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正文內(nèi)容

畢業(yè)論文-基于at89c51單片機(jī)的燃?xì)庠钪悄芸刂破髟O(shè)計(編輯修改稿)

2025-02-12 22:09 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 MB)來近似熱電偶的特性。上式中, Vout為熱電偶輸出電壓 (mV),tR是測量點溫度; tAMB是周圍溫度。 ( 2) 冷端補(bǔ)償 熱 電偶的功能是檢測熱。冷兩端溫度的差值,熱電偶熱節(jié)點溫度可在 0℃ ~ ℃ 范圍變化。冷端即安裝 MAX6675 的電路板周圍溫度,比溫度在 20℃ ~ 85℃范圍內(nèi)變化。當(dāng)冷端溫度波動時, MAX6675仍能精確檢測熱端的溫度變化。 MAX6675是通過冷端補(bǔ)償檢測和校正周圍溫度變化的。該器件可將周圍溫度通過內(nèi)部的溫度檢測二極管轉(zhuǎn)換為溫度補(bǔ)償電壓,為了產(chǎn)生實際熱電偶溫度測量值, MAX6675從熱電偶的輸出和檢測二極管的輸出測量電壓。該器件內(nèi)部電路將二極管電壓和熱電偶電壓送到 ADC中轉(zhuǎn)換,以計算熱電偶的熱端溫 度。當(dāng)熱電偶的冷端與芯片溫度相等時,MAX6675 可獲得最佳的測量精度。因此在實際測溫應(yīng)用時,應(yīng)盡量避免在 MAX6675 附近放置發(fā)熱器件或元件,因為這樣會造成冷端誤差。 ( 3) 熱補(bǔ)償 在測溫應(yīng)用中,芯片自熱將降低 MAX6675 溫度測量精度,誤大小依賴于 MAX6675w 封裝的熱傳導(dǎo)性。安裝技術(shù)和通風(fēng)效果。為降低芯片自熱引起的測量誤差,可在布線時使用大面積接地技術(shù)提高 MAX6675溫度測量精度。 ( 4) 噪聲補(bǔ)償 MAX6675的測量精度對電源耦合噪聲較敏感。為降低電源噪聲影響,可在 MAX6675的電源引腳附近接 入 1 只 陶瓷旁路電容。 ( 5) 測量精度的提高 熱電偶系統(tǒng)的測量精度可通過以下預(yù)防措施來提高: ① 盡量采用不能從測量區(qū)域散熱的大截面導(dǎo)線; ② 如必須用小截面導(dǎo)線,則只能應(yīng)用在測量區(qū)域,并且在無溫度變化率區(qū)域用擴(kuò)展導(dǎo)線; ③ 避免受能拉緊導(dǎo)線的機(jī)械擠壓和振動; ④ 當(dāng)熱電偶距離較遠(yuǎn)時,應(yīng)采用雙絞線作熱電偶連線; ⑤ 在溫度額定值范圍內(nèi)使用熱電偶導(dǎo)線; ⑥ 避免急劇溫度變化; ⑦ 在嚴(yán)劣環(huán)境中,使用合適的保護(hù)套以保證熱電偶導(dǎo)線; ⑧ 僅在低溫和小變化率區(qū)域使用擴(kuò)展導(dǎo)線; ⑨ 保持熱電偶電阻的事件記錄和連續(xù)記錄。 ( 6) SPI串行接口 MAX6675采用標(biāo)準(zhǔn)的 SPI串行外設(shè)總線與 MCU接口,且 MAX6675只能作為從設(shè)備。MAX6675 SO端輸出溫度數(shù)據(jù)的格式如圖 , MAX6675 SPI接口時序如圖 示。 MAX6675從 SPI串行接口輸出數(shù)據(jù)的過程如下: MCU使 CS變低并提供時鐘信號給 SCK,由 SO讀取測量結(jié)果。 CS 變低將停止任何轉(zhuǎn)換過程; CS變高將啟動一個新的轉(zhuǎn)換過程。一個完整串行接口讀操作需 16個時鐘周期,在時鐘的下降沿讀 16個輸出位,第 1位和第 15位是一偽標(biāo)志位,并總為 0;第 14位到第 3位為以 MSB 到 LSB 順序 排列的轉(zhuǎn)換溫度值;第 2位平時為低,當(dāng)熱電偶輸入開放時為高,開放熱電偶檢測電路完全由 MAX6675實現(xiàn),為開放熱電偶檢測器操作, T必須接地,并使能地點盡可能接近 GND腳;第 1位為低以提供 MAX6675器件身份碼,第 0位為三態(tài)。 測溫應(yīng)用 MAX6675為單片數(shù)字式熱電偶放大器,其工作時無需外接任何的外圍元件,這里為降低電源耦合噪聲,在其電源引腳和接地端之前接入了 1只容量為 的電容。 w 圖 串行接口協(xié)議 圖 串行接口時序 圖 SO 輸出位 液晶顯示器 本次設(shè)計選擇液晶顯示器 LM016L。 顯示是控制系統(tǒng)中一個很重要的環(huán)節(jié),此次設(shè)計采用的顯示芯片是液晶顯示器LM016L。利用其作為顯示有如下優(yōu)點: ( 1) 顯示質(zhì)量高 由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度,恒定發(fā)光,而不像陰極射線管顯示器( CRT)那樣需要不斷刷新新亮點。因此,液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍 。 ( 2) 數(shù)字式接口 液晶顯示器都是數(shù)字式的,和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠,操作更加方便 。 ( 3) 體積小,重量輕 w 液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的,在重量 上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多 。 ( 4) 功耗低 相對而言,液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動 IC上,因而耗電量比其它顯示器要少得多 。 液晶顯示的原理及顯示分類 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性,通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制,有電就有顯示,這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點,目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動通信工具等眾多領(lǐng)域 。 液晶顯示的分類方法有很多種,通??砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點陣式等。除 了黑白顯示外,液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動方式來分,可以分為靜態(tài)驅(qū)動( Static)、單純矩陣驅(qū)動( Simple Matrix)和主動矩陣驅(qū)動( Active Matrix)三種 。 液晶顯示器各種圖形的顯示原理 : ( 1) 線段的顯示 點陣圖形式液晶由 MN 個顯示單元組成,假設(shè) LCD顯示屏有 64行,每行有 128列,每 8列對應(yīng) 1字節(jié)的 8位,即每行由 16字節(jié),共 168=128 個點組成,屏上 6416個顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024字節(jié)相對應(yīng),每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。例如屏的第一 行的亮暗由 RAM區(qū)的 000H—— 00FH的 16字節(jié)的內(nèi)容決定,當(dāng)( 000H) =FFH時,則屏幕的左上角顯示一條短亮線,長度為 8個點;當(dāng)( 3FFH) =FFH時,則屏幕的右下角顯示一條短亮線;當(dāng)( 000H) =FFH,( 001H) =00H,( 002H) =00H, ??( 00EH) =00H,( 00FH) =00H時,則在屏幕的頂部顯示一條由 8段亮線和 8條暗線組成的虛線。這就是 LCD顯示的基本原理。 ( 2) 字符的顯示 用 LCD顯示一個字符時比較復(fù)雜,因為一個字符由 68 或 88 點陣組成,既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應(yīng) 的顯示 RAM區(qū)的 8字節(jié),還要使每字節(jié)的不同位為“1” ,其它的為 “0” ,為 “1” 的點亮,為 “0” 的不亮。這樣一來就組成某個字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說,顯示字符就比較簡單了,可以讓控制器工作在文本方式,根據(jù)在 LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 RAM對應(yīng)的地址,設(shè)立光標(biāo),在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。 ( 3) 漢字的顯示 w 漢字的顯示一般采用圖形的方式,事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點陣碼(一般用字模提取軟件),每個漢字占 32B,分左右兩半,各占 16B,左邊為 5?? 右邊為 6?? 根 據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對應(yīng)的地址,設(shè)立光標(biāo),送上要顯示的漢字的第一字節(jié),光標(biāo)位置加 1,送第二個字節(jié),換行按列對齊,送第三個字節(jié) ?? 直到 32B顯示完就可以 LCD上得到一個完整漢字。 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式 LCD,目前常用 16*1, 16*2, 20*2和 40*2行等的模塊。一般 LM016L 字符型液晶顯示器實物 如圖 所示。 圖 LM016L 字符型液晶顯示器實物圖 LM016L 的基本參數(shù)及引腳功能 LM016L分為帶背光和不帶背光兩種,基控制器大部分為 HD44780,帶背光的比不帶背光的厚,是否帶背光在應(yīng)用中并無差別,兩者尺寸差別如圖 。 圖 LM016L 尺寸圖 w LM016L主要技術(shù)參數(shù): ( 1) 顯示容量 :162 個字符 ( 2) 芯片工作電壓 :— ( 3) 工作電流 :() ( 4) 模塊最佳工作電壓 : ( 5) 字符尺寸 :(WH)mm LM016L采用標(biāo)準(zhǔn)的 14腳(無背光)或 16 腳(帶背光)接口,各引腳接口說明如表 。 表 引腳接口說明表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 VSS為 地電源。 VDD接 5V正電源。 VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端,接正電源時對比度最弱,接地時對比度最高,對比度過高時會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ,使用時可以通過一個 10K的電位器調(diào)整對比度。 RS為寄存器選擇,高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇 指令寄存器。 R/W為讀寫信號線,高電平時進(jìn)行讀操作,低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS和 R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址,當(dāng) RS 為低電平 R/W為高電平時可以讀忙信號,當(dāng) RS為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 E端為使能端,當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時,液晶模塊執(zhí)行命令。 D0~ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 背光源正極 , 背光源負(fù)極。 LM016L液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11條控制指令,如表 。 w 表 控制命令表 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地 址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM 或DDRAM) 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM或 DDRAM讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 LM016L液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。(說明: 1為高電平、 0為低電平) 指令 1:清顯示,指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H位置。 指令 2:光標(biāo)復(fù)位,光標(biāo)返回到地址 00H。 指令 3:光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D:光標(biāo)移動方向,高電平右移,低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效,低電平則無效。 指令 4: 顯示開關(guān)控制。 D:控制整體顯示的開與關(guān),高電平表示開顯示,低電平表示關(guān)顯示 C:控制光標(biāo)的開與關(guān),高電平表示有光標(biāo),低電平表示無光標(biāo) B:控制光標(biāo)是否閃爍,高電平閃爍,低電平不閃爍。 指令 5:光標(biāo)或顯示移位 S/C:高電平時移動顯示的文字,低電平時移動光標(biāo)。 指令 6:功能設(shè)置命令 DL:高電平時為 4 位總線,低電平時為 8位總線 N:低電平時為單行顯示,高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7的點陣字符,高電平時顯示5x10的點陣字符。 指令 7:字符發(fā)生器 RAM地址設(shè)置。 指令 8: DDRAM地址設(shè)置。 指令 9:讀忙信號和光標(biāo)地址 BF:為忙標(biāo)志位,高電平表示忙,此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù),如果為低電平表示不忙。 指令 10:寫數(shù)據(jù)。 指令 11:讀數(shù)據(jù)。 w 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件,所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平,表示不忙,否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址,也就是告訴模塊在哪里顯示字符, 下 圖 LM016L 的內(nèi)部顯示地址。 圖 LM016L 內(nèi)部顯示地址 例如第二行第一個字符的地址是 40H,那么是否直接寫入 40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個字符的位置呢?這樣不行,因為寫入顯示地址時要求最高位 D7恒定為高電平 1所以實際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是 01000000B( 40H) +10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 在對液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式,在液晶模塊顯示字符時光標(biāo)是自動右移的,無需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。 LM016L液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器( CGROM)已經(jīng)存儲了 160個不同的點陣字符圖形,如圖 表 ,這些字符有:阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等,每一個字符都有一個固定的代碼,比如大寫的英文字母 “A” 的代碼是01000001B( 41H),顯示時模塊把地址 41H中的點陣字符圖形顯示出來,我們就能看到字母 “A” 。 w 表 字符代碼與圖形對應(yīng)圖 AT89C51單片機(jī)與 LM016L具體接口如圖 所示。 圖 AT89C51 單片 機(jī)與 LM016L 接口圖 鍵盤及其他硬件 在這個設(shè)計中,采用了四個鍵盤,代表四個功能。這四個鍵分別代表著待機(jī)、開閥點火、煮飯、煲湯四種功能。用戶若想要
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