【文章內(nèi)容簡介】 是因為電流的量值是微安級。為了適應 ADC0809 芯片的輸入要求，還需將 HN36 采集的溫度信號要進行電流 /電壓的轉換，將電流信號轉換為電壓信號，并且對電壓信號進行放大。因此，本文設計的電阻型傳感器如圖 。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 14 頁 共 42 頁 圖 電阻型傳感器 模數(shù)轉換電路 單片機控制 ADC0809 的工作過程：首先通過指令選擇 0809 的一個模擬輸入通道，當執(zhí)行 MOVX @DPTR， A 時，單片機的 WR 信號有效，從而產(chǎn)生一個啟動信號，將脈沖從0809 的 START 引腳送入，脈沖開始在選中通道進行轉換。當轉換結束后， 0809 發(fā)出代表轉換結束的 EOC 信號，該信號可反相后作為向單片機發(fā)出的中斷請求信號也可以可提供單片機查詢。模數(shù)轉換電路如圖 。 LMP7721 143K 7K 143K NH36 10K 10K 100K 100K 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 15 頁 共 42 頁 圖 模數(shù)轉換電路 人機接口的設計一 LED 顯示和鍵盤 LED 顯示器 (1) LED 靜態(tài)顯示方式： LED 顯示器以靜態(tài)顯示方式工作時，所有顯示器的共陰極要連接在一起并與地（或+5V）相連；每位的段碼線（ adp） 分別相連一個 8 位的鎖存器的輸出端。當各個 LED的顯示字符一經(jīng)確定，直到送入另一個字符的段碼為止，相應鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變，這便是稱為靜態(tài)顯示的原因。靜態(tài)顯示器的亮度都較高的原因也是相同的。 (2) LED 動態(tài)顯示方式： 在多個 LED顯示時，通常將所有位的段碼線相應段并聯(lián)在一起，為的是簡化硬件電路。段碼線的多路復用由 1 個 8 位 I/O 口控 制的， I/O線控制著相應的共陽極或共陰極，從而形成各位的分時選通。 鍵盤工作原理 在 8255 相對應的 PCOPC2 線上連接著簡易鍵盤中的 UP 鍵、 DOWN 鍵和 AUTO 鍵，此時輸入端為 8255 的 PC 口。同時 CPU 的外部中斷引腳 INT1 上通過一個與門與 3 個按鍵的行線連接到一起當鍵盤上的鍵全部開啟時，列線都輸出高電平， INT1 引腳也為高電平。一旦閉合任意一個鍵， INT1 引腳的電平就會變低， CUP 也會接受到中斷請求。判別是否真的有鍵按下和確定是哪個鍵被按下是用軟件查詢的方法完成的。另外， AT89C51 的P13 引腳接 連著系統(tǒng)的軟開關按鍵“ ON/OFF”鍵接，按鍵在沒有閉合時， 引腳處的電平將會升高，該按鍵的工作方式將采用掃描查詢，當檢測到低電平為輸入端時，在“軟 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 16 頁 共 42 頁 關機”和“正常運行”之間系統(tǒng)會進行切換。鍵盤顯示電路如圖 。 圖 鍵盤顯示電路 串行通訊接口的設計 串行數(shù)據(jù)通信概述 1) 串行數(shù)據(jù)傳送的特點 數(shù)據(jù)傳送按位順序進行，完成次過程最少只需一根傳輸線，它的特點是成本低但速度慢。計算機與遠程終端或終端與終端之間的數(shù)據(jù)傳送通常都采用串行方式。另外，串行數(shù)據(jù)傳送分為異步傳送和同步 傳送兩種方式，本文使用異步傳送方式。 2) 異步串行通信異 異步串行數(shù)據(jù)通信是以字符為基本單位，即一次傳送一個字符。具有一定格式的串行數(shù)據(jù)位和停止位在異步數(shù)據(jù)發(fā)送器送出一個起始位后發(fā)出。異步數(shù)據(jù)接收器首先接收起始位，通過調(diào)整時鐘，使發(fā)送器的頻率逐步接近于規(guī)定值，然后以同步時鐘為基礎接收位數(shù)據(jù)串。在接收過程中，短時間內(nèi)的數(shù)據(jù)串接收的正確性不會因為接收時鐘與發(fā)送時鐘的匹配會有偏差而造成影響。接收器用來判別接收過程中的某些錯誤的功能是通過停止位，例如串行數(shù)據(jù)的字節(jié)邊界錯誤等。 異步串行通信是一個字符的完整的通信格 式，包括起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位、停止位。從起始位到停止位結束的全部內(nèi)容稱為一幀。 字符格式（即字符的編碼形式，奇偶校驗形式，以及起始位和停止位的規(guī)定），波特率（即數(shù)據(jù)傳送速率的規(guī)定，用每秒傳送格式位的數(shù)目表示）是異步通信數(shù)據(jù)傳輸中，微機與其他設備之間必須遵守的兩項規(guī)定 單片機與 PC 機的串行接口及電路 單片機和微機串口不兼容是因為微機串口通常采用 RS232 電平而單片機串口是 TTL電平。所以，接口必須做電平轉換處理。本文采用的是 MAXMI 公司的 MAX232 電平轉換芯片。單片機串行口的 TXD， RXD 和 GND 經(jīng)電平轉換分別與微機的 RXD， TXD 和 GS相連。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 17 頁 共 42 頁 串行通訊的工作方式和波特率設置 單片機的波特率與 CP 機串口的波特率要相等是為了為了保證上位機與下位機的正常通信，傳送的誤碼隨著傳輸速率越低而降低。在本文中，由于環(huán)境因素影響不大，故采用低波特率來減小誤碼率，本文采用的波特率為 1200bit/s。 單片機有四種串行工作方式，本文采用串行工作方式 l。即以 10 位為一幀的異步串行通信方式，共包括 1個起始位， 1 個停止位， 8 個數(shù)據(jù)位 數(shù)據(jù)發(fā)送是由一條寫發(fā)送寄存器 (SBUF)的指令開始，隨后在串行 口由硬件自動加入起位和停止位，構成一個完整的幀格式，然后在移位脈沖的作用下，由 TDX 端串行輸出。一個字符幀發(fā)送完后，使 TXD 輸出線維持在“ l”狀態(tài)下，并將串行控制寄存器 SCON 的TI 位置“ 1” ，通知 CPU 可以接著發(fā)送下一個字符 [15]。 接收數(shù)據(jù)時，處于允許接收狀態(tài) (REN=1)的 SCON 允許接收位 RNE 位。在此前提下，串行口 RXD端，當采樣到從“ 1”向“ 0”的狀態(tài)變化時，就認定是變化到了起始位。隨后在移位脈沖的控制下，把接收到的數(shù)據(jù)位移入接收寄存器中。 CUP從 SBUF 取走接收到的一個字符的前提是接收中斷標 志位 RI。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 18 頁 共 42 頁 5 汽車空調(diào)溫控系統(tǒng)的軟件設計 系統(tǒng)軟件設計概述 根據(jù)系統(tǒng)的總體設計，實現(xiàn)信號采集功能、鍵盤控制和顯示功能、實現(xiàn)控制器的輸出、空調(diào)系統(tǒng)工作模式選擇功能是汽車空調(diào)主要控制器軟件。 本系統(tǒng)采用的是 8位單片機 AT89C51，其程序存儲器也只有 SK，為了更充分地使用單片機的有限空間，在開發(fā)該系統(tǒng)軟件時使用中斷模式作為整個軟件的主線 系統(tǒng)軟件使用的是 ICCAVR 編譯器，采用結構化的程序設計方法進行編寫，由主程序和中斷服務子程序構成。 系統(tǒng)軟件的工作模式 “ 正常 運行模式”、“軟關機模式”、“手動控制模式”和“自動控制模式”是汽車空調(diào)智能溫控系統(tǒng)的四種工作模式。系統(tǒng)的自檢狀態(tài)會在通電的同時開啟，這時在X25045 中系統(tǒng)會首先讀入上一次存入 EEPROM 的斷電前的系統(tǒng)狀態(tài)信息，使上次關機前空調(diào)控制器的運行狀態(tài)得以恢復。上次關機前智能溫控系統(tǒng)的“正常運行模式”會經(jīng)過通電初始化得到恢復。此時，需要的溫度值可以通過溫度調(diào)節(jié)按鍵設定，溫度傳感器定時檢測車廂溫度，溫度設定值和溫度測量值通過顯示器顯示出來，根據(jù)溫差和溫差變化混合風門的開度會自動調(diào)節(jié)，溫控系統(tǒng)能夠與 PC 機通過串口通訊 交換數(shù)據(jù)。當顯示器熄滅，混合風門步進電機停止運轉，系統(tǒng)不能再進行溫度檢測、溫度設定和串行通訊時說明溫控系統(tǒng)進入了軟關機模式，達到這一效果只需按一下“ ON/OFF”。 系統(tǒng)在關機前會在 X25045 的 EEPROM 中自動把 (如混合風門的開度范圍，溫度在自動控制模式下的設定值或手動控制模式下的風門檔位值等 )溫控系統(tǒng)的狀態(tài)信息保存。要想讓系統(tǒng)將恢復到“正常運行模式”只需再按一下“ N0/OFF”鍵。”時，混合風門開度檔位當處于手動控制模式下可以直接調(diào)節(jié) (由全制冷到全加熱分為 5檔 )。為使車廂溫度能滿足乘客想要的舒適度， 智能溫控系統(tǒng)根據(jù)溫度設定值與測量值的偏差，需要處在“自動控制模式”對自動調(diào)節(jié)混合風門的開度進行調(diào)節(jié)。 系統(tǒng)軟件的模塊化編程 模塊化編程是一種軟件設計方法，采用模塊化形式編寫本控制系統(tǒng)的軟件，分別編寫各模塊程序，經(jīng)過編譯和調(diào)試，最后把各模塊一起連接 /定位，達到所需的目標。模塊化編程具有以下優(yōu)點 : 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 19 頁 共 42 頁 l) 開發(fā)周期短，研究方便； 2) 當同類的需求較多時，可以把程序放入庫中以備以后使用； 3) 使得要解決的問題與待定模塊分離，有利于軟件的可示化； 4) 有利于軟硬件的聯(lián)調(diào)，很容易找到出錯的模塊，大大簡化 了調(diào)試 ； 系統(tǒng)主流程模塊 使用專門用于計算機嵌入式應用的 Linux操作系統(tǒng)來設計系統(tǒng)的部分軟件，其大多數(shù)都是用 C語 言編寫的放大的源代碼，匯編語 言編寫的只是 少量 可移植性強的 源程序啟動代碼和硬件初始化代碼 。之所以嚴格遵守單總線協(xié)議來驅動 DSl8820，是因為 C語言編寫的溫度測試子程序。每次能執(zhí)行讀寫指令前都必須將 DSl8820進行復位。主機要釋放保持 480— 960Fs的低電平的數(shù)據(jù)線，再通過上拉電阻將數(shù)據(jù)線保持在 15～ 60Fs，復位操作完成的信號是 DSl8820發(fā)出存在脈沖。初始化程序 (復位程序 )、“讀”子程序、“寫”子程三個基本子程序要與 DSl8820進行通信才能完成。在測溫、顯示等各個子程序編譯完成后就可以結合硬件來完成系統(tǒng)的功能，系統(tǒng)的主程序流程圖如 圖 。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 20 頁 共 42 頁 圖 系統(tǒng)的主流程序圖 開始 初始化操作系統(tǒng) 創(chuàng)建任務 初始化輸出電路 測溫子程序 顯示子程序 初始化顯示電路 控制輸出 輸出控制子程序 結束 N Y N 任務結束？ Y 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 21 頁 共 42 頁 按鍵掃描處理子程序模塊 1) 按鍵掃描程序按按鍵掃描程序的功能分為以下 3個方面的內(nèi)容 : ：，看 CPU 有沒有收到中斷請求在外部中斷輸入端 INT1 后。若 CPU 收到 中斷請求，發(fā)出信息使 INT1 運行中斷服務子程序，則說明鍵盤上由鍵處于閉合狀態(tài)。 b. 去除鍵的機械抖動。識別閉合鍵的鍵號和排除鍵抖動引起的誤操作是掃描鍵盤中斷服務程序里的重要部分。本系統(tǒng)采用按鍵消抖措施之一的軟件消抖措施，另一種為硬件消抖措施。方法為鍵盤上有鍵閉合后，延遲 10m 以后再判別鍵盤的狀態(tài)，若仍然有鍵閉合，則認為鍵盤上有一個鍵正在穩(wěn)定的閉合中，否則就認為是按鍵在抖動 [16]。 、定時掃描和中斷掃描三種工作方式。在本設計中，用中斷掃描的方式設計“ UP”、“ DOWN”和“ AUTO” 鍵，采用編程掃描的方式設計“ ON/OFF”鍵。在硬件接線上， UP、 DOWN、和 AUTO3 個按鍵的行線與 CPU 的外部中斷引腳 INT1 通過一個與門相連接，當鍵盤上按鍵都開啟式，高電平都會由列線輸出，高電平也在 INT1引腳上出現(xiàn)。一旦閉合的按鍵出現(xiàn)在鍵盤上，低電平就會從 INT1 引腳輸出，從而導致CPU 收到中斷請求。若響應中斷請求，執(zhí)行中斷服務程序，需要 CUP 開放外部中斷。在中斷服務程序中，首先調(diào)用一個 10ms 的延時程序，鍵盤上各按鍵的狀態(tài)是由軟件查詢的方式判別的。按鍵處理程序在按鍵機械抖動的影響消失后要做出相應的 調(diào)節(jié) [16]。 2) 按鍵處理程序：按鍵按下后，相應的功能要與特定的按鍵對應，“ AUTO”是自動 /手動切換按鍵，通過 AUTO 在系統(tǒng)默認方式下的手動模式的變化，溫度加 1鍵是“ UP”，溫度減 1鍵是“ ODWN”。如圖 按鍵掃描子程序流程圖 [17]。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 22 頁 共 42 頁 圖 模糊控制子程序模塊 程序實現(xiàn)了模糊控制中的控制算法，它包括兩部分 :一是離線計算模糊控制查詢表，將模糊控制表存于單片機的程序存儲器中；二是在實時控制過程中，如圖 ：根據(jù)某一時刻單片機的溫度設定值與溫度測量值的偏差值 e(k)和溫差變化率 ec(k)，經(jīng)模糊化推理后直接與存儲在單片機表中的數(shù)據(jù)比較，根據(jù)輸出量查出步進電機的運轉步數(shù)，精確后用于混合風門的調(diào)節(jié)。 外部中斷 1 響應 讀入 8255PC口按鍵狀態(tài) 延時 10ms UP鍵按下？ DOWN鍵按下？ UP鍵子程序 DOWN鍵子程序 AUTO鍵子程序 中斷返回 N N Y Y Y N 消除按鍵機械抖動 AUTO鍵按下？ 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 23 頁 共 42 頁 圖 模糊控制算法子程序流程圖 開始 e,ec 采樣輸出 N Y Y e(k)=20 e(k)=20 Y ec