【正文】 MOVC A,A+DPTR ；段碼送 A 口 MOV DPTR,0FD01H MOVX DPTR,A MOV A,R2 INC DPTR MOVX DPTR,A ；位選碼送 A 口 ACALL DIMS ；延時 3~5ms MOV A,R2 附錄 35 JB ， DIS2 ；是否顯示完畢 INC R0 ；未完，取下一位 MOV A,R2 RR A ；下位位選碼 MOV R2， A AJMP DIS1 DIS2： RET DIMS:MOV R3， 70H ；延時子程序 DL1： NOP NOP DJNZ R3， DL1 RET SEG:DB 3FH,06H,5BH,4FH ； 0， 1， 2， 3 DB 66H,6DH,7DH,07H ； 4， 5， 6， 7 DB 7FH,6FH,77H,7CH ； 8， 9， A， B DB 39H,5EH,79H,71H ； C， D， E， F 控制電路程序設(shè)計 BIJ:MOV 37H,A ； 將設(shè)定溫度值送 A中 SUBB A,41H ； 設(shè)定溫度與實 際溫度進行比較 JZ BIJ1 BIJ1:SETB ； 啟動加熱裝置 LCALL DAL 20s ； 延時 20s RET END 。123U7:A74LS01amp。 語音模塊和數(shù)據(jù)采集模塊的程序在芯片的 介紹中都已經(jīng)給出，但是這兩個程序非常的復(fù)雜 ，通過調(diào)整以適應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計要求，難度很大，故這兩部分程序沒有在論文中給出 。電 路執(zhí)行部分，采用的是 SSR 固態(tài)繼電器，性能優(yōu)越。 設(shè)定狀態(tài)有效效 開始 顯示實際溫度 調(diào)用二進制轉(zhuǎn) 換成 BCD 碼程序 初始化 設(shè)置串口方式 設(shè)置顯示位數(shù) 串口發(fā)送顯示 返回 Y N 第四章 系統(tǒng)各電源模塊程序設(shè)計 27 圖 45 語音播報模塊程序流程圖 執(zhí)行模塊程序 流程圖 讀取 18B20 的實時數(shù)據(jù)與設(shè)定值的比較，開始進行加熱，在加熱的過程中需要進行每 20 秒一次的跟蹤檢測，并 把 檢測到的實時數(shù)據(jù) 與設(shè)定值 比較，根據(jù)比較結(jié)果 判斷是否進行 加熱 ， 其具體流程如圖 46所示。 第一溫度采集后，再次執(zhí)調(diào)用顯示模塊 初始化 掃描按鍵 送設(shè)定值儲存并顯示 開始 K4 鍵按下 Y N 返回 K4鍵按 下 Y N 第四章 系統(tǒng)各電源模塊程序設(shè)計 25 行溫度采集模塊時，跳過讀取序列號的過程，直接進行溫度轉(zhuǎn)換并讀取溫度值。 系統(tǒng)的供電電源電路如圖 所示。 其中數(shù)據(jù)采集模塊的 DS18B20 數(shù)字化溫度傳感器采用的是外部供電工作模式，要求 外部電源有較好的穩(wěn)定性；除此之外，繼電器既連接低電平直流電源，又連接著的高電壓交流電源，容易造成信號串擾 ； 從這兩方面考慮，系統(tǒng)中 應(yīng)該有獨立的電源為各 個模塊單獨供電。 復(fù)位電路 復(fù)位電路為單片機提供復(fù)位信號，復(fù)位的方式由系統(tǒng)的工作原理決定，由于水溫控制系統(tǒng)的水溫設(shè)定 是有手動完成，所以單片機的復(fù)位最好也由手動完成。 由于本設(shè)計對精度要求不高，從簡化電路 角度考慮，我們在本設(shè)計中選擇 內(nèi) 部時鐘電路。 圖 39 繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 第三章 硬件單元電路設(shè)計及相關(guān)參數(shù) 22 圖 310 繼電器控制模塊及加熱裝置 繼電器控制電路圖 下圖是 一個 控制電阻絲加熱的電路圖 ，單片機 通過 的輸出控制 繼電器 的開合并 進行通訊 ,當繼電器的開關(guān)閉合時，晶閘管的門極觸發(fā)電路導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通， 220V 的交流電壓直接加在加熱裝置 ，加熱裝置為日常用的 1kw 電阻性電爐 ， 進行 加熱 ， 其電路圖如圖 310 所示。 固態(tài)繼電器 SSR的特點 （ 1） SSR 通過 弱信號對強電 信號進行 控制。在輸入端加控制信號完成對輸出端負載的“通”“斷”控制SSR 內(nèi)部 的 光耦合器 OPTOS01 輸入端的負載是發(fā)光二極管， 這決定 了 輸入端與輸入信號電平 匹配， 使用時， SSR 輸入端 直接與單片機輸出口連接 ， 由 “1” 與“0” 邏輯電平控制。 圖 38所示的功放與揚聲器的連接是 LM368 的 典型電路 ， LM386M 兩個 GAIN 腳 間外接 10μF 的旁路 電容 ，可以使電路的放大倍數(shù)提高 200 倍。 維持電流： 1uA 工作 參數(shù) （ 7） 串行 時鐘（ SCLK） 由控制器將時鐘信號通過該口發(fā)送給 ISD4004。 （ 3） 音頻輸出（ AUD OUT） 音頻經(jīng)該端口 輸出，可驅(qū)動 5kΩ 的負載。 圖 36 顯示電路 的數(shù)碼管與單片機連接圖 語音播報模塊 語音播報模塊 是以 ISD4004為核心的， ISD4004是 ISD4000系列語音 芯片的一第三章 硬件單元電路設(shè)計及相關(guān)參數(shù) 18 種 ,4000系列還有 ISD400 ISD4003等，個位上的數(shù)字表示語音錄放時間， 4004的錄放時間為 1 16，不同小類錄放時間不同。 LED顯示模塊的電路連接圖如圖 36所示，數(shù)碼管采用共陽極電路， +5V直流電源接 8個 10K上拉電阻接入 74HC241反相驅(qū)動器 ， 74HC241接 P0口 ，用作字形驅(qū)動， 數(shù)碼管 8位引腳接入電阻與反相驅(qū)動器之間， 74LS01用作位選驅(qū)動。單片機與數(shù)據(jù)采集芯片的連接如圖 。當熱敏電阻感受到溫度后，會產(chǎn)生阻值變化，電橋的平衡被打破輸出端產(chǎn)生電壓， 即 溫度的模擬量值 ，該模擬量對應(yīng)一個十進制數(shù)量值 。 在本設(shè)計中僅掛接一片溫度傳感器 ，就可以執(zhí)行跳過命令 。采用數(shù)據(jù)總線供電時， VDD 接地，這樣的方式有三個優(yōu)點 ，一是可以進行遠距 離測溫，省去外部 電源；二是 可以 在沒有外接電源的情況下完成測溫程序執(zhí)行；三是 節(jié)省一根傳輸線 ，簡化了電路 ，但 缺點是 采用寄生供電方式會延長 測溫時間 ，并且對外部電源的穩(wěn)定性要求較高，需要電源長時間穩(wěn)定在 +5V；采取外部供電方式 時 ， VDD 需要 接 5V直流電源 ， 優(yōu)點是可以提高測量速度 ，并且該方式下對電源要求寬泛，當工作中電壓從 +5V 降到 +3V 芯片仍然能夠正常工作 ，但是該狀態(tài)下， GND 引腳絕對不能懸空，否則程序會進入死循環(huán)，讀取的溫度值始終是 85攝氏度 。在本設(shè)計中，采 用不銹鋼封裝式的 DS18B20， 為保證測溫精度 ,需要用傳感器對被測試對象 (1L水 )進行直接接觸式測溫 ,不銹鋼形式的封裝可以保護傳感器不受腐蝕。 C 在最大分辨率下 ,工作周期為 750毫秒 DS18B20 主要特性 從硬件電路來看，正常第三章 硬件單元電路設(shè)計及相關(guān)參數(shù) 13 情況下， 直流 電源、電阻、單片機構(gòu)成通路，單片機與按鍵單元連接的引腳始終處于低 電平狀態(tài)， 只有當某個 按鍵按下的時候 ， 才會有 高 電平信號輸入對應(yīng)引腳 。 按鍵 模塊 按鍵的功能是完成對 系統(tǒng)初始溫度的設(shè)定 ,實現(xiàn)這樣的要求最少需要三個鍵 ,一個功能鍵 ,另外兩個鍵調(diào)節(jié)溫度。 ALE/PROG： ALE（地址所存允許） 引腳有兩個作用， 當 CPU 訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，輸出脈沖 信號，用于 低 8位字節(jié)地址的 鎖 存 ；當 CPU 對flash 存 儲器進行編程時，該引腳可以完成 編程脈沖（ ^PROG） 信號的 輸入 。 引腳功能說明 : 圖 31 AT89C51引腳排列（ PDIP） P0 口： P0 口是 雙向 I/O 口 ，具有八個引腳， 各 引腳為 漏極開路型 ，是 地址或者 數(shù)據(jù)總線復(fù)位口 ，低八位地址線和數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用 。 低功耗空閑和掉電模式 功能特性概述 : AT89C51 提供以下標準功能： 內(nèi)含 兩級中斷結(jié)構(gòu) ,其 向量 數(shù)為 5， 通信口 為串行全雙工通信，帶有內(nèi)部 時鐘電路 ，但是精度較低 。 四組 8 引腳 可編程 的 I/O 口 數(shù)據(jù)存儲器擦鞋周期長 ,最高 可達 1000 次 AT89C51 單片機因其高性價比適用廣泛，為 各種控制領(lǐng)域 所青睞 。 圖 24 固態(tài)繼電器 方案比較：方案設(shè)計要求中并沒有對加熱裝置的使用做出明確要求，但是控制對象明確為 1L 水，加熱非常簡單，普通的 1Kw 電爐就可以勝任。 結(jié)論：基于以上比較，語音播放模塊選擇方案 2。該語音芯片內(nèi)部自帶濾波功率放大器，直接連接擴音器也不會影響音質(zhì)。 結(jié)論：基于以上 對比，數(shù)據(jù)采集模塊選用方案 2。 方案 2：采用集成式的設(shè)計 ,由 DS18B20 數(shù)字化溫度傳感器 獨立 完成數(shù)據(jù)采集工作 。 數(shù)據(jù)采集模塊有以下三個方案： 方案 1： 采用 分立式的設(shè)計，數(shù)據(jù)采集模塊由 溫度傳感器鉑電阻 Pt1000 和運算放大器 HT9274，該運算放大器為電壓 差動運 算 放 大 ，通過 調(diào)節(jié) 可調(diào)電阻可以 完成調(diào)零 。 系統(tǒng)框圖 如 圖 所示。二者各有千秋，但是 SPCE061A 單片機與我們?nèi)粘＝佑|的 51系列在指令系統(tǒng)上面差別很大，同時單片機使用的是 PID算法，在目前的知識儲備中未曾接觸過這種算法，在軟件編程上存在困難。根據(jù)設(shè)計要求，有以下方案可供選擇： 方案 1：以十六位單片機 SPCE061A 為核心 ， 采用常見的分立式設(shè)計完成外圍電路功能 。要求 控制對象為 1 升凈水，水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度降 低時實現(xiàn)自動控制，以保持設(shè)定的溫度基本 不變。實時顯示當前溫度 主要設(shè)計技術(shù)指標與參數(shù) 基本要求 控制對象為 1 升 凈水，水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度降低時實現(xiàn)自動控制，以保持設(shè)定的溫度基本不變。 該系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下功能： 本文將從溫度控制中應(yīng)用最為廣泛的水溫控制系統(tǒng)為例，將較為先進集成芯片用到系統(tǒng)中以實現(xiàn)多種功能。 隨著生產(chǎn)力的發(fā)展與進步，溫度控制不再單單應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)上，越來越多日常生活設(shè)施開始使用溫度控制系統(tǒng)，進一步改善人類生活環(huán)境，提高生活質(zhì)量。依靠以上設(shè)計，系統(tǒng)將高效、穩(wěn)定 地 實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、輸出，實現(xiàn)語音播報、溫度控制與恒定。 文中確定了已 AT89C51 單片機為核心設(shè)計的系統(tǒng)，AT89C51 的強大功能將完成接收鍵盤的指令信號，接受數(shù)據(jù)收集芯片的收集到的實時數(shù)據(jù)，進行處理之后將要顯示的部分傳送至 LED 顯示屏，并可根據(jù)需要控制語音輸出 ，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的指令控制實現(xiàn)電路調(diào)整水溫。 之后將根據(jù)設(shè)計要就進行軟件程序的設(shè)計?？刂茖崿F(xiàn)部分將使用繼電器，由單片機數(shù)的小電流經(jīng)繼電器完成對大電流控制。通過控制介質(zhì)， 來保證產(chǎn)品的質(zhì)量或者用來生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，例如芯片制造，對溫度、濕度的要求就極其嚴格；在紡織領(lǐng)域， 不同溫度的水處理過的紡織線，在性質(zhì)上具有極大的差別，具體表現(xiàn)在絲線的韌度、彈性 有很大不同。集成化、微型化、多功能化、高效化、低碳化 、簡便化 成為當下溫度控制的目標。數(shù)據(jù)采集芯片將使用 DS18B20，DS18B20 突出的特點是無需數(shù)模裝換，可以直接接入單片機，減少信號失真，而軟件部分程序設(shè)計將十分簡單。語音播報 （ 3）電路可以采用集成電路也可以采用分立式電路 （ 4）用十進制數(shù)碼顯示水的實際溫度 主要設(shè)計內(nèi)容 （ 1）給出電路設(shè)計總體框圖 （ 2）給出單元電路的設(shè)計與計算，并分析單元電路的工作原理 （ 3）將單元電路進行級聯(lián)形成總體電路，并分析工作原理 第二章 系統(tǒng)總體框圖和方案對比論證 3 第二章 系統(tǒng)總體框圖和 方案對比論證 總體方案的對比論證 本設(shè)計的目標是具有語音播報功能的水溫控制系統(tǒng)。用十進制數(shù)碼顯示水的實際溫度。 方案 2使用的 AT89C51 單片機 ， 優(yōu)勢在于 軟件編程自由度大，可用編程實現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制 。 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)主要包含三部分：輸入模塊（按鍵 輸入、數(shù)據(jù)采集模塊的信息輸入）、輸出模塊（語音播報、 LED 顯示）、控制實現(xiàn)模塊（繼電器、電爐） ，另 外，電路還需要時鐘電路和復(fù)位電路以及電源電路提供外圍輔助 。數(shù)據(jù)采集模塊在很大程度上要求，具有高精度、高靈敏性，數(shù)據(jù)采集模塊的精度 影響到處理過程的誤差波動，靈敏性影響到反饋的形成。工作電路如圖 所示。 圖 22 由 P