【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器。引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。外接晶體振蕩器以及電容 C7 和 C8 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中，一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接的電容值的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性，其振的快速性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz,電容選擇電容值約為 22PF 的陶瓷電容。復(fù)位電路是外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路時(shí)復(fù)位引腳 RST 通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲。復(fù)位電路采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。鍵盤(pán)電路采用矩陣式鍵盤(pán)，鍵盤(pán)上的鍵按行列構(gòu)成矩陣，在行列的交點(diǎn)上都有對(duì)應(yīng)的一個(gè)鍵。行列方式是用 4 條 I/O 線組成行輸入口，用 2 條 I/O 線組成列輸出口，在行列線的每一個(gè)交點(diǎn)處，設(shè)置了一個(gè)按鍵，組成一個(gè) 4*2 的矩陣鍵盤(pán)。鍵盤(pán)電路，定義了 8 個(gè)鍵，分別是 “左移” 、 “右移” 、 “－” 、 “+”、 “確定” 、 “設(shè)溫度上限狀態(tài)” 、“設(shè)濕度上限狀態(tài)”以及手動(dòng)打開(kāi)排風(fēng)扇等功能鍵的設(shè)置。、 、 作 第 4 頁(yè)西華大學(xué)虛擬儀器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)行線，P0 P04 作列線。其原理設(shè)計(jì)圖如圖 32 所示： EA/圖 31 最小系統(tǒng)框圖 濕度測(cè)量電路 濕度測(cè)量電路實(shí)現(xiàn)環(huán)境濕度信號(hào)與頻率信號(hào)的轉(zhuǎn)換，其輸出的頻率信號(hào)與相對(duì)濕度值相對(duì)應(yīng)。其電路原理圖如圖 35 所示： UH圖 32 濕度信號(hào)測(cè)量電路HS1100 是電容濕度傳感器，在電路中它等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測(cè)環(huán)境濕度的增大而增大。在濕度測(cè)量電路中，將 HS1100 置于 555 振蕩電路中，并將電容的變化轉(zhuǎn)為與之成反比的電壓頻率信號(hào)，并直接被單片機(jī)的 連接。 第 5 頁(yè)西華大學(xué)虛擬儀器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)如圖 35 所示，集成定時(shí)器 555 芯片外界電阻 R1R15 與濕敏電容 RH 構(gòu)成了對(duì) C的充電電路，并將引腳 6 相連引入到片內(nèi)比較器，構(gòu)成一個(gè)典型的多些振蕩器，即方波發(fā)生器，這樣就能將環(huán)境濕度的變化轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)頻率的變化。另外，R17 是防止輸出短路的保護(hù)電阻，R16 用于平衡溫度系數(shù)。系統(tǒng)的振蕩電路兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的交替過(guò)程如下：首先電源 Vcc 通過(guò) R1R15 向 C 充電，經(jīng) T 充電時(shí)間后，Uc 達(dá)到芯片內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，約 ，此時(shí)輸出引腳3 又由低電平躍升為高電平。如此周而復(fù)始，形成方波輸出。其中，充放電時(shí)間為：T 充電=C(R14+R15)In2 (31)T 放電=CR15In2 (32)因而，輸出的方波頻率為：f=1/(T 充電+T 放電)=1/[C(R14+2R15)In2] (33)通過(guò)這種信號(hào)轉(zhuǎn)換方式，濕度測(cè)量電路就能將濕度信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，并將之送入單片機(jī)的計(jì)數(shù)器 T0，計(jì)數(shù)除 1S 的脈沖個(gè)數(shù)，即振蕩器的輸出頻率，然后進(jìn)行頻率和相對(duì)濕度信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，這樣就可以測(cè)出環(huán)境的濕度信號(hào)。 溫度測(cè)量電路 溫度檢測(cè)采用基于單總線數(shù)字傳感器 DQ 接 用于溫度的采集和數(shù)據(jù)的輸出其原理圖設(shè)計(jì)如圖 37 所示：圖 33 溫度信號(hào)檢測(cè)電路 系統(tǒng)電源電路嵌入式控制系統(tǒng)的 MCU 都需要一個(gè)穩(wěn)定的工作電壓才能可靠工作。一般可采用線性穩(wěn)壓器件（如 78XX 系列三端穩(wěn)壓器件）作為電壓調(diào)節(jié)器和穩(wěn)壓器件，來(lái)將較高的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?MCU 所需的工作電壓。這種線性穩(wěn)壓電源的工作方式在工作中會(huì)有很大的“熱損失” ，其工作效率僅為 30%~50%。而開(kāi)關(guān)電源調(diào)節(jié)器則是以完全導(dǎo)通或關(guān)斷的方式工作，工作時(shí)要么是大電流流過(guò)低導(dǎo)通電壓的開(kāi)關(guān)管，要么是完全截止無(wú)電流流過(guò)。因此，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的功耗極低，而且其平均工作效率可達(dá) 70%~90%。.在相 第 6 頁(yè)西華大學(xué)虛擬儀器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)同電壓降的條件下，開(kāi)關(guān)電源調(diào)節(jié)器件與線性穩(wěn)壓器件相比，具有少得多的“熱損失” 。因此開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源可大大減少散熱片體積和 PCB 板的面積，甚至在大多數(shù)情況下不需要裝散熱片。采用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源來(lái)替代線性穩(wěn)壓電源作為 MCU 電源的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是：開(kāi)關(guān)管的高頻通斷特性和串聯(lián)濾波電感的使用對(duì)來(lái)自于電源的高頻干擾具有較強(qiáng)的抑制作用。此外，由于開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源“熱損失”的減少，設(shè)計(jì)時(shí)還可提高穩(wěn)壓電源的輸入電壓，這有助于提高交流電壓抗跌落干擾的能力。因此系統(tǒng)采用以開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源芯片 LM2576 為核心的電源電路。由于 STC89C52 單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)供電電壓為 5V，而且系統(tǒng)內(nèi)部大多數(shù)的供電要求都是+5V ，因此系統(tǒng)采用+5V 電源直接供電。系統(tǒng)選用了美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓集成電路 LM2576，LM2576 內(nèi)部集成了一個(gè)固定的振蕩器，只須極少外圍器件便可構(gòu)成一種高效的穩(wěn)壓電路。而且 LM2576 的熱損失較小，內(nèi)部還有完善的保護(hù)電路，因此可以減小散熱片的體積，甚至在大多數(shù)情況下不需散熱片。電源的輸出部分上所接的電感和電容起濾波的作用，當(dāng) output 輸出為高電平時(shí)，電感電流達(dá)到平衡。確定輸出電壓為 5V，并根據(jù) LM2576 的最大輸入電壓線和最大負(fù)載電流線，確定了電感的值選取為 330UH/1A。輸出電容 C4 是用來(lái)對(duì)輸出濾波以及提高環(huán)路的穩(wěn)定的。其電路原理圖如圖 38 所示：123IN45LM7C0uFDGV8RKWpedback、EOUTP_SY圖 34 電源模塊原理圖 繼電器控制模塊系統(tǒng)通過(guò)繼電器去控制外部設(shè)備的啟動(dòng)與停止，以達(dá)到控制室內(nèi)溫度、濕度的目的。繼電器的驅(qū)動(dòng)可以通過(guò)晶體管、放大器和多路模擬開(kāi)關(guān)，考慮到系統(tǒng)的成本和穩(wěn)定性，系統(tǒng)采用多路模擬開(kāi)關(guān) CD4066 去控制繼電器的吸合和釋放。 第 7 頁(yè)西華大學(xué)虛擬儀器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)R221KVCCJDQ2JDQT71D51N4148123J 、 、 、 、R141KVCCJDQ1JDQT71D41N4148123J 、 、 、 、R231KVCCJDQ3JDQT71D61N4148123J 、 、 、 、R261KVCCJDQ4JDQT71D71N4148123J 、 、 、 、P10P11P12P1 、 、 、 、 、 、T99013T109013T119013T129013圖 35 繼電器控制電路 LCD12864 顯示電路 圖 36 顯示電路 第 8 頁(yè)西華大學(xué)虛擬儀器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 報(bào)警電路報(bào)警電路由一個(gè)三極管接一個(gè)蜂鳴器實(shí)現(xiàn)。CPU 發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)控制蜂鳴器響。其原理圖如圖 314 所示 、T1902R3KVCGND5476XP.圖 37 報(bào)警電路 串口通信電路系統(tǒng)通過(guò)串口將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)上傳到 PC 機(jī)，以達(dá)到上位機(jī)監(jiān)測(cè)的目的。其原理設(shè)計(jì)圖如圖 315 所示：系統(tǒng)采用 RS232 總線，進(jìn)行上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信。系統(tǒng)中下位機(jī)的串口信號(hào)是 TTL 電平，因此需外加電平轉(zhuǎn)換電路。故下位機(jī)選用的 RS232通信芯片為 Maxim 公司的 MAX232BO/EAIM_Sin+outL38 串口通信電路 第 9 頁(yè)西華大學(xué)虛擬儀器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)4 軟件設(shè)計(jì)本章將介紹軟件的總體設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用了功能模塊化的軟件實(shí)現(xiàn)方法，這樣軟件的總體設(shè)計(jì)就變得清晰了。軟件設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的思想就是采用模塊化設(shè)計(jì)，所謂模塊化，就是把一個(gè)大的任務(wù)分解成若干個(gè)小任務(wù)，分別編制實(shí)現(xiàn)這些小任務(wù)的子程序，然后將子程序按照總體要求組裝起來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)大任務(wù)了。這種思路對(duì)于可重復(fù)使用的子程序顯得尤為優(yōu)越，因?yàn)椴粌H程序結(jié)構(gòu)清晰，而節(jié)約程序存儲(chǔ)空間。系統(tǒng)整體軟件設(shè)計(jì)包括管理程序和控制程序兩部分，管理程序包括 LED 顯示的動(dòng)態(tài)刷新、控制指示燈、處理鍵盤(pán)的掃描和響應(yīng)。控制程序是對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行采樣、數(shù)據(jù)處理、根據(jù)控制、算法進(jìn)行計(jì)算和輸出等?？刂瞥绦虬〝?shù)據(jù)采樣，數(shù)字處理、上下限報(bào)警處理等。下位機(jī)程序主要包括主程序、溫濕度信號(hào)采集轉(zhuǎn)換程序、存儲(chǔ)程序、鍵盤(pán)掃描程序、顯示程序和串口通信程序，這些程序主要由 Keil C51 實(shí)現(xiàn)。Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具， Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，Keil C51 軟件編譯后