1、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書（溫度單回路控制系統(tǒng)）1.意義希望利用學(xué)?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)資源，由學(xué)生自己動(dòng)手搭建一個(gè)包括軟件和硬件的計(jì)算機(jī)控制 系統(tǒng)，通過實(shí)際訓(xùn)練，加深對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)組成，軟件處理過程有進(jìn)一步的理 解，為今后從事計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的開發(fā)打下基礎(chǔ)。2 .設(shè)計(jì)題目基于AT89C52單片機(jī)的溫度單回路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3.實(shí)現(xiàn)功能根據(jù)給定的檢測周期，測量加熱電阻附近的溫度。根據(jù)給定的控制周期，對溫度進(jìn)行定 值控制。能通過按鍵和數(shù)碼管顯示器設(shè)置溫度設(shè)定值，能通過8位LED數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示實(shí)測 溫度與設(shè)定溫度，并由此評價(jià)控制效果。4 .設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）硬件設(shè)計(jì)裁取THMEMU-1型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)臺上的部

2、分硬件，恰當(dāng)利用單片機(jī)的I/O資源，搭建溫 度單回路控制系統(tǒng)的硬件平臺。該硬件平臺應(yīng)包括溫度控制的主機(jī)電路、溫度檢測電路、人 機(jī)接口（按鍵與顯示器）電路、控制輸出電路。（2）軟件設(shè)計(jì)包括如下幾部分的設(shè)計(jì)：1）系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì)；2）監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)；3）測控周期實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)；4）溫度采集程序設(shè)計(jì)。5）控制算法程序設(shè)計(jì)6）按鍵響應(yīng)、數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì)；7）各底層驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)；8）重要功能子程序設(shè)計(jì)。（3）系統(tǒng)調(diào)試在通過連線搭建完成硬件系統(tǒng)后，逐項(xiàng)編寫并調(diào)試各軟件模塊，逐項(xiàng)調(diào)試成功后，進(jìn)行 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的溫度測控功能。通過觀測溫度控制效果，評價(jià)溫度控制算法的優(yōu)劣，思 考可否通過其他控制算法獲得控制

3、指標(biāo)的提升。5.設(shè)計(jì)思路（1）硬件組成硬件組成如圖1所示。圖1硬件結(jié)構(gòu)1）按鍵與顯示器接口電路圖中按鍵、顯示器可以選用實(shí)驗(yàn)平臺上的7279功能芯片支持的16個(gè)機(jī)械按鍵和8位LED 數(shù)碼管顯示器。具體電路如圖2所示。詳盡介紹可參閱附錄1： THMEMU-1實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的 實(shí)驗(yàn)二十九7279陣列式鍵盤實(shí)驗(yàn)；參考附錄2： HD7279A，7279功能芯片的使用說明書。SEGHOSEGAOR21BSEGBOKEY21BSEGCODSEGDOKEY 1 IBSEGEOKEY18BKEY 1 OBSEGFOKEY9BSEGGOSEGAOSEGBOSEGCOSEGDOSEGEOSEGFOSEGGOSEGHO

4、R22B 士 IR20BKEY17B -LR25B 4 2nn ! R26BR23BR24B 4!圖2 7279按鍵與顯示器電路VDDDIG7VDDDIG6NCDIG5VssDIG4NCDIG3DIG2DIG1CSDIGOCLKDPDATASASCCLKOSDRCSESFRESETSGKEY20B -L2）溫度檢測通道圖1中的溫度檢測通道可以選用實(shí)驗(yàn)平臺上DS18B20溫度傳感器，DS18B20是數(shù)字傳 感器，只要按照要求的時(shí)序訪問，就可直接讀出該傳感器測得的溫度。讀出的溫度數(shù)據(jù)格式 需要通過軟件處理成顯示、控制方便的數(shù)據(jù)格式。DS18B20與主機(jī)電路的接口如圖3所示。 詳盡介紹可參閱附錄1：

5、 THMEMU-1實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的實(shí)驗(yàn)四十四DS18B20溫度傳感器實(shí)驗(yàn); 參考附錄3： DS18B20中文資料5VDS18B20接單片機(jī)I/O圖3溫度檢測通道3）溫度控制通道圖1中的溫度控制通道可以選用實(shí)驗(yàn)平臺上加熱控制電路實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。用單片機(jī) 的一條I/O 口線可以實(shí)現(xiàn)對加熱電阻R14C的通電/斷電兩位式控制，從而實(shí)現(xiàn)對置于加熱電 阻周邊溫度的控制。為了取得良好的控制效果可以在軟件上編制時(shí)間比例式控制算法。圖4溫度控制通道圖1中的主機(jī)電路為實(shí)驗(yàn)平臺上的AT89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)。（2）軟件設(shè)計(jì)1）系統(tǒng)初始化程序與PC機(jī)系統(tǒng)的BIOS，ARM系統(tǒng)BOOTLOAD程序類似，溫度測控系統(tǒng)開

6、機(jī)時(shí)的第一件工作 是對所有硬件資源做初始化，即選定各功能部件的工作方式，規(guī)定其既定狀態(tài)。包括單片機(jī) 內(nèi)部資源：堆?？臻g的規(guī)定、定時(shí)器的工作方式規(guī)定、中斷系統(tǒng)的工作方式規(guī)定、I/O的初 始狀態(tài)，用到的RAM初始化等。2）監(jiān)控程序監(jiān)控程序用于實(shí)現(xiàn)主要任務(wù)模塊的調(diào)度，實(shí)現(xiàn)圖5所示的主程序軟件流程。圖5主程序軟件流程圖3）測控周期實(shí)現(xiàn)程序可以通過設(shè)置單片機(jī)內(nèi)T0或T1定時(shí)器工作于定時(shí)器方式、方式2,每過一個(gè)準(zhǔn)確的時(shí) 間間隔中斷一次。在中斷服務(wù)程序中，通過累加一定的中斷次數(shù)，剛好達(dá)到檢測周期，即實(shí) 施檢測任務(wù)；同理，達(dá)到控制周期后，即實(shí)施控制任務(wù)。4）溫度采集程序可參閱附錄1： THMEMU-1實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

7、書中的實(shí)驗(yàn)四十四DS18B20溫度傳感器實(shí)驗(yàn)；參考附錄3： DS18B20中文資料，編寫溫度采集程序。5）控制算法程序可根據(jù)圖4編寫兩位式溫度控制算法，即：溫度高于設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉加熱；溫度低于設(shè) 定值時(shí)，啟動(dòng)加熱；也可編制其他溫度控制算法，比如：時(shí)間比例式控制算法，可期達(dá)到較 好的控制效果。6）按鍵響應(yīng)、數(shù)碼管顯示程序可參閱附錄1： THMEMU-1實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的實(shí)驗(yàn)二十九7279陣列式鍵盤實(shí)驗(yàn)；參考附 錄2： HD7279A，7279功能芯片的使用說明書，編制按鍵響應(yīng)程序和數(shù)碼管顯示程序。7）各底層驅(qū)動(dòng)程序這部分程序指針對底層硬件的訪問程序，如：DS18B20的訪問程序、溫度控制的訪問程 序

8、、顯示器訪問程序、按鍵訪問程序等涉及硬件特性的功能子程序。8）重要功能子程序有：內(nèi)存映射式顯示子程序；溫度設(shè)定值輸入子程序；溫度控制子程序等。6.實(shí)訓(xùn)進(jìn)度安排與實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求15周周一15周周三，講解實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、要求，查閱指定資料和其他相關(guān)資料，吃透要 求，找回必要的先修課知識基礎(chǔ)。16周周日16周周三，完成軟件設(shè)計(jì)，調(diào)試。16周周四16周周五，撰寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告。實(shí)訓(xùn)報(bào)告必須獨(dú)立撰寫，不得抄襲他人。手寫、 打印均可。如果手寫，必須工整，書寫近似達(dá)到印刷體水平；用到圖形時(shí)必須用工具繪制，或者打 印圖形后，粘貼在實(shí)訓(xùn)報(bào)告中，但粘貼質(zhì)量必須保證：四邊粘實(shí)，邊沿整齊，圖號規(guī)范。如果打印，打印的文件必須是個(gè)人獨(dú)立撰寫，不得與同組、