【文章內(nèi)容簡介】 號線又會受大電流信號及電源線干擾也要很好安排 四直流供電盡量使用開關(guān)電源開關(guān)電源很少受市電的電壓波動頻率波動的影響也能隔離從電源線進入的傳導(dǎo)干擾輸入輸出接口應(yīng)盡量采用光電隔離器使控制系統(tǒng)做成全浮空的系統(tǒng)使之不受傳導(dǎo)干擾的影響 五某些小信號線器件電路板應(yīng)加電磁屏蔽板或罩 第六篇 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 快熱式熱水器的功能系統(tǒng)程序必須實現(xiàn)顯示掃描按鍵掃描處理加熱控制和溫度檢測包括超溫報警 4 項任務(wù) 51 系列單片機實現(xiàn)多任務(wù)運行的方法就是分時復(fù)用在程序設(shè)計時要相應(yīng)地分配好各任務(wù)的 CPU 占用時間對于以上幾個任務(wù)稍加分析可以看出顯示掃描按鍵掃描和加熱控制任務(wù)相對而言有實時要求而溫度檢測任務(wù)則可用定時 05～ 1s 實現(xiàn) 主程序 系統(tǒng)在上電復(fù)位后先對溫度寄存器檔位寄存器賦默認值并進行清除超溫標志設(shè)置定時器及中斷系統(tǒng)的工作方式等初始化工作 由于 51 系統(tǒng)單片機沒有停機指令所以可以利用主程序設(shè)置死循環(huán)反復(fù)運行各個任務(wù)把有實時要求的子程序顯示掃描按鍵掃描加熱控制約占用 5msCPU時間運行測溫子程序的時間間隔為 05s 那么循環(huán)次數(shù)應(yīng)為 100 次 圖 6 所示為主程序流程圖 顯示掃描子程序 顯示掃描子程序完成兩位共陽數(shù)碼管的掃描顯示任務(wù)圖 7 所示為顯示掃描子程序流程圖 第三章 按鍵掃描處理子程序 按鍵掃描子程序負責逐個掃描檔位 鍵檔位 鍵和開關(guān)鍵是否被按下若有鍵被按下則作出相應(yīng)處理圖 8 所示為按鍵掃描子程序流程圖 圖 6 所示為主程序流程圖 圖 7 顯示掃描子程序流程圖 圖 8 按鍵掃描子程序流程圖 第四章 加熱控制程序 加熱控制程序根據(jù)用戶設(shè)定的加熱檔位和 系統(tǒng)當前的狀態(tài)決定是否加熱和控制加熱的功率并點亮相應(yīng)的指示燈若有超溫標志還應(yīng)打開蜂鳴器報警圖9 所示為加熱控制程序流程圖 加熱控制程序通過控制繼電器的通斷來決定是否給電熱絲通過加熱而加熱的功率大小則由雙向可控硅的導(dǎo)通角決定系統(tǒng)程序利用外中斷 INT1 檢測市電的過零點檢測到過零點后立即根據(jù)設(shè)定的加熱檔位給定時器 T1 賦一個延時參數(shù)并打開定時器 T1 允許其中斷當定時器 T1 計滿益出后觸發(fā)中斷 T1 中斷程序就會給可控硅發(fā)一個觸發(fā)信號使 其導(dǎo)通圖 10 和 11 所示分別為過零檢測程序流程圖和可控硅觸發(fā)信號控制程序流程圖 圖 9 加熱控制程序流程圖 圖 10零檢測程序流程圖 圖 11可控硅觸發(fā)信號控制程序流程圖 第五章 溫度檢測程序 溫度檢測程序的基本原理就是將溫度頻率轉(zhuǎn)換電路測得的頻率與事先建立好的溫度頻率表進行比較查找出與該頻率相應(yīng)的溫度值在實驗測試后建立的溫度頻率表是 0～ 100℃溫度所對應(yīng)的頻率值它是一個頻率對應(yīng)于溫度遞減的非線性函數(shù)在 C 語言中用一個一維數(shù)組 Tab[101]來表示下標為溫度數(shù)組元素為頻率值計算溫度的方法采用高效準確的二分法查表查表的過程 如下 一先給定查找的溫度最大值 T 和最小值 Tmin 即查找的范圍根據(jù)已有的溫度表默認最大值 T 100 最小值 Tmin 0 二假定測得溫度 Temp 為最大值與最小值餓中間值即 Temp TTmin2 三將實際測得的頻率值 T0rig 與假定溫度 Temp 在表格中對應(yīng)的頻率Tab[temp]相比較如果相等那么假定溫度就是當前實際溫度即完成查找 四若 T0rig＞ Tab[temp]說明實際溫度應(yīng)該在 Tmin 與 Temp 之間因為遞減函數(shù)特性則修改查找范圍令 T Temp 同理若 T0rig＜ Tab[temp]說明實際溫度應(yīng)該在 Temp 與 T 之間則令 Tmin Temp 五檢測查找范圍若 TTmin≤ 1 則判斷 T0rig 更接近最大值對應(yīng)的頻率Tab[T]還是最小值對應(yīng)的頻率 Tab[Tmin]實際溫度值取頻率更接近的那個值即完成查找 六若 TTmin＞ 1 則重復(fù)第 步驟直到完成查找 溫度檢測程序完成溫度計算后便刷新系統(tǒng)當前溫度寄存器并判斷有無超溫置位或清除相應(yīng)的標志位 圖 12 所示為溫度檢測程序流程圖 單片機使用外中斷 INT0和計時器 T0檢測輸入頻率的大小為了減少測量的系統(tǒng)誤差相對值和隨機誤差對測量精度的影響程序中 取 100 個方波周期的和作為檢測結(jié)果程序中使用靜態(tài)變量 px0count 進行外中斷的計數(shù)在測量開始時給px0count 賦值 2 是為了讓頻率測量有準確的起點 另外為了區(qū)分測頻的開始和結(jié)束還使用了測頻開始標志位 T0tst 和測頻完成標志位 Testok 圖 13 所示為頻率測試程序流程圖 圖 13 頻率測試程序流程圖 圖 12 溫度檢測程序流程圖 第七篇 硬件和軟件綜合調(diào)試及性能分析 快熱式熱水器硬件電路不包含任何可調(diào)節(jié)元件因此只要器件質(zhì)量可靠引角焊接正確硬件電路無須調(diào)試 該電 路中的測溫部分的振蕩電路對電容 C1 容量比較敏感若此電路要批量化生產(chǎn)可在敏感電阻 R24 再串應(yīng)該可變電阻以補償 C1 的容量變化 在初次試做本電路或關(guān)鍵硬件參數(shù)有調(diào)整時應(yīng)對系統(tǒng)軟件中控制加熱功率的可控硅導(dǎo)通角延時參數(shù)表和溫度頻率轉(zhuǎn)換表這兩部分進行調(diào)試 可控硅導(dǎo)通角延時參數(shù)主要由市電的頻率和過零檢測電路的脈沖寬度決定可以先根據(jù)市電頻率按等功率的要求計算理論值再根據(jù)過零檢測電路的脈沖寬度加以調(diào)整 溫度頻率轉(zhuǎn)換表可以用對照標準溫度計實測的辦法進行測試圖 14 所示為用實際電路在實驗室測得的溫度頻率曲線圖 第八篇 控制程序編制和調(diào)試 控制源程序清單 以下是快熱式電熱水器控制源程序清單采用 C51 編寫在 Keil Vision2 μ V230 C51exe V70 環(huán)境下調(diào)試通過并下載到 AT89C51 測試運行成功 快熱式熱水器程序 MCU AT89C51 XAL 12MHz Build by Gavin Hu 2020318 pragma src include include include void delay unsigned int 延時函數(shù) void display void 顯示函數(shù) unsigned char keyscan void 按鍵掃描處理函數(shù) void heatctrl void 加熱控制函數(shù) void temptest void 測溫函數(shù) sbit swkey P10 開關(guān)鍵 sbit upkey P11 加熱檔位鍵 sbit downkey P12 加熱檔位 鍵 sbit buzz P105 蜂鳴器輸出端 sbit triac P16 可控硅觸發(fā)信號輸出端 sbit relay P17 繼電器控制信號輸出端 sbit led1 P25 加熱檔位指示燈 1 sbit led2 P26 加熱檔位指示燈 2 sbit led3 P27 加熱檔位指示燈 3 signed char data ctemp 當 前測得水溫寄存器 unsigned char data dispram[2] 0x100x10 顯示區(qū)緩存 unsigned char data heatpowerpx0count 加熱檔位寄存器外中斷 0計數(shù)器 bit tempovt0tsttestok 超溫標志測溫開始標志測溫完成標志 主函數(shù) void main void 無參數(shù)無返回值 循環(huán)調(diào)用顯示鍵掃描溫度檢測加熱控制函數(shù) void main void unsigned char ij ctemp 15 初始化水溫寄存器 heatpower 5 初始化加熱檔位為 5 當 tempov 0 清除超溫標志 swkey 0 默認開關(guān)鍵被按下進入待機狀態(tài) TMOD 0x11 設(shè)定 T0 和 T1 工作方式為 16 位定時器 TCON 0x05 設(shè)置外中斷 0 和 1 為下降沿觸 發(fā) IP 0x01 設(shè)置外中斷 0 優(yōu)先 IE 0x80 打開總中斷 while 1