【文章內容簡介】 電熱水器棒，在和繼電器控制通斷，達到調控 目的。系統(tǒng)還提供了鍵盤設定模塊 ，便于用戶與系統(tǒng)之間的 信息交換 。 系統(tǒng)的硬件結構較簡單，由若干個功能模塊組成。具體結構圖及說明如上。 部分外部電路設計 由總體框圖可以看到，整個系統(tǒng)的設計都離不開 STC89C52 的輸入 /輸出接口。在單片機中，I/O 口就是單片機與外設交換信息的主要通道。輸入端口從外界接收檢測的輸入信號、鍵盤信號等各種開關量信號；輸出端口向外部輸出處理結果、顯示信息、控制命令、驅動信號等。 STC89C52內部有并行和串行方式的 I/O 口。一個 8 位通用的并行 I/O 端口，這兩個口的每一位都可通過編程單獨定義為輸入或輸出口，通常對某一 位的設定包括三個基本項：數據向量 Data、屬性向量Attribution 和方向控制向量 Direction，三個向量的每個對應位組合在一起形成一個控制字，用來定義相應 I/O 口位的輸入、輸出狀態(tài)和工作方式。 IO 口的 IOA0～ IOA7 用作輸入口時具有喚醒功能，常用于鍵盤輸入。 P1 口除常規(guī)的輸入輸出功能外，還具有特殊功能。比如后面串行通信用到的 IOB7STC89C52 LED 報警 鍵盤、蜂鳴器、 繼電器 熱 電 爐子 數據顯示 數據采集集 水溫控制系統(tǒng) 5 口和 IOB10 口，它們在此電路中就充當的是串行數據的接收和發(fā)送端口。具體的用法將在后面的電路設計中用到。 鍵盤設置電路 ： IOA0 接 KEY1,IOA1 接 KEY2,IOA2 接 KEY3。 KEY1: 設置 位置，十位，個位，小數位還是空閑 KEY2: 設置溫度的 加 位數 ； KEY3: 設置溫度的 減 位數 ； 鍵盤電路 系統(tǒng)上電后，數碼管全部顯示為 設計溫度 ， 檢測 KEY1 是否按下，再 根據按 KEY2 次數 ,數碼管順序增加。同樣 KEY3，數碼管順序 減?。?key1 按下 4 次恢復！ 系統(tǒng)開始測溫， 并與采集的溫度進行比較，通過軟件來控制電爐的開關 。 同時 LED 報警時，改變溫度 。 測溫部分電路設計 1． DS18B20 基本知識 DS18B20 數字溫度計是 DALLAS 公司生產的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數字溫度計，十分方便。 DS18B20 產品的特點 （ 1）、只要求一個端口即可實現通信。 （ 2）、在 DS18B20 中的每個器件上都有獨一無二的序列號。 （ 3）、實際應用中不需要外部任何元器件即可實現測溫。 （ 4）、測量溫度范圍在－ 55。 C 到＋ 125。 C 之間。 （ 5）、數字溫度計的分辨率用戶可以從 9 位到 12 位選擇。 （ 6）、內部有溫度上、下限告警設置。 由于 DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協議方式，即在一根數據線實現數據的雙向傳輸，而對AT89S52 單片機來說，硬件上并不支持單總線協議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協議時序來完成對 DS18B20 芯片的訪問。 由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫數據，因此，對讀寫的數據位有著嚴格的時序要求。DS18B20 有嚴格的通信協議來保證各位數據傳輸的正確性和完整性。該協議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數據的 傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數據，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數據接收。數據和命令的傳輸都是低位在先。 對于 DS18B20 的讀時序分為讀 0 時序和讀 1 時序兩個過程。 對于 DS18B20 的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在 15 秒之內就得釋放單總線，以讓DS18B20 把數據傳輸到單總線上。 DS18B20 在完成一個讀時序過程，至少需要 60us 才能完成。對于 DS18B20 的寫時序仍然分為寫 0 時序和寫 1 時序兩個過程。 對于 DS18B20 寫 0 時序和寫 1 時序的要求不同，當要寫 0 時序 時，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的 “0”電平，當要寫 1 時序時，單水溫控制系統(tǒng) 6 總線被拉低之后，在 15us 之內就得釋放單總線。 控制部分 此部份用于在閉環(huán)控制系統(tǒng)中對被控對象實施控制，此處被控對象為電爐絲，采用對加在電爐絲兩端的電壓進行通斷的方法進行控制，以實現對水加熱功率的調整，從而達到對水溫控制的目的。 對電爐絲通斷的控制采用 SSR 固態(tài)繼電器 ， SSR 是半導體繼電器，所以較小的驅動功率即可使 SSR工作。它的使用非常簡單，只要在控制臺 端加上一 TTL、 CMOS 電平或一晶體管，即可實現對繼電器的開關。 熱電爐控制電路 為 通過三極管 NPN9013 來 控制繼電器的開關 的，繼電器采用的是可控硅常開式（常閉式）固態(tài)繼電器，為使其實現過零控制，就是要實現工頻電壓的過零檢測，并給出脈沖信號，由單片機控制雙向可控硅過零脈沖數目。當在其輸入端加入（撤離）控制信號時，輸出端接通（斷開），從而控制電爐與電源的通斷，來達到加熱或冷卻爐絲的目的，最終實現使碗中水溫度穩(wěn)定在設定值上。 顯示 部分 本圖采用了共陰極數碼管 LED5641A 進行顯示， LED5641A 具有四位數碼管，這四個數碼管的段選a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp 分別接在一起，每一個都擁有一個共陰的位選端 （我們使用 2 片） 。 位選口 分別接 74ls138 的 輸入端 ，通過 138 譯碼器輸出端 來 控制 LED 的 片選。 P1 口傳輸要顯示的數據，利用其串 /并轉換功能，送入數碼管顯示。數據線也可直接接凌陽 RTC89C52 單片機的 I/O 口，因為 I/O 口輸出電流很小， 驅動 LED 效果不好，我們使用 74HC245N 來傳輸 P1 口數據給 LED，而它 的電壓值卻足以驅動 LED，使其能正常顯示。 電阻絲 繼電器 GND GND VCC 水溫控制系統(tǒng) 7 無 40 系統(tǒng)流程圖 繼電器測試 ⑴ 測觸點電阻 用萬能表的電阻檔，測量常閉觸點與動點電阻，其阻值應為 0；而常開觸點與動點的阻值就為無窮大。由此可以區(qū)別出那個是常閉觸點，那個是常開觸點。 ⑵ 測線圈電阻 可用萬能表 R 10Ω檔測量繼電器線圈的阻值，從而判斷該線圈是否存在著開路現象。 ⑶ 測量吸合電壓和吸合電流 找來可調穩(wěn)壓電源和電流表，給繼電器輸入一組電壓，且在供 電回路中串入電流表進行監(jiān)測。慢慢調高電源電壓，聽到繼電器吸合聲時，記下該吸合電壓和吸合電流。為求準確，可以試多幾次而求平均值。 ⑷ 測量釋放電壓和釋放電流 也是像上述那樣連接測試，當繼電器發(fā)生吸合后，再逐漸降低供電電壓，當聽到繼電器再次發(fā)生釋放聲音時，記下此時的電壓和電流，亦可嘗試多幾次而取得平均的釋放電壓和釋放電流。一般情況下，繼電器的釋放電壓約在吸合電壓的 10~50％，如果釋放電壓太?。ㄐ∮?1/10 的吸合電壓），則不能正常使用了，這樣會對電路的穩(wěn)定性造成威脅，工作不可靠。 DS18B20 測試 在溫水中測試，并用溫度計測量水溫，實驗測試表明 18B20 的溫差在 ℃內。 測試 1 測試 2 測試 3 測試 4 DS18B20 是 否 初始化 采集溫度 設計溫度值 檢測是否有按鍵按下 數碼管顯示 與設計溫度差是否＞1176。 開始 LED 閃亮 +1 時 pwm=0； 1 時 pwm=1；