【文章內(nèi)容簡介】 輸入線對應相連。P0口與74LS245輸入端相連,E端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通。8051的/RD和/PSEN相與后接DIR，使得RD且PSEN有效時，74LS245輸入（←D1），其它時間處于輸出（→D1）。74LS245的引腳如圖23所示。圖23 74LS245引腳圖 顯示器的選擇本設計顯示器選擇2位8段共陽數(shù)碼管。 數(shù)碼管的簡介數(shù)碼管是電路中常見的顯示元件，按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管。把段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按照顯示“8”的個數(shù)可分為1位，2位，4位等數(shù)碼管（如圖24）；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管[12]。八段數(shù)碼管是數(shù)碼管的一種，是半導體發(fā)光器件，數(shù)碼管可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，區(qū)別在于八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元，其基本單元是發(fā)光二極管。其優(yōu)點是價格便宜、使用簡單，通過對其不同的管腳輸入相對的電流，使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字，能夠顯示時間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)的器件。圖24 AT89C52的引腳圖圖24 數(shù)碼管位數(shù) 數(shù)碼管驅(qū)動方式直流驅(qū)動：指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多。動態(tài)顯示驅(qū)動：將所有數(shù)碼管通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示。將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。 數(shù)碼管的引腳功能說明七段LED有共陰極與共陽極兩種。在圖25中，公共陰極接地，當陽極上的信息為“1”時，段就點亮；信息為“0”時，段就不亮。在圖26中，公共陽極接到+5V，當陰極上的信息為“1”時，段就不亮；信息為“0”時，段就點亮。圖中R是限流電阻。圖26表示七段LED內(nèi)段的排列。圖25 數(shù)碼管共陰極接法圖26 數(shù)碼管共陽極接法圖27 7段數(shù)碼管內(nèi)段的排列共陰極和共陽極數(shù)碼管09這十個數(shù)字的段碼表，如表22所示。表22 數(shù)字段碼表數(shù)字0123456789共陰0x3f0x060x5b0x4f0x660x6d0x7d0x070x7f0x6f共陽0xc00xf90xa40xb00x990x920x820xf80x800x903 系統(tǒng)硬件構成 設計原理根據(jù)系統(tǒng)總體的設計方案，水溫控制器的硬件設計部分采用AT89C52單片機作為核心控制器件，結(jié)合外圍的測溫電路和數(shù)碼管顯示電路等硬件輔助電路，組成水溫控制器系統(tǒng)。通過按鍵電路來設置加熱溫度，并將設置的溫度值在數(shù)碼管上顯示，環(huán)境溫度由DS18B20來測出，傳到單片機進行處理。硬件設計總體結(jié)構框圖如圖31所示。 AT89S52 單片機測溫傳感器加熱裝置光電隔離復位電路晶振電路按鍵5V電源報警電路顯示電路圖31 硬件總體原理框圖 外圍電路本系統(tǒng)選用單片機AT89S52作為核心控制器件，結(jié)合電源電路、晶振電路、復位電路、報警電路、測溫電路、顯示電路等外圍輔助電路，可以實現(xiàn)基本的水溫控制功能。其總電路圖見附錄A。 電源電路本次設計的電源電路為+5V穩(wěn)壓電源，其電路如圖32所示。圖32 電源電路原理圖穩(wěn)壓電源電路即利用晶體管作為調(diào)整元件和負載串聯(lián)，調(diào)整元件看做是可變電阻，從輸出電壓中提取全部或部分電壓調(diào)節(jié)調(diào)整管所呈現(xiàn)的電阻來維持輸出電壓基本不變。它的輸出電壓可以隨意連續(xù)調(diào)節(jié)，輸出電流也可達到很大，穩(wěn)壓精度較高。穩(wěn)壓電源電路主要由變壓器、三端集成穩(wěn)壓器780整流電路、濾波電路組成。變壓器是利用電磁感應原理進行變換交流電壓、阻抗和電流的器件；三端穩(wěn)壓器可靠性高、精度高、電路實現(xiàn)簡單且價格低廉，可以實現(xiàn)可靠的直流穩(wěn)壓電源；整流電路采用全橋式整流橋，即利用四個二極管兩兩并聯(lián)后接入輸出電壓；電容濾波電路即在輸出端并聯(lián)一個電容器。 晶振電路單片機是一種時序電路，必須提供脈沖才能正常工作。MCS51系列單片機內(nèi)部都有一個時鐘振蕩電路，只需外接晶振源，就可以產(chǎn)生一定頻率的時鐘信號送到單片機的內(nèi)部各個單元，決定單片機的工作速度。XTAL1和XTAL2腳分別構成單片機片內(nèi)振蕩電路的反相放大器的輸入端和輸出端，外接石英晶體X1和振蕩電容CC2構成并聯(lián)諧振電路。晶振是石英振蕩器的簡稱，英文名為Crystal，是利用石英晶體（SiO2晶體）的壓電效應制成的一種諧振器件；兩個振蕩電容CC2是分別接在晶振的兩個腳和對地的電容。晶振電路如圖33所示。圖33 晶振電路圖 復位電路89系列單片機的復位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的觸發(fā)器中的，當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)且振蕩器穩(wěn)定時，如果RST腳上有一個高電平并維持兩個機器周期以上，CPU就可響應并且將系統(tǒng)復位。不管是單片機剛接上電源還是斷電后或發(fā)生故障后均要進行復位的操作。通常采用手動復位和上電自動復位的組合，在通電瞬間，電容C通過電阻R充電，RST端出現(xiàn)正脈沖，用于復位。復位電路如圖34所示。圖34 復位電路原理圖 報警電路當環(huán)境溫度不在設置溫度范圍內(nèi)，需要發(fā)出警報，報警電路由PNP三極管和揚聲器組成。電路中用PNP三極管，選用低功率三極管9012，三極管集電極正偏，發(fā)射機反偏，三極管導通，驅(qū)動蜂鳴器報警。報警電路如圖35所示。圖35 復位電路原理圖 加熱控制電路 當控制溫度大于設定溫度，則關閉加熱器；當控制溫度小于設定溫度，則打開加熱器。為了防止干擾，在單片機接光電隔離。加熱控制電路如圖36所示。圖36 加熱控制電路原理圖 測溫電路 DS18B20可以采用兩種方式供電，一中采用電源方式供電，此時DS18B201腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個MOSFET管來完成對總線的上拉。當S18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有上拉，上拉開啟時間最大為10us。采用寄生供電方式時VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。測溫電路如圖37所示。圖37 測溫電路原理圖 顯示電路數(shù)碼管顯示電路采用AT89S52單片機控制，通過芯片74LS245驅(qū)動進行顯示。本次設計采用的是兩位共陽極8段數(shù)碼管。采用數(shù)碼管作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示器具有價格低、性能穩(wěn)定和影響速度快等特點。顯示電路如圖38所示。圖38 顯示電路原理圖4 系統(tǒng)軟件設計單片機先進行溫度控制的預設置，并顯示控制溫度，通過和環(huán)境溫度進行比較決定加熱器打開還是關閉，主程序流程圖如圖41所示。其軟件程序見附錄B。開始設定控制溫度顯示設定溫度讀取環(huán)境溫度環(huán)境溫度和設定溫度比較控制溫度大于設定溫度？控制溫度小于設定溫度？關閉加熱器打開加熱器