單片機(jī)水溫控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫吧
2025-06-11 12:40 本頁面
【正文】 用板制作擴(kuò)展模塊 AT89S51性能簡(jiǎn)介 AT89S51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。因此，本系統(tǒng)使用AT89S51單片機(jī)作為微處理器。AT89S51引腳圖如圖21。圖21AT89C51管腳圖 圖22微處理器電路圖它主要具有如下特點(diǎn)：完全兼容51全部字系列產(chǎn)品，4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器，0Hz 33 KHz全靜態(tài)工作，三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定，128*8位內(nèi)部RAM，32條可編程I/O線，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源，雙工UART串行通道，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路，ISP在線編程功能。AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作掉電模式凍結(jié)振蕩器，因而可以保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。溫度檢測(cè)電路溫度檢測(cè)用DS18B20溫度傳感器, DS18B20是Dallas公司推出的單線數(shù)字式測(cè)溫芯片，它能在現(xiàn)場(chǎng)采集溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。 采用DS18B20主要在于以下特性：適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫S18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)溫范圍－55℃～＋125℃，在10～+85℃時(shí)精度為177。℃可編程的分辨率為9～12位，℃、℃、℃℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快測(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CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由4部分組成：64位光刻ROM，溫度傳感器，非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，配制寄存器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖23所示。圖23 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖24 DS18B20的管腳排列圖DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供， 5℃/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。溫度檢測(cè)控制電路圖見圖25。圖255溫度檢測(cè)控制電路圖顯示器的掃描方式一般有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，對(duì)于多位LED數(shù)碼顯示器，通常采用動(dòng)態(tài)掃描方法，即逐個(gè)地循環(huán)地點(diǎn)亮各位顯示器。由于人眼具有視覺殘留效應(yīng)，雖然在任一時(shí)刻只有1位顯示器被點(diǎn)亮，但是看起來與全部顯示器持續(xù)點(diǎn)亮的效果基本一樣。圖26顯示電路此電路中的LED數(shù)碼顯示器是8段共陽極接法，所以顯示0、9時(shí)分別對(duì)應(yīng)編碼C0H、F9H、A4H、B0H、99H、92H、82H、F8H、80H、90H，要顯示小數(shù)點(diǎn)時(shí)，只需再將相應(yīng)的編碼的最高位置0。由于LED顯示器的段電流為8mA左右，所以不能由單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，因此接上驅(qū)動(dòng)器74LS245 八雙向總線收發(fā)器，而LED顯示器的公共端的驅(qū)動(dòng)電流較大，8段全亮?xí)r需約40~60mA。因此在單片機(jī)與LED的公共端之間接上三極管做為電流驅(qū)動(dòng)器以提高驅(qū)動(dòng)能力。此三極管采用的是PNP型。鍵盤采用非編碼鍵盤結(jié)構(gòu)，目的為了簡(jiǎn)化硬件電路，圖213表示了此4*4行列式鍵盤的結(jié)構(gòu)示意圖。4*4表示有4根行線和4根列線，在每根行線和列線的交叉點(diǎn)上均勻分布1個(gè)單觸點(diǎn)按鍵，共16個(gè)按鍵。其中定義0~9十個(gè)數(shù)字鍵，小數(shù)點(diǎn)，開/關(guān)鍵，顯示參數(shù)鍵，設(shè)定值鍵。圖27鍵盤電路為了提高串行通信的可靠性，增大通信距離，一般采用標(biāo)準(zhǔn)串行接口、RS232C、RS．422A等標(biāo)準(zhǔn)接口來進(jìn)行串行通信。EIA RS232C是異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線，它包括了按位串行傳輸?shù)碾姎夂蜋C(jī)械方面的規(guī)定。在微機(jī)通信中，通常使用RS232C接口即PC機(jī)的COM口，其引腳定義如圖8所示。圖28RS232C引腳定義圖PC機(jī)的COM 口，輸入輸出為RS232C電平，而51單片機(jī)串行口的輸入輸出均為1frL電平。由于TTL電平和RS232C電平互不兼容，所以兩者接口時(shí)，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換最常用的芯片是傳送線驅(qū)動(dòng)器MC1488和接收器MC1489，其作用除了電平轉(zhuǎn)換外，還實(shí)現(xiàn)正負(fù)邏輯電平轉(zhuǎn)換，如圖29和圖210所示。圖211是單片機(jī)與ItS232標(biāo)準(zhǔn)接口電路。圖29MC1488引腳示意圖圖210MC1489引腳示意圖圖211單片機(jī)與ItS232標(biāo)準(zhǔn)接口電路圖212 PC機(jī)與單片機(jī)通信接口電路可控硅調(diào)功控溫具有不沖擊電網(wǎng)，對(duì)用電設(shè)備不產(chǎn)生干擾等優(yōu)點(diǎn)，是一種廣泛應(yīng)用的控溫方式。調(diào)功控溫指的是在給定周期內(nèi)控制可控硅的導(dǎo)通時(shí)間，從而改變加熱功率來實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)，設(shè)采?。刂疲┲芷跒門，在T 周期內(nèi)工頻交流電的半周波長(zhǎng)為N ，如全導(dǎo)通時(shí)額定加熱功率為PH，則實(shí)際平均加熱功率P與T 周期內(nèi)實(shí)際導(dǎo)通的半周波數(shù)n成正比，即P=n*PH/N.可控硅調(diào)功控溫電路如圖所示： 圖212圖中TL494為雙端脈寬調(diào)制器，利用其脈寬調(diào)制功能構(gòu)成脈沖形成及脈寬調(diào)制電路，其功能框圖及引腳圖如圖213所示 圖213 TL494功能框圖及引腳圖新型器件MOC3041的使用使調(diào)功器電路變得非常簡(jiǎn)練，它集光電隔離，過零檢測(cè)功能于一身，具有體積小，功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，無噪聲等優(yōu)點(diǎn)，圖214 為其構(gòu)成的可控硅基本驅(qū)動(dòng)電路。IFT 1 6 R11 5 T RS AC2過零檢測(cè) 4 CS 3 RG RL MOC3041RS，CS為吸收電路，并接在功率可控硅的陽極與陰極之間，起保護(hù)作用。R11為觸發(fā)器輸出限流電阻。RG：晶閘管的門極電阻，防止誤觸發(fā)，提高抗干擾能力。掉電檢測(cè)與保護(hù)電路在工業(yè)控制中，掉電事件可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果，本系統(tǒng)能及時(shí)檢測(cè)到交流電源下降，在電路動(dòng)作的滯后時(shí)間內(nèi)，將斷點(diǎn)狀態(tài)保護(hù)在后備電池供電的存儲(chǔ)器內(nèi)，來電后實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)補(bǔ)償運(yùn)行。采用LM311比較器，其引腳功能外形結(jié)構(gòu)如圖215所示，它是一種應(yīng)用較廣泛的集成電壓比較器，具有輸入偏流小，電壓范圍寬（從標(biāo)準(zhǔn)的177。15V電源到單一的+5V電源均能正常工作）。 圖215 LM311引腳功能外形結(jié)構(gòu)整個(gè)掉電檢測(cè)電路如圖219所示，將LM311設(shè)為射極輸出方式。以3V為臨界，形成外部中斷的觸發(fā)脈沖，將輸入電壓與3V 參考電壓相比較，當(dāng)輸入VI大于3V 時(shí)，輸出為高電平；而當(dāng)輸入小于3V
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