【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 兩種電路形式。常用的光電耦合器有光雙向可控硅、光三極管、光二極管陣列(光伏)等。高頻變壓器耦合，是在一定的輸入電壓下，形成10MHz的自激振蕩，通過變壓器磁芯將高頻信號(hào)傳遞到變壓器次級(jí)。功能電路可包括檢波整流、過零、保護(hù)、顯示等各種功能電路。觸發(fā)電路的作用是給輸出器件提供觸發(fā)信號(hào)。固態(tài)繼電器原理： 固態(tài)繼電器是一種由固態(tài)電子組件組成的新型無觸點(diǎn)開關(guān)，利用電子組件的開關(guān)特點(diǎn)，達(dá)到無火花、無觸電、而能通斷電路的目的，所以又被稱為“無觸點(diǎn)開關(guān)”。相對(duì)于以往的“線圈—簧片觸點(diǎn)式”繼電器，SSR中沒有任何可以動(dòng)的機(jī)械零件，具有超越EMR的優(yōu)勢(shì)，如可靠度高、反應(yīng)快、壽命長(zhǎng)、耐機(jī)械沖擊、具有優(yōu)秀的防潮防霉等特性。這些特點(diǎn)使它在軍事、各種工業(yè)民用電控設(shè)備中廣泛應(yīng)用。固態(tài)繼電器的控制信號(hào)所要的功率很低，所以可以用弱信號(hào)控制強(qiáng)電流。交流型的SSR采用過零觸發(fā)技術(shù)，使得SSR可以安全的用在計(jì)算機(jī)輸出接口，而不會(huì)像EMR那樣產(chǎn)生一系列對(duì)計(jì)算機(jī)的干擾，更不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重當(dāng)機(jī)。所以會(huì)有DCAC、ACAC、ACDC等型式，它們分別在直流或交流電源上做負(fù)載的開關(guān)，不可以混用.這里使用交流固態(tài)繼電器(AC—SSR)，單片機(jī)高電平驅(qū)動(dòng)三極管9014的基極，固態(tài)繼電器的一端接在三極管的發(fā)射極。電路連接圖如316所示：圖316 串口硬件連接圖江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)技術(shù)報(bào)告4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軟件時(shí)需遵循以下原則：①容易理解、容易維護(hù)。②實(shí)時(shí)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生變化，需要及時(shí)的反饋信號(hào)，做出應(yīng)答。③準(zhǔn)確。當(dāng)我們控制系統(tǒng)時(shí)，需要精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，以達(dá)到對(duì)溫度優(yōu)越的控制。 主程序的設(shè)計(jì)STC89C52單片機(jī)上電復(fù)位后，即進(jìn)入歡迎界面顯示程序，顯示“dian zu lu wen kong zhi xi tong”,按切換鍵可以進(jìn)行溫控溫控1時(shí)間、溫控溫控2時(shí)間及報(bào)警溫度的設(shè)置，按運(yùn)行鍵啟動(dòng)溫控。主程序的作用是完成溫度的檢測(cè)，并把檢測(cè)結(jié)果通過LCD1602顯示出來。主程序首先要做初始化，包括DS18B20測(cè)量開始命令的初始化，LCD1602顯示初始化，串口通信初始化等等。 液晶顯示模塊液晶顯示模塊主要完成人機(jī)交互界面的顯示及系統(tǒng)相關(guān)的操作指示。具體能顯示預(yù)設(shè)溫度值、預(yù)設(shè)溫控時(shí)間、當(dāng)前的溫度值。液晶工作流程如圖42：液晶驅(qū)動(dòng)函數(shù)寫命令函數(shù)寫數(shù)據(jù)函數(shù)液晶管腳定義溫度讀取顯示子函數(shù)圖42 液晶顯示流程圖 DS18B20測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的讀取程序設(shè)計(jì)對(duì)爐內(nèi)溫度的檢測(cè)通過數(shù)字溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)的，在溫度模塊硬件電路的設(shè)計(jì)中已經(jīng)對(duì)的硬件電路做了設(shè)計(jì)，現(xiàn)在設(shè)計(jì)DS18B20的軟件部分。①.DS18B20的內(nèi)部數(shù)據(jù)部件1)光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的, 它可以看作是DS18B20的地址序列碼。64位光刻的ROM排列是:開始8位(24H)是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào), 接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào), 最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC=X8+X5+X4+1)。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同, 這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。2)DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量, 以12位轉(zhuǎn)化為例用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供, ℃/LSB的形式表達(dá), 其中S為符號(hào)。如表41所示：表41 DS18B20溫度值格式表這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù), 存儲(chǔ)在的兩個(gè)8比特的RAM中, 二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位, 如果測(cè)得的溫度大于0, 這位為0, ,如果溫度小于0, 這位為1, 。例如+125℃的數(shù)字輸出為,07D0H,+ ℃的數(shù)字輸出為,0191H,℃的數(shù)字輸出為,FF6FH 55℃的數(shù)字輸出為FC90H。②.單總線協(xié)議單總線協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸, 操作包括數(shù)據(jù)的讀寫和復(fù)位功能。下面對(duì)各個(gè)方面進(jìn)行具體的介紹。1)總線復(fù)位,首先必須對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，由單片機(jī)給DS18B20單總線至少480Us的低電平信號(hào)，當(dāng)DS18B20接到此復(fù)位信號(hào)后，延時(shí)1560us，通過大地總線60240us來產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。主機(jī)接收到從機(jī)的應(yīng)答脈沖后，說明有單總線器件在線，通信雙方達(dá)成基本協(xié)議。復(fù)位時(shí)序如圖43所示。圖43 復(fù)位時(shí)序圖2)控制器發(fā)送ROM指令。一旦總線主機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答信號(hào)，便可以發(fā)起ROM操作指令。ROM指令為8位長(zhǎng)度，功能是對(duì)片內(nèi)的64位光刻ROM進(jìn)行操作。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接多少個(gè)DS18B20并做出處理。一般只掛一個(gè)DS18B20時(shí)可以跳過ROM指令。指令表如42所示：表42 ROM指令表指令代碼功能說明讀ROM 0x33用于讀出DS18B20內(nèi)集成的64位激光ROM序列號(hào)匹配ROM 0x55跳過ROM 0xCC搜索ROM 0xF0多個(gè)DS18B20在線時(shí), 可用此命令匹配一個(gè)給定序列號(hào)，此后命令就針對(duì)該芯片忽略序列號(hào), 對(duì)所有在線的DS18B20進(jìn)行配置用于讀出在線的DS18B20的序列號(hào)報(bào)警ROM 0xEC對(duì)溫度超過上限或者下限時(shí)，讀出報(bào)警的DS18B203)DS18B20共有9個(gè)RAM,每個(gè)字節(jié)為8位。第2個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)值信息，4個(gè)字節(jié)是用戶E2PROM(常用于溫度報(bào)警值存儲(chǔ))的鏡像，在上電復(fù)位時(shí)旗幟被刷新。第五個(gè)字節(jié)則是用戶第三個(gè)E2PROM的鏡像。第8個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)器寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。第9個(gè)字節(jié)為前8個(gè)字節(jié)的CRC碼。E2PROM非易失性記憶體，用于存放長(zhǎng)期需要保存的數(shù)據(jù)。RAM及E2PROM結(jié)構(gòu)圖如圖44所示。圖44 DS18B20 RAM及E2PROM結(jié)構(gòu)圖控制器發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令：在執(zhí)行ROM指令后才能執(zhí)行內(nèi)存指令。在ROM指令發(fā)送給DS18B20之后，緊接著就是發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令了。操作指令同樣為8位，共6條，見表43。表43 RAM指令表指令代碼功能說明溫度變換 0x44啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，12位轉(zhuǎn)換最長(zhǎng)750ms讀溫度寄存器 0xBE讀取溫度寄存器的溫度值寫溫度寄存器 0x4E發(fā)出內(nèi)部RAM的4字節(jié)寫上下限溫度數(shù)據(jù)命令，在該命令后緊跟兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)復(fù)制溫度寄存器 0x4B將RAM中的4字節(jié)數(shù)據(jù)復(fù)制到E2PROM中重調(diào)E2PROM 0xB8將E2PROM中的數(shù)據(jù)拷貝到溫度寄存器中讀供電方式 0xB4寄生供電時(shí)，DS18B20發(fā)送“0”；外接電源供電時(shí)，DS18B20發(fā)送“1”4)數(shù)據(jù)處理：DS18B20要求嚴(yán)格的時(shí)序來保證數(shù)據(jù)的完整性。在單線DQ上，存在復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫“0”、寫“1”、讀“0”、讀“1”幾種信號(hào)類型。數(shù)據(jù)位的讀寫是由讀寫時(shí)序來實(shí)現(xiàn)的。寫時(shí)序：當(dāng)主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平時(shí)，產(chǎn)生時(shí)序，寫時(shí)序分別為寫“0”和寫“1”，時(shí)序圖如下圖所示。在寫數(shù)據(jù)時(shí)序的前15us總線需要是被控制器拉為低電平，而后則將是芯片對(duì)總線數(shù)據(jù)的采樣時(shí)間，采樣時(shí)間在1560us，采樣時(shí)間內(nèi)如果控制器將總線拉高則表示寫“1”，如果控制器將總線拉低則表示寫“0”。每一位的發(fā)送都應(yīng)該至少15us的低電平起始位，隨后的數(shù)據(jù)“0”或“1”應(yīng)該在45us內(nèi)完成。整個(gè)位的發(fā)送時(shí)間應(yīng)該保持在60120us，否則不能保證通信的正常。 寫時(shí)序圖如圖45所示。圖45 寫時(shí)序圖讀時(shí)序：該時(shí)序也是必須有主機(jī)產(chǎn)生1us的低電平，表示該時(shí)間的起始。然后在總線被釋放后的15us中DS18B20會(huì)發(fā)送內(nèi)部數(shù)據(jù)位，因此再次15us內(nèi)主機(jī)必須停止把DQ引腳置底，這時(shí)控制如果發(fā)現(xiàn)總線為高電平表示讀數(shù)據(jù)“1”，如果總線為低電平，則表示讀數(shù)據(jù)“0”。每一位的讀取之前都由控制器加一個(gè)起始信號(hào)。圖45為讀時(shí)序圖。圖45讀時(shí)序圖所有的讀寫時(shí)序至少需要60us且每?jī)蓚€(gè)獨(dú)立的時(shí)序至少1us的回復(fù)時(shí)間。在寫時(shí)序中，主機(jī)將在拉低總線15us內(nèi)釋放總線，并向DS18B20寫“1”。若主機(jī)拉低總先后能保持至少60us的低電平，則向單總線器件寫“0”。DS18B20僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序時(shí)才產(chǎn)生向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，所以當(dāng)主機(jī)向DS18B20發(fā)出度數(shù)據(jù)命令后。必須馬上產(chǎn)生時(shí)序，以便DS18B20傳輸數(shù)據(jù)。 DS18B20溫度讀取流程單片機(jī)在實(shí)現(xiàn)DS18B20溫度轉(zhuǎn)換和讀取的程序設(shè)計(jì)中必須嚴(yán)格按照其時(shí)序來進(jìn)行，此設(shè)計(jì)中，單總線上只掛接了一個(gè)DS18B20，所以不用對(duì)ROM寄存器進(jìn)行操作，直接跳過ROM，對(duì)RAM寄存器進(jìn)行操作。在單片機(jī)發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，須延時(shí)，以便DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換，在單片機(jī)發(fā)出讀溫度命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)序接收DS18B20的發(fā)回來的數(shù)據(jù)。溫度模塊主流程圖如圖46所示。溫度讀取子程序跳過讀序列號(hào)操作初始化DS18b20發(fā)起讀暫存器命令跳過讀序列號(hào)讀取溫度高、低位字節(jié)溫度轉(zhuǎn)換將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制延時(shí)等待溫度轉(zhuǎn)換完成返回初始化DS18b20圖 46 溫度讀程序流程圖該中斷服務(wù)函數(shù)屬于定時(shí)中斷，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到則賦標(biāo)志位。當(dāng)flag_get=1時(shí)進(jìn)行溫度采集；當(dāng)flag_get1=1時(shí)進(jìn)行溫度比較、時(shí)間比較；當(dāng)second=5時(shí)進(jìn)行上位機(jī)通信；當(dāng)flag_pid=1時(shí)進(jìn)行pid溫控。中斷函數(shù)流程圖如下所示：溫度采集、串口通信INT0中斷YNYN保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)Ynum=200?YNflag_pid=1？YN溫控PID恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回圖47 INT0中斷服務(wù)程序框圖江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)技術(shù)報(bào)告串口通信是MCU跟PC通信經(jīng)常用到的一種通信方式，做界面、寫上位機(jī)程序的編程語言、編譯環(huán)境有不少，諸如VB、VC++，Delphi、LABVIEW等等，不過用VB無疑是最快速最簡(jiǎn)便的，實(shí)現(xiàn)的功能也足夠強(qiáng)大，足以滿足我們的基本需要了。我利用VB寫出了一個(gè)用于數(shù)據(jù)采集的串口上位機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和實(shí)時(shí)繪圖。為了方便設(shè)計(jì)，通訊協(xié)議中將采用字符型數(shù)據(jù)（遵循ASCII字符集）進(jìn)行傳輸，一共5個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，下位機(jī)按照從第一字節(jié)到第五字節(jié)的順序以字符型形式發(fā)送數(shù)據(jù)，第一個(gè)字節(jié)是符號(hào)符，第二，三，四字節(jié)分別是百位，十位，和個(gè)位數(shù)字，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)束符。軟件程序如下：Dim X As Integer 39。定義變量x用于記錄數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)Dim y0 As Integer 39。定義變量y0用于記錄上一次數(shù)據(jù)Dim Y As Integer 39。定義變量y用于記錄當(dāng)前數(shù)據(jù)Private Sub Command1_Click() = 439。設(shè)置通信端口號(hào)為COM4，這個(gè)要根據(jù)自己所使用的串口而定 = 9600,n,8,1 39。設(shè)置串口參數(shù)，表示傳輸速率為9600bit/s，沒有奇偶校驗(yàn)位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位39。這里串口上位機(jī)的設(shè)置一定要和下位機(jī)一致 = 039。接收文本型數(shù)據(jù)，如果設(shè)置為1則以二進(jìn)制的形式取回傳入的數(shù)據(jù) = True39。打開通信端口439。True即為打開端口，設(shè)置為False則為關(guān)上端口39。如果CommPort 屬性設(shè)置為一個(gè)非法端口，則會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤68（設(shè)備無效） (0, 1000)(200, 100)39。定義Picture1的坐標(biāo)系，左上角坐標(biāo)值 (0, 1000)到右下角坐標(biāo)值(200, 100) (0, 0)(200, 0), RGB(0, 0, 255)39。用RGB顏色（0,0,255）畫出X軸 = RGB(0, 255, 0)39。將指示燈調(diào)整為綠色 = True39。啟動(dòng)Timer1定時(shí)器End SubPrivate Sub Command2_Click()EndEnd SubPrivate Sub Command3_Click() = Fase = RGB(255, 0, 0)End SubPrivate Sub Command4_Click() = True = RGB(0, 255, 0)39。將指示燈調(diào)整為綠色End SubPrivate Sub Timer1_Timer() Dim buf$ 39。定義一個(gè)字符串變量 buf = Trim() 39。將串口接收緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)讀入buf變量中 If Len(buf) 0 And X = 200 Then 39。判斷緩沖區(qū)內(nèi)是否存在數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)有沒有到達(dá)最大值 = + buf 39。Text1中的數(shù)據(jù)等于原有的數(shù)據(jù)加上新接收的數(shù)據(jù)If buf = A And X = 200 Then39。如果接收到結(jié)束符“A”且數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)沒有到達(dá)最大值Y = Val()39。用Val函數(shù)將Text1中的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為數(shù)字然后賦值給y，正負(fù)的符號(hào)也會(huì)一同轉(zhuǎn)換 (X, Y), RGB(255, 0, 0)39。在Picture1上(x，y)位置用RGB顏色（255，0 ,0）顏色畫點(diǎn) (X 1, y0)(X, Y), RGB(255, 0, 0)39。在上次數(shù)據(jù)(x1，y1)和這次數(shù)據(jù)（x，y)之間用RGB顏色（255，0 ,0）顏色連線X = X + 139。數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)加1y0 = Y39。把y值賦給用于記錄上一個(gè)數(shù)據(jù)的變量y1 = amp。 X amp。 amp。 Str(Y) amp。 Chr(13) amp。 Chr(10)39