【正文】 第三章 各單元模塊的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要器件包括DS18B20溫度傳感器、AT89C52單片機(jī)、五位LED共陰數(shù)碼管、風(fēng)扇直流電機(jī)，達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803。DS18B20的主要特征：測量的結(jié)果直接以數(shù)字信號的形式輸出，以“一線總線”方式串行傳給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；溫度測量范圍在55℃～+125℃之間，在10℃～+85℃時(shí)精確度為177。 達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803簡介本系統(tǒng)要用單片機(jī)控制風(fēng)扇直流電機(jī)，需要加驅(qū)動(dòng)電路，為直流電機(jī)提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流。UNL2803由8個(gè)NPN達(dá)林頓晶體管組裝而成，共18個(gè)引腳，引腳1～8分別是8路驅(qū)動(dòng)器的輸入端，輸入信號可直接是TTL或是CMOS信號；引腳11～18分別是8路驅(qū)動(dòng)器的輸出端；引腳9為接地線，引腳10為電源輸入。AT89C52有40個(gè)引腳，各引腳介紹如下：VCC：+5V電源線；GND：接地線。第二種情況是單片機(jī)帶片外存儲(chǔ)器，其各個(gè)引腳在CPU訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)先是用于傳送片外存儲(chǔ)器的低8位地址，然后傳送CPU對片外存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部含有上拉電阻的8位雙向I/O口，它可以作為通用I/O口使用，傳送用戶的輸入/輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)可與P0口的第二功能配合，用于輸出片外存儲(chǔ)器的高8位地址，共同選中片外存儲(chǔ)單元，但此時(shí)不能傳送存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平狀態(tài)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。LED數(shù)碼管可以分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，如圖32（a）和圖32（b）所示。這里07H即為數(shù)字7的段選碼。笨設(shè)計(jì)中開關(guān)復(fù)位與晶振電路如圖33所示，當(dāng)按下按鍵開關(guān)S1時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位一次。其中按鍵S2為加按鍵，每按一次，系統(tǒng)對最初設(shè)定值加一，按鍵S3為減按鍵，每按下一次，系統(tǒng)對初定值進(jìn)行減一計(jì)算。5位數(shù)碼管的段選a、b、c、d、e、f、g、～，其中P0口需要接一10K的上拉電阻，以使單片機(jī)的P0口能夠輸出高低電平。如果計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0時(shí)，高溫度系數(shù)振蕩周期還未結(jié)束，則表示測量的溫度值高于55℃，被預(yù)置在55℃的溫度寄存器中的值就加1℃，然后這個(gè)過程不斷反復(fù)，知道高溫系數(shù)振蕩周期結(jié)束為止。只須將DS18B20信號線與單片機(jī)1位I/O線相連，且單片機(jī)的1位I/O線可掛多個(gè)DS18B20，就可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)或多點(diǎn)溫度檢測。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)相應(yīng)按照設(shè)定的等級有所提高；當(dāng)環(huán)境溫度下降時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)相應(yīng)的下降；當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而環(huán)境溫度又高于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，電機(jī)重新啟動(dòng)。 電路總圖電路總圖主要包括系統(tǒng)復(fù)位與晶振電路、獨(dú)立按鍵連接電路、數(shù)碼管顯示電路、溫度采集電路、風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速電路等，如圖38所示。開始程序初始化調(diào)用DS18B20初始化函數(shù)調(diào)用DS18B20溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)調(diào)用溫度讀取函數(shù)調(diào)用按鍵掃描函數(shù)調(diào)用數(shù)碼管顯示函數(shù)調(diào)用溫度處理函數(shù)調(diào)用風(fēng)扇電機(jī)控制函數(shù)結(jié)束圖41 主程序圖 主要程序代碼按鍵掃描程序void keyscan(void){ if(key1==0) { dmsec(5)。 } else if(key2==0) { dmsec(5)。}}溫度處理程序void deal(uint tmp) //溫度處理{ if(tmp=sheding){ gaonum=0。(tmp=(sheding+5))){ gaonum=1。(tmp=(sheding+10))){ gaonum=2。(tmp=(sheding+15))){ gaonum=3。}} 用Keil C51 編寫程序Keil C51是美國Keil Software公司開發(fā)的51系列兼容單片機(jī)C語言的軟件開發(fā)系統(tǒng)，與單片機(jī)匯編語言相比，C語言不僅語句簡單靈活，而且編寫的函數(shù)模塊可移植性強(qiáng)，因而易學(xué)易用，效率高。Keil C51的使用界面如圖32所示。Proteus有4個(gè)功能模塊：智能原理圖設(shè)計(jì)、完善的電路仿真功能、獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能以及實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)。在原理圖繪制連接好后再把編譯好的程序加載到AT89C52單片機(jī)中。 圖44 仿真效果圖一，用按鍵S2調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)的溫度為23攝氏度。 圖46 仿真效果圖三在上一步仿真的基礎(chǔ)上（，系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度為23攝氏度），用按鍵S2調(diào)節(jié)系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度至31攝氏度，此時(shí)可知預(yù)設(shè)溫度大于溫度傳感器檢測到的溫度，觀察到直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸變慢，最后轉(zhuǎn)速變?yōu)?，符合系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，如圖47所示。第五章 系統(tǒng)調(diào)試 軟件調(diào)試 按鍵顯示部分的調(diào)試起初根據(jù)設(shè)計(jì)編寫的系統(tǒng)程序：程序的按鍵接口采用P1口，數(shù)碼管現(xiàn)實(shí)采用P0控制LED的段碼，P2口控制LED的位碼，從而實(shí)現(xiàn)按鍵功能以及數(shù)碼管的顯示。數(shù)碼管不能正確的顯示，主要是因?yàn)樗袛?shù)碼管的段碼都由P0口傳送，而數(shù)碼管顯示又采用了動(dòng)態(tài)掃描的方式，但在程序中卻沒有設(shè)置顯示段碼的暫存器，導(dǎo)致當(dāng)P0口傳送段碼時(shí)發(fā)生混亂，不能正確識(shí)別段碼。但是需要對輸入的數(shù)字信號進(jìn)行處理后才能顯示，從而多了溫度轉(zhuǎn)換程序。 電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路部分調(diào)試本設(shè)計(jì)中，采用了達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，其可驅(qū)動(dòng)八個(gè)直流電機(jī)，本系統(tǒng)僅驅(qū)動(dòng)一個(gè)。通過溫度傳感器檢測到的溫度與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度值的比較，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速變換。系統(tǒng)顯示部分實(shí)現(xiàn)了以下功能：LED顯示的前三位實(shí)現(xiàn)了環(huán)境溫度整數(shù)部分與小數(shù)部分的連續(xù)顯示，LED的后兩位能根據(jù)按鍵的調(diào)整顯示所需的設(shè)計(jì)溫度。由于DS18B20為3個(gè)引腳，因此在調(diào)試過程中因注意各個(gè)引腳的對應(yīng)位置，以免其接反而使芯片不能正常工作甚至燒毀芯片。 系統(tǒng)功能 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)檢測環(huán)境溫度的變化，然后根據(jù)環(huán)境溫度變化來控制風(fēng)扇直流電機(jī)輸入占空比的變化，從而產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，也可根據(jù)按鍵調(diào)節(jié)不同設(shè)置溫度，再由環(huán)境溫度與設(shè)置溫度的差值來控制電機(jī)。首先考慮的是溫度檢測電路，該部分是整個(gè)系統(tǒng)的首要部分，首先要檢測到環(huán)境溫度，才能用單片機(jī)來判斷溫度的高低，然后通過單片機(jī)控制直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速；其次是電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，該部分需要使用外圍電路將單片輸出的PWM信號轉(zhuǎn)化為平均電壓輸出，根據(jù)不同的PWM波形得到不同的平均電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1] 林立,張俊亮,曹旭東,[M].電子工業(yè)出版社,2009.[2] [M].2008.[3] [J].電子電路制作,2003,9:1315.[4] [M].電子工業(yè)出版社,2009.[5] [J].信息技術(shù),2009,13:2526.[6] [J].電子與自動(dòng)化,1998,5(4):2526.[7] [J].儀表技術(shù),2009,8:7475.[8] [J],現(xiàn)代電子技術(shù), 2005,28(21):7799.[9] Ylai,Y, dimensional nonlinear analysis for temperature characterist of ventilated embankment in permafrost regions[J].Gold Regions Science and Technology,2004,38(2):165184.[10] Cheng engineering in permafrost areas[J].Journal of Glac iology and Geocryology(in Chinese),2001,23(3):21317.