【正文】 開(kāi)通位選 5． 3 顯示子程序 圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 第 28 頁(yè) 共 38 頁(yè) 5． 4 PID子程序 PID(比例積分微分 )是一個(gè)數(shù)學(xué)物理術(shù)語(yǔ)。判斷鍵盤(pán)中哪一個(gè)鍵被按下是通過(guò)將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 對(duì)圖 示的 4*4 鍵盤(pán)，說(shuō)明線反轉(zhuǎn)法工作原理。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 22 M a y 20 11 S he e t o f F i l e : D : \我的文檔 \桌面 \項(xiàng)目 \抽油煙機(jī) \原理圖 .D db D r a w n B y:U7S S R 10 D A5 61U 8C74 F 04R61K+ 5VH O T~ 22 0V12J?加熱裝置U6S S R 10 D A5 61U 8C74 F 04R61K+ 5VC O O L~ 22 0V12J?制冷裝置 圖 4． 7 矩陣鍵盤(pán)電路 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中除了復(fù)位按鍵有專門(mén)的復(fù)位電路 ,以及專一的復(fù)位功能外 ,其它的按鍵或鍵盤(pán)都是以開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。如下圖 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。采用寄生電源供電方式時(shí) VDD 端接地。 如圖 所示。由于發(fā)光二極管通常需要 10到 40毫安驅(qū)動(dòng)電流才能正常發(fā)光，發(fā)出的顯示控制信號(hào)經(jīng)過(guò) 74LS163 鎖存器來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管正常工作，如圖 所示。 本設(shè)計(jì)借用了這種思想，不過(guò)沒(méi)有使用總線模式，而是自己模擬的時(shí)序，將數(shù)碼管的位選和段選復(fù)用 P0 口，以此來(lái)接與 IO資源。這樣在數(shù)碼管的顯示內(nèi)容不變之前，處理器的處理時(shí)間和 IO引 腳便可以釋放。在人類能夠接受的刷新頻率之內(nèi)，大概每三十毫秒就要刷新一次。由于數(shù)據(jù)總線、地址總線共用 P0口，所以要分時(shí)復(fù)用。以防止總線間的沖突。 在某些應(yīng)用中，單片機(jī)的 I/O 口上需要外接鎖存器。 WP寫(xiě)保護(hù) ： 如果 WP管腳連接到 Vcc，所有的內(nèi)容都被寫(xiě)保護(hù)只能讀。 SDA串行數(shù)據(jù) /地址 ： AT24C02 雙向串行數(shù)據(jù) /地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收，SDA 是一個(gè)開(kāi)漏輸出管腳，可與其它開(kāi)漏輸出或集電極開(kāi)路輸出進(jìn)行線或（ wireOR）。任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器。 本設(shè)計(jì)采用共 陽(yáng) 極： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 共 38 頁(yè) 圖 數(shù)碼管連接方法 3． 5 EEROM 選型 AT24C02 是一個(gè) 2K 位串行 CMOS E2PROM， 內(nèi)部含有 256 個(gè) 8 位字節(jié)，CATALYST 公司的先進(jìn) CMOS 技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū) 動(dòng)。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) 共 38 頁(yè) 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng) ： 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。 SSR10DA 技術(shù)參數(shù) (如表 33)： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 共 38 頁(yè) 表 33 SSR10DA技術(shù)參數(shù)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 控制方式 直流控交流 (DCAC) 負(fù)載電流 10A 負(fù)載電壓 24380VAC 控制電壓 332VDC 控制電流 DC:325mA 通態(tài)漏電流 ≤ 2mA 通態(tài)降壓 ≤ 斷態(tài)時(shí)間 ≤ 10ms 介質(zhì)耐壓 2500VAC 絕緣電阻 500MΩ /500VDC 環(huán)境溫度 30℃ +75℃ 安裝方式 螺栓固定 工作指示 LED 3． 4 數(shù)碼管 選型 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“ 8”可分為 1位、2位、 4 位等等數(shù)碼管； 按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。交流固態(tài)繼電器能夠控制 交流負(fù)載 電源的接通與斷開(kāi)，其輸出開(kāi)關(guān)器件多為雙向 晶閘管 。它是用半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點(diǎn)作為切換裝置的具有繼電器特性的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件，單相 SSR 為四端有源器件，其中兩個(gè)輸入控制端，兩個(gè)輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號(hào)到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài)。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫(xiě)時(shí)序很重要。器件中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測(cè)量。因此，可用多只 DS18B20 同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。 當(dāng)符號(hào)位 S＝ 0 時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位 S＝ 1 時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。第 9 字節(jié)讀出前面所有 8字節(jié)的 CRC 碼，可用來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。低 5位一直為 1， TM 是工作模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式， DS18B20 出廠 時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶要去改動(dòng)， R1 和 R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來(lái)設(shè)置分辨率。頭 2 個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第 3和第 4字節(jié) TH和 TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。 圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) 64 位 ROM 的結(jié)構(gòu)開(kāi)始 8 位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有 48位，最后 8 位是前面 56位的 CRC檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè) DS18B20 可以采用一線進(jìn)行通信的原因。 3 VDD 可選擇的 VDD引腳。 DS18B20 的 引腳功能描述見(jiàn)表 31。這一機(jī)制允許用軟件寫(xiě)和定時(shí)器 定時(shí)器 3 及定時(shí)器 4的溢出信號(hào)更新 DAC輸出。這些中斷能將 MCU從休眠方式喚醒。 MCU 與每個(gè)比較器和 DAC 之間的數(shù)據(jù)和控 制接口通過(guò)特殊功能寄存器實(shí)現(xiàn)。用軟件命令可以使 ADC1 與 ADC0 同步轉(zhuǎn)換。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 共 38 頁(yè) 可編程增益放大器接在模擬多路選擇器之后。 ADC1 完全由 CIP51 通過(guò)特殊功能寄存器控制。 8 位模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 : C8051F020/1/2/3 有一個(gè)片內(nèi) 8 位 SAR ADC（ ADC1），帶有一個(gè) 8通道輸入多路選擇器和可編程增益放大器。在轉(zhuǎn)換完成后， 10 位或 12 位轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)字被鎖存到兩個(gè)特殊功能寄存器中。這個(gè)放大環(huán)節(jié)是非常有用的。 8個(gè)外部輸入通道的每一對(duì)都可以被配置為兩個(gè)單端輸入或一個(gè)差分輸入。 ADC0 的電壓基準(zhǔn)可以在 DAC0 輸出和一個(gè)外部 VREF引腳之間選擇。每種串行總線都完全用硬件實(shí)現(xiàn)，都能向 CIP51 產(chǎn)生中斷，因吃需要很少的 CPU 干預(yù)。時(shí)間基準(zhǔn)的時(shí)鐘可以是下面的六個(gè)時(shí)鐘源之一：系統(tǒng)時(shí)鐘 /1系統(tǒng)時(shí)鐘 /定時(shí)器 0 溢出、外部時(shí)鐘輸入（ ECI)、系統(tǒng)時(shí)鐘和外部振蕩源頻率 /8。可通過(guò)設(shè)置交叉開(kāi)關(guān)控制寄存器將片內(nèi)的計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器、串行總線、硬件中斷、 ADC 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入、比較器輸出以及微控制器 內(nèi)部的其他數(shù)字信號(hào)配置為出現(xiàn)在端口 I/O 引腳。在標(biāo)準(zhǔn) 8051 中固定的“弱上拉”可以被總體禁止，這為低功率應(yīng)用提供了進(jìn)一步節(jié)電的能力。 可編程數(shù)字 I/O 和交叉開(kāi)關(guān) : 該系列 MCU 具有標(biāo)準(zhǔn) 8051 的端口 (0、 2和 3）。 EMIF 可以被配置為地址 /數(shù)據(jù)線復(fù)用方式或非復(fù)用方式。前 32個(gè)字節(jié)為 4 個(gè)通用寄存器區(qū)，接下來(lái)的 16字節(jié)即可以按字節(jié)尋址也可以按位尋址。 片內(nèi)存儲(chǔ)器 : CIP51有標(biāo)準(zhǔn)的 8051 程序和數(shù)據(jù)地址配置。 MCU 內(nèi)部有一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的時(shí)鐘發(fā)生器，在復(fù)位后被默認(rèn)為系統(tǒng)時(shí)鐘。 MCU 可有達(dá) 7 個(gè)復(fù)位源：一個(gè)片內(nèi) VDD 監(jiān)視器、一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器、一個(gè)時(shí)鐘丟失檢測(cè)器、一個(gè)有比較器 0 提供的電壓檢測(cè)器、一個(gè)軟件強(qiáng)制復(fù)位、 CNVSTR引腳及 /RST 引腳。 CIP51 工作在最大系統(tǒng)時(shí)鐘頻率 25MHz，它的峰值性能達(dá)到 25MIPS。 C8051F020/2 為 100腳 TQFP封裝。 第二部分：數(shù)據(jù)顯示采用數(shù)碼管，報(bào)警采用蜂鳴器，用固態(tài)繼電器去控制制冷和加熱設(shè)備，外擴(kuò)存儲(chǔ)采用 AT24C01。更能串接多個(gè)數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行范圍的溫度檢測(cè)。單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途 。傳統(tǒng)的控制方式以不能滿足高精度，高速度的控制要求，如溫度控制表溫度接觸器，其主要缺點(diǎn)是溫度波動(dòng)范圍大，由于他主要通過(guò)控制接觸器 的通斷時(shí)間比例來(lái)達(dá)到改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問(wèn)題能夠得到很好的解決。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 I 頁(yè) 共 II 頁(yè) 目 錄 1 引言 ............................................................ 1 1． 1 本課題的研究意義 ......................................... 1 1． 2 設(shè)計(jì)思想 ................................................. 2 2 系統(tǒng)框架和工作原理 .............................................. 3 2． 1 系統(tǒng)框架 ................................................. 3 2． 1 工作原理 ................................................. 3 3 器件選擇 ........................................................ 4 3． 1 處理器 ................................................... 4 3． 2 溫度傳感器 ............................................... 8 3． 3 固態(tài)繼電器 .............................................. 12 3． 4 數(shù)碼管選型 .............................................. 13 3． 5 EEROM 選型 ............................................... 15 3． 6 鎖存器選型 .............................................. 16 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ................................................... 18 4． 1 單片機(jī)最小系統(tǒng) .......................................... 18 4． 2 數(shù)碼管顯示電路 .......................................... 19 4． 3 報(bào)警電路 ................................................ 20 4． 4 溫度檢測(cè)電路 ............................................ 20 4． 5 外擴(kuò) EEROM 電路 .......................................... 21 4． 6 驅(qū)動(dòng)電路 ................................................ 21 4． 7 矩陣鍵盤(pán)電路 ............................................ 22 4． 7 電源電路 ................................................ 24 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ......