【文章內(nèi)容簡介】 用 TLP5214,它是 Toshiba公司生產(chǎn)的四路光耦 ,由單片機直接驅(qū)動。51 單片機 P0 口所能承受的灌電流最大 ,可以達到 26mA。輸出系統(tǒng)中的繼電器最多同時有兩個工作 ,控制溫度的一個 ,控制濕度的一個。如果設(shè)置光耦的發(fā)光二極管的電流為 10mA,那么兩個發(fā)光二極管同時導(dǎo)通時單片機的灌電流為 20mA,小于26mA,符合要求。所以把 P0 口的引腳接到光耦 TLP5214 輸入測的發(fā)光二極管陰極。 繼電器選用 5V 的 ,驅(qū)動繼電器需要大約 100mA 的電流 ,也就是說驅(qū)動繼電器的三極管的集電極電流為 Ic100mA。三極管選用直流放大系數(shù)為 100 的 9013,根據(jù) Icβ Ib,可計算得三極管基極電流 Ib1mA,而 ,又由于光耦中的光電三極管的集電極、發(fā)射極飽和壓降 ,所以基極的限流電阻上的壓降為(5VcesVbe4V,4V/ ,由于沒有標(biāo)稱值為 4KΩ的電阻 ,所以選擇 Ω的。 還應(yīng)該注意到的一點是 ,光耦有一個參數(shù)叫電流傳輸比 (CTR),CTRIo/IF,及輸出端電流的最大值比上輸入端的電流 ,體現(xiàn)了光耦輸出電流的能力。如果輸入端的電流為 20mA,電流傳輸比為 50%的話 ,那么輸入端電流 Io 最大只能為 10mA。在這 里 ,TLP5214 的電流傳輸比為 50%,輸出端我們剛才算出的電流 IoIb1mA,所以輸入端電流 IF最小為 2mA,由于電流很小時光耦處于死區(qū) ,因此要選大點 ,這里選擇 IF10mA。于是 ,光耦輸入端陽極上的限流電阻為 ,這里選擇標(biāo)稱值為 470Ω的電阻。 此外 ,這里用的繼電器是普通的電磁繼電器。通過對電磁繼電器和固態(tài)繼電器進行比較 ,雖然固態(tài)繼電器具有無觸電、動作速度快、使用壽命長等特點 ,但是本設(shè)計中的繼電器只在溫濕度超過限定值時才動作 ,動作頻率低 ,而且固態(tài)繼電器的價格比電磁繼電器 高得多 ,所以綜合考慮選擇電磁繼電器 SRD 一 05VDC 一SLC。 電源的設(shè)計 圖 電源電路 電源電路是整個系統(tǒng)中非常重要的一部分 ,本設(shè)計中主要用到直流 5V 電源。要得到 5V 的直流電源 ,要經(jīng)過降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)。 由于最后的穩(wěn)壓環(huán)節(jié) ,LM7805要得到 5V的直流輸出 ,輸入與輸出要有一定的壓差 ,根據(jù) LM7805 的數(shù)據(jù)手冊 ,需要有 10V 的輸入 ,因此在降壓環(huán)節(jié)把 220V 的電壓降為 10V。 然后用橋式整流電路把交流電整流為直流電 ,此時的直流電只是方向不變 ,但仍按正弦方式變化 ,是脈動的直流電 。 因此需要濾波電路將紋波濾掉。 C8 和 C2 都用來濾波 ,但是作用是不一樣的。C8 是大電容 ,用電解電容 ,它的作用是低頻濾波 ,通過充電放電 ,從而削峰填谷 ,使電壓的脈動成分減少 ,電壓基本保持穩(wěn)定。而 C2 是小電容 ,所以對于高頻信號容抗很小 ,相當(dāng)于短路 ,從而濾掉高頻信號。 需要注意的是 ,470uF 的大電容可以濾低頻 ,為什么不能濾高頻 ,還要單獨加一個 的小電容來濾高頻 ?從理論上來說大電容應(yīng)該高頻、低頻都可以 ,但是由于制造工藝的原因 ,電解電容的容值做得很大時 ,它就不再是一個單純的電容了 ,它等效于一個電容串聯(lián)一個電 感。在頻率較低時 ,電感 Ljwl 較小 ,可以忽略不計 ,但是當(dāng)頻率很高時 ,感抗就很大 ,相當(dāng)于斷路 ,所以此時這個 470uF 的大電容不能濾掉高頻信號 ,必須單獨加一個小電容。小電容容值小 ,因此就不存在感抗的問題。 濾波完以后 ,電壓的脈動成分已經(jīng)下降了很多 ,但是仍有起伏 ,所以最后還需加上一個三端集成穩(wěn)壓器 ,這里選用 LM7805,它能將電壓穩(wěn)定在 5V。并聯(lián)在LM7805 兩端的二極管起保護作用 ,避免在短路等情況下 LM7805 輸出端的電壓比輸入端高 ,從而燒壞 LM7805。三端集成穩(wěn)壓器后面又接了一大一小兩個電容 ,再次進行濾波 ,使電壓更穩(wěn)定。 按鍵電路設(shè)計圖 按鍵電路圖 鍵盤分為編碼式和非編碼式鍵盤。其中 ,非編碼式鍵盤又包括矩陣式鍵盤和獨立式鍵盤。矩陣式鍵盤較為復(fù)雜 ,一般用于按鍵數(shù)目較多 ,而單片機可用的 I/O口又比較有限時。本控制系統(tǒng)中只需要用到 5 個按鍵 ,數(shù)目較少 ,并且可用的 I/O口充足 ,故采用獨立式鍵盤 ,一個按鍵對應(yīng)一個單片機的 I/O 口管腳。 本設(shè)計中總共用到 5 個按鍵式開關(guān) ,他們用來改變設(shè)定的溫濕度上下限數(shù)值。從 S0 到 S4,分別控制進入溫度上下限設(shè)置、進入濕度上下限設(shè)置、數(shù)值加、數(shù)值減、確認并退出。 本設(shè)計中 的鍵盤是低電平有效。未按鍵時 ,上拉電阻保證了單片機的 I/O 口是確定的高電平 。當(dāng)某個鍵按下時 ,I/O 口變?yōu)榈碗娖健? 串口通信電路 串口通信可分為同步通信和異步通信 ,在單片機的應(yīng)用系統(tǒng)中 ,主要是采用異步串行通信。在設(shè)計通信接口時 ,應(yīng)該采用標(biāo)準(zhǔn)接口 ,這樣才能夠方便而又準(zhǔn)確的把單片機和外設(shè)有機的連接起來 ,從而能形成一個測控系統(tǒng) ,目前異步串口通信標(biāo)準(zhǔn)有 RS 一 23 RS 一 42 RS 一 485 標(biāo)準(zhǔn)。 其中 ,RS 一 232 是 PC 機與通信工業(yè)中使用最早的一種串行接口標(biāo)準(zhǔn)。在短距離、較低波特率串行通信中得到了廣泛應(yīng) 用。要讓單片機和 PC 機通過串口進行通信 ,需要進行電平轉(zhuǎn)換 ,因為盡管單片機有串行通信的功能 ,但單片機提供的TTL 電平和 RS232 的電平不一樣。 TTL 電平中 ,電壓小于 為低電平 ,高于 為高電平 。而 RS232 電平是負邏輯電平 ,電壓在 3V~15V 時為高電平 ,電壓在3V~15V 時為低電平 ,因此要通過 232 這種電平轉(zhuǎn)換芯片進行轉(zhuǎn)換。 232 是 IM 公司專為 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 ,使用 +5V電源供電。適用于終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備間的接口 ,對于雙向通信 ,只需要使用串行輸入 RXD(引腳 2),串行輸出 TXD(引腳 3)和地線 GND(引腳 5)。 其電路連接如圖 所示 。 圖 串口通信電路 232 芯片內(nèi)部有一個電源電壓變換器 ,能夠把輸入的 +5V 電壓變換為 RS232輸出電平所需的 +10V 電壓 ,采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)值需要接 +5V 電壓即可。 232 芯片中有兩組電平轉(zhuǎn)換的引腳 ,我們這里只需使用其中一組。打頭的字母“ T”表示 TTL 電平 ,“ R”表示 RS232 電平。 R1IN 和 R2IN 表示輸入 RS232 電平 ,因此與電腦的串口相連 。T1IN和 T2IN表示輸入 TTL電平 ,因此與單片機相連。所以 ,引腳 T1IN、 T2IN、 R1OUT、 R2OUT 為接 TTL?CMOS 電平的引腳 ,引腳 T1OUT、T2OUT、 R1IN、 R2IN 為接 RS232 電平的引腳。 232 芯片專門為電腦的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的接口電路 ,使用 +5v 單電源供電。 232 就是用來進行電平轉(zhuǎn)換的 ,該器件包含 2 驅(qū)動器、 2 接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供 EIA/TIA232E 電 平?？梢苑謩e接單片機的串行通信口。 232 是一種雙組驅(qū)動器 /接收器 ,片內(nèi)含有一個電容性電壓發(fā)生器以便在單 5V 電源供電時提供 EIA/TIA232E 電平。 元件清單 本次設(shè)計需要用到的元器件如下表所示 : 表 所需元件列表 元件 型號 個數(shù) 單片機 STC89C52RC 1 顯示屏 LCD1602 1 溫濕度傳感器 SHT10 1 芯片底座 DIP40 1 光耦 TLP5214 1 排針 10 針 10 杜邦線 20 二極管 1N4007 4 三極管 9012 1 三極管 9013 4 電阻 10K 2 電阻 9 電阻 1K 1 電阻 470 4 電位器 15K 1 瓷片電容 1uF 5 瓷片電容 1 點解電容 10uF 1 瓷片電容 30pF 2 電平轉(zhuǎn)換芯片 232 1 串口母頭 DB9 1 電平轉(zhuǎn)換芯片 232 1 USB 母座 1 晶振 12MHz 1 自鎖開關(guān) 6*6*5 1 按鍵開關(guān) 6*6*5 6 蜂鳴器 1 繼電器 SRD 一 05VDC 一 SLC 4 關(guān)鍵器件的介紹 STC89C52RC STC89C52RC 單片機是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超 強抗干擾的單片機 ,指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機 12 時鐘 /機器周期和 6 時鐘 /機器周期可以任意選擇。 ① STC89C52RC 的主要性能參數(shù) (1)增強型 8051單片機 ,6時鐘 /機器周期和 12時鐘 /機器周期可以任意選擇 ,指令代碼與傳統(tǒng) 8051 單片機是兼容的。 (2)通用 I/O口 (32個 ):P1/P2/P3是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉 ,P0口是漏極開路輸出 ,作為總線擴展用時 ,不用加上拉電阻 ,作為 I/O 口用時 ,需加上拉電阻。 (3)ISP(在線編程 )/IAP(在應(yīng)用可編程 ):可通過串口下載程序 ,不需要使用專門的下載器 ,非常方便快捷。 (4)內(nèi)含 8KB 的程序存儲器 ,1000 次寫 ?擦寫周期