【正文】 高于上限進行報警。 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計 硬件電路分析和設(shè)計報告 本次設(shè)計主要思路是通過對單片機編程將由溫度傳感器 DS18B20采集的溫度外加驅(qū)動電路顯示出來，包括對繼電器的控制，進行升溫，當溫度達到上下限蜂鳴器進行報警。 ，初始按下表示開始進入溫度設(shè)定狀態(tài)，然后通過 ，再次按下 ，表示確認所設(shè)定的溫度，然后轉(zhuǎn)入升溫或降溫。 態(tài)， 示保溫狀態(tài)。 。 。整個電路都是通過軟件控制實現(xiàn)設(shè)計要求。 單片機最小系統(tǒng)電路 因為 89S52單片機內(nèi)部自帶 8K的 ROM和 256字節(jié)的 RAM，因此不必構(gòu)建單片機系統(tǒng)的擴展電路。如圖 3－ 1，單片機最小系統(tǒng)有復位電路和振蕩器電路。值得注意的一點是單片機的 31腳 VPEA/ 必須接高電平，否則系統(tǒng)將不能運行。因為該腳不接時為低電平，單片機將直接讀取外部程序存儲器，而系統(tǒng)沒有外部程序存儲器，所以 VPEA/ 必須接VCC。 在按鍵兩端并聯(lián)一個電解電容，濾除交流干擾，增加系統(tǒng)抗干擾能力。 C230 P FC330 P F晶振 1 12ME A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U2+C410 U FV C CR310KV C CA T 8 9S 5 2V C C112234S W 5SWPB(雙) 圖 3－ 1 單片機最小系統(tǒng) 圖 7 鍵盤電路 鍵盤是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的主要輸入設(shè)備，單片機使用的鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤采用硬件線路來實現(xiàn)鍵盤的編碼，每按下一個鍵，鍵盤能夠自動生成按鍵代碼，并有去抖功能。因此使用方便，但硬件較復雜。非編碼鍵盤僅僅提供鍵開關(guān)狀態(tài)，由程序來識別閉合鍵，消除抖動，產(chǎn)生相應(yīng)的代碼，轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序。非編碼鍵盤中鍵的數(shù)量較少，硬件簡單，在單片機中應(yīng) 用非常廣泛。 圖為按鍵和 AT89S52的接線圖，檢測儀共設(shè)有 4個按鍵，每個按鍵由軟件來決定其功能， 4個按鍵功能分別為 ： (1) SW1： 設(shè)定按鍵 (設(shè)定按鍵 ) (2) SW2： 加法按鍵 (當前位加 5) (3) SW3： 減法按鍵 (當前位減 5) (4) SW4： 退出設(shè)置鍵 (系統(tǒng)初始化 ) E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U2A T 8 9S 5 211223 4S W 3 S W P B ( 雙 )11223 4S W 4S W P B ( 雙 )11223 4S W 2S W P B ( 雙 )11223 4S W 1 S W P B ( 雙 )P P P P P P P P co m19922883377446655 k kVCCP P P P P P P P 圖 3－ 2 單片機最小系統(tǒng) 數(shù)碼管及指示燈顯示電路 （ 1）數(shù)碼管顯示說明 各個數(shù)碼管的段碼都是單片機的數(shù)據(jù)口輸出 ， 即各個數(shù)碼管輸入的段碼都是一樣 8 的 ， 為了使其分別顯示不同的數(shù)字 ， 可采用動態(tài)顯示的方式 ， 即先只讓 最低位顯示 0(含點 )，經(jīng)過一段延時，再只讓次低位顯示 1，如此類推。由視覺暫留 ， 只要我們的延時時間足夠短，就能夠使得數(shù)碼的顯示看起來非常的穩(wěn)定清楚 ， 過程如 表 31。 表 31 數(shù)碼管編碼表 段碼 位碼 顯示器狀態(tài) 08H 01H □□□□□□□0 abH 02H □□□□□□1□ 12H 04H □□□□□2□□ 22H 08H □□□□3□□□ a1H 10H □□□4□□□□ 24H 20H □□5□□□□□ 04H 40H □6□□□□□□ aaH 80H 7□□□□□□□ 本論文中 使用了 3個數(shù)碼管，其中前兩位使用動態(tài)掃描顯示實測溫度，在設(shè)置加熱溫度的時候，兩個數(shù)碼管是閃爍，以提示目前處在溫度設(shè)置狀態(tài)。第三位數(shù)碼管靜態(tài)顯示符號 “℃” 。 （ 2）運行指示燈說明 本熱水器溫度控制系統(tǒng)中共使用到 3個 LED指示燈和 3個數(shù)碼管。 右上角的紅色 LED是電源指示燈； 數(shù)碼管右邊的紅色 LED是加熱指示燈，當剛開機或溫度降到設(shè)定溫度 5℃ 以下時，該燈會亮，表示目前處于加熱狀態(tài)；當溫度上升到設(shè)定溫度時，該 LED滅，同時數(shù)碼管右邊的綠色 LED亮，表示目前處于保溫狀態(tài)，用戶可以使用熱水器；當溫度再次下降到設(shè)定溫度 5℃ 以下時，綠色 LED滅，紅色加熱的 LED燈亮 ， 不斷循環(huán)。 V C CE1C3B2Q1P N PE1C3B2Q3P N PR6470R7470R8470R9470R 10470R 11470R 12470R 13470V C CE A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U2R R 17S 85 50 *3abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpabfcgdeD P Ydpcom19com210D P 1兩位數(shù)碼管ab fcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpCOM9D P 2D P Y _7 S E G _D PR 14470V C C 圖 3－ 3 LED 數(shù)碼管顯示電路圖 9 溫度采集電路 （ 1） DS18B20 介紹 Dallas最新單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20簡介新的 “ 一線器件 ” 體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟 。 Dallas半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820是世界上第一片支持 “ 一線總線 ” 接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 DS18B DS1822“ 一線總線 ” 數(shù)字化溫度傳感器同 DS18B20一樣， DS18B20也支持 “ 一線總線 ” 接口，測量溫度范圍為 55℃~+125℃ ，在 10℃ ~+85℃ 范圍內(nèi) ,精度為 177。 ℃ 。 DS1822的精度較差為 177。 2℃ 。現(xiàn)場溫度直接以 “ 一線總線 ” 的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。其 DS18B20的管腳配置和封裝結(jié)構(gòu)如圖 34所示 。 圖 34 DS18B20 封裝 引腳定義： ① DQ為數(shù)字信號輸入 /輸出端； ② GND為電源地； ③ VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。 （ 2） DS18B20 設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題 DS18B20具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用接口線少等優(yōu)點 ， 但在實際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題 ： 較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償 ， 由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送 。 因此 ， 在對 DS18B20 進行讀寫編程時 ， 必須嚴格的保證讀寫時序 ， 否則將無法讀取測溫結(jié)果。在 DS18B20 有關(guān)資料 10 中均未提及 1Wire上所掛 DS18B20數(shù)量問題 ， 容易使人誤認為可以掛任意多個 DS18B20，在實際應(yīng)用中并非如此。當 1Wire上所掛 DS18B20超過 8個時 ， 就需要考慮微處理器的總線驅(qū)動問題 ， 這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。連接 DS18B20的總線電纜是有長度限制的。實際應(yīng)用中 ， 測溫電纜線建議采用屏蔽 4芯雙絞線 ， 其中一對線接地線與信號線 ， 另一組接 VCC 和地線 ， 屏蔽層在源端單點接地。 本文以廣泛應(yīng)用的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20為例 ， 說明了 1Wire總線的操作過程和基本原理。事實上 ， 基于 1Wire總線的產(chǎn)品還有很多種 ， 如 1Wire總線的 E2PROM、實時時鐘、電子標簽等。他們都具有節(jié)省 I/O資源、結(jié)構(gòu)簡單、開發(fā)快捷、成本低廉、便于總線擴展等優(yōu)點 ， 因此有廣闊的應(yīng)用空間 ， 具有較大的推廣價值 。 本設(shè)計將溫度傳感器 DS18B20與單片機 TXD引腳相連，讀取溫度傳感器的數(shù)值。DS18B20與單片機連接圖如圖所示 310所示。 V C CE A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U2A T 8 9S 5 2DQ2GND1VCC3U3D S 18 2 0V C CR 15 K 圖 310 DS18B20 與單片機連接圖 電源電路 采用 L7805穩(wěn)壓塊，輸出為 5V。電子組件要正常運作都需要電源電壓供電，一般常用的電源電壓為 +5V或 +12V，因為數(shù)字 IC （ Ingegrated Circuit：集成電路）所供給的電壓為 +5V， 而 CMOS IC所供給的電壓為 +12V， 7805是一個穩(wěn)壓塊。 7805穩(wěn)壓管把高電壓轉(zhuǎn)換到低電壓， 7805穩(wěn)壓管具 有保護單片機的作用。 L7805輸出端要并聯(lián)上一個電解電容，濾除交流電干擾，防止損壞單片機系統(tǒng)。本設(shè)計采用兩種供電方式，一種為 DC7~18V 11 直流穩(wěn)壓電源變換成 5V的直流電；另一種為四節(jié)干電池共 6V經(jīng)二極管加壓后得到將近5V的直流電源，電源配以開關(guān)和指示燈，以方便使用。黃色發(fā)光二極管表示保溫，紅色的表示加熱狀態(tài)。 V C CD2I N 4 00 71122J22PGND2+ V C C 12 V1GND3J1電源座+ V C C 12 VD1I N 4 00 7IN1GND2OUT3U1L 78 0 5( 大 )12+ C122 0