【正文】 T1000和 HT9274構(gòu)成的測溫電路 方案對比：方案 1 應(yīng)用的是鉑電阻，鉑電阻線性好，但是需要進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，在一定程度上影響了數(shù)據(jù)精度，相比較而言，方案 2更為合適。 SK040G 語音芯片是一次性可編程語音芯片，語音輸出有 PWM 和 DAC兩種模式 ，可以選擇控制模式，控制模式有三種并口控制、串口控制、按鍵控制等。方案 2中使用的 ISD4004 語音芯片因其所特有直接模擬量存儲技術(shù)，大大簡化了工作量，并且可以反復(fù)使用。 單片機接口連接一個快速反相器，再連接到固態(tài)繼電器上，固態(tài)繼電器另一端連接 220V 電源，正向信號傳送至反相器導(dǎo)通，固態(tài)繼電器工作，強電 電路導(dǎo)通，驅(qū)動電爐工作。 結(jié)論：基于以上對比，控制實現(xiàn)單元采用方案 2.第三章 硬件單元電路設(shè)計及相關(guān)參數(shù) 9 第三章 硬件 單元電路設(shè)計及相關(guān)參數(shù) 單片機 AT89C51 模塊 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的高性能 8 位 CMOS 單片機， 單片機 ROM 采用具有可快速擦寫功能的 只讀程序存儲器（ PEROM） ，容量為 4Kbytes，而 RAM為 128 bytes 大小的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器， ATMEL 公司的 在 8951 身上使用了高密度、非易失性存儲技術(shù) ， 單片機 兼容標(biāo)準 的 MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)，片內(nèi) CPU為 通用 8 位中央處理器，并置有 flash 存儲單元，功能強大 。 flash 閃速存儲器 容量較大 ,可達 4K 字節(jié) 內(nèi)部 數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）為 128*8 字節(jié) 可編程串行 UART 通道 單片機 掉電 后，能自動 保存RAM 中的內(nèi)容，與此同時，振蕩器將停止提供時鐘 信號，在 下一個硬件復(fù)位 前，所有部件都會被禁止 。 RST：復(fù)位 信號 輸入 端，外部復(fù)位電路提供復(fù)位信號，復(fù)位電路的形式分為手動和自動兩種 。 端口引腳 第二功能 Rxd (串行輸入口 ) Txd(串行輸出口 ) ^int0 (外中斷 0) ^int1 (外中斷 1) t0 (定時 /計數(shù)器 0) t1 (定時 /計數(shù)器 1) ^WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) ^RD (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 第三章 硬件單元電路設(shè)計及相關(guān)參數(shù) 12 XTAL2: 振蕩器反相放大器的輸出端。 圖 32 按鍵輸入模塊 按鍵與單片機 AT89C51 的 連接方式是， 三個按鍵的一端都接地，另一端分別接 10K 的上拉電阻，電阻另一端接 +5V 的直流電源。 數(shù)據(jù)采集模塊 數(shù)據(jù)采集模塊 采用的是美國 Dallas 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20，其特性是可以直接把溫度轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的數(shù)字量， 該溫度傳感器特備適合于各種計算機組成單線多點溫度測量系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)采集精度 ,溫度誤差不超過 攝氏度 C 上限為 +125176。 多樣 的 封裝形式 封裝及 引腳排列、功能 DS18B20 有多種封裝形式 ，如管道式、磁鐵吸附式、不銹鋼封裝式等，所以可以適應(yīng)不同的工作環(huán)境，如高爐水循環(huán)測溫、鍋爐測溫等。 每只 DS18B20 都可以設(shè)置成兩種供電方式，即 數(shù)據(jù)總線供電 （ 寄生電源供電） 和外部供電。 2. 執(zhí)行 ROM 指令 復(fù)位完成后，單片機向 DS18B20發(fā)送 ROM指令，功能是 讀取 DS18B20內(nèi)部序列號 ，當(dāng)然，讀取序列號的過程是為了區(qū)分單總線上的多個 DS18B20，當(dāng)總線上連接單個 DS18B20溫度傳 感器 時，可以執(zhí)行跳過 ROM指令 。 溫度傳感器 測量溫度的過程 實際上是 由 一只熱敏電阻 組成電路完成的 ，該熱敏電阻接入 一個 電橋中，基準溫度下，電橋處于平衡狀態(tài) 。 單片機與 DS18B20的連接 前面已經(jīng)對 DS18B20的引腳進行了介紹 ,該數(shù)據(jù)采集芯片 只有三個引腳 :GND 接地端 ,DQ數(shù)字 輸入 /輸出端 ,VDD可選端 ,VDD可以接地也可以接 5V直流電源 ,當(dāng)VDD接地時會影響到讀數(shù)速度 ,所以在進行連接時 ,1820 VDD端口選擇接 5V直流電源 。 顯示模塊需要的器件有，兩片 8段 LED數(shù)碼管， 一個 8路三態(tài)反相驅(qū)動器 74HC241， 兩個與非門 74LS01， 8個 10K電阻。事實上，兩只數(shù)碼管輪流通電，僅有一只數(shù)碼管顯示數(shù)字，由于數(shù)碼管發(fā)光具有余暉特性及人眼的視覺暫留作用 ，選取循環(huán)掃描頻率，在視覺上是所有數(shù)碼管同時點亮的。 圖 37 ISD4004外部引腳圖 引腳說明： （ 1） 同相模擬輸入（ ANA IN+） 錄音信號的同相輸入端 （ 2） 反相模擬輸入（ ANA IN） 錄音信號的反相輸入端。 第三章 硬件單元電路設(shè)計及相關(guān)參數(shù) 19 （ 6） 串行輸出（ MISO） ISD4004 串行輸出端， 芯片未處于工作狀態(tài) ，該 端 口 呈高阻 狀 態(tài)。 （ 10） 自動靜噪（ AM CAP） 1μF 電容構(gòu)成內(nèi)部峰值檢測電路的一部分，檢測出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較，決定自動靜噪電路的工作與否。 工作電流： 2530mA 在 播放語音的部分 中，輸出端 OUT接 低電壓通用集成功率放大器 LM386M， 放大器用于 驅(qū)動 揚聲器 LS。設(shè)計中采用的 240D10 輸入電路為兩端直流輸入，前端加阻性負載， 抑制大電流產(chǎn)生，保障控制信號穩(wěn)定 ； 在耦合 電路中使用光耦合器，實現(xiàn)輸入端與輸出端的隔離控制，消除負載端大電流的串?dāng)_；第三章 硬件單元電路設(shè)計及相關(guān)參數(shù) 21 輸出電路使用單向可控硅 SCR 和雙向可控硅 Triac,控制負載電源的通斷，輸出端也是兩端接口。 下圖為 一種典型的交流型 SSR 的電路 原理圖 ，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 39所示。 （ 4） SSR 可以 承受的浪涌電流可達額定電流十倍左右。內(nèi)部時鐘的特點是，時鐘電路由單片機自身內(nèi)置的 放大器與外部諧振構(gòu)成自激振蕩器電路， 完成時鐘信號提供，減少外圍電路，但缺點是 精度略 差；外部時鐘的第三章 硬件單元電路設(shè)計及相關(guān)參數(shù) 23 特點是精確度高，穩(wěn)定 好 ，但是會 大大 增加外圍電路。 AT89C51 的資料中建議使用 30PF 的電容，石英晶振要盡可能的提高頻率以增加精度，所以選用 12MHz 的石英晶體。 圖 311 定時控制器 和復(fù)位電路圖 第三章 硬件單元電路設(shè)計及相關(guān)參數(shù) 24 主電源電路 由前面對各單元電路的描述可知 ，按鍵模塊、數(shù)據(jù)采集模、顯示模塊、執(zhí)行模塊和復(fù)位電路均需要外接 +5V 的直流電源 ， 而語音播報模塊需要提供 +3V左右的直流電源。 下圖電路是， 78L05 和 78L33 的典型應(yīng)用電路。 圖 42 按鍵 模塊程序流程圖 數(shù)據(jù)采集模塊程序 流程圖 系統(tǒng) 上電后， 對 DS18B20 發(fā)出搜索器件的序列號 命令，讀取 DS18B20 的序列號，之后 啟動 DS18B20 作溫度轉(zhuǎn)換并讀取溫度值。顯示模塊程序的流程見圖 44 第四章 系統(tǒng)各電源模塊程序設(shè)計 26 圖 44 顯示模塊流程圖 語音播報模塊程序 流程圖 語音播報模塊的響應(yīng)系統(tǒng)前，首先要完成語音數(shù)據(jù)的錄入工作，之后進入工作狀態(tài)，對比實際溫度與 設(shè)定溫度是否相同，相同則進行語音播報，不同則返回信號， 20s 之后再次進行檢測，重復(fù)上一輪工作。 DS18B20 是數(shù)字化溫度傳感器，其測得的溫度數(shù)據(jù)在器件內(nèi)部直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并將數(shù)字量出輸給控制器，大大簡化了，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化過程， 提高了集成度，增強了系統(tǒng)功能，簡化了電路。 在軟件設(shè)計部分由于 AT89C51 程序設(shè)計自由度較大，各單元模塊的程序設(shè)計可變動性較強 。 附錄 31 附錄 附錄一： 整機電路圖 CS V C C DM O S I X C L KS C L KV S S AV S S AV S S DA M C A P O U TI N I N +V C C AV S S AP 2 .4P 2 .3P 2 .2C 1 21 u f+ 3 VL S 1YSM K 1M I CR S 1C 1 81 0 u fR 1 71 0 KR 1 91 0 KR 1 81 0 KR 2 01KC 1 72 2 0 u fC 1 40 . 1 u fC 1 50 . 1 u fC 1 64 . 7 u fC 1 32 2 u f+—G N DVSB Y PG A I NG A I N+ 5 vI S D 4 0 0 4L M 3 8 6C 1 91 0 u f23465781 附錄 32 XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51S2S4+5VR110kR210kR310k27.0DQ2VCC3GND1U2DS18B20+5VRL1240D10SSR220VBR12W06GTR1TRAN2P2S220V9VC1470ufC2100ufC30.33uFC40.1uFVI3VO1G N D2U378L05D1DIODE+5VR547 Ω/1000wS1C622uR4220ΩR61k復(fù)位電路鍵盤電路電源電路C530pfC730pfX1CRYSTAL12MHz時鐘電路1 2U4:A74F04執(zhí)行模塊電路數(shù)據(jù)采集模塊電路+5v1A021A141A261A382A0112A1132A2152A3171OE12OE191Y0181Y1161Y2141Y3122Y092Y172Y252Y33U674HC241+5VR710kR810kR910kR1010kR1110kR1210kR1310kR1410kamp