【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ：看門(mén)狗輸出 RESET：復(fù)位信號(hào)輸出 基本參數(shù)： 工作電壓范圍： ~ 電源電流： 150~350V 復(fù)位閔值： ~ 復(fù)位脈沖寬度： 140~280(mm) 輸出電壓： 看門(mén)狗超時(shí)周期： 上拉電流： 100.~600V MR 脈沖寬度： 150（ mm） MR 輸入閔值： ~ PFO 輸出電壓： ~ 存儲(chǔ)溫度范圍： 65176。 C ~160176。 C 工作溫度范圍： 40176。 C ~ 85176。 C 焊接溫度范： +300176。 C 時(shí)鐘頻率電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能工作。在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只需要外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元，決定單片機(jī)的工作速度。時(shí)鐘電路原理圖如圖 5 所示。 圖 5 晶振電路 一般選用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲 10ms 后振蕩器起振，在 XTAL2 引腳產(chǎn)生幅度為 3V 左右的正弦波時(shí)鐘信號(hào)，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個(gè)電容 C1， C2 的作用有兩個(gè)：一是幫助振蕩器起振；二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。 C1， C2的典型值為 30PF。 單片機(jī)在工作時(shí)，由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時(shí)鐘信號(hào)的周期稱為時(shí)鐘周期 ,其大小是時(shí)鐘信號(hào)頻率 fosc 的倒數(shù)。圖中時(shí)鐘頻率為 12MHz，即 fosc=12MHz，則時(shí)鐘周期為 1/12μ s。 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，復(fù)位使中央處理器 CPU 和系統(tǒng)中的其他 器件都處于一種初處理器 CPU 和系統(tǒng)中的其他器件都處于一種初始狀態(tài)，并從這個(gè)初始狀態(tài)開(kāi)始工作。 對(duì)于 MCS51 單片機(jī)，在 RST 復(fù)位引腳端接一個(gè)電容至 +5V 和一個(gè)電阻至地端，就能實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位，如圖 6所示。 圖 6 復(fù)位電路 單片機(jī)上電復(fù)位電路原理： 電容在上接高電平，電阻在下接地，中間為RET（單片機(jī)的復(fù)位引腳）。這種復(fù)位電路為高電平復(fù)位。其工作原理是：通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是 RET 引腳上為高電平，然后電源通過(guò)電阻對(duì)電容充電， RET 端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平 ，單片機(jī)開(kāi)始正常工作。 本系統(tǒng)復(fù)位電路上采用了按鍵復(fù)位和上電復(fù)位。上電復(fù)位：上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當(dāng)于短路， RET 端為高電平，自動(dòng)復(fù)位；電容兩端的電壓達(dá)到電源電壓時(shí)，電容充電電流為零，電容相當(dāng)于開(kāi)路， RET 端為低電平，程序正常運(yùn)行。手動(dòng)復(fù)位：首先經(jīng)過(guò)上電復(fù)位，當(dāng)按下按鍵時(shí)， RET 直接與 VCC 相連，為高電平形成復(fù)位，同時(shí)電解電容被短路放電；按鍵松開(kāi)時(shí)， VCC 對(duì)電容充電，充電電流在電阻上， RET 依然為高電平，仍然是復(fù)位，充電完成后，電容相當(dāng)于開(kāi)路， RET 為低電平，正常工作。 表 2 MCS51系列單片機(jī)復(fù)位后內(nèi)部各單元的初始狀態(tài) 寄存器 初始狀態(tài)值 寄存器 初始狀態(tài)值 PC 0000H TMOD 00H ACC 00H TCON 00H B 00H TH0 00H PSW 00H TL0 00H SP 07H TH1 00H DPTR 0000H TL1 00H P P P P4 0FFH SCON 00H IP xxx00000B PCON 0xxx0000B IE 0xx00000B SBUF 不定 1602 顯示電路設(shè)計(jì) LCD1602 液晶也叫 1602 字符型液晶它是一種專門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè) 5X7 或者 5X11 等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒茱@示圖形 （用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因 此基于 HD44780 寫(xiě)的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。外觀圖如圖 7所示。 圖 7 LCD1602 外觀圖 管腳功能： 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中： 第 1 腳： VSS 為電源地 第 2 腳： VDD 接 5V 電源正極 第 3腳： V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 第 4腳： RS為寄存器選擇，高電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0時(shí)選 擇指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 第 15～ 16腳：空腳或背燈電源。 15腳背光正極， 16腳背光負(fù)極。 1602LCD 特性： +5V 電壓，對(duì)比度可調(diào) 內(nèi)含復(fù)位電路 提供各種控制命令 ,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能。 根據(jù) 1602 引腳功能設(shè)計(jì)如下電路圖。單片機(jī) P0口做數(shù)據(jù) 口， P2 口高三位做控制口。其中 15 腳連接單片機(jī)控制的三極管，可用來(lái)控制背光開(kāi)與關(guān)。如圖 8 所示。 圖 8 LCD1602電路 PWM 調(diào)速電路設(shè)計(jì) 脈沖寬度調(diào)制 (PWM)，是英文 “ Pulse Width Modulation”的縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。 脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來(lái)調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo) 通時(shí)間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。 PWM 控制技術(shù)以其控制簡(jiǎn)單，靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點(diǎn)。由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒(méi)有了學(xué)科之間的界限，結(jié)合現(xiàn)代控制理論思想或?qū)崿F(xiàn)無(wú)諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)將會(huì)成為 PWM 控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。 本課題利用單片機(jī)輸出占空比的方波，控制三極管的導(dǎo)通與截至，通過(guò)不同的導(dǎo)通與截至的時(shí)間從而達(dá)到調(diào)風(fēng)扇的目的。根據(jù)需求采用了 NPN8050 三極管，考慮到集電極電流可能不夠的問(wèn)題采用了兩只 8050 并聯(lián)。如圖 9所示。 關(guān)于 PWM 導(dǎo)致風(fēng)扇測(cè)速上不準(zhǔn)的問(wèn)題。由于本系統(tǒng)對(duì)測(cè)到風(fēng)扇轉(zhuǎn)速精度要求不高。只要求轉(zhuǎn)速反映風(fēng)扇是加速了還是減速了。所以并沒(méi)有另外采用測(cè)速系統(tǒng)。而是采用了 3pin 電腦風(fēng)扇自帶的測(cè)速線加上軟件修正的方法來(lái)達(dá)到系統(tǒng)要求。 8050 三極管參數(shù)： 類型 :開(kāi)關(guān)型 。 極性 :NPN。 材料 :硅 。 最大集存器電流 (A): A。 直流電增益 :10 to 60。 功耗 :625 mW。 最大集存器發(fā)射電（ VCEO） :25。 頻率 :150 MHz 圖 9 PWM電路 本系統(tǒng)演示時(shí)所采用的風(fēng)扇為的一個(gè) 3pin 風(fēng)扇如圖 10 所示，具體參數(shù)如下： 外觀尺寸： 70mm 70mm 15mm 轉(zhuǎn)速參考： 2800177。 10%RPM 軸承類型：雙滾珠軸承 使用壽命： 60000 小時(shí) 噪音參考： 14DB177。 3DB 風(fēng)量參考： 額定電壓： 12V 額定電壓： 接口類型：主板 3pin 口 轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)：支持 包裝類型：原包裝 適用范圍： CPU 風(fēng)扇替換，小機(jī)箱風(fēng)扇 圖 10 被控風(fēng)扇 其 3pin 接口，紅線為 +12V 輸入，黑線為地，藍(lán)線為轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出。關(guān)于轉(zhuǎn)速的信號(hào)有人做過(guò)實(shí)驗(yàn)是每轉(zhuǎn)一圈輸出 2個(gè)脈沖信號(hào)。由于本系統(tǒng) PWM的原因，測(cè)速是在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了修正而完成的。 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 為了報(bào)告系統(tǒng)故障及系統(tǒng)狀態(tài)，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了報(bào)警電路。如圖 11所示。通過(guò) 9012 三極管導(dǎo)通與 截止控制蜂鳴器的發(fā)聲。工作原理：系統(tǒng)初始化時(shí)單片機(jī)將 P20 口置高電平，以避免不確定狀態(tài)使蜂鳴器發(fā)聲。當(dāng)單片機(jī)判斷系統(tǒng)達(dá)到報(bào)警條件時(shí)，單片機(jī) P20口輸出低電平使三極管導(dǎo)通，從而使蜂鳴器報(bào)警。 圖 11 報(bào)警電路 看門(mén)狗電路設(shè)計(jì) 在由單片機(jī)構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，由于單片機(jī)的工作常常會(huì)受到來(lái)自外界電磁場(chǎng)的干擾，造成程序的跑飛，而陷入死循環(huán)，程序的正常運(yùn)行被打斷，由單片機(jī)控制的系統(tǒng)無(wú)法繼續(xù)工作，會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果，所以出于對(duì)單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的考慮，便產(chǎn) 生了一種專門(mén)用于監(jiān)測(cè)單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的芯片，俗稱 看門(mén)狗 (watchdog) 看門(mén)狗，又叫 watchdog timer，是一個(gè)定時(shí)器電路，一般有一個(gè)輸入，叫喂狗 (kicking the dog or service the dog），一個(gè)輸出到 MCU 的 RST 端， MCU正常工作的時(shí)候，每隔一段時(shí)間輸出一個(gè)信號(hào)到喂狗端，給 WDT 清零，如果超過(guò)規(guī)定的時(shí)間不喂狗，（一般在程序跑飛時(shí)）， WDT 定時(shí)超過(guò)，就會(huì)給出一個(gè)復(fù)位信號(hào)到 MCU，使 MCU 復(fù)位 . 防止 MCU 死機(jī) . 看門(mén)狗的作用就是防止程序發(fā)生死 循環(huán)，或者說(shuō)程序跑飛。 本系統(tǒng)放棄了 AT89S52 軟看門(mén)狗而是采用 MAX706 設(shè)計(jì)硬看門(mén)狗。如圖 12所示。主要是考慮到硬件看門(mén)狗的可靠性，以及對(duì)系統(tǒng)的資源依賴性小。 根據(jù) Max706 引腳功能，如果 6 腳電平 秒沒(méi)有變化， Max706 將在 7 腳輸出 200ms 低電平復(fù)位信號(hào)。由于 AT89S52 是高電平復(fù)位，所以采用 9012 來(lái)轉(zhuǎn)換電平。實(shí)際操作時(shí)只要在 秒內(nèi)改變 6 腳電平（喂狗）即可使 Max706 不產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。 圖 12 看門(mén)狗電路 測(cè)溫電路 設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)溫度傳感器采用 DS18B20。 DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。引腳如圖 13所示。 DS18B20 產(chǎn)品的特點(diǎn) ： a) 只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。 b) 在 DS18B20 中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。 c) 實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。 d) 測(cè)量溫度范圍在－ 55。 C 到＋ 125。 C之間。 e) 數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從 9 位到 12 位選擇。 f) 內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。 在 DS18B20 的設(shè)計(jì)上，數(shù)據(jù)腳用電阻進(jìn)行了上拉。 因?yàn)?DS18B20 是單總線溫度傳感器，數(shù)據(jù)線是漏極開(kāi)路，如果 DS18B20 沒(méi)接電源，則需要數(shù)據(jù)線強(qiáng)上拉，給 DS18B20 供電；如果 DS18B20 接有電源，則需要一個(gè)上拉即可穩(wěn)定的工作。這個(gè)電阻通常比較大，還有若溫度傳感器開(kāi)路或沒(méi)接時(shí)，能起到上拉作用，使之為高電平，使后續(xù)電路保護(hù)。如圖 13 所示。 圖 13 DS18B20引腳和設(shè)計(jì)圖 DS18B20 有 4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： 1）光刻 ROM 中的 64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20 的地址序列碼。 64位光刻 ROM 的排列是：開(kāi)始 8 位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 RO