at89c51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)(參考版)
2025-07-10 11:39本頁面
【正文】 由于本人水平和經(jīng)驗有限，再設(shè)計的過程中難免存在一些不足甚至錯誤，敬請各位老師和同學(xué)批評指正。其中在柳銘老師的精心安排和指導(dǎo)下，對題目有了較深入的理解，也嘗到了電路系統(tǒng)設(shè)計的艱辛?？粗约盒燎诘某晒睦锓浅８吲d。DS18B20僅在主機(jī)發(fā)生讀時隙時才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，所以，當(dāng)主機(jī)向DS18B20發(fā)生讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時隙，以便DS18B20能傳輸數(shù)據(jù)。在寫時隙中，主機(jī)將在拉低中線15us內(nèi)釋放總線，并向DS18B20寫“1”。所有的讀時隙最短必須持續(xù)60us，各個讀時隙之間必須保證延時到最段1us的恢復(fù)時間。因此，在此15us內(nèi)，主機(jī)必須停止將DQ引腳置低。當(dāng)主機(jī)從DS18B20讀數(shù)據(jù)時，把數(shù)據(jù)線從高電平來至低電平，產(chǎn)生讀時隙。讀主機(jī)產(chǎn)生寫“0”時隙的情況，DQ線必須被拉至低電平且至少保持低電平60us。DS18B20在DQ線變低后的1560us的窗口對DQ線進(jìn)行采樣，如果為高電平，就寫“1”；如果為低電平就寫“0”。有2種類型的寫時隙：寫“1”和寫“0”。首先來看寫時隙。其中，出來映帶脈沖之外，均由主機(jī)產(chǎn)生。DS18B20要有嚴(yán)格的時序來保證數(shù)據(jù)的完整性。在成功執(zhí)行了ROM操作命令之后，才可以使用內(nèi)存操作命令。一旦總線主機(jī)檢測到應(yīng)答脈沖，便可以發(fā)起ROM操作命令。單線期間DS18B20檢測到改上升沿后，延時1560us，通過拉低總線60240us來產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。DS18B20的單線協(xié)議和命令 DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)的傳輸?shù)恼_性和完整性主機(jī)操作單線器件DS18B20必須遵循下面的順序.單線總線上的所有操作均從初始化開始。故主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。 DS18B20初始化DS18B20的一線工作協(xié)議流程是：初始化→ROM操作指令→存儲器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。單片機(jī)各個口的電壓輸出的都為高電平。動態(tài)掃描的控制原理是：將第一個數(shù)碼管要顯示的內(nèi)容顯示出來，然后立刻將第二個數(shù)碼管的內(nèi)容顯示出來，一次把第8個數(shù)碼管的內(nèi)容顯示出來由于單片機(jī)的工作速度非常快，所以當(dāng)顯示第8個數(shù)碼管的時候第一個數(shù)碼管的內(nèi)容還沒有完全消失，這時立刻重復(fù)上面的過程，就實現(xiàn)了數(shù)碼管的。動態(tài)掃描的連接方式是將8個數(shù)碼管的8個段用相同的I/O來控制，即第一個數(shù)碼管的”a“”a“，使用的具體元件參數(shù)如下表。如在噪聲很強(qiáng)的環(huán)境下工作，不能選用通、斷電壓值相差小的產(chǎn)品，必需選用通、斷電壓值相差大的產(chǎn)品，(如選接通電壓為8 V或12 V的產(chǎn)品)這樣不會因噪聲干擾而造成控制失靈 。繼電器的選擇上，我們選擇北京科通繼電器總廠生產(chǎn)的GX10F繼電器為例，列出輸入、輸出參數(shù)，根據(jù)輸入電壓參數(shù)值大小，可確定工作電壓大小。而單片機(jī)的管腳不能提供最后高的電壓，這樣就會導(dǎo)致即使單片機(jī)送出了高電平也無法將繼電器開關(guān)打開。只要通過程序，將我們所要達(dá)到的溫度控制在一個恒溫狀態(tài)下。相反，當(dāng)溫度傳感器測量的溫度低于設(shè)置的最低數(shù)值的時候，使開關(guān)打開從而控制升問裝置進(jìn)行加熱（本系統(tǒng)采用電熱絲進(jìn)行加熱）。設(shè)計所要達(dá)到的效果就是，我們給單片機(jī)設(shè)置一個固定的溫度范圍，當(dāng)溫度傳感器測量的溫度高于我們設(shè)置的最高數(shù)值時，是繼電器的產(chǎn)開開關(guān)閉合，使開關(guān)打開通電。該電路在原理圖上只有一個下載口的體現(xiàn)，只要把下載線接到下載口就可以把程序下載到單片機(jī)中了。其中1接整流器輸出的+電壓，2為公共地(也就是負(fù)極)，3就是我們需要的正5V輸出電壓了。通常就用1k的。如果是驅(qū)動led，那么用1K左右的就行了。COMS門的可參考74HC系列設(shè)計時管子的漏電流不可忽略，IO口實際電流在不同電平下也是不同的，上述僅僅是原理，一句話概括為：輸出高電平時要喂飽后面的輸入口，輸出低電平不要把輸出口喂撐了（否則多余的電流喂給了級聯(lián)的輸入口，高于低電平門限值就不可靠了）。當(dāng)輸出高電平時，忽略管子的漏電流，兩輸入口需200uA，200uA x15K=3V即上拉電阻壓降為3V，輸出口可達(dá)到2V，此阻值為最大阻值，再大就拉不到2V了。選上拉電阻時：500uA x = ，此為最小阻值，再小就拉不下來了。下拉電阻的設(shè)定的原則和上拉電阻是一樣的。以上拉電阻為例，上拉電阻和開關(guān)管漏源級之間的電容和下級電路之間的輸入電容會形成RC延遲，電阻越大，延遲越大。以上拉電阻為例，當(dāng)輸出低電平時，開關(guān)管導(dǎo)通，上拉電阻和開關(guān)管導(dǎo)通電阻分壓值應(yīng)確保在零電平門檻之下。 高低電平的設(shè)定。下級電路的驅(qū)動需求。對下拉電阻也有類似道理 對上拉電阻和下拉電阻的選擇應(yīng)結(jié)合開關(guān)管特性和下級電路的輸入特性進(jìn)行設(shè)定 主要需要考慮以下幾個因素：驅(qū)動能力與功耗的平衡。對于高速電路，過大的上拉電阻可能邊沿變平緩。 上拉電阻阻值的選擇原則包括:從節(jié)約功耗及芯片的灌電流能力考慮應(yīng)當(dāng)足夠大；電阻大，電流小。管腳懸空就比較容易接受外界的電磁干擾。 芯片的管腳加上拉電阻來提高輸出電平，從而提高芯片輸入信號的噪聲容限增強(qiáng)抗干擾能力。 為加大輸出引腳的驅(qū)動能力，有的單片機(jī)管腳上也常使用上拉電阻。 數(shù)碼管顯示電路 單片機(jī)接口電路 P0口的上拉電阻原理 當(dāng)TTL電路驅(qū)動COMS電路時，如果TTL電路輸出的高電平低于COMS電路的最低高電平（）這時就需要在TTL的輸出端接上拉電阻，以提高輸出高電平的值。另外，我們所采用的超大規(guī)模集成電路還具有級聯(lián)延時開關(guān)特性，可防止反向尖峰電壓對發(fā)光二極管的損害。另外，當(dāng)溫度變化時驅(qū)動芯片還要能夠自動調(diào)節(jié)輸出電流 的大小以實現(xiàn)色差平衡溫度補(bǔ)償。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。② 動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，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，位選通由各自獨立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出
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