【文章內(nèi)容簡介】 ℃2) 電流輸出: 1μA/K3) 電源電壓:4～30v(直流)4) 精度:℃5) 重復(fù)性:177?！?) 輸出阻抗:約為10MΩ7) 長期漂移:177?！?月 溫度傳感器采樣放大電路溫度傳感器采集的溫度信號(hào)是模擬信號(hào)，需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。某些結(jié)型半導(dǎo)體器件，例如二極管和三極管對(duì)溫度呈現(xiàn)出敏感性，因而可用作溫度敏感元件，因此可以利用這個(gè)特性，從它的輸出電量的大小直接換算，而得到絕對(duì)溫度值。AD590便是根據(jù)此原理制造的一種半導(dǎo)體集成溫度傳感器。單片機(jī)SPCE061A的輸入信號(hào)是電壓值，電壓范圍是OV～5V，而AD590采集的溫度信號(hào)是電流信號(hào)，電流的量值是微安級(jí)，所以AD590傳感器采集的溫度信號(hào)還不能直接輸入到單片機(jī)中，需要進(jìn)行電流/電壓的轉(zhuǎn)換，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并且對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大。以適應(yīng)ADC0809芯片的輸入要求。因此，本文采用10KΩ電阻與AD59O串聯(lián)對(duì)傳感器進(jìn)行電壓取樣。在電阻上得到與絕對(duì)溫度成正比的電壓輸出Vo(1mV/K)。當(dāng)溫度變化時(shí)，AD59O會(huì)產(chǎn)生變化的電流，而且AD590的輸出是與絕對(duì)溫度(K)成正比的，其在0℃，為了使AD590的輸出與攝氏溫度(℃)成比例關(guān)系[14]，作如下處理。經(jīng)OPA1將電流轉(zhuǎn)換成電壓，再由OPA2做零位調(diào)整，最后由OPA3反向放大10倍。第一個(gè)步驟:先調(diào)AD59O的可變電阻器VR1。如以0℃為參考值，；第二個(gè)步驟:調(diào)整VR2，使0℃=OV(反相，零位調(diào)整)；第三個(gè)步驟:調(diào)VR3，使此時(shí)OPA3放大10倍。 采樣放大電路另外，出于經(jīng)濟(jì)性和數(shù)據(jù)采集特點(diǎn)的考慮，本文決定采用多路開關(guān)來對(duì)4路傳感器信號(hào)進(jìn)行分時(shí)采集，這樣可以使4↗路信號(hào)共用一個(gè)放大器，而又不影響電路的特性。模擬開關(guān)CD4051的選通地址A0～A2單片機(jī)的控制。就完成了從溫度電流信號(hào)到A/D轉(zhuǎn)換器標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換。前面已談到AD590及其測(cè)量調(diào)理電路如何實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)的輸出，該電壓信號(hào)為模擬量，為了溫度信號(hào)的引入，必須進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。對(duì)于單片機(jī)接口的模擬信號(hào)采集，軟件設(shè)計(jì)為對(duì)每個(gè)端口進(jìn)行分時(shí)采集。 轉(zhuǎn)向器控制電路設(shè)計(jì) 與家用空調(diào)不同，汽車空調(diào)制冷制熱是靠風(fēng)道的切換來實(shí)現(xiàn)的，制熱模式轉(zhuǎn)向制熱風(fēng)道，風(fēng)從裝有水箱的風(fēng)道吹出，水箱中的水是發(fā)動(dòng)動(dòng)的冷卻水，含有熱量：當(dāng)處于制冷模式是，轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向制冷風(fēng)道，壓縮機(jī)工作，蒸發(fā)器溫度降低，風(fēng)機(jī)吹出的風(fēng)通過蒸發(fā)器，達(dá)到制冷的目的。在汽車內(nèi)，外風(fēng)循環(huán)和除霜運(yùn)行，分別通過兩轉(zhuǎn)向器來控制。每個(gè)轉(zhuǎn)向器的內(nèi)部都有小電機(jī)，通過內(nèi)部的蝸桿，齒輪等傳動(dòng)裝置來驅(qū)動(dòng)與齒輪相配合的擺臂，這個(gè)擺臂又與外部的連桿機(jī)構(gòu)來轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)門。齒輪上裝有磁極，它與轉(zhuǎn)向器內(nèi)部電路板得霍爾元件來決定轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)動(dòng)的位置，從而確定風(fēng)門所轉(zhuǎn)的角度。 轉(zhuǎn)向器工作電壓為+12V，“WAY”和“D”是轉(zhuǎn)向器的控制端，“H1”和“H2”是轉(zhuǎn)向器位置反饋信號(hào)。單片機(jī)的“IOB4”通過轉(zhuǎn)向器“D”控制轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)動(dòng)，“IOB7”通過轉(zhuǎn)向器的“WAY”控制正反轉(zhuǎn)， “IOA15” “IOA14”分別接受來自轉(zhuǎn)向器 “H1” “H2”的霍爾位置反饋信號(hào)，單片機(jī)根據(jù)該反饋信號(hào)，控制轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。．DWAYVCCH1H2P03P02P01 人機(jī)接口的設(shè)計(jì)一LED顯示和鍵盤LED顯示和簡易鍵盤是汽車空調(diào)智能溫控系統(tǒng)的人機(jī)接口，車廂內(nèi)的測(cè)量溫度和設(shè)定溫度由LED顯示,通過鍵盤，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的“軟關(guān)機(jī)”和恢復(fù)“正常運(yùn)行狀態(tài)”，可以切換“自動(dòng)”和“手動(dòng)”工作模式。在“自動(dòng)模式”下能夠通過輸入溫度設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)車廂溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)；而在“手動(dòng)模式”下可以直接改變混合風(fēng)的開度，實(shí)現(xiàn)車廂溫度的人工調(diào)節(jié)。用8255擴(kuò)展并行I/O接口構(gòu)成的鍵盤和四位七段LED顯示器接口電路。另外，當(dāng)其發(fā)光時(shí)，表示風(fēng)門處于最大開度位置。 8255和A589C52的硬件連接8255是一種可編程的并行I/O接口芯片，其內(nèi)部含有三個(gè)8位數(shù)據(jù)端口A、B、C，都可以選擇作為輸入或輸出。有A組和B組兩組控制電路，A組控制電路控制端口A和端口C的上半部分(PC7～PC4)；B組控制電路控制端口B和端口C的下半部分(PC3～PC0)。8255中的三個(gè)端口以及內(nèi)部的一個(gè)控制寄存器，由AA0來加以選擇。另外，8255有三種工作方式:基本輸入/輸出方式(方式0)，這種方式下，A、B、C端口任何一個(gè)都可以作簡單的輸入/輸出操作，不需要應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)；輸入/輸出方式(方式l)，端口A、B、C借助于C口一些引腳選通或應(yīng)答或聯(lián)絡(luò)信號(hào)；帶選通的雙向總線輸入/輸出方式(方式2)，此方式只適用A口，由PC3～PC7提供選通、聯(lián)絡(luò)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)總線數(shù)據(jù)的規(guī)化傳送。為了簡化接口，且不必引入反饋閉環(huán)控制，故本文采用方式0工作。在此，單片機(jī)的P0口線既作地址線使用又作為數(shù)據(jù)線使用，具有雙重功能，因此需采用復(fù)用技術(shù)，對(duì)地址和數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，為此在構(gòu)造地址總線時(shí)要增加一個(gè)8位鎖存器，本文采用的地址鎖存器是74LS373。首先由鎖存器暫存并為系統(tǒng)提供低8位地址，其后P0線就作為數(shù)據(jù)線使用。即AT89C52的P0口輸出的低8位地址增加74LS373后再與8255的AD0～AD7相接，地址鎖存用ALE在74LS373鎖存。其中，A，訪問8255的I/O口[8]。 LED顯示器1) LED的動(dòng)態(tài)顯示 本文中控制系統(tǒng)的顯示器采用四位七段LED顯示器[7]，其中前兩位用于顯示溫度設(shè)定值，后兩位用于顯示溫度測(cè)量值。另外，LED顯示有動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種顯示方式，其中靜態(tài)顯示方式的編程較容易，但占用口線資源較多。在本論文的設(shè)計(jì)中，四位七段LED顯示器采用動(dòng)態(tài)顯示方式。段選線接8255的PA口，位選線接8255PB口的PB0～PB3。由于各位的段選線并聯(lián)，段選碼的輸出對(duì)各位來說都是相同的，在同一時(shí)刻，如果各位的位選線都處于選通狀態(tài)的話，四位LED將顯示同樣的字符；如果采用掃描顯示方式，在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，其他各位處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)在段選線上輸出該位要顯示的字符的字型碼，這樣在此時(shí)四位LED中只有選通的那一位顯示出字符，而其他三位是熄滅的。同樣在下一時(shí)刻只讓下一位處于選通狀態(tài)，其他的處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)段選線輸出該位要顯示字符的字型碼，在這一時(shí)刻只有選通的位有輸出。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出要顯示的字符，雖然這些字符不是同時(shí)出現(xiàn)，但由于人的視覺留現(xiàn)象，只要各位的顯示間隔足夠短，則會(huì)造成同時(shí)顯示的假象。2) LED顯示的驅(qū)動(dòng)技術(shù) LED顯示器的驅(qū)動(dòng)是一個(gè)重要的問題，驅(qū)動(dòng)能力不夠，顯示亮度就低，驅(qū)動(dòng)器長期在超負(fù)荷下運(yùn)行則容易損壞。對(duì)于靜態(tài)顯示,LED的驅(qū)動(dòng)較為簡單，只要驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力與顯示的工作電流相匹配即可，而且只須考慮段的驅(qū)動(dòng)。動(dòng)態(tài)顯示則不然，由于一位數(shù)據(jù)的顯示由段和位選信號(hào)共同完成的，必須同時(shí)考慮段和位的驅(qū)動(dòng)，段的驅(qū)動(dòng)能力決定了位的驅(qū)動(dòng)能力:當(dāng)段驅(qū)動(dòng)能力確定后，要考慮極端的情況，即該位中各個(gè)段全部點(diǎn)亮，則位的驅(qū)動(dòng)電流為各段驅(qū)動(dòng)電流之和。選擇晶體三極管C9013為驅(qū)動(dòng)器，各個(gè)三極管工作于開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)段、位選通時(shí)，，取限流電阻60Ω，則段的峰值電流為:(5－－－)/60≈50mA，因顯示器為四位LED顯示，所以平均電流為50/4＝，顯示器為七段，故位驅(qū)動(dòng)電流為507=350mA，滿足七段LED顯示的要求。 鍵盤工作原理簡易鍵盤中的“UP”鍵、“DOWN”鍵和“AUTO”鍵跨接在8255相應(yīng)的PC0～PC2線上，此時(shí)，8255的PC口為輸入。同時(shí)，3個(gè)按鍵的行線通過一個(gè)與門接到CUP的外部中斷引腳上，當(dāng)鍵盤上沒有鍵閉合時(shí)，列線都輸出高電平，引腳也為高電平。一旦鍵盤上有鍵閉合，引腳就變?yōu)榈碗娖?，向CUP發(fā)出中斷請(qǐng)求。再用軟件查詢的方法判別是否真的有鍵按下和確定是哪個(gè)鍵被按下。另外，系統(tǒng)的軟開關(guān)按鍵“ON/OFF”，按鍵在沒有閉合時(shí)，該按鍵采用掃描查詢的工作方式，當(dāng)檢測(cè)到氏輸入為低電平時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在“正常運(yùn)行模式”和“軟關(guān)機(jī)模式”之間切換。 串行存儲(chǔ)及系統(tǒng)監(jiān)控電路的設(shè)計(jì) 監(jiān)控芯片X25045功能介紹為提高單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，采用帶看門狗定時(shí)器、帶上電復(fù)位和電源電壓監(jiān)控的電路成為一種趨勢(shì)。另外，在單片機(jī)系統(tǒng)中常常需要在線進(jìn)行某些參數(shù)的設(shè)置和修改，且掉電后數(shù)據(jù)保持不變，往往會(huì)用到串行EERPOM。Xicor公司生產(chǎn)的X25045芯片將看門狗定時(shí)器、上電復(fù)位、電源電壓監(jiān)控和串行EEPROM集成在一片8只引腳的芯片內(nèi)，與單片機(jī)的接口非常簡單，簡化了系統(tǒng)硬件，提高了可靠性，降低了成本和功耗，是組成單片機(jī)系統(tǒng)的理想器件之一[15]。1) 功能簡介看門狗X25045的看門狗定時(shí)器對(duì)單片機(jī)提供獨(dú)立的保護(hù)系統(tǒng)。該定時(shí)器共有20Oms、600ms、可由用戶編程選擇。在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，若單片機(jī)沒有訪問X25045(即表示系統(tǒng)出現(xiàn)故障)，看門狗將輸出RESET信號(hào)，將其RESET輸出端置為高電平。延時(shí)約200ms后，RESTE端由高電平變?yōu)榈碗娖?，將單片機(jī)復(fù)位。電壓監(jiān)控上電時(shí)，經(jīng)過約200ms的穩(wěn)定時(shí)間RESET信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖?；掉電時(shí)，RESTE信號(hào)立即變?yōu)楦唠娖街敝岭娫措妷夯謴?fù)穩(wěn)定為止。這樣就保證了單片機(jī)可靠復(fù)位以及電源電壓不穩(wěn)定時(shí)，單片機(jī)不會(huì)出現(xiàn)死機(jī)和誤動(dòng)作。X25045片內(nèi)帶64字節(jié)串行EEPROM，每個(gè)字節(jié)可擦寫10萬次以上，數(shù)據(jù)可保存100年以上，具有可編程塊鎖定功能，用三總線串行1/0接口便可進(jìn)行讀寫操作2) 工作原理X25045內(nèi)部有一個(gè)8位的指令寄存器，單片機(jī)通過對(duì)指令寄存器寫命令實(shí)現(xiàn)對(duì)X25045的操作。指令、地址和數(shù)據(jù)均以高位在前的方式串行傳送，EEPROM讀(READ)、寫(WRITE)命令中的第三位是EEPROM地址的高位A8，用于選擇器件的上半部或下半部。另外，X25045有一個(gè)8位的狀態(tài)寄存器，它由RDSR和WRSR命令進(jìn)行讀寫WIP位為寫EEPROM忙位，是只讀位。WIP為“0”,表示沒有進(jìn)行EEPROM寫操作，可以寫EEPROM操作，WIP為“1”，表示正在進(jìn)行EEPROM寫操作，此時(shí)不能向EEPROM寫數(shù)據(jù)。WIP位由WRNE指令設(shè)定為1:在