【正文】 非易失性溫度報警觸發(fā)器（ TH）和配置寄存器（ TL）和其他 4 個數(shù)字設(shè)備。 該測溫模塊是 通過 STC89C54 單片機(jī)驅(qū)動 DS18B20， 然后 進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集、讀取 與 處理， 再 通過 LCD1602 顯示 溫度值 。 ? 最高 12 位分辨率，精度可達(dá)土 攝氏度。 開機(jī) 上電復(fù)位： 在 上電 的 瞬間， 電解 電容充電 的 電流最大， 電解 電容相當(dāng)于短路， 復(fù)位端（ RST） 端為高電平 就 自動復(fù)位； 電解 電容兩端的電壓達(dá)到電源電壓時， 電解 電容充電電流為零， 電解 電容 就 相當(dāng)于 是 開路， 復(fù)位端（ RST） 端為低電平， 則 程序 就 正常運(yùn)行。 10pf，產(chǎn)生原始的振蕩脈沖信號。晶振是一種通過共振狀態(tài)將機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，以達(dá)到一個穩(wěn)定的單頻振蕩，準(zhǔn)確。開關(guān)損耗是 MOSFET 的漏極電容 DC 造成 的，通常傳輸損耗遠(yuǎn)大于開關(guān)損耗，開關(guān)損耗即可忽略不計。 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 8 P2 端口：在 CPU 訪問外部存儲器或者 I/O 接口時， P2口提供的高 8位地址(A8A15)的總線信號。 ① 通用輸入 /輸出端口 準(zhǔn)雙向口 : 作輸入時要先對鎖存器寫 “1” 。 PSEN (29 腳 ): 外部程序存儲器的選通信號。 (2)時鐘振蕩器外接晶體引腳： XTAL1 和 XTAL2 STC89C54 內(nèi)部有一個振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路。 具有如表 功能： 表 容 MCS51指令系統(tǒng) 8K字節(jié)程序存儲空間 32個雙向 I/O口 ～ 三個 16位定時器 /計數(shù)器 512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間 內(nèi)帶 4K字節(jié) EEPROM存儲空間 可直接使用串口下載 5個中斷源 壽命 1000寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間 10年 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 本設(shè)計中只是讓單片機(jī)能夠工作并未設(shè)計復(fù)位電路，只有晶振電路，為保證晶振起振將對地并聯(lián)兩個電容都為 30pF。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 5 3 系統(tǒng)的 硬件設(shè)計 單片機(jī)的選擇與其性能分析 單片機(jī)概述 Intel 公司推出的 8位單片機(jī)： 1976 年推出的 MCS48 系列： 8039， 8048 等。 整個電路設(shè)計包括溫度采集模塊，單片機(jī)控制模塊，溫度顯示模塊和電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動模塊。這樣對電源整個電路得到了保護(hù)。液冷散熱就是在開關(guān)管（ MOSFET） 或者功率元器件緊貼在水冷槽上，用電機(jī)抽水一個進(jìn)水一個出水，加速 液體的流動帶走熱量。本課題是采用物理方法強(qiáng)迫空氣加速流動，方法簡單，可靠。 美歐等冷散熱器逐漸向標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化方面發(fā)展，智能散熱器的設(shè)計已經(jīng)有了一定的成效，可以使智能散熱器根據(jù)環(huán)境的溫度的變化進(jìn)行自動無級調(diào)速，當(dāng)溫度升高到 一定時能自動啟動電機(jī)轉(zhuǎn)動使其降溫的作用，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。它決定了整個電源及其設(shè)計可持續(xù)的工作穩(wěn)定性。智能散熱器的設(shè)計是為了滿足在開關(guān)電源中提高開關(guān)管效率進(jìn)行需求而做的課題，具有較為廣闊的市場前景。智能散熱器整體設(shè)計是圍繞低成本，模塊化，可擴(kuò)展和壽命長的特點(diǎn)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平 微管到散熱器：是運(yùn)用當(dāng)前最先進(jìn)的電子封裝技術(shù)以及工藝，在電子元器件內(nèi)部刻上非常細(xì)微的冷卻流液通管道。 溫度測控技術(shù)包括溫度測量技術(shù)和溫度控制技術(shù)兩方面。首先加散熱片的方式，它的缺點(diǎn)就是體檢大，在安裝產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)需要考慮，也許體檢就會更大，并且材料不好買，加工復(fù)雜；其次就是水冷 的方式，效果比較不錯，但是成本更高，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，所以通過以上的論述，在開關(guān)上加風(fēng)扇和散熱片相結(jié)合相對比較合適。該設(shè)計應(yīng)用于開關(guān)電源中開關(guān)管與大功率器件上進(jìn)行散熱。依靠自然的熱輻射和周圍環(huán)境中的空氣的自然對流帶走元器件上產(chǎn)生的熱量。這樣的方法可以使程序結(jié)構(gòu)清晰明了，易于使用，維護(hù)和調(diào)試。 Atmel、 Maxim、 Philips、 Siemens、 ADI、 DALLAS、 ANALOG 等半導(dǎo)體公司，也能生產(chǎn)出與 8054 相兼容的低功耗、高性能的產(chǎn)品。因此，以單片機(jī)為核心的嵌入式控制系統(tǒng)在下述的各個領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，其中片內(nèi)含有 64KB 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器，單片機(jī)就是一片半導(dǎo)體硅片上集成了中央處理器單元，存儲器（ ROM、 RAM）、并行 I/O 口、串行 I/O 口、 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 6 定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)時鐘電路及系統(tǒng)總線的微型單片機(jī)。 (3) 控制信號引腳： RST、 ALE、 PSEN、 EA RST (9 腳 )：復(fù)位信號輸入端，高電平有效。 平常接 “1” 時， CPU 訪問片內(nèi) 4KB 的 ROM，當(dāng)訪問地址超過 4KB時，自動轉(zhuǎn)向片外 ROM 中的程序。 P2 端口（ — ，第 21— 28 腳）： 內(nèi)部帶上拉電阻的準(zhǔn)雙向口 ,輸出能驅(qū)動 4個 74LS 負(fù)載。如表 所示。 單片機(jī)晶振電路 單片機(jī)系統(tǒng)里都有 晶振 ， 在本文介紹的晶振為 12MHZ，如圖 （下圖的左邊圖為內(nèi)部振蕩方式，右圖為外部振蕩方式） 在單片機(jī)系統(tǒng) 中 晶振作用 就如同人的心臟 ， 沒有晶振的啟振，單片機(jī)就沒有辦法工作。 但是 通訊系統(tǒng)的基頻和射頻 中 使用不同的晶振， 就可以 通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。在單片機(jī)運(yùn)行工作時都需要復(fù)位，其作用是在判斷一個確定的初始狀態(tài)，使單片機(jī)和其他系統(tǒng)組件，并從這個狀態(tài)開始工作。而且在對采集的信號進(jìn)行放大時容易受溫度的影響出現(xiàn)較大的偏差。 ? 檢測溫度范圍可以達(dá)到 – 55℃ ～ +125℃ (– 67176。 被測溫度擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行 口 輸出， 溫度 在 10～ +85℃ 范圍內(nèi)，精度 可以達(dá)到 177。 圖 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 13 圖 DS18B2 測溫原理圖 DS18B20的管腳排列如下 圖 : 圖 DQ 是 數(shù)字信號輸入 /輸出端； GND 為電源地； VCC 是由 外 部 供電電源輸入端（ 供點(diǎn) 電源接線方式 共用一個 接地）。 DS18B20 的 I/O 是一個漏極開路輸出，外部上拉電阻呈高電平。但是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實(shí)現(xiàn)有 限的調(diào)速，然后數(shù)字電阻元件的價格比較昂貴。 PWM 系統(tǒng)在很多方面具有較大的優(yōu)越性： ? 主電路簡單，功率元件少； ? 高的開關(guān)頻率，電流連續(xù)性，諧波小，熱損失小電機(jī) 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 16 ? 低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速脈寬范圍寬； ? 系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，性能好，抗干擾能力強(qiáng)； ? 主電路的功率元件是工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，裝置效率高； ? 功率因數(shù)高。 設(shè) 電機(jī)永遠(yuǎn)接通電源時， 電機(jī)的 轉(zhuǎn)速最大 可以 為 maxV ，設(shè)占空比為 D= ONT /T，則電機(jī)的平均速度為 DVVd ?? max 式中， dV ： 電機(jī)的平均速度 maxV ： 電機(jī)全通時的速度（最大） D=t1/T： 占空比 平均速度 dV 與占空比 D 的函數(shù)曲線，如圖 所示。在本設(shè)計中，打算是緊貼開關(guān)管的隔離層片上，這樣就知道開關(guān)管比 較確切的溫度，減小誤差。該方案優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行速度快、可靠性提高。 圖 L298引腳 圖 其實(shí)物圖如下圖 所 示： 圖 L298實(shí)物圖 (1)L298 內(nèi)部的原理如圖 圖 L298 內(nèi)部邏輯圖 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 19 (2)L298 的 邏輯功能如下表 表 L298的邏輯功能 IN1 IN2 ENA 電機(jī)狀態(tài) X X 0 停止 1 0 1 順時針 0 1 1 逆時針 0 0 0 停止 1 1 0 停止 （ 3）用 protues 仿真的電路如圖 圖 protues仿真的電路圖 電機(jī)及驅(qū)動模塊電路連接 A（ IN1）、 B(IN2)分別與 STC89C54 單片機(jī)的 、 相連接， 輸入控制電位來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn) 。 LCD1602 液晶顯示器 微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧， 常用在 小型 儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。 圖 CS13A01VSS7VDD16VLEE18D08D19D210D311D412D513D614D715CS22EL119EL220RD/E5WR6RES17L C D 1 6 0 2HD M 3 2 G S 1 2 Y 3 4 軟件設(shè)計 22 4 軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件構(gòu)架 系統(tǒng)軟件構(gòu)架 如圖 圖 系統(tǒng)軟件總框圖 端口初始化 液晶顯示程序 DS18B20函數(shù)初始化 讀取溫度值并顯示 延時 開啟中斷 T0定時器控制電動機(jī)正 /反轉(zhuǎn)，并通過PWM信號控制電動機(jī)轉(zhuǎn)速 等待中斷 開始 返回 4 軟件設(shè)計 23 溫度控制電機(jī)轉(zhuǎn)速軟件構(gòu)架如圖 圖 溫度控制電機(jī)轉(zhuǎn)速 溫度判斷 T≥ 45℃ 正轉(zhuǎn) T≤ 10℃ 10℃＜ T＜ 45℃ 保持平均 速動 停止 加速 45℃≤ T＜ 75℃ 全速≥ 75 全速 T≤ 0℃ 加速 0＜ T≤ 10℃ 返回 4 軟件設(shè)計 24 18B20 讀取程序 DS18B20 的數(shù)據(jù)讀寫是通過時間隙處理位和命令字來確認(rèn)信息交換。使用軟件仿真對下一步設(shè)計制作實(shí)物有著很好的鋪墊作用。 Keil uVision4 是一個功能強(qiáng)大的集成開發(fā)環(huán)境，其中包括項(xiàng)目管理器， Cx51 編譯器、 Ax51 宏匯編器、 BL51\Lx51 連接定位器、 RTX51 實(shí)習(xí)操作器、 Simulator 軟件模擬器以及 Monitor51 硬件目標(biāo)調(diào)試器，所有這些功能均可在 uVision4 提供的單一而靈活的開發(fā)環(huán)境中極為簡單地使用。 DS18B20 溫度傳感器實(shí)時采集環(huán)境的溫度反饋給單片機(jī)跟在系統(tǒng)設(shè)定好的溫度范圍去比對與進(jìn)行算法控制來完成占空比的脈寬去調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 原理圖到 PCB 板 先將繪制的原理圖文件（ .SchDoc）和新建的 PCB 文件（ .PcbDoc）放到新建的項(xiàng)目文件（ .PrjPcb）中。她是第一個把 EDA軟件 做成基于 操作系統(tǒng) 的 應(yīng)用 產(chǎn)品。再次：檢查文件無誤后進(jìn)行編譯、連接、調(diào)試等功能，并選擇生成單片機(jī)可執(zhí)行文件 HEX 文件。 keil uVision4 編程開發(fā)工具的簡介 本設(shè)計采用通用的高級編程語言 C語言進(jìn)行編程。 Proteus 是世界上著名 的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從示意圖，調(diào)試代碼，單片機(jī)及外圍電路的協(xié)同仿真， PCB 設(shè)計的一個關(guān)鍵開關(guān)，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。 6 E E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能。 溫度顯示模塊設(shè)計 顯示模塊的簡述 本系統(tǒng)的顯示部分我選用了 LCD1602 液晶顯示器，其為 工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示 16 2 即 32 個字符（ 16列 2行）。用 L298 芯片作為電機(jī)驅(qū)動、操作方便、穩(wěn)定性好、性能優(yōu)良。 電機(jī)驅(qū)動方案選擇 方案一：采用繼電器對電機(jī)的開和關(guān)進(jìn)行控制，通過繼電器的開關(guān)的切換對電機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)整。如果能夠?qū)崿F(xiàn)占空比的連續(xù)調(diào)節(jié)即可實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)無級 調(diào)速。 對于直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，其方法是通過改變電機(jī)電樞電壓導(dǎo)通時間與 開關(guān)管導(dǎo)通 時間的比值（即占空比）來控制電機(jī)速度。 方案三： 采用專用芯片 L298 的 PWM控制 。 DQ 3 3 . 0DQ2V C C3G ND1U4DS 1 8 B 2 0vccR 1 14 .7 kv c c 圖 用 DS18B20組成的單路溫度檢測電路 轉(zhuǎn)速模塊控制設(shè)計 直流電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)原理 直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 n和其他參量的關(guān)系可表示為 ：