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畢業(yè)論文-單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)5-在線瀏覽

2025-08-15 10:05本頁面
  

【正文】 89S52,如果EA 接VCC,程序讀寫先從內(nèi)部存儲器(地址為0000H~1FFFH)開始,接著從外部尋址,尋址地址為:2000H~FFFFH 。高128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。當(dāng)一條指令訪問高于7FH 的地址時(shí),尋址方式?jīng)Q定CPU 訪問高128 字節(jié)RAM 還是特殊功能寄存器空間。從外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件的話,XTAL2 可以不接,而從XTAL1 接入。這種狀態(tài)可以通過軟件產(chǎn)生??臻e模式可以被任一個(gè)中斷或硬件復(fù)位終止??臻e模式被硬件復(fù)位終止后,為了防止預(yù)想不到的寫端口,激活空閑模式的那一條指令的下一條指令不應(yīng)該是寫端口或外部存儲器。中斷AT89S52 有6 個(gè)中斷源:兩個(gè)外部中斷(INT0 和INT1),三個(gè)定時(shí)中斷(定時(shí)器0、2)和一個(gè)串行中斷。IE 還包括一個(gè)中斷允許總控制位EA,它能一次禁止所有中斷。對于AT89S52, 位也是不能用的。它們?yōu)锳T89 系列新產(chǎn)品預(yù)留。程序進(jìn)入中斷服務(wù)后,這些標(biāo)志位都可以由硬件清0。定時(shí)器0 和定時(shí)器1 標(biāo)志位TF0 和TF1 在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的S5P2 被置位。然而,定時(shí)器2 的標(biāo)志位TF2 在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的S2P2 被置位,在同一個(gè)周期被電路捕捉下來4 溫度控制的硬件設(shè)備 溫度傳感器的選擇 溫度傳感器美國Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持 一線總線接口的溫度傳感器,在其內(nèi)部使用了在板(ONB0ARD)專利技術(shù)。首先先來介紹一下DS18B20這塊傳感器的特性及其功能: DSl8B20的管腳及特點(diǎn) DS18B20可編程溫度傳感器有3個(gè)管腳。 DS18B20的外形及管腳圖GND為接地線,DQ為數(shù)據(jù)輸入輸出接口,通過一個(gè)較弱的上拉電阻與單片機(jī)相連。本文使用外部電源供電。 2. 不需要外部組件,能測量-55~+125℃ 范圍內(nèi)的溫度。0.5℃ 。 5. 獨(dú)特的單總線接口方式,與微處理器連接時(shí)僅需要一條線即可實(shí)現(xiàn)與微處理器雙向通訊。7. 負(fù)壓特性:電源極性接反時(shí),芯片不會因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作。DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) , DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20內(nèi)部功能模塊圖 DS18B20工作原理DS18B20的讀寫時(shí)序和測溫原理與DS1820相同,只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同DS18B20 為9位~12位A/D轉(zhuǎn)換精度,而DS1820為9位A/D轉(zhuǎn)換,雖然我們采用了高精度的芯片,但在實(shí)際情況上由于技術(shù)問題比較難實(shí)現(xiàn),而實(shí)際精度此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小,用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計(jì)數(shù)器1。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)值時(shí)。 DS18B20的測溫原理框圖 DS18B20使用中注意事項(xiàng) 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),但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題: 1) 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。 2) 在DS18B20的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS18B20數(shù)量問題,容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè)DS18B20,在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。 3) 連接DS18B20的總線電纜是有長度限制的。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí),正常通訊距離可達(dá)150m,當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí),正常通訊距離進(jìn)一步加長。因此,在用DS18B20進(jìn)行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。這一點(diǎn)在進(jìn)行DS1820硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。 繼電器 固態(tài)繼電器的原理及結(jié)構(gòu)SSR按使用場合可以分成交流型和直流型兩大類,它們分別在交流或直流電源上做負(fù)載的開關(guān),不能混。工作時(shí)只要在A、B上加上一定的控制信號,就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”,實(shí)現(xiàn)“開關(guān)”的功能,其中耦合電路的功能是為A、B端輸入的控制信號提供一個(gè)輸入/輸出端之間的通道,但又在電氣上斷開SSR中輸入端和輸出端之間的(電)聯(lián)系, 以防止輸出端對輸入端的影響,耦合電路用的元件是“光耦合器”,它動(dòng)作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓)等級高;由于輸入端的負(fù)載是發(fā)光二極管,這使SSR的輸入端很容易做到與輸入信號電平相匹配,在使用可直接與計(jì)算機(jī)輸出接口相接,即受“1”與“0”的邏輯電平控制。所謂“過零”是指,當(dāng)加入控制信號,交流電壓過零時(shí),SSR即為通態(tài);而當(dāng)斷開控制信號后,SSR要等待交流電的正半周與負(fù)半周的交界點(diǎn)(零電位)時(shí),SSR才為斷態(tài)。吸收電路是為防止從電源中傳來的尖峰、浪涌(電壓)對開關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾(甚至誤動(dòng)作)而設(shè)計(jì)的,一般是用“RC”串聯(lián)吸收電路或非線性電阻(壓敏電阻器)。不過,直流型SSR在使用時(shí)應(yīng)注意:負(fù)載為感性負(fù)載時(shí),如直流電磁閥或電磁鐵,應(yīng)在負(fù)載兩端并聯(lián)一只二極管,二極管的電流應(yīng)等于工作電流,電壓應(yīng)大于工作電壓的4倍。使用電源屬經(jīng)交流降壓整流所得的,其濾波電解電容應(yīng)足夠大。由于光耦合器的應(yīng)用,使控制信號所需的功率極低(約十余毫瓦就可正常工作),而且Vsr所需的工作電平與TTL、HTL、CMOS等常用集成電路兼容,可以實(shí)現(xiàn)直接聯(lián)接。在相當(dāng)程度上可取代傳統(tǒng)的“線圈—簧片觸點(diǎn)式”繼電器(簡稱“MER”)。 固態(tài)繼電器應(yīng)用電路(1)基本單元電路,為了防止輸入電壓超過額定值,需設(shè)置一限流電阻Rx;當(dāng)負(fù)載為非穩(wěn)定性負(fù)載或感性負(fù)載時(shí),在輸出回路中還應(yīng)附加一個(gè)瞬態(tài)抑制電路,目的是保護(hù)固態(tài)繼電器。在設(shè)計(jì)電路時(shí),建議用戶根據(jù)負(fù)載的有關(guān)參數(shù)和環(huán)境條件,認(rèn)真計(jì)算和試驗(yàn)RC回路的選值。壓敏電阻電流值應(yīng)按下式計(jì)算:Imov=(VmaxVmov)/ZS其中ZS為負(fù)載阻抗、電源阻抗以及線路阻抗之和,Vmax、Vmov分別為最高瞬態(tài)電壓、壓敏電阻的標(biāo)稱電壓,對于常規(guī)的220V和380V的交流電源,推薦的壓敏電阻的標(biāo)稱電壓值分別為440470V和760810V。但實(shí)驗(yàn)表明,RC吸收回路,特別是并聯(lián)在SSR輸出端的RC吸收回路,如果和感性負(fù)載組合不當(dāng),容易導(dǎo)致振蕩,在負(fù)載電源上電或繼電器切換時(shí),加大繼電器輸出端的瞬變電壓峰值,增大SSR誤導(dǎo)通的可能性,所以,對具體應(yīng)用電路應(yīng)先進(jìn)行試驗(yàn),選用合適的RC參數(shù),甚至有時(shí)不用RC吸收電路更有利。另外,如果輸出端電流上升變化率(di/dt)很大,可以在輸出端串聯(lián)一個(gè)具有高磁導(dǎo)率的軟化磁芯的電感器加以限制。,當(dāng)輸入為“0”時(shí),三極管BG截止,SSR1輸入端無輸入電壓,輸出端斷開,此時(shí)A點(diǎn)電壓加到SSR2的輸入端上(UAUDW應(yīng)使SSR2輸出端可靠接通),SSR2的輸出端接通;當(dāng)輸入為“1”時(shí),三極管BG導(dǎo)通,SSR1輸入端有輸入電壓,輸出端接通,此時(shí)A點(diǎn)雖有電壓,但UAUDW的電壓值已不能使SSR2的輸出端接通而處于斷開狀態(tài),因而達(dá)到了“單刀雙擲控制電路”的功能(注意:選擇穩(wěn)壓二極管DW的穩(wěn)壓值時(shí),應(yīng)保證在導(dǎo)通的SSR1“+”端的電壓不會使SSR2導(dǎo)通,同時(shí)又要兼顧到SSR1截止時(shí)期“+”端的電壓能使SSR2導(dǎo)通)。由溫度傳感器DS18B20采集被控對象的實(shí)時(shí)溫度,。當(dāng)然作為改進(jìn)我們可以把傳感器與電路板分離,由數(shù)據(jù)線相連進(jìn)行通訊,便于測量多種對象。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管,八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元(多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示);按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管;按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V,當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí),相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí),相應(yīng)字段就不亮。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng),或者使用如BCD碼二十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。② 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng):數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一,動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起,另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路,位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制,當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí),所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼,但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會顯示出字形,取決于單片機(jī)對位選通COM端電路的控制,所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開,該位就顯示出字形,沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。在輪流顯示過程中,每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1~2ms,由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng),盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮,但只要掃描的速度足夠快,給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù),不會有閃爍感,動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的,能夠節(jié)省大量的I/O端口,而且功耗更低。另外,當(dāng)溫度變化時(shí)驅(qū)動(dòng)芯片還要能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電流 的大小以實(shí)現(xiàn)色差平衡溫度補(bǔ)償。另外,我們所采用的超大規(guī)模集成電路還具有級聯(lián)延時(shí)開關(guān)特性,可防止反向尖峰電壓對發(fā)光二極管的損害。 數(shù)碼管顯示電路 單片機(jī)接口電路 P0口的上拉電阻原理當(dāng)TTL電路驅(qū)動(dòng)COMS電路時(shí),如果TTL電路輸出的高電平低于COMS電路的最低高電平()這時(shí)就需要在TTL的輸出端接上拉電阻,以提高輸出高電平的值。為加大輸出引腳的驅(qū)動(dòng)能力,有的單片機(jī)管腳上也常使用上拉電阻。芯片的管腳加上拉電阻來提高輸出電平,從而提高芯片輸入信號的噪聲容限增強(qiáng)抗干擾能力。管腳懸空就比較容易接受外界的電磁干擾。 上拉電阻阻值的選擇原則包括:從節(jié)約功耗及芯片的灌電流能力考慮應(yīng)當(dāng)足夠大;電阻大,電流小。對于高速電路,過大的上拉電阻可能邊沿變平緩。對下拉電阻也有類似道理 對上拉電阻和下拉電阻的選擇應(yīng)結(jié)合開關(guān)管特性和下級電路的輸入特性進(jìn)行設(shè)定,主要需要考慮以下幾個(gè)因素:1. 驅(qū)動(dòng)能力與功耗的平衡。2. 下級電路的驅(qū)動(dòng)需求。3. 高低電平的設(shè)定。以上拉電阻為例,當(dāng)輸出低電平時(shí),開關(guān)管導(dǎo)通,上拉電阻和開關(guān)管導(dǎo)通電阻分壓值應(yīng)確保在零電平門檻之下。以上拉電阻為例,上拉電阻和開關(guān)管漏源級之間的電容和下級電路之間的輸入電容會形成RC延遲,電阻越大,延遲越大。下拉電阻的設(shè)定的原則和上拉電阻是一樣的。選上拉電阻時(shí):500uA x = ,此為最小阻值,再小就拉不下來了。當(dāng)輸出高電平時(shí),忽略管子的漏電流,兩輸入口需200uA,200uA x15K=3V即上拉電阻壓降為3V,輸出口可達(dá)到2V,此阻值為最大阻值,再大就拉不到2V了。COMS門的可參考74HC系列設(shè)計(jì)時(shí)管子的漏電流不可忽略,IO口實(shí)際電流在不同電平下也是不同的,上述僅僅是原理,一句話概括為:輸出高電平時(shí)要喂飽后面的輸入口,輸出低電平不要把輸出口喂撐了(否則多余的電流喂給了級聯(lián)的輸入口,高于低電平門限值就不可靠了) 上拉電阻的選擇我們在此設(shè)計(jì)中原則的是用P0口來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的顯示,所以我們所通過上述原理。如果希望亮度大一些,電阻可減小,最小不要小于200歐姆,否則電流太大;如果希望亮度小一些,電阻可增大,增加到多少,主要看亮度情況,以亮度合適為準(zhǔn),一般來說超過3K以上時(shí),亮度就很弱了,但是對于超高亮度的LED,有時(shí)候電阻為10K時(shí)覺得亮度還能夠用。: 單片機(jī)電源及下載線電路7805是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片了,他的使用方便,用很簡單的電路即可以輸入一個(gè)直流穩(wěn)壓電源,他的輸出電壓恰好為5v,剛好是51系列單片機(jī)運(yùn)行所需的電壓,介紹一下他的3個(gè)引腳以及用它來
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