【正文】 1 0 u FS1R31 0 KV C C G N Db7S28f10a11S412S39S16g5c4dp3d2e1U4L E DC31 0 p FC21 0 p FY11 2 MG N DL S 1S P E A K E RR31kQ1N P ND1L E DV C C 圖 313 按鍵及顯示與單片機(jī)的硬件接口 報(bào)警電路 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用 直流電壓 供電，廣泛應(yīng)用于 計(jì)算機(jī) 、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、 電子玩具 、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、 定時(shí)器 等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲 器件 。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在 電路 中用字母 “H” 或 “HA” （舊標(biāo)準(zhǔn)用 “FM” 、 “LB” 、 “JD”等）表示。 在微型計(jì)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(bào)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(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)或記過計(jì)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)上下限給定值進(jìn)行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進(jìn)行報(bào)警，否則就作為采樣的正常值，進(jìn)行顯示和控制。 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路一般都包含以下幾個(gè)部分：一個(gè)三極管、一個(gè)蜂鳴器、一個(gè)續(xù)流二極管和一個(gè)電源濾波電容。 1．蜂鳴器 23 發(fā)聲元件，在其兩端施加直流電壓（有源蜂鳴器）或者方波（無源蜂鳴器）就可以發(fā)聲，其主要參數(shù)是外形尺寸、發(fā)聲方向、工作電壓、工作頻率、工作電流、驅(qū)動(dòng)方式（直流 /方波）等。 這些都可以根據(jù)需要來選擇。 2．續(xù)流二極管 蜂鳴器本質(zhì)上是一個(gè)感性元件，其電流不能瞬變，因此必須有一個(gè)續(xù)流二極管提供續(xù)流。否則，在蜂鳴器兩端會(huì)產(chǎn)生幾十伏的尖峰電壓，可能損壞驅(qū)動(dòng)三極管，并干擾整個(gè)電路系統(tǒng)的其它部分。 3．濾波電容 濾波電容 C1的作用是濾波，濾除蜂鳴器電流對其它部分的影響，也可改善電源的交流阻抗，如果可能，最好是再并聯(lián)一個(gè) 220uF 的電解電容。 4．三極管 三極管 Q1 起開關(guān)作用，其基極的高電平使三極管飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極低電平則使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲 [1]。 峰鳴器報(bào)警接口電路 的設(shè)計(jì)只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過AT89S51 的 1根口線經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需 10mA 的驅(qū)動(dòng)電流，可以使用 TTL 系列集成電路 7406 或 7407 低電平驅(qū)動(dòng)，也可以用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)，而本設(shè)計(jì)采用三極管來增加蜂鳴器的電流。在圖中， 接晶體管基極輸入端。當(dāng) 輸出高電平“ 1”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約 +5V電壓而鳴叫；當(dāng) 輸出低電平“ 0”時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。報(bào)警電路如圖 315 所示： L S 1S P E A K E RR31kQ1N P ND1L E DV C C 圖 315 三極管驅(qū)動(dòng)的峰鳴音報(bào)警電路 本設(shè) 計(jì)是為在溫濕度測量中對溫濕度的上下限超出是的提示報(bào)警，接口位于單片機(jī) AT89C51 的 口，但溫濕度過限時(shí)， 口被置 0，本系統(tǒng)開始工作。 24 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn) 應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計(jì)的，應(yīng)可靠的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)得各項(xiàng)功能。應(yīng)用系統(tǒng)種類繁多，應(yīng)用系統(tǒng)軟件各不相同，但是一個(gè)優(yōu)秀的應(yīng)用軟件都應(yīng)具有下列特點(diǎn)： 軟件結(jié)構(gòu)清晰，簡潔，流程合理。 各功能程序?qū)崿F(xiàn)模塊化，子程序化，便于調(diào)試，鏈接，又便于移植，修改。 程序存儲(chǔ)區(qū)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)規(guī)劃合理，既能節(jié)約內(nèi)存容量 ，又使操作方便。 運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)標(biāo)志化管理，各功能程序運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行結(jié)果以及運(yùn)行，要求設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志以便查詢，程序的轉(zhuǎn)移運(yùn)行，控制都可以通過狀態(tài)標(biāo)志條件來控制。 經(jīng)過調(diào)試修改后的程序應(yīng)進(jìn)行規(guī)范，除去修改的痕跡，規(guī)范化的程序便于交流、借鑒，也為今后的軟件模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化打下基礎(chǔ)。 實(shí)現(xiàn)全面軟件干擾設(shè)計(jì)，軟件干擾是計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)提高可靠性的有力措施。 溫度控制主程序 溫度控制主程序的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下問題： 鍵盤掃描、鍵碼識(shí)別和溫度顯示； 溫濕度采樣，數(shù)字濾波； 越限報(bào)警和處理； 溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換。 通常，符 合上述功能的溫度控制程序由主程序和 T0 中斷服務(wù)程序兩部分組成。 這里所需要注意的是標(biāo)度變換，下面簡單的介紹一下標(biāo)度變換： 標(biāo)度變換： 目的是要把實(shí)際采樣的二進(jìn)制值轉(zhuǎn)換成 BCD 形式的溫度值，然后存放到顯示緩沖區(qū) 34H3BH。對一般線性儀表來說，標(biāo)度變換公式為： 25 式中： A0 為一次測量儀表的下限； Am 為一次測量儀表的上限； AX為實(shí)際測量值； N0 為儀表下限所對應(yīng)的數(shù)字量； Nm 為儀表上限所對應(yīng)的數(shù)字量； NX為測量所得數(shù)字量。 PID 控制規(guī)律 PID 調(diào)節(jié)器是一種線形調(diào)節(jié)器，其框圖如下圖所示。 圖 41 PID調(diào)節(jié)器框圖 0000 )( NN NNAAAAmXmX ????? 26 程序框圖 開 始T 0 中 斷保 護(hù) 現(xiàn) 場設(shè) 定 1 S 時(shí) 間 計(jì) 數(shù)溫 度 數(shù) 據(jù) 采 樣標(biāo) 度 變 換顯 示重 裝 時(shí) 間 常 數(shù)恢 復(fù) 現(xiàn) 場結(jié) 束是 否 到 1 S是 否 越 限 報(bào) 警 程 序 圖 42 T0中斷流程圖 27 開 始設(shè) 堆 棧清 標(biāo) 志清 暫 存清 顯 示T 0 初 始 化串 行 口 初 始 化C P U 開 中 斷掃 描 按 鍵溫 度 采 樣顯 示結(jié) 束 圖 43 主程序流程圖 28 開 始送 采 樣 數(shù)據(jù) 地 址送 通 道號 初 值送 出 通 道 號啟 動(dòng) A / D讀 A / D 數(shù) 據(jù)修 改 地 址及 通 道 號結(jié) 束各 通 道 都 采 樣 一 次采 樣 程 序Y 圖 44 溫度采樣主程序流程圖 29 開 始報(bào) 警置 位 報(bào)警 標(biāo) 志報(bào) 警 持 續(xù) 計(jì) 數(shù) 器 置 初 值啟 動(dòng) 報(bào) 警結(jié) 束 圖 45 報(bào)警子程序流程圖 30 總 結(jié) 本系統(tǒng)充分發(fā)揮了單片機(jī)的功能 , 以結(jié)構(gòu)緊湊的硬件和豐富的軟件實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測、計(jì)算、顯示、報(bào)警以及控制等多種功能。具有測溫速度快、精度高、溫度給定值設(shè)置方便 , 并可根據(jù)實(shí)際測溫的需要靈活地改變控制方式等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，裝置的硬件電路和軟件具有一定的通用性 , 為產(chǎn)品的系列化生產(chǎn)創(chuàng)造了有利的條件 , 是一種較實(shí)用的工業(yè)控制裝置。本系統(tǒng)也適合于孵化室、溫室和發(fā)酵過程等的溫度監(jiān)控 , 具有較好的應(yīng)用前景。 本次設(shè)計(jì)以 AT89S51 為核心，溫度信號通過溫度傳感器 AD590 轉(zhuǎn)換成電信號，濕度信號通過濕度傳感器 HS1101 轉(zhuǎn)換成電信號，采用 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809實(shí)現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換。同時(shí)以按鍵和 LED 數(shù)碼管組成了顯示電路，以三極管和蜂鳴器組成了報(bào)警電路，實(shí)現(xiàn)了溫濕度上下限的實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)溫度或者濕度超過一定合理范圍時(shí)，蜂鳴器就會(huì)報(bào)警，從而控制了奶粉烘干的過程。 奶粉中包含多種營養(yǎng)物質(zhì)，包括 DHA、葉酸、多種蛋白質(zhì)、糖類、維生素以及多種對人體有益的微量元素，所以備受廣大消費(fèi)者的青睞。由此可見，奶粉的烘干過程直接影響奶粉中多種營養(yǎng)物 質(zhì)的貯存和保持，而本文 —— 奶粉烘干過程微機(jī)控制則為奶粉的烘干提供了很好平臺(tái)。 31 致 謝 本文是在呂秀江老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。在本文的選題、方案的比較與論證、系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)以及撰寫的整個(gè)過程中，呂秀江老師非常認(rèn)真負(fù)責(zé)的為幫我解決了畢業(yè)設(shè)計(jì)中所出現(xiàn)的問題，我自始至終都得到了呂秀江老師的精心指導(dǎo)和親切教誨。老師敏銳的洞察力、淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高度的責(zé)任心以及嚴(yán)于律己、誠懇待人的學(xué)者風(fēng)范給我留下了深刻的印象，這些將是我的寶貴精神財(cái)富，使我受益匪 淺。值此畢業(yè)設(shè)計(jì)論文完成之際，謹(jǐn)向?qū)煴硎局孕牡母兄x，并致以崇高的敬意 ! 在本文完成過程中，呂秀江老師給予了我許多建議和幫助，在此致以深深的謝意 ! 感謝老師對課題的研究工作給予的積極指導(dǎo)和幫助，衷心感謝各位領(lǐng)導(dǎo)和老師對本文完成給予的支持和幫助 ! 感謝老師對本文的評閱和批評指正 ! 向所有給予我關(guān)心、幫助與支持而在此無法一一提及的老師和同學(xué)們致以誠摯的謝意 ! 32 參 考 文 獻(xiàn) [1] 張友德 . 單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn) [M]. 復(fù)旦大學(xué)出版社 . . 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