【導(dǎo)讀】指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注。和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作。了明確的說(shuō)明并表示了謝意。的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。本人完全意識(shí)到本。聲明的法律后果由本人承擔(dān)。文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。

　　

【正文】 L 模組片選端，高電平有效 5 SID H/L 串行數(shù)據(jù)輸入端 6 CLK H/L 串行同步時(shí)鐘：上升沿時(shí)讀取 SID 數(shù)據(jù) 15 PSB L L：串口方式（見(jiàn)注釋 1） 17 /RESET H/L 復(fù)位端，低電平有效（見(jiàn)注釋 2） 19 A VDD 背光源電壓 +5V（見(jiàn)注釋 3） 20 K VSS 背光源負(fù)端 0V（見(jiàn)注釋 3） 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 ? 注釋 1：如在實(shí)際應(yīng)用中僅使用串口通訊模式，可將 PSB 接固定低電平，也可以將模塊上的 J8和“ GND”用焊錫短接。 ? 注釋 2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場(chǎng)合可將該端懸空。 ? 注釋 3：如背光和模塊共用一個(gè)電源，可以將模塊上的 JA、 JK 用焊錫短接。 并行接口 如表 44 所示 表 44 并行接口 管腳號(hào) 管腳名稱 電平 管腳功能描述 1 VSS 0V 電源地電源正 2 VCC +5V 對(duì)比度（亮度）調(diào)整 3 V0 RS=“ H”，表示 DB7— DB0 為顯示數(shù)據(jù) 4 RS（ CS） H/L RS=“ L”，表示 DB7— DB0 為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W（ SID） H/L R/W=“ H”， E=“ H”，數(shù)據(jù)被讀到 DB7— DB0 R/W=“ L”， E=“ HL”， DB7— DB0 的數(shù)據(jù)被寫到 IR或 DR 6 E（ SCLK） H/L 使能信號(hào) 7 DB0 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 8 DB1 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 9 DB2 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 10 DB3 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 11 DB4 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 12 DB5 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 13 DB6 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 14 DB7 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 15 PSB H/L H： 8 位或 4 位并口方式， L：串口方式（見(jiàn)注釋 1） 16 NC 空腳 17 /RESET H/L 復(fù)位端，低電平有效（見(jiàn)注釋 2） 18 VOUT LCD 驅(qū)動(dòng)電壓輸出端 19 A VDD 背光源正端（ +5V）（見(jiàn)注釋 3） 20 K VSS 背光源負(fù)端（見(jiàn)注釋 3） 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 ? 注釋 1：如在實(shí)際應(yīng)用中僅使用并口 通訊模式，可將 PSB 接固定高電平，也可以將模塊上的 J8和“ VCC”用焊錫短接。 ? 注釋 2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場(chǎng)合可將該端懸空。 ? 如背光和模塊共用一個(gè)電源，可以將模塊上的 JA、 JK用焊錫短接。 液晶顯示模塊連接圖如圖 48所示。 圖 48 液晶模塊連線圖 系統(tǒng)使用了 FYD12864 液晶顯示模塊 ,該模塊具有串 /并行兩種數(shù)據(jù)傳輸模式，為了節(jié)省系統(tǒng)口線，選用串行方式，接線簡(jiǎn)單。 鍵盤控制電路使用的是 7279顯示電路的按鍵，由于有液晶顯示模塊，因此在 7279顯示鍵盤電路模塊中只使用了按鍵 部分，數(shù)碼管 僅 用于 初期的模塊調(diào)試 。 本系統(tǒng)的鍵盤顯示電路僅使用了 8 鍵， 1 個(gè)鍵為電源開(kāi)關(guān)鍵，有 3 個(gè)分別為時(shí)間、缸號(hào)以及監(jiān)控溫度的切換鍵，另外為時(shí)間和監(jiān)控溫度的增減值的分別設(shè)置的 2個(gè)加減鍵。 溫控模塊 當(dāng)采集 到的 溫度與鍵盤設(shè)定溫度值 做比較，如果 不相同時(shí)，單片機(jī)通過(guò) PID 算法輸出控制信號(hào)進(jìn)行溫度控制。當(dāng) 實(shí)時(shí)采集的 溫度 值 高于鍵盤設(shè)定溫度時(shí)，制冷控制電南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 路啟動(dòng)， 制冷裝置 開(kāi)始工作 ，對(duì)染缸進(jìn)行降溫處理 。當(dāng) 實(shí)時(shí)采集的溫度值 低于設(shè)定值時(shí)，加熱控制電路啟動(dòng)， 加熱裝置 開(kāi)始加熱，直至溫度達(dá)到設(shè)定值。 無(wú)論是加溫還是降溫過(guò)程， 本設(shè)計(jì)用 2 個(gè)發(fā)光二極管模擬信號(hào)指示，當(dāng)加溫時(shí)，加溫電路燈亮，降溫電路燈滅；反之，則加溫電路燈滅，降溫電路燈亮。 加熱控制電路 方案一：采用 4N25 和繼電器等構(gòu)成一個(gè)開(kāi)關(guān)器件。其原理如圖 410 所示電路。該電路適用驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)元件中的電氣轉(zhuǎn)換閥，從而實(shí)現(xiàn)微機(jī)對(duì)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)的控制。 繼電器原理 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸 點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的 “ 常開(kāi)、常閉 ” 觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為 “ 常開(kāi)觸點(diǎn) ” ；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為 “ 常閉觸點(diǎn) ” 。 其五個(gè)觸電如下圖 49所示。 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控 制較大電流的一種 “ 自動(dòng)開(kāi)關(guān) ” 。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 圖 49電磁式繼電器 加熱控制電路工作原理：在輸入端加一個(gè)控制信號(hào)，就可以控制輸出端的“通”和“斷”，實(shí)現(xiàn)“開(kāi)關(guān)”功能。其中 4N25 作為輸入通道，在電氣上實(shí)現(xiàn)電隔離，以防止輸出端對(duì)輸入端的影響。 當(dāng)給輸入端一個(gè)低電平時(shí)， 4N25 的輸出端導(dǎo)同，輸入三極管基極的電壓為低，繼電器開(kāi)始工作，把開(kāi)關(guān)吸過(guò)來(lái)，線路導(dǎo)同，電爐開(kāi)始加熱工作。開(kāi)關(guān)的兩端接交流電 220V 和電爐。 D起保護(hù)的作用。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 圖 410 繼 電器接口輸出電路 方案二：如圖 412 所示，主要由光電耦合器 MOC3041 和雙向可控硅組成。采用脈寬調(diào)制輸出控制 加熱裝置 與電源的接通和斷開(kāi)比例，以通斷控制調(diào)壓法控制 加熱裝置 的輸入功率。 MOC3041 光電耦合器的耐壓值為 400V，它的輸出級(jí)由過(guò)零觸發(fā)的雙向可控硅構(gòu)成，它控制著主電路雙向可控硅的導(dǎo)通和關(guān)閉。 39 歐姆電阻與 電容組成雙向可控硅的保護(hù)電路。 雙向可控硅 工作原理：可控硅是 P N P N2四層三端結(jié)構(gòu)元件，共有三個(gè) PN 結(jié)，分析原理時(shí)，可以把它看作由一個(gè) PNP 管和一個(gè) NPN管所組成，其等 效圖解如圖 411所示 。 圖 411 雙向可控硅的等效圖 當(dāng)陽(yáng)極 A加上正向電壓時(shí)， BG1 和 BG2 管均處于放大狀態(tài)。此時(shí)，如果從控制極G 輸入一個(gè)正向觸發(fā)信號(hào)， BG2 便有基流 Ib2 流過(guò)，經(jīng) BG2 放大，其集電極電流 Ic2=β 2Ib2。因?yàn)?BG2 的集電極直接與 BG1 的基極相連，所以 Ib1=Ic2。此時(shí)，電流 Ic2再經(jīng) BG1 放大，于是 BG1的集電極電流 Ic1=β 1Ib1=β 1β 2Ib2。這個(gè)電流又流回到 BG2的基極，表成正反饋，使 Ib2 不斷增大，如此正向饋循環(huán)的結(jié)果，兩個(gè)管子的電流劇增，可控硅使 飽和導(dǎo)通。 由于 BG1 和 BG2 所構(gòu)成的正反饋?zhàn)饔?，所以一旦可控硅?dǎo)通后，即使控制極 G南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導(dǎo)通狀態(tài)，由于觸發(fā)信號(hào)只起觸發(fā)作用，沒(méi)有關(guān)斷功能，所以這種可控硅是不可關(guān)斷的。 由于可控硅只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài)，所以它具有開(kāi)關(guān)特性，這種特性需要一定的條件才能轉(zhuǎn)化如表 45 所示： 表 45 可控硅關(guān)斷導(dǎo)通轉(zhuǎn)換的條件 雙向可控硅的導(dǎo)通方式： 控制雙向可控硅的導(dǎo)通角； 控制雙向可控硅的導(dǎo)通時(shí)間。如果利用控制雙向可控硅導(dǎo)通角的方法對(duì)加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制則需擴(kuò)展一片DAC0832，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行 PID運(yùn)算后，送出控制信號(hào)（ 05V），再經(jīng)電壓 /電流（ V/I）轉(zhuǎn)換后，送晶閥管調(diào)壓裝置改變晶閥管的導(dǎo)通角，使加熱機(jī)構(gòu)兩端的電壓發(fā)生變化從而改變溫度。而利用改變導(dǎo)通時(shí)間的辦法則比較簡(jiǎn)單，只須輸出一定占空比的 PWM波適時(shí)的改變雙向可控硅的通斷就行了。因此 本系統(tǒng)選擇了控制導(dǎo)通時(shí)間的方法去控制加熱執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 由于方案一可靠性低、啟動(dòng)功率大、抗干擾能力一般，對(duì)電源的要求高等。而方案二具有低噪聲、可靠性高、驅(qū)動(dòng)功率小、對(duì)電源電壓適應(yīng)能力強(qiáng)和抗干擾能力強(qiáng)等。 所以在本系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)中，采用了方案二電路。 圖 412 控溫電路原理圖 狀態(tài) 條件 說(shuō)明 從關(guān)斷到 導(dǎo)通 兩者缺一不可 維持導(dǎo)通 兩者缺 一不可 從導(dǎo)通到 關(guān)斷 任一條件都可以 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 在方案二中，為了以后檢查電路方便，還加了一個(gè)發(fā)光二級(jí)管，使電路的功能更加完善，還用了一個(gè) 7407 對(duì)電壓進(jìn)行過(guò)濾。 MOC3041 內(nèi)部含有過(guò)零檢測(cè)電路，當(dāng)輸入引腳 1 輸入 15mA 的電流，輸出端 6 引腳、 4 引腳之間的電壓稍過(guò)零時(shí)，內(nèi)部雙向晶閘管導(dǎo)通，觸發(fā)外部晶閘管導(dǎo)通，當(dāng) MOC3041 輸入引腳輸入電流為 0時(shí)，內(nèi)部雙向晶閘管關(guān)斷，從而外部晶閘管也關(guān)斷。輸出的電路采用常見(jiàn)的接法。雙向可控硅的TI、 T2 腳和電爐、交流電夠成一個(gè)回路。用來(lái)在電氣上實(shí)現(xiàn)電隔離，以防止輸出端對(duì)輸入端的影響的電阻 R10=39 歐姆，電容 C1=。電阻 R6 的作用是限制流過(guò)MOC3041 輸出端的電流不超過(guò) 1A， R6取值大小由下式計(jì)算 ： R6=Vp/Zp=310 歐 （ ） 但本系統(tǒng)為了安全起見(jiàn) R6 取 800 歐，由于觸發(fā)電路由最小觸發(fā)電壓，低于這個(gè)電壓時(shí)雙向可控硅才導(dǎo)通，最小觸發(fā)電壓 Vt 的計(jì)算公式為 ： Vt=R Igt+Vgt+Vtm () 本電路當(dāng)單片機(jī)給 MOC3041 一個(gè)高電平時(shí)， MOC3041 輸出端雙向晶閘管關(guān)斷，外部的雙向可控硅 T T2 腳也不導(dǎo)通，當(dāng)單片機(jī)給 MOC3041 一個(gè)低電平時(shí)，雙向可控硅的 G 腳得到一個(gè) 觸發(fā)電平，導(dǎo)致 TI， T2腳導(dǎo)通。 加熱裝置 開(kāi)始加熱。 制冷控制模塊 如圖 413 所示： 工作原理與加溫電路相同， 當(dāng) 7407 輸入端為低電平時(shí) 光耦開(kāi)始工作，開(kāi)始啟動(dòng)制冷控制 ，電機(jī)電源接通開(kāi)始工作，模擬制冷效果 。當(dāng) 7407 輸入端為高電平時(shí)，關(guān)閉制冷控制電源 ，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng) 。 圖 413 制冷控制電路 語(yǔ)音 報(bào)警模塊 本次設(shè)計(jì)采用 ISD1420 語(yǔ)音的錄放音模塊實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，使得設(shè)計(jì)更加智能化。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 ISD1420芯片采用直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)，且錄放音質(zhì)極好， 并有一定的混響效果；它的外圍元件簡(jiǎn)單，僅需簡(jiǎn)單的阻、容元件即可組成簡(jiǎn)單的錄、放電路；單電源供電， 典型電壓 +5V。待機(jī)時(shí)低功耗 ( A)，放音電流 15mA；放音時(shí)間 20s，可擴(kuò)充級(jí)聯(lián)；可持續(xù)放音，也可分段錄放，最小分段 ： 20s／ 160段 =／段，可分段 160段；錄、放次數(shù)達(dá) l0萬(wàn)次；斷電信息存儲(chǔ)，無(wú)需后備電池，信息可存儲(chǔ) 100年；不需要專用的編程器及語(yǔ)音開(kāi)發(fā)器；高優(yōu)先級(jí)錄音，低電平或負(fù)邊沿放音。 圖 414 語(yǔ)音報(bào)警電路 ISD1420 的驅(qū)動(dòng)能力有限（ ），直接接到揚(yáng)聲器上效果不是太理想 ，若接 1W以上的揚(yáng)聲器將會(huì)發(fā)生失真現(xiàn)象。 考慮到 喇叭功率驅(qū)動(dòng)問(wèn)題， 對(duì) 喇叭 加以驅(qū)動(dòng)，讓音效更大，更具備報(bào)警功效。 因此采用 LM386 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 語(yǔ)音報(bào)警 模塊電路連接 和 LM386 喇叭驅(qū)動(dòng)電路分別 如圖 414和 415 所示。 圖 415 LM386 喇叭驅(qū)動(dòng)電路圖 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 時(shí)鐘模塊 時(shí)鐘芯片有串行方式和并行方式兩種，常用的有 DS12887和 DS1302。 并行時(shí)鐘芯片 DS12887是 24腳雙列直插封裝組件，在一個(gè)組件內(nèi)有石英晶體、鋰電池和一個(gè)集成電路。集成電路內(nèi)包括振蕩器、多級(jí)分頻器、方波發(fā)生器、日歷時(shí)鐘、警報(bào)時(shí)鐘 、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和寄存器等。 該芯片最突出的特點(diǎn)是，即使掉電也能保證內(nèi)部 RAM內(nèi)容不丟失和內(nèi)部時(shí)鐘正常工作。只要在 10年之內(nèi) (鋰電池的使用壽命 )，它具有永不停止的計(jì)時(shí)功能，對(duì)它的讀寫操作均可正常進(jìn)行，并且在 25℃情況下，計(jì)時(shí)功能保持177。 1分鐘 /月的精度。 串行時(shí)鐘芯片 DS1302是高性能、低功耗的時(shí)鐘芯片，包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷和 31個(gè)字節(jié)的靜態(tài) RAM?？蓪?shí)時(shí)的對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、年進(jìn)行計(jì)數(shù)處理，可通過(guò)外部可充電池加電長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)，并能為電池慢速充電。因此在主電源關(guān)閉的情況下，可通過(guò)外接電池保持時(shí)鐘連續(xù)運(yùn)行。其管 腳配置如圖 416(a)所示： 圖 416(a) 管腳配置 圖 416(b) DS1302與單片機(jī)的接線 DS1302相對(duì)于