【正文】 通常，在進(jìn)行電子制作活動(dòng)中，都是采用電子線路，而電子線路往往采用直流電源供電，所以必須是采用線圈是直流電壓的繼電器。例如，有一繼電器的觸點(diǎn)負(fù)載為 28V(DC)10A，表明該繼電器觸點(diǎn)只能工作在直流電壓為 28V 的電路上，觸點(diǎn)電流為 10A，超過 28V 或 10A，會(huì)影響繼電器正常使用，甚至燒毀觸點(diǎn)。繼電器的觸點(diǎn)在轉(zhuǎn)換時(shí)可承受一定的電壓和電流。另外，有些集成電路，例如 NE555 電路是可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器工作的，而有些集成電路，例如 COMS 電路輸出電流小，需要加一級(jí)晶體管放大電路方可驅(qū)動(dòng)繼電器，這就應(yīng)考慮晶體管輸出電流應(yīng)大于繼電器的額定工作電流。一般所在電路的工作電壓是繼電器額定工作電壓的 。 固態(tài)繼電器的 選擇 繼電器額定工作電壓的選擇 繼電器額定工作電壓是繼電器最主要的一項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。當(dāng)單片機(jī)的 引腳輸出高電平時(shí)，三極管截止，繼電器線圈兩端沒有電位差，繼電器銜鐵釋放，繼電器的常開觸點(diǎn)釋放，相當(dāng)于開關(guān)斷開。 當(dāng)系統(tǒng)溫度在一定的范圍內(nèi)變化時(shí)，繼電器能接通和斷開，系統(tǒng)的負(fù)載采 用 LED 來模擬，同樣在電路當(dāng)中加入了上拉電阻。 固態(tài)繼電器的 驅(qū)動(dòng)原理 繼電器一般為強(qiáng)電弱 電 共存， 和單片機(jī) 共 用一塊板 ， 關(guān)鍵 是注意一下問題 ： 1，驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)電源地的隔離 2，強(qiáng)電不能和弱電 有任何電器接觸 3，最好是用光耦 4，布板 時(shí) 強(qiáng)電不能靠近單片機(jī) 驅(qū)動(dòng)方法總結(jié)： 9013（ 24v 以下下繼電器） （低速光藕， 1 元 /個(gè)） ，效果好，但是價(jià)格比較高 ，例如 LM324，電流一般在 50mA 以下，不是很實(shí)用 本設(shè)計(jì)中采用 9013，便宜 、 實(shí)惠。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號(hào)，達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載 我們采用松樂 SONGLE SRD05VDCSLC 繼電器，其簡要電路如 下 圖所示 圖 310a 繼電器外形圖 圖 310b 繼電器外形圖 圖 311 繼電器電路 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 25 固 態(tài)繼電器的 工作原理 圖 312 繼電器 原理圖 如圖 312所示， 2端電壓是線圈電壓，當(dāng)線圈電壓未達(dá)到 5V 時(shí)， 3 與5 接通， 5 也即是長閉合點(diǎn)，當(dāng) 2 端電壓超過 5V 時(shí)， 4 接通。 固態(tài)繼電器（ Solid State Relay,縮寫 SSR），是由微電子電路 、 分立電子器件 、 電力電子功率器件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)。 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)開關(guān)”。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的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。 繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸 點(diǎn) 、彈 簧片等組成的。 繼電器驅(qū) 動(dòng)含有兩層 意思 :一是對(duì)繼電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng) ,因?yàn)槔^電器本身對(duì)于單片機(jī)來說就是一個(gè)功率器件 。 所以要有一個(gè)環(huán)節(jié)來銜接 ,這個(gè)環(huán)節(jié)就是所謂的 功率驅(qū)動(dòng) 。 （ 2)對(duì)程序設(shè)計(jì)過程中按鍵識(shí)別過程的框圖如圖 39所示： 圖 39 按鍵識(shí)別框圖 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 繼電器控制部分 固態(tài)繼電器 用途與功能 單片機(jī)是一個(gè)弱電器件 ,一般情況下工作 電壓 在 5V 甚至更低 ， 驅(qū)動(dòng)電流在mA 級(jí)以下 。 （ 1)對(duì)于按鍵識(shí)別的指令，選擇如下指令 JB BIT， REL指令是用來檢測 BIT是否為高電平，若 BIT＝ 1，則程序轉(zhuǎn)向 REL處執(zhí)行程序，否則就繼續(xù)向下執(zhí)行程序。從而提高了系統(tǒng)的可靠性。具體的一個(gè)按鍵從按下到釋放的全過程的信號(hào)圖如圖 38所示： 從圖中可以看出，在程序設(shè)計(jì)時(shí)，從按鍵被識(shí)別按下之后，延時(shí) 5ms以上，從而避開了干擾信號(hào)區(qū)域，再來檢測一次，看按鍵是否真得已經(jīng)按下，若真得已經(jīng)按下，這時(shí)輸出 肯定 為低電平。 作為一個(gè)按鍵 ， 從沒有按下到按下以及釋放是一個(gè)完整的過程，當(dāng)按下一個(gè)按鍵時(shí)，總希望某個(gè)命令只執(zhí)行一次， 即 在按鍵按下的 過程中，不要有干擾。單片機(jī) P口在沒有使用的情況下默認(rèn)的是高電平，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，單片機(jī)的引腳鏈接到地就有一個(gè)從高電平到低電平的跳變，系統(tǒng)檢測到這個(gè)跳變就做出對(duì)應(yīng)的反應(yīng)。 菜單選擇鍵：通過 3號(hào)鍵進(jìn)行當(dāng)前菜單的切換。 在對(duì) DS18B20 的 程 序 讀 取 時(shí) 的 第 一 個(gè) 字 節(jié) 為 unsigned char read_18B20(void),返回一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)， DS18B20 的輸出也是從最低位開始的，逐位輸出，先定義一個(gè)無符號(hào)變量 dat 存儲(chǔ)來自 DS18B20 的數(shù)據(jù)，然后開始讀取，令 口為高電壓，延遲一段時(shí)間后開始進(jìn)行讀操作，將 dat 清 0，判斷總線狀態(tài)，如為 1 則最高位存放 1，否則不對(duì) dat 操作，當(dāng)下一次 dat 右移時(shí)存放 0，同樣重復(fù) 8次即可完成一個(gè)字節(jié)的讀取。先令 口為 高電平，即保證總線處于高電平狀態(tài)，延遲一段時(shí)間后開始進(jìn)行寫數(shù)據(jù)的操作，令 為低電平開始向 DS18B20 寫入數(shù)據(jù)。 單片機(jī)讀取 DS18B20 溫度值的編程操作 DS18B20 使用外部供電方 式，在 進(jìn)行 轉(zhuǎn)換時(shí) DS18B20 會(huì)占用總線，完成后再 釋放，因此可直接檢測總線的狀態(tài)即可，在讀數(shù)時(shí)只需讀出存儲(chǔ)器的前兩個(gè)字節(jié)。 本設(shè)計(jì) DS18B20 的初始化是由單片機(jī)控制的，主機(jī)發(fā)出一個(gè)復(fù)位脈沖接著釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài)， DS18B20 會(huì)在檢測到的上升沿后等待 1560us，然后發(fā)送一個(gè)低電平的脈沖響應(yīng)主機(jī)，接下來初始化完成。 DS18B20 與 單片機(jī) 的接口 在 AT89C52 單片機(jī)和 DS18B20 的連接過程中，單片機(jī)的任一 I/O 接口都可與DS18B20連接，設(shè)計(jì)中是將 DS18B20的數(shù)據(jù)引線 DQ與單片機(jī)的 ， DS18B20常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 21 使用外接電源， R1 為上拉電阻。 //讀取溫度值低字節(jié) Highbyte=read_18B20()。 //執(zhí)行 skip 命令，直接進(jìn)入功能命令 Write_18B20(0xBE)。 //執(zhí)行 skip 命令，直接進(jìn)入功能命令 Write_18B20(0x44)。如果不想 讀完所有字節(jié)，單片機(jī)可以在任何時(shí)間發(fā)出復(fù)位命令來中止讀取。 0xbe： Read Scratchpad 命令，即讀取便簽式寄存器里的數(shù)據(jù)內(nèi)容。 0x44： Convert T 命令，即啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，可理解為測量溫度命令。 DS18B20 的 常用指令 一般常用的指令有： 0xcc、 0x4 0xbe， 通過單線總線端口訪問 DS1820 的協(xié)議如下： ? 初始化 ? ROM 操作命令 ? 存儲(chǔ)器操作命令 ? 執(zhí)行 /數(shù)據(jù) 0xcc： skip ROM 命令，即跳過 ROM 操作命令這一步，用于只有一個(gè)測溫芯片（也稱從機(jī)）時(shí)以節(jié)省時(shí)間；多個(gè)從機(jī)時(shí) 用會(huì)造成總線上的數(shù)據(jù)沖突。最后將數(shù)據(jù)線拉高。然后將數(shù)據(jù)線拉到高電平。 2. DS18B20 的寫操作 先將 數(shù)據(jù)線置低電平“ 0”， 延時(shí)確定的時(shí)間為 15 微秒。其工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序，具體工作方法 是 : 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 1. DS18B20 的初始化 先將數(shù)據(jù)線置高電平“ 1” ,然后延時(shí)（該時(shí)間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點(diǎn)），將 數(shù)據(jù)線拉到低電平“ 0”并 延時(shí) 750 微秒（該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從 480 到 960 微秒），之后 數(shù)據(jù)線拉到高電平“ 1”然后 延時(shí)等待（如果初始化成功則在 15 到 60 毫秒時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由 DS18B20 所返回的低電平“ 0”， 據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無限的進(jìn)行等待，不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時(shí)控制）。 圖 36 DS18B20測溫原理框圖 DS18B20 工作時(shí)序 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟： 1. 每一次讀寫之前都必須要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位； 2. 復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令； 3. 最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。計(jì)數(shù)器 1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到 0時(shí)，停止溫度寄存器 值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器 1； 高溫度系數(shù)晶振 的振蕩頻率 隨溫度變化明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入。 DS18B20 的測溫流程 圖 35 DS18B20測溫流程 初始化 DS18B20 跳過 ROM 匹配 溫度變換 延時(shí) 1S 跳過 ROM 匹配 讀暫存器 轉(zhuǎn)換成顯示碼 數(shù)碼管顯示 圖 34 DS18B20引腳圖 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 DS18B20 的 工作原理 DS18B20 的讀寫時(shí)序和測溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由 2s 減為 750ms。 如圖 34，其中 GND 為電源地 ， DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端 ， VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地） ， 為了使系統(tǒng)更加的穩(wěn)定 ,有足夠的能量，一般要在 DS18B20 的 IO 口外接一個(gè) 10K 的上拉電阻。隨著大規(guī)模集成電路工藝的提高，出現(xiàn)了多種集成的數(shù)字化溫度傳感器。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中為了配合遠(yuǎn)傳儀表指示，出現(xiàn)了許多不同的溫度檢測方法，常用的有電阻式、熱電偶式、 PN 結(jié)型、輻射型、光纖式及石英諧振型等。水銀溫度計(jì)至今仍是各種溫度測量的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)， 可是它的缺點(diǎn)是只能近距離觀測，而且水銀有毒，玻璃管易碎。 = KΩ 只要不大于 KΩ就可以，因此我們選擇了 KΩ的電阻。 開關(guān)三極管及其基極電阻的確定 選用了直流放大倍數(shù)為 50的 PNP 型三極管，以數(shù)碼管的每段電流為 5mA 計(jì)算，每只數(shù)碼管最大工作電流為： maxI =5 8=40mA 這時(shí)便可以確定基極限流電阻： bI =40 247。 1= LR =() 247。我們可以根據(jù)硬件的接線把數(shù)碼管顯示數(shù)字編制成一個(gè)表格 31， 以后直接調(diào)用就行了。 顯示數(shù)字 2 則是 c， f， h（小數(shù) 點(diǎn)）不亮，同時(shí)由于接法 是 共陽接法，那么為 0（低電平）是亮 ， 為1（高電平）是滅。 一般 在動(dòng)態(tài)掃描送入數(shù)據(jù)后 延時(shí) 3 到 5毫秒左右，以保證給數(shù)碼管一個(gè)點(diǎn)亮的時(shí)間 。把上面的流程以一定的速度循環(huán)執(zhí)行就可以顯示出“ 12”，由于交替的速度非?？?，人眼看到的就是連續(xù)的“ 12” 。 在編程時(shí)，需要輸出段選和位選信號(hào)，位選信號(hào)選中其中一個(gè)數(shù)碼管，然后輸出段碼，使該數(shù)碼管顯示所需要的內(nèi)容，延時(shí)一段時(shí)間后，再選中另一個(gè)數(shù)碼管，再輸出對(duì)應(yīng)的段碼，高速交替。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單 、 顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O端口多，如驅(qū)動(dòng) 5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 5 8＝ 40 根 I/O 端口來驅(qū)動(dòng)，一個(gè)89C52 單片機(jī)可用的 I/O 端口才 32 個(gè) ， 實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式 ① 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。 共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。共陽數(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。 要使數(shù)碼管顯示 0— 9 這 10 個(gè)數(shù)字，只要控制其相應(yīng)的管腳所接發(fā)光二極管點(diǎn)亮便可完成。 實(shí)際上是由 7個(gè)發(fā)光管組成 8 字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是 8 個(gè)。同樣的在數(shù)碼管的電路當(dāng)中也加入了限流電阻。由于共陽極數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)原理是 8 個(gè) LED 燈的陽極是公共的，由不同的LED 亮來顯示不同的數(shù)字。 采用 LED 作為 電源指示燈 ，由于 LED 是電流電量的器件，點(diǎn)亮的電流大約在5到 30mA 之間，因此在電源指示電路中加入了限流電阻。 由于在穩(wěn)壓之前和穩(wěn)壓之后電壓中會(huì)存在 一定的 高頻雜波干擾，因此在這里選用 104 的瓷片電容濾除高頻的雜波干擾，使原本含有雜波脈動(dòng)的直流變的更加的平穩(wěn)。 12V 直流電源 在三端穩(wěn)壓器 LM7805 的 INV 和 GND 兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓 (該電壓常常會(huì)因?yàn)槭须婋妷旱牟▌?dòng)或負(fù)載的變化等原因而發(fā)生變化 )。該系列集成穩(wěn)壓 IC 型號(hào)中的 LM78 或 LM79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 LM7806 表示輸出電壓為正6V， LM909 表示輸出電壓為負(fù) 9V 為了 獲得穩(wěn)定的系統(tǒng)工作電源，我們設(shè)計(jì)的電源電路如圖 32。顧名思