【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 符合本設(shè)計(jì)的三通道溫度采集的要求。 為此，我們選擇常用的 ADC0809作為系統(tǒng)的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 在系統(tǒng)中，控制對(duì)象為冷水管和熱水管的進(jìn)水量，為了準(zhǔn)確的控制進(jìn)水量，使用直流電機(jī)是 不能達(dá)到目的的。另一種電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)，這種電機(jī)是一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)的，不同型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角不同，但它們都能精確定位。 步進(jìn)電機(jī)可分為三種類型： （ 1） 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（ VR） 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為 176。，但噪聲和振動(dòng)都很大，目前這種電機(jī)已被淘汰； （ 2） 永磁式步進(jìn)電機(jī)（ PM） 合肥學(xué)院 2021 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角有 176。、 15176。和 30176。； （ 3） 混合式步進(jìn)電機(jī)（ HB） 混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式兩者的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相的步進(jìn)角一般為 176。，而五相的步進(jìn)角一般為 176。五相步進(jìn)電機(jī)較佳、加減速時(shí)間較短、動(dòng)態(tài)慣性較低。它廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域中，我們也選擇二相的混合式步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。同時(shí)，選擇應(yīng)用廣泛的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L297 來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。 本設(shè)計(jì)采用單管式混水閥，即只用一個(gè)步進(jìn)電機(jī)來控制冷、熱進(jìn)水管的兩個(gè)閥門。這樣的話，冷、熱進(jìn)水管閥門的開度大小相等，方向相反。只要通過計(jì)算，調(diào)節(jié)冷熱水的比例， 就可以得到不同的出水溫度了。并且可以保持出水流量大小的恒定。 合肥學(xué)院 2021 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第三章 主要元器件的設(shè)計(jì) AT89C52 單 片機(jī) 功能特性描述 AT89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 AT89C52 單片機(jī)可提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合 。 圖 4 為 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C52 實(shí)物圖。 圖 4 AT89C52實(shí)物圖 主要功能特性： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8k可反復(fù)擦寫 (1000 次） Flash ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2個(gè)串行中斷 可編程 UART 串行通道 2個(gè)外部中斷源 共 6個(gè)中斷源 2個(gè)讀寫中斷口線 3級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 合肥學(xué)院 2021 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 管腳描述 AT89C52P 為 40 腳雙列直插封裝的 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào) IR 的接收解碼及與主板 CPU通信等。主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振 。 RST/Vpd（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負(fù)端。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR輸入端， 10 腳和 11腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1的 SDAS（ 18腳）和SCLS（ 19腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端， 用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。管腳圖如圖 5所示： 圖 5 AT89C52管腳圖 引腳功能 RST：復(fù)位引腳，輸入高電平使 89C52 復(fù)位，返回低電平退出復(fù)位 EA /VPP:運(yùn)行方式時(shí)， EA 為程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)， EA 接地時(shí) CPU 總是從外部存儲(chǔ)器中 取指令， EA 接高電平時(shí) CPU 可以從內(nèi)部或外部取指令； FLASH 編程方式時(shí)，該引腳為編程電源輸入端 VPP； 合肥學(xué)院 2021 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 PSEN:外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，從外部存儲(chǔ)器取指令時(shí)，從 PSEN 引腳輸出讀選通信號(hào)（負(fù)脈沖）； ALE/PROG：運(yùn)行方式時(shí)， ALE 為外部存儲(chǔ)器低八位地址鎖存信號(hào)， FLASH 編程方式時(shí)，該引腳為編程脈沖輸入端； XTAL XTAL2:為內(nèi)部振蕩器電路（反相放大器）的輸入端和輸出端，外接晶振電路； P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口， 也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口 P0 寫“ 1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 口： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫“ 1”， 通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ）； Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P1 接收低 8 位地址。 P2 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口 P2 寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻 把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX @RI 指令）時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流 ） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì) P3 口寫入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 合肥學(xué)院 2021 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 AD590 溫度傳感器 概述 AD590 是 AD 公司利用 PN 結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。實(shí)際上，中國(guó)也開發(fā)出了同類型的產(chǎn)品 SG590。這種器件在被測(cè)溫度一定時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)恒流源。該器件 具有良好的線性和互換性，測(cè)量精度高，并具有消除電源波動(dòng)的特性。即使電源在 515V 之間變化，其電流只是在 1181。A以下作微小變化。 AD590 是電流型溫度傳感器，通過對(duì)電流的測(cè)量可得到所需要的溫度值。根據(jù)特性分檔， AD590 后綴以 I、 J、 K、 L、 M表示。 AD590L、 AD590M 一般用于精密溫度測(cè)量電路，其電路外形如圖所示，它采用金屬殼 3 腳封裝，其中 1腳為電源正端 V+， 2 腳為電流輸出端 I0， 3 腳為管殼，一般不用。集成溫度傳感器的電路符號(hào)如圖 6所示。 圖 6 AD590的外形電路圖及電路符號(hào) AD590 的主要 特性參數(shù)如下： ?工作電壓： 4～ 30V ?工作溫度： 55～ +150℃ ?保存溫度： 65～ +175℃ ?正向電壓： +44V ?反向電壓： 20V ?焊接溫度（ 10秒）： 300℃ ?靈敏度： 1181。A/K 合肥學(xué)院 2021 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 AD590 工作原理 在被測(cè)溫度一定時(shí)， AD590 相當(dāng)于一個(gè)恒流源，把它和 530V 的直流電源相連，并在輸出端串接一個(gè) 1KΩ 的恒值電阻，此電阻上流過的電流與被測(cè)溫度成正比，此時(shí)電阻兩端將會(huì)有 1mV/K 的電壓信號(hào)。其基本電路如圖 7 所示。 圖 7 感溫部分的核心 電路 圖 7是利用 Δ URE特性的集成 PN結(jié)傳感器的感溫部分核心電路。其中 T T2起恒流作用，可用于使左右兩支路的集電極電流 I1和 I2相等； T T4是感溫用的晶體管，兩個(gè)管的材質(zhì)和工藝完全相同，但 T3實(shí)質(zhì)上是由 n個(gè)晶體管并聯(lián)而成，因而其結(jié)面積是 T4的 n倍。T3和 T4的發(fā)射結(jié)電壓 URE3和 URE4經(jīng)反極性串聯(lián)后加在電阻 R上，所以 R上端電壓為 Δ URE。因此，電流 II為： II=Δ URE/R=（ KT/q） (Inn)/R 對(duì)于 AD590,n=8,這樣 ,電路的總電流將與熱力學(xué)溫度 T成正比 ,將此電流引至負(fù)載電阻 RL上便可 得到與 T成正比的輸出電壓。由于利用了恒流特性，所以輸出信號(hào)不受電源電壓和導(dǎo)線電阻的影響。圖 3中的電阻 R是在硅板上形成的薄膜電阻，該電阻已用激光修正了其電阻值，因而在基準(zhǔn)溫度下可得到 1181。A/K的 I值。 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器 主要特性 ADC0809的主要特性指標(biāo)： ?分辨率： n=8 ?時(shí)鐘頻率：小于 640KHZ 合肥學(xué)院 2021 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 ?轉(zhuǎn)換時(shí)間：大于等于 100微秒 ?不可調(diào)誤差： 1LSB ?電源：?jiǎn)坞娫凑?5V ?模擬輸入量： 8路 ?模擬輸入范圍： 0～ 5V ?參考電壓： Uref(+)— Uref()=5V ADC0809 工作原理 : ADC0809為逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器，具有 8個(gè)模擬量輸入通道。它能與微型計(jì)算機(jī)的大部分總線兼容，可在程序的控制下選擇 8個(gè)模入通道之一進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換， 然后把得到的 8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)送到微機(jī)的數(shù)據(jù)總線，供 CPU處理。 轉(zhuǎn)換器是 ADC0809的核心部分，它由 D/A轉(zhuǎn)換、逐次逼近寄存器（ SAR）、比較器等組成。其中， D/A轉(zhuǎn)換電路采用了 256RT型電阻網(wǎng)絡(luò)（即 2n個(gè)電阻分壓器，此處 n=8），它在啟動(dòng)脈沖的上升沿來到時(shí)被復(fù)位，在啟動(dòng)脈沖的下降沿 A/D開始轉(zhuǎn)換。如果在轉(zhuǎn)換過程中 接收到新的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換脈沖，則終止轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào) EOC在 A/D轉(zhuǎn)換完成時(shí)為“ 1”。 ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 8所示 ： 8路模擬量開關(guān)8路A / D轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出鎖存器地 址 鎖 存與 譯 碼 器?V re f ?VrefOED0D7D6D5D4D3D2D1E OCIN 0IN 76IN 54IN 32IN1ABCAL ESTCL KA D C 0 8 0 9 的 內(nèi) 部 邏 輯 結(jié) 構(gòu) 圖 8 ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 合肥學(xué)院 2021 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 1602 字符液晶 工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)字符 （ 16 列 2 行） 。 圖 9 為L(zhǎng)CD 的示意圖。 圖 9 LCD 示意圖 引腳說明 1602 字符型 LCD 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來的 2 條線 是背光電源線 VCC(15 腳 )和地線 GND(16 腳 )，其控制原理與 14 腳的 LCD 完全一樣，其中： 管腳功能 如表 1 所示 ： 表 1 引腳的功能的說明 引腳 符號(hào) 功能說明