【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 34 所示：圖34 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 按鍵顯示單元如同計(jì)算機(jī)需要有顯示器和鍵盤來進(jìn)行人機(jī)交互一樣，單片機(jī)系統(tǒng)通常也需要有輸入和輸出設(shè)備來進(jìn)行人機(jī)交互。本系統(tǒng)中用該芯片進(jìn)行 7 個(gè)按鍵的掃描，經(jīng)過SM1623譯碼器將掃描結(jié)果通過 KKK3 三個(gè)信號(hào)連接到單片機(jī)引腳。SM1623是一種帶鍵盤掃描接口的LED驅(qū)動(dòng)控制專用電路，內(nèi)部集成有MCU數(shù)字接口，數(shù)據(jù)鎖存器等，且在輸入端口內(nèi)置上拉電阻。特性說明：采用CMOS工藝 VDD供電為5V 超強(qiáng)的輸入端口干擾能力 輸入端口內(nèi)置上拉電阻 顯示模式4位*14段—7位*11段 按鍵掃描10*3位 串行接口（CLK，STB，DIN，DOUT） 振蕩方式：內(nèi)置PC振蕩 內(nèi)置上電復(fù)位電路 ESD，HBM8KV如圖36所示：圖36 按鍵電路 LCD液晶顯示單元1主要技術(shù)參數(shù)和性能
（1）. 電源：VDD= +5V 177。5% ,模塊上自帶14V 電壓輸出，用于LCD 的驅(qū)動(dòng)電壓
（2）. 顯示內(nèi)容：240（列）X 128（行）
（3）. 驅(qū)動(dòng)方式：1/128 DUTY , 1/12BIAS
（4）. 顯示模式：STN 藍(lán)模， 負(fù)顯（藍(lán)底白字）
（5）. 背光特性：白色 LED 側(cè)背光, DC+5V 驅(qū)動(dòng)
（6）. 控制芯片：RA8803/RA8806（帶中文字庫）
（7）. 參觀視角：6 點(diǎn)
（8）. 工作溫度：20℃+70℃
（9）. 存儲(chǔ)溫度：30℃+80℃
（10）. 與 MCU 接口時(shí)序：INTEL 8080

圖37 LCD顯示電路 超聲波加濕器器件的介紹:本文以ZS2—45型超聲波加濕器為基礎(chǔ),介紹其工作原理和常見故障檢修方法。合上電源開關(guān)K1,風(fēng)機(jī)得電運(yùn)轉(zhuǎn),指示燈點(diǎn)亮,220V市電通過變壓器T,在次級(jí)轉(zhuǎn)換成48V交流電壓,經(jīng)D1～D4橋式整流、C1濾波后給超聲波振蕩電路供電。由三極管V(SD35)、LLLCCC5和換能片等組成超聲波振蕩器。當(dāng)電源接通后,48V電壓經(jīng)RWW2分壓送至晶體管V基極,三極管V開始導(dǎo)通,由于有電感元件L1～L3的反電動(dòng)勢(shì)的作用,晶體管V不能瞬間飽和,通過電容CC5和L3的反饋,使三極管V飽和導(dǎo)通。由于電感L上的電流不能突變和LL2和L3的極性相反,使得三極管V的電流開始減小,通過正反饋電容CC5,使三極管V的b、e極電流進(jìn)一步減小直至截止。超聲波加濕器控制原理圖如圖38所示。圖38超聲波加濕器控制電路第 4 章 系統(tǒng)軟件開發(fā)軟件作為系統(tǒng)的“靈魂”，在本系統(tǒng)中主要完成對(duì)外部信息檢測(cè)、處理、控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的操作，以達(dá)到智能化的控制。本系統(tǒng)軟件主要分為以下幾個(gè)單元。 主程序設(shè)計(jì)主控單元主要完成系統(tǒng)開機(jī)后上電的一系列操作，并不斷進(jìn)行故障檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)，按鍵判斷，LCD 顯示等操作，流程圖如圖 41 所示。時(shí)鐘初始化濕度傳感器采集LCD顯示按鍵檢測(cè)系統(tǒng)輸出控制開始?jí)毫鞲衅鞑杉∽?、感?yīng)片檢測(cè)圖41主流程圖濕度采集是先由濕度傳感器將濕度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)電壓，由輸出口輸出，由ADC0809將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量（電壓值），送入單片機(jī)中。再根據(jù)濕度值與濕度傳感器輸出端的電壓相對(duì)關(guān)系列出關(guān)系式，在程序中調(diào)用關(guān)系式，算出相對(duì)濕度值，再由LCD顯示，濕度傳感器流程圖如圖42所示。YADC0809初始化開始讀取濕度傳感器輸出端電壓值（模擬量）將模擬電壓值轉(zhuǎn)化為數(shù)字量將濕度值的數(shù)字量提取出來在LCD上顯示返回主程序濕度值低于設(shè)定濕度值？給加濕器供電N如圖42濕度傳感器流程圖壓力傳感器用來實(shí)現(xiàn)對(duì)自來水的通斷進(jìn)行檢測(cè)。由輸出口輸出，由ADC0809將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量（電壓值），送入單片機(jī)中，再由LCD顯示。當(dāng)傳感器檢測(cè)到外部自來水停水時(shí)必須關(guān)閉水抽水泵控制繼電器。壓力傳感器檢測(cè)流程圖如圖43所示。ADC0809初始化開始讀取壓力傳感器輸出值（模擬量）將模擬電壓值轉(zhuǎn)化為數(shù)字量將壓力值的數(shù)字量提取出來在LCD上顯示結(jié)束外接自來通水？停止抽水NY圖43壓力傳感器檢測(cè)流程圖、感應(yīng)片檢測(cè)子程序浮子，感應(yīng)片檢測(cè)單元軟件工作流程圖如圖 42 所示。讀入控制引腳電壓值有引腳為低浮子1通停止抽水浮子2通開始抽水水位感應(yīng)片通切斷水泵供電NYYYYNNN開始圖 42 浮子、感應(yīng)片檢測(cè)子程序工作流程圖單片機(jī)定時(shí)讀入傳感器控制引腳的信息。當(dāng)判斷到有檢測(cè)傳感器有效時(shí)，分別進(jìn)行相應(yīng)的判斷，如果是浮子 1 接通則表明水箱水位已經(jīng)到達(dá)了預(yù)設(shè)值，這時(shí)停止抽水。如果是浮子 2 斷開則表明水箱水位過低，需要抽水。如果是水位感應(yīng)片沒有接通，則表明制水或者過濾系統(tǒng)出現(xiàn)問題，需要切斷抽水泵的電源。 鍵盤掃描單元鍵盤、顯示單元主要是完成人機(jī)交互功能。用戶可以通過鍵盤錄入時(shí)間參數(shù)、定時(shí)排水間隔、設(shè)定濕度等參數(shù)。LCD 主要顯示用戶設(shè)定的參數(shù)并能夠用相應(yīng)的符號(hào)或者圖形來表示某部分出現(xiàn)的故障，這樣更加便于客戶在使用過程中更好的判斷和排除故障，需要設(shè)定的 LCD 上顯示的故障問題如下：（1）當(dāng)自來水停水時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)斷電保護(hù)。鍵盤掃描工作流程如如圖 43 所示。有鍵按下中斷濕度設(shè)定時(shí)間設(shè)定進(jìn)入設(shè)定模式排水參數(shù)設(shè)定更改濕度分鐘設(shè)定小時(shí)設(shè)定中斷排水間隔設(shè)定排水時(shí)間設(shè)定NYYY開始YNNN圖 43 鍵盤掃描工作流程圖 LCD顯示單元LCD液晶顯示流程圖如圖44所示：圖 44 液晶顯示流程圖編程思路：（1）上電啟動(dòng)，并初始化； （2）寫入數(shù)據(jù)，然后判忙； （3）寫入命令，并且屏幕顯示； （4）循環(huán)顯示或返回主程序； 定時(shí)單元軟件定時(shí)單元主要完成時(shí)間顯示、定時(shí)排水等功能。軟件流程圖如圖 44 所示。秒鐘加1分鐘加1時(shí)鐘加1分鐘到60秒鐘到60排水時(shí)間開始排水時(shí)間結(jié)束開始排水結(jié)束排水NYYNYNYNY時(shí)間到達(dá)1s開始 圖 44 定時(shí)單元軟件流程圖定時(shí)單元在檢測(cè)到 1 秒鐘中斷后，判斷定時(shí)排廢水時(shí)間到了，則開始排除廢水，如果排廢水時(shí)間結(jié)束則關(guān)閉排廢水電磁閥，停止排廢水。在 LCD 上需要顯示時(shí)鐘，DS18827 在系統(tǒng)的映射地址為 0xd00e，系統(tǒng)從中在采集到濕度之后需要對(duì)超聲波加濕器進(jìn)行控制，在本系統(tǒng)中采用的是 PID控制算法進(jìn)行控制。PID 調(diào)節(jié)是 Proportional(比例)、Integral(積分)、Differential(微分)三者的縮寫，PID 控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，現(xiàn)今使用的 PID 控制器產(chǎn)生并發(fā)展于19151940 年期間。盡管自 1940 年以來，許多先進(jìn)的控制方法不斷推出，但由于 PID 控制方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、魯棒性好、可靠性高、參數(shù)易于整定，P、I、D 控制規(guī)律各自成獨(dú)立環(huán)節(jié)，可根據(jù)工業(yè)過程進(jìn)行組合，而且其應(yīng)用時(shí)期較長(zhǎng)，控制工程師們已經(jīng)積累了大量的 PID 控制器參數(shù)的調(diào)節(jié)經(jīng)驗(yàn)。因此，PID 控制器在工業(yè)控制中仍然得到廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有 90﹪以上的工業(yè)控制器采用PID 控制器。PID 控制器的發(fā)展經(jīng)歷了液動(dòng)式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式幾個(gè)階段，目前正由模擬控制器向著數(shù)字化、智能化控制器的方向發(fā)展。本文濕度控制采用 PID 控制方案，采集和控制的關(guān)系是：濕度—PID 算法—加濕器 5 分鐘內(nèi)時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通次數(shù)時(shí)間。系統(tǒng)中每次導(dǎo)通的時(shí)間為 10 秒，PID最大控制量為 30 次，既 5 分鐘內(nèi) 30 次導(dǎo)通超聲波加濕器。這里可以看出 PID 類似于數(shù)學(xué)的函數(shù)，濕度和加濕器控制就是通過這個(gè)函數(shù)映射過來的。只要濕度采集正確并和設(shè)置的值作比較（減法），得出一個(gè)差值，通過 PID 算法后得出控制量輸出，就能達(dá)到目的。接著進(jìn)行 PID 的參數(shù)調(diào)試，把最優(yōu)參數(shù)調(diào)試出來（數(shù)學(xué)的函數(shù)）。PID 控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值 r(t)與實(shí)際輸出值 y(t)構(gòu)成控制偏差 e(t)：e (t ) = r (t ) y (t ) （41）將偏差 e(t)的比例(proportional)、積分(Integral)和微分(Differential)通過線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，因此稱為 PID 控制。PID 控制系統(tǒng)原理如圖 45圖 45 PID 控制系統(tǒng)原理在模擬系統(tǒng)中，PID 算法的表達(dá)式為：式中 P(t)調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)；e(t)調(diào)節(jié)器的偏差信號(hào)Kp調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)TI調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間TD調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間PID 控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下：(1) 比例環(huán)節(jié) 即時(shí)成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào) e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏差；(2) 積分環(huán)節(jié) 主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)，TI越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)；(3) 微分環(huán)節(jié) 能夠反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)(變化速率)，并且能在偏差信號(hào)值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。PID算法部分程序設(shè)計(jì)如下：float P=1I=、D=PID 數(shù)學(xué)模型u(t) = kp * e(t) + ki * [e(1) + e(2) + ....+ e(t)] + kd * [e(t) e(t1)]int PID(float set_hum, float measure_ hum){float derror。static float sum=0,ek_pre=0,ek_last=0,ek_now=0。ek_now=set_ hum measure_ hum。//printf(ek_now=%d\n,ek_now)。sum+=ek_now。 //積分項(xiàng)derror=ek_nowek_last。 //微分項(xiàng)//printf(derror=%d\n,derror)。ek_pre=ek_last。 //上上一次ek_last=ek_now。 //上一次//printf(pid_result=%f\n,(kp*ek_now+kd*derror))。 //系統(tǒng)調(diào)試使用//return(kp*ek_now+kd*derror)。 //PD controlreturn(kp*ek_now+ki*sum+kd*derror)。 //PID control}控制流程圖如圖 46 所示。中斷時(shí)間到達(dá)10s關(guān)閉中斷使能打開超聲波加濕器打開中斷使能退出中斷關(guān)閉超聲波加濕器采集濕度更新PID結(jié)果導(dǎo)通次數(shù)小于PID結(jié)果時(shí)間超過控制周期NYYN開始圖 46 PID 輸出控制流程圖結(jié) 論本文針對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)加濕器的缺點(diǎn)，借鑒單片機(jī)自動(dòng)控制在其他領(lǐng)域發(fā)展的成果，研制了一款以微控制系統(tǒng)為主體部分，工作時(shí)無機(jī)械驅(qū)動(dòng)、無噪音干擾、無污染，故障率低、能耗低、霧化效率高、維護(hù)簡(jiǎn)便、可靠的工業(yè)加濕系統(tǒng)。取得以下成果：（1）由單片機(jī)作為主控制系統(tǒng)，集成了濕度調(diào)節(jié)、水箱供水等部分使得工業(yè)加濕器更加智能化；（2）設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了低成本、高穩(wěn)定性的濕度調(diào)節(jié)和水位監(jiān)測(cè)電路；（3）該儀器操作簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高，符合智能控制的要求；