【文章內(nèi)容簡介】 時鐘芯片，地址和數(shù)據(jù)通過兩線雙向的串行總線的傳輸，芯片可以提供秒，分，小時等信息，每一個月的天數(shù)能自動調(diào)整。并且有閏年補償功能。AM/PM 標志位決定時鐘工作于24小時或12小時模式，芯片有一個內(nèi)置的電源感應電路，具有掉電檢測和電池切換功能。 綜上所述，從經(jīng)濟型，實用性，方便性等方面分析，本系統(tǒng)采用時鐘模塊DS1307，選擇方案二。 繼電器輸出模塊輸出模塊在本系統(tǒng)中起著弱電控制強電的作用，本系統(tǒng)中有六路輸出，分別是進水泵，循環(huán)泵，壓縮機，四通閥，電加熱，和加引水。常用的輸出模塊有固態(tài)繼電器，電磁式繼電器，晶閘管控制輸出。有以下選擇方案：方案一：固態(tài)繼電器輸出。固態(tài)繼電器是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無觸點開關。用隔離器件實現(xiàn)了控制端與負載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號，達到直接驅(qū)動大電流負載。固態(tài)繼電器具有以下特點：（1）高壽命，高可靠：固態(tài)繼電器沒有機械零部件，有固體器件完成觸點功能，由于沒有運動的零部件，因此能在高沖擊，振動的環(huán)境下工作，由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特性，決定了固態(tài)繼電器的壽命長，可靠性高。（2）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好：固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅(qū)動功率低，可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅(qū)動器。（3）快速轉(zhuǎn)換：固態(tài)繼電器因為采用固體器件，所以切換速度可從幾毫秒至幾微妙。（4）電磁干擾?。汗虘B(tài)繼電器沒有輸入“線圈”，沒有觸點燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個零電壓開關，在零電壓處導通，零電流處關斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開關瞬態(tài)效應。，輸出的只能是直流或者交流，不能兼容；通常需要散熱片；不能用小輸出信號；存在漏電流；且只有單一觸點。方案二：電磁繼電器輸出。電磁繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流，較低的電壓去控制較大電流。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。它的優(yōu)點有：有較低的殘留輸出電壓，不需要散熱片，價格便宜，可以提供多組觸點和常開常閉觸點，無漏電流，可接交直流負載等。綜上所述，由于固態(tài)繼電器穩(wěn)定性較差，而本系統(tǒng)需要穩(wěn)定輸出，故采用方案二電磁繼電器輸出。第3章 系統(tǒng)硬件電路設計 微處理器本系統(tǒng)采用的微處理器是宏晶公司生產(chǎn)的STC12C5A60S2單片機。它是單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機。 STC單片機工作特性簡介1. 增強型 8051 CPU，1T，單時鐘/機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)80512. 工作電壓： （5V單片機）3. 通用I/O口，復位后為：準雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口），可設置成四種模式：準雙向口/弱上拉，強推挽/強上拉，僅為輸入/高阻，開漏。每個I/O口驅(qū)動能力均可達到20mA，但整個芯片最大不要超過120mA4．ISP（在系統(tǒng)可編程）/ IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器?？赏ㄟ^串口（）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片5. 有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM無內(nèi)部EEPROM)6. 內(nèi)部集成MAX810專用復位電路（外部晶體12M以下時，復位腳可直接1K電阻到地）：外部高精度晶體/時鐘，內(nèi)部R/C振蕩器(溫漂為177。5% 到177。10% 以內(nèi))用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部R/C 振蕩器還是外部晶體/時鐘常溫下內(nèi)部R/C 振蕩器頻率為： 單片機為： 11MHz ～ 17MHz 單片機為： 8MHz ～ 12MHz精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準，兩個與傳統(tǒng)8051兼容的定時器/計數(shù)器,16位定時器T0和T1，沒有定時器2，但有獨立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器,再加上2路PCA模塊可再實現(xiàn)2個16位定時器，可由T0的溢出，可由T1的溢出，,(2路）/ PCA（可編程計數(shù)器陣列,2路）， 也可用來當2路D/A使用，也可用來再實現(xiàn)2個定時器，也可用來再實現(xiàn)2個外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時支持), 10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達250K/S(每秒鐘25萬次)(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定時器或PCA軟件實現(xiàn)多串口 單片機內(nèi)置A/D簡介STC12C5A60S2系列帶A/D轉(zhuǎn)換的單片機的A/D轉(zhuǎn)換口在P1口，有8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器，速度可達到250KHz（25萬次/秒）。8路電壓輸入型A/D，可做溫度檢測、電池電壓檢測、按鍵掃描、頻譜檢測等。上電復位后P1口為弱上拉型IO口，用戶可以通過軟件設置將8路中的任何一路設置為A/D轉(zhuǎn)換，不須作為A/D使用的口可繼續(xù)作為IO口使用。單片機ADC由多路開關、比較器、逐次比較寄存器、10位DAC、轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器以及ADC_CONTER構(gòu)成。該單片機的ADC是逐次比較型ADC。主次比較型ADC由一個比較器和D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，通過逐次比較邏輯，從最高位（MSB）開始，順序地對每一輸入電壓與內(nèi)置D/A轉(zhuǎn)換器輸出進行比較，經(jīng)過多次比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量逐次逼近輸入模擬量對應值。逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器具有速度高，功耗低等優(yōu)點。需作為AD使用的口先將P1ASF特殊功能寄存器中的相應位置為‘1’，將相應的口設置為模擬功能。 單片機硬件電路圖。 單片機硬件電路圖 溫度采集電路 PT100本系統(tǒng)采用的溫度傳感器是PT100。PT100是一種廣泛應用的測溫元件，在50—600℃范圍內(nèi)具有其他任何溫度傳感器無可比擬的優(yōu)勢，包括高精度、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強等。由于鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關系，所以需要進行非線性校正。校正分為模擬電路校正和微處理器數(shù)字化校正，模擬校正有很多現(xiàn)成的電路，其精度不高且易受溫漂等干擾因素影響，數(shù)字化校正則需要在微處理系統(tǒng)中使用，將PT電阻的電阻值和溫度對應起來后存入EEPROM中，根據(jù)電路中實測的AD值以查表方式計算相應溫度值。 PT100的溫度系數(shù)TCR按IEC751國際標準， 溫度系數(shù)TCR=，Pt100（RB0B=100Ω）、Pt1000（RB0B=1000Ω）為統(tǒng)一設計型鉑電阻。TCR=(RB100BRB0B)/ (RB0B100)。 PT100標準電阻值 PT100的接線方式及采樣電路 常用的PT電阻接法有三線制和兩線制。對于二線制接法來講，傳感器電阻變化值與連接導線電阻值共同構(gòu)成傳感器的輸出值，由于導線電阻帶來的附加誤差使實際測量值偏高，用于測量精度要求不高的場合，并且導線的長度不宜過長。三線制接法的優(yōu)點是將PT100的兩側(cè)相等的的導線長度分別加在兩側(cè)的橋臂上，使得導線電阻得以消除。 常用的采樣電路有兩種：一為橋式測溫電路，一為恒流源式測溫電路。本系統(tǒng)采用的采樣電路是恒流源測溫電路。 恒流源測溫電路原理圖測溫原理：，電流流過PT100時在其上產(chǎn)生壓降，再通過運放U1B將該微弱壓降信號放大（圖中放大倍數(shù)為10），即輸出期望的電壓信號，該信號可直接連AD轉(zhuǎn)換芯片。 根據(jù)虛地概念“工作于線性范圍內(nèi)的理想運放的兩個輸入端同電位”，運放U1A的“+”端和“”端電位V+＝V＝；假設運放U1A的輸出腳14對地電壓為Vo，根據(jù)虛斷概念，（0V）/R11+（VoV）/RPt100＝0，因此電阻PT100上的壓降VPt100＝VoV＝V*RPt100/R11，因V和R11均不變，電流大小為V /R11，Pt100上的壓降僅和其自身變化的電阻值有關。本系統(tǒng)采用單片機內(nèi)置的AD轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，其電壓范圍一般在0—5V，而PT100在本系統(tǒng)中需要采集的溫度范圍是20—100℃，本系統(tǒng)中設定PT100在20℃時對應AD端口模擬電壓為0V，在100℃，計算公式為：（X+20）/120*=Y；X為當前溫度，Y為當前溫度所對應電壓值。通過運放U1C完成一個減法器，使PT100在20℃時，輸出為0V。在100℃時。其運算公式為：UOUT=()*。UOUT為輸出電壓，UI為經(jīng)過運放U1B放大后輸出電壓由于STC12C5A60S2單片機內(nèi)置A/D有10位分辨率，根據(jù)系統(tǒng)的電壓設定V基=,模擬電壓信號V0與轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電壓V1關系為：V1=V0*1023/V基恒流源電流可以根據(jù)歐姆定律得：I=VR/R12=, VR 穩(wěn)壓管電壓，R12=2000Ω，鉑電阻的阻值R0= V0/I，由R0值對照鉑電阻阻值和溫度變化表即可得到當前的溫度值。PT100熱電阻分度表見附錄二。 開關量采集為保證熱泵工作的安全性，特別是機械裝置的安全性，本系統(tǒng)中引入開關量檢測電路。開關量采集電