【正文】 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。在鍵盤數(shù)目較多的系統(tǒng)中，還要使用鍵盤專用芯片。 鍵盤接口電路對(duì)于數(shù)字系統(tǒng)，其輸入部分大多為鍵盤，鍵盤的形式有很多種，一般分為兩類，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AT89C52的內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限，不可以用過多的漢字顯示。圖36 TM240128A 與單片機(jī)接口電路其內(nèi)部沒有中文字庫，所以在顯示中文時(shí)，對(duì)其進(jìn)行圖形方式寫屏，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)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過兩個(gè)信號(hào)。?ALE/ ：ALE為地址鎖存允許信號(hào)，當(dāng)訪問外部存儲(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位地址線訪問外部數(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口在訪問外部程序存儲(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)擦寫的ROM和2568bit內(nèi)部RAM，32條I/O線，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，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AD590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，即可以用電壓來表示溫度大小。AD590 具有標(biāo)準(zhǔn)化的輸出，固有的線性關(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。恒溫箱以AT89C52為CPU組成單片機(jī)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)輸入信號(hào)的處理和輸出信號(hào)的控制。 單片機(jī)的選擇基于系統(tǒng)要求，系統(tǒng)所用的單片機(jī)選擇了AT89C52。 缺點(diǎn)：（1）過載能力弱；（2）抗干擾能力差；（3）導(dǎo)致電網(wǎng)電壓波形畸變；（4）控制電路比較復(fù)雜[8]。采用晶閘管對(duì)電熱絲的供電進(jìn)行控制。而TLC2543精度高，且與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單，所以A/D轉(zhuǎn)換器采用TLC2543。1LSB；低供電電流(1mA典型值)；掉電模式電流為4μA。TLC2543是11個(gè)模擬輸入端的12位開關(guān)電容逐次逼近模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有轉(zhuǎn)換快、穩(wěn)定性好、與微處理器接口簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于本系統(tǒng)要求對(duì)恒溫箱的溫度實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)和快速控制，DS18B20在速度上滿足不了要求，所以溫度傳感器采用AD590?！?，電壓范圍：+4V—+30V，低功耗。AD590是一種2端集成電路式半導(dǎo)體傳感器，輸出電流與它所受的溫度成線性關(guān)系。圖21 恒溫箱的智能控制系統(tǒng)工作框圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案確定恒溫箱的智能控制系統(tǒng)采用半導(dǎo)體集成溫度傳感器對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，并將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，然后通過電流—電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過放大電路最終通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)處理后，各個(gè)檢測(cè)信號(hào)、控制信號(hào)、顯示信號(hào)通過單片機(jī)的I/O接口傳輸，并顯示于液晶顯示器上。 溫度上、下限越限報(bào)警。 溫度實(shí)時(shí)顯示；2%；1%，測(cè)量精度小于177。本控制系統(tǒng)有以下功能及指標(biāo)：設(shè)計(jì)要求：完成該系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)掌握單片機(jī)采集測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，提高學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技能的能力，培養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力。當(dāng)溫度高于或低于設(shè)定值一定程度時(shí)，發(fā)出生光報(bào)警，消除由于單片機(jī)系統(tǒng)意外失控所造成的危險(xiǎn)，提高了恒溫箱工作的可靠性和使用安全性。系統(tǒng)的全部輸入輸出控制集中由單片機(jī)統(tǒng)一管理,各有關(guān)運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定，可通過鍵盤輸入，設(shè)定溫度、箱溫實(shí)時(shí)值在液晶顯示模塊上顯示，操作方便。本系統(tǒng)中采用了PID算法，其算法應(yīng)用到了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)中，對(duì)整個(gè)加熱過程使用模糊PID控制方案，對(duì)于加熱過程中所產(chǎn)生的各種干擾和恒溫箱的慣性問題都進(jìn)行了分析[3]。溫度的控制系統(tǒng)是自動(dòng)控制系統(tǒng)較為復(fù)雜的控制，其控制的滯后性是整個(gè)系統(tǒng)中最難克服的難題，因?yàn)闇囟鹊淖兓羌儨蟓h(huán)節(jié)，而溫度的控制也是一個(gè)慣性大，應(yīng)變慢的控制對(duì)象[2]。 Meanwhile introduces int