量輸入引腳。: 工作電壓。:接地。():參考電壓正端。():參考電壓負(fù)端。轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。、地址輸入端。地址鎖存允許信號(hào)輸入端。.轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。.：輸出允許控制端，用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。■ :時(shí)鐘信號(hào)輸入端，譯碼后可選通 ?八個(gè)通道中的一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 表、、的輸入與被選通道的通道關(guān)系 被選中的通道---0-234567OEDIINININININININD(nD3mnDt3運(yùn)算放大器冬ADDAADLIBADDC>---0-234567OEDIINININININININD(nD3mnDt3運(yùn)算放大器冬ADDAADLIBADDC>ALEEOCREF-REF-的系列器件為價(jià)格_ 用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算工作在低到伏或的靜態(tài)電流的五分之一。共者高到伏的電源下，靜態(tài)電流為本次設(shè)計(jì)所用工便宜的帶有真差動(dòng)「GXD放大器相比，它們 .二二二二共：模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。它的性能特點(diǎn)是短跑保護(hù)輸出、真差動(dòng)輸入級(jí)、底偏置電流為最大 、每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器、具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ堋⒐材７秶鷶U(kuò)展到負(fù)電源、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列、輸入端具有靜電保護(hù)功能。運(yùn)算放大器的引腳圖如圖 ：

輸出1[T輸入1輸入2管腳連接圖輸出1[T輸入1輸入2管腳連接圖輸入4MVee，Grid輸入3可輸出3（俯視圖）圖運(yùn)算放大器 的引腳圖由于本次設(shè)計(jì)中采集電路所采集到的信號(hào)值與我們所預(yù)期的結(jié)果有時(shí)會(huì)有很大的差距，因此信號(hào)值要被真實(shí)地反映出來(lái)，須采用放大電路進(jìn)一步處理。按比例將信號(hào)放大的電路，稱為比例運(yùn)算放大電路，簡(jiǎn)稱比例電路。對(duì)于比例電路，在實(shí)際應(yīng)用中可分為以下幾種，下面也做一些簡(jiǎn)單的介紹。反相比例放大器如圖所示，集成運(yùn)放的同相輸入端通過(guò)電阻接地，電阻R與信號(hào)l源串聯(lián)，另一端接到運(yùn)放的反相輸入端，運(yùn)放的輸出端與反相輸入端之間接有電阻R，為保證集成運(yùn)放輸入級(jí)兩邊對(duì)稱，fR=R/Rlf（）比例電路輸出電壓與輸入電壓之間的函數(shù)關(guān)系為：U=-UR/R0 ^flA=U/U=-R/Ru 0 i flRfR圖 反向比例電路注意：反相比例電路的特點(diǎn)是深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路。因此，集成運(yùn)放的反相輸入端為“虛地”點(diǎn)，它的共模輸入電壓可視為零，對(duì)運(yùn)放的共模抑制要求低；比例電路的輸入電阻小，可視為廣二R，因此對(duì)輸入電流有一定要ll求；輸出電阻廠視為零，在適應(yīng)不同大小負(fù)載的能力較強(qiáng)。0同相比例放大器如圖所示，為同相比例電路，為保證電路輸入對(duì)稱仍要求:R=R/Rlf輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系為：U=(1+(0)A=UA=U/U=1+R/Ru 0 i fl圖同相比例電路注意：同相比例電路的特點(diǎn)是深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。電路的輸入電阻很大，可達(dá) 以上；輸出電阻很小可視為零，因此有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。

由于U=U=U，集成運(yùn)放的共模抑制比要求較高，這是缺點(diǎn)。移位寄存器移位寄存器 的引腳如圖 所示:VCCA QAB VCCA QAB QB一QCCLRQD>CLKQI<QI'-QGGNDQII圖移位寄存器 引腳圖為串行輸入、并行輸出移位寄存器，其引腳功能如下：——串行輸入端；? 并行輸出端；MR——清除端，低電平有效；——時(shí)鐘脈沖輸入端，上升沿有效。多片串聯(lián)，能實(shí)現(xiàn)多位 靜態(tài)顯示。每擴(kuò)展一片 就可增加一位顯示。接不清除。數(shù)碼顯示管圖 數(shù)碼顯示管 引腳圖顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常見(jiàn)的輸出器件，而在單片機(jī)的應(yīng)用上也是被廣泛運(yùn)用的。如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用數(shù)碼管是一種較好的選擇。數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單易行。數(shù)碼管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件，它是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成的。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫(huà)發(fā)亮，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，常用的數(shù)碼管有段和“米”字段之分。這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極兩種。共陰極顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此共陰極接地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)極顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起，通常此共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。本次設(shè)計(jì)所用的數(shù)碼管顯示器為共陽(yáng)極。數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同，根據(jù)材料不同正向壓降一般為?，額定電流為 最大電流為 靜態(tài)顯示時(shí)取 為宜，動(dòng)態(tài)掃描顯示可加大脈沖電流，但一般不超過(guò) 數(shù)字溫度計(jì)在傳統(tǒng)的模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離的溫度測(cè)量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償問(wèn)題、多點(diǎn)切換誤差問(wèn)題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差問(wèn)題等技術(shù)。另外考慮到一般的測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境非常的惡劣，各種干擾信號(hào)較強(qiáng)，模擬信號(hào)很容易受到干擾而產(chǎn)生測(cè)量誤差，影響測(cè)量精度。因此，在溫度測(cè)量系統(tǒng)中，采用抗干擾能力較強(qiáng)的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些問(wèn)題的最有效的方案。在實(shí)際的溫度測(cè)量過(guò)程中被廣泛應(yīng)用，同時(shí)也取得了良好的測(cè)量效果。數(shù)字溫度計(jì)的主要特性：的適應(yīng)電壓范圍更寬，其范圍為： ，而且它能夠直接由數(shù)據(jù)線獲取電源寄生電源，無(wú)需外部工作電源。提供了位攝氏溫度測(cè)量，具有非易失性、上下觸發(fā)門限用戶可編程的報(bào)警功能。通過(guò) ?總線與中央微處理器通信，僅需要單根數(shù)據(jù)線或地線）同時(shí)，在使用過(guò)程中，它不需要任何的外圍的元件，全部的傳感元件和轉(zhuǎn)換電路集成在形狀如一只三極管的集成電路內(nèi)。具有°至°的工作溫度范圍，在°至°溫度范圍內(nèi)精度為± °°每片 具有唯一的位序列碼，這些碼允許多片 在同一條 總線上工作，因而，可方便地使用單個(gè)微處理器控制分布在大范圍內(nèi)的多片 器件。的測(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。同時(shí)還可以傳送給校驗(yàn)碼，它具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)的能力。具有負(fù)載特性，當(dāng)電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但是不能正常的工作。根據(jù)以上這些特性而從中受益的應(yīng)用包括： 環(huán)境控制、室內(nèi)，設(shè)備或者機(jī)器內(nèi)部的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、過(guò)程監(jiān)控和控制系統(tǒng)。第章電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用按鍵作為輸入控制，通過(guò)溫度多采樣單元采集溫度信息，經(jīng)過(guò)放大器放大及數(shù)模轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換，由主機(jī)進(jìn)行處理并將實(shí)際溫度值和設(shè)定溫度值分別顯示在共陽(yáng)極數(shù)碼顯示管上。單片機(jī)控制單元單片機(jī)控制單元，如圖所示，包括按鍵控制電路，其中按鍵控制電路這一模塊設(shè)置了：“設(shè)置”、“加”、“右移”、“確定”四個(gè)按鍵，來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。人為地設(shè)定溫度門限值，使電路在人為設(shè)定的某一溫度值相對(duì)穩(wěn)定的工作。圖 按鍵控制電路圖 按鍵控制電路溫度采樣單元，如電壓轉(zhuǎn)換、小信號(hào)放大及溫度采樣單元，如電壓轉(zhuǎn)換、小信號(hào)放大及溫度采樣部分所示，用于采集被控對(duì)象的溫度參數(shù)，它由溫度轉(zhuǎn)換三部分組成。其中，將溫度轉(zhuǎn)化為電量的溫度電壓轉(zhuǎn)換由溫度傳感器熱敏電阻實(shí)現(xiàn)，小信號(hào)放大由橋式放大電路實(shí)

現(xiàn)，轉(zhuǎn)換選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換器 將采集到的溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為現(xiàn)，QZKIFiHmH￡口蠹MS3髏黑二二二能夠處理的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。QZKIFiHmH￡口蠹MS3髏黑二二二圖 溫度采樣單元溫度傳感器：廣義來(lái)講，一切隨溫度變化而物體性質(zhì)亦發(fā)生變化的物質(zhì)均可作為溫度傳感器。例如，我們平常使用的各種材料、元件，其性質(zhì)或多或少地都會(huì)隨其所處的環(huán)境溫度變化而變化，因而它們幾乎都能作為溫度傳感器使用。但是，一般真正能作為實(shí)際中可使用的溫度傳感器的物體一般需要具備下述條件：物體的特性隨溫度的變化有較大的變化，且該變化量易于測(cè)量。.對(duì)溫度的變化有較好的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即對(duì)除溫度外其他物理量的變化不敏感。.性能誤差及老化小、重復(fù)性好，尺寸小。有較強(qiáng)的耐機(jī)械、化學(xué)及熱作用等的特點(diǎn)。與被檢測(cè)的溫度范圍和精度相適應(yīng)。.價(jià)格適宜，適合于批量生產(chǎn)。符合上述條件的常用溫度傳感器有熱電偶、熱電阻、光輻射溫度計(jì)、玻璃溫度計(jì)、半導(dǎo)體集成溫度傳感器等。模數(shù)轉(zhuǎn)換部分模數(shù)轉(zhuǎn)換是將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為位二進(jìn)制數(shù)字輸出信號(hào)的技術(shù)。采用數(shù)字信號(hào)處理能夠方便地實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)的自適應(yīng)算法，完成模擬電路無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，因此，越來(lái)越多的模擬信號(hào)處理正在被數(shù)字技術(shù)所取代。與之相應(yīng)的是，作為模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)之間橋梁的模數(shù)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用日趨廣泛。為了滿足市場(chǎng)的需求，各芯片制造公司不斷推出性能更加先進(jìn)的新產(chǎn)品、新技術(shù)，令人目不暇接。模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)本次設(shè)計(jì)還涉及到數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)，而模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)包括采樣、保持、量化和編碼四個(gè)過(guò)程。采樣就是將一個(gè)連續(xù)變化的模擬信號(hào) 轉(zhuǎn)換成時(shí)間上離散的采樣信號(hào)。根據(jù)奈奎斯特采樣定理，對(duì)于采樣信號(hào) ，如果采樣頻率大于或等于 為 最高頻率成分）則可以無(wú)失真地重建恢復(fù)原始信號(hào)實(shí)際上，由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器器件的非線性失真、量化噪聲及接收機(jī)噪聲等因素的影響采樣速率一般取 。通常采樣脈沖的寬度是很短的，故采樣輸出是斷續(xù)的窄脈沖。要把一個(gè)采樣輸出信號(hào)數(shù)字化，需要將采樣輸出所得的瞬時(shí)模擬信號(hào)保持一段時(shí)間，這就是保持過(guò)程。量化是將連續(xù)幅度的抽樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間、離散幅度的數(shù)字信號(hào)，量化的主要問(wèn)題就是量化誤差。假設(shè)噪聲信號(hào)在量化電平中是均勻分布的，則量化噪聲均方值與量化間隔和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗值有關(guān)。編碼是將量化后的信號(hào)編碼成二進(jìn)制代碼輸出。這些過(guò)程有些是合并進(jìn)行的，例如，采樣和保持就利用一個(gè)電路連續(xù)完成，量化和編碼也是在轉(zhuǎn)換過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)的，且所用時(shí)間又是保持時(shí)間的一部分。積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器稱雙斜率或多斜率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，是應(yīng)用最為廣泛的轉(zhuǎn)換器類型。雙斜率轉(zhuǎn)換器包括兩個(gè)主要部分：一部分電路采樣并量化輸人電壓，產(chǎn)生一個(gè)時(shí)域間隔或脈沖序列，再由一個(gè)計(jì)數(shù)器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出。雙斜率轉(zhuǎn)換器由個(gè)帶有輸人切換開(kāi)關(guān)的模擬積分器、個(gè)比較器和個(gè)計(jì)數(shù)單元構(gòu)成。積分器對(duì)輸入電壓在固定的時(shí)間間隔內(nèi)積分，該時(shí)間間隔通常對(duì)應(yīng)于內(nèi)部計(jì)數(shù)單元的最大計(jì)數(shù)。時(shí)間到達(dá)后將計(jì)數(shù)器復(fù)位并將積分器輸入連接到反極性負(fù)參考電壓。在這個(gè)反極性信號(hào)作用下，積分器被“反向積分”直到輸出回到零，并使計(jì)數(shù)器終止，積分器復(fù)位。積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣速度和帶寬都非常低，但它們的精度可以做得很高，并且抑制高頻噪聲和固定的低頻干擾如或的能力，使其對(duì)于嘈雜的工業(yè)環(huán)境以及不要求高轉(zhuǎn)換速率的應(yīng)用非常有效。顯示部分通過(guò) 芯片將主機(jī)處理的溫度信息顯示在 數(shù)碼管上。圖則為溫度控制系統(tǒng)的單片機(jī)顯示部分。而顯示部分在整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程中的作用也是很大的。圖 溫度顯示電路圖 溫度顯示電路調(diào)節(jié)執(zhí)行單元調(diào)節(jié)執(zhí)行單元，如圖 所示，采用實(shí)時(shí)控制的方法，在主機(jī)的 口輸出溫度控制信號(hào)，由光電耦合器 （光電耦合器）和可控硅 組成。其中光電耦合器 的作用是將單片機(jī)系統(tǒng)與可控硅電路隔開(kāi)，避免在高壓過(guò)程中的干擾信號(hào)影響單片機(jī)的運(yùn)行；可控硅的作用是相當(dāng)于一個(gè)固態(tài)的觸點(diǎn)，使之有能力開(kāi)啟或關(guān)斷電爐，從而控制電爐通斷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的實(shí)時(shí)控制。

第章軟件設(shè)計(jì)主程序流程圖系統(tǒng)的軟件部分由主程序流程圖、中斷子程序流程圖、按鍵流程圖和顯示流程圖四部分組成。系統(tǒng)的主程序流程圖如圖,當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，主程序啟動(dòng)，根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的條件逐步運(yùn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。圖主程序流程圖

中斷子程序流程圖為中斷子程序的流程圖，這個(gè)主要是為了保障整個(gè)軟件程序在運(yùn)行時(shí)可以達(dá)到中斷，從而使系統(tǒng)進(jìn)一步達(dá)到完善。開(kāi)始~~關(guān)中斷

*保護(hù)現(xiàn)象讀口送至右移一位AJINXIN.SCHDOC-FreeDocuments.LicensedtoARAExpired、金鑫I 金山期中|為Q3W|El+:＞：x，|o西/色|0|二4&幽*竿右移一位NY右移一位NY力jjz右移一位NY恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)X:1600Y:AJINXIN.SCHDOC-FreeDocuments.LicensedtoARAExpired、金鑫I 金山期中|為Q3W|El+:＞：x，|o西/色|0|二4&幽*竿右移一位NY右移一位NY力jjz右移一位NY恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)X:1600Y:490Grid:10圉片中心一體..口：E并始HomeQJINXIN.SCHDOC.Altium2004iD裁￡il?EditVi?wPro”￡tMaogsifn103sB*porlsHindgH“p開(kāi)中斷中斷返回圖中斷子程序按鍵流程圖圖 為系統(tǒng)的按鍵流程圖。主要是通過(guò)人為的對(duì)外部按鍵的控制來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的溫度，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)溫度的手動(dòng)和自動(dòng)控制。圖按鍵流程圖顯示流程圖圖為系統(tǒng)的顯示流程圖。主要是通過(guò)對(duì)傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行顯示后，給操作者提供提示。已達(dá)到為本系統(tǒng)提供對(duì)溫度的顯示和監(jiān)控的目的。圖 顯示流程圖本章節(jié)主要講的是單片機(jī)溫度系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分的主要的流程圖，這也是系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)思路，通過(guò)依照四部分的流程圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，已達(dá)到對(duì)系統(tǒng)完整的運(yùn)行，對(duì)溫度的顯示、監(jiān)控和控制。第章系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論分析單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)樣機(jī)組裝好以后，便可進(jìn)入系統(tǒng)的在線（聯(lián)仿真器）調(diào)試，其主要任務(wù)是排除樣機(jī)硬件故障，并完善其硬件結(jié)構(gòu)，試運(yùn)行所設(shè)計(jì)的程序，排除程序錯(cuò)誤，優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)達(dá)到期望的功能，進(jìn)而固化軟件，使其產(chǎn)品化。硬件調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件和軟件調(diào)試是交叉進(jìn)行的，但通常是先排除樣機(jī)中明顯的硬件故障，尤其是電源故障，才能安全地和仿真器相連，進(jìn)行綜合調(diào)試。硬件電路故障及解決方法錯(cuò)線、開(kāi)路、短路：由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和加工過(guò)程中的工藝性錯(cuò)誤所造成的錯(cuò)線、開(kāi)路、短路等故障。解決方法：在畫(huà)原理圖時(shí)仔細(xì)檢查、校正即可解決。元器件損壞：由于對(duì)元器件使用要求的不熟悉及制作調(diào)試過(guò)程中操作不當(dāng)致使器件損壞。解決方法：在設(shè)計(jì)過(guò)程中要明確各元器件的工作條件，嚴(yán)格按照制作要求進(jìn)行操作，損壞的元器件要及時(shí)更換，以免損壞其他元件或影響電路功能的實(shí)現(xiàn)。電源故障：設(shè)計(jì)中存在電源故障，即上電后將造成元器件損壞、無(wú)法正常供電，電路不能正常工作。電源的故障包括：電壓值不符和設(shè)計(jì)要求，電源引出線和插座不對(duì)應(yīng)，各檔電源之間的短路，變壓器功率不足，內(nèi)阻大，負(fù)載能力差等。解決方法：電源必須單獨(dú)調(diào)試好以后才能加到系統(tǒng)的各個(gè)部件中。本設(shè)計(jì)中就出現(xiàn)電源故障經(jīng)過(guò)一個(gè)穩(wěn)壓電路才使其正常工作。硬件調(diào)試方法本設(shè)計(jì)調(diào)試過(guò)程中所用的調(diào)試方法有：靜態(tài)測(cè)試、聯(lián)仿真器在線調(diào)試等。靜態(tài)測(cè)試在樣機(jī)加電之前，首先用萬(wàn)用表等工具，根據(jù)硬件電器原理圖和裝配圖仔細(xì)檢查樣機(jī)線路的正確性，并核對(duì)元器件的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否符合要求。應(yīng)特別注意電源的走線，防止電源之間的短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查擴(kuò)展系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線）是否存在相互間的短路或與其它信號(hào)線的短路。第二步是加電后檢查各個(gè)插件上引腳的電位，仔細(xì)測(cè)量各點(diǎn)電位是否正常，尤其應(yīng)注意單片機(jī)插座上的各點(diǎn)電位，若有高壓，聯(lián)機(jī)時(shí)將會(huì)損壞仿真器。第三步是在不加電情況下，除單片機(jī)以外，插上所有的元器件，最后用仿真適配器將樣機(jī)的單片機(jī)插座和仿真器的仿真接口相連，為聯(lián)機(jī)調(diào)試做準(zhǔn)備。聯(lián)仿真器在線調(diào)試測(cè)試存儲(chǔ)器：用仿真器寫(xiě)命令將一批數(shù)據(jù)寫(xiě)入樣機(jī)中擴(kuò)展的然后用讀命令讀出其內(nèi)容，若對(duì)任意單元讀出和寫(xiě)入內(nèi)容一致，則擴(kuò)展 和單片機(jī)的連接沒(méi)有邏輯錯(cuò)誤。若讀出寫(xiě)入內(nèi)存不一致，則可能是地址數(shù)據(jù)線短路，試寫(xiě)入不同的數(shù)據(jù)觀察讀出結(jié)果，或縮小對(duì) 的讀寫(xiě)范圍，檢查對(duì)中其它區(qū)域的影響，這樣可初步對(duì)地址數(shù)據(jù)線短路錯(cuò)誤定位，再用萬(wàn)用表、示波器等進(jìn)一步確診。軟件調(diào)試軟件電路故障及解決方法設(shè)計(jì)軟件部分出現(xiàn)這種錯(cuò)誤的現(xiàn)象：當(dāng)以斷點(diǎn)或連續(xù)方式運(yùn)行時(shí)，目標(biāo)系統(tǒng)沒(méi)有按規(guī)定的功能進(jìn)行操作或什么結(jié)果也沒(méi)有，這是由于程序轉(zhuǎn)移到意外之處或在某處死循環(huán)所造成的。解決方法：這類錯(cuò)誤的原因是程序中轉(zhuǎn)移地址計(jì)算錯(cuò)誤、堆棧溢出、工作寄存器沖突等。在采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)時(shí)，錯(cuò)誤可能在操作系統(tǒng)中，沒(méi)有完成正確的任務(wù)調(diào)度操作，也可能在高優(yōu)先級(jí)任務(wù)程序中，該任務(wù)不釋放處理器，使 在該任務(wù)中死循環(huán)。通過(guò)對(duì)錯(cuò)誤程序的修改使其實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。不響應(yīng)中斷不響應(yīng)中斷或不響應(yīng)某一個(gè)中斷這種錯(cuò)誤的現(xiàn)象是連續(xù)運(yùn)行時(shí)不執(zhí)行中斷任務(wù)程序的規(guī)定操作，當(dāng)斷點(diǎn)設(shè)在中斷入口或中斷服務(wù)程序中時(shí)碰不到斷點(diǎn)。錯(cuò)誤的原因有：中斷控制寄存器）的初值設(shè)置不正確，使沒(méi)有開(kāi)放中斷或不許某個(gè)中斷源請(qǐng)求；或者對(duì)片內(nèi)的定時(shí)器、串行口等特殊功能寄存器和擴(kuò)展的 口編程有錯(cuò)誤，造成中斷沒(méi)有被激活；或者某一中斷服務(wù)程序不是以 指令作為返回主程序的指令， 雖已返回到主程序但內(nèi)部中斷狀態(tài)寄存器沒(méi)有被清除，從而不響應(yīng)中斷；或由于外部中斷源的硬件故障使外部中斷請(qǐng)求無(wú)效。解決方法：修改中斷控制寄存器（，的初值設(shè)置。結(jié)果不正確目標(biāo)系統(tǒng)基本上能正常操作，但控制有誤動(dòng)作或者輸出的結(jié)果不正確。這類錯(cuò)誤大多是由于計(jì)算程序中的錯(cuò)誤引起的。錯(cuò)誤原因沒(méi)有查明，沒(méi)有解決。軟件調(diào)試方法軟件調(diào)試所使用的方法有：計(jì)算程序的調(diào)試方法、處理程序的調(diào)試法、綜合調(diào)試法等。計(jì)算程序的調(diào)試方法計(jì)算程序的錯(cuò)誤是一種靜態(tài)的固定的錯(cuò)誤，因此主要用單拍或斷點(diǎn)運(yùn)行方式來(lái)調(diào)試。根據(jù)計(jì)算程序的功能，事先準(zhǔn)備好一組測(cè)試數(shù)據(jù)。調(diào)試時(shí)，用防真器的寫(xiě)命令，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入計(jì)算程序的參數(shù)緩沖單元，然后從計(jì)算程序開(kāi)始運(yùn)行到結(jié)束，運(yùn)行的結(jié)果和正確