基于單片機的電阻爐溫控制系統設計畢業論文設計-資料下載頁

【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位。印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規定處理。為適應這一需要有必要設計一個性能良好、操作方便的溫度控制系統。課題主要設計一個水溫測控系統，控制鍋爐中水的溫度，選擇合適的控制規律，使鍋爐中水的溫度按預定規律變化，并且能夠進行越限報警。控制系統按功能分主要包括溫度傳感器模塊、溫度顯。導通時間，以實現對爐溫的控制。另外通過單片機的串口與上位機通信，通過上。強，實現了遠程監測的功能[2]。

　　

【正文】 檔中的任何位置。請使用“繪圖工具”選項卡更改引言文本框的格式。] Y Y要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請使用“繪圖工具”選項卡更改引言文本框的格式。] Y 常加熱 N要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請使用“繪圖工具”選項卡更改引言文本框的格式。] 當前溫度 預設溫度一？ 停止加熱 PID 加熱 N要。您可將文本框放置在文檔中的Y要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請使用“繪圖工具”選項卡更改引言文本框的格式。] 檢測 當前溫度 =預設溫度一？ N要。您可將文本當前計時 =預設時間一？ 當前溫度 +10預設溫度二？一？ Y要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請使用“繪圖工具”選項卡更改引言文本框的格式。] 常加熱 N要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請使用“繪圖工具”選項卡更改引言文本框的格式。] 當前溫度 預設溫度二？ 停止加熱 N要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請使用Y要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請使用“繪圖工具”選項卡更改引言文本框的格式。] PID 加熱 檢測當前溫度 =預設溫度二？ N要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。Y要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請使用“繪圖工具”選項卡更改引言文本框的格式。] Y要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置。請使用“繪圖工具”選項卡更改引言文本框的格式。] 開始計時 當前計時 =預設時間二？ 跳出溫控 河南城建學院本科畢業設計（論文） 系統軟件設計 21 圖 41 系統流程圖 液晶顯示模塊 液晶顯示模塊主要完成人機交互界面的顯示及系統相關的操作指示。具 體能顯示預設溫度值、預設溫控時間、當前的溫度值。液晶工作流程如 圖 42： 開始計時 河南城建學院本科畢業設計（論文） 系統軟件設計 22 圖 42 液晶顯示流程圖 溫度模塊軟件設計 DS18B20 測溫數據的讀取 程序設計 對爐內溫度的檢測通過數字溫度傳感器 DS18B20 實現的，在溫度模塊硬件電路的設計中已經對的硬件電路做了設計，現在設計 DS18B20 的軟件部分。 ① .DS18B20 的內部數據部件 1)光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的 , 它可以看作是 DS18B20的地址序列碼。 64 位光刻的 ROM 排列是 :開始 8 位 (24H)是產品類型標號 , 接著的液晶驅動函數 寫命令函數 寫數據函數 液晶管腳定義 溫度讀取顯示子函數 河南城建學院本科畢業設計（論文） 系統軟件設計 23 48 位是該 DS18B20 自身的序列號 , 最后 8 位是前面 56 位的循環冗余校驗碼(CRC=X8+X5+X4+1)。光刻 ROM 的作用是使每一 個 DS18B20 都各不相同 , 這樣就可以實現一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。 2)DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量 , 以 12 位轉化為例用 16位符號擴展的二進制補碼讀數形式提供 , 以 ℃ /LSB 的形式表達 , 其中 S 為符號。如 表 41 所示： 表 41 DS18B20溫度值格式表S S S S S 2625 24232221202 1 2 22 32 4B i t 7 B i t 6 B i t 5 B i t 4 B i t 3 B i t 2 B i t 1 B i t 0B i t 1 5 B i t 8B i t 1 4 B i t 9B i t 1 1B i t 1 3 B i t 1 0B i t 1 2L S B y t eM S B y t e 這是 12 位轉化后得到的 12 位數據 , 存儲在的兩個 8 比特的 RAM 中 , 二進制中的前面 5位是符號位 , 如果測得的溫度大于 0, 這位為 0, 只要將測到 的數值乘以 即可得到實際溫度 ,如果溫度小于 0, 這位為 1, 測到的數值需要取反加 1 再乘以 即可得到實際溫度。例如 +125℃ 的數字輸出為 ,07D0H,+ ℃ 的數字輸出為 ,0191H,℃ 的數字輸出為 ,FF6FH 55℃ 的數字輸出為 FC90H。 ② .單總線協議 單總線協議能夠實現數據的雙向傳輸 , 操作包括數據的讀寫和復位功能。下面對各個方面進行具體的介紹。 1)總線復位 ,首先必須對 DS18B20 進行復位，由單片機給 DS18B20 單總 線至少 480Us 的低電平信號，當 DS18B20 接到此復位信號后，延時 1560us，通過大地總線 60240us 來產生應答脈沖。主機接收到從機的應答脈沖后，說明有單總線器件在線，通信雙方達成基本協議。復位時序如圖 43 所示。 單 片 機 接 收 復 位 脈 沖最 小 4 8 0 u s最 大9 6 0 u s單 片 機 發 送 復 位 脈 沖D S 1 8 B 2 0 響 應6 0～2 4 0 u s最 小 4 8 0 u s等 待 1 5～6 0 u s 圖 43 復位時序圖 河南城建學院本科畢業設計（論文） 系統軟件設計 24 2)控制器發送 ROM指令。一旦總線主機檢測到應答信號，便可以發起 ROM操作指令。 ROM指令為 8位長度，功能是對片內的 64位光刻 ROM進行操作。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接多少個 DS18B20并做 出處理。一般只掛一個 DS18B20時可以跳過 ROM指令。 指令表如 42所示： 表 42 ROM 指令表 指令代碼 功能說明 讀 ROM 0x33 用于讀出 DS18B20內集成的 64位激光 ROM序列號 匹配 ROM 0x55 跳過 ROM 0xCC 搜索 ROM 0xF0 多個 DS18B20在線時 , 可用此命令匹配一個給定序列號，此后命令就針對該芯片 忽略序列號 , 對所有在線的 DS18B20進行配置 用于讀出在線的 DS18B20的序列號 報警 ROM 0xEC 對溫度超過上限或者下限時，讀出報警的 DS18B20 3)DS18B20 共有 9 個 RAM,每個字節為 8 位。第 2 個字節是溫度轉換后的數值信息， 4 個字節是用戶 E2PROM(常用于溫度報警值存儲 )的鏡像，在上電復位時旗幟被刷新。第五個字節則是用戶第三個 E2PROM 的鏡像。第 8 個字節為計數器寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設計的，同樣也是內部溫度轉換、計算的暫存單元。第 9 個字節為前 8 個字節的 CRC 碼。 E2PROM非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數據。 RAM 及 E2PROM 結構圖如圖44所示。 溫 度 低 字 節溫 度 高 字 節T H / U S E R B Y T E 1C O N F I N G保 留T H / U S E R B Y T E 2保 留保 留C R CT H / U S E R B Y T E 1C O N F I N GT H / U S E R B Y T E 2123456789E 2 P R O M 圖 44 DS18B20 RAM 及 E2PROM 結構圖 控制器發送存儲器操作指令：在執行 ROM 指令后才能執行內存指令。在 ROM河南城建學院本科畢業設計（論文） 系統軟件設計 25 指令發送給 DS18B20 之后，緊接著就是發送存儲器操作指令了。操作指令同樣為8 位，共 6 條，見 表 43。 表 43 RAM 指令表 指令代碼 功能說明 溫度變換 0x44 啟動溫度轉換， 12位轉換最長 750ms 讀溫度寄存器 0xBE 讀取溫度寄存器的溫度值 寫 溫度寄存器 0x4E 發出內部 RAM的 4字節寫上下限溫度數據命令，在該命令后緊跟兩個字節數據 復制溫度寄存器 0x4B 將 RAM中的 4字節數據復制到 E2PROM中 重調 E2PROM 0xB8 將 E2PROM中的數據拷貝到溫度寄存器中 讀供電方式 0xB4 寄生供電時， DS18B20發送 “0” ； 外接電源供電時， DS18B20發送 “1” 4)數據處理： DS18B20 要求嚴格的時序來保證數據的完整性。在單線 DQ 上，存在復位脈沖、應答脈沖、寫 “0”、寫 “1”、讀 “0”、讀 “1”幾種信號類型。數據位的讀寫是由讀寫時序來實現的。 寫時序：當主機將數據線從高電平拉至低電平時，產生時序，寫時序分別為寫“ 0”和寫 “1”，時序圖如下圖所示。在寫數據時序的前 15us 總線需要是被控制器拉為低電平，而后則將是芯片對總線數據的采樣時間，采樣時間在 1560us，采樣時間內如果控制器將總線拉高則表示寫 “1”，如果控制器將總線拉低則表示寫“0”。每一位的發送都應該至少 15us 的低電平起始位，隨后的數據 “0”或 “1”應該在45us 內完成。整個位的發送時間應該保持在 60120us，否則不能 保證通信的正常。 寫時序圖如圖 45所示。 單 片 機寫 ” 0 ”單 片 機 寫 “ 1 ”3 0 u s1 5 u s1 5 u s1 5 u s1 5 u s3 0 u s 1 u sD S 1 8 B 2 0 采 樣 D S 1 8 B 2 0 采 樣 河南城建學院本科畢業設計（論文） 系統軟件設計 26 圖 45 寫時序圖 讀時序：該時序也是必須有主機產生 1us 的低電平，表示該時間的起始。然后在總線被釋放后的 15us 中 DS18B20 會發送內部數據位，因此再次 15us 內主機必須停止把 DQ 引腳置底，這時控制如果發現總線為高電平表示讀數據“ 1”，如果總線為低電平，則表示讀數據 “0”。每一位的讀取之前都由控制器加一個起始信號。圖 45為讀時序圖。 1 5 u s1 5 u s 1 5 u s 1 5 u s3 0 u s3 0 u s單 片 機 讀 “ 0 ”單 片 機 讀 “ 1 ” 1 u s 圖 45 讀時序圖 所有的讀寫時序至少需要 60us 且每兩個獨立的時序至少 1us 的回復時間。在寫時序中，主機將在拉低總線 15us 內釋放總線，并向 DS18B20 寫 “1”。若主機拉低總先后能保持至少 60us 的低電平，則向單總線器件寫 “0”。 DS18B20 僅在主機發出讀時序時才產生向主機傳輸數據，所以當主機向 DS18B20 發出度數據命令后。必須馬上產生時序，以便 DS18B20 傳輸數據。 DS18B20 溫度讀取流程 單片機在實現 DS18B20 溫度轉換和讀取的程序設計中必須嚴格按照其 時序來進行，此設計中，單總線上只掛接了一個 DS18B20，所以不用對 ROM 寄存器進行操作，直接跳過 ROM，對 RAM 寄存器進行操作。 在單片機發出溫度轉換命令后，須延時，以便 DS18B20 完成溫度轉換，在單片機發出讀溫度命令后，必須馬上產生讀 時序 接收 DS18B20 的發回來的數據。溫度模塊主流程圖如圖 46 所示。 溫度 讀取子程序 初始化 DS18b20 跳過讀序列號操作 河南城建學院本科畢業設計（論文） 系統軟件設計 27 保護現場 num=200? flag_pid=1？ N Y N Y N Y Y 圖 46 溫度讀程序流程圖 中斷服務函數 該中斷服務函數屬于定時中斷，當定時時間到則賦標志位。當 flag_get=1 時進行溫度采集；當 flag_get1=1 時進行溫度比較、時間比較；當 second=5 時進行上位機通信 ；當 flag_pid=1 時進行 pid 溫控。