【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器 減到 0 16 + 6MW 采用差分參考電壓高阻輸入 .抗干擾 .可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍。 為了把濕度檢測(cè)電路測(cè)出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送 CPU 處理，本系設(shè)計(jì)選用了 A/D 轉(zhuǎn)換器 TLC549，它片型小 .采樣速度快 .功耗低 .價(jià)格便宜 . 控制簡(jiǎn)單。 二． TLC549 轉(zhuǎn)換器件簡(jiǎn)介 TLC549 的內(nèi)部框圖和引腳名稱如圖 所示 : 圖 TLC549 轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部邏輯框圖 TLC549 均有片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘 .該時(shí)鐘與 I/O CLOCK 是獨(dú)立工作的 .無(wú)須特殊的速度或相位匹配 其工作時(shí)序如圖 所示 ,當(dāng) CS 為高時(shí) .數(shù)據(jù)輸出 .(DATA OUT).端處于高阻狀態(tài) .此時(shí) I/O CLOCK 不起作用 這種 CS 控制作用允許在同時(shí)使用多片 TLC549 時(shí) .共用以減少多路 .片 A/D 并用時(shí)的 I/O 控制端口 .一組通常的控制時(shí)序?yàn)?: (1) .將 CS 置低 內(nèi)部電路在測(cè)得 163。179。 下降沿后 .再等待兩個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘上升沿和一個(gè)下降沿后 . 然后確認(rèn)這一變化 . 最后自動(dòng)將前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位 (D7)位輸出到 DATA OUT 端上 . (2)前四個(gè) I/O CLOCK 周期的下降沿依次移出第 和第 5 個(gè)位()片上采樣保持電路在第 4 個(gè) I/O CLOCK 下降沿開(kāi)始采樣模 擬輸入 . (3) 接下來(lái)的 3 個(gè) I/O CLOCK 周期的下降沿將移出第 8（ D DD0）個(gè)轉(zhuǎn)換位 8 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 輸出數(shù)據(jù)寄存器 81數(shù)據(jù)選擇器和驅(qū)動(dòng)器 控制邏輯和輸出數(shù)據(jù) 內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘 采樣保持 REF+ REF 3 1 2 ANALOG IN CS175。 5 8 8 6 DATA OUT 4 7 I/O CLOCK 17 圖 工作時(shí)序圖 （ 4）最后 . 片上采樣保持電路在第 8 個(gè) I/O CLOCK 周期的下降沿將移出第 8（ D D D0）個(gè)轉(zhuǎn)換位 保持功能將持續(xù) 4 個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期， .然后開(kāi)始進(jìn)行 32個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期的 A/D轉(zhuǎn)換 第 8 個(gè) I/O CLOCK后 CS必須為高 .或 I/O CLOCK 保持低電平 .這種狀態(tài)需要維持 36 個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完成 如果 CS 為低時(shí) I/O CLOCK 上出現(xiàn)一個(gè)有效干擾脈沖 .則微處理器 /控制器將與器件的 I/O 時(shí)序失去同步 .若 CS 為高時(shí)出現(xiàn)一次有效低電平 . 則將使引腳重新初始化 . 從而脫離原轉(zhuǎn)換過(guò)程。 在 36個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期結(jié)束之前 . 實(shí)施步驟 (1)~~(4),可重新啟動(dòng)一次新的A/D 轉(zhuǎn)換 .與此同時(shí) .正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換終止 .此時(shí)的輸出是前一次的結(jié)果而不是正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換結(jié)果。 若要在特定的時(shí)刻采樣模擬信號(hào)應(yīng)使第 8 個(gè) I/O CLOCK 時(shí)鐘的下降沿與該時(shí)刻對(duì)應(yīng) .因?yàn)樾酒m在第 4 個(gè) I/O CLOCK 時(shí)鐘下降沿開(kāi)始采樣 .卻在第 8 個(gè) I/O CLOCK 的下降沿開(kāi)始保存 。 顯示電路的設(shè)計(jì) LED 數(shù)碼顯示管有兩種，一種是共陽(yáng)極數(shù)碼管，其內(nèi)部是由八個(gè)陽(yáng)極相連接的發(fā)光二極管組成；另一種是共陰極數(shù)碼管，其內(nèi)部是由四個(gè)陽(yáng)極相連接的發(fā)光二極管組成。二者原理不同但功能相同。其外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖 所示： 圖 LED 的管腳和電路原理 18 共陽(yáng) 極 LED 數(shù)碼顯示管是將二極管的陽(yáng)極連接在一起，形成共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼顯示塊的公共端，該公共端接 +5v，在共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼顯示塊中如某個(gè)發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，該發(fā)光二極管被點(diǎn)亮；而共陰極 LED 數(shù)碼顯示塊的發(fā)光二極管陰極連接在一起，形成該模塊的公共端（通常稱為位選端），因此稱為共陰極 LED 數(shù)碼顯示器， 8 個(gè)數(shù)碼管的另一端通常稱為段選端，當(dāng)顯示器的公共端接低電平，某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極接高電平時(shí)，該發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。 用單片機(jī)驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。 靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有鎖存功能，單片機(jī)將 所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制 LED，直到下次顯示時(shí)再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用的 CPU 時(shí)間少。靜態(tài)顯示中，每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O 接口，該接口用于筆劃段字型代碼。這樣單片機(jī)只要把顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，該字段就可以顯示發(fā)送的字形。要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)再發(fā)送新的數(shù)據(jù)。 另一種方法是動(dòng)態(tài)掃描顯示。由于單片機(jī)本生具有較強(qiáng)的邏輯控制能力，所以采用動(dòng)態(tài)掃描軟件譯碼并不復(fù)雜。而且軟件譯碼其譯碼邏輯可隨意編程設(shè)定，不受硬件譯碼邏輯限制。采用動(dòng)態(tài)掃描軟件譯碼地方式能大大 簡(jiǎn)化硬件電路結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)成本。它用分時(shí)地方法輪流控制各個(gè)顯示器地 COM 端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過(guò)程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。 靜態(tài)顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的 CPU 時(shí)間，但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯 示驅(qū)動(dòng)電路，使用的電路硬件較少；動(dòng)態(tài)顯示需要 CPU 時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的 CPU 時(shí)間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 本設(shè)計(jì)的顯示電路采用共陽(yáng) LED 四位數(shù)碼管和二位數(shù)碼管 ，位碼 用 PNP 三極管驅(qū)動(dòng)。 如圖 所示 19 圖 溫濕度 顯示電路 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 報(bào)警器的種類很多，比如：揚(yáng)聲器、蜂鳴器等。本設(shè)計(jì)中選用壓電式蜂鳴器作為報(bào)警器。 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（ ~15V直流工作電壓） ,多諧振蕩器起振 ,輸出 ~ 的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或 不銹鋼片粘在一起。[9] 設(shè)計(jì)要求定時(shí)時(shí)間到時(shí)要有聲音提醒信號(hào)產(chǎn)生，可選擇一只蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。壓電式蜂鳴器工作時(shí)約需 10mA 的驅(qū)動(dòng)電流，并設(shè)計(jì)一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)及控制電路。電路設(shè)計(jì)如圖 所示，蜂鳴器作為三極管 Q1 的集電極負(fù)載，當(dāng)Q1 導(dǎo)通時(shí)，蜂鳴器發(fā)出鳴叫聲音， VT1 截止時(shí)，蜂鳴器不發(fā)聲。 蜂鳴器電路與單片機(jī)的接口： Q1 的基極接到單片機(jī) P1 口的 引腳， 引腳作為輸出口使用。 當(dāng) =1 時(shí)， Q1 導(dǎo)通時(shí)，使蜂鳴器的兩個(gè)引腳間獲得將近 5V 的直流電壓，蜂鳴器中有電流通過(guò)，而產(chǎn)生蜂鳴音。當(dāng) =0 時(shí)， Q5 截止，蜂鳴器的兩引腳間的直流電壓接近于 0V，蜂鳴器不發(fā)聲。 20 圖 蜂鳴器報(bào)警電路 按鍵電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)在按鍵上運(yùn)用了按鍵 按鍵 按鍵 3 分別用于設(shè)置、設(shè)置 +、設(shè)置— ，三個(gè)按鍵與單片機(jī) P3 口的 、 、 一一連接 ，如圖 所示： 圖 按鍵設(shè)置電路 21 第 4 章 系統(tǒng)調(diào)試 軟硬件的調(diào)試 暖風(fēng)機(jī) 系統(tǒng) 的制作和調(diào)試， 利用溫度度傳感器來(lái)采集周圍環(huán)境的溫度 。根據(jù)設(shè)定溫度的不同 ，可適當(dāng)調(diào)整 溫度正常范圍的區(qū)間值。當(dāng)達(dá)不到或者超過(guò)范圍的通過(guò)報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)再正常 范圍內(nèi)時(shí)則顯示出溫度的具體溫度值。 硬件電路制作完成并調(diào)試好后，便可將程序編譯好下載到單片機(jī)試運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際情況可以修改 溫度的 初始范圍 ，以適應(yīng)不同 地方，不同條件下 的 檢測(cè) 需要。根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路參數(shù)和程序， 溫度檢 測(cè)的范圍為 0℃ +50℃、溫度誤差再? ℃， 系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對(duì)測(cè)量誤差和重復(fù)一致性進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達(dá)到實(shí)際使用的測(cè)量要求。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì) 就是 以 AT89S52 單片機(jī) 為核心。它采用模塊化設(shè)計(jì)，由主程序、 549讀取子程序、 DS18B20 讀取子程序、鍵處理子程序、顯示子程序等模塊組成。該系統(tǒng)的主程序處于鍵控循環(huán)工作方式，當(dāng)按下測(cè)量鍵時(shí)，主程序開(kāi)始調(diào)用 549 讀取子程序、 DS18B20 讀取子程序、鍵處理子程序，并把測(cè)量結(jié)果用顯示子程序在數(shù)碼管上顯示出來(lái)，從而完成整個(gè)程序過(guò)程。 為了增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)在軟硬件上采用一些特殊措施。主程序框圖如下圖 所示： 549 讀取子程序、 DS18B20 讀取子程序 作用是通過(guò) ~ 端口 將采集到的信號(hào) 發(fā)送 給單片機(jī)進(jìn)行處理，在單片機(jī)內(nèi)部處理后，通過(guò)顯示電路顯示出溫濕度值 。 549 讀取子程序、 DS18B20 讀取子程序各自完成各自的信號(hào)的采集，另外 549讀取子程序還需要通過(guò)轉(zhuǎn)換后才能讓單片機(jī)讀取來(lái)完成信號(hào)的采集。 DS18B20讀取子程序、 549 讀取子程序如圖 和圖 所示。 22 圖 主程序框圖 開(kāi) 始 單片機(jī)初始化 讀取 TLC549 濕度值 數(shù) 據(jù) 處 理 鍵 處 理 設(shè) 置 讀取 DS18B20 溫度值 數(shù) 據(jù) 處 理 顯 示 結(jié) 束 溫度過(guò)限 蜂鳴器告警 23 圖 DS18B20 讀取子程序 圖 549 讀取子程序 開(kāi)始 總 線 復(fù) 位 讀高位地位字節(jié)，并合并 數(shù) 據(jù) 處 理 是否滿足設(shè)限溫度？ 輸 出 數(shù) 據(jù) 結(jié) 束 產(chǎn)生報(bào)警 Y N 結(jié) 束 TLC549,cs 置低 微秒后，置 I/O CLOCK 為高 讀 DATA OUT ，置 I/O CLOCK為高 Cs 置高 是第 8位嗎？ 初始化： cs=0； I/O CLOCK=1，移位計(jì)數(shù)器為零 Y N 24 總 結(jié) 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用了 美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的單片機(jī) AT89S52 芯片。以及其它常用芯片如：溫度傳感器 DS18B 直流電機(jī) 等來(lái)設(shè)計(jì) 暖風(fēng)機(jī) 電路，實(shí)現(xiàn)了溫濕度的讀取和顯示。本系統(tǒng)具有易安裝檢測(cè)、 軟件功能完善， 工作可靠、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)給我的感受很深刻，使我第一次系統(tǒng)全面的回顧了大學(xué)三年所有的課程：模擬電路、數(shù)字電路、編程等等。從中 我還體會(huì)到了所學(xué)理論知識(shí)的重要性：知識(shí)掌握得越多，設(shè)計(jì)得就更全面、更順利、更好 。再有 學(xué)會(huì)了怎樣查閱資料和利用工具書(shū)。由于一個(gè)人不可能什么都學(xué)過(guò)，什么都懂， 更加不可能一學(xué)就通， 因此，當(dāng)你在設(shè) 計(jì)過(guò)程中需要用一些不曾學(xué)過(guò)的東西時(shí)，就要去有針對(duì)性地查找資料 。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)大量的查閱資料，認(rèn)真研究教材，對(duì)單片機(jī)有了更為深刻的理解，在設(shè)計(jì)軟件時(shí)，須仔細(xì)的分析硬件電路，畫(huà)出程序流程圖，按著各部分模塊編寫(xiě)程序。 畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了嚴(yán)肅認(rèn)真和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度 和 吃苦耐勞的精神以及 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng) ， 提高了交流溝通和團(tuán)體協(xié)作能力。這些對(duì)我以后的工作都非常有幫助的。 25 致 謝 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我遇到很多問(wèn)題，通過(guò)向老師求教、和同學(xué)討論讓我知道真正完成一項(xiàng)設(shè)計(jì)是不容易的，在鞏固專業(yè)知識(shí)的同時(shí)也讓我學(xué)到了堅(jiān)持和努力，在這里我要 謝謝 趙高峰 老師的悉心 指 導(dǎo)，幫助解決畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的許多問(wèn)題，還不斷向我們傳授分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的辦法，并指出了正確的努力方向，使我在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中少走很多彎路。從他身上學(xué)到了很多東西，他認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我受益非淺。在此表示深深的敬意與感謝。并對(duì)多年來(lái)教導(dǎo)關(guān)心過(guò)我的老師表示深深的謝意和敬意。 26 參 考 文 獻(xiàn) [1] 李光飛 (2021)． 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)》（第 2 版） ． 北京航空航天出版社 。 [2] 張志良 (2021). 單片機(jī)原理及控制技術(shù)（第 2 版 ） .機(jī)械工業(yè)出版社 。 [3] 劉篤仁、韓保君 (2021). 傳感器原理及應(yīng)用技術(shù) .． 機(jī)械工業(yè)出版社 。 [4] 劉華東 (2021).單片機(jī)原理與應(yīng)用（第 2 版） .電子工業(yè)出版社 。 [5] 沙占友 (2021).智 能化集成溫度傳感器原理與應(yīng)用 [M]． 機(jī)械工業(yè)出版社 。 [6] 賈伯年 (2021).傳感器技術(shù) ． 東南大學(xué)出版社 。 [7] 周志文 (2021).C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) ． 機(jī)械工業(yè)出版社 。 [8] 夏路易 (2021).電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程 .北京希望電子出版社 。 [9] 趙亮、侯國(guó)銳 (2021)． 單片機(jī) C 語(yǔ)言編程與實(shí)例 .人民郵電出版社 。 [10] 吉雷 (2021)． Protel99 從入門到精通 ． 西安電子科技大學(xué)出版社 。 27 三、源程序 define uchar unsigned char define uint unsigned int define ulong unsigned long include //導(dǎo)入頭文件 include //導(dǎo)入頭文件 include //導(dǎo)入頭文件 include //導(dǎo)入頭文件 sbit setdown =P3^5。//設(shè)置減 sbit set