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基于單片機(jī)的自動(dòng)恒溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-文庫吧資料

2025-06-28 17:04本頁面
  

【正文】 的正常值,進(jìn)行顯示和控制。15腳背光正極,16腳背光負(fù)極。 第7~14腳:D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。 第5腳:RW為讀寫信號(hào)線,高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作,低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。其中各引腳的功能是: 第1腳:VSS為電源地 第2腳:VDD接5V電源正極 第3腳:VEE為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端,接正電源時(shí)對(duì)比度最弱,接地電源時(shí)對(duì)比度最高(對(duì)比度過高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”,使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度)。DS1302與單片機(jī)的接口電路如圖38所示: 圖38 時(shí)鐘接口電路 LCD顯示電路 本設(shè)計(jì)采用LCD1602,其電路原理如圖39,LCD1602液晶顯示,是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。具體設(shè)計(jì)如圖37所示: 圖37 鍵盤模塊電路 時(shí)鐘電路本設(shè)計(jì)采用時(shí)鐘芯片DS1302,時(shí)鐘芯片DS1302與單片機(jī)STC89C52的接口是由3條線來完成的,,。圖36 四分頻電路和脈沖電路 按鍵輸入電路本設(shè)計(jì)采用4個(gè)按鍵組成鍵盤,均接10K?的電阻來拉高電平,在按鍵按下時(shí)輸入低電平信號(hào)。該觸發(fā)器是前沿觸發(fā)方式。D觸發(fā)器的特性方程是,當(dāng)把D和Q非連接起來,方程就變成了,具有翻轉(zhuǎn)功能,即每輸入一個(gè)脈沖,觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)一次,每翻轉(zhuǎn)兩次,觸發(fā)器的輸出端可以得到一個(gè)完整的矩形波,而觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)兩次所用的前沿脈沖來自CP的兩個(gè)矩形波。VREF(+),VREF(-)為參考電壓輸入。CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。OE=1,輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù);OE=0,輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。當(dāng)EOC為高電平時(shí),表明轉(zhuǎn)換結(jié)束;否則,表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)ST上跳沿時(shí),所有內(nèi)部寄存器清零;下跳沿時(shí),開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換;在轉(zhuǎn)換期間,ST應(yīng)保持低電平。通道選擇表如下表33所示。當(dāng)ALE線為高電平時(shí),地址鎖存與譯碼器將A,B,C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存,經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址輸入和控制線:4條。圖34 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)(二)引腳結(jié)構(gòu)IN0-IN7:8條模擬量輸入通道。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量,當(dāng)OE端為高電平時(shí),才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。由圖可知,ADC0809由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器,可以和單片機(jī)直接接口。實(shí)際電路調(diào)整中,已經(jīng)確定R6,置傳感器于25℃環(huán)境,調(diào)整Rw2,使VOUT=0V;置傳感器于35℃環(huán)境,調(diào)節(jié)Rw6,使VOUT=5V;使完成前向模擬通道的調(diào)整。 設(shè)輸入IC3的2,3端電壓分別對(duì)應(yīng)為Vi2,Vi3那么 (31) (32)其中Rx為傳感器熱阻值,Vref為基準(zhǔn)源電壓,K為調(diào)整系數(shù)。將溫度的變化轉(zhuǎn)化變?yōu)殡妷旱淖兓?,?jīng)過放大后送往A/D轉(zhuǎn)化為數(shù)字量進(jìn)行處理。供熱/制冷管道熱量計(jì)量,中央空調(diào)分機(jī)熱能計(jì)量和工業(yè)領(lǐng)域測溫和控制。如:軸瓦,缸體,油管,水管,汽管,紡機(jī),空調(diào),熱水器等狹小空間也領(lǐng)域設(shè)備測量和控制。鉑熱電阻的線性較好,之間變化時(shí),最大非線性偏差小于。(+ | t | );3. 最小置入深度:熱電阻的最下置入深度≥200mm;4. 允通電流≤5mA。表32 PT100分度表()溫度0123456789℃電阻值(Ω)0100102030114405060708090100110120130140150160170167180190200210220230240250 Pt100溫度傳感器為正溫度系數(shù)熱敏傳感器,主要技術(shù)參數(shù)如下:1. 測量范圍:;2. 允許偏差值:A級(jí)177。由于鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關(guān)系,所以需要進(jìn)行非線性校正。鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器,由于其測量準(zhǔn)確度高、測量范圍大、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好等,被廣泛用于中溫()范圍的溫度測量中。它主要特點(diǎn)是測量精度高,性能穩(wěn)定。常用的金屬導(dǎo)體材料有鉑、銅、鐵和鎳。圖32 電源電路 溫度傳感器電路 溫度采集電路利用熱電阻溫度系數(shù)隨溫度變化而制成的溫度傳感器,稱為熱電阻溫度傳感器。15%的范圍內(nèi);可以用僅80μA的待機(jī)電流,實(shí)現(xiàn)外部斷電;具有自我保護(hù)電路(一個(gè)兩級(jí)降頻限流保護(hù)和一個(gè)在異常情況下斷電的過溫完全保護(hù)電路)。 該器件還有其他一些特點(diǎn):在特定的輸入電壓和輸出負(fù)載的條件下,輸出電壓的誤差可以保證在177。使用該單片機(jī)完全可以完成設(shè)計(jì)任務(wù),其最小系統(tǒng)主要包括:復(fù)位電路、震蕩電路以及存儲(chǔ)器選擇模式(EA腳的高低電平選擇),電路如下圖31所示: 圖31 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 系統(tǒng)電源電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用電源穩(wěn)壓芯片是LM2596,該開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路,能夠輸出3A的驅(qū)動(dòng)電流,輸出電壓是+5v,輸入電壓是+24v,同時(shí)具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。表31 引腳第2功能RXD(串行口輸入端0)TXD(串行口輸出端)INT0(部中斷0請(qǐng)求輸入端,低電平有效)INT1(中斷1請(qǐng)求輸入端,低電平有效)T0(時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)脈沖端)T1(時(shí)器/計(jì)數(shù)器1數(shù)脈沖端)WR(部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出端,低電平有效)RD(部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端,低電平有效) 綜上所述,MCS—52系列單片機(jī)的引腳作用可歸納為以下兩點(diǎn):(1)單片機(jī)功能多,引腳數(shù)少,因而許多引腳具有第2功能;(2)單片機(jī)對(duì)外呈3總線形式,由PP0口組成16位地址總線;由P0口分時(shí)復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線。它為雙功能口,可以作為一般的準(zhǔn)雙向I/O接口,也可以將每1位用于第2功能,而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能。對(duì)于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí),P2口接收輸入的8位地址。C. P2口(21腳~28腳):~,一般可作為準(zhǔn)雙向I/O接口。對(duì)于MCS—52子系列單片機(jī),:;。對(duì)于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī),當(dāng)EPROM編程時(shí),從P0口輸入指令字節(jié),而當(dāng)檢驗(yàn)程序時(shí),則輸出指令字節(jié)。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口時(shí),P0口為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口。 (4)輸入/輸出(I/O)引腳P0口、P1口、P2口及P3口A. P0口(39腳~22腳):~。當(dāng)EA端保持低電平時(shí),無論片內(nèi)有無程序存儲(chǔ)器,均只訪問外部程序存儲(chǔ)器。當(dāng)EA端保持高電平時(shí),單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器4KB(MS—52子系列為8KB)。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間,PESN信號(hào)將不出現(xiàn)。 B.ALE/ P (30腳):當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),ALE(允許地址鎖存信號(hào))以每機(jī)器周期兩次的信號(hào)輸出,用于鎖存出現(xiàn)在P0口的低 C.PSEN(29腳):片外程序存儲(chǔ)器讀選通輸出端,低電平有效。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí),該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平,就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作,使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。 (3)控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳 控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳有RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4種形式。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí),對(duì)于HMOS單片機(jī),該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。XTAL2(18腳):接外部晶體的另一端。(2)外接晶振引腳XTAL1和XTAL2XTAL1(19腳):接外部石英晶體的一端。下面按引腳功能分為4個(gè)部分?jǐn)⑹鰝€(gè)引腳的功能。 對(duì)于雙字節(jié)單機(jī)器指令,通常是在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)從程序存儲(chǔ)器中讀人兩個(gè)字節(jié),但Movx指令例外,Movx指令是訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的單字節(jié)雙機(jī)器周期指令,在執(zhí)行Movx指令期間,外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器被訪問且被選通時(shí)跳過兩次取指操作。在加結(jié)束時(shí)完成指令操作。如果是雙字節(jié)指令,則在同一機(jī)器周期的s4讀人第二字節(jié)。若采用12MHz的晶體振蕩器,則每個(gè)機(jī)器周期為1us,每個(gè)狀態(tài)周期為;在一數(shù)情況下,算術(shù)和邏輯操作發(fā)生在N期間,而內(nèi)部寄存器到寄存器的傳輸發(fā)生在P2期間。 STC89C52單片機(jī)時(shí)序 STC89C52單片機(jī)的一個(gè)執(zhí)器周期由6個(gè)狀態(tài)(s1—s6)組成,每個(gè)狀態(tài)又持續(xù)2個(gè)震蕩周期,分為P1和P2兩個(gè)節(jié)拍。最高允許振蕩頻率是12MHZ。STC89C52單片機(jī)是深圳宏晶科技有限公司生產(chǎn)的一種單片機(jī),在一小塊芯片上集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分。總之,C51語言是廣大單片機(jī)開發(fā)人員的強(qiáng)有力的工具,所以本設(shè)計(jì)選擇C語言和匯編語言同時(shí)使用。應(yīng)用C51編程具有以下優(yōu)點(diǎn):不需要了解處理器的指令集,對(duì)8051的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)也不必要了解;寄存器分配和尋址方式由編譯器進(jìn)行管理;指定操作的變量選擇組合提高了程序的可讀性;可使用與人的思維更相近的關(guān)鍵字和操作函數(shù);與使用匯編語言編程相比,程序的開發(fā)和調(diào)試時(shí)間大大縮短;庫文件可提供許多標(biāo)準(zhǔn)的例程(例如格式化輸出、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和浮點(diǎn)運(yùn)算)加入到應(yīng)用程序當(dāng)中;可實(shí)現(xiàn)模塊化編程技術(shù),從而可將已編制好的程序加入到新程序中;C語言可移植性好且非常普及,C編譯器幾乎適用于所有的目標(biāo)系統(tǒng),已完成的軟件項(xiàng)目可以容易地轉(zhuǎn)換到其它的處理器或環(huán)境。同時(shí)還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到,匯編語言是一個(gè)非常低級(jí)的語言,它僅僅高于直接手工編寫二進(jìn)制的機(jī)器指令碼,因此不可避免地存在一些缺點(diǎn):A. 編寫的代碼非常難懂,不好維護(hù);B. 很容易產(chǎn)生 Bug,難于調(diào)試;C. 只能針對(duì)特定的體系結(jié)構(gòu)和處理器進(jìn)行優(yōu)化;D. 開發(fā)效率很低,時(shí)間長且單調(diào);E. 兼容性不好,與硬件關(guān)系非常緊密。在很多工程中,這是一個(gè)很好的方法,因?yàn)椋a一般都不超過8K,而且都比較簡單。由C51產(chǎn)生的目標(biāo)代碼短、運(yùn)行速度高、所需存儲(chǔ)空間小。 編程語言的選擇 方案一:選擇C語言C語言是一種通用的程序設(shè)計(jì)語言,其代碼率高,數(shù)據(jù)類型及運(yùn)算符豐富,并具有良好的程序結(jié)構(gòu),適用于各種應(yīng)用的程序設(shè)計(jì),是目前使用較廣的單片機(jī)編程語言。方案二:使用偉福軟件必須使用偉福的硬件才能仿真,硬件自己也不能搭起來,硬件的支持很少,軟件編程起來也比較繁瑣。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU,16M或更多的RAM、20M以上的閑散硬盤空間、WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。 方案一:Keil是德國知名軟件公司Keil(現(xiàn)已并入Arm 公司)開發(fā)的基于8051 內(nèi)核的微控制器軟件開發(fā)平臺(tái),是目前開發(fā)8051內(nèi)核單片機(jī)的主流工具,這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。 軟件開發(fā)環(huán)境的選擇單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外,同樣離不開軟件,匯編語言源程序要變成CPU可以執(zhí)行的機(jī)器嗎有兩種方法,一種是手工匯編,另一種是機(jī)器匯編,目前已經(jīng)極少使用手工匯編的方法了。Altium Designer ,以更有效的設(shè)計(jì)流程和更低的制造成本縮短上市時(shí)間。顯著的節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間,設(shè)計(jì)師無需手動(dòng)就可以完成在一大堆焊盤間將線連接這些器件的內(nèi)部管腳。工程師可以專注于其目前的編輯任務(wù),也可以完全進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的任何其他對(duì)象,這增加了在密集、多層設(shè)計(jì)環(huán)境中的編輯速度。Altium Designer Insight 系統(tǒng)把設(shè)計(jì)師的鼠標(biāo)變成了交互式的數(shù)據(jù)挖掘工具。Altium Designer ,并且在PCB布線中采用了無網(wǎng)格的SitusTM拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線功能;同時(shí),將完整的CAM輸出功能的編輯結(jié)合在一起。Altium Designer ,全面集成了FPGA設(shè)計(jì)功能和SOPC設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能,從而允許工程師能將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的FPGA與PCB設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)集成在一起。Altium Designer 是業(yè)界首例將設(shè)計(jì)流程、集成化PCB 設(shè)計(jì)、可編程器件(如FPGA)設(shè)計(jì)和基于處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品,一種同時(shí)進(jìn)行PCB和FPGA設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)的解決方案,具有將設(shè)計(jì)方案從概念轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K成品所需的全部功能。 Protel軟件的原廠商Altium公司推出了Protel系列的高端版本Altium Designer 。早期的Protel主要作為印制板自動(dòng)布線工具使用,運(yùn)行在DOS環(huán)境,對(duì)硬件的要求很低,在無硬盤286機(jī)的1M內(nèi)存下就能運(yùn)行,但它的功能也較少,只有電原理圖繪制與印制板設(shè)計(jì)功能,其印制板自動(dòng)布線的布通率也低,而現(xiàn)今的Protel已發(fā)展到Protel 99(網(wǎng)絡(luò)上可下載到它的測試板),是個(gè)龐大的EDA軟件,完全安裝有200多M,它工作在WINDOWS95環(huán)境下,是個(gè)完整的板級(jí)全方位電子設(shè)計(jì)系統(tǒng),它包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印制
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