基于單片機(jī)的恒溫箱智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案-文庫(kù)吧資料
2025-05-09 22:34本頁(yè)面
【正文】 。像這種方法在處理慣性較大控制系統(tǒng)擁有超棒的抗干擾能力。在控制狀態(tài)失常下的軟件對(duì)策(1)軟件冗余技術(shù)。針對(duì)以上出現(xiàn)的各種問(wèn)題，我們從軟件方面來(lái)探討一些提高單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾的方法。軟件的設(shè)計(jì)對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也占在一個(gè)非常有影響的地位的，系統(tǒng)軟件的運(yùn)行的抗干擾性、可操作性、人機(jī)界面的友好性，都是判別單片機(jī)系統(tǒng)好與不好的出發(fā)點(diǎn)。我們根據(jù)過(guò)零檢測(cè)信號(hào)可以得到正弦波的零點(diǎn)位置，然后用CPU可以算出晶閘管的導(dǎo)通角控制信號(hào)的觸發(fā)信號(hào)，這樣，系統(tǒng)就可以根據(jù)溫度的需要控制電熱絲所加電壓的有效值的大小，來(lái)控制溫度。由于220V的強(qiáng)電壓對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常大的電壓，所以在采集220V 50Hz電壓的信號(hào)是不能直接接收的，在本系統(tǒng)中，我用到的是過(guò)零檢測(cè)電路，其電路如圖311 過(guò)零檢測(cè)電路所示。圖310 光耦控制電路由于光電耦合器的受控端的驅(qū)動(dòng)電流不是很大，而晶閘管的導(dǎo)通電流比較大，所以在光電耦合器的輸出端接入一個(gè)三極管，來(lái)增加晶閘管的驅(qū)動(dòng)電流。注：不能用R10k檔，否則導(dǎo)致發(fā)射管擊穿。2腳與4腳間任意一組，阻值為無(wú)限大，輸入端接通電源后，4腳的電阻很小。光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電—光—電轉(zhuǎn)換的器件。報(bào)警電路如圖39所示。 報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)警電路采用一個(gè)小功率三極管Q1驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，當(dāng)單片機(jī)接收到超過(guò)上限溫度信號(hào)或下限溫度信號(hào)時(shí)，單片機(jī)輸出高電平，Q1導(dǎo)通，是蜂鳴器通電工作，發(fā)出報(bào)警聲。當(dāng)按下“SEL”鍵時(shí)，系統(tǒng)對(duì)設(shè)定溫度、上限報(bào)警溫度、下限報(bào)警溫度進(jìn)行選擇。圖38 系統(tǒng)按鍵電路本系統(tǒng)使用P1口，不使用上拉電阻，其工作原理是：按鍵在沒(méi)有按下時(shí)，I/0口出現(xiàn)的是高電平，當(dāng)按下時(shí)I/O口會(huì)出現(xiàn)低電平，為了減少硬件資源，在硬件中沒(méi)有使用消抖電路，在程序中，可以使用軟件編程的方法進(jìn)行消抖。由于鍵盤(pán)通常排列成矩陣格式，因此可以用硬件或軟件的方法對(duì)行、列分別進(jìn)行掃描去查找按動(dòng)的鍵。它的缺點(diǎn)是硬件設(shè)備隨著鍵數(shù)的增加而增加。在鍵盤(pán)數(shù)目較多的系統(tǒng)中，還要使用鍵盤(pán)專(zhuān)用芯片。 鍵盤(pán)接口電路對(duì)于數(shù)字系統(tǒng)，其輸入部分大多為鍵盤(pán)，鍵盤(pán)的形式有很多種，一般分為兩類(lèi)，獨(dú)立式和矩陣式。共十六個(gè)字符串型代碼，因此這樣程序的代碼會(huì)很長(zhǎng)，所以在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，由于A(yíng)T89C52的內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限，不可以用過(guò)多的漢字顯示。圖36 TM240128A 與單片機(jī)接口電路其內(nèi)部沒(méi)有中文字庫(kù)，所以在顯示中文時(shí)，對(duì)其進(jìn)行圖形方式寫(xiě)屏，其取模方式如圖37 TM240128A字模所示。10%；模塊內(nèi)可自帶10V負(fù)壓，用于LCD的驅(qū)動(dòng)電壓；顯示內(nèi)容：240（列）128（行）點(diǎn)；全屏幕點(diǎn)陣；帶8K外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（其地址由軟件設(shè)定）；其接口適配8080系列和Z80系列MPU的控制時(shí)序；驅(qū)動(dòng)方式：1/128 DUTY，1/9 BIAS；工作溫度：－10℃～＋60℃；存儲(chǔ)溫度：－20℃～＋70℃；模塊可帶LED或EL背光；背光電流≤100mA；60’CLOCK顯示。 液晶顯示電路大多數(shù)的數(shù)字系統(tǒng)都有人機(jī)接口模塊，本系統(tǒng)也不例外，本系統(tǒng)的顯示部分使用的是TM240128A液晶顯示模塊，TM240128A是內(nèi)藏T6963C控制器的240128點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊，在LCD板中還有行列驅(qū)動(dòng)器，8KB隨機(jī)存儲(chǔ)器，控制電路和時(shí)序電路等，通過(guò)對(duì)T6963C的編程，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣式LCD的各種應(yīng)用。因而，復(fù)位是很重要的操作方式。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在上電啟動(dòng)運(yùn)行是，都需要先復(fù)位。VPP為本腳的第二功能，當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部編程指令時(shí)， 應(yīng)該接到VCC端。當(dāng)AT89C52執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，除了當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)兩個(gè)信號(hào)。?ALE/ ：ALE為地址鎖存允許信號(hào)，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出信號(hào)的負(fù)跳沿用于單片機(jī)發(fā)出的低8位地址經(jīng)外部鎖存器的鎖存控制信號(hào)；位本腳第二功能，在對(duì)內(nèi)EPROM編程寫(xiě)入時(shí)，此引腳作為編程脈沖輸入端。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IIL）。P3口：內(nèi)部帶有上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，雙功能復(fù)用口，能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。當(dāng)利用8位地址線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。當(dāng)對(duì)P1口寫(xiě)1時(shí)，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉升為高電平，此時(shí)可以作為輸入端使用。在這種模式下，P0口具有內(nèi)部上拉電阻。P0口：雙向8位三態(tài) I/O口，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。圖35 TLC2543與單片機(jī)接口電路 AT89C52最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)概述AT89C52是一種高性能低功耗的采用CMOS工藝制造的8位微控制器，它提供下列標(biāo)準(zhǔn)特征：片內(nèi)含8k的可反復(fù)擦寫(xiě)的ROM和2568bit內(nèi)部RAM，32條I/O線(xiàn)，3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷，2個(gè)外部中斷源，共8個(gè)中斷源，片上震蕩器和時(shí)鐘電路。 TLC2543的介紹TLC2543是11個(gè)輸入端的12位開(kāi)關(guān)電容逐次逼近模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有轉(zhuǎn)換速度快、穩(wěn)定性好、分辨率高、與微處理器接口簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 AD的選擇及接口電路A/D、D/A轉(zhuǎn)換器是過(guò)程控制及儀器儀表、工控設(shè)備等檢測(cè)與控制裝置中應(yīng)用非常廣泛的器件。為了測(cè)量電壓需要使輸出電流I不分流出來(lái)，使用電壓跟隨器，其輸出電壓V2等于輸入電壓V。根據(jù)系統(tǒng)工作特性及精度要求，設(shè)計(jì)的放大電路如圖34所示。 放大電路的設(shè)計(jì)由于A(yíng)D590的輸出信號(hào)微弱，為μA級(jí)，所以需要把信號(hào)放大，再輸入到模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。AD590基本應(yīng)用電路如圖33所示。當(dāng)其感受的溫度升高或者降低時(shí)，則其電流就以1uA/℃的速率增大或減小，因而在應(yīng)用中將電流轉(zhuǎn)換為電壓，即可以用電壓來(lái)表示溫度大小。AD590 具有標(biāo)準(zhǔn)化的輸出，固有的線(xiàn)性關(guān)系，因而便于使用。AD590 溫度傳感器具有重復(fù)性好、精度高等特點(diǎn)，其測(cè)量溫度范圍為：55℃～+150℃，線(xiàn)性度177。圖32 直流穩(wěn)壓電源電路原理圖 溫度采集電路的設(shè)計(jì)輸入電路部分主要是溫度的采集，通過(guò)半導(dǎo)體集成溫度傳感器AD590檢測(cè)溫度，并將溫度傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)放大電路放大后，再經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。穩(wěn)壓電源電路原理圖由于OP07采用5V供電線(xiàn)性區(qū)太小，放大倍數(shù)太小，所以采用12V電源供電；晶閘管作為電熱絲供電的控制元件，所以觸發(fā)電壓采用9V電源供電；而單片機(jī)則采用5V供電。在對(duì)直流供電要求較高的場(chǎng)合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定，這樣就得到了比較穩(wěn)定直流電壓U0。電網(wǎng)提供的交流電壓U1（220V，50Hz）經(jīng)變壓器的降壓后，得到電路所需的電壓U2，然后用整流電路轉(zhuǎn)換成大小隨時(shí)間變化、方向不變脈動(dòng)電壓U3，接著用濾波器過(guò)濾去交流分量，就得到了比較平直直流電壓U4。這些直流電大多數(shù)都采用把交流電（AC）轉(zhuǎn)變成直流電（AD）的穩(wěn)壓電源的方法。為了確保恒溫箱工作可靠和使用安全，在輸出中設(shè)置報(bào)警接口。恒溫
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