【文章內(nèi)容簡介】 完整的智能化的集數(shù)據(jù)采集、顯示、處理、控制于一體的系統(tǒng)。由傳感器、 LED 顯示單片機(jī)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制部分等組成 。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 如圖 9 所示 。 圖 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 各部分硬件電路設(shè)計 、時鐘電路設(shè)計 時鐘電路是用來產(chǎn)生 AT89S52 單片機(jī)工作時所必須的時鐘信號， AT89S52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現(xiàn)， AT89S52 在唯一的時鐘信號的控制下嚴(yán)格的按時序執(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。 AT89S52 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，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào) 的電容，便構(gòu)成了一個自激勵振蕩 DS18B20 LED 顯示 指示燈 單 片 機(jī) 加熱繼電器 按鍵 10 器。 電路中的 C 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，但對存儲器速度要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的 NPO 電容，采用的晶振頻率為 12MHZ。 本次系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計如圖 所示。 圖 時鐘電路圖 系統(tǒng) 復(fù)位 電路 在圖 中復(fù)位開關(guān) K1 被按下并松開，使 MR 端 獲得低電平， RST 端輸出復(fù)位信號，單片機(jī)復(fù)位。或由于 ( VCC 加入并超過復(fù)位門限電壓 ) 引起系統(tǒng)正常復(fù)位。 11 圖 復(fù)位電路圖 報警與控制電路設(shè)計 在微型計算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計算機(jī)采集的數(shù)據(jù)或 記過計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標(biāo)度變換之后，與該參數(shù)設(shè)定值進(jìn)行比較，如果高于設(shè)置值 1 度（或低于設(shè)置數(shù) 1 度 ）則進(jìn)行報警，否則就作為采樣的正常值，進(jìn)行顯示和控制。 同樣 水箱 內(nèi)的溫度 超 出 低高設(shè)定的溫度范圍內(nèi)時當(dāng) 輸出高電平“ 0”時，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約 +5V 電壓而鳴叫，出報警聲音；單片機(jī)的 輸出低電平 ，此時紅色指示燈亮 ，直到低于設(shè)定的最低溫度時， 輸出 高時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲， 輸出 電平 高電平，發(fā)光二極管滅，報警和控制電路而下圖 34所示： 12 圖 報警與控制電路與單片機(jī)的連接 LED 顯示電路設(shè)計 LED 數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管 ， 通過對其不同的管腳輸入相對的電流 ， 會使其發(fā)亮 ， 從而顯示出數(shù)字 。 可以顯示 ： 時間 、 日期 、 溫度等可以用數(shù)字代替的參數(shù) 。 13 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個 “8”可分為 1 位、 2 位、 4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式 分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽 極 數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。共陽 極 數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。 動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，通過 由各自獨立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī) 的 P0口 輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯 示出字形，取決于單片機(jī)對 位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。 在本設(shè)計中采用了四位八 段數(shù)碼管，用動態(tài)驅(qū)動來顯示溫度的值，如圖 所示。 14 圖 顯示電路圖 溫度檢測電路設(shè)計 本次設(shè)計所采用的溫度傳感器為 Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20，它是世界上第一片支持 “ 一線總線 ” 接口的溫度傳感器。 “ 一線 器件 ” 體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) 。 DS18B20 可以程序設(shè)定 9－ 12 位的分辨率，精度為 177?！??？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在 EEPROM 中，掉電后依然保存。 15 DS18B20 與 AT89S52 單片機(jī)接口電路的設(shè)計 DSl8B20 數(shù)字溫度計提供 9位 (二進(jìn)制 )溫度讀數(shù) ， 指示器件的溫度信息經(jīng)過單線接口送入 DSl8B20 或從 DSl8B20 送出，因此從主機(jī) CPU 到 DSl8B20 僅需一條線， 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16位帶符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 2字節(jié)。單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃／ LSB 形式表示。 當(dāng)符號位 S＝ 0時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號位 S＝ 1時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補碼變成原碼，再計算十進(jìn)制數(shù)值。表 2是一部分溫度值對應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù) [6]。 圖 DS18B20 與 AT89S52 單片機(jī)的連接 DS18B20 支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 55176。 C+125176。 C，在10+85176。 C范圍內(nèi) ,精度為177。 176。 C?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字 16 方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控 制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。 產(chǎn)品的特點 （ 1）只要求一個端口即可實現(xiàn)通信。 （ 2）在 DS18B20 中的每個器件上都有獨一無二的序列號。 （ 3）實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。 （ 4）測量溫度范圍在 55176。 C +125176。 C之間。 （ 5）數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從 9 位到 12 位選擇。 （ 6）內(nèi)部有溫度上、下限設(shè)置。 的引腳介紹 TO－ 92 封裝的 DS18B20 引腳功能描述見表 1。 表 1 DS18B20 詳細(xì)引腳功能描述 序號 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。當(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 因為一線通信接口，必須在先完成 ROM 設(shè)定，否則記憶和控制功能將無法使用。主要首先 DS18B20 提供以下功能命令之一：讀 ROM， ROM 匹配，搜索 ROM，跳過 ROM，報警檢查。若指令成功地使 DS18B20 完成溫度測量，數(shù)據(jù)存儲在 DS18B20 的存儲器。一個控制功能指揮指示 DS18B20 的演出測溫。 測量結(jié)果將被放置在 DS18B20 內(nèi)存中，并可以讓閱讀發(fā)出記憶功能的指揮，閱讀內(nèi)容的片上存儲器。溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL 都有一字節(jié) EEPROM 的數(shù)據(jù)。如果 DS18B20 不使用報警檢查指令，這些寄存器可作為一般的用戶記憶用途。在片上還載有配置字節(jié)以理想的解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換。寫 TH,TL 指令以及配置 17 字節(jié)利用一個記憶功能的指令完成。所有的數(shù)據(jù)的讀、寫都是從最低位開始。 按鍵電路設(shè)計 鍵盤共有三個鍵，判斷 K3~K5 鍵是否按下，可采用軟件查詢和中斷的方法，當(dāng)某個鍵按下時，低電平有效。 3個鍵 K3~K5 的功能定義 如表所示。 K3~K5 鍵的定義 按鍵 鍵名 功能 K3 功能轉(zhuǎn)換鍵 此鍵按下，顯示溫度設(shè)定值，按鍵松開，顯示當(dāng)前溫度 K4 加 1鍵 設(shè)定溫度值加 1 K5 減 1鍵 設(shè)定 溫度值減 1 圖 按鍵電路 繼電 器控制電路 控制 P10 的高低電平來控制繼電器的斷開和閉合，當(dāng) P10