【正文】 壓 URO 叫 “ 反向轉(zhuǎn)折電壓 ” 。進(jìn)入 N1 區(qū)的電 子與由 P1 區(qū)通過(guò) J1 結(jié)注入 N1 區(qū)的空穴復(fù)合，同樣，進(jìn)入 P2 區(qū)的空穴與由 N2 區(qū)通過(guò) J3 結(jié)注入P2 區(qū)的電子復(fù)合，雪崩擊穿，進(jìn)入 N1 區(qū)的電子與進(jìn)入 P2 區(qū)的空穴各自不能全部復(fù)合掉 。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。MOC3021 結(jié)構(gòu)示意圖如 圖 18 所示 ： 圖 18 MOC3021 結(jié)構(gòu)示意圖 在光電耦合器輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后， 因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。 IC 與 IF 之間的變化成線性關(guān)系，用半導(dǎo)體管特性圖示儀測(cè)出的光電耦合器的輸出特性與普通晶體三極管輸出特性相似。 由主控單片機(jī)運(yùn)算輸出脈沖寬度可調(diào)的 PWM 波用于雙向可控硅在 1s 內(nèi)的導(dǎo)通和關(guān)斷數(shù)從而調(diào)節(jié)輸出。 由于單片機(jī)的端口電壓不足以驅(qū)動(dòng)光電耦合器，故令其低電平觸發(fā)，外加上拉電阻。 （ 2） 輸出特性 光電耦合器的輸出特性是指在一定的發(fā)光電流 IF 下，光敏管所加偏置電壓 VCE與輸出電流 IC 之間的關(guān)系，當(dāng) IF=0 時(shí)，發(fā)光二極管不發(fā)光，此時(shí)的光敏晶體管集電極輸出電流稱為暗電流，一般很小。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見(jiàn)的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。 這時(shí) J J J3 三個(gè)結(jié)均處于正偏，可控硅便進(jìn)入正向?qū)щ姞顟B(tài) — 通態(tài)，此時(shí)，它的特性與普通的 PN 結(jié)正向特性相似 。 圖 16 陽(yáng)極加 反 向電壓 （ b） 正向特性 當(dāng)控制極開(kāi)路，陽(yáng)極上加上正向電壓時(shí)（見(jiàn)圖 17）， J J3 結(jié)正偏，但 J2 結(jié)反偏，這與普通 PN 結(jié)的反向特性相似，也只能流過(guò)很小電流，這叫正向阻斷狀態(tài)，當(dāng)電壓增加，圖 424 的特性發(fā)生了彎曲，如特性 OA 段所示，彎曲處的是 UBO 叫：正向轉(zhuǎn)折電壓 。 由于 BG1 和 BG2 所構(gòu)成的正反饋?zhàn)饔茫砸坏┛煽毓鑼?dǎo)通后，即使控制極 G的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導(dǎo)通狀態(tài)，由于觸發(fā)信號(hào)只起觸發(fā)作用，沒(méi)有關(guān)斷功能，所以這種可控硅是不可關(guān)斷的。此時(shí)，如果從控制極 G 輸入一個(gè)正向觸發(fā)信號(hào)， BG2 便有基流 ib2 流過(guò)，經(jīng) BG2 放大，其集電極電流ic2=β2ib2。它有三個(gè) PN結(jié)（ J J J3），從 J1 結(jié)構(gòu)的 P1 層引出陽(yáng)極 A，從 N2 層引出陰級(jí) K，從 P2 層引出控制 極 G，所以它是一種四層三端的半導(dǎo)體器件。可控硅的弱點(diǎn)：靜態(tài)及動(dòng)態(tài)的過(guò)載能力較差；容易受干擾而誤導(dǎo)通。在性能上，可控硅不僅具有單向?qū)щ娦?，而且還具有比硅整流元件（俗稱 “死硅 ”）更為可貴的可控性。此處為 P0 口輸出，因?yàn)?P0 口的電壓過(guò)于微弱，所以添加上拉電阻使其能夠驅(qū)動(dòng) LCD 液晶顯示屏。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選數(shù)據(jù)寄存器、低電平 時(shí)選 指令寄存器。 讀寫(xiě)控制時(shí)序如表 18 所示： 表 18 讀寫(xiě)控制時(shí)序 RS R/W E 功能 0 0 下降沿 寫(xiě) 指令代碼 0 1 高電平 讀忙標(biāo)志和 AC 碼 1 0 下降沿 寫(xiě)數(shù)據(jù) 1 1 高電平 讀數(shù)據(jù) 溫度設(shè)定部分 設(shè)定部分主要是鍵盤(pán)輸入，此部分主要由兩個(gè)按鍵組成， PLAS 為加， SUBS 為減，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，默認(rèn)設(shè)定溫度為 30℃，當(dāng)按下 PLAS 時(shí)設(shè)置水溫增加，按下 SUBS時(shí)設(shè)置水溫減小。 光標(biāo)、畫(huà)面位移指令如表 16 所示： 表 16 光標(biāo)、畫(huà)面位移指令 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 光標(biāo)、畫(huà)面位移指令功能：光標(biāo)、畫(huà)面移動(dòng)，不影響 DDRAM。 E：使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 LCD1602 外觀如圖 12 所示： 圖 12 LCD1602 芯片管腳圖 接口引腳及其功能介紹： 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 表 12 接口引腳及其功能 引腳號(hào) 符號(hào) 狀態(tài) 功 能 1 Vss 電源地 2 Vdd 電源 +5V 3 V0 液晶驅(qū)動(dòng)電源 4 RS 輸入 寄存器選擇 5 R/W 輸入 讀、寫(xiě)操作 6 E 輸入 使能信號(hào) 7 DB0 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線（ LSB） 8 DB1 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 9 DB2 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 10 DB3 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 11 DB4 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 12 DB5 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 13 DB6 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 14 DB7 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線（ MSB） 15 LEDA 輸入 背光 +5V 16 LEDK 輸入 背光地 V0：液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 EA=0，中斷總禁止： EA=1,各中斷由各自的控制位設(shè)定 預(yù)留 ET2 定時(shí)器 2 中斷允許控制位 ES 串行口中斷允許控制位 ET1 定時(shí)器 1 中斷允許控制位 EX1 外部中斷 1 允許控制位 ET0 定時(shí)器 0 中斷允許控制位 EX0 外部中斷 1 允許控制位 溫度顯示 模塊 /設(shè)定模塊 此模塊 由顯示部分和設(shè)定部分組成，顯示部 分 采用 LCD1602 液晶顯示器，顯示2 行，每行個(gè) 16 個(gè)字符，可顯示字符和數(shù)字，顯示內(nèi)容豐富，此部分作用是實(shí)時(shí)顯示電阻爐當(dāng)前溫度和設(shè)定溫度。定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 標(biāo)志位 TF0 和 TF1 在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的 S5P2 被置位。用戶軟件不應(yīng)給這些位寫(xiě) 1。每個(gè)中斷源都可以通過(guò)置位或清除特殊寄存器 IE 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無(wú)效。在檢測(cè)到跳變的這個(gè)周期的 S3P1 期間，新的計(jì)數(shù)值出現(xiàn)在寄存器中。定時(shí)器 2 強(qiáng)制自動(dòng)重載。當(dāng) EXEN2=1 時(shí)，如果定時(shí)器 2 沒(méi)有作為串行時(shí)鐘， T2EX 的負(fù)跳變引起定時(shí)器 2 捕捉和重載，若EXEN2=0，定時(shí)器 2 將視 T2EX 為無(wú)效。定時(shí)器 2 打開(kāi)。定時(shí)器 2 有 2 個(gè) 8 位寄存器：TH2 和 TL2。 定時(shí)器 2： 定時(shí)器 2 是一個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，它既可以做定時(shí)器，又可以做事件計(jì)數(shù)器。在進(jìn)入待機(jī)模式前，特殊寄存器 AUXR 的 WDIDLE 位用來(lái)決定 WDT 是否繼續(xù)計(jì)數(shù)。當(dāng)中斷拉高后，執(zhí)行中斷服務(wù)程序。有兩種方式可以離開(kāi)掉電模式：硬件復(fù)位或通過(guò)一個(gè)激活的外部中斷。當(dāng) WDT 計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，將給 RST 引腳產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖輸出，這個(gè)復(fù)位脈沖持續(xù) 96 個(gè)晶振周期（ TOSC），其中 TOSC=1/FOSC。當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到 8191(1FFFH)時(shí)， 13 位計(jì)數(shù)器將會(huì)溢出，基于單片機(jī)的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 這將會(huì)復(fù)位器件。除了復(fù)位（硬件復(fù)位或 WDT 溢出復(fù)位），沒(méi)有辦法停止WDT 工作。 WDT 由 13 位計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器中的看門(mén)狗定時(shí)器復(fù)位存儲(chǔ)器（ WDTRST）構(gòu)成。也就是說(shuō)高 128 字節(jié) 與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開(kāi)的。 STC89C52 存儲(chǔ)器配置 1． 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 程序存儲(chǔ)器：如果 EA 引腳接地，程序讀取只從外部存儲(chǔ)器開(kāi)始。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。作為輸入，由于 外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。在給出地址 “ 1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且 作為輸入。 在 FIASH編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。單片機(jī)的邏輯控制功能很強(qiáng) ,指令系統(tǒng)有各種控制功能用指令；可以方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制。單片機(jī)應(yīng)用在檢測(cè)、控制領(lǐng)域中 ,具有如下特點(diǎn)。 使用時(shí)，將 DS18B20 的數(shù)據(jù) DQ 與單片機(jī)的一位具有三態(tài)功能的雙向口連接就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，為保證在有效的時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠電流，采用外部電源單獨(dú)供電，在數(shù)據(jù)線上加一個(gè) 。在 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動(dòng)。 （ 2） 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，以 ℃ /LSB 形式表達(dá)，其中 S 為符號(hào)位，溫度格式如表 2 所示： 表 2 DS18B20 溫度值格式表 這是 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 DS18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度。 對(duì)于 DS18B20 寫(xiě) 0 時(shí)序和寫(xiě) 1 時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫(xiě) 0 時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的“0”電平，當(dāng)要寫(xiě) 1 時(shí)序時(shí)，單總線被 拉低之后，在 15us 之內(nèi)就得釋放單總線。 DS18B20 的復(fù)位時(shí)序 如圖 6 所示 ： 圖 6 DS18B20 的復(fù)位時(shí)序 DS18B20 的讀時(shí)序分為讀 0 時(shí)序和讀 1 時(shí)序兩個(gè)過(guò)程 ，如圖 7 所示 。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。 （ 5） 數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從 9 位到 12 位選擇。 （ 3） 實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。 DS18B20 基本知識(shí) DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。 對(duì)于溫度控制，采用單片機(jī) STC89C52 組成的自動(dòng)控制系統(tǒng) ，其系統(tǒng)硬件總體方框圖如圖 3 所示 ： 圖 3 系統(tǒng)總體方框圖 在圖 3 中，溫度傳感器采用單總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20； LCD 液晶顯示器 ，使用其動(dòng)態(tài)顯示方式，實(shí)時(shí)顯示 DS18B20 采集到的水溫溫度。由此可見(jiàn)，此方案的可行性，體現(xiàn)了技術(shù)的先進(jìn)性，經(jīng)濟(jì)上也沒(méi)有任何問(wèn)題。它控制雖然簡(jiǎn)單，但電路復(fù)雜，不容易實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)溫度測(cè)量和監(jiān)控。 基于單片機(jī)的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 方案 1 該案由單片機(jī)、模擬溫度傳感器 AD590、運(yùn)算放大器、 AD 轉(zhuǎn)換器、 LCD 顯示電路、集成功率放大器、報(bào)警器組成。 （ 3）用單片機(jī) STC89C52 控制，通過(guò)按鍵來(lái)控制水溫的設(shè)定值 ，并保持恒定不變。而且利用本次的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)試，溫度顯示，溫度門(mén)限設(shè)定，超過(guò)設(shè)定的門(mén)限值時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)加熱裝置等功能?？刂破魇怯?STC89C52單片機(jī)，用 設(shè)定的 算法對(duì)檢測(cè)信號(hào)和設(shè)定值的差值進(jìn)行調(diào)節(jié)后輸出 PWM 控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，去調(diào)節(jié)電阻爐的加熱功率，從而控制爐內(nèi)溫度。其中，有部分應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)精度提高的幅度要求也不是特別高。 課題研究的內(nèi)容及要求 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是單片機(jī) 水 溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理、存儲(chǔ)、反饋的功能；監(jiān)視系統(tǒng)完成對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的全天候的監(jiān)視，能在多操作控制點(diǎn)上自動(dòng)或手動(dòng)切換多路圖像，能遙控前端設(shè)備，能基于單片機(jī)的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 使攝像鏡頭自動(dòng)對(duì)焦等；管理信息系統(tǒng)完成各類所需信息的采集、接收、傳 輸、加工、處理，是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心。 隨著電視監(jiān)視器材、 計(jì)算 機(jī)技術(shù)的日益 發(fā)展 ，圖形監(jiān)視系統(tǒng)在電視系統(tǒng)或監(jiān)控場(chǎng)所得到了廣泛地 應(yīng)用 。單片機(jī)將微處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、 I/O 接口電路等集成在一個(gè)芯片上的大規(guī)模集成電路，本身即是一個(gè)小型化的微機(jī)系統(tǒng)。同時(shí)，我們也希望在適宜溫度范圍內(nèi)可以由檢測(cè)人員根據(jù)實(shí)際情況加以改變。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī) ； 溫度傳感器 ； 可控硅 ； 溫度控制 基于單片機(jī)的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) II Design and Implementation of a Temperature Control System Based on the Single Chip Microcontroller Abstract In the industrial