【正文】 ........................... 36 仿真系統(tǒng)簡介 ........................................................................................................... 36 仿真調(diào)試及問題分析 ............................................................................................... 36 結(jié) 論 ....................................................................................................................................... 38 致 謝 ....................................................................................................................................... 39 參考文獻 .................................................................................................................................. 39 附 錄 ........................................................................................................................................ 40 第 1 頁 1 緒 論 研究背景及意義 隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展， “十二五 ”時期 我國 的城鎮(zhèn)化水平 將 進一步提高 ，這 將為家電工業(yè)的發(fā)展提供良好的機遇。 隨著居民 生活 水平 的 不斷提高， 人們的衛(wèi)生意識也在不斷提高， 對 環(huán)境衛(wèi)生的標準提出了更高的要求。但是傳統(tǒng)非智能烘手機已經(jīng)不能滿足人們對烘手機自動化程度的要求了。 行業(yè)動 態(tài) 隨著家電行業(yè)的快速發(fā)展，以及人們節(jié)能減排意識的進一步提過， 第一代熱功率高（ 通常在 2020W左右 ） ， 能耗 大，電器內(nèi)部工作溫度高，電子器件和線路容易老化，使用壽命縮短 的烘手機已經(jīng)被市場淘汰。 系統(tǒng)框圖 整體硬件電路的設(shè)計是整個系統(tǒng)最核心的部分之一，它關(guān)乎這接下來的所有工作， 第 2 頁 只有把整體硬件電路設(shè)計好了，之后的所有工作才能圍繞著它進行。 自動烘手機由電源、熱釋（人 體接近）檢測電路、紅外感應(yīng)檢測電路、單片機控制部分、顯示電路、風(fēng)扇電路、加熱（用燈泡模擬電熱絲）電路、充電電路等組成。在研究這個系統(tǒng)的同時，不僅要考慮到硬件選擇的可行性，匹配性，在軟件上更需要選擇合適的算法，靈活的程序。重點研究 DS18B20數(shù)字傳感器的初始化，讀取溫度的控制過程。 第 4 頁 2 硬件電路設(shè)計 單片機最小系統(tǒng) 設(shè)計 單片機最小系統(tǒng)或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，就是用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)，對 AT89S52 單片機來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：單片機、復(fù)位電路、晶振電路 ，電源電路， 如圖 所示。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。 ALE/PROG(30腳 )：地址鎖存允許 /編程信號。 GND(20腳 )：接地端。 復(fù)位電路設(shè)計 單片機 復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的 程序 從頭開始執(zhí)行。所以可以通過按鍵的斷開和閉合在運行的系統(tǒng)中控制其復(fù)位。這個時候 10K 電阻兩端的電壓為從 5~（串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓）。 按鍵按下的時 產(chǎn)生 復(fù)位 的原理： 在單片機啟動 后，電容 C 兩端的電壓持續(xù)充電為 5V，這是時候 10K 電阻兩端的電壓接近于 0V， RST 處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。單片機系統(tǒng)自動復(fù)位。在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外部接晶振電路器（簡稱晶振）或陶瓷晶振器，就構(gòu)成了內(nèi)部晶振方式。 DS18B20 內(nèi)部電路框圖如圖 所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。圖 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1 的預(yù)置值。 （ 4）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下： 表 配置寄存器結(jié)構(gòu) TM R1 R0 1 1 1 1 1 低五位一直都是 1， TM 是測 試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。 單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表 所示。 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機（單片機）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復(fù)位操作，復(fù)位 成功后發(fā)送一條 ROM指令，最后發(fā) 送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預(yù)定的操作。適用于單片工作 告警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后 只有溫度超過設(shè)定值 上限或下線的片子才做出反應(yīng) 表 RAM 指令表 指 令 約定代碼 功 能 溫度變換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉(zhuǎn)換， 12 位轉(zhuǎn)換時最長為750ms（ 9 位為 ）。 2) 在 DS1820 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS1820 數(shù)量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個 DS1820，在實際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達 150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長。這一點在進行 DS1820 硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一定的重視。 圖 熱釋傳感器內(nèi)部電路框圖 光學(xué)濾鏡的主要作用是只允許波長在 10μm 左右的紅外線 (人體發(fā)出的紅外線波長 )通過，而將燈光、太陽光及其他輻射濾掉，以抑制外界的干擾。 人體或者體積較大的動物都有恒定的體溫，一般在 37 度，所以會發(fā)出特定波長 10μm左右的紅外線，當(dāng)人體進入檢測區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，人體發(fā)射的 10μm左右的紅外線通過菲涅耳透鏡濾光片增強后聚集到紅外感應(yīng)源 (熱釋電元件 )上，紅外感應(yīng)源在接收到人體紅外輻射時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，進而產(chǎn)生 △ T 并將 △ T向外圍電路輸出，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。隨著計算機技術(shù)的 發(fā)展以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用；用微型計算機取代傳統(tǒng)的分立元件，通過軟件編程來實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法，對電動機的控制也產(chǎn)生了重大影響，使得現(xiàn)代電機控制變得既簡單又經(jīng)濟。整個系統(tǒng)主要由占空比設(shè)定、單片機實現(xiàn) PWM、電子開關(guān)以及直流電動機等幾部分組成。直流電動機為執(zhí)行機構(gòu)，用來帶動被控對象。電樞控制方法就是指當(dāng)勵磁電壓和負載轉(zhuǎn)矩恒定時，通過調(diào)節(jié)電樞電壓來控制直流電動機的轉(zhuǎn)速 , 通過改變電樞電壓的極性來控制電動機的轉(zhuǎn)向 , 從而實現(xiàn)直流電機的方 向及速度控制。 圖 輸入輸出電壓波形 圖 ,當(dāng)三極管 V1 的基極輸入高電平時 , 三極管導(dǎo)通 , 直流電動機電樞兩端的電 第 16 頁 壓為 sU ；經(jīng)過 1t 秒后 ,三極管 V1 的基極輸入電壓變成低電平 , 三極管截止 , 電動機電樞兩端的電壓變成 0伏；又經(jīng)過 2t 秒后 ,V1 的基極輸入電壓又重新變成高電平 , 三極管和電動機電樞兩端的電壓又重復(fù)前面的過程。 自動烘手機的加熱電路接單片機的 引腳，當(dāng)選擇的的是熱風(fēng)時， 引腳輸出控制信號，控制加熱絲加熱。 其中 COOL1 接單片機 I/O 口 ， HOT1 接單片機 I/O 口 、 SPEED1 接單片機 I/O口 、 SPEED2 接單片機 I/O 口 、 SPEED3 接單片機 I/O 口 、 SURE 接單片機 I/O 口 （外部中斷 1）。由 P0 控制輸出段碼 信號， P2 口的低四位輸出位選信號， 采用循 環(huán) 選中的方式對數(shù)碼管進行點亮。 74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既 可以輸出，也可 以輸入數(shù)據(jù)。為了在仿真過程中能看到效果，其中加熱絲由 LED 燈 D1 替代，熱釋傳感器和紅外傳感器由開關(guān) SW1 和 SW2 替代。 圖 系統(tǒng)整體硬件電路圖 第 19 頁 3 軟件設(shè)計 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計中最 重要 且工作量較大的任務(wù)。在子程序和中斷服務(wù)程序中 要考慮它們 和主程序之間的信息交換方法。 4） 在程序設(shè)計完成后，利用相應(yīng)的開發(fā)工具和軟件進行程序的 編寫， 生成程序的機器碼。 子程序模塊 任何一個大程序均可分解為許多相互獨立的小程序，這些小程序 就是我們所說的子函數(shù) 。以下主要介紹幾個復(fù)雜的子程序。 初始時，溫度寄存器被預(yù)置成 55℃ ，每當(dāng)計數(shù)器 1 從預(yù)置數(shù)開始減計數(shù)到 0 時，溫度寄存器中寄存的溫度值就增加 1℃ ，這個過程重復(fù)進行，直到計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時便停止。計數(shù)器 1 的預(yù)置數(shù)也就是在給定溫度處使溫度寄存器寄存值增加 1℃ 計數(shù)器所需要的計數(shù)個數(shù)。1/2LSB，即 ℃ 。 DS18B20 內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號；同樣的，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號。一般情況下的溫度值應(yīng)該為 9 位，但因符號位擴展成高 8 位，所以最后以 16 位補碼形式讀出。存在脈沖讓總線控制器知道 DS1820 在總線上且已準備好操作。此命令只能在總線上僅有一個 DS18B20 的情況下可以使用。所有與 64 位 ROM 序列不符的從片將等待復(fù)位脈沖。 Search ROM( 搜索 ROM)[F0h] 第 22 頁 當(dāng)系統(tǒng)開始工作時，總線主機可能不知道單線總線上的器件個數(shù)或者不知道其 64位 ROM 編碼。告警的條件定義為溫度高于 TH 或低于 TL。接下來寫入的兩個字節(jié)將被存到暫存器中的地址位置 2和 3。如果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時間發(fā)出復(fù)位命令來中止讀取。 Convert T（溫度變換） [44h] 這條命令啟動一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其他數(shù)據(jù)。 Recall E2（重新調(diào)整 E2） [B8h] 第 23 頁 這條命令把貯存在 E2 中溫度觸發(fā)器的值重新調(diào)至?xí)捍娲鎯ζ鳌? ④ 處理數(shù)據(jù) DS18B20 的高速暫存存儲器由 9 個字節(jié)組成，其分配如表 所示。 溫度轉(zhuǎn)換計算方法舉例： 例如當(dāng) DS18B20 采集到 +125℃ 的實際溫度后，輸出為 07D0H，則： 實際溫度 =07D0H╳ =2020╳ =1250C。gus。//稍作延時 DQ = 0。 第 25 頁 } /*讀一個字節(jié) */ unsigned int read(void) { u=0。//給脈沖信號 u=1。 } return (u)。 DQ =kuamp。 ku=1。//啟動溫度轉(zhuǎn)換 rst()。 lsb=(unsigned int)(tp*)。 本文就是利用這種控制方式來改變電壓的占空比實現(xiàn)直流電機速度的控制。 AT89S52 單片機片內(nèi)集成有兩個 16 位的可編程定時器 /計數(shù)器 T0 和 T1， 其中 T0 有 4 種工作方式， T1 有 3 種工作方式，除此之外， T0 和 T1 在結(jié)構(gòu)和使用上幾乎完全相同。與 AT89S52 單片機定時器有關(guān)的寄存器主要有兩個：方式寄存器 TMOD 和控制寄存器 TCON， 其中， TMOD 的低 4 位可對 T0 的工作方式、定時 /計數(shù)功能以及門控位進行設(shè)置； TCON 可對 T0 的啟、停，標志其溢出和中斷情況進行設(shè)置。 //用 LED 等來代替發(fā)熱電阻絲 int c