【文章內(nèi)容簡介】 ]。 顯示電路的設(shè)計(jì)常用的LED顯示器有7段和“米”字段之分。這種顯示器有共陽極和共陰極兩種。共陰極LED的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。LED數(shù)碼管的a～g七個(gè)發(fā)光二極管，加正電壓的發(fā)光，加零電壓的不能發(fā)光，不同亮暗的組合就能形成不同的字符，這種組合稱為字型碼。共陰極和共陽極的字型碼是不同的。 LED字型顯示代碼表顯示段 符 號十六進(jìn)制代碼dpgfedcba共陰極共陽極0001111113FHC0H10000011006HF9H2010110115BHA4H3010011114FHB0H40110011066H99H5011011016DH92H6011111017DH82H70000011107HF8H8011111117FH80H9011011116FH90H 上位機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的電路設(shè)計(jì)芯片內(nèi)有一個(gè)全雙工的串行口，具有四種工作方式，并具有多機(jī)通訊的特點(diǎn)，該串行口不僅可以和終端、系統(tǒng)主機(jī)等進(jìn)行通訊，而且也可以作為AT89C系列單片機(jī)之間的通訊口。大的串行口和其他標(biāo)準(zhǔn)串行接口芯片一樣，輸入、輸出均為TTL高電平。這種以TTL電平傳輸數(shù)據(jù)的方式，抗干擾能力差、傳輸距離短。為了提高串行通訊的可靠性，增大通訊距離，在實(shí)際應(yīng)用中一般采用標(biāo)準(zhǔn)串行接口，如RS232C，RS422A，RS485等標(biāo)準(zhǔn)串行接口。RS232C是異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線，它包括了按位串行傳輸?shù)碾姎夂蜋C(jī)械方面的規(guī)定。其機(jī)械指標(biāo)規(guī)定：RS232C接口通向外部的連接器（插針插座）是一種“D”型25插頭。在微機(jī)通訊中，通常被使用的RS232C接口信號只有九根引腳，如上圖中RS232C所示。在這九個(gè)引腳中通常只使用三個(gè)：TXD（發(fā)送數(shù)據(jù)）、RXD（接收數(shù)據(jù)）、RTS（請求發(fā)送）。在電氣特性規(guī)定中，RS232C采用負(fù)邏輯，即：邏輯“1”表示 3V～15V ；邏輯“0”表示 +3V～+15V。因此，RS232C不能直接與TTL電平直接相連，使用時(shí)必須加上適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換電路才能不使TTL電路燒毀[7]。雖然RS232C應(yīng)用廣泛，而且一般的PC機(jī)也均有RS232C的標(biāo)準(zhǔn)接口，但由于其信號傳輸?shù)淖畲箅娎|長度為30米，最高傳輸速率為20KB/S, 有效傳輸距離較短, 數(shù)據(jù) PC上位機(jī)RS232C至RS485的轉(zhuǎn)換電路及其與單片機(jī)AT89C52的連接速低，因此一般情況下不得不將RS232C接口轉(zhuǎn)換為RS485接口進(jìn)行操作。RS485為半雙工的一種多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，它允許雙導(dǎo)線上一個(gè)發(fā)生器驅(qū)動32個(gè)負(fù)載設(shè)備。負(fù)載設(shè)備可以是發(fā)生器、接收器和收發(fā)器。RS485標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定在何時(shí)控制發(fā)送器發(fā)送或者接收器接受數(shù)據(jù)?！?”，在+“0”；“1”，在+“0”。RS485數(shù)據(jù)傳輸速率最高為10Mbit/s，最大電纜長度為1200m。利用單片機(jī)的串行口，可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)之間的點(diǎn)對點(diǎn)串行異步通信。，同樣RS485也不能直接與AT89C52相連，必須進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換。在本設(shè)計(jì)中，利用75176將RS485的電平轉(zhuǎn)換為TTL電平，這樣就可以通過RS485標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與AT89C52的通信。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制在本設(shè)計(jì)中，參數(shù)溫度檢測出來后送單片機(jī)并與其中存放的通過鍵盤（上位機(jī)）設(shè)定好的上、下限相比較，如果檢測出來的參數(shù)在設(shè)定的上、下限范圍內(nèi)，系統(tǒng)則不動作，繼續(xù)通過傳感器檢測；如果參數(shù)越限，則單片機(jī)發(fā)出控制信號，通過繼電器線圈的吸合去控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。在此系統(tǒng)中，繼電器選用過電流繼電器。一般的過電流繼電器所需要的驅(qū)動電流為安級，幾十到幾百安不等。而從單片機(jī)I/O口出來的電流為mA級，大多數(shù)為幾百毫安左右。因此在單片機(jī)發(fā)出控制信號后應(yīng)再經(jīng)一個(gè)三極管放大去驅(qū)動繼電器的銜鐵吸合。三極管的放大倍數(shù)選為100即可，這樣就可以實(shí)現(xiàn)溫度的自動控制調(diào)節(jié)。半導(dǎo)體制冷器是根據(jù)熱電效應(yīng)技術(shù)的特點(diǎn)，采用特殊半導(dǎo)體材料熱電堆來制冷，能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)換為熱能，效率較高。半導(dǎo)體制冷片由許多N型和P型半導(dǎo)體之顆粒互相排列而成，而N P之間以一般的導(dǎo)體相連接而成一完整線路，通常是銅、鋁或其他金屬導(dǎo)體，最後由兩片陶瓷片像夾心餅乾一樣夾起來，陶瓷片必須絕緣且導(dǎo)熱良好，通上電源之后，冷端的熱量被移到熱端，導(dǎo)致冷端溫度降低，熱端溫度升高。 本控制系統(tǒng)是對冷庫進(jìn)行溫度監(jiān)控，在本系統(tǒng)中采用的是高阻抗小功率加熱電阻絲進(jìn)行溫度的小范圍調(diào)節(jié)。 半導(dǎo)體降溫片工作原理圖 執(zhí)行機(jī)構(gòu)和單片機(jī)的連接 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)采用模擬聲音集成芯片KD29561 報(bào)警。它有多種不同的聲音(機(jī)槍、警笛、救護(hù)車、消防車聲) ,用戶可以自主選擇自己喜愛的聲音。 聲光報(bào)警電路聲光報(bào)警電路() 與AT89C52 口相連接,當(dāng)溫度在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)時(shí), 為高電平,通過74LS04 轉(zhuǎn)換為低電平,聲光報(bào)警電路不工作,發(fā)光二極管光顯為綠色,當(dāng)溫度在設(shè)定溫度范圍外時(shí),則為低電平,通過74LS04 轉(zhuǎn)換為高電平,聲光報(bào)警電路中的發(fā)光二極管發(fā)光為紅色、鳴叫,發(fā)出聲光報(bào)警信號。總原理圖見附圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)完成之后，就要進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試。如果沒有軟件來控制硬件電路和外圍設(shè)備，系統(tǒng)仍然是不完善的。在監(jiān)控系統(tǒng)中，軟件的編制需要符合以下基本要求：1)易理解、易維護(hù)。通常是指軟件系統(tǒng)容易閱讀和理解，容易發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤，容易修改和補(bǔ)充。由于檢測控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)人員很難在短時(shí)間內(nèi)就對整個(gè)系統(tǒng)理解無誤，應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試不可能一次就完成，有些問題是在運(yùn)行中逐步暴露出來的，這就要求編制的軟件容易理解和完善。2)實(shí)時(shí)性。實(shí)時(shí)性是監(jiān)測控制系統(tǒng)的普遍要求，既要求系統(tǒng)及時(shí)相應(yīng)外部事件的發(fā)生，并及時(shí)給出處理結(jié)果。3)可測試性。檢測控制系統(tǒng)軟件的可測試性具有兩方面的含義：其一是指比較容易地制定出測試準(zhǔn)則，并根據(jù)這些準(zhǔn)則對軟件進(jìn)行測定；其二是指軟件設(shè)計(jì)完成后，首先在模擬環(huán)境下運(yùn)行，經(jīng)過靜態(tài)分析和動態(tài)仿真運(yùn)行，證明準(zhǔn)確無誤后才可以投入實(shí)際運(yùn)行。4)準(zhǔn)確性。準(zhǔn)確性對檢測控制系統(tǒng)具有重要意義。系統(tǒng)中要進(jìn)行大量運(yùn)算，算法的正確性和準(zhǔn)確性對控制結(jié)果有直接影響，應(yīng)次在算法的選擇、位數(shù)選擇方面要適合要求。5)可靠性。可靠性是檢測控制軟件最重要的指標(biāo)之一，它要求兩方面的意義：一試運(yùn)行參數(shù)環(huán)境變化時(shí)，軟件都能可靠運(yùn)行并給出正確結(jié)果，也就是要求軟件具有自適應(yīng)性；二是工業(yè)環(huán)境極其惡劣，干擾嚴(yán)重，軟件必須保證在嚴(yán)重干擾條件下也能可靠運(yùn)行，這對檢測控制系統(tǒng)尤為重要。 開發(fā)語言和開發(fā)環(huán)境單片機(jī)的編程語言常用的有兩種，一種是匯編語言，一種是C語言。本設(shè)計(jì)中采用匯編語言編程，下面了解其基本概念和主要優(yōu)點(diǎn)。匯編語言是單片機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)語言。它的特點(diǎn)是使開發(fā)人員能夠充分的對單片機(jī)硬件資源進(jìn)行管理和操作。所謂匯編語言就是用助記符、符號和數(shù)字等來表示指令的程序語言，容易理解和記憶，與機(jī)器語言是一一對應(yīng)的。它是為了彌補(bǔ)機(jī)器語言不易記憶，不易查錯(cuò)和不易修改而產(chǎn)生的一種低級語言。所謂程序設(shè)計(jì)就是用計(jì)算機(jī)能夠識別的語言，把需要解決的問題的步驟描述出來單片機(jī)不像其他微型計(jì)算機(jī)有自己的系統(tǒng)軟件，所有的單片機(jī)程序均需要用戶自己設(shè)定程序。到目前為止，雖然已經(jīng)有絕大部分的單片機(jī)都能夠在一些高級語言環(huán)境下編程，但匯編語言也有許多優(yōu)點(diǎn)是其他高級語言所不具有的。如：程序結(jié)構(gòu)緊湊、占用的內(nèi)存和CPU資源少；程序簡短、執(zhí)行速度快；與計(jì)算機(jī)內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)緊密、能充分發(fā)揮硬件的作用；實(shí)時(shí)性強(qiáng)、適用于實(shí)時(shí)檢測控制系統(tǒng)[9]。匯編語言的程序設(shè)計(jì)步驟主要包括：分析問題、確定思路、畫流程圖、編寫程序、程序調(diào)試。這些步驟在軟件設(shè)計(jì)中將一一體現(xiàn)。 系統(tǒng)軟件資源分配和各芯片端口地址在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，充分考慮了與硬件電路有機(jī)結(jié)合，利用單片機(jī)的優(yōu)異特性實(shí)現(xiàn)對溫度檢測控制。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，在主程序下分成若干彼此獨(dú)立的功能模塊，如溫度采集模塊，鍵盤輸入模塊，顯示輸出模塊，繼電器控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出模塊，串行口通訊模塊等[10]。在各模塊設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)考慮系統(tǒng)資源的分配和各芯片端口地址。由硬件接線圖可以得到如下地址：1）8155既可以用來做擴(kuò)展的I/O口使用，也可以用作RAM使用，在本系統(tǒng)中，8155用作I/O口來使用，各端口地址如下：控制口地址：7E00H PA端口地址：7E01HPB端口地址：7E02H PC端口地址：7E03H2）通過鍵盤設(shè)定的溫度上限放在：46H，下限放在：47H3）ADC0809通道0為溫度轉(zhuǎn)換口，其地址為：7FF8H 4）ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)果存放在：40H。 轉(zhuǎn)換的數(shù)字量再經(jīng)過處理得到溫度值所對應(yīng)的BCD碼，最終結(jié)果存放在：42H。再將個(gè)位和十位依次分離，放要顯示的結(jié)果到內(nèi)存單元。溫度十位放在：30H，個(gè)位存放在：31H 主程序模塊系統(tǒng)的主程序系統(tǒng)初始化，中斷優(yōu)先級設(shè)定以及判斷調(diào)用各模塊程序的先后順序，即要實(shí)現(xiàn)個(gè)模塊程序之間的鏈接。在本設(shè)計(jì)中，溫度上、下限的設(shè)定值可以通過鍵盤設(shè)置，也可以通過PC機(jī)設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)對冷庫的遠(yuǎn)程控制[11]。因此，在系統(tǒng)初始化完成后，根據(jù)條件選擇所需要的過程即可。PC機(jī)遠(yuǎn)程控制調(diào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制程序調(diào)顯示子程序調(diào)溫度轉(zhuǎn)換子程序調(diào)中斷子程序調(diào)A/D轉(zhuǎn)換子程序需重新設(shè)定嗎？調(diào)溫度設(shè)定子程序調(diào)鍵盤輸入子程序?qū)懭氤跏蓟绦蜷_始NY調(diào)報(bào)警子程序 主程序框圖 初始化子程序模塊程序的初始化模塊在任何硬件系統(tǒng)中都是必不可少的一部分。程序初始化是對系統(tǒng)中所使用到的模塊進(jìn)行初始設(shè)置，其目的就是為了讓硬件模塊符合在控制軟件中的使用要求。對硬件所使用到的內(nèi)部資源和外部資源，必須一一進(jìn)行初始化設(shè)置，同時(shí)還需要對單片機(jī)的一些外圍電路進(jìn)行初始化設(shè)置。在此系統(tǒng)中，用到了兩次中斷。一次是在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后采用了一次中斷，用來讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果和啟動下一次轉(zhuǎn)換，還有就是PC上位機(jī)遠(yuǎn)程控制用到了另一個(gè)中斷[12]。開始結(jié)束將控制字送8155的控口寫控制字并送累加器A 8155的初始化 鍵盤輸入子程序模塊在本設(shè)計(jì)中，鍵盤采用掃描法得到鍵碼值，與前面相對應(yīng)的鍵盤鍵碼值如下：（從左向右，從上向下）：01111110 10111110 11011110 11101110 01111101 10111101 11011101 11101101 01111011 10111011 11011011 11101011 01110111 10110111 11010111 11100111另外，在鍵盤程序中編寫了延時(shí)去抖子程序，因此硬件中就不用再考慮，簡化了硬件圖。N開始鍵盤初始化抗干擾子程序有按鍵碼？去抖動調(diào)用被按鍵的功能子程序返回Y 鍵盤子程序流程框圖顯示選用2位動態(tài)顯示，2位顯示溫度，均不用顯示小數(shù)點(diǎn)。由于位信號開始為1110，即數(shù)碼管對應(yīng)的位信號是低電平時(shí)表示該位選通并顯示出來。因此，在依次顯示4位數(shù)碼管時(shí)，只需要將R2中的位選通信號依次左移，直到R2左移為0000，說明此時(shí)4位數(shù)碼管均已顯示，然后返回主程序即可。開始取出要顯示值的BCD碼給顯示緩沖區(qū)地址賦值位選通信號放入R2中查表得出被顯示碼對應(yīng)的代碼段送出要顯示的代碼段和位信號緩沖區(qū)地址加1左移R2一位并調(diào)用延時(shí)是否顯示完畢？返回NY 顯示子程序流程框圖 溫度轉(zhuǎn)換為顯示碼子程序模塊從溫度傳感器AD590采集過來的實(shí)際溫度值經(jīng)過ADC0809轉(zhuǎn)換后[13]，只是得到了與此溫度相對應(yīng)的數(shù)字量，因此，根據(jù)實(shí)際溫度與數(shù)字量之間的線性關(guān)系可以得到實(shí)際溫度值。然后先需要將此溫度轉(zhuǎn)換為BCD碼存入單片機(jī)，再將此碼分離得到要顯示溫度的十位和個(gè)位放入指定的內(nèi)存單元即可。開始讀40H單元送到A用A除以5得到實(shí)際溫度送42H42H中的內(nèi)容除以10的商A為溫度的十位，余數(shù)B為個(gè)位將A送30H，B送31H返回 溫度轉(zhuǎn)換為顯示碼子程序流程框圖溫度參數(shù)采集過來后經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換后存入單片機(jī)，與由鍵盤設(shè)定的溫度上、下限比較。單片機(jī)可以根據(jù)比較的結(jié)果對電流繼電器線圈發(fā)出相應(yīng)的信號（從單片機(jī)出來的電流很小，必須經(jīng)過三極管放大才能取驅(qū)動電流繼電器線圈），并通過電流繼電器銜鐵的吸合去控