【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 m，這里電動(dòng)閥 DN100 的閥門 。 通信 電路 的方案選擇 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。如需要完整說(shuō)明書和 設(shè)計(jì) 圖紙等 .請(qǐng)聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過(guò)答辯 10 3 硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī) W77E58 本文采用的單片機(jī)為 W77E58， W77E58 與標(biāo)準(zhǔn) 8051 相兼 容的全新核心的微處理器。由于去掉了多余的存儲(chǔ)器周期和運(yùn)算周期，它在相同 周期里執(zhí)行 8051 的指令比最初的8051 快得多 [6］ 。 特點(diǎn)： （ 1） 8 位處理器（ 2）最高 40M 時(shí)鐘， 4 機(jī)器周期的指令執(zhí)行速度（ 3）與標(biāo)準(zhǔn) 8051 兼容的管腳。（ 4）與 8051 兼容的指令（ 5） 4 個(gè) 8 位 I/O 口（ 6）擴(kuò)展的 4 位I/O 和等待信號(hào)線（ 44 腳的 PLCC 或 QFP 封裝提供）。（ 7）三個(gè) 16 位計(jì)數(shù) /時(shí)器（ 8）12 級(jí)中斷（ 9）片上時(shí)鐘源（ 10）兩個(gè)增強(qiáng)的雙工竄口（ 11） 1K 的片上外部存儲(chǔ)器（ 12）可編程看門狗（ 13）兩個(gè)全速 16 位數(shù)據(jù)指針 DPTR（ 14）外部數(shù)據(jù)訪問(wèn)周期可編程（ 15）封裝： DIP40： W77E58－ 25/40， PLCC44： W77E58P－ 25/40， QFP44： W77E58F－ 25/40 此處采用 DIP40： W77E58－ 25/40 單片機(jī) (77E58)的引腳功 能 單片機(jī) W77E58－ 25/40 采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP 結(jié)構(gòu)。上圖是它們的引腳配置 :40 個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根， 4 組 8 位共 32個(gè) I/O 口，中斷口線與 P P3 口線復(fù)用。 77E5840 是標(biāo)準(zhǔn)的 40 引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳分布請(qǐng)參照單片機(jī)引腳圖 [7］ 。 P0 口有三個(gè) 功能 （ 1）外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)做數(shù)據(jù)總線 .（ 2）外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線 .（ 3）不擴(kuò)展時(shí)，可做一般的 I/O 使用，但內(nèi)部無(wú)上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U777E58 11 圖 4 77E58引腳圖 Fig4 77 E58 Pin drawing P1 口有兩個(gè)功能 ， I/O 口 P1 口有強(qiáng)上拉電阻 除此之外 P1 端口還用于一些專門功能，具體請(qǐng)看下表 1 所示。 表 1 P1口的第二功能 Table1 The second function of P1 mouth P1 引腳 兼用功能 計(jì)數(shù)器 2 引腳 計(jì)數(shù)器 2 重裝 /捕獲 /計(jì)數(shù)方向控制腳 串行通訊輸入（ RXD1） 串行通訊輸出（ TXD1） 外部中斷 2（ INT2） 外部中斷 3（ INT3） ) 外部中斷 4（ INT4） 外部中斷 5（ INT5） P2 口有兩個(gè)功能 ， 擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線使用 ； 做一般 I/O 口使用，其內(nèi)部有上拉電阻 ； P3 口有兩個(gè)功能 ， 除此之外 P3 端口還用于一些 第二 功能 ,如 表 2。 表 2 P3口的第二功能 Table2 The second function P3 mouth P3引腳 兼用功能 串行通訊輸入（ RXD） 串行通訊輸出（ TXD） 外部中斷 0（ INT0） 外部中斷 1（ INT1） 定時(shí)器 0輸入 (T0) 12 定時(shí)器 1輸入 (T1) 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 RD 單片機(jī) (77E58)的 復(fù)位電路 復(fù)位電路提供單片機(jī)復(fù)位功能 ,設(shè)計(jì)用到的復(fù)位芯片為 MAX813 上電時(shí)可給單片機(jī) RES 腳提供相應(yīng)的復(fù)位電平信號(hào) 。 MAX813L 芯片特點(diǎn)： (1)上電、掉電以及供電電壓下降情況下的復(fù)位輸出，復(fù)位脈沖寬度典型值 200ms。 (2) 獨(dú)立的看門狗輸出，如果看門狗輸入在 內(nèi)未被觸發(fā)，其輸出將由高電平變?yōu)榈碗娖?。 (3) ，用于電源故障報(bào)警、電池低電壓檢測(cè)。低電平有效的手動(dòng)復(fù)位輸入 。 MAX813 組成的單片機(jī)復(fù)位電路如圖 5 所示。 圖 5 復(fù)位電路 Fig5 Reset circuit 上電時(shí)可給單片機(jī) RST 腳提供相應(yīng)的復(fù)位電平信號(hào)。 溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 溫度檢測(cè)電路要用到 溫度傳感器 DS18B20 來(lái)檢測(cè)室內(nèi)溫度，使溫度的變化轉(zhuǎn)化成電流或電壓的變化從而采集物理量，通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換 ,導(dǎo)入單片機(jī)中。 DS18B20 的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 引腳定義 ： (1)DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； (2)GND 為電源地； 圖 35 DS18B20 的管腳排列 (3)VCC 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地） DS18B20 的管腳排列 如圖 6 所示。 VCC2GND3PFI4PFO5WDI6RST7WDO8MR1U9MAX813200R18GNDC8+5V123U11DS18B20 13 圖 6 DS18B20的管腳排列 Fig6 Pin arrangement of DS18B20 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH、 TL、配置寄存器。 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)果如圖 7 所示。 圖 7 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 Fig7 DS18B20 internal structure 溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí) DS18B20 的 1腳接地， 2 腳作為信號(hào)線， 3 腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖 38 示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時(shí)鐘期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET 管來(lái)完成對(duì)總線的上拉 。當(dāng) DS18B20 處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為 10us。采用寄生電源供電方式時(shí)VDD 端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 A/D 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換器是一種將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的器件，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)和模擬環(huán)境的連續(xù)信號(hào)之間提供了一種接口。 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸出由數(shù)字輸入和參考源組合來(lái)控制的。大多數(shù)常用的數(shù) /模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入是二進(jìn)制或 BCD 碼形成的，輸 14 出是電流或是電壓，而多數(shù)是電流。因而。在多數(shù)電路中，數(shù) /模轉(zhuǎn)換器的輸出需要 A/D轉(zhuǎn)換芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)便采用用到的芯片為 TLC2543[7］ 。 TLC2543 的介紹 TLC2543 一個(gè) 12 位開關(guān)電容型逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它具有三個(gè)控 制輸入端，采用簡(jiǎn)單的 3 線 SPI 串行接口可方便地與微機(jī)進(jìn)行連接，是 12 位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的最佳選擇器件之一。 TLC2543 的主要特性如下： （ 1） 11 個(gè)模擬輸入通道； （ 2） 66ksps 的采樣速率； （ 3） 最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 10μs； （ 4） SPI 串行接口； （ 5） 線性度誤差最大為 177。1LSB（ 6） 低供電電流 (1mA 典型值 )； （ 7） 掉電模式電流為 4μA。 圖 8 為 TLC2543 的管腳圖 圖 8 TLC2543的管腳圖 Fig8 Pin picture of TLC2543 （ 1） AIN0～ AIN10：模擬輸入端 ； （ 2） CS：片選端，； （ 3） DATA INPUT：串行數(shù)據(jù)輸入端 ； （ 4） DATA OUT： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果三態(tài)輸出端 ； （ 5） VCC、 GND：電源正端、地 ； （ 6） REF＋、 REF－：正、負(fù)基準(zhǔn)電壓端 ； （ 7） I/O CLOCK：時(shí)鐘輸入 /輸出端 。 AD 轉(zhuǎn)換工作原理 AIN01AIN12AIN23AIN34AIN45AIN56AIN67AIN78AIN89AIN911AIN1012REE+14EOC19CLK18DIN17DOUT16CS15GND10REE13VCC20U6TLC2543CSADDOUTDINCLKEOCREE104C3GND +5VD01AIN01AIN12AIN23AIN34AIN45AIN56AIN67AIN78AIN89AIN911AIN1012REE+14EOC19CLK18DIN17DOUT16CS15GND10REE13VCC20U6TLC2543 15 圖 9 A/D轉(zhuǎn)換電路 Fig9 A/D conversion circuit TLC2543 的 I/O 時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入、片選信號(hào)由 、 、 提供，轉(zhuǎn)換結(jié)果由 口串行讀出 。 AIN7/AIN 接收傳感器傳來(lái)的模擬信號(hào)。此處 REF+接了 正 的 基準(zhǔn)電壓端 ，它由下圖的穩(wěn)壓基準(zhǔn)電源提供，以便信號(hào)的采集于接收。 的基準(zhǔn)電源 TLC2543 的 REF+要接一個(gè) 正 的 基準(zhǔn)電壓端 ，它由下圖的穩(wěn)壓基準(zhǔn)電源提供原理圖如圖 10 所示。 圖 10 Fig10 Benchmark V power supply C5 和 C6 的作用是為了消除在負(fù)載電流變化時(shí)不致引起電壓較大的波動(dòng)，消除高頻噪聲和改善輸出的瞬態(tài)特性。 流量檢測(cè) 電路 的設(shè)計(jì) 流量檢測(cè)電路主 要是用來(lái)檢測(cè)主控制器與屋內(nèi)控制器的管道流量，進(jìn)而達(dá)到控制器檢測(cè)流量控制溫度的目的。本設(shè)計(jì)的流量計(jì)采用 ZRNLUG 渦街流量計(jì)。 ZRNLUG 渦街流量計(jì)的介紹 渦街流量計(jì)是應(yīng)用流體振蕩原理來(lái)測(cè)量流量的，流體在管道中經(jīng)過(guò)渦街流量變送器時(shí)，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)，可用下式表示： f=St*v/d （ 1） 式中 :f 為 旋渦 的釋放頻率， Hz； v 為流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度， m/s； d 為旋渦發(fā)生體特征寬度， m； St 為斯特羅哈數(shù)，無(wú)量綱，它的數(shù)值范圍為 － 。 StOUT6NC7NC5GND4NC8NC1VS2SLP3U8 REF196GP10UfC6104C710UfC4104C5+5VGNDREF 16 是 雷諾數(shù) 的函數(shù)， St=f（ l/Re）。 雷諾數(shù) Re 在 102~105 范圍內(nèi)， St 值約為 ，因此，在測(cè)量中，要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在 102~105，旋渦頻率 f=。 由此可知，通過(guò)測(cè)量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度 v，再由式 q=v*A 可以求出流量 q，其中 A 為流體流過(guò)旋渦發(fā)生體的截面積。 ZRNLUG 渦街流量計(jì)的管腳排列如圖 11 所示。 圖 11 ZRNLUG的管腳排列圖 Fig11 Pins of ZRNLUG 渦街電流計(jì)通過(guò)管腳 3 向外輸出電流信號(hào)，范圍是 420mA。 檢測(cè)電路工作原理 ZRNLUG 渦街流量計(jì)的輸出信號(hào)是 420mA 的電流信號(hào)，需要運(yùn)算放大器 LM358組成的 420mA 輸入 5V 輸出的 I/V 轉(zhuǎn)換電路 .而該電路輸出的電壓信號(hào)通過(guò) D01 與TCL2543 連接。經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換電路變成數(shù)字信號(hào)傳到單片機(jī)的 P1 口內(nèi)。流量監(jiān)測(cè)電路如圖 12 所示。 1234P7GND+12V32184U16ALM358ANGND51R24