下，通过单片机对偏差进行模糊控制运算，对调节加热可达到控制温度恒定。综合各方面的意见，本设计采用单片机来实现温度的控制。系统硬件电路设计电路总体原理框图温度测量及加热系统控制的总体结构如图所示。体统主要包括现场温度采集实时温度显示加热控制参数设置加热电路控制输出报警装置和系统核心单片机作为微处理器。数字式温度传感器单片机显示器加热器白炽灯越限报警控制器继电器键盘图恒温控制系统设计方案框图温度采集电路以数字量形式将现场温度传至单片机。单片机结合现场温度与功能要求设定的目标温度，按照已经编程固化的模糊控制算法计算出实时控制量。以此控制量控制晶体管管开通和关断，决定加热电路的工作状态，使温度逐步稳定于要求设定的目标值。在温度到达设定的目标温度后，由于自然冷却而使其温度下降时，单片机通过采样回的温度与设置的目标温度比较，作出响应的控制，开启加热器。系统运行过程中的各种状态均可由液晶显示器实时显示。单片机的选择用的单片机作为控制主机。之所以选择作为主机，是因为作为系列单片机的种，其使用性能稳定，价格便宜，完全能够满足此次设计的需求。而且内部集成了程序存储器，可以装载用户程序，方便后续的课程设计需要，不像因为要外接程序存储器而是电路相对麻烦了。其实物图如图图单片机是个低电压，高性能位单片机，片内含的可反复擦写的只读程序存储器和的随机存取数据存储器，器件采用公司的高密度非易失性存储技术生产，兼容标准指令系统，片内置通用位中央处理器和存储单元，单片机在电子行业中有着广泛的应用。主要功能特性兼容指令系统可反复擦写大于次个双向口内部个位可编程定时计数器中断时钟频率个串行中断，可编程串行通道个外部中断源，共个中断源个读写中断口线，级加密位低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能有及等几种封装形式，以适应不同产品的需求。引脚功能及管脚电压为位通用微处理器，采用工业标准的内核，在内部功能及管脚排布上与通用的相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主内部寄存器数据及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号的接收解码及与主板通信等。主要管脚有脚和脚为振荡器输入输出端口，外接晶振。脚为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。脚和脚为供电端口，分别接电源的正负端。为可编程通用脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，端口脚被定义为功能控制端口，分别与的相应功能管脚相连接，脚定义为输入端，脚和脚定义为总线控制端口，分别连接的脚和脚端口，脚脚及脚定义为握手信号功能端口，连接主板的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。封装的引脚图口口是组位漏极开路型双向口，也即地址数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动个逻辑门电路，对端口写时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址低位和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在编程时，口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。口是个带内部上拉电阻的位双向口，的输出缓冲级可驱动吸收或输出电流个逻辑门电路。对端口写，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，个引脚被外部信号拉低时会输出个电流。与不同之处是，和还可分别作为定时计数器的外部计数输入和输入，参见表。编程和程序校验期间，接收低位地址。表和的第二功能引脚号功能特性，时钟输出定时计数器口是个带有内部上拉电阻的位双向口，的输出缓冲级可驱动吸收或输出电流个逻辑门电路。对端口写，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，个引脚被外部信号拉低时会输出个电流。在访问外部程序存储器或位地址的外部数据存储器例如执行指令时，口送出高位地址数据。在访问位地址的外部数据存储器如执行指令时，口输出锁存器的内容。编程或校验时，亦接收高的负脉冲之后再发出的正脉冲，此时会发出个的响应脉冲，复位时序结束。也就是呼应阶段。写时间片写位二进制的信息，周期至少为,其中含的恢复时间，单片机启动写程序后期间自动采样数据线，低电平为，高电平为。单片机写时，要持续低电平,写时，要在启动后之内使数据线变为高电平。读时间片读位二进制数据，周期及恢复时间要求与写时间片相同。单片机启动读时序之后，至少保持低电平，然后在接近启动后之前读入数据。低电平为，高电平为。图初始化时序图读写时序操作命令的执行在操作命令中，有两条命令专门用于获取传感器序列号读命令和搜索命令。读命令只在总线上只有个传感器的情况下使用。具体的搜索过程为单片机发出复位脉冲进行初始化，连接在。口上的传感器则发出存在脉冲做出响应。单片机在单总线上发出搜索命令。单片机从单总线上读位数据。的工作时序分别有初始化时序写时序读时序转换时序等，根据传感器的这些时序要求编写出子程序主程序表温度传感器工作原理温度传感器是美国半导体公司最新推出的种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现位的数字值读数方式。的性能特点如下独特的单线接口方式仅需要个端口引脚进行通信多个可以并联在唯的三线上，实现多点组网功能无需外部器件可通过数据线供电，电压范围测温范围，在时精度为零待机功耗温度以或位数字量读出用户可定义的非易失性温度报警设置报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度温度报警条件的器件负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作采用脚封装或脚封装，其内部结构框图如图所示图内部结构框图闪速的结构如下开始位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟的序号，共有位，最后位是前面位的检验码，这也是多个可以采用线进行通信的原因。温度报警触发器和，可通过软件写入户报警上下限。主机操作的命令有五种，如表所列表主机操作的命令温度传感器的内部存储器还包括个高速暂存和个非易失性的可电擦除的。高速暂存的结构为字节的存储器，结构如图所示。图高速暂存结构图前个字节包含测得的温度信息，第和第字节和的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。温度低位温度高位配置保留保留保留位当接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第，指令说明读读的序列号匹配继读完位序列号的个命令，用于多个时定位跳过此命令执行后的存储器操作将针对在线的所有搜识别总线上各器件的编码，为操作各器件作好准备报警搜索仅温度越限的器件对此命令做出响应字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式以形式表示。温度值格式如下这是位转化后得到的位数据，存储在的两个比特的中，二进制中的前面位是符号位，如果测得的温度大于，这位为，只要将测到的数值乘于即可得到实际温度如果温度小于，这位为，测到的数值需要取反加再乘于即可得到实际温度。图中，表示位。对应的温度计算当符号位时，表示测得的温度植为正值，直接将二进制位转换为十进制当时，表示测得的温度植为负值，先将补码变换为原码，再计算十进制值。例如的数字输出为，的数字输出为，的数字输出为，的数字输出为。温度传感器主要用于对温度进行测量，数据可用位符号扩展的二进制补码读数形式提供，并以形式表示。表是部分温度值对应的二进制温度表示数据。表部分温度值完成温度转换后，就把测得的温度值与中的字节内容作比较，若或,则将该器件内的告警标志置位，并对主机发出的告警搜索命令作出响应。因此，可用多只同时测量温度并进行告警搜索。在位的最高有效字节中存储有循环冗余校验码。主机根据的前位来计算值，并和存入中的值做比较，以判断主机收到的数据是否正确。测温原理的测温原理如图所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将所对应的基数分别置入减法计数器和温度寄存器中，减法计数器和温度寄存器被预置在所对应的个基数值。减法计数器对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器的预置值减到时温度寄存器的值将加，减法计数器的预置将重新被装入,减法计数器重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器计数到时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温图中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性其输出用，于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是的测温原理。另外，由于单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对的各种操作必须按协议进行。操作协议为初始化发复位脉冲发功能命令发存储器操作命令处理数据。在正常测温情况下，的测温分辨力为，可采用下述方法获得高分辨率的温度测量结果首先用提供的读暂存器指令读出以为分辨率的温度测量结果，然后切去测量结果中的最低有效位，得到所测实际温度的整数部分，然后再用指令取计数器的计数剩余值和每度计数值。考虑到测量温度的整数部分以为进位界限的关系，实际温度可用下式计算图测温原理图键盘接口电路的设计显示接口电路的设计显示电路采用字符型液晶显示模块，它是种专门用于显示字母数字符号等点阵式的，本设计采用的是,其显示容量个字符。模块电路如下图图显示接口电路的设计液晶显示模块是个慢显示器件，所以在执行每条指令之前定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，图是的内部显示地址。图的内部显示地址加热控制电路的设计用于在闭环控制系统中对被控对象实施控制，被控对象为加热片，采用对加在电热片两端的电压进行通断的方法进行控制，以实