【文章內(nèi)容簡介】 圖 按鍵電平復(fù)位 時鐘電路設(shè)計 時鐘電路是用來產(chǎn)生 AT89C51 單片機(jī)工作時所必須的時鐘信號， AT89C51 本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)， AT89C51 在唯一的時鐘信號的控制下嚴(yán)格的按時執(zhí)行指令進(jìn)行工作，時鐘的頻率影響單片機(jī)的速度和穩(wěn)定性。通常時鐘由于兩種形式：內(nèi)部時鐘和外部時鐘。我們系統(tǒng)采用內(nèi)部 時鐘方式來為系統(tǒng)提供時鐘信號。 AT89C51 內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為 XTAL1 和 XTAL2，他們跨接在晶體振蕩器的用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個自激勵振蕩器。 電路中的 C1,C2 的選擇在 30PF 左右，但電容太小會影響振蕩的頻率，穩(wěn)定性和快速性。晶振頻率為在 ~12MHZ 之間，頻率越高單片機(jī)的速度就越快，但對存儲器要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的 NPO 電容，采用晶振頻率為 12MHZ。 本次系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計如圖 所示。 R E S E TS W P BV C CR12 00 ΩR21 K ΩC2 2u F 本科生課程設(shè)計（論文） 10 圖 振蕩電路 CPU 最小系統(tǒng)圖 圖 最小系統(tǒng)圖 D7 Q7D6 Q6D5 Q5D4 Q4D3 Q3D2 Q2D1 Q1D0STB Q08282A7CEA6 A 10A5 A9A4 A8A3A2A1A0I / O 1I / O 2I / O 3I / O 4I / O 5WEI / O 6OEI / O 8I / O 061 1612345678 12131415161718191324567891011121314151621222319222339373836353433321617Y112 M H zR E S E TS W P BR120 0R21KC22 uFC130 P FC230 P FP 2. 0P 2. 1P 2. 2P 2. 3P 2. 4P 2. 5P 2. 6P 2. 7P 0. 0P 0. 1P 0. 2P 0. 3P 0. 4P 0. 5P 0. 6( W R )P 0. 7( R D )P S E NA L EX T A L 2R E S E TX T A L 189 C 51+5Y11 2 M H zC13 0 P FC23 0 P F 本科生課程設(shè)計（論文） 11 第 3章 藥品庫輸入輸出接口電路電路設(shè)計 DSl8B20 數(shù)字溫度傳感器的選擇 目前，在工業(yè)控制的很多領(lǐng)域，溫度監(jiān)控普遍是利用熱敏電阻組成的測溫電路，經(jīng)過 A／ D 與 D／ A 轉(zhuǎn)換后實(shí)現(xiàn)測溫，但是由于熱敏電阻的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致測溫易受外界干擾、且精度不高。 DSl8B20 數(shù)字溫度傳感器是 Dallas 公司生產(chǎn)的 1一 Wire，即單總線器件，具有線路簡單、體積小的特點(diǎn)。因此用他組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在 1 根通信線可以掛很多這樣的數(shù)字溫度傳感器，十 分方便。 1） DSl8B20 性能特點(diǎn) 1． 1 DSl8820 特性及引腳分布 DSl8820 測溫范圍在一 55～ +125℃；轉(zhuǎn)換精度 9～ 12 位進(jìn)制數(shù)，可編程確定轉(zhuǎn)換的位數(shù)；測溫分辨率為 9 位精度為 0． 5℃， 12 位精度為 0． 062 5℃；轉(zhuǎn)換時間： 9 位精度為 93． 75 ms、 10 位精度為 187． 5 ms、 12 位精度為 750 ms；內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。 DSl8820 采用 TO 一 92 封裝模式 . 1． 2 DSl8B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括溫度傳感器、 64 位激光 ROM 單線單口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器、用于存儲用戶設(shè) 定的溫度上下限值、觸發(fā)器存儲與控制邏輯、 8 位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼發(fā)生器等。 2）單總線技術(shù)特性 單總線即只有 1 根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、控制都由這根線完成。主機(jī)或從機(jī)通過一個漏極開路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時能夠釋放總線，而讓其他設(shè)備使用總線。所有的單總線器件都要遵循嚴(yán)格的通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性，基本的通信過程如下：主機(jī)通過拉低單總線至少 480 ps產(chǎn)生 Tx 復(fù)位脈沖；然后由主機(jī)釋放總線，并進(jìn)入 Rx 接收模式。主機(jī)釋放總線時，會產(chǎn)生一由低電平跳變?yōu)楦唠娖降纳仙兀粏慰偩€器件檢測到該上升沿后 ，延時15～ 60 弘 s；單總線器件通過拉低總線 60～ 240 ps 產(chǎn)生應(yīng)答脈沖；主機(jī)接收到從機(jī)的應(yīng)答脈沖后，說明有單總線器件在線，然后主機(jī)就可以開始對從機(jī)進(jìn)行 ROM命令和功能命令操作。 3）基于 DSl8B20 高精度數(shù)字溫度傳感器 基于 DSl8B20 高精度數(shù)字溫度傳感器可以完成如下的功能： 本科生課程設(shè)計（論文） 12 (1)采用采用 AT89S51 單片機(jī)和 DSl8B20 溫度傳感器通信，控制溫度的采集過程和進(jìn)行數(shù)據(jù)通信； (2)提供 DSl8B20 的使用外圍電路、溫度顯示 LED 電路以及 DSl8B20 和單片機(jī)的通信接口電路； (3)利用發(fā)光二極管指示系統(tǒng)的工作狀態(tài)， DSl8B20 溫度傳感器內(nèi)置溫度上下限； (4)編寫 C51 程序，完成單片機(jī)對溫度數(shù)據(jù)的采集過程以及與 DSl8820 數(shù)據(jù)傳輸過程的控制。 其引腳如圖 所示。 圖 DSl8B20 引腳圖 晶閘管輸出接口控制電路設(shè)計 該控制器實(shí)時監(jiān)控藥品庫的溫度，溫度檢測點(diǎn) 4 點(diǎn)，并配有 4 個晶閘管輸出控制點(diǎn)，可控制加熱設(shè)備，溫度檢測范圍 10℃ ~60℃，精度 ℃。根據(jù)設(shè)計要求本次設(shè)計通過 P2 口的四個口（ ~）輸出高低電平，從而控制溫度加熱器加熱與否，已 達(dá)到控制藥品庫溫度的目的，圖 為晶閘管控制電路。 VCC1I/O2GND2VCCGNDP171 8 B 2 0V C CKR11 .2KR21 70R34 70C20 .33 ufC10 .1u fB C RGW1 00 K加熱電阻2 20 本科生課程設(shè)計（論文） 13 圖 晶閘管控制電路 線路的核心器件是一個雙向可控晶閘管 BCR，當(dāng)我們調(diào)節(jié)限位器 W 時，就改變了電容器 c2 的充放電速率， c1 兩端交流電壓經(jīng)過加熱電阻觸發(fā)雙向可控硅 BCR導(dǎo)通 ,因而改變了 BCR 的導(dǎo)通角，是加熱電阻兩端電壓隨之變化，從而可以達(dá)到控制室內(nèi)溫度的目的。 BCR 可用 1A/400 的雙向可控硅，如國產(chǎn) KS14 型和 TLC221B 型等。 W 可選用WS0,5W1100， K163 型有機(jī)實(shí)芯電位器。 報警電路設(shè)計 通 過 鍵盤控制電路 可 預(yù)設(shè)溫度閾值 ，當(dāng)實(shí)測濕度值超出了預(yù)設(shè) 值 ，單片機(jī)則控制發(fā)光二極管閃爍、揚(yáng)聲器發(fā)出的連續(xù)報警聲，直到通過調(diào)控使得當(dāng)前環(huán)境的濕度進(jìn)入正常預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)解除聲光報警。聲光報警系統(tǒng)電路如圖 。 圖 聲光報警電路 人機(jī)對話接口電路設(shè)計 鍵盤控制 鍵盤電路是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)最常用的人機(jī)接口電路， 在單片機(jī)組成的測控系統(tǒng)及智能化儀器中，用得最多的是非編碼鍵盤。 為了完成預(yù)定濕度值的設(shè)置，系統(tǒng)中設(shè)置了 4個按鍵， S1為啟動 /停止鍵，用來控制系統(tǒng)的啟停； S S3為加 1和減Q2NPNR14LS1SpeakerVCCGNDR12R1310K10U651Clock12D1LED 本科生課程設(shè)計（論文） 14 1鍵，設(shè)置濕度的上下值； S4為保存 鍵，將設(shè)置的溫濕度上下限值保存于數(shù)據(jù)存儲器中。 按鍵電路設(shè)計中關(guān)鍵要考慮的就是去抖動問題 。 這里考慮到系統(tǒng)的硬件簡化和成本沒有采用硬件去抖 ， 而采用軟件去抖 。 在程序設(shè)計時 ， 從按鍵被識別按下之后 ， 延時 10ms， 避開了干擾信號區(qū)域 ， 然后再檢測一次 ， 看按鍵是否真的已經(jīng)按下 ， 若真的已經(jīng)按下 ， 這時肯定輸出為低電平 。 若這時檢測到的是高電平 ，證明剛才是由于干擾信號引起的誤觸發(fā) ， CPU 就認(rèn)為是誤觸發(fā)信號而舍棄這次的按鍵識別過程 ， 從而提高了系統(tǒng)的可靠性 。 LED 顯示 LED顯示器，價格便宜，配置靈活，與單片機(jī)接口方便， 因此本設(shè)計中采用的是 LED顯示器。 本設(shè)計中顯示電路用靜態(tài)顯示方式的 4個 LED，采用串行輸出節(jié)省單片機(jī)的內(nèi)部資源。 LED數(shù)碼管 7段 a， b， c， d， e， f， g與串并轉(zhuǎn)換器輸出端相連。低電平時不用其他驅(qū)動電路，即可允許通過 8mA電流。濕度經(jīng)過閉環(huán)調(diào)節(jié)之后的效果值，從每次輸出的 32位段碼數(shù)據(jù) ,可 直觀顯示。 人機(jī)對話接口電路如圖 。 圖 A4B5C9D7E6F2G1DP10311 12813 14*1DIGITAL GQ015Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77CPLA11CPSR12EN13DS14GND8VCC16CR10Q