【正文】 ，此電路輸出對應于50HZ交流電壓過零時刻的脈沖作為觸發(fā)雙向可控硅的同步脈沖，是可控硅在交流電壓過零時刻觸發(fā)導通，電路如下圖： 圖218過零觸發(fā)電路方案二：采用4N25和繼電器等構成一個開關器件其原理如圖219所示電路。雙向可控硅它就相當于兩個反相而且并聯(lián)的普通的可控硅，具有正反相都能控制導通的特性，可用作調溫器。圖216 報警電路 方案二：利用LED燈實現(xiàn)本方案是利用LED燈來實現(xiàn)溫度報警的功能，每一路都有兩種顏色的LED燈，則共有8個LED燈，當超過上限的時一種顏色的LED燈發(fā)亮，超過下限的時候則另一種顏色的LED發(fā)亮，此方案在遇到上述的問題時，則不會分不清楚是哪路超過上限還是下限，例如當?shù)谝宦泛偷诙返臏囟榷汲^下限設定的溫度時候，則第一路和第二路設定下限的LED燈會亮起，并且4路上下限的LED燈和每一路上下限的是通過并聯(lián)聯(lián)起來的，不會造成分不清，故，采用此方案?！?”時，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；“1”時，蜂鳴器停止發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅動電流，可以使用TTL系列集成電路7404或7407低電平驅動，也可以用一個晶體三極管驅動。綜上本次設計采用了方案三。方案二使用的PT100非常適合對常溫的測量，但其電路也稍顯復雜，難以保證測量精度。而在DS18B20的3腳應加一個限流電阻，同時也能防止干擾的影響。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。 圖214 DS18B20內部結構圖另外，由于DS18B20單線通信功能是分時完成的，其有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。圖中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計數(shù)門，高溫系數(shù)振蕩器來覺得計數(shù)門的開啟時間，每次開始測量之前，要先把最低溫度值范圍值既55℃所對應的基數(shù)分別放置到溫度寄存器和減法計數(shù)器1中，同時溫度寄存器和減法計數(shù)器1預置在最低溫度范圍所對應的一個基數(shù)值。其主要性能特點如下:獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信； 多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能； 無須外部器件； 可以通過數(shù)據(jù)線供電，； 零待機功耗； 溫度以9或12位數(shù)字量讀出； 負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒掉，但不能正常工作。其電路原理圖如圖211。電壓量到數(shù)字量的轉變方法是將放大后的電壓信號輸入A/D轉換器，A/D轉換器將電壓信號轉換成數(shù)字量信號，這樣就完成了溫度采集的過程。其測溫電路的工作原理：溫度傳感器PT100作為電橋電路的一個橋臂，電橋在某一溫度時呈現(xiàn)平衡狀態(tài)，其輸出是為零；當溫度發(fā)生變化時，PT100的阻值也跟著發(fā)生變化，電橋的平衡被打破，電橋將輸出一個電壓值，這樣就實現(xiàn)了溫度信號到電壓信號的轉變。=100Ω；（2）允許最大電流Imax≤1Ma；（3）時間常數(shù)τ≤1s；（4）%；（5）‰（6）測溫范圍100300176。其主要指標如下：（1）0176。方案二：采用含溫度傳感器PT100的電橋電路為主的采集電路此電路中采用接觸式溫度傳感器PT100。Rw1是調零電位器，Rw3用于調節(jié)放大器的輸入失調，Rw2為滿度調節(jié)電位器。這個電壓被運放放大由⑩腳輸出，再經(jīng)R6，C4濾除干擾信號后由輸出端輸出V0。圖210 AD590采溫電路在本電路中，177。由于AD590輸出的電模擬量很小，需進行放大，運算放大器采用斬波自穩(wěn)零集成運算放大器ICL7650。AD590的工作原理是利用電路能產(chǎn)生一個與絕對溫度成正比的電流輸出，而作為絕對溫度與電流的轉換器件。溫度采集電路的核心是溫度傳感器，而當前溫度傳感器的種類繁多，有集成溫度傳感器，有熱電阻傳感器，數(shù)字化溫度傳感器等等。 7279鍵盤顯示電路方案比較：結合本次設計需用到的鍵盤數(shù)量與顯示內容分析,方案一需占用單片機口資源較少，但軟件相對復雜一些，而方案一與方案二都顯得太過繁瑣了，用8255也不太經(jīng)濟了。HD7279與微處理器僅需4條接口線，其中CS為片選信號；DATA為串行數(shù)據(jù)端，當向HD7279A發(fā)送數(shù)據(jù)時，DATA為輸入端；當HD7279A輸出鍵盤代碼時，DATA為輸出端；CLK為串行傳送的時鐘輸入端，其上升沿表示數(shù)據(jù)有；KEY為按鍵信號輸出端，無鍵按下時為高電平；有鍵按下時變?yōu)榈碗娖讲⒁恢北３值芥I釋放為止。SA～SG為LED數(shù)碼管a～g段的輸出端,DP為小數(shù)點的驅動端。復位端是RESET，其可以保持25ms到復位結束并且是有低變到高，通常接+5V電壓就行了。它是一片具有串行接口的，可同時驅動8位共陰式數(shù)碼管（或64只獨立）的智能顯示驅動芯片，該芯片同時還可連接多達64鍵盤矩陣，單片即可完成LED顯示、鍵盤接口的全部功能。圖27 獨立鍵盤原理圖液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 三位靜態(tài)顯示器接口方案三：獨立鍵盤與LCD1602顯示獨立鍵盤也就是把鍵盤直接的接入到I/O口上。在這種方式下，3個端口都可以有程序設定為輸入或者輸出。擴展8255作顯示電路時。PA口為方式2工作時，PB口仍可作方式0和方式1I/O口，PC口高5位作狀態(tài)控制線。方式2僅對PA口有意義。方式1適用于打印機等具有握手信號的輸入/輸出設備。方式0適用于無條件傳輸數(shù)據(jù)的設備，如讀一組開關狀態(tài)、控制一組顯示燈，不需要應答信號，CPU可以隨時讀出開關狀態(tài)，隨時可以把一組數(shù)據(jù)送指示燈顯示。8255有3種基本工作方式。在給出了8個脈沖后，最先進入74LS164的第一個數(shù)據(jù)就到達了最高位，然后再來一個脈沖，從單片機RXD端輸出的數(shù)據(jù)就 進入到第一片74LS164中，當?shù)诙€8個脈沖到來后，第一個數(shù)據(jù)就進入第二片74LS164，而新的第二個數(shù)據(jù)就進入到了第一片74LS164中，這樣依次類推。所謂時鐘脈沖端，其實就是需要高、低、高、低的脈沖，在74LS164獲得時鐘脈沖的瞬間，如果數(shù)據(jù)輸入端（第2腳）是高電平，則就會有一個1進入到74LS164的內部。R（第9腳）為復位端，當R＝0時，移位寄存器各復位為0，只有當R＝1時，時鐘脈沖才起作用。T（第8腳）為時鐘輸入端，可連接到串行口的TXD端。 74LS164的靜態(tài)顯示74LS164為TTL單向8位移位寄存器，可實現(xiàn)串行輸入、并行輸出的功能。使用這種方法，占用CPU的內部資源少，控制程序簡單，但占用較多的硬件資源。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O接口用于筆劃段字形代碼。本文采用了四個方案進行論證。圖24 時鐘電路 鍵盤及顯示模塊由于在風扇的面板處有也有一個控制電路，因此在這里我們一樣也加上了顯示與鍵盤的模塊。圖中C1C17是反饋電容，其值在5pF～30pF之間選擇,其典型值是30Pf。片內振蕩器的震蕩頻率fOSC非常接近晶振頻率，～12MHz 之間選取，這次畢設用的時鐘頻率是6MHz。STC89C52內部都有一個反相放大器，芯片內部的反相放大器的輸入和輸出端分別是XTALXTAL2，外接定時反饋元件就組成震蕩器產(chǎn)生時鐘送至單片機內部的各個部件。電容C5主要是為了抑制開關動作時在閉合瞬間產(chǎn)生的尖峰脈沖對整個設計系統(tǒng)的沖擊，同理也是起到了減少電路干擾的作用。開關閉合的時候同時也閉合了電容C4充電，穩(wěn)定了復位腳的電平。復位電路圖如圖23。3　系統(tǒng)硬件設計方案該系統(tǒng)由六部分組成：STC89C52RC核心單片機，溫度采集電路，數(shù)碼管顯示電路，報警警電路，復位電路，晶振等，其中溫度采集主要由DS18B20組成，在短時間內把熱力學溫度信號數(shù)字,送入單片機，由單片機控制顯示電路顯示，并且判斷是否達到設定溫度，若達到設定溫度，由單片機啟動報警電路，報警。 表一 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復擦寫Flash ROM32個雙向I/O口256x8bit內部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率024MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設置睡眠和喚醒功能 本章小結本章主要介紹了此設計的所需要的中央控制電路所需的單片機進行了對比與分析，最終選擇了STC89C52單片機作為中央控制電路，同時在又對STC89C52單片機進行了一些介紹。④可編程輸入/輸出引腳（32根）STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、PPP3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。單片機總控制電路如下圖所示：圖1 單片機總控制電路STC89C52具體介紹如下：① 主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源GND(Pin20)：接地線②外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內振蕩電路的輸出端③控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復位。STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機。目前，性能和90年代中期的專用處理器相差不大的高端的32位單片機并且其主頻已經(jīng)超過了300HZ，普通的型號出廠的價格跌落到1美金，連最高的型號也不過10美金而已。隨著INTEL公司的I960系列單片機得到了廣泛的應用，特別是ARM系列的應用，十六位單片機在主流市場的高端地位立馬被三十二位單片機所取代。漸漸的隨著工業(yè)控制領域的要求有所提高，出現(xiàn)了十六位的單片機，卻因為十六位單片機的性價比不是很理想所以并沒有得到廣泛的使用。憑借簡單可靠并且性能也不錯獲得了眾多的號品，在這其中INTEL的8031是最成功的，此后MCS51系列單片機系統(tǒng)便是通過8031的基礎上發(fā)展起來的。INTEI公司的Z80單片機便是最早的用這種想法設計出來的處理器，至此之后，專用的處理和單片機的發(fā)展便分道揚鑣。單片機只有CPU芯片從芯片的專用處理器的發(fā)展而來。目前大部分單片機還具有外存。此中央控制電路即可以執(zhí)行內部程序也可以執(zhí)行外部存儲器程序，當STC89C52的EA端置高時先執(zhí)行內部8K的程序存儲區(qū)的程序；當EA端被置低時單片機就不執(zhí)行內部的程序，停止在那里，直接從外部存儲器中讀取中斷程序。在選擇瓷片電容時，要兼顧晶振的易起振性和穩(wěn)定性。本系統(tǒng)中STC89C52配置十分簡單, 如圖22所示,則STC89C52運行一個周期的指令需要2us。該單片機是一款與8031完全兼容，是一款8位的，具有16地址總線的單片機，其最高頻率可達到24M，最底可為0M，支持休閑模式和掉電模式，功耗底。飛利浦和摩托羅拉的單片機都具有高可靠性且編程簡單，但價格較前兩種高出許多，故不采用。在本次設計中，沒有設計大的數(shù)據(jù)采集和處理，所以沒有必要選擇16甚至更加高檔的單片機做中央處理核心，選擇8位的51系列單片機足可以勝任。單片機售后服務。項目的開發(fā)成本，這里包括單片機本身的價格，還有單片機接口擴展芯片的價格也是包含在里面的。單片機的功能，其中包括尋址方式、尋址空間、中斷能力、定時范圍等。首先須選擇一款合適的單片機作為處理核心。 總體設計方案 系統(tǒng)主要包括單片機中央控制模塊，溫度采集模塊，鍵盤及溫度顯示模塊，溫度上下限調整模塊，加熱模塊和報警模塊等六大部分組成。 當實溫超出上下限，系統(tǒng)能發(fā)出警報 對掉電，斷電或復位等情況下，能記錄保存上一次設定的上下限溫度值。接下來將會分為系統(tǒng)的硬件設計、軟件設計以及PCB板的制作來詳細介紹“基于單片機的溫度控制器的設計”。 文章總體概述在當今的社會，隨著科學的飛速發(fā)展，人們生活水平的提高，溫度的控制以及測量已經(jīng)成為了工業(yè)生產(chǎn)和生活中必不可少的部分，在工業(yè)生產(chǎn)中溫度是必不可少的因素，溫度的控制直接關系到工業(yè)生產(chǎn)的效率以及成本，電力工程、化工生產(chǎn)、機械