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畢業(yè)設(shè)計(jì):基于at89s5單片機(jī)的暖風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)-在線瀏覽

2024-08-02 16:43本頁面
  

【正文】 數(shù)據(jù)指針,三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器,一個(gè) 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu),全雙工串行口,片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路??臻e模式下, CPU 停止工作,允許RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù) 工作。 引腳功能介紹 :電源電壓。 3. P0 口: P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。對 P0 端口寫 “1”時(shí),引腳用作高阻抗輸入。在這種模式下 ,P0具有內(nèi)部上拉電阻。程序校驗(yàn)時(shí),需要 外部上拉電阻 。對 P1 端口寫 “1”時(shí),內(nèi)部上拉電阻把端口拉高,此時(shí)可以作為輸入口使用。 此外, 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入( )和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入( ),具體如表 所 9 示 : 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí), P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。對 P2 端口寫 “1”時(shí),內(nèi)部上拉電阻把端口拉高,此時(shí)可以作為輸入口使用。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器(例如執(zhí)行 MOVX DPTR)時(shí), P2 口送出高八位地址。在使用 8 位地址(如 MOVX RI)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí), P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 6. P3 口: P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口, p3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。作為輸入使用時(shí),被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因,將輸出電流( IIL)。 在 flash 編程和校 驗(yàn)時(shí), P3 口也接收一些控制信號。 10 RST——復(fù)位輸入。 ALE/PROG——當(dāng)訪問外部程存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí), ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。要注意的是:每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如有必要,可通過對特殊功能寄存器( SFR)區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位,可禁止ALE 操作。此外,該引腳會(huì)被微弱拉高,單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí),應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 EA/VPP——外部訪問允 許,欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器(地址為0000HFFFFH), EA 端必須保持低電平(接地)。如 EA 端為高電平(接 Vcc 端), CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 傳感器的介紹 傳感器的定義及作用 一、 廣義地來說,傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。按照 Gopel 等的說法是: “傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件 ”,而 “傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理 (模擬或數(shù)字 )能力的傳感器 ”。 二、傳感器的作用 ; ; 。 溫度傳感器 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是 美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成,具有耐磨耐碰,體積小,使用方便,封裝形式多樣,適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。這一部分主要完成對溫度信號的采集和轉(zhuǎn)換工作,由 DS18B20 數(shù)字溫 度傳感器及其與單片機(jī)的接口部分組成。 (1) DS18B20 的性能特點(diǎn)如下 [9]: 1) 獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信; 2) 多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能; 3) 無須外部器件; 4) 可通過數(shù)據(jù)線供電,電壓范圍為 ~ ; 5) 零待機(jī)功耗; 6) 溫度以 3 位數(shù)字顯示; 7) 用戶可定義報(bào)警設(shè)置; 8) 報(bào)警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度(溫度報(bào)警條件)的器件; 9) 負(fù)電壓特性,電 源極性接反時(shí),溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作。 復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒,然后釋放, DS18B20 收到信號后等待 15~ 60 微秒左右后發(fā)出 60~ 240 微秒的存在低脈沖,主 CPU 收到此信號表示復(fù)位成功。 (1) 初始化時(shí)序 64 位 ROM和單線端口 存儲器和控制邏輯 暫 存 器 溫度傳感器 上限觸發(fā) TH 下限觸發(fā) TL 8 位 CRC 產(chǎn)生器 電源控制 DQ VDD 13 響應(yīng)脈沖60 ~2 40等待1 5 60主機(jī) 最小4 80主機(jī)復(fù)位脈沖最小4 80 US 圖 初始化時(shí)序 總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的,主機(jī)響應(yīng)應(yīng)答脈沖。主機(jī)輸出低電平,保持低電平時(shí)間至少 480us,以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。 (2) 寫時(shí)序 采樣15~45采樣15~4511主機(jī)寫1 時(shí)序主機(jī)寫0 時(shí)序 圖 寫時(shí)序 寫時(shí)序包括寫 0 時(shí)序和寫 1 時(shí)序。寫 1 時(shí)序,主機(jī)輸出低電平,延時(shí) 2us,然后釋放總線,延時(shí) 60us。 (3) 讀時(shí)序 14 主機(jī)采樣主機(jī)采樣454511主機(jī)寫1時(shí) 序主機(jī)寫0時(shí) 序 圖 讀時(shí)序 總線器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序是,才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù),所以,在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后,必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)序,以便從機(jī)能夠傳輸數(shù)據(jù)。每個(gè)讀時(shí)序都由主機(jī)發(fā)起,至少拉低總 線 1us。主機(jī)輸出低電平延時(shí) 2us,然后主機(jī)轉(zhuǎn)入輸入模式延時(shí) 12us,然后讀取總線當(dāng)前電平,然后延時(shí) 50us[4]。 三 DS18B20 的測溫原理 每一片 DSl8B20 在其 ROM 中都存有其唯一的 48 位序列號,在出廠前已寫入片內(nèi) ROM 中。程序可以先跳過 ROM,啟動(dòng)所有 DSl8B20 進(jìn)行溫度變換,之后通過匹配 ROM,再逐一地讀回每個(gè) DSl8B20 的溫度數(shù)據(jù) 。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定,每次 測量前,首先將 55 ℃ 所對應(yīng)的基數(shù) 分別置入減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器中,減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55 ℃ 所對 應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。圖 中的斜率累加器用 于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性,其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的 預(yù)置值,只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程,直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值,這就是 DS18B20 的測溫原理。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。 見圖 所示: 圖 DS18B20 測溫流程 圖 測溫原理內(nèi)部裝置 TLC549 特性 一. A/D 轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn) TLC549 是美國德州儀器公司生產(chǎn)的 8 位串行 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片 .可與通用微處理器控制器通過 I/O CLOCK CS DATA OUT 三條口線進(jìn)行串行接口 .具有4MHZ 片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘和軟 .硬件控制電路 .轉(zhuǎn)換時(shí)間最長 45500 次 /S,TLC549 允許的最高轉(zhuǎn)換速率為 . 40000 次 / 為 40000 次 /S. 總失調(diào)誤差最大為 ? 初始化 DS18B20 跳過 ROM 匹配 溫度變換 延時(shí) 1S 跳過 ROM 匹配 讀暫存器 轉(zhuǎn)換成顯示碼 數(shù)碼管顯示 減法計(jì)數(shù)器 斜坡累加器 減到 0 減法計(jì)數(shù)器 預(yù) 置 低溫度系數(shù) 振 蕩 器 高溫度系數(shù) 振 蕩 器 計(jì)數(shù)比較器 預(yù) 置 溫度寄存器 減到 0 16 + 6MW 采用差分參考電壓高阻輸入 .抗干擾 .可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍。 二. TLC549 轉(zhuǎn)換器件簡介 TLC549 的內(nèi)部框圖和引腳名稱如圖 所示 : 圖 TLC549 轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部邏輯框圖 TLC549 均有片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘 .該時(shí)鐘與 I/O CLOCK 是獨(dú)立工作的 .無須特殊的速度或相位匹配 其工作時(shí)序如圖 所示 ,當(dāng) CS 為高時(shí) .數(shù)據(jù)輸出 .(DATA OUT).端處于高阻狀態(tài) .此時(shí) I/O CLOCK 不起作用 這種 CS 控制作用允許在同時(shí)使用多片 TLC549 時(shí) .共用以減少多路 .片 A/D 并用時(shí)的 I/O 控制端口 .一組通常的控制時(shí)序?yàn)?: (1) .將 CS 置低 內(nèi)部電路在測得 163。 下降沿后 .再等待兩個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘上升沿和一個(gè)下降沿后 . 然后確認(rèn)這一變化 . 最后自動(dòng)將前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位 (D7)位輸出到 DATA OUT 端上 . (2)前四個(gè) I/O CLOCK 周期的下降沿依次移出第 和第 5 個(gè)位()片上采樣保持電路在第 4 個(gè) I/O CLOCK 下降沿開始采樣模 擬輸入 . (3) 接下來的 3 個(gè) I/O CLOCK 周期的下降沿將移出第 8( D DD0)個(gè)轉(zhuǎn)換位 8 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 輸出數(shù)據(jù)寄存器 81數(shù)據(jù)選擇器和驅(qū)動(dòng)器 控制邏輯和輸出數(shù)據(jù) 內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘 采樣保持 REF+ REF 3 1 2 ANALOG IN CS175。 在 36個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期結(jié)束之前 . 實(shí)施步驟 (1)~~(4),可重新啟動(dòng)一次新的A/D 轉(zhuǎn)換 .與此同時(shí) .正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換終止 .此時(shí)的輸出是前一次的結(jié)果而不是正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換結(jié)果。 顯示電路的設(shè)計(jì) LED 數(shù)碼顯示管有兩種,一種是共陽極數(shù)碼管,其內(nèi)部是由八個(gè)陽極相連接的發(fā)光二極管組成;另一種是共陰極數(shù)碼管,其內(nèi)部是由四個(gè)陽極相連接的發(fā)光二極管組成。其外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖 所示: 圖 LED 的管腳和電路原理 18 共陽 極 LED 數(shù)碼顯示管是將二極管的陽極連接在一起,形成共陽極 LED 數(shù)碼顯示塊的公共端,該公共端接 +5v,在共陽極 LED 數(shù)碼顯示塊中如某個(gè)發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí),該發(fā)光二極管被點(diǎn)亮;而共陰極 LED 數(shù)碼顯示塊的發(fā)光二極管陰極連接在一起,形成該模塊的公共端(通常稱為位選端),因此稱為共陰極 LED 數(shù)碼顯示器, 8 個(gè)數(shù)碼管的另一端通常稱為段選端,當(dāng)顯示器的公共端接低電平,某個(gè)發(fā)光二極管的陽極接高電平時(shí),該發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。 靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有鎖存功能,單片機(jī)將 所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制 LED,直到下次顯示時(shí)再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示中,每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O 接口,該接口用于筆劃段字型代碼。要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí),單片機(jī)再發(fā)送新的數(shù)據(jù)。由于單片機(jī)本生具有較強(qiáng)的邏輯控制能力,所以采用動(dòng)態(tài)掃描軟件譯碼并不復(fù)雜。采用動(dòng)態(tài)掃描軟件譯碼地方式能大大 簡化硬件電路結(jié)構(gòu),降低系統(tǒng)成本。在輪流點(diǎn)亮掃描過程中,每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間極為短暫,但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng),給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。 本設(shè)計(jì)的顯示電路采用共陽 LED 四位數(shù)碼管和二位數(shù)碼管 ,位碼 用 PNP 三極管驅(qū)動(dòng)。本設(shè)計(jì)中選用壓電式蜂鳴器作為報(bào)警器。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。[9] 設(shè)計(jì)要求定時(shí)時(shí)間到時(shí)要有聲音提醒信號產(chǎn)生,可選擇一只蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)這一功能。電路設(shè)計(jì)如圖 所示,蜂鳴器作為三極管 Q1 的集電極負(fù)載,當(dāng)Q1 導(dǎo)通時(shí),蜂鳴器發(fā)出鳴叫聲音, VT1 截止時(shí),蜂鳴器不發(fā)聲。 當(dāng) =1 時(shí), Q1 導(dǎo)通時(shí),使蜂鳴器的兩個(gè)引腳間獲得將近 5V 的直流電壓,蜂鳴器中有電流通過,而產(chǎn)生蜂鳴音。 20 圖 蜂鳴器報(bào)警電路 按鍵電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)在按鍵上運(yùn)用了按鍵 按鍵 按鍵 3 分別用于設(shè)置、設(shè)置 +、設(shè)置— ,三個(gè)按鍵與單片機(jī) P3 口的 、 、 一一連接 ,如圖 所示: 圖 按鍵設(shè)置電路 21 第 4 章 系統(tǒng)調(diào)試 軟硬件的調(diào)試 暖風(fēng)機(jī) 系統(tǒng) 的制作和調(diào)試, 利用溫度度傳感器來采集周圍環(huán)境的溫度 。當(dāng)達(dá)不到或者超過范圍的通過報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。 硬件電路制作完成并調(diào)試好后,便可將程序編譯好下載到單片機(jī)試運(yùn)行。根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路參數(shù)和程序, 溫度檢 測的范圍為 0℃ +50℃、溫度誤差再? ℃, 系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對測量誤差和重復(fù)一致性進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析,不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達(dá)到實(shí)際使用的測量要求。它采用模塊化設(shè)計(jì),由主程序、 549讀取子程序、 DS18B20 讀取子程序、鍵處理子程序、顯示子程序等模塊組成。 為了增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性,應(yīng)在軟硬件上采用一些特殊措施。 549 讀取子程序、 DS18B20 讀取子程序各自完成各自的信號的采集,另外 549讀取子程序還需要通過轉(zhuǎn)換后才能讓單片機(jī)讀取來完成信號的采集。 22 圖 主程序框圖 開 始 單片機(jī)初始化 讀取 TLC549 濕度值 數(shù) 據(jù) 處 理 鍵 處 理 設(shè) 置 讀取 DS18B20 溫度值 數(shù) 據(jù) 處 理 顯 示 結(jié) 束 溫度過限 蜂鳴器告警 23 圖 DS18B20 讀取子程序 圖 549 讀取子程序 開始 總 線 復(fù) 位 讀高位地位字節(jié),并合并 數(shù) 據(jù) 處 理 是否滿足設(shè)限溫度? 輸 出 數(shù) 據(jù) 結(jié) 束 產(chǎn)生報(bào)警 Y N 結(jié) 束 TLC549,cs 置低 微秒后,置 I/O CLOCK 為高 讀 DATA OUT ,置 I/O CLOCK
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