【文章內(nèi)容簡介】 246c4a11b73829f10112h3g5A B CU6L E D 3D 圖 210 LED 顯示電路 湖州師范學院本科畢業(yè)論文 9 報警電路設(shè)計 報警電路分為聲音報警和發(fā)光二極管閃爍報警，即聲光報警。光報警在前文闡述過，這里討論聲音報警。報警電路如圖 211 所示。采用蜂鳴器發(fā)出蜂鳴的聲音來達到報警的功能。由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機的 I/O 口是無法直接驅(qū)動的，所以要利用放大電路來驅(qū)動，一般使用三極管來放大電流就可以了。 L S 1S P E A K E RV C CR 222 00R L E DE2C3B1Q8P N P 圖 211 報警電路 溫度采集電路設(shè)計 溫度采集電路原理圖如圖 212 所示。溫度傳感器采用單總線方式的集成數(shù)字溫度傳感器 DSl8B20 ]12[ 。 DSl8B20 數(shù)字溫度計提供 9 位 (二進制 )溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入 DSl8B20 或從 DSl8B20 送出，因此從主機 CPU（單片機）到 DSl8B20 僅需一條線 (和地線 )， DSl8B20 的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。 DSl8B20 的測量范圍從一 55 攝氏度到 +125 攝氏度 ,增量值為 0． 5 攝氏度?？稍?1s(典型值 )內(nèi)把溫度變換成 數(shù)字。 123D S 3D S 1 8 B 2 0R 2 44 .7 KV C CP 2 1 圖 212 溫度采集電路 DS18B20 測溫原理如圖 213 所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化，其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器 1的預(yù)置值見到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1 的預(yù)置值將重新被裝入，計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)知道計數(shù)器 2 技術(shù) 到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1 的預(yù)置值 ]13[ 。 湖州師范學院本科畢業(yè)論文 10 圖 213 DS18B20 測溫原理圖 溫度控制電路設(shè)計 在本課題研究的抗酸染色實驗恒溫箱中，要求試樣的溫度恒定保持在 5085℃，因此這里只需考慮加熱控制而不考慮制冷。由于電加熱管需要 220V 供電，因此不能直接連接單片機。溫度控制電路如圖 214 所示，由雙向可 控硅 BTA12600B 和光電耦合器 MOC3062 組成加熱管驅(qū)動電路。雙向可控硅和加熱管串接在交流 220V 供電回路中，單片機經(jīng)運算輸出模擬 PWM，經(jīng)過光電耦合器，控制雙向可控硅的通斷，從而實現(xiàn)控制電加熱管的加熱。 本溫度控制系統(tǒng)采用通斷控制，通過溫度傳感器測得的實際溫度與設(shè)定溫度值進行比較，然后改變給定控制周期內(nèi)加熱管的導(dǎo)通和關(guān)斷時間，達到調(diào)節(jié)溫度的目的 ]14[ 。當單片機的 口輸出低電平時， MOC3062 輸出端的雙向可控硅導(dǎo)通 ，加熱管通電加熱；當 口輸出高電平時， MOC3062 輸出短的雙向可控硅關(guān)斷，加熱管斷電。 A1K2A / K3A / K4U2M O C 3 0 6 2Q7B T A 1 2 6 0 0 BR 2 02 0 0R 2 32 0 0R 2 539R 1 64 7 0L1加熱管C30 .0 1 u fV C CV12 2 0 VP 2 0大功率大功率大功率 圖 214 溫度控制電路 電源電路設(shè)計 如圖 215 所示電路為輸出電壓 +5V、輸出電流 的穩(wěn)壓電源 電路 。它由電源變壓器T1，橋式整流電路 D5，濾波電容 C C8，防止自激電容 C C7 和一只固定式三端穩(wěn)壓器湖州師范學院本科畢業(yè)論文 11 (7805)組成 。 220V 交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路 D5 和濾波電容 C5 的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器 LM7805 的 Vin 和 GND 兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流 電壓 (該電壓常 隨 市電電壓的波動或負載的變化等原因而發(fā)生變化 )。此直流電壓經(jīng)過 LM7805 的穩(wěn)壓和 C8 的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為 TTL 電路或單片機電路的電源。三端穩(wěn)壓器是一種標準化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷方便等特點，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。 T1T R A N S 1AC1+AC2D5B R I D G E 1+ C52 20 0u f+ C81 00 uf C60 .1 u fC70 .1 u f132VVG N DINO U TU37 8L 0512J1C O N 2+ 5VG N D2 20 V 圖 215 電源電路 本章總結(jié) 本章首先介紹了系統(tǒng)方案的設(shè)計與論證，比較了不同設(shè)計方案的優(yōu)缺點，擇優(yōu)選之， 確定整體的系統(tǒng)設(shè)計方案。介紹了 STC889C52 單片機片內(nèi)硬件的總體結(jié)構(gòu)以及管腳分布等基本知識。然后詳細介紹了系統(tǒng)各模塊的設(shè)計原理，分別是鍵盤控制、 LED 顯示、聲光報警、溫度采集、溫度控制、電源電路等模塊。獨立鍵盤各按鍵相互獨立，控制簡單，方便各項參數(shù)的是設(shè)定。 8 段 LED 數(shù)碼管顯示器內(nèi)部由 8 個發(fā)光二極管組成，能顯示數(shù)字 09 和部分字母。 LED 發(fā)光二極管發(fā)出閃爍光，結(jié)合蜂鳴發(fā)出蜂鳴響聲，可以實現(xiàn)聲光報警功能。溫度信號的采集選用數(shù)字溫度傳感器 DSl8B20， DS18B20 的測溫范圍是 55~125℃，精度為 177?！?，抗干擾能力強。溫度控制采用雙向可控硅驅(qū)動加熱管加熱，雙向可控硅是一種 理想的交流開關(guān)器件 ，它能很好的 實現(xiàn)控制端與負載端的隔離 ， 以小功率控制大 功率。電源電路用整流橋堆結(jié)合三端穩(wěn)壓器 LM7805 將 220V 交流轉(zhuǎn)為 +5V 電源，為系統(tǒng)供電。湖州師范學院本科畢業(yè)論文 12 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)總體程序流程圖 軟件是系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分 ]15[ ，本系統(tǒng)采用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器采集溫度數(shù)據(jù)，存入 STC89C52 單片機的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，經(jīng)處理后送 LED顯 示，并將測量值與設(shè)定值進行比較，經(jīng)過 PID運算得到控制量并經(jīng)單片機輸出去控制加熱器。系統(tǒng)軟件設(shè)計總流程圖如圖 31 所示，其中包括了系統(tǒng)初始化、溫度測量、 LED顯示、按鍵處理程序、 PID 運算程序、聲光報警等。 圖 31 系統(tǒng)軟件設(shè)計總流程圖 按鍵功能程序設(shè)計 除系統(tǒng)復(fù)位鍵外，還有 3 個用于人工控制的按鍵。一個是菜單功能鍵，進入設(shè)定目標溫度和定時時間，以及確認完成設(shè)定；另外 2 個按鍵分別是加減鍵，增加或減少設(shè)定值。按鍵功能程序流程圖如圖 32 所示。 湖州師范學院本科畢業(yè)論文 13 圖 32 按鍵功能程序流程圖 按鍵功能部分程序 如下： void key_scan() //按鍵掃描 { if(keyset==0) { delay1(10)。 if(keyset==0) { keysetnum++。 //設(shè)置鍵按下次數(shù)自增 }while(!keyset)。 } if(keysetnum==1) //設(shè)置鍵按下第 1次，設(shè)定溫度個位 { if(keyup==0) { delay1(10)。 if(keyup==0) { temp_ge++。 if(temp_ge==10) temp_ge=0。 }while(!keyup)。 } if(keydown==0) { delay1(10)。 if(keydown==0) { temp_ge。 if(temp_ge==1) 湖州師范學院本科畢業(yè)論文 14 temp_ge=9。 } while(!keydown)。 } } if(keysetnum==2) //設(shè)置鍵按下第 2次，設(shè)定溫度十位 { if(keyup==0) { delay1(10)。 if(keyup==0) { temp_shi++。 if(temp_shi==10) temp_shi=0。 }while(!keyup)。 } if(keydown==0) { delay1(10)。 if(keydown==0) { temp_shi。 if(temp_shi==1) temp_shi=9。 } while(!keydown)。 } } if(keysetnum==3) //設(shè)置鍵按下第 3次，設(shè)定定時時間 { if(keyup==0) { delay1(10)。 if(keyup==0) { time_sum++。 if(time_sum==100) time_sum=0。 } while(!keyup)。 } if(keydown==0) { delay1(10)。 if(keydown==0) { time_sum。 if(time_sum==1) time_sum=99。 } while(!keydown)。 湖州師范學院本科畢業(yè)論文 15 } } if(keysetnum==4) //設(shè)置鍵按下第 4次，退出設(shè)置 ,開始加熱 { keysetnum=0。 t1_flag=1。 set_temp=temp_shi*10+temp_ge。 } } LED顯示程序設(shè)計 LED 顯示程序流程圖如圖 33 所示，根據(jù)傳感器測得的溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機運算后，查表得當前溫度所對應(yīng)的段碼（表 21），送數(shù)碼管顯示。定時時間默認為 0，由人工設(shè)定 。 圖 33 LED 顯示程序流程圖 LED顯示部分程序如下： uchar code dis_7[12]={0x90,0xf6,0x8c,0xa4,0xe2,0xa1,0x81,0xf4,0x80,0xa0,0xff}。 //共陽 LED段碼表 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 不亮 Disdata=dis_7[display[2]]。 //溫度十位 discan=0xf7。 delay(80)。 discan=0xff。 Disdata=dis_7[display[1]]。 //溫度個位 DIN=0。 //點亮小數(shù)點位 discan=0xef。 delay(80)。 discan=0xff。 Disdata=dis_7[display[0]]。 //溫度小數(shù)位 discan=0xdf。 湖州師范學院本科畢業(yè)論文 16 delay(80)。 discan=0xff。 Disdata=dis_7[time[0]]。 //定時時間顯示 discan=0xfb。 delay(80)。 discan=0xff。 Disdata=dis_7[time[1]]。 discan=0xfd。 delay(80)。 discan=0xff。 溫度采集程序設(shè)計 由于 DS18B20 外接電路極為簡單，所以電路連接沒有問題，但是在軟件編程上，就要求嚴格按照時序進行讀寫操作。具體操作如下： 對 DS18B20 操作時，首先要將它復(fù)位。將 DQ 線拉低 480μs 至 960μs，再將 DQ 拉高15μs 至 60μs，然后 DS18B20 發(fā)出 60μs 至 240μs 的低電平作為應(yīng)答信號，這是主機才能對它進行其它操作。 寫操作：將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，產(chǎn)生起始信號。從 DQ 線的下降沿起計時，在15μs 到 60μs 這段時間內(nèi)對數(shù)據(jù)線進行檢測，如數(shù)據(jù)線為高電平則寫 1；若為低電平，則寫0。至此，完成了一個寫周期。在開始另一個寫周期前，必須有 1μs 以上的高電平恢復(fù)期。每個寫周期必須要有 60μs 以上的持續(xù)期