【文章內容簡介】 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數據存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。 P2 口在 FLASH 編程和校 驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當 P3 口寫入“ 1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口。 ULN2020 芯片簡介 ULN2020 是大電流驅動陣列 ,多用于單片機、智能儀表、 PLC、數字量輸出卡等控制 第 6 頁 西華大學 電氣信息學院 智能化電子系統(tǒng) 設計 報告 電路中?？芍苯域寗永^電器等負載。 輸入 5VTTL 電平，輸出可達 500mA/50V。 ULN2020是高耐壓、大電流達林頓陳列 ,由七個硅 NPN 達林頓管組成。 該電路的特點如下 : ULN2020 的每一對達林頓都串聯(lián)一個 的基極電阻 ,在 5V 的工作電壓下它能與 TTL和 CMOS 電路 直接相連 ,可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數據。 ULN2020 是高壓大電流達林頓 晶體管 陣列系列產品 ,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點 ,適應于各類要求高速大功率驅動的系統(tǒng) 其管腳圖如圖 圖 ULN2020芯片引腳圖 單元模塊電路設計 電源電路 電源電路主要是為系統(tǒng)提供電源 ， 在本設計中，為了使電路簡單，我們直接用 USB接口提供 5V 直流電源為電路供電。下 圖中的第 2 個圖是電源指示燈電路，指示是否給系統(tǒng)加電，第 3 個圖是濾波電路 ，第 4個圖是為 其余芯片供電 電路。 電路如圖 ： 圖 電源電路 圖 第 7 頁 西華大學 電氣信息學院 智能化電子系統(tǒng) 設計 報告 單片機主芯片電路 芯片 STC89C52RC 是帶 2K字節(jié)快閃存儲器的 8 位單片機。 P0P3 口都是并行 I/O口，都可用于數據的輸入和輸出。其中 P1 的 ,， ， 口用于 LED 顯示的位選控制； 高溫報警； 用于控制直流電機的轉速。 P2 口用于 LED 數碼管的段選信號輸出， 用于 DS18B20 溫度檢測值的輸入，而 用于按鍵的輸入檢測，同時P0 口加上拉電阻。電路如圖 。 圖 單片機 芯片 STC89C52的電路圖 時鐘電路 單片機的晶振電路，即時鐘電路。單片機的工作流程，就是在系統(tǒng)時鐘的作用下，一條一條地執(zhí)行存儲器中的程序。單片機的時鐘電路由外接的一只晶振和兩只起振電容，以及單 片機內部的時鐘電路組成，晶振的頻率越高，單片機處理數據的速度越快，系統(tǒng)功耗也會相應增加，穩(wěn)定性也會下降。單片機系統(tǒng)常用的晶振頻率有 6MHz、 11． 0592MHz、12MHz、本 系統(tǒng) 采用 11． 0592MHz 晶振，電容選 30pF，電路如圖 ： 圖 晶振電路 圖 第 8 頁 西華大學 電氣信息學院 智能化電子系統(tǒng) 設計 報告 復位電路 系統(tǒng)剛上電時，單片機內部的程序還沒有開始執(zhí)行，需要一段準備時間，也就是復位時間。一個穩(wěn)定的單片機系統(tǒng)必須設計復位電路。當程序跑飛或死機時，也需要進行系統(tǒng)復位。復位電路有很多種， 有上電復位，手動復位等，電路如圖 ： 圖 復位電路 圖 顯示電路 LED 采用 共陽極數碼管， 利用單片機的 I/O 口驅動 LED 數碼管的亮滅。設計中為了簡化電路，直接用 四位來作為數碼管的片選信號， P2 口來作為其段碼控制 LED數值顯示。其電路如圖 ： 圖 顯示 模塊電路 圖 第 9 頁 西華大學 電氣信息學院 智能化電子系統(tǒng) 設計 報告 溫度檢測電路 設計中利用 DS18B20 作為溫度檢測，并且它能自動將溫度信號轉換成數字信號輸入給單片機的 口，檢測靈敏，速度較快。模塊電路如圖 ： 圖 溫度檢測電路 按鍵控制電路 設計中 利用五個按鍵控制，系統(tǒng)的啟、停，模式選擇，以及手控模式下的風扇轉速增減（默認為溫控模式），分別通過單片機 I/O 口的 輸入，并且 P0 口加上拉電阻。電路如圖 ： 圖 按鍵控制電路 報警及電機電路 高溫報警和按鍵發(fā)聲采用同一電路，通過單片機的 輸出信號經 ULN2020 后控制此部分，而電機的控制則由單片機 輸出調制后的波形經 ULN2020 后驅動電機。電路如圖 第 10 頁 西華大學 電氣信息學院 智能化電子系統(tǒng) 設計 報告 圖 報警及電機電路 模塊聯(lián)接總電路 根據以上各個部分的介紹，最后聯(lián)接成整體，實現從 DS18B20 中采集溫度，將溫度值一數字信號送入單片機中經過處理后控制顯示以及風扇轉速，隨著溫度的變化，顯示和電機的轉速也會發(fā)生變化，并且進入手控模式后，通過按鍵也可以人為控制轉速，其聯(lián)接總圖如 ： 圖 模塊連接總電路 第 11 頁 西華大學 電氣信息學院 智能化電子系統(tǒng) 設計 報告 程序設計原理及所用工具 圖 程序設計流程圖 本設計采用 51單片機 C語言 進行編程，采用模塊化思想，即將其分為很多個模塊，有 DS18B20 模塊 ，顯示 模塊 ， PWM調制 模塊 ，高溫報警 模塊 ，按鍵控制 模塊 ，編程所用的軟件是 Keil 4，下載程序用到了 STC_ISP_V488 軟件，程序調試時仿真用到 Proteus 。 主程序設計 主程序中 主要完成將各模塊程序聯(lián)接起來，并且不斷循環(huán)進行，達到連續(xù)工作，并且會進行狀態(tài)查詢，當開啟后才能執(zhí)行程序，否則不斷待機查詢，最后進行是否關閉查詢，若沒有關閉，正常執(zhí)行， 若關閉則進入待機查詢開啟鍵狀態(tài)。流程框圖見圖 開始 DS18B中斷、定時器初始化 查詢各部件、等待18B20 初始數據 從 18B20讀出溫度并顯示 溫控模式 中斷 非溫控模式、手動調速 按下“加速”電機加速， 按下“減速”電機減速 超預設溫度報警 溫度升高電機轉速加快，溫度降低電機轉速減慢 “關閉”按鍵，結束 第 12 頁 西華大學 電氣信息學院 智能化電子系統(tǒng) 設計 報告 模塊子程序設計 DS18B20 復位與檢測子程序 本子程序中首先進行 DS18B20 的復位并查詢是否準備好，然后寫入控制，讀出溫度： void DS18b20_reset(void)//復位 { bit flag=1。 while (flag) { while (flag) { DQ = 1。 delay(1)。 DQ = 0。 delay(50)。 // 550us DQ = 1。 delay(6)。 // 66us flag = DQ。 } delay(45)。 //延時 500us flag = ~DQ。 } DQ=1。 } 從 DS18B20 中讀取溫度的程序如下： int read_temp(void) { u8 temp_data[2]。 // 讀出溫度暫放 int temp。 DS18b20_reset()。 // 復位 第 13 頁 西華大學 電氣信息學院 智能化電子系統(tǒng) 設計 報告 write_byte(0xCC)。 // 發(fā) Skip ROM 命令 write_byte(0xBE)。 // 發(fā)讀命令 temp_data[0]=read_byte()。 //溫度低 8 位 temp_data[1]=read_byte()。 //溫度高 8 位 temp = temp_data[1]。 temp = 8。 temp |= temp_data[0]。 temp = 4。 //精度 ,所以除以 16 return temp。 } 顯示子程序 將溫度讀出轉換后的溫度數據分別存在 70H73H 中，在本子程序中將其讀出從 P0 口輸出控制數碼管顯示 。 代碼如下 if(get_flag) { TH0 = 0xfc。 //裝入初值 1MS TL0 = 0x17。 start_temp_sensor()。 delay(5)。 temperature = (int)read_temp()。 str[0] = tab1[temperature%10]。 str[1] = tab[temperature/10%10]。 get_flag=0。 } 按鍵掃描子程序 本子程序是進行控 制模式選擇按鍵查詢，并且進入手控模式時的檔位調節(jié)查詢，并且伴有按鍵發(fā)聲，按鍵掃描子程序代碼： 第 14 頁 西華大學 電氣信息學院 智能化電子系統(tǒng) 設計 報告 void key( ) { if(!P10)//開電機 { while(!P10)。 M_OPEN = 1。 } if(!P11)//關電機 { while(!P11)。 M_OPEN = 0。 } if(!P12)//電機加速 { while(!P12)。 if(PWM_VALUE50) PWM_VALUE++。 } if(!P14)//電機減速 { while(!P14)。 if(PWM_VALUE0) PWM_VALUE。 } if(!P15)//溫控 { while(!P15)。 T_CONTRL = 1。 } if(!P16)//不溫控 { while(!P16)。 T_CONTRL = 0。 } } 第 15 頁 西華大學 電氣信息學院 智能化電子系統(tǒng) 設計 報告 5 系統(tǒng)調試 硬件調試 在完成電路圖的仿真之后，進入了實物設計，實物設計主要是對自己所設計的電路圖進去焊接，用到自己電路圖上的所用器件，如果實在沒有的，可以用功能相似的器件來代替。在完成第一部分的焊接后，要對一些部件進行電壓的測量，第一部分的焊接主要焊接電阻，電源， USB 接口，發(fā)光二極管等，焊接完成后，我們接上 USB接口，發(fā)現電路板上的 USB 接口處的發(fā)光二極管不亮，開始并不明確問題所在，之后我們使用萬用表對 USP 接口，穩(wěn)壓二極管，電源進行電壓的測量，最后我們發(fā)現時總控制開關安反，