【文章內(nèi)容簡介】 寄存器 減到 0 16 + 6MW 采用差分參考電壓高阻輸入 .抗干擾 .可按比例量程校準轉(zhuǎn)換范圍。為了把濕度檢測電路測出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送 CPU 處理，本系設計 選用了 A/D 轉(zhuǎn)換器 TLC549，它片型小 .采樣速度快 .功耗低 .價格便宜 . 控制簡單。 二． TLC549 轉(zhuǎn)換器件簡介 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)時鐘 .該時鐘與 I/O CLOCK 是獨立工作的 .無須特殊的速度或相位匹配 其工作時序如圖 所示 ,當 CS 為高時 .數(shù)據(jù)輸出 .(DATA OUT).端處于高阻狀態(tài) .此時 I/O CLOCK 不起作用 這種 CS 控制作用允 許在同時使用多片 TLC549 時 .共用以減少多路 .片 A/D 并用時的 I/O 控制端口 .一組通常的控制時序為 : (1) .將 CS 置低 內(nèi)部電路在測得 163。179。 下降沿后 .再等待兩個內(nèi)部時鐘上升沿和一個下降沿后 . 然后確認這一變化 . 最后自動將前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位 (D7)位輸出到 DATA OUT 端上 . (2)前四個 I/O CLOCK 周期的下降沿依次移出第 和第 5 個位()片上采樣保持電路在第 4 個 I/O CLOCK 下降沿開始采樣模擬輸入 . (3) 接下來的 3 個 I/O CLOCK 周期的下降沿將移出 第 8（ D DD0）個轉(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)動器 控制邏輯和輸出數(shù)據(jù) 內(nèi)部系統(tǒng)時鐘 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 工作時序圖 （ 4）最后 . 片上采樣保持電路在第 8 個 I/O CLOCK 周期的下降沿將移出第 8（ D D D0）個轉(zhuǎn)換位 保持功能將持續(xù) 4 個內(nèi)部時鐘周期， .然后開始進行 32個內(nèi)部時鐘周期的 A/D轉(zhuǎn)換 第 8 個 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 個內(nèi)部系統(tǒng)時鐘周期以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完成 如果 CS 為低時 I/O CLOCK 上出現(xiàn)一個有效干擾脈沖 .則微處理器 /控制器將與器件的 I/O 時序 失去同步 .若 CS 為高時出現(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)換過程。 在 36個內(nèi)部系統(tǒng)時鐘周期結(jié)束之前 . 實施步驟 (1)~~(4),可重新啟動一次新的A/D 轉(zhuǎn)換 .與此同時 .正在進行的轉(zhuǎn)換終止 .此時的輸出是前一次的結(jié)果而不是正在進行的轉(zhuǎn)換結(jié)果。 若要在特定的時刻采樣模擬信號應使第 8 個 I/O CLOCK 時鐘的下降沿與該時刻對應 .因為芯片雖在第 4 個 I/O CLOCK 時鐘下降沿開始采樣 .卻在第 8 個 I/O CLOCK 的下降沿開始保存。 顯示電路的設計 LED 數(shù)碼顯示管有兩種，一種是共陽極數(shù)碼 管，其內(nèi)部是由八個陽極相連接的發(fā)光二極管組成；另一種是共陰極數(shù)碼管，其內(nèi)部是由四個陽極相連接的發(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 共陽極 LED 數(shù)碼顯示管是將二極管的陽極連接在一起，形成共陽極 LED 數(shù)碼顯示塊的 公共端，該公共端接 +5v，在共陽極 LED 數(shù)碼顯示塊中如某個發(fā)光二極管的陰極為低電平時，該發(fā)光二極管被點亮；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 個數(shù)碼管的另一端通常稱為段選端，當顯示器的公共端接低電平，某個發(fā)光二極管的陽極接高電平時，該發(fā)光二極管被點亮。 用單片機驅(qū)動 LED 數(shù)碼管分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。 靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動電路具有鎖存功能，單片機將所要顯示的數(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 時間少。靜態(tài)顯示中，每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的 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，單片機再發(fā)送新的數(shù)據(jù)。 另一種方法是動態(tài)掃描顯示。由于單片機本生具有較強的邏輯控制能力，所以采用動態(tài)掃描軟件譯碼并不復雜。而且軟件譯碼其譯碼邏輯可隨意編程設定，不受硬件譯碼邏輯限制。采用動態(tài)掃描軟件譯碼地方式能大大簡化硬件電路結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)成本。它用分時地方法輪流控制各個顯示器地 COM 端 ，使各個顯示器輪流點亮。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮時間極為短暫，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，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 時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯 示驅(qū)動電路，使用的電路硬件較少；動態(tài)顯示需要 CPU 時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的 CPU 時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 本設計的顯示電路采用共陽 LED 四位數(shù)碼管和二位數(shù)碼管 ，位碼用 PNP 三極管驅(qū)動。 如圖 所示 19 圖 溫濕度 顯示電路 報警電路的設計 報警器的種類很多，比如：揚聲器、蜂鳴器等。本設計中選用壓電式蜂鳴器作為報警器。 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，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(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] 設計要求定時時間到時要有聲音提醒信號產(chǎn)生，可選擇 一只蜂鳴器來實現(xiàn)這一功能。壓電式蜂鳴器工作時約需 10mA 的驅(qū)動電流，并設計一個相應的驅(qū)動及控制電路。電路設計如圖 所示，蜂鳴器作為三極管 Q1 的集電極負載，當Q1 導通時，蜂鳴器發(fā)出鳴叫聲音， VT1 截止時，蜂鳴器不發(fā)聲。 蜂鳴器電路與單片機的接口： Q1 的基極接到單片機 P1 口的 引腳， 引腳作為輸出口使用。 當 =1 時， Q1 導通時，使蜂鳴器的兩個引腳間獲得將近 5V 的直流電壓，蜂鳴器中有電流通過，而產(chǎn)生蜂鳴音。當 =0 時， 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 蜂鳴器報警電路 按鍵電路的設計 本設計在按鍵上運用了按鍵 按鍵 按鍵 3 分別用于設置、設置 +、設置— ，三個按鍵與單片機 P3 口的 、 、 一一連接 ，如圖 所示： 圖 按鍵設置電路 21 第 4 章 系統(tǒng)調(diào)試 軟硬件的調(diào)試 暖風機 系統(tǒng) 的制作和調(diào)試， 利用溫度度傳感器來采集周圍環(huán)境的溫度 。根據(jù)設定溫度的不同 ，可適當調(diào)整 溫度正常范圍的區(qū)間值。當達不到或者超過范圍的通過報警電路進行報警。當再正常范圍內(nèi)時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試運行。根據(jù)實際情況可以修改 溫度的 初始范圍 ，以適應不同 地方，不同條件下 的 檢測 需要。根據(jù)所設計的電路參數(shù)和程序， 溫度檢 測的范圍為 0℃ +50℃、溫度誤差再? ℃， 系統(tǒng)調(diào)試完后應對測量誤差和重復一致性進行多次實驗分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達到實際使用的測量要求。 系統(tǒng)軟件設計 本設計 就是 以 AT89S52 單片機 為核心。它采用模塊化設計，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，當按下測量鍵時，主程序開始調(diào)用 549 讀取子程序、 DS18B20 讀取子程序、鍵處理子程序，并把測量結(jié)果用顯示子程序在數(shù)碼管上顯示出來，從而完成整個程序過程。 為了增強系統(tǒng)的可靠性，應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 ~ 端口 將采集到的信號 發(fā)送 給單片機進行處理，在單片機內(nèi)部處理后，通過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的采集，另外 549讀取子程序還需要通過 轉(zhuǎn)換后才能讓單片機讀取來完成信號的采集。 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 始 單片機初始化 讀取 TLC549 濕度值 數(shù) 據(jù) 處 理 鍵 處 理 設 置 讀取 DS18B20 溫度值 數(shù) 據(jù) 處 理 顯 示 結(jié) 束 溫度過限 蜂鳴器告警 23 圖 DS18B20 讀取子程序 圖 549 讀取子程序 開始 總 線 復 位 讀高位地位字節(jié)，并合并 數(shù) 據(jù) 處 理 是否滿足設限溫度？ 輸 出 數(shù) 據(jù) 結(jié) 束 產(chǎn)生報警 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，移位計數(shù)器為零 Y N 24 總 結(jié) 本設計系統(tǒng)采用了美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的單片機 AT89S52 芯片。以及其它常用芯片如：溫度傳 感器 DS18B 直流電機 等來設計 暖風機 電路，實現(xiàn)了溫濕度的讀取和顯示。本系統(tǒng)具有易安裝檢測、 軟件功能完善， 工作可靠、準確度高等優(yōu)點。 這次畢業(yè)設計給我的感受很深刻，使我第一次系統(tǒng)全面的回顧了大學三年所有的課程：模擬電路、數(shù)字電路、編程等等。從中 我還體會到了所學理論知識的重要性：知識掌握得越多，設計得就更全面、更順利、更好 。再有 學會了怎樣查閱資料和利用工具書。由于一個人不可能什么都學過，什么都懂， 更加不可能一學就通， 因此，當你在設計過程中需要用一些不曾學過的東西時，就要去有針對性地查找資料 。在設計過程中， 通過大量的查閱資料，認真研究教材，對單片機有了更為深刻的理解，在設計軟件時，須仔細的分析硬件電路，畫出程序流程圖，按著各部分模塊編寫程序。 畢業(yè)設計培養(yǎng)了嚴肅認真和實事求是的科學態(tài)度 和 吃苦耐勞的精神以及 嚴謹?shù)淖黠L ， 提高了交流溝通和團體協(xié)作能力。這些對我以后的工作都非常有幫助的。 25 致 謝 此次畢業(yè)設計，我遇到很多問題，通過向老師求教、和同學討論讓我知道真正完成一項設計是不容易的，在鞏固專業(yè)知識的同時也讓我學到了堅持和努力，在這里我要謝謝 趙高峰 老師的悉心 指 導，幫助解決畢業(yè)設計中遇到的許多問題，還不斷向我們傳授 分析問題和解決問題的辦法，并指出了正確的努力方向，使我在畢業(yè)設計過程中少走很多彎路。從他身上學到了很多東西，他認真負責的工作態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W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。并對多年來教導關(guān)心過我的老師表示深深的謝意和敬意。 26 參 考 文 獻 [1] 李光飛 (2022)． 單片機課程設計實例指導》（第 2 版） ． 北京航空航天出版社 。 [2] 張志良 (2022). 單片機原理及控制技術(shù)（第 2 版 ） .機械工業(yè)出版社 。 [3] 劉篤仁、韓保君 (2022). 傳感器原理及應用技術(shù) .． 機械工業(yè)出版社 。 [4] 劉華東 (2022).單片機原理與應用（第 2 版） .電子工業(yè)出版社 。 [5] 沙占友 (2022).智 能化集成溫度傳感器原理與應用 [M]． 機械工業(yè)出版社 。 [6] 賈伯年 (2022).傳感器技術(shù) ． 東南大學出版社 。 [7] 周志文 (2022).C 語言程序設計 ． 機械工業(yè)出版社 。 [8] 夏路易 (2022).電路原理圖與電路板設計教程 .北京希望電子出版社 。 [9] 趙亮、侯國銳 (2022)． 單片機 C 語言編程與實例 .人民郵電出版社 。 [10] 吉雷 (2022)． Protel99 從入門到精通 ． 西安電子科技大學出版社 。 27 三、源程序 define uchar unsigned char define uint unsigned int define ulong unsigned long include //導入頭文件 include //導入頭文件 include //導入頭文件 include //導入頭文件 sbit setdown =P3^5。//設置減 sb