水箱恒溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-08-03 14:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)正常工作需要的時(shí)鐘電路提供一個(gè)穩(wěn)定的工作頻率。根據(jù)STC89C52單片機(jī)時(shí)鐘周期的要求。晶振回路由電容和陶瓷諧振器晶振組成。作為單片機(jī)的時(shí)鐘源。STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，此放大器的輸入和輸出端分別是引腳XTAL0和XTAL1,在XTAL0和XTAL1端口接上時(shí)鐘電源即可構(gòu)成時(shí)鐘電路。本設(shè)計(jì)中采用內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生方式。在XTAL0和XTAL1兩端跨接晶振，與內(nèi)部的反相器構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。其發(fā)出的時(shí)鐘脈沖直接送入單片機(jī)內(nèi)定時(shí)控制部件。電容C1和C2對(duì)頻率有微調(diào)作用。電容C1和C2應(yīng)盡可能的安裝在單片機(jī)芯片附近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作。晶振電路如圖所示 復(fù)位電路 為確保溫控系統(tǒng)電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分。復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。電路正常工作需要供電電源為5V177。5%。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開(kāi)始正常工作。復(fù)位電路第二功能是手動(dòng)復(fù)位。手動(dòng)復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平，一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則Vcc的+5V電平就會(huì)直接加到RST端。復(fù)位電路如圖所示 按鍵電路的設(shè)計(jì)在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口如P1口就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵9鍵。由此可見(jiàn)，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái)做鍵盤是合理的。矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些。列線通過(guò)電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，所有的輸入端都是高電平，代表無(wú)鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低。這樣，通過(guò)讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。 ①行掃描法 行掃描法又稱為逐行或列掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，介紹過(guò)程如下 （1)判斷鍵盤中有無(wú)鍵按下。將全部行線置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無(wú)鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置。在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 ②高低電平翻轉(zhuǎn)法，首先讓P1口高四位為1，低四位為0，若有按鍵按下，則高四位中會(huì)有一個(gè)1翻轉(zhuǎn)為0，低四位不會(huì)變，此時(shí)即可確定被按下的鍵的行位置。 然后讓P1口高四位為0，低四位為1。若有按鍵按下，則低四位中會(huì)有一個(gè)1翻轉(zhuǎn)為0，高四位不會(huì)變，此時(shí)即可確定被按下的鍵的列位置。最后將上述兩者進(jìn)行或運(yùn)算即可確定被按下的鍵的位置。 方法②程序更簡(jiǎn)潔這里使用第二種方法“高低電平翻轉(zhuǎn)法”。硬件連接圖如圖所示 矩陣鍵盤電路 溫度采集模塊的硬件設(shè)計(jì)溫度傳感器是將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置型號(hào)有很多數(shù)字式溫度傳感器常用的有DS18BDS1820等。此設(shè)計(jì)采用的是DS18B20。 DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器是世界上第一片支持“ 一線總線”接口的溫度傳感器, 在其內(nèi)部使用了在板(ONBOARD)專利技術(shù)。具有3引腳TO92小體積封裝形式溫度測(cè)量范圍為55℃125℃,可編程為9位到12位A/D轉(zhuǎn)換精度，℃，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由4部分組成，64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DQ為數(shù)字信號(hào)輸入∕輸出端，GND為電源地，VCC為外接供電電源。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼，每個(gè)DS18B20的64位序列號(hào)均不相同。64位ROM的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，CRC=X8X5X41。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。 DS18B20中的溫度傳感器完成對(duì)溫度的測(cè)量，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形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。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。 DS18B20主要特性如下 ①適應(yīng)電壓范圍更寬,在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 ②獨(dú)特的單線接口方式, DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與的雙向通訊。 ③DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能,多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上,實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。 ④DS18B20在使用中不需要任何外圍元件,全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 ⑤溫度范圍55℃+125℃,在1085℃ 時(shí)精度為177。℃。 ⑥可編程的分辨率為912位,℃、℃、℃℃,可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。 ⑦。 ⑧測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào),以“ 一線總線”串行傳送給CPU, 同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼,具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。 ⑨負(fù)壓特性電源極性接反時(shí),芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作。 溫度采集模塊的硬件設(shè)計(jì)當(dāng)DS18B20正在執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換或從高速暫存器EPPROM傳送數(shù)據(jù)時(shí)，這個(gè)電流可能會(huì)引起連接單總線的弱上拉電阻的不可接受的壓降這需要更大的電流，而此時(shí)Cpp寄生電源儲(chǔ)能電容無(wú)法提供，為了保證DS18B20有充足的供電，當(dāng)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝數(shù)據(jù)到EEPROM操作時(shí)，必須給單總線一個(gè)上拉電阻，根據(jù)距離遠(yuǎn)近可以適當(dāng)調(diào)節(jié)阻值，距離近時(shí)減小阻值，否則DS18B20將無(wú)法復(fù)位。硬件電路如圖所示。 DS18B20接線圖在外部電源供電方式下, DS18B20工作電源由VCC引腳接人, 不存在電源電流不足的問(wèn)題, 可以保證轉(zhuǎn)換精度, 同時(shí)在總線上理論可以掛接任意多個(gè)DS18B20傳感器, 組成多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)。注意在外部供電的方式下, DS18B20的GND引腳不能懸空, 否則不能轉(zhuǎn)換溫度, 讀取的溫度總是85176。C。 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)目前智能化的測(cè)試儀表設(shè)計(jì)都自帶有報(bào)警電路。設(shè)計(jì)報(bào)警電路也
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