【正文】 .................... 錯誤 !未定義書簽。 由于單片機(jī)具有功能 強(qiáng)、體積小、可靠性好、和價格低廉等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因此，在智能儀器儀表、工業(yè)自動控制、計(jì)算機(jī)智能終端、家用電器、兒童玩具等許多方面，都已得到了很好的應(yīng)用，因而受到人們高度重視，取得了一系列科研成果，成為傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造和新產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想機(jī)種，具有廣闊的發(fā)展前景。雖然外形設(shè)計(jì)多種多樣、美觀大方，但是洗浴者對水溫的調(diào)節(jié)都是依靠機(jī)械式混水閥對熱水管道與冷水管道閥門的開啟比例來實(shí)現(xiàn)的。而現(xiàn)代化不僅要工業(yè)現(xiàn)代化，人們的日常生活也要跟上現(xiàn)代化的步伐 ，而這些是離不開一些智能控制的裝置 。一般情況下混水閥由一個冷水進(jìn)水口、一個熱水進(jìn)水口和一個溫水出水口。 智能型浴室混水閥控制器 的 基本組成 智能型浴室混水閥控制器采用 Intel 公司的 8051 單片機(jī)作為主控制芯片。步進(jìn)電機(jī)用來調(diào)節(jié)進(jìn)水管的開度，使用者通過鍵盤設(shè)定期望溫度，由單片機(jī)對 設(shè)定的溫度值和實(shí)際溫度 進(jìn)行比較來調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動量，進(jìn)而動態(tài)的控制冷熱水進(jìn)水管的進(jìn)水量，以此來達(dá)到溫度平衡 。 （ 4） 半自動上水功能，上滿水后由 LED 燈提示報警?；诮?jīng)濟(jì)實(shí)用、輕巧靈活、功耗低和熟悉其工作原理及設(shè)計(jì)方法的原則，我們選擇了 Intel 公司的 80C51 單片機(jī) 內(nèi)核的 AT89C52 芯片。在本設(shè)計(jì)中，需要的按鍵較多，故采用 44 的矩陣式鍵盤以節(jié)省 I/O 口資源。 7 段數(shù)碼管具有價格便宜、原理簡單、顯示數(shù)字清晰等諸多優(yōu) 點(diǎn)，在大型報時屏幕、銀行利率顯示、城市霓虹燈建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。在溫度采集器件中，有熱電偶、熱敏電阻、 AD590、 DS18B20 等等溫度傳感器。 因此不需要位數(shù)很高的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，采用 8 位的轉(zhuǎn)換芯片就夠了。另一種電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)，這種電機(jī)是一步一步轉(zhuǎn)動的，不同型號的步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角不同，但它們都能精確定位。和 30176。五相步進(jìn)電機(jī)較佳、加減速時間較短、動態(tài)慣性較低。這樣的話，冷、熱進(jìn)水管閥門的開度大小相等，方向相反。 圖 4 為 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C52 實(shí)物圖。 32 個雙向 I/O 口 2個串行中斷 2個讀寫中斷口線 功能包括對會聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號 IR 的接收解碼及與主板 CPU通信等。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR輸入端， 10 腳和 11腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1的 SDAS（ 18腳）和SCLS（ 19腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端， 用于當(dāng)前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。 PSEN:外部程序存儲器讀選通信號，從外部存儲器取指令時，從 PSEN 引腳輸出讀選通信號（負(fù)脈沖）； 作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫“ 1”時，可作為高阻抗輸入端用。 P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX RI 指令）時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流 ） 4 個 TTL 邏輯門電路。 合肥學(xué)院 2021 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 AD590 溫度傳感器 概述 AD590 是 AD 公司利用 PN 結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。即使電源在 515V 之間變化，其電流只是在 1181。 AD590L、 AD590M 一般用于精密溫度測量電路，其電路外形如圖所示，它采用金屬殼 3 腳封裝，其中 1腳為電源正端 V+， 2 腳為電流輸出端 I0， 3 腳為管殼，一般不用。其基本電路如圖 7 所示。因此，電流 II為： II=Δ URE/R=（ KT/q） (Inn)/R 對于 AD590,n=8,這樣 ,電路的總電流將與熱力學(xué)溫度 T成正比 ,將此電流引至負(fù)載電阻 RL上便可 得到與 T成正比的輸出電壓。 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器 主要特性 ADC0809的主要特性指標(biāo)： ?分辨率： n=8 ?時鐘頻率：小于 640KHZ 合肥學(xué)院 2021 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 ?轉(zhuǎn)換時間：大于等于 100微秒 ?不可調(diào)誤差： 1LSB ?電源：單電源正 5V ?模擬輸入量： 8路 ?模擬輸入范圍： 0～ 5V ?參考電壓： Uref(+)— Uref()=5V ADC0809 工作原理 : ADC0809為逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器，具有 8個模擬量輸入通道。如果在轉(zhuǎn)換過程中 接收到新的啟動轉(zhuǎn)換脈沖，則終止轉(zhuǎn)換。 圖 9 LCD 示意圖 引腳說明 1602 字符型 LCD 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來的 2 條線 是背光電源線 VCC(15 腳 )和地線 GND(16 腳 )，其控制原理與 14 腳的 LCD 完全一樣，其中： 管腳功能 如表 1 所示 ： 表 1 引腳的功能的說明 引腳 符號 功能說明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5V） 3 V0 液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度）。 7 DB0 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0 位（最低位） 8 DB1 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1 位 9 DB2 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2 位 10 DB3 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3 位 11 DB4 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4 位 12 DB5 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5 位 13 DB6 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6 位 14 DB7 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7 位（最 高位）（也是 busy flag） 15 BLA 背光電源正極 16 BLK 背光 電源負(fù)極 寄存器選擇 的 控制 如 表 2 所示 ： 表 2 寄存器選擇 的 控制 表 RS R/W 操作說明 0 0 寫入指令寄存器（清除屏等） 0 1 讀 busy flag（ DB7），以及讀取位址計(jì)數(shù)器（ DB0~DB6）值 1 0 寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等） 1 1 從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù) 注：關(guān)于 E=H 脈沖 ——開始時初始化 E 為 0，然后置 E 為 1，再清 0. busy flag（ DB7）：在此位為被清除為 0 時， LCD 將無法再處理其他的指令要求。 以下是 1602 的 16 進(jìn)制 ASCII 碼 ，如 表 3 所示 ： 表 3 1602的 16 進(jìn)制 ASCII 碼 讀的時候，先讀上面那列，再讀左邊那行，如：感嘆號！的 ASCII 為 0x21，字母 B 的 ASCII 為 0x42（前面加 0x 表示十六進(jìn)制）。光標(biāo)減 1)， S=1 且 N=1 (當(dāng)寫一個字符后，整屏顯示左移 ) s=0 當(dāng)寫一個字符后，整屏顯示不移動 數(shù)據(jù)指針設(shè)置： 數(shù)據(jù)首地址為 80H，所以數(shù)據(jù)地址為 80H+地址碼 (027H， 4067H) 4*4矩陣鍵盤 矩陣鍵盤又稱行列鍵盤，它 是用四條 I/O 線作為行線，四條 I/O 線作為列線組成的鍵盤。 矩陣鍵盤的工作原理 : 最常見的鍵盤布局如圖 10 所示。判斷有無按鍵按下的方法是：第一步，置列線 P14~P17 為輸入狀態(tài)，從行線 P10~P13 輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，若某一列線為低電平，則該列線上有鍵閉合。 其中， 鍵位的設(shè)置： 09 分別對應(yīng) 10個數(shù)字，“ 247。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識。 混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。芯片內(nèi)的 PWM 斬波器電路可開關(guān)模式下調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)繞組中的電機(jī)繞組中的電流。變換器是一個重要組成部分。 每個斬波器的觸發(fā)器由振蕩器的 脈沖調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)載電流提高時檢測電阻上的電壓相對提高，當(dāng)電壓達(dá)到 Uref 時 (Uref 是根據(jù)峰值負(fù)載電流而定的 )，將觸發(fā)器重置，切斷輸出，直至第二個振蕩脈沖到來、此線路的輸出 (即觸發(fā)器 Q輸出 )是一恒定速率的 PWM 信號， L297 的 CONTROL 端的輸入決定斬波器對相位線 A， B， C， D 或抑制線 INH1 和 INH2 起作用。如果使用外部時鐘源，則時鐘信號接到此 引腳 上。當(dāng)此 引腳 有效時，晶體管開路。若 CONTROL 端輸 入是低電平時，用斬波器調(diào)節(jié)負(fù)載電流。作用同 INH1 相同。當(dāng)系統(tǒng)被復(fù)位時用來阻止電機(jī)驅(qū)動。 13 腳 (SENS2)—— C 相、 D相繞組電流檢測電壓反饋輸入端。 16 腳 (OSC)—— 斬波器頻率輸入端。當(dāng)改變此 引腳 的電平狀態(tài)時，步進(jìn)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)。此 引腳 輸入高電平時為半步方式 (四相八拍 )，低電平時為全步方式。 L297 驅(qū)動相序的產(chǎn)生 L297 能產(chǎn)生單四拍、雙四拍和四相八拍工作所需的適當(dāng)相序。 合肥學(xué)院 2021 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 18 單四拍模式波形圖 圖 19 雙四拍模式波形圖 合肥學(xué)院 2021 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 第四章 系統(tǒng) 硬件 設(shè)計(jì) 4． 1 擴(kuò)展外圍接口 根據(jù)總體方案，外擴(kuò) 74LS164用于 LCD顯示溫度、 外擴(kuò) 8路 8位 ADC0809作溫度測量和通過 3個電位器產(chǎn)生 3個可調(diào)控制參數(shù)； 4 4鍵盤 和 8052的 P0口相連。系統(tǒng)的溫度最小區(qū)分度為 1℃。由于 AD590為電流輸出元件，它的溫度每升高 1K，電流就增加 1181。而運(yùn)放 A2的作用是把絕對溫標(biāo)轉(zhuǎn)換成攝氏溫標(biāo)，給 A2的同相 輸入端輸入一個恒定的電壓（如 ），然后將此電壓放 合肥學(xué)院 2021 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 21 電流 /電壓和絕對 /攝氏溫標(biāo)的轉(zhuǎn)換電路 大到 。 具體連接如圖 21 所示。之后程序 對冷、熱和溫水處的傳感器檢測到的溫度進(jìn)行處理，產(chǎn)生一個判斷量和 一 個轉(zhuǎn)動量：是 升溫還是降溫，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動量，然后程序?qū)μ幚淼慕Y(jié)果進(jìn)行執(zhí)行。對于不同流量大小的兩種水溫混合的計(jì)算是比較復(fù)雜的，因此想要步進(jìn)電機(jī)通過 計(jì)算后的轉(zhuǎn)角一次達(dá)到設(shè)定的溫度幾乎是不可能的。 ?設(shè) 定 溫 度 實(shí) 際 溫 度步 進(jìn) 電 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 數(shù) = 熱 水 溫 度 冷 水 溫 度 合肥學(xué)院 2021 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 根據(jù)系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)程序由 80C5 LCD1602 顯示段碼頭文件、系統(tǒng)初始化子程序、 A/D 轉(zhuǎn)換子程序、鍵盤掃描子程序、 溫度顯示子程序、設(shè)定溫度轉(zhuǎn)換子程序 、升溫控制子程序、降溫控制子程序、定時器 0中斷子程序、定時器 1中斷子程序和系統(tǒng)退出子程序組 成。轉(zhuǎn)化公式為： temp=buffer*100/255。其流程圖如圖 24 所示。 打開電機(jī)子程序 當(dāng)系統(tǒng)第一次啟動時，讓步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn) 60 步 ， 使冷、熱進(jìn)水管的進(jìn)水量各為一半。 正轉(zhuǎn)表示 冷水進(jìn)水量增大，熱水進(jìn)水量減小，但總的出水量不變，從而達(dá)到降溫的效果 。具體程序參見附錄。具體流程圖如圖 25 所示。 其流程圖如圖 26。系統(tǒng)運(yùn)行中由溫水出水管處的溫度傳感器檢測到的溫度反饋到控制芯片，然后和設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較來調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動量，進(jìn)而動態(tài)的控制冷熱水進(jìn)水管的進(jìn)水量，以此來達(dá)到溫度平衡。當(dāng)水加滿時，會接觸一個限位開關(guān)并且有 LED 燈提示水已加滿。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，力求使系統(tǒng)簡潔，程序簡單清晰明了。 本系統(tǒng)控制靈活，簡單方便，制作成 本低。 參考文獻(xiàn) [1] 李雙喜 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[2] 樓然苗，李光飛 ,單片機(jī)課程