【正文】 ,選用的型號(hào)是 240D10 固態(tài)繼電器 。 （ 4） 片選 （ SS ） 端口低電平有效 ，即 控制器向該口發(fā)送信號(hào) 選中 芯片。 之后 ，得到溫度轉(zhuǎn)換命令后， DS18B20根據(jù)傳感器 測(cè)得的數(shù)量 值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成 二進(jìn)制的 數(shù)字化溫度值 ，其計(jì)算過(guò)程為，測(cè)得溫度 t，若為正值， 則T=t/,直接將 T轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 T1，如溫度 t等于 +125， T=2021，降 T轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制為 0000 0111 1101 0000，十六進(jìn)制表示是 07D0H，若所的溫度為負(fù)值，如 t=，則 T=8，其二進(jìn)制表示過(guò)程為， 8D=0000 0000 0000 1000B，取反為1111 1111 1111 0111 ，加 1后的 T1， T1=1111 1111 1111 1000，十六進(jìn)制表示為 FFF8H。 內(nèi)部帶有 EEPROM， 并具備 限溫報(bào)警功能 各個(gè)鍵的功能描述如表 32 所示。 16 位定時(shí) ／計(jì)數(shù)器 2 個(gè) 控制實(shí)現(xiàn)模塊 控制實(shí)現(xiàn)模塊的方案理 論上的方案都是通過(guò)繼電器銜接電爐，完成弱電信號(hào)對(duì)強(qiáng)電的控制，而使 用什么樣的繼電器對(duì)電路的完成效率有著很大的影響，主要由以下兩種選擇： 方案 1：使用傳統(tǒng)電磁式繼電器，電磁式繼電器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用， 單片機(jī)傳送高電平信號(hào)至三極管，三極管正向?qū)ㄐ盘?hào)傳至 2號(hào)接口，繼電器電流輸入口兩個(gè)反向電壓作用，磁性消 失，原本被吸附彈片落下，連接高壓兩端電路，電路導(dǎo)通，開(kāi)始加熱。鉑熱電阻的 突出性能是在 高溫和氧化性介質(zhì)中很穩(wěn)定， 線性度非常好，因此 它 通常用于 工業(yè)測(cè)溫。以單片機(jī)為控制核心 ,達(dá)到設(shè)定的水溫時(shí)，進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)。例如，現(xiàn)代化的泳池，當(dāng)前社會(huì)在實(shí)用性的基礎(chǔ)上更加講究舒適性，表現(xiàn)在室內(nèi)泳池上，就是泳池 的 水溫要保持在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，以使身處泳池之中人的體表感官保持舒適；在家居生活中，技術(shù)較新的產(chǎn)品為了在性能上出眾，以達(dá)到增加銷量的目的，越來(lái)越多的人性化設(shè)計(jì)開(kāi)始使用到家電之中，以電飯煲為例，現(xiàn)在 的電飯煲不在簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的能煮飯，如果飯煮好后主人沒(méi)能及時(shí)將飯盛出，電飯煲會(huì)根據(jù)溫度進(jìn)行自身調(diào)節(jié)， 以使其中的飯始終保持在適宜食用的溫度范圍內(nèi)，這其中用到的就是溫度控制。數(shù)據(jù)采集模塊 將使用 DS18B20 數(shù)字化溫度傳感器 ， DS18B20 突出的特點(diǎn)是 無(wú)需數(shù)模裝換，可以直接接入單片機(jī)，減少信號(hào)失真。預(yù)先溫度設(shè)定，系統(tǒng)將根據(jù)設(shè)定的溫度進(jìn)行控制 結(jié)論：基于以上對(duì)比，本設(shè)計(jì)采用方案 2?？尚械姆桨赣幸韵聝蓚€(gè)： 方案 1： 以 SK040G 語(yǔ)音芯片直接驅(qū)動(dòng)的 的擴(kuò)音器。 具有良好的兼容性， MCS51系列 產(chǎn)品 的 指令系統(tǒng) 完全可應(yīng)用于 AT89C51 第三章 硬件單元電路設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù) 11 P2 口： P2 口的性質(zhì)功能與 P1 口基本相同，不同之處在于在進(jìn)行 Flash 編程和程序校檢時(shí)， P2口可以獲取 16位地址的外部數(shù)據(jù)，但是 P1口只能獲取低8位地址 P3 口： P3 口是 的性質(zhì)功能與 P P2口重疊，但是 P3口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表 所示 : 表 31 P3口的第二功能 除此之外， P3 口還 可以 接收 控制信號(hào)，這些控制信號(hào)一般 用于 f閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)。 一根數(shù)據(jù)總線完成輸入輸出 通信 單片機(jī)通過(guò)一線總線訪問(wèn) DS18B20 的話，需要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟： 1. 復(fù)位 單片機(jī) 上電 后，向 DS18B20發(fā)送 不少于 480us的低電平信號(hào) ， DS18B20會(huì)在最第三章 硬件單元電路設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù) 15 長(zhǎng) 60us的時(shí)間內(nèi)向的單片機(jī)返回一個(gè)脈沖信號(hào)，證明數(shù)據(jù)采集芯片正在待命，復(fù)位 完成 。 工作時(shí)，位選信號(hào)每次僅有一路輸出是“ 0”，另一路是“ 1”，同時(shí) P2口 選通的數(shù)碼管相對(duì)應(yīng)的字形碼信號(hào)。 語(yǔ)音錄放時(shí)間： 8— 16min （ 3） 交流型 SSR 采用過(guò)零觸發(fā)技術(shù)， 避免了對(duì) 計(jì)算機(jī) 產(chǎn)生的 干擾。兩部分結(jié)構(gòu)相同，都是 由 變壓器、 橋式全波整流電路、電容 (C CC C9)濾波電路、三端固定輸出的集成穩(wěn)壓器 78LXX 構(gòu)成，一端接直流電源，另一端輸出直流電源， 不同之處在于 +5V 電路采用的是 78L05， + 采用的是 78L33。 電路設(shè)計(jì)中由于考慮到成本，沒(méi)有完全發(fā)揮各器件的功能，如 ISD4004 芯片，其電源端分為 VSSD 和 VSSA 兩類， VSSD 代表數(shù)字電路電源端，而 VSSA是模擬電路 電源端，最好是單獨(dú)供電， 可以最大限度的降低噪聲，但是電路中并沒(méi)有設(shè)置兩組 +3V的直流電源。 語(yǔ)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(gè)程序非常的復(fù)雜 ，通過(guò)調(diào)整以適應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，難度很大，故這兩部分程序沒(méi)有在論文中給出 。 系統(tǒng)的供電電源電路如圖 所示。 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(jì)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(gè) 控制電阻絲加熱的電路圖 ，單片機(jī) 通過(guò) 的輸出控制 繼電器 的開(kāi)合并 進(jìn)行通訊 ,當(dāng)繼電器的開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，晶閘管的門(mén)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(jìn)行 加熱 ， 其電路圖如圖 310 所示。 維持電流： 1uA 圖 36 顯示電路 的數(shù)碼管與單片機(jī)連接圖 語(yǔ)音播報(bào)模塊 語(yǔ)音播報(bào)模塊 是以 ISD4004為核心的， ISD4004是 ISD4000系列語(yǔ)音 芯片的一第三章 硬件單元電路設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù) 18 種 ,4000系列還有 ISD400 ISD4003等，個(gè)位上的數(shù)字表示語(yǔ)音錄放時(shí)間， 4004的錄放時(shí)間為 1 16，不同小類錄放時(shí)間不同。 在本設(shè)計(jì)中僅掛接一片溫度傳感器 ，就可以執(zhí)行跳過(guò)命令 。 在最大分辨率下 ,工作周期為 750毫秒 ALE/PROG： ALE（地址所存允許） 引腳有兩個(gè)作用， 當(dāng) CPU 訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，輸出脈沖 信號(hào)，用于 低 8位字節(jié)地址的 鎖 存 ；當(dāng) CPU 對(duì)flash 存 儲(chǔ)器進(jìn)行編程時(shí)，該引腳可以完成 編程脈沖（ ^PROG） 信號(hào)的 輸入 。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擦鞋周期長(zhǎng) ,最高 可達(dá) 1000 次 該語(yǔ)音芯片內(nèi)部自帶濾波功率放大器，直接連接擴(kuò)音器也不會(huì)影響音質(zhì)。 系統(tǒng)框圖 如 圖 所示。實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度 主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)與參數(shù) 基本要求 控制對(duì)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(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，以保持設(shè)定的溫度基本不變。依靠以上設(shè)計(jì)，系統(tǒng)將高效、穩(wěn)定 地 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、輸出，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)、溫度控制與恒定。通過(guò)控制介質(zhì)， 來(lái)保證產(chǎn)品的質(zhì)量或者用來(lái)生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，例如芯片制造，對(duì)溫度、濕度的要求就極其嚴(yán)格；在紡織領(lǐng)域， 不同溫度的水處理過(guò)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。 （ 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(jìn)制數(shù)碼顯示水的實(shí)際溫度 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 （ 1）給出電路設(shè)計(jì)總體框圖 （ 2）給出單元電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算，并分析單元電路的工作原理 （ 3）將單元電路進(jìn)行級(jí)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(duì)比論證 3 第二章 系統(tǒng)總體框圖和 方案對(duì)比論證 總體方案的對(duì)比論證 本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是具有語(yǔ)音播報(bào)功能的水溫控制系統(tǒng)。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(guò)程的誤差波動(dòng)，靈敏性影響到反饋的形成。方案 2中使用的 ISD4004 語(yǔ)音芯片因其所特有直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，大大簡(jiǎn)化了工作量，并且可以反復(fù)使用。 內(nèi)部 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）為 128*8 字節(jié) 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(shí) /計(jì)數(shù)器 0) t1 (定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) ^WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 ) ^RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 第三章 硬件單元電路設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù) 12 XTAL2: 振蕩器反相放大器的輸出端。 C 上限為 +125176。 溫度傳感器 測(cè)量溫度的過(guò)程 實(shí)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(gè) 電橋中，基準(zhǔn)溫度下，電橋處于平衡狀態(tài) 。 圖 37 ISD4004外部引腳圖 引腳說(shuō)明： （ 1） 同相模擬輸入（ ANA IN+） 錄音信號(hào)的同相輸入端 （ 2） 反相模擬輸入（ ANA IN） 錄音信號(hào)的反相輸入端。在 播放語(yǔ)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(dòng) 揚(yáng)聲器 LS。內(nèi)部時(shí)鐘的特點(diǎn)是，時(shí)鐘電路由單片機(jī)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(shí)鐘信號(hào)提供，減少外圍電路，但缺點(diǎn)是 精度略 差；外部時(shí)鐘的第三章 硬件單元電路設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù) 23 特點(diǎn)是精確度高，穩(wěn)定 好 ，但是會(huì) 大大 增加外圍電路。 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(duì) DS18B20 發(fā)出搜索器件的序列號(hào) 命令，讀取 DS18B20 的序列號(hào)，之后 啟動(dòng) DS18B20 作溫度轉(zhuǎn)換并讀取溫度值。 附錄 31 附錄 附錄一： 整機(jī)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+5VR110kR210kR310k27.0DQ2VCC3GND1U2DS18B2