【正文】 3 電源電路 外部晶振電路 外部晶振電路由 2個 33pF的電容和一個 12MHz的晶體振蕩器構成。 ：當電網(wǎng)電壓波動或負載的變動會導致負載上得到的直流電不穩(wěn)定，影響電子設備的性能，用穩(wěn)壓管，即采用一些負反饋方式的穩(wěn)壓電路，使之自動調節(jié)不穩(wěn)定因素，從而得到穩(wěn)定電壓。 電源電路 ：將 220V,50HZ的交流電壓轉換成 5V 直流電壓。具體轉換過程如下：我們先將要顯示的數(shù)據(jù)裝入累加器 A 中，再將 A 中的數(shù)據(jù)轉換成高低兩位的 BCD 碼，再放回 A 中，然后將 A中的值輸出。但 P2 口輸出的數(shù)據(jù)是 BCD碼，各存儲器存儲的數(shù)據(jù)是二進制，也就是和要顯示出的字符 表達的含義是不一致的。 數(shù)據(jù)與代碼轉換。 根據(jù)此式算出的掃描頻率 f實際是 LED驅動掃描的最小頻率，若低于此頻率，則有可能導致 LED的閃爍； f也不可能越高越好，掃描的頻率太高，每組 LED的點亮時間就越短，因此有可能導致 LED的亮度不夠或顯示效果不理想等一些問題。理論上，若兩次顯示之間的時間間隔小于 32ms 時，人眼既無法分辨，因此，為了達到此要求， LED 的掃描頻率一般可以按照下式計算得出 :f=32*N。 由于所有的 LED模塊共用了驅動端，因此 LED的驅動不再像靜態(tài)法一樣為每個 LED所獨享，因此其驅動的設計方法也與靜態(tài)法完全不同，需要采用分時掃描方法來實現(xiàn)對所有 LED的顯示驅動，其原理如下： A0設置為高電平，也即允許第一組 LED顯示，同時將 A2,A3,A4設置為低電平，也即關閉該陰極所對應的 LED組顯示； P2口輸出 A0組對應的顯示數(shù)據(jù)，如字符點陣數(shù)據(jù)、 7段碼對應的數(shù)字的數(shù)據(jù)等，該數(shù)據(jù)可以通過 ROM表的形式預先定義； T，該時間即為所設定的定時器的中斷時間； 8 A0口設置為低電平，關閉 A0組的 LED顯示； A1設置為高電平，其他幾個設置為低電平，開啟 A1組對應的 LED顯示； P0口輸出 A1 組對應的顯示數(shù)據(jù)； ，直到所有組 被掃描一遍，然后又從 A0組開始下一個循環(huán)，如此周而復始，實現(xiàn)所有 LED的動態(tài)顯示。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的 公 共極 ，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。由于每一個 LED均由獨立的 I/O口控制，因此優(yōu)點是軟件 編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O端口多，如驅動 5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58＝ 40根 I/O端口來驅動，要知道一個 AT89C51單片機可用的 I/O端口才 32個，實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動， 增加了硬件電路的復雜性。 圖 22 LED顯示電路 所謂 LED靜態(tài)驅動： 是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O端口進行驅 動，或者使用如 BCD碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅動 ；其點亮和關閉由該 I/O口來對其控制，互不干涉，對 I/O驅動能力弱的 MCU，必須增加外部驅動芯片或三極管等器件。 P2口的四條數(shù)據(jù)線 CD4511譯碼器的 ABCD口相接， P2口的 R6 至 R9與 Q1 至 Q4的基極相連接。而顯示時間時第一、二位為小時，第三、四位為分鐘，顯示數(shù)據(jù)由 CD4511譯碼器輸出。 P2 口的 ， P2 口的 ，在 10ms定時中斷服務程序中分別對顯示的各位進行動態(tài)掃描顯示。 LED 顯示電路 LED顯示電路如圖 22所示， LED 電路采用 4只共陰極七段數(shù)碼管。一般來說CPU 對 DS18B20的訪問流程是：先對 DS18B20初始化，再進行 ROM操作命令，最后才能對存儲器和數(shù)據(jù)操作。采用 外接 電源供電方式時 Vcc接外部電源， GND接地， I/O與單片機的 I/O線相連 。為保證在有效的 DS18B20時鐘周期內提供足夠的電流，我們用一個 電阻 R30和 89C51的一個 I/O口（ ）來完成對 DS18B20總線的上拉。該系統(tǒng)需要用鍵盤來設置溫度報警的門限值，并用七段 LED顯示器顯示 DS18B20的編號和測量的溫度值。 本設計 以 DS18B20為傳感器， AT89C51單片機為控制核心組成的溫度巡回檢測系統(tǒng)，在圖 21中，DS18B20的供電方式為外部電源，其 I/O數(shù)據(jù)線與 。所以我采用的是光耦合雙向可控硅驅動電路。由于電流環(huán)電路是低阻抗電路，對噪音的敏感度低，因此提高通訊系統(tǒng)的抗干擾能力，常用于有噪音干擾的環(huán)境里傳輸信號。 光電耦合器也常用于較遠距離的信號隔離傳送。 采用光耦合雙向可控硅驅動電路，這種器件是一種單片機輸出與雙向可控硅之間較理想的接口器件，它由輸入和輸出兩部分組成，輸入部分是一個砷化鎵發(fā)光二極管，該二極管在 5mA～ 15mA正向電流作用下發(fā)出足夠強度的紅外光，觸發(fā)輸出部分。它不具有自關斷能力， 要切斷負載電流，只有使陽極電流減小到維持電流以下，或加上反向電壓實現(xiàn)關斷。 這種晶閘管與二極管不同的是，當其兩端加上正向電壓而控制極不加電壓時，晶閘管并不導通，其正向電流很小，處于正向阻斷狀態(tài)；當其兩端加上正向電壓、且控制極上（與陰極間）也加上一正向電壓時，晶閘管便進入導通狀態(tài)，這時管壓降很小（ 1V左右）。 采用單向晶閘管，這是一種大功率半導體器件，它既有單向導電 的整流作用，又有可以控制的開關作用。 加熱降溫驅動控制電路 采用開關量控制，如繼電器、雙向可控硅、光耦等，控溫快速，但是雙向可控硅驅動電路比較麻煩，調試也麻煩，若用現(xiàn)成的固態(tài)繼電器價格十分昂貴。 這種顯示方式占用的 I/O口個數(shù)為 8+N（ N為 LED顯示器的個數(shù)），相對靜態(tài)顯示少了很多，但需要占用 大量的 CPU資源，當 CPU處理別的事情時，顯示可能出現(xiàn)閃爍或者不顯示的情況。由于各位的段選線并聯(lián)，段碼的輸出對各位來說都是相同的，因此，同一時刻，如果各位選線都處于選通狀態(tài)的話，那 LED顯示器將顯示相同的字符。而各位的共陽極或共陰極分別由相應的 I/O口控制，實現(xiàn)各位的 分時選通。這樣的話，如果顯示器的個數(shù)較多，那使用的 I/O接口就更多，因此在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都不用靜態(tài)顯示。 LED顯示器有兩種顯示方式： 靜態(tài)顯示方式：在這種方式下，各位 LED顯示器的共陰極（或共陽極）連接在一起并接地（或電源正），每位的 段選線分別與一個 8位的鎖存器輸出相連，各個 LED的顯示字符一經(jīng)確定，相應鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止，正因為如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應的段被顯示。 數(shù)字顯示部分 通常的 LED顯示器有 7段或 8段和“米”字段之分。 DS18B20使電壓特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構建適合自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng)，并且應用電路電但便于設計。適合于各種環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建 傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。它除了與半導體熱敏電阻一樣有體積小、反應快的優(yōu)點外，還具有線性好、性能高、價格低等特點，如 DS18B20智能溫度控制器 。但其電阻與溫度為非線性關系，且成本太貴，不適合做普通設計。鉑熱電阻的物理化學性能在高溫和氧化性介質中很穩(wěn)定，它能用作工業(yè)測溫元件，且此元件線性較好，在 0℃～ 100℃時，最大非線性偏差小于 ℃。可滿足 40℃～ 90℃測量 范圍，具有靈敏度高，電阻值高，體積小，結構簡單，價格低廉，化學穩(wěn)定性好，使用壽命長等優(yōu)點；但其互換性較差，而且線性度也很差，不能直接用于 A/D轉換，應該用硬件或軟件對其進行線性化補償。 半導體熱敏電阻是利用某些半導體材料的電阻值隨溫度的升高而減?。ɑ蛏撸┑奶匦灾瞥傻?，大多數(shù)的半導體熱敏電阻具有負溫度系數(shù)。 4 2 硬件設計 硬件各單元方案設計與選擇 溫度傳感部分 要求對溫度和與溫度有關的參量進行檢測，應該考慮用熱電阻傳感器。 ~： P2 口 I/O 引腳，或高 8 位地址總線引腳。 ~： P0口 I/O引腳，或數(shù)據(jù)線 /低 8位地址總線復用引腳。 輸入部分 :AT89S5 A/D轉換 、驅動控制、溫度控制器、加熱、制冷。 ALE：地址鎖存信號輸出引腳，固定輸出 1/6振蕩頻率的脈沖，可作為脈沖信號源使用。 XTAL XTALL2：用于外接晶振構成振蕩電路或直接輸入時 鐘信號。 具體的實現(xiàn)方案 實現(xiàn)方案的技術線路為：用按鈕輸入標準溫度值，用 LED實時顯示環(huán)境空氣溫度，用驅動電路控制壓縮機完成加熱和制冷調節(jié)，用 ISIS軟件對設計進行仿真，用 C語言完成軟件編程。 總體方案選擇及實現(xiàn) 方案選擇 選擇方案一。其方框圖如下 : 圖 12 方案二設計圖框 該方案容易控制，系統(tǒng)原理比較簡單，電路可靠。 2 方案二 該方案采用的是 AT89C51單片機為核心控制器件，用它來處理各個單元電路的工作 以及檢測其運行情況。其中單片機的控制程序是起到各個電路之間的相互協(xié)調，控制各個電路正常工作的至關重要的作用。 方案一 選用 AT89C51單片機為中央處理器，通過溫度傳感器 DS18B20對空氣進行溫度采集，將采集到的溫度信號傳輸給單片機，由單片機控制顯示器，并比較采集溫度與設定溫度是否一致，然后驅動空調機的加熱或降溫系統(tǒng)對空氣進行處理，從而模擬實現(xiàn)空調溫度控制單元的工作情況。特別是其中的 C51系列的單片機 [3]的出現(xiàn)，具有更好的穩(wěn)定性，更快和更準確的運算精度，推動了工業(yè)生產(chǎn)，影響著人們的工作和學習。 隨著電子技術的發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計算機的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學研究得到了質的飛躍，那么單片機技術的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制測控領域帶來了一次新的革命。這種控制方法，一方面操作不方便；另一方面溫度波動范圍大，不但影響人的舒適感，而且會造成一定的能量損耗。因為除了溫度外，還有濕度、空氣流速、空氣潔凈度等諸多因素影響到舒適的程度。 1 1 總體方案設計 隨著人們生活水平的提高，人們對空調的舒適性和空氣品質的要求越來越高，分體式空調已不能滿足人們的要求，戶式中央空調得到了迅猛的發(fā)展。就室內居住環(huán)境而言，恒溫環(huán)境并非是衛(wèi)生和舒適的。而傳統(tǒng)的中央空調靠設置機械溫控開關來實現(xiàn)房間的恒溫控制。采用單片機溫度控制系統(tǒng)控制的戶式中央空調系統(tǒng)，可以根據(jù)室內的環(huán)境因素，調節(jié)風機的轉速， 為人們創(chuàng)造一個舒適的室內環(huán)境，同時又節(jié)省電 。目前，單片機在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領域得到了極為廣泛的應用。而本次設計就是要通過以 C51系列單片機為控制核心，實現(xiàn)空調機溫度控制系統(tǒng)的設計。在整個設計中，涉及到溫度檢測電路、驅動控制電路、顯示電路、鍵盤電路以及電源的設計等電路。其方框圖如下 : 圖 11 方案一設計圖框 該圖控制簡單，思路清晰，各單元模塊的相互銜接較簡單，同時成本低廉，用的各種器件都是常用器件，更具有使用性。本方案中采用的是 LM35DZ溫度傳感器，通過溫度采集電路采集相關溫度數(shù)值，再由 ADC0809組成的 A/D轉換電路進行轉換，最終得到數(shù)字信號，將其直接傳輸給單片機，然后由單片機根據(jù)內部程序判斷，執(zhí)行相關控制程序，驅動各單元電路的工作。但其中的溫度測量電路、譯碼電路復雜，容易產(chǎn)生誤差和由電路復雜而導致的設備使用壽命低等一系列問題?？?制簡單，思路清晰，各單元模塊的相互連接較簡單，同時成本低廉，用到的各種器件都是常用器件，更具有使用性 。單片機 AT89S51中央處理器如圖所示： 3 圖 13 單片機 AT89C51 Vcc、 Vss：用于外接單片機的工作電源，電源電壓為 5V。 RST：復位信號輸入引腳，高電平有效。 /EA：片內、片外程序存儲器選擇控制引腳?？諝怙@示部分 :4/PSEN：片外程序存儲器讀允許控制器。~： P1 口 I/O 引腳。 ~： P3口 I/O引腳 ，此外，每個引腳都有第二功能。按照熱電阻的性質可以分為半導體熱電阻和金屬熱電阻兩大類，前者通常稱為熱敏電阻，后者稱為熱電阻。負溫度系數(shù)熱敏電阻器的特點是：在工作溫度范圍內電阻阻值隨溫度的升高而降低。 金屬熱電阻中屬鉑電阻和銅電阻最為常用，這里以鉑電阻 Pt1000為例。鉑熱電阻與溫度的關系是， Rt=R0(1+At+Bt t)；其中 Rt是溫度為 t攝氏度時的電阻， R0是溫度為 0攝氏度時的電阻 ， t為任意溫度值， A、 B為溫度系數(shù)。 集成溫度傳感器是利用晶體管的 PN結的電流電壓特性與溫度的關系，把敏感元件、放大電路和補償電路等部分集成化，并把它們封裝在同一殼體里的一種一體化溫度檢測元件。單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20簡介：新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟、數(shù)字化。 DS18B20“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器，支持“一線總線”接口，測溫范圍為 55℃ ~+125℃，現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 DS18B20 可以程序設定 9~12位的分辨率，設定的報警溫度存儲在 EEPROM中，掉電后依然保存。 在本設計 中我采用的是集成溫度傳感器 DS18B20，其電路簡單可靠，不需要 A/D轉換，直接可以與單片機相連。這種顯示器有共陽極和共陰極兩種。同樣，