【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 號(hào)線又會(huì)受大電流信號(hào)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(dòng)頻率波動(dòng)的影響也能隔離從電源線進(jìn)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(hào)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(jì) 快熱式熱水器的功能系統(tǒng)程序必須實(shí)現(xiàn)顯示掃描按鍵掃描處理加熱控制和溫度檢測(cè)包括超溫報(bào)警 4 項(xiàng)任務(wù) 51 系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多任務(wù)運(yùn)行的方法就是分時(shí)復(fù)用在程序設(shè)計(jì)時(shí)要相應(yīng)地分配好各任務(wù)的 CPU 占用時(shí)間對(duì)于以上幾個(gè)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(duì)而言有實(shí)時(shí)要求而溫度檢測(cè)任務(wù)則可用定時(shí) 05～ 1s 實(shí)現(xiàn) 主程序 系統(tǒng)在上電復(fù)位后先對(duì)溫度寄存器檔位寄存器賦默認(rèn)值并進(jìn)行清除超溫標(biāo)志設(shè)置定時(shí)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(jī)沒(méi)有停機(jī)指令所以可以利用主程序設(shè)置死循環(huán)反復(fù)運(yùn)行各個(gè)任務(wù)把有實(shí)時(shí)要求的子程序顯示掃描按鍵掃描加熱控制約占用 5msCPU時(shí)間運(yùn)行測(cè)溫子程序的時(shí)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(yáng)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(fù)責(zé)逐個(gè)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(dāng)前的狀態(tài)決定是否加熱和控制加熱的功率并點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈若有超溫標(biāo)志還應(yīng)打開蜂鳴器報(bào)警圖9 所示為加熱控制程序流程圖 加熱控制程序通過(guò)控制繼電器的通斷來(lái)決定是否給電熱絲通過(guò)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(cè)市電的過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)到過(guò)零點(diǎn)后立即根據(jù)設(shè)定的加熱檔位給定時(shí)器 T1 賦一個(gè)延時(shí)參數(shù)并打開定時(shí)器 T1 允許其中斷當(dāng)定時(shí)器 T1 計(jì)滿益出后觸發(fā)中斷 T1 中斷程序就會(huì)給可控硅發(fā)一個(gè)觸發(fā)信號(hào)使 其導(dǎo)通圖 10 和 11 所示分別為過(guò)零檢測(cè)程序流程圖和可控硅觸發(fā)信號(hào)控制程序流程圖 圖 9 加熱控制程序流程圖 圖 10零檢測(cè)程序流程圖 圖 11可控硅觸發(fā)信號(hào)控制程序流程圖 第五章 溫度檢測(cè)程序 溫度檢測(cè)程序的基本原理就是將溫度頻率轉(zhuǎn)換電路測(cè)得的頻率與事先建立好的溫度頻率表進(jìn)行比較查找出與該頻率相應(yīng)的溫度值在實(shí)驗(yàn)測(cè)試后建立的溫度頻率表是 0～ 100℃溫度所對(duì)應(yīng)的頻率值它是一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)于溫度遞減的非線性函數(shù)在 C 語(yǔ)言中用一個(gè)一維數(shù)組 Tab[101]來(lái)表示下標(biāo)為溫度數(shù)組元素為頻率值計(jì)算溫度的方法采用高效準(zhǔn)確的二分法查表查表的過(guò)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(rèn)最大值 T 100 最小值 Tmin 0 二假定測(cè)得溫度 Temp 為最大值與最小值餓中間值即 Temp TTmin2 三將實(shí)際測(cè)得的頻率值 T0rig 與假定溫度 Temp 在表格中對(duì)應(yīng)的頻率Tab[temp]相比較如果相等那么假定溫度就是當(dāng)前實(shí)際溫度即完成查找 四若 T0rig＞ Tab[temp]說(shuō)明實(shí)際溫度應(yīng)該在 Tmin 與 Temp 之間因?yàn)檫f減函數(shù)特性則修改查找范圍令 T Temp 同理若 T0rig＜ Tab[temp]說(shuō)明實(shí)際溫度應(yīng)該在 Temp 與 T 之間則令 Tmin Temp 五檢測(cè)查找范圍若 TTmin≤ 1 則判斷 T0rig 更接近最大值對(duì)應(yīng)的頻率Tab[T]還是最小值對(duì)應(yīng)的頻率 Tab[Tmin]實(shí)際溫度值取頻率更接近的那個(gè)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(cè)程序完成溫度計(jì)算后便刷新系統(tǒng)當(dāng)前溫度寄存器并判斷有無(wú)超溫置位或清除相應(yīng)的標(biāo)志位 圖 12 所示為溫度檢測(cè)程序流程圖 單片機(jī)使用外中斷 INT0和計(jì)時(shí)器 T0檢測(cè)輸入頻率的大小為了減少測(cè)量的系統(tǒng)誤差相對(duì)值和隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量精度的影響程序中 取 100 個(gè)方波周期的和作為檢測(cè)結(jié)果程序中使用靜態(tài)變量 px0count 進(jìn)行外中斷的計(jì)數(shù)在測(cè)量開始時(shí)給px0count 賦值 2 是為了讓頻率測(cè)量有準(zhǔn)確的起點(diǎn) 另外為了區(qū)分測(cè)頻的開始和結(jié)束還使用了測(cè)頻開始標(biāo)志位 T0tst 和測(cè)頻完成標(biāo)志位 Testok 圖 13 所示為頻率測(cè)試程序流程圖 圖 13 頻率測(cè)試程序流程圖 圖 12 溫度檢測(cè)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(wú)須調(diào)試 該電 路中的測(cè)溫部分的振蕩電路對(duì)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(bǔ)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(shí)應(yīng)對(duì)系統(tǒng)軟件中控制加熱功率的可控硅導(dǎo)通角延時(shí)參數(shù)表和溫度頻率轉(zhuǎn)換表這兩部分進(jìn)行調(diào)試 可控硅導(dǎo)通角延時(shí)參數(shù)主要由市電的頻率和過(guò)零檢測(cè)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(jì)算理論值再根據(jù)過(guò)零檢測(cè)電路的脈沖寬度加以調(diào)整 溫度頻率轉(zhuǎn)換表可以用對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)實(shí)測(cè)的辦法進(jìn)行測(cè)試圖 14 所示為用實(shí)際電路在實(shí)驗(yàn)室測(cè)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(guò)并下載到 AT89C51 測(cè)試運(yùn)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(shí)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(cè)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(hào)輸出端 sbit relay P17 繼電器控制信號(hào)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(dāng) 前測(cè)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(jì)數(shù)器 bit tempovt0tsttestok 超溫標(biāo)志測(cè)溫開始標(biāo)志測(cè)溫完成標(biāo)志 主函數(shù) void main void 無(wú)參數(shù)無(wú)返回值 循環(huán)調(diào)用顯示鍵掃描溫度檢測(cè)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(dāng) tempov 0 清除超溫標(biāo)志 swkey 0 默認(rèn)開關(guān)鍵被按下進(jìn)入待機(jī)狀態(tài) TMOD 0x11 設(shè)定 T0 和 T1 工作方式為 16 位定時(shí)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