【正文】 顯示電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)并行 I\O 口 數(shù)量是有限的，有時(shí)并行口需做其他更重要的用途，一般不會(huì)用數(shù)量較多的 I\O 口專(zhuān)門(mén)來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示電路。本設(shè)計(jì)選用了單片機(jī)兩個(gè)接口，通過(guò)并行移位寄存器 74LS164 擴(kuò)展的 4 個(gè) 8 位并行輸出接口來(lái)驅(qū)動(dòng) LED。74LS164 為 8 位傳入并出移位寄存器，可以聯(lián)機(jī)使用。 A,B 為串行數(shù)據(jù)輸入端，CLK 位同步時(shí)鐘輸入端。 abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpD S 3D P Y _7 S E G _D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpD S 2D P Y _7 S E G _D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpD S 1D P Y _7 S E G _D PA1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U?74L S 164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U?74L S 164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U?74L S 1641 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9R P 1R E S P A C K 41 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9R P 2R E S P A C K 41 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9R P 3R E S P A C K 4N P NR7R E S 2R8R E S 4R9R E S 2COMCOMCOMvi nvoutADJV C CP J6 圖 顯示電路 74LS164 是一個(gè)串入并出的 8 位移位寄存器，它常用于單片機(jī)系統(tǒng)中 ，下面簡(jiǎn)要介紹一下。 74LS164 主要特性 21 串行輸入帶鎖存。 時(shí)鐘輸入，串行輸入帶緩沖。 異步清除 最高時(shí)鐘 頻率高達(dá) 36MHZ 功耗： 10MW/bit 工作溫度： 0~70 ℃ VCC 最高電壓為 7V 74LS164 為串入并出譯碼器， AT89C2051 通過(guò)串行口輸出的 BCD 串行碼經(jīng)74LS164 譯碼輸出為七段 BCD 碼，直接與 LED 的 a—— g 相連，同時(shí)四位 LED的數(shù)據(jù)線(xiàn)都一一對(duì)應(yīng)連接在一起。 LED 數(shù)碼管選用共陽(yáng)型， 74LS138 輸出的地址碼經(jīng)一個(gè)三極管 2SA1015（ PNP）接 LED 的公共端，四位 LED 的顯示是通過(guò)地址線(xiàn)進(jìn)行分時(shí)選通的，這就是我們常用的動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。 值得一提的是，動(dòng)態(tài)掃描顯示方式中，動(dòng)態(tài)掃 描的頻率有一定的要求，頻率太低， LED 將出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。如頻率太高，由于每個(gè) LED 點(diǎn)亮的時(shí)間太短，LED 的亮度太低，肉眼無(wú)法看清，所以一般均取 10ms 左右為宜，這就要求在編寫(xiě)程序時(shí)，選通某一位 LED 使其點(diǎn)亮并保持一定的時(shí)間，程序上常采用的是調(diào)用延時(shí)子程序。在 C51 指令中，延時(shí)子程序是相當(dāng)簡(jiǎn)單的，并且延時(shí)時(shí)間也很容易更改在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，顯示器顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O 接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到 接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中 CPU 的開(kāi)銷(xiāo)小?？梢蕴峁﹩为?dú)鎖存的 I/O 接口電路很多，這里以常用的串并轉(zhuǎn)換電路 74LS164 為例，介紹一種常用靜態(tài)顯示電路。 MCS51 單片機(jī)串行口方式 0 為移位寄存器方式，外接 6 片 74LS164 作為 6位 LED 顯示器的靜態(tài)顯示接口，把 8031 的 RXD 作為數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)， TXD 作為 移位時(shí)鐘脈沖。 74LS164 為 TTL 單向 8 位移位寄存器，可實(shí)現(xiàn)串行輸入，并行輸出。其中 A、 B（第 2 腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端， 2 個(gè)引腳按邏輯與運(yùn)算規(guī)律輸入信號(hào)，共一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)可并接。 T（第 8 腳）為時(shí)鐘輸入端，可連接到串行口的 TXD 端。每一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿加到 T 端時(shí)，移位寄存器移一位，8 個(gè)時(shí)鐘脈沖過(guò)后， 8 位二進(jìn)制數(shù)全部移入 74LS164 中。 R（第 9 腳）為復(fù)位端，當(dāng) R=0 時(shí)，移位寄存器各位復(fù) 0，只有當(dāng) R=1 時(shí)，時(shí)鐘脈沖才起作用。 Q1? Q8（第 36 和 1013 引腳）并行輸出端分別接 LED 顯示器的 hg a 各段對(duì)應(yīng)的引腳上。在給出了 8 個(gè)脈沖后，最先進(jìn)入 74LS164 的第一個(gè)數(shù)據(jù)到達(dá)了最高位，然后再來(lái)一個(gè)脈沖會(huì)有什么發(fā)生呢？再來(lái)一個(gè)脈沖，第一個(gè)脈沖就會(huì) 從最高位移出，搞清了這一點(diǎn)， 6 片 7LS164 首尾相串，而時(shí)鐘端則接在一起，這樣，當(dāng)輸入 8 個(gè)脈沖時(shí)，從單片機(jī) RXD 端輸出的數(shù)據(jù)就進(jìn)入到了第一片 74LS164 中了，而當(dāng)?shù)诙€(gè) 8 個(gè)脈沖到來(lái)后，這個(gè)數(shù)據(jù)就進(jìn)入了第二片 74LS164，而新的數(shù)據(jù)則進(jìn)入了第一片 74LS164，這樣，當(dāng)?shù)诹鶄€(gè) 8 個(gè)脈沖完成后，首次送出的數(shù)據(jù)被送 22 到了最左面的 164 中，其他數(shù)據(jù)依次出現(xiàn)在第一、二、三、四、五片 74LS164中。 聲光報(bào)警系統(tǒng) 蜂鳴器簡(jiǎn)介 傳感器的輸入電壓，再通過(guò)單片機(jī)就可以獲得溫度參數(shù)，將得到的溫度參數(shù)進(jìn) 行分析后進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如顯示或者報(bào)警。由 ADC0809A／ D 轉(zhuǎn)換通道，這樣可以直接將單片機(jī)的 A／ D 輸入通道與傳感器的模擬電壓輸出通道相連接。另外系統(tǒng)通過(guò)鍵盤(pán)輸入來(lái)完成對(duì)報(bào)警溫度的上限和下限的設(shè)置，通過(guò)顯示電路將得到的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，當(dāng)溫度超過(guò)上限和下限的時(shí)候，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警是通過(guò)驅(qū)動(dòng)一個(gè)蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 蜂鳴器的作用 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(chē)電子設(shè)備、電話(huà)機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器的分類(lèi) 蜂鳴器主要分為壓 電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類(lèi)型。 壓電蜂鳴器始由壓電陶瓷發(fā)聲元件和振蕩電路組成的電聲元件。圖 10－ 10表示出了壓電陶瓷發(fā)聲元件的構(gòu)造，它是由壓電陶瓷片和金屬片粘貼成的圓形振動(dòng)片，經(jīng)振蕩電路激勵(lì)，它就振動(dòng)而發(fā)出清晰的聲音。 電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線(xiàn)圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線(xiàn)圈，使電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線(xiàn)圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。 壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在 陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起 ,本文選用的是XY 系列壓電式蜂鳴器，它具有耐高溫、防潮、防濕、防污染。性能穩(wěn)定可靠。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路設(shè)計(jì) 固態(tài)繼電器簡(jiǎn)介 固體繼電器 ( SSR) 是一種全部由電子元器件組成的新型無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件 ,具有高可靠性、長(zhǎng)壽命、低噪音、開(kāi)關(guān)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、耐振動(dòng)、耐沖擊、防濕、防潮、防腐蝕、能與 TTL 、 CMOS 等邏輯電路兼容的優(yōu)點(diǎn) ,逐漸被越來(lái)越多的應(yīng)用領(lǐng)域所接受。在電力無(wú)功補(bǔ)償?shù)目刂祁I(lǐng)域中 ,對(duì)于免維護(hù)設(shè)備的操作要求 ,傳統(tǒng)的交流接觸器控制容性負(fù)載受到了巨大的挑戰(zhàn)。雖然通用交流 SSR 以其獨(dú)特的過(guò)零導(dǎo)通的特點(diǎn)被廣大用戶(hù)所青睞 ,但是對(duì)于高電壓高沖擊電流的容性負(fù)載 ,通用交流 SSR 難以滿(mǎn)足控制要求 ,制約著 SSR 在這一領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。 本文介紹一種新型高電壓高沖擊電流交流 SSR ,與通用 SSR 比較 ,該產(chǎn)品具有 1 200V 的斷態(tài)峰值過(guò)電壓、高浪涌電流和高 d i/ d t 值的特點(diǎn)。它與交流接觸器組成的組合開(kāi)關(guān)可謂珠聯(lián)璧合 ,交流接觸器彌補(bǔ)了固體繼電器需散熱的不足 ,而固體繼電器的過(guò)零導(dǎo)通、長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)彌補(bǔ)了交流接觸器投切高電壓大電流 、觸點(diǎn)腐蝕、壽命短的缺點(diǎn) ,解決了控制容性負(fù)載的開(kāi)關(guān)問(wèn)題。 23 它是用半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點(diǎn)作為切換裝置的具有繼電器特性的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件，單相 SSR 為四端有源器件，其中兩個(gè)輸入控制端，兩個(gè)輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號(hào)到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài)。 交流固態(tài)繼電器按開(kāi)關(guān)方式分有電壓過(guò)零導(dǎo)通型（簡(jiǎn)稱(chēng)過(guò)零型）和隨機(jī)導(dǎo)通型（簡(jiǎn)稱(chēng)隨機(jī)型）； 按輸出開(kāi)關(guān)元件分有雙向可控硅輸出型（普通型）和單向可控硅反并聯(lián)型（增強(qiáng)型）； 按安裝方式分有印刷線(xiàn)路板上用的針插式（ 自然冷卻，不必帶散熱器）和固定在金屬底板上的裝置式（靠散熱器冷卻）； 另外輸入端又有寬范圍輸入（ DC3－ 32V）的恒流源型和串電阻限流型等。 SSR 固態(tài)繼電器以觸發(fā)形式 ,可分為零壓型 (Z)和調(diào)相型 (P)兩種。 2．固態(tài)繼電器的優(yōu)點(diǎn) （ 1）高壽命，高可靠 :SSR 沒(méi)有機(jī)械零部件，有固體器件完成觸點(diǎn)功能，由于沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的零部件，因此能在高沖擊，振動(dòng)的環(huán)境下工作，由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特性，決定了固態(tài)繼電器的壽命長(zhǎng)，可靠性高。 （ 2）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好 :固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅(qū)動(dòng)功率 低，可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅(qū)動(dòng)器。 （ 3）快速轉(zhuǎn)換 :固態(tài)繼電器因?yàn)椴捎霉腆w器件，所以切換速度可從幾毫秒至幾微妙。 （ 4）電磁干擾小 :固態(tài)繼電器沒(méi)有輸入 線(xiàn)圈 ，沒(méi)有觸點(diǎn)燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個(gè)零電壓開(kāi)關(guān)，在零電壓處導(dǎo)通，零電流處關(guān)斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開(kāi)關(guān)瞬態(tài)效應(yīng)。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路 常用的溫室環(huán)境調(diào)控設(shè)備主要有以下幾種 : ①供熱系統(tǒng) ②通風(fēng)系統(tǒng) ③灌溉施肥系統(tǒng) ④遮陰保溫系統(tǒng) ⑤人工補(bǔ)光系統(tǒng) ⑥ CO2施肥 熱水供熱系統(tǒng)由鍋 爐、散熱器 (或是散熱管道 )、供回水管道、恒溫器等組成。當(dāng)向大面積的溫室群集中供熱時(shí)，熱水在傳輸中的熱量損失是很大的。因此為減少熱損失和管道的長(zhǎng)度，可將加熱鍋爐分設(shè)于各個(gè)溫室中。常用的熱水供熱系統(tǒng)有低壓熱水供熱系統(tǒng)和中壓熱水供熱系統(tǒng)。 24 圖 熱水供熱系統(tǒng) 圖 中 1 為鍋爐， 2 為管道泵， 3 為逆止閥， 4 為散熱片， 5 為三向調(diào)節(jié)閥。在溫室熱負(fù)荷較大時(shí) 2 臺(tái)水泵全部啟動(dòng)，較小時(shí)啟動(dòng)其中一臺(tái)。三向調(diào)節(jié)閥可以根據(jù)溫室內(nèi)的實(shí)際溫度調(diào)節(jié)供水溫度，使熱負(fù)荷的變化與散熱量相匹配，達(dá)到節(jié)能的目的。 目前 CO2施肥采用有機(jī)肥發(fā)酵、燃燒、液態(tài)或固態(tài) CO2揮發(fā)、化學(xué)反應(yīng)等方法適時(shí)的提高溫室內(nèi) CO2濃度能大大提高作物凈光合作用速率，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)。 溫室內(nèi)作物需要的水分完全依靠人工灌溉來(lái)保證?，F(xiàn)代化溫室中，采用微滴灌方式，可大幅度的節(jié)約用水。施肥是隨著微噴灌同時(shí)進(jìn)行的，這樣可以迅速、大面積地完成，并且施肥均勻、省力、省時(shí)、安全、避免浪費(fèi)。按水流流出方式的不同，主要有噴灌、滴灌和滲灌等微灌方式。 本文通過(guò)單片機(jī)控制固態(tài)繼電器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱器開(kāi)關(guān)、風(fēng)扇開(kāi)關(guān)、噴淋開(kāi)關(guān)和二氧化碳容器電磁閥等的控制。具體工作流程如下， 單片機(jī)在相應(yīng)引腳輸出低電平信號(hào)，經(jīng)同向驅(qū)動(dòng)器加到光電隔離器 TLP521 一 4 的輸入引腳，此時(shí)光藕上加載的電壓一旦超過(guò) 3v，就開(kāi)始產(chǎn)生光信號(hào)，而輸出引腳將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，再經(jīng)三極管放大后控制繼電器打開(kāi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如加熱器開(kāi)關(guān)、風(fēng)扇開(kāi)關(guān)、噴淋開(kāi)關(guān)和二氧化碳罐電磁閥等，然后執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，在電路中接入接觸器的主要目的是保護(hù)用電器。選用的時(shí)候可以選擇額定電流大的接觸器，這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)，也可以實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。同相驅(qū)動(dòng)器的低電平使得 LED 二極管兩端產(chǎn)生電壓差，能夠點(diǎn)亮相應(yīng)的 LED，表明該執(zhí)行機(jī)構(gòu)正在工作，補(bǔ)償相應(yīng)的參數(shù)，直到單片機(jī)檢測(cè)到該信號(hào)己經(jīng)在期望的范圍時(shí)，單片機(jī)發(fā)出高電平信號(hào)，停止執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。 本文選用工業(yè)用水銀觸點(diǎn)式溫度信號(hào)器，用來(lái)發(fā)送極限溫度信號(hào)，它是一支普通內(nèi)標(biāo)尺式工業(yè)玻璃管式溫度計(jì)。有兩條鉑金絲，一條焊到貯藏器內(nèi)，另外一條在一套磁力裝置推動(dòng)下可停留在與極限溫度或被控制溫度相應(yīng)的分度線(xiàn)上。兩條鉑金絲又通過(guò)銅線(xiàn)引出連接到繼電器 (選用常閉繼電器 )上。當(dāng)溫度上升到規(guī)定值時(shí)，兩鉑金絲通過(guò)水銀柱形成閉合回路，此時(shí)繼電器就開(kāi)始工作，由原來(lái)的常閉變成常開(kāi)狀態(tài)，這樣就可以自動(dòng)切斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)了。 25 B1+ 5VR 1033012V80501KD I O D E12VSSR 220VM O T O R A C / 吸濕器S 011 2U 1A7404I I L 11 71KR 11R 12