【正文】 引腳輸出，分別是輸 入端、接地 端和 輸出端 .該 系列集成穩(wěn)壓 IC 型號中的 LM78 或 LM79 后面的數(shù)字 表示 該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電 壓， 如 LM7806 表示輸出電壓為正 6V， LM7909 表示輸出電壓為負(fù) 計(jì)中 LM7805 是輸出 5V 三端穩(wěn)壓器件，內(nèi)部采用電流限幅、過熱短路保護(hù)，所以這種集成電路實(shí)際上是不會燒毀的 器件 .它適 用 于變化范圍限寬的電源輸出，從而獲得穩(wěn)定的電壓輸出 .由于 輸出電流大，所以它可以為整個電路板提供穩(wěn)壓電流，避免采用多穩(wěn)壓的麻 煩 .其特 點(diǎn)是輸出電流可超過 1A，無需外接元件，具有短路電流保護(hù)和低輸出電阻特性 [7]. LM7805 在 實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上 為其 安裝足夠大的散熱器（ 小功率的條件下沒有必要 ） .原 因是 當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時(shí)，穩(wěn)壓性能 會降低 ，甚至 引起 器件損壞 . 當(dāng) 電路 制作中需要一個能輸出 以上電流的穩(wěn)壓電 源時(shí)，一般情 況下將 N 塊三端穩(wěn)壓電路并 聯(lián)，使得 其最大輸出電流為 N 倍的 ，但 在應(yīng)用 過程中需要注意的是為了保證參數(shù)的一 致，并聯(lián) 時(shí)所 使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同廠家同批號的產(chǎn) 品 .除此 之外，為了 避免個別集成穩(wěn)壓電路失效導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀 ， 在輸出電流上 應(yīng)當(dāng) 留有一定的余量 . 微電腦控制藥膳煲 的控制部分設(shè)計(jì) 7 LM7805 在使用時(shí)的注意事項(xiàng) (1) 輸入輸出壓差不能太 大 ,太 大 的話 轉(zhuǎn)換效率 就會迅速下 降，而且 容易 引起 擊穿損壞； (2) 是 輸出電壓的 極限 值，不能超過 這個 值 .對于大 電流輸出 的情 況下，為了 避免出現(xiàn) 熱擊穿 或者 高溫 保護(hù)， 散熱片尺寸 需 要足夠大； (3) 輸入輸出壓差也不能 太小 ,太小 的話 效率 會 很 差 . LM7805 的 引腳序號 與 引腳功能 引腳號標(biāo)注方法是按照引腳電位從高到底的順序標(biāo)注 的 .這樣標(biāo) 注便于 記憶 .引 腳 ①為最高電 位， ③ 腳為最低電位 ， ② 腳居 中 .不論 正壓還是負(fù)壓， ② 腳均為輸出 端 .對 于LM78XX 正壓系列，輸入是最高電位，自然是 ① 腳，地端為最低電位，即 ③ 腳 .對 于 LM79XX負(fù)壓系列，輸入為最低電位，自然是 ③ 腳，而地端為最高電位，即 ① 腳 .此 外，還應(yīng)注意，散熱片總是和最低電位的第 ③ 腳 相連 .這樣 在 LM78XX 系列中，散熱片和地相連接，而在LM79XX 系列中，散熱片卻和輸入端相 連接 . 電壓比較器 LM393 介紹 LM393 為雙電壓比較 器 .LM393 系列由兩個偏移電壓指標(biāo)低達(dá) 的獨(dú)立精密電壓比較器 構(gòu)成 .該產(chǎn) 品采用單 電 源操作設(shè)計(jì)， 工作電壓范圍達(dá)到 2~ 其 低電耗不受電源電壓值影響 ， 也可采用分離 式電源 .還有 一個特點(diǎn) 是，即 使是在單電源操作 情況 下，其 輸入共模電壓范圍也 包括接地 .LM393 系列 能夠 直接與 TTL 及 CMOS 邏輯電路接 口 .無 論正電源還是負(fù)電源操作，當(dāng)?shù)碗姾谋葮?biāo)準(zhǔn)比較器的優(yōu)勢明顯時(shí)， LM393 系列便與 MOS 邏輯電路直接接口 [8]. LM393 是高增 益，寬頻帶器件，象大多數(shù)比 較器一樣，如果 輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生 耦合，則很容易產(chǎn)生振蕩 .這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí)，輸出電壓過渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個問題，標(biāo) 準(zhǔn) PC 板的設(shè)計(jì)對減小輸入 —輸出寄生電容耦合是有助 的 .減小 輸入電阻至小于 10K 將減小反饋 信號，而且 增加甚至很小的正反饋量 （ 滯回 ~10mV） 能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn) 換，使得 不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起 的振蕩，除 非利用滯后，否則直接插入 IC 并在引腳上加上電阻將引起輸入 —輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩，如果輸入信號是脈沖波形，并且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快，則滯回將不需 要 . 比較器的所有沒有用的引腳必須 接地 . LM393 偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 ~30V 無 關(guān) . 通常電源不需要加旁路 電容 . 差分輸入電壓可以大于 Vcc 并不損壞器件，保護(hù)部分必須能阻止輸入電壓向負(fù)端超過. LM393 的輸出部分是集電極開路，發(fā)射極接地的 NPN 輸出晶體管，可以用多集電極輸出提 供 . LM393 的主要功能是 輸出負(fù)載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上，不受 Vcc 端電壓值的 限制 .此輸 出能作為一個簡單的對地 SPS 開路 （ 當(dāng)不用負(fù)載電阻沒被運(yùn)用 ） ，輸出 部分的陷電流被可能得到的驅(qū)動和器件的 β 值所限 制 .當(dāng) 達(dá)到極限電流江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 （ 16mA） 時(shí)，輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上 升 .輸出 飽和電壓被輸出晶體管大約 60ohm 的 γSAT 限 制 .當(dāng) 負(fù)載電流很小時(shí)，輸出晶體管的低失調(diào)電壓 （ 約 ） 允許輸出箝位在零電平 [9]. 在本設(shè)計(jì)中，采用了 LM393 作為溫度檢測電路核 心元件 .此外 還有一種方法是使用DS18B20 溫度傳感器來進(jìn)行溫度檢 測 .DS18B20 的 測溫范圍 是 55℃ ~+125℃ ，固有測溫誤差 ℃ .單 片機(jī)訪問 DS18B20 必 須遵守 DS18B20 復(fù) 位、執(zhí) 行 ROM 指令 、執(zhí) 行 DS18B20功能指令這個順 序 .而在 單點(diǎn)上，可以直接跳過 ROM 指 令 .DS18B20 的轉(zhuǎn)換精度默認(rèn)為12 位，而分辨率是 溫度讀取包括三個步 驟 .第 一步讓 DS18B20 啟動溫度轉(zhuǎn)換，這一步中首先讓 DS18B20 復(fù)位，然后連續(xù)寫入跳過 ROM 的字節(jié)命令： 0xCC，開始轉(zhuǎn)換的功能命令： 0x44，之后延時(shí)一段時(shí) 間 .第二步為讀 暫存數(shù)據(jù)，具體為首先讓DS18B20 復(fù)位，然后寫入跳過 ROM 的字節(jié)命令： 0xCC 和讀暫存的功能命令： 成后 讀入第 0 個字節(jié) LS Byte，轉(zhuǎn)換結(jié)果的低八 位 .讀 入第 1 個字節(jié) MS Byte，轉(zhuǎn)換結(jié)果的高八 位 .最 后 DS18B20 復(fù)位，表示讀取暫存結(jié) 束 .最 后一步為整合 LS Byte 和 MS Byte 的數(shù)據(jù)乘以 即得到帶一位小數(shù)的溫度 值 .DS18B20 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但 對于本設(shè)計(jì)中要注意到 較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的 軟件 進(jìn)行補(bǔ) 償，由 于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳 送， 因此 ， 在對 DS18B20進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測溫結(jié) 果 .在使 用 PL/M、 C等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對 DS18B20 操作部分最好采用匯編語言 實(shí)現(xiàn) .而且 本設(shè)計(jì)的溫度檢測電路中只需針對幾個特定溫度點(diǎn)進(jìn)行檢測比較，所以采用 LM393 更適合一些，也更容易 實(shí)現(xiàn) . 微電腦控制藥膳煲的控制部分設(shè)計(jì) 9 第 3 章 控制電路設(shè)計(jì) 藥膳煲的總電路設(shè)計(jì)方案 控制電路除了單片機(jī)電路外還有按鍵電 路、溫度 檢測電路 、時(shí)間 顯示 電路、功率 控制電 路、加熱 電路 、電源電 路和訊響電路等 .如圖 31. 圖 31 總電路設(shè)計(jì)框圖 各模塊電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 單片機(jī)及其外圍電路 (1) 單片機(jī) 選用的是 40 腳的 8 位單片機(jī) STC89C52， 片內(nèi)含 8kB 的 Flash 存儲器 ，可儲存工作程序，可在 線編程 . (2) 晶振電路 在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 端接石英晶體振蕩器 1Y1（ 12MHz）和電容 1C 1C3，為單片機(jī)提供 12MHz 的時(shí)鐘信號，這樣一個機(jī)器周期正好是 1 微 秒 . (3) 復(fù)位電路 單片機(jī) RST 端為復(fù)位端，接有電容 1C1 和電阻 1R1，開機(jī)通電 時(shí)，電 容 1C1 兩端相當(dāng)于短路， RST 引腳上為高電平，然后電源通過電阻 1R1 對電容 1C1 充電， RST 端電壓慢慢下降，降到一定電壓值以下，即為低電平，單片機(jī)開始工作 .工作電路如圖 31. 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 32 單片機(jī)電路 時(shí)間顯示電路與數(shù)碼管電路 用 1 個 6 位共陰極數(shù)碼管 5DPY1，以分鐘為單位，來顯示設(shè)定時(shí)間（前三位）和剩余時(shí)間（后三位） .前 3 位來顯示藥膳煲燒煮的“設(shè)定時(shí)間”，后 3 位來顯示燒煮的“剩余時(shí)間” .單片 機(jī) P2 口經(jīng) 8 位鎖存器 5U 74HC245N(有電 流放大 作用 )輸出驅(qū) 動各數(shù)碼管的 8段引腳，單片機(jī) ~ 口輸出數(shù)碼管的位選信號，經(jīng) 38 譯碼器 5U 74HC138(有電流放大作用 )，驅(qū) 動 6 個數(shù)碼管的陰極 D1~D6，數(shù)碼管用軟件進(jìn)行動態(tài)掃描顯 示 .工作 電路如圖 32. 微電腦控制藥膳煲 的控制部分設(shè)計(jì) 11 圖 33 時(shí)間顯示電路與數(shù)碼管電路 按鍵電路 按鍵信號由單片機(jī)的 P ~ 端輸入，按鍵開關(guān) 3S1 是“選擇”按鍵， 3S2 是“ 120分”按鍵， 3S3 是 “ 180 分” 按鍵， 3S4 是“清零”按 鍵 .這些 按鍵的一端接地，另一端通過電阻 3R1~3R4 接到電源，又通過 3D1~3D4 二極管與外中斷觸發(fā)端 INT0 連 接 .當(dāng) 無按鍵按下 時(shí) , ~ 口均為高電平；當(dāng)有按鍵被按下 時(shí)，外中 斷得到一個輸入 脈沖 ,轉(zhuǎn)入 中斷處理程序，對 ~ 端口進(jìn)行掃描，捕捉到相應(yīng)的輸入端 口 (低電平 )，得到 按鍵命令，作出程序選擇轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程 序 .工作電 路如圖下 33. 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 圖 34 按鍵電路 溫度檢測電路 熱敏電阻 4RT1 裝在發(fā)熱盤內(nèi)，可探測鍋底的溫度， 4RT1 是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻 值會變小 . 溫度 檢測 電路由 4U1 電壓比較器 LM39熱敏電阻 4RT電阻 4R1~4R電容 4C4C2 和二極管 4D1~4D6 等組成 .集成 電路 LM393 是電壓比較器， 6 腳是反相輸入端，它的電壓 U6 由電阻 4R6 及可變電阻 4VR1 設(shè) 定（用可 變電阻來調(diào)整集成運(yùn)放的翻轉(zhuǎn)輸入電平 ） .5 腳是電壓比較器 LM393 的同相輸入端，該腳的電壓 U5 由電阻 4R1~4R4 中的一個及熱敏電阻 4RT1 的變化而改 變 .當(dāng) 溫度升高時(shí)， 4RT1 阻值減小， LM393 的 5 腳電壓 U5降 低 . 下面看一下單片機(jī)是怎樣測溫和控制加熱的： 當(dāng)藥膳煲開始升溫時(shí)，單片機(jī)進(jìn)入 100℃測溫程序：使測溫輸出端 和 都輸出高電平，當(dāng)鍋底 溫度低于 100℃時(shí)，電壓比較器的 U5U6，它的輸出端 7 腳輸出高電平，經(jīng)二極管 4D6 電阻 4R9 加到單片機(jī)的測溫輸入端 腳 .當(dāng) 鍋底溫度達(dá)到 100℃時(shí)，由于4RT1 電阻變小， U5 降低，電壓比較器 U5U6，它的 7 腳輸出低電平，單片機(jī)使加熱器停止加 熱 .然后 進(jìn)入 90℃測溫程序：使測溫輸出端 和 都輸出高電平，當(dāng)鍋底溫度高于 90℃時(shí)，電壓比較器的 U5U6，它的輸出端 7 腳為低電平，經(jīng) 4D6 加到單片機(jī)的測溫輸入端 腳 .當(dāng) 鍋底溫度降低到 90℃時(shí)，電壓比較器的 U5U6，電壓比較器 7 腳輸出高電平，單 片機(jī)使加熱器再次 加熱 .如此 循環(huán)控制，使鍋內(nèi)一直處于維持沸騰狀 態(tài) .工 作電路如圖下 34. 微電腦控制藥膳煲 的控制部分設(shè)計(jì) 13 圖 35 溫度檢測電路 訊響電路 當(dāng)藥膳煲完成工作后，蜂鳴器會連響 6 聲 .蜂 鳴器 6B1 上端接電源 VCC，下端接三極管 6VI1 集電 極，蜂鳴 器只要接通電源就會鳴 響 .單片 機(jī)的 口是蜂鳴信號輸出端，如 口輸出高電平，經(jīng) 6R1 電阻到三極管的基極，使三極管導(dǎo)通，蜂鳴器與電源形成通路就會 鳴響 .當(dāng) 口輸出低電平，三極管截止，蜂鳴器與電源斷開，就停止工 作 .工作電 路如圖下 35. 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 圖 36 訊響電路 加熱電路與功率控制電路 加熱電路由煲煮加熱器和保溫加熱器組成，都是采用 陶瓷發(fā)熱體元 件 .是 將電熱體與陶瓷經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)，固著在一起制成的一種 發(fā)熱元件 ，能根據(jù) 本體溫度的高低調(diào)節(jié)電阻大小，從而能將溫度恒定在設(shè)定值，不會過熱，具有節(jié)能、安全、壽命長等 特點(diǎn) .煲煮 加熱器的功率是 300W，通斷是用繼電器控制的，保溫加熱器的功率是 100W，通斷是用單向可控硅控制 的 . 如單片機(jī) 口輸出高電平，使 2VT1 三極管導(dǎo)通，其集電極所接的繼電器線圈經(jīng)過2R1 電阻到 10V 電源，線圈通電，繼電器觸點(diǎn) 2K1 吸合，使煲湯加熱器與電源形成通路而工作；如 口輸出低電平，使 2VT1 三極管截止，繼電器線圈斷電，觸點(diǎn) 2K1 斷開，使煲煮加熱器與電源斷開而停止工 作 . 如單片機(jī) 口輸出高電平，通過電阻 2R4 使 2VT2 三極管導(dǎo)通，其發(fā)射極所接的單向可控硅 2VS1 的控制極升高，可控硅導(dǎo) 通，使 保溫加熱器與電源形成通路而工作；如 口輸出低電平，使 2VT2 三極管截止，可控硅截 止，使保溫加熱器與電源