【文章內(nèi)容簡介】 容 C C6 就構(gòu)成穩(wěn)定自激振蕩電路。對(duì)外接電容雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、 起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦電容使用 30Pf177。10pF ，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF177。10pF。本設(shè)計(jì)使用的電容是 30pF,晶振為 。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部振蕩器方式，如圖 22 所示。 167。 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 任何單片機(jī)在工作之前都要有個(gè)復(fù)位過程，復(fù)位對(duì)單片機(jī)來說，是程序還沒有開始執(zhí)行，是在做準(zhǔn)備工作。一般的復(fù)位只需要 5ms 的時(shí)間。只要在單片機(jī)的 RST 引腳加上高電平，就可以了，為了滿足時(shí)間不少于 5ms，需要在外部設(shè)計(jì)復(fù)位電路。 復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn)從功能上一般分為兩種：一 種是電源復(fù)位，即外部的復(fù)位電路在系統(tǒng)通上電源之后直接使單片機(jī)工作，單片機(jī)的啟停通過電源控制；另一種方法是在復(fù)位電路中設(shè)計(jì)按鍵開關(guān)，通過按鍵開關(guān)觸發(fā)復(fù)位電平，控制單片機(jī)的復(fù)位。本設(shè)計(jì)的復(fù)位電路采用按鍵開關(guān)復(fù)位，通過簡單的電阻、電容及按鍵開關(guān)構(gòu)成上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位。該復(fù)位電路的優(yōu)點(diǎn)在于降低復(fù)位引腳的對(duì)地阻抗，可以顯著通過單片機(jī)復(fù)位電路的抗干擾能力。復(fù)位電路連接示意圖如圖 23 所示。 C422u4K7R2RST1KR3S2SWPBVCC 圖 23 復(fù)位電路 167。 電源電路模塊 單片機(jī)電源的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作，電源的精度和可靠性等 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 各項(xiàng)指標(biāo) ，直接影響系統(tǒng)的整體性能。 一個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性很大程度上取決于穩(wěn)定的電源模塊是否能夠提供穩(wěn)定的電壓和電流。各種整流器的輸出電壓不僅受市電電壓變化的影響，還受負(fù)載變化的影響。為了保證供電電壓穩(wěn)定不變，幾乎所有的電子設(shè)備都采用穩(wěn)壓器供電。小型精密電子設(shè)備還要求電源非常無紋波、無噪聲，以免影響電子設(shè)備正常工作。為了滿足精密電子設(shè)備的要求，應(yīng)在電源的輸入端加入線性穩(wěn)壓器，以保證電源電壓恒定和實(shí)現(xiàn)有源噪聲濾波。 單片機(jī)電路工作電源電壓為 +5V，平時(shí)用到的電源不是此電壓，因此，需要設(shè)計(jì)電源電路。該電源電路中使用了 7805 穩(wěn) 壓芯片，從而保證 +5V 電壓值的輸出。圖中二極管 D10 為了防止反接 ,C1 用以抵消輸入端較長接線感應(yīng) ,防止產(chǎn)生自激震蕩。 C3 為了瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)不致引起輸出端有較大的波動(dòng) ,C C C3 一般可以選 ~5uF 之間。 電源電路模塊圖如圖 24 所示： C2100uGND2VOUT3VIN1U2LM7805C1330uFVCC9V123J1104C3D1LED0D10S1SWSPSTR1510 圖 24 電源電路 167。 按鍵模塊 該設(shè)計(jì)共用五個(gè)按鍵，現(xiàn)介紹各個(gè)按鍵功能： 按鍵 S3的功能：總開關(guān)按鍵，每按一下此按鍵，相應(yīng)的指示燈亮 /滅，當(dāng)對(duì)應(yīng)指示燈亮?xí)r，系統(tǒng)才開始工作。 按鍵 S4的功能：設(shè)定溫度加按鍵，每按一下此按鍵，數(shù)碼管上設(shè)定溫度加一，相 應(yīng)的指示燈亮 /滅。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 按鍵 S5的功能：設(shè)定溫度減按鍵，每按一下此按鍵，數(shù)碼管上設(shè)定溫度減一，相應(yīng)的指示燈亮 /滅。 按鍵電路如圖 25 所示： S3 S4 S51KR51KR61KR7VCCGNDB4B5B6 圖 25 按鍵電路 167。 溫度采集模塊 溫度采集在整個(gè)系統(tǒng)中具有重要作用，溫度采集的快速性、準(zhǔn)確性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)有重要影響，因此，選擇什么樣的 溫度傳感器很重要。 167。 溫度傳感器的選擇 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有 3 引腳TO－ 92 小體積封裝形式；溫度測量范圍為－ 55℃ ～＋ 125℃ ,可編程為 9 位～12 位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達(dá) ℃ 。此器件具有體積小、質(zhì)量輕、線形度好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)其各方面特性都滿足此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 167。 DS18B20 芯片的特點(diǎn) （ 1） 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： V～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 （ 2） 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 （ 3） 測溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10℃ ～ +85℃ 時(shí)精度為 177。℃ 。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 （ 4） 可編程的 分辨率為 9～ 12 位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、℃ 和 ℃ ，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫。 （ 5） 在 9 位分辨率時(shí)最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 167。 DS18B20 芯片 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 及 引腳 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 和 TL、配置寄存器。 引腳含義如下： （ 1） DQ：數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； （ 2） GND：電源地； （ 3） VDD：外接供電電源輸入 端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 DS18B20 中的溫度傳感器完成對(duì)溫度的測量 ,它的測量精度可以配置成 9位， 10 位， 11 位或 12 位 4 種狀態(tài)。溫度傳感器在測量完成后將測量結(jié)果存儲(chǔ)在 DS18B20 的兩個(gè) 8 BIT 的 RAM 中，單片機(jī)可以通過單線接口讀到該說據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后說據(jù)的存儲(chǔ)格式如表 21（以 12 位轉(zhuǎn)化為例）如下所示。 這是 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 DS18B20 的兩個(gè) 8 BIT 的 RAM中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即 可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度。例如＋℃ 的數(shù)字輸出為 0191H，－ ℃ 的數(shù)字輸出為 FF6FH。 表 44 DS18B20 溫度值格式表 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 LS Byte 23 22 21 20 21 22 23 24 MS Byte S S S S S 26 25 24 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 167。 DS18B20 與單片機(jī)接口電路 DS18B20 采用外接電源方式，只有三個(gè)引腳，一個(gè)接地，一個(gè)接電源，一個(gè)數(shù)字輸入輸出引腳接單片機(jī)的 口，電源與數(shù)字輸入輸出腳間需要接一個(gè) 的電阻，電路如圖 27 所示。 DS18B20 使用中注意到事項(xiàng)： DS18B20 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單，測溫精度高、連接方便、占用接口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下問題： （ 1）在使用過程中，應(yīng)使電源電壓保持在 5v 左右，如果電壓過低 ，會(huì)使所測得到溫度與實(shí)際溫度出現(xiàn)偏高現(xiàn)象，使溫度輸出定格在 85℃ 。 （ 2）連接 DS18B20 的總線電纜是有長度限制的，進(jìn)行長距離測量時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 GND123DS18B20 VCCR4B1 圖 27 DS18B20電路 167。 繼電器模塊 本設(shè)計(jì)采用繼電器電路控制閥門打開關(guān)，實(shí)現(xiàn)控制水溫，繼電器電路見下圖 28。三極管 Q1 的基極 B 接到單片機(jī)的 口 ，三極管的集電極極 C接到繼電器線圈的一端，線圈的另一端接到＋ 5V 電源 VCC 上；繼電器線圈兩端并接一個(gè)二極管 IN4148，用于吸收釋放繼電器線圈斷電時(shí)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢 ，防止反向電勢擊穿三極管 Q1 及干擾其他電路。 當(dāng) STC89C54RD+單片機(jī)的 引腳輸出高電平時(shí)，三極管 Q1 飽和導(dǎo)通，＋ 5V 電源加到繼電器線圈兩端，繼電器吸合，同時(shí)狀態(tài)指示的發(fā)光二極 管也點(diǎn)亮，繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，相當(dāng)于開關(guān)閉合。 當(dāng) STC89C54RD+單片機(jī)的 引腳輸出低電平時(shí)，三極管 Q1 截止，繼電器線圈兩端沒有電位差，繼電器銜鐵釋放，同時(shí)狀態(tài)指示的發(fā)光二極管河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 也熄滅，繼電器的常開觸點(diǎn)釋放，相當(dāng)于開關(guān)斷開。注：在三極管截止的瞬間，由于線圈中的電流不能突變?yōu)榱?，繼電器線圈兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較高電壓的感應(yīng)電動(dòng)勢，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢則可以通過二極管 IN4148 釋放，從而保護(hù)了三極管免被擊穿，也消除了感應(yīng)電動(dòng)勢對(duì)其他電路的干擾，這就是二極管 D8 的保護(hù)作用。 VCCD8IN414812P11KR9VCCK1RelaySPSTQ12N3906G4GND 圖 28 繼電器電路 167。 顯示模塊 顯示電路包括兩個(gè)部分， LED 指示燈顯示電路和 8 位共陰極 LED 數(shù)碼管顯示電路。 LED 指示燈顯示電路用來顯示開關(guān)電路的開關(guān)， 8 位共陰極 LED數(shù)碼管顯示電路用來顯示采集溫度和設(shè)定溫度。 167。 LED 指示燈顯示電路 470R10D2LED0470R11D3LED0470R12D4LED0VCCG1G2G3 圖 29 指示燈電路 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 發(fā)光二極管在其兩端的電壓差超過其導(dǎo)通壓降時(shí)開始工作，發(fā)光二極 管的導(dǎo)通壓降一般為 ~。此外，工作電流要滿足該二極管的工作電流。滿足電流和電壓要求，發(fā)光二極管就可以發(fā)光了。一般發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流為 5mA 至 10mA，在 5V 驅(qū)動(dòng)時(shí)，采用 470Ω 限流電阻， LED 指示燈接到單片機(jī) ，其電路圖如圖 29。 167。 八位共陰極數(shù)碼管顯示電路 采用動(dòng)態(tài)顯示方案，設(shè)計(jì)中使用八個(gè)共陰極數(shù)碼管作為顯示載體，通過 八路并口傳輸，共使用了十六個(gè) I/O 口。顯示時(shí)采用循環(huán)移位法，即八位數(shù)碼管依次循環(huán)點(diǎn)亮，利用人眼睛的視覺暫留效果達(dá)到連續(xù)顯示，主程序每運(yùn) 行 一遍便調(diào)用一次顯示子程序，將數(shù)據(jù)顯示出來。 顯示電路由八位共陰極的數(shù)碼管組成，通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào) H H H HH H H H8 等與 U3/74HC573 的 Q 口相連，實(shí)現(xiàn)段控制功能。通過直接與 U4/74HC573 相連，以此為橋梁與 STC89C54RD+相連，實(shí)現(xiàn)位控制功能。具體電路原理圖，如圖 210 所示。OE1D12D23D34D45D56D67D78D89GND10LE11Q812Q713Q614Q515Q416Q317Q218Q119VCC20U3 74HC573OE1D12D23D34