溫度控制器-畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 第1章緒論 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1.1溫度控制器設(shè)計(jì)的目的和意義 1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀及特點(diǎn) 11.2.2我國(guó)研究現(xiàn)狀及特點(diǎn) 1論文研究?jī)?nèi)容及要求 2主要內(nèi)容技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求 21.4本章小結(jié) HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第2章

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本思路 3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 第3章高檔床墊電加熱溫控器硬件選擇 4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 3.1溫度傳感器3.1.1集成溫度傳感器的產(chǎn)品分類 43.1.2模擬集成溫度控制器3.1.3智能溫度傳感器3.1.4智能溫度傳感器發(fā)展的新趨勢(shì) 53.1.5傳感器從

3、原理上分為3.1.6傳感器的主要性能參數(shù)有 6 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document DS18B20 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 3.2.1DS18B20 的介紹 6 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document DS18B20 測(cè)溫原理7 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 3.3選擇單片機(jī)核心部件單片機(jī)的選擇 8它的特點(diǎn)有 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document

4、 STC89C52 單片機(jī)簡(jiǎn)介10主要特性 10管腳說(shuō)明10 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 3.4按鍵電路12 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3.5輸出負(fù)載電路 12 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 3.6顯示電路 12 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 3.7 LED數(shù)碼管的簡(jiǎn)介 12 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 3.7.1靜態(tài)顯

5、示驅(qū)動(dòng) 13 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 3.7.2動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng) 13 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 3.8振蕩器的特性13 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 3.8.1振蕩器定義 13 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 3.8.2振蕩器的分類 14 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 3.8.3振蕩器特性14 HYPERLINK l bo

6、okmark50 o Current Document 3.8.4水浴振蕩器 143.8.5振蕩器主要分為RC LC振蕩器和晶體振蕩器15 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 3.8.6 LC振蕩器的分類153.8.7晶體振蕩器 15 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 3.9光電耦合器163.9.1光電耦合器的定義 163.9.2光電耦合器的作用 16 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 3.10本章小結(jié) 17 HYPERLINK l bookmar

7、k58 o Current Document 第4章 高檔床墊電加熱溫控器軟件選擇與設(shè)計(jì) 18 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 4.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 18 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 總體設(shè)計(jì)思路 18 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 主程序的設(shè)計(jì) 19 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 顯示模塊程序設(shè)計(jì) 20 HYPERLINK l bookmark68 o Current

8、Document 4.5溫度調(diào)節(jié)程序設(shè)計(jì) 20 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 第5章制板與安裝21 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 5.1 PCB板的制作 21 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 5.2焊接的基本常識(shí)21 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 5.3元器件的安裝-22 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 5.4硬件及軟件調(diào)試22 H

9、YPERLINK l bookmark80 o Current Document 5.5整機(jī)的調(diào)試與測(cè)試 22 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 第6章結(jié)論與展望-24 HYPERLINK l bookmark84 o Current Document 結(jié)論-24展望-24 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 參考文獻(xiàn)25 HYPERLINK l bookmark88 o Current Document 致謝-26附錄-27 HYPERLINK l bookmark90 o Current Do

10、cument 文獻(xiàn)翻譯27英文原文 32 HYPERLINK l bookmark98 o Current Document 主要電路圖40 HYPERLINK l bookmark100 o Current Document MAX23血路圖41 HYPERLINK l bookmark102 o Current Document 顯示電路圖42 HYPERLINK l bookmark104 o Current Document 輸出電路圖43 HYPERLINK l bookmark106 o Current Document PCB 圖-44 HYPERLINK l bookmark1

11、08 o Current Document 實(shí)物圖45 HYPERLINK l bookmark110 o Current Document 程序-46石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章緒論1.1溫度控制器設(shè)計(jì)的目的和意義要在我們的日常生活中，尤其是在科研生產(chǎn)以及教學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中 ，時(shí)常需要檢測(cè) 溫度以及控制溫度，在這個(gè)過(guò)程中，利用單片機(jī)能夠有效的提高測(cè)量效果。很多的工業(yè)生產(chǎn)，比如花卉種植或者小型溫室等等，對(duì)溫度都有著比較高的需求，這 重時(shí)候,就需要對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)以及控制。一般來(lái)說(shuō) ，傳統(tǒng)的方法是把溫度傳感器模擬 信號(hào)放大傳送到轉(zhuǎn)換器，然后利用單片機(jī)轉(zhuǎn)換后的得到的數(shù)據(jù)再進(jìn)行分析，最后才是對(duì)

12、 于這種分析采取相應(yīng)的處理。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀及特點(diǎn)在國(guó)外，30年代就有生產(chǎn)并使用電熱毯了。近幾十年來(lái)，電熱毯的結(jié)構(gòu)和工藝不 斷改進(jìn)，例如，像日本的電熱毯解決了發(fā)熱元件機(jī)械強(qiáng)度、器具非正常工作、控制器敞 障、發(fā)熱元件打火等技術(shù)問(wèn)題，大大提高了電熱毯的安全性。隨著溫度控制技術(shù)的發(fā) 展，智能大功率電熱毯越來(lái)越受到重視并被廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)階段，國(guó)際上生產(chǎn)的智 能大功率電熱毯的設(shè)計(jì)已經(jīng)有了很高的成效，可以根據(jù)大功率電熱毯需要溫度的變化 進(jìn)行控制設(shè)定，實(shí)現(xiàn)智能控制。所以今后研究的主要方向是實(shí)現(xiàn)溫度控制器的發(fā)展智 能化、數(shù)字化。普通電熱毯用設(shè)定的檔位調(diào)節(jié)溫度，溫度調(diào)節(jié)有很大的局限

13、性，達(dá)不 到無(wú)極調(diào)溫的效果。1.2.2我國(guó)研究現(xiàn)狀及特點(diǎn)國(guó)內(nèi)所使用的電熱毯已經(jīng)有幾十年歷史，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的取暖器具是將軟索式 電熱元件呈盤蛇狀織入或縫入毛毯里，通電時(shí)即發(fā)出熱量的一種接觸式電暖器具，主 要用于人們睡眠時(shí)提高被窩里的溫度來(lái)達(dá)到取暖的目的。我國(guó)電熱毯起步晚，早期的 電熱毯控制器從最初控制器只設(shè)開(kāi)、關(guān)兩檔、不能調(diào)溫，幾十年來(lái)，電熱毯的結(jié)構(gòu)和 工藝不斷改進(jìn)使它耗電量少，到 80年代中期控制器設(shè)高、底、關(guān)三檔，具有簡(jiǎn)單調(diào)溫 功能，90年代研制生產(chǎn)出無(wú)級(jí)調(diào)溫、自動(dòng)控溫的電熱毯。目前正向國(guó)際先進(jìn)的定時(shí)調(diào) 溫、電腦程序控溫和自動(dòng)控溫方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)智能電熱毯可直觀顯示電熱毯的工作 溫度和工作

14、時(shí)間，按鍵用來(lái)設(shè)置時(shí)間，實(shí)現(xiàn)3-9小時(shí)定時(shí)；用旋鈕調(diào)節(jié)使其溫度在 20C-75 C之間任意變動(dòng)，可根據(jù)環(huán)境和自身感受的舒適性設(shè)定溫度，溫度傳感器用負(fù) 溫度系數(shù)的熱敏電阻反饋控制毯面溫度，達(dá)到恒溫控制的效果。智能電熱毯技術(shù)含量 高，溫度可任意調(diào)節(jié)，是未來(lái)電熱毯發(fā)展的必然趨勢(shì)。安全舒適，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠價(jià)格便 宜。1.3論文研究?jī)?nèi)容及要求1.3.1 主要內(nèi)容設(shè)計(jì)一款智能化的大功率床墊電加熱溫控器，要求可以設(shè)定需要的溫度，可以設(shè) 置工作時(shí)間。所有參數(shù)要通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是恒溫定時(shí)顯示功能。 該項(xiàng)目的關(guān)鍵點(diǎn)就是低成本控制。1.3.2技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求輸入電壓180-250V。負(fù)載能力：500W(

15、 220V/2.5A )?？販胤秶?0-75 。工作時(shí)間：3、6、9小時(shí)。其他要求：系統(tǒng)工作時(shí)，兩位數(shù)碼管循環(huán)顯示當(dāng)前溫度、設(shè)置溫度。用三個(gè)指 TOC o 1-5 h z 示燈知識(shí)設(shè)置的時(shí)間，計(jì)時(shí)停止后，數(shù)碼管顯示Ed1.4本章小結(jié)本設(shè)計(jì)以單片機(jī)STC89C52為核心，與溫度傳感器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等相結(jié)合，通過(guò)軟件實(shí)行智能控制。它具有高可靠性、高性能價(jià)格比、控制方便簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)?？刂破鞑捎眯滦偷闹悄芸刂扑惴ǎ蚨到y(tǒng)升溫快，控溫精度高，穩(wěn)態(tài)誤差可達(dá) 0.5 C以內(nèi)，滿足系統(tǒng)要求。整個(gè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行可靠。本章 對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行初步介紹，對(duì)智能電加熱爐定時(shí)控制系統(tǒng)的目的和意義，國(guó)

16、內(nèi)外研究現(xiàn) 狀， 論文研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。使得對(duì)本設(shè)計(jì)有初步了解.第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本思路本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。實(shí)現(xiàn)當(dāng)溫度傳感器探測(cè)到電熱毯溫度超過(guò) 設(shè)定溫度時(shí)，單片機(jī)關(guān)斷電路，然后當(dāng)溫度傳感器探測(cè)到電熱毯溫度降低到設(shè)定溫度 以下時(shí)，單片機(jī)接通電路。同時(shí)溫控器可以手動(dòng)設(shè)定溫度和開(kāi)通時(shí)間。此設(shè)計(jì)軟件部 分可劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、數(shù)碼管顯示等子模塊。硬件電路可劃分為：?jiǎn)纹瑱C(jī) 控制電路、晶振電路、復(fù)位電路、LED顯示電路。所有的硬件設(shè)備都由相關(guān)的軟件控制 管理。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定等功能。本設(shè)計(jì)處理器采用52系列單片機(jī)是在系統(tǒng)軟件控制下工

17、作的。設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的溫 度傳感器將測(cè)量的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳送至 STC89C5：?jiǎn)纹瑱C(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng) 軟件查詢、識(shí)別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)控制輸出電路。就此設(shè)計(jì)的核心模塊來(lái)說(shuō)，STC89C5單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以此系統(tǒng)也 是單片機(jī)系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、 輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。從設(shè)計(jì)的要求來(lái)分析該設(shè)計(jì)須包含如下結(jié)構(gòu)：溫度傳感器電路、單片機(jī)、按鍵電路、復(fù) 位電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。本設(shè)計(jì)的構(gòu)成框圖如圖下。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖單片機(jī)復(fù)位C | SDLSB20LEE）顯不愉出電路第3章高檔床墊

18、電加熱溫控器硬件選擇高檔床墊電加熱溫控器主要分為硬件部分和軟件部分， 這章主要論述硬件 的選擇, 本設(shè)計(jì)用到的硬件部分主要有采集數(shù)據(jù)的溫度傳感器 DS18B20處理數(shù)據(jù)的單片機(jī)，電 路和輸出顯示的顯示器3.1溫度傳感器現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息采集 （即傳感器技術(shù)）、信息傳輸（通信技術(shù)）和信 息處理（計(jì)算機(jī)技術(shù)）。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品， 尤其是溫度傳感器被 廣泛 用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。近百年來(lái)，溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段；（1）傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器（含 敏感元件）； （2）模擬集成溫度傳感器/控制器；（3）智能溫度傳感器。目前

19、，國(guó)際上 新型溫度傳感器 正由模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。3.1.1集成溫度傳感器的產(chǎn)品分類模擬集成溫度傳感器：集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世紀(jì)80年代問(wèn)世的，它是將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完成溫度測(cè)量及模擬信號(hào)輸出功能的專用IC。模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一（僅測(cè)量溫度）、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、 響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn)單。它是目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種成集傳感器，典型產(chǎn)品有 AD590、AD592、T

20、MP17、LM135 等。3.1.2模擬集成溫度控制器模擬集成溫度控制器主要包括溫控開(kāi)關(guān)、可編程溫度控制器，典型產(chǎn)品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增強(qiáng)型集成溫度控制器 （例女口 TC652/653）中還包含了 A/D轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某 些相似之處。但它自成系統(tǒng)， 工作時(shí)并不受微處理器的控制，這是二者的主要區(qū)別。3.1.3智能溫度傳感器智能溫度傳感器（亦稱數(shù)字溫度傳感器）是在20世紀(jì)90年代 中期問(wèn)世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù) (ATE)的結(jié)晶。目前，國(guó)際上已開(kāi)發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品3.1.4智能溫度傳感器發(fā)展的新趨勢(shì)進(jìn)入2

21、1世紀(jì)后，智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性 及安全性、開(kāi)發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。本文將傳感器理論與單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，詳細(xì)地講述了利用熱敏電阻作為熱 敏傳感器探測(cè)爐內(nèi)溫度的過(guò)程，以及實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換的原理過(guò)程。傳感器能將各種物理量、化學(xué)量和生物量等信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，使得人們可以利用 計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、信息處理和自動(dòng)控制。傳感器主要用于測(cè)量和控制系統(tǒng)，它的性 能好壞直接影響系統(tǒng)的性能。因此，不僅必須掌握各類傳感器的結(jié)構(gòu)、原理及其性能指標(biāo)，還必須懂得傳感器經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)慕涌陔娐氛{(diào)整才能滿足信號(hào)的處理、顯示和控制的 要求，而且只有通過(guò)對(duì)

22、傳感器應(yīng)用實(shí)例的原理和智能傳感器實(shí)例的分析了解，才能將傳感器和信息通信和信息處理結(jié)合起來(lái)。傳感器的被測(cè)信號(hào)來(lái)自于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，每個(gè) 領(lǐng)域都為了改革生產(chǎn)力、提高工效和時(shí)效，各自都在開(kāi)發(fā)研制適合應(yīng)用的傳感器，于是 種類繁多的新型傳感器及傳感器系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。溫度傳感器就是其中重要的一類傳感器。傳感器是借助于檢測(cè)元件，接受一種形式的信息，并按一定規(guī)律將它轉(zhuǎn)換成另一種 信息的裝置。它獲取的信息，可以是各種化學(xué)量和生物量，物理量，而轉(zhuǎn)換后的信息也有各種形式。目前大多數(shù)的傳感器將獲取的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。具體本設(shè)計(jì)用到的溫度傳感器，由于溫度分布范圍極寬，加上被測(cè)對(duì)象繁雜、多樣，因此只能根據(jù)不同的溫度范圍和不同

23、的被測(cè)對(duì)象，適當(dāng)?shù)倪x擇不同的傳感器。3.1.5傳感器從原理上分為熱阻變化、熱電效應(yīng)、P-N結(jié)電壓變化、頻率變化、晶體管特性變化壓電效應(yīng)、熱 輻射等多種。其中又分為接觸式和非接觸式，非接觸式 女口：熱輻射傳感器、紅外測(cè)溫 傳感器，它們通常用于高溫測(cè)量，如：煉鋼、煉鐵爐內(nèi)的溫度測(cè)量。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 和只讀存儲(chǔ)器(ROM)。智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量， 適配各種微控制器(MCU);并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能的

24、，其智 能化程度也取決于軟件的開(kāi)發(fā)水平。3.1.6傳感器的主要性能參數(shù)有線性度，線性度傳感器測(cè)出的輸入、輸出曲線與某以規(guī)定直線不吻合的程度，稱 為非線性誤差，或稱為線性度。在輸出特性與規(guī)定直線間，垂直方向上的最大偏差與最 大輸出的百分比，即為非線性誤差。線性度的考慮在選擇傳感器中很重要，采用線性度 高的傳感器，在電路上處理較方便，測(cè)量精度也高。而線性度不高，則需要加入線性轉(zhuǎn) 化的硬件或在軟件中處理。測(cè)量范圍（量程），各種傳感器都有一定的測(cè)量范圍，超過(guò)規(guī)定的測(cè)量范圍，測(cè)量結(jié)果會(huì)有較大的誤差或造成傳感器的損壞。有的傳感器允許過(guò)載（即允許超過(guò)測(cè)量范圍），但過(guò)載范圍不作為測(cè)量范圍。在選用傳感器時(shí)，傳感

25、器的測(cè)量范圍應(yīng)稍大于實(shí)際測(cè)量范圍，以防止萬(wàn)一超量程時(shí)，不致?lián)p壞傳感器。其它如：重復(fù)性，滯后（遲滯），精確度（精度），靈敏度（傳感器系數(shù)），零點(diǎn)溫 度漂移，靈敏度漂移，零點(diǎn)時(shí)間漂移，工作環(huán)境條件，響應(yīng)速度等參數(shù)應(yīng)該綜合考慮。綜上所述，設(shè)計(jì)為日常生活測(cè)溫，再考慮小型化，使用方便，故選擇晶體管特征變化的集成傳感器為最佳，它是溫度傳感器（熱敏晶體管）、放大電路等后續(xù)電路，利用集 成化技術(shù)做在同一芯片上的功能器件，這種傳感器輸出信號(hào)大，與溫度有較好的線性關(guān) 系，小型化、成本低、使用方便、測(cè)溫精度高，得到廣泛的使用。再根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的 測(cè)量范圍，選擇了比較常用的溫度傳感器 DS18B20。DS18B203

26、.2.1DS18B20 的介紹DS18B20的核心功能是指示數(shù)字的溫度傳感器，其萬(wàn)案可以由用尸設(shè)置（9，10,11，12位），默認(rèn)情況使用12位。這相當(dāng)于現(xiàn)實(shí)不同的精度。通過(guò)溫度轉(zhuǎn)換命令執(zhí)行操作后溫度數(shù)據(jù)被保存在16位高速緩存中,信號(hào)分為兩種不同的格式保存，通過(guò)執(zhí)行讀緩存的命令返回采集到的溫度。傳送時(shí)最低有效位LSB優(yōu)先，最高加權(quán)位包含了標(biāo)識(shí)溫度正負(fù)的“ s”位。下邊的圖描述了輸出數(shù)據(jù)的格式，在這里使用12bit，如果想設(shè)置為更低位解決方案，可以在空位處補(bǔ)零。如果采用華氏溫度顯示，則需要查找表或者是查找路徑。DS18B20測(cè)溫原理低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖

27、信號(hào)送給 減法計(jì)數(shù)器1 ,為計(jì)數(shù)器提供一頻率穩(wěn)定的計(jì)數(shù)脈沖。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其 震蕩頻率明顯改變，很敏感的振蕩器，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入,為計(jì)數(shù)器2提供一個(gè)頻率隨溫度變化的計(jì)數(shù)脈沖。圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打 開(kāi)時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度13系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫 度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將-55 C所對(duì)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 C所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值減到0時(shí)

28、溫度寄存器的值將加 1，減法計(jì)數(shù) 器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào) 進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí) 溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)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(guò)程，直至溫度 寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值。注意：當(dāng)溫度高于10 0C時(shí)，不能使用寄生電源，因?yàn)榇藭r(shí)器件中較大的漏電 流會(huì)使總線不能可靠檢測(cè)高低電平，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸誤碼率的增大。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 T

29、H 和TL、配置寄存器。光刻 ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看 作是該 DS18B20的地址序列碼。64位光刻 ROM的排列是：開(kāi)始 8位（地址：28H ）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該 DS18B20自身的序列號(hào)，并且每個(gè)DS18B20的序列號(hào)都不相同，因此它可以看作DS18B20的地址序列碼；最后 8位則是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC=X8+X5+X4+1 ）。由于每一個(gè) DS18B20的ROM 數(shù)據(jù)都各不相同，因此微控制器就可以通過(guò)單總線對(duì)多個(gè)DS18B20進(jìn)行尋址，從而實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20的目的。DS18B20中的溫度傳感器用于完成對(duì)溫度 的測(cè)

30、量，它的測(cè)量精度可以配置成 9位，10位，11位或12位4種狀態(tài)。溫度傳 感器在測(cè)量完成后將測(cè)量的結(jié)果存儲(chǔ)在DS18B20的兩個(gè)8BIT的RAM中，單片機(jī)可通過(guò)單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式如下圖（以12 位轉(zhuǎn)化為例）：這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM 中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0 ,這5位為0 ,只要將 測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0 ,這5位為1，測(cè)到的 數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度14。例如：+ 125 C的數(shù)字輸 出為07D0H，+ 25.062

31、5 C的數(shù)字輸出為 0191H，-25.0625 C的數(shù)字輸出為FF6FH，-55 C 的數(shù)字輸出為 FC90H 。DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與 TH，TL作比較，若TTH或 TTL,則將該器件內(nèi)的告警標(biāo)志置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令作出響應(yīng)。因此， 可用多只DS18B20同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行告警搜索。3.3選擇單片機(jī)3.3.1核心部件單片機(jī)的選擇單片機(jī)系統(tǒng)（System On Chip）是21世紀(jì)一項(xiàng)高新科技產(chǎn)品。它是在芯片上集成 一個(gè)系統(tǒng)或子系統(tǒng)，其集成度將高達(dá) 108109元件/片，這將給IC產(chǎn)業(yè)及IC應(yīng)用帶 來(lái)劃時(shí)代的進(jìn)步。以STC89C52單片機(jī)為該控制系統(tǒng)的核

32、心，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的采集、檢測(cè)和控制。 單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力（如算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微處理器（CPU），隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），只讀程 序存儲(chǔ)器（ROM），輸入輸出電路（I/O 口），可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口 （SCI）， 顯示驅(qū)動(dòng)電路（LCD或LED驅(qū)動(dòng)電路），脈寬調(diào)制電路（PWM），模擬多路轉(zhuǎn)換器及A/D 轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)雖小但完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路能 在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。它可單獨(dú)地完成 現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能。331.1它的特點(diǎn)有控制

33、能力強(qiáng)。單片機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是它“五臟俱全”，已經(jīng)具備了足夠的控制功能。單片機(jī)具有較多的I/O 口，CPU可以直接對(duì)I/O進(jìn)行操作、算術(shù)操作、邏輯操 作和位操作，指令簡(jiǎn)單而豐富。所以單片機(jī)也是“面向控制”的計(jì)算機(jī)。低電壓、低功 耗。單片機(jī)可以在2.2V的電壓下運(yùn)行，有的已能在1.2V或0.9V下工作；功耗降至為 卩A級(jí)，一顆紐扣電池就可長(zhǎng)期使用。體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高。它把各功能部件 集成在一個(gè)芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了每個(gè)芯片之間的連線，大大提高了單 片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境易于采取屏蔽措施，適 合在惡劣環(huán)境下工作。優(yōu)異的性能/價(jià)格比。由于單片機(jī)構(gòu)

34、成的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 開(kāi)發(fā)周期 短、控制功能強(qiáng)、可靠性高，因此，在達(dá)到同樣功能的條件下，用單片機(jī)開(kāi)發(fā)的控制系 統(tǒng)比用其它類型的微型計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)價(jià)格更便宜。由于以上特點(diǎn)，完全體現(xiàn)了我們?cè)O(shè)計(jì)所需，所以我們選擇STC89C52單片機(jī)。在一些運(yùn)算量較大，速度要求較高的系統(tǒng)中，可以采用16位單片機(jī)MCS-96或IBMPCLXT 及其兼容機(jī)。在較小的測(cè)控系統(tǒng)中，特別是在智能化儀器，儀表和裝置中，例如，打印 機(jī)控制，洗衣機(jī)控制，電冰箱，空調(diào)控制，智能電加熱爐定時(shí)控制裝置中，就采用 8位單片機(jī)MCS48和MCS51。選擇STC89C52單片機(jī)構(gòu)成爐溫控制系統(tǒng)。它具有 8位 CPU，32根I/O 線，4k

35、B片內(nèi)ROM存儲(chǔ)器，128kB的RAM 存儲(chǔ)器。STC89C52對(duì) 溫度是通過(guò)可控硅調(diào)功器實(shí)現(xiàn)的。在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中修改程序容易，可以大大縮短開(kāi)發(fā) 周期。同時(shí)，系統(tǒng)工作過(guò)程中能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息，不受系統(tǒng)掉電或斷電等突發(fā) 情況的影響。STC89C52單片機(jī)內(nèi)部有128B的RAM存儲(chǔ)器，如果不夠本系統(tǒng)使用， 可以采用6264(8kB)的RAM作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。STC89C52單片機(jī)內(nèi)的I/O 口的數(shù)量 和種類較多且齊全，51系列有32根I/O 口線，尤其是它有一個(gè)全雙工的串行口。該串 行口是利用兩根I/O 口線構(gòu)成的，有四種工作方式，可編程工作，在此不做贅述。 在設(shè)計(jì)中用到的將在電路設(shè)計(jì)中具

36、 體說(shuō)明。STC89C52是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可 擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memo)的低 電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL高密度非易失存 儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組 合在單個(gè)芯片中，ATMEL的STC89C52是一種高效微 控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介3.3.2.1 主要特性與MCS-51兼容4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命：1000寫(xiě)/

37、擦循環(huán).數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路3.3.2.2 管腳說(shuō)明VCC :供電電壓。GND :接地。P0 口 ： P0 口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 它 可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1 口 ： P1 口是一個(gè)

38、內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能接收 輸出4TTL門電流。P1 口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外 部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校 驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸 出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2 口被寫(xiě)“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸 入。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸 出地址的高

39、八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在FLASH編程和校驗(yàn) 時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3 口： P3 口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個(gè)TTL 11,門電流。當(dāng)P3 口寫(xiě)入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸 入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL ）這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為STC89C52的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD （串行輸出口） P3.2 /INTO （外

40、部中斷 0） P3.3 /INT1 （外 部中斷1） P3.4 T0 （記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1 （記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7 /RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平 時(shí) 間。ALE/PROG :當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE端以不 變的 頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈 沖或用于定時(shí)目的。

41、然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE珂5 FL FL ?T2/F1. 0T2EK/F1 1KS7RXD/F3 0TWF? 1WTl/P s 3 T0/P3 4 I1/J3 5T7R/F3 6W/F3ITAL2miPDIP 頃脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只 有在執(zhí)行 MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果 微處理器在I ccI rcr 0詼I FQ 1UD1 r F0 m瓏 l PO. S/AD?i FOl PO 5UMl FOI 毀 7/AD7i n/vppI AL和甌gI FE汴I P? T/iJS

42、I P2 &/AJ4I P2. $7tl 3I V2I P2. S/ilti T2 2】0 L F2 MA?I F2 0?A外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部 程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī) 器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， 這兩次有效的/PSEN信號(hào)將 不出現(xiàn)。/EA/VPP :當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH）， 不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（V

43、PP）。XTAL1 :反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2 :來(lái)自反向振蕩器的輸出。3.4按鍵電路采用獨(dú)立式鍵盤的接口設(shè)計(jì)。獨(dú)立式按鍵的數(shù)量較少，并且各按鍵相互獨(dú)立，每一個(gè)按鍵由一個(gè)單獨(dú)的I/O 口控制，一個(gè)按鍵改變的是一個(gè)相應(yīng)I/O 口的輸入電平，而 不會(huì)對(duì)其他I/O 口電平產(chǎn)生影響。這樣，通過(guò)檢測(cè)各I/O 口電平變化，即可以容易的確 定是否有鍵按下以及是何按鍵按下。3.5輸出負(fù)載電路一般來(lái)說(shuō)，單片機(jī)都是數(shù)字型集成電路，而要保證這種類型集成電路的正常工 作, 一般需要直流電源；當(dāng)要驅(qū)動(dòng)交流 220V負(fù)載時(shí)，還應(yīng)選擇合適的執(zhí)行部件來(lái) 設(shè)計(jì)相 應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路。直流電源的設(shè)計(jì)有多

44、種方案，常用的有交流 220V/直流電源 模塊、由 整流電路和三端穩(wěn)壓器件組成的電路模塊以及專門設(shè)計(jì)的光電隔離開(kāi)關(guān)電源電路等三種。相比來(lái)說(shuō)，第一種電路的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便、可靠，但價(jià)格稍高；第二種電路雖然性能較好，但調(diào)試比較費(fèi)事，且成本稍高；而第三種比較成熟而且 簡(jiǎn)單、方便，抗EMI 能力強(qiáng)。所以本系統(tǒng)采用光電隔離的電源電路。3.6顯示電路STC89C52片內(nèi)有一個(gè)全雙工的串行口 , RXD為串行輸入端，TXD為串行輸出 端。以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其它設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。串行口控制電路主要包括串行控 制寄存器SCON、串行緩沖寄存器SBUF等，用于對(duì)串行口工作方式、數(shù)據(jù)的接收與 發(fā)送等進(jìn)行控制。 設(shè)

45、計(jì)中STC89C52的串行口不作通信使用，串行口工作于移位寄存 器，用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED靜態(tài)顯示，這樣可以充分利用串行口，而將并行口用到最需要的地 方去。只要向LED送人相應(yīng)的命令和數(shù)據(jù)便可實(shí)現(xiàn)所需要的顯示，使用特別方便靈 活。3.7 LED數(shù)碼管的簡(jiǎn)介L(zhǎng)ED數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成 8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些 段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮， 以形成我們眼睛看到的字樣了。led數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類。LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LE

46、D數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。3.7.1靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。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埠進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD碼二-十進(jìn)位*器*進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程 簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O埠多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5X 8=40 根I/O埠來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O埠才32個(gè)呢。故實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須 增加*驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性。動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示介面是單片機(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

47、名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公 共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(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(huì)顯示出字形，取 決于單片機(jī)對(duì)位元選通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(kāi)，該位元就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。透過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)LED數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這 就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位元數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(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

48、資料，不會(huì)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埠，而且功耗更低。3.8振蕩器的特性3.8.1振蕩器定義振蕩器簡(jiǎn)單地說(shuō)就是一個(gè)頻率源，一般用在鎖相環(huán)中。詳細(xì)說(shuō)就是一個(gè)不需要外信 號(hào)激勵(lì)、自身就可以將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能的裝置。 一般分為正反饋和負(fù)阻型兩種 所謂“振蕩”，其涵義就暗指交流，振蕩器包含了一個(gè)從不振蕩到振蕩的過(guò)程和功能。 能夠完成從直流電能到交流電能的轉(zhuǎn)化，這樣的裝置就可以稱為“振蕩器”。3.8.2振蕩器的分類振蕩器（英文：oscillator）是用來(lái)產(chǎn)生重覆電子訊號(hào)（通常是正弦波或方波）的電 子電路。低頻振蕩器（low-frequency oscill

49、ator，或稱LFO ）是指產(chǎn)生頻率在0。1赫茲到10 赫茲之間交流訊號(hào)的振蕩器。這個(gè)詞通常用在音訊合成中，用來(lái)區(qū)別其他的音訊振蕩器。振蕩器主要可以分成兩種：諧波振蕩器（harm on ic oscillator）與弛張振蕩器（relaxation oscillator）。3.8.3振蕩器特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為12，片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2NT.XL 1Y1hOiXT.XL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào) 脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平

50、要求的寬度。3.8.4水浴振蕩器能將直流電轉(zhuǎn)換為具有一定頻率交流電信號(hào)輸出的電子電路或裝置。種類很多，按 振蕩激勵(lì)方式可分為自激振蕩器、他激振蕩器；按電路結(jié)構(gòu)可分為阻容振蕩器、電感電 容振蕩器、晶體振蕩器、音叉振蕩器等；按輸出波形可分為正弦波、方波、鋸齒波等振 蕩器。廣泛用于電子工業(yè)、醫(yī)療、科學(xué)研究等方面。主要適用于各大中院校、醫(yī)療、石油化工、衛(wèi)生防疫、環(huán)境監(jiān)測(cè)等科研部門作生物、生化、細(xì)胞、菌種等各種液態(tài)、固 態(tài)化合物的振蕩培養(yǎng)。自激多諧振蕩器也叫無(wú)穩(wěn)態(tài)電路.兩管的集電極各有一個(gè)電容分別接到另一管子的 基極，起到交流耦合作用，形成正反饋電路，當(dāng)接通電源的瞬間，某個(gè)管子先通，另一只管子 截止，這

51、時(shí),導(dǎo)通管子的集電集有輸出，集電極的電容將脈沖信號(hào)耦合到另一只管子的基極 使另一只管子導(dǎo)通.這時(shí)原來(lái)導(dǎo)通的管子截止.這樣兩只管子輪流導(dǎo)通和截止，就產(chǎn)生了震 蕩電流.由于器件不可能參數(shù)完全一致，因此在上電的瞬間兩個(gè)三極管的狀態(tài)就發(fā)生了變化 這個(gè)變化由于正反饋的作用越來(lái)越強(qiáng)烈，導(dǎo)致到達(dá)一個(gè)暫穩(wěn)態(tài).暫穩(wěn)態(tài)期間另一個(gè)三極管 經(jīng)電容逐步充電后導(dǎo)通或者截止，狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，到達(dá)另一個(gè)暫穩(wěn)態(tài).這樣周而復(fù)始形成振 蕩3.8.5振蕩器主要分為RC LC振蕩器和晶體振蕩器RC振蕩器采用RC網(wǎng)絡(luò)作為選頻移相網(wǎng)絡(luò)的振蕩器統(tǒng)稱為 RC正弦振蕩器，屬音 頻振蕩器。LC振蕩器采用LC振蕩回路作為移相和選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋振蕩器稱

52、為L(zhǎng)C振蕩器。3.8.6 LC振蕩器的分類變壓器耦合？單管LC正弦振蕩器？差分對(duì)管LC正弦振蕩器三點(diǎn)式？電容三點(diǎn)式（考畢茲）振蕩器？電感三點(diǎn)式（哈特萊）振蕩器改進(jìn)三點(diǎn)式？克拉潑振蕩器？西勒振蕩器差分對(duì)管振蕩器3.8.7晶體振蕩器振蕩器的振蕩頻率受石英晶體控制的振蕩器。特性：物理、化學(xué)性能非常穩(wěn)定。具有正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)，石英晶體諧振頻率3 s當(dāng)3 =3 s時(shí),壓電效應(yīng)最強(qiáng),稱3 s為基頻當(dāng)3 =n3 s時(shí)，壓電效應(yīng)也較強(qiáng)，稱之為泛音頻率石英晶體振蕩器的特點(diǎn)石英晶體振蕩器中的放大器由至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，偏壓電阻并且可能包含其他用來(lái)限制帶寬，阻抗匹配和 增益控制的元件組成。反饋網(wǎng)絡(luò)由石英晶體諧振

53、器，和其他元件比如用來(lái)協(xié)調(diào)的可變電容等 組成?？烧{(diào)性和穩(wěn)定度要使振蕩器諧調(diào)在寬的頻率范圍內(nèi)，就會(huì)降低其穩(wěn)定度，因?yàn)橐拐袷幤靼匆筮M(jìn)行調(diào) 諧，同時(shí)也會(huì)使振蕩器容易受不合要求的調(diào)諧因素影響。調(diào)諧范圍越寬，就越難以保持咼的穩(wěn)定度。例如，如果設(shè)計(jì) OCXO的短期穩(wěn)定度在某一平均時(shí)間為 1X10-12,而可調(diào)性 為1X10-7，則晶體的負(fù)載電抗在上述平均時(shí)間必須穩(wěn)定在上1 X 10-5。要獲得這樣的穩(wěn)定度使困難的，因?yàn)橛绊懾?fù)載電抗的因素有：寄生電容和電感、變?nèi)荻O管的電容與電壓特性的穩(wěn) 定度，以及加在變?nèi)荻O管上的電壓的穩(wěn)定度。此外，1X 10-5的負(fù)載電抗穩(wěn)定度不僅必須在開(kāi)始條件下保持，而且在環(huán)境條

54、件（溫度、振動(dòng)、輻射等）變化時(shí)，也必須保持。同時(shí)，高穩(wěn)定度10 MHz的恒溫壓控晶振的頻率調(diào)整范圍為5X 10-7,老化率為2X10-8/y，而寬調(diào)諧范圍的10 MHz壓控晶振的調(diào)諧范圍為50 ppm，老化率為2 ppm/y。3.9光電耦合器3.9.1光電耦合器的定義光電耦合器是一種把紅外光發(fā)射器件和紅外光接受器件以及信號(hào)處理電路等封裝在同一管座內(nèi)的器件。當(dāng)輸入電信號(hào)加到輸入端發(fā)光器件LED 上, LED發(fā)光，光接受陽(yáng)粧報(bào)也慢器件接受光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后將電信號(hào)直接輸出,光 fir 建XTO- WUiJLZ j . CUB或者將電信號(hào)放大處理成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電平輸出，這樣就實(shí)現(xiàn)了“電一光一電”

55、的轉(zhuǎn)換及傳輸，光是傳輸?shù)拿浇?，因?輸入端與輸出端在電氣上是絕緣的，也稱為電隔離。3.9.2光電耦合器的作用由于光耦種類繁多，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，優(yōu)點(diǎn)突出，因而其應(yīng)用十分廣泛，主要應(yīng)用以下場(chǎng)合：在邏輯電路上的應(yīng)用光電耦合器可以構(gòu)成各種邏輯電路，由于光電耦合器的抗干擾性能和隔離性能比晶 體管好，因此，由它構(gòu)成的邏輯電路更可靠。作為固體開(kāi)關(guān)應(yīng)用在開(kāi)關(guān)電路中，往往要求控制電路和開(kāi)關(guān)之間要有很好的電隔離，對(duì)于一般的電子 開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)是很難做到的，但用光電耦合器卻很容易實(shí)現(xiàn)。在觸發(fā)電路上的應(yīng)用將光電耦合器用于雙穩(wěn)態(tài)輸出電路，由于可以把發(fā)光二極管分別串入兩管發(fā)射極回 路，可有效地解決輸出與負(fù)載隔離地問(wèn)題。在脈沖放大電路

56、中的應(yīng)用光電耦合器應(yīng)用于數(shù)字電路，可以將脈沖信號(hào)進(jìn)行放大。在線性電路上的應(yīng)用線性光電耦合器應(yīng)用于線性電路中，具有較高地線性度以及優(yōu)良地電隔離性能。特殊場(chǎng)合的應(yīng)用光電耦合器還可應(yīng)用于高壓控制，取代變壓器，代替觸點(diǎn)繼電器以及用于 A/D電路 等多種場(chǎng)合。3.10本章小結(jié)本章主要介紹了高級(jí)床墊電加熱溫控器設(shè)計(jì)的硬件方面的選擇，先后介紹了溫度傳感器，單片機(jī)，鍵盤電路，輸出顯示的顯示器和光電耦合器。第4章高檔床墊電加熱溫控器軟件選擇與設(shè)計(jì)4.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)可以分為兩部分：一是用于管理單片機(jī)系統(tǒng)工作的監(jiān)控管理程序；二是用于 執(zhí)行完成實(shí)際具體任務(wù)的功能程序。而功能程序通常應(yīng)包括數(shù)據(jù)米集和

57、處理程序、控制算法實(shí)現(xiàn)程序、人機(jī)聯(lián)系程序和 數(shù)據(jù)管理程序。監(jiān)控程序是控制單片機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定操作方式運(yùn)轉(zhuǎn)的程序，它的任務(wù)是：在系統(tǒng)投入運(yùn)行的最初時(shí)刻，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢和初始化。當(dāng)用戶操作鍵盤時(shí)， 必須對(duì)鍵盤操作進(jìn)行解釋，調(diào)用相應(yīng)的功能模塊，完成預(yù)定的任務(wù)，并通過(guò)顯示等方式 給出執(zhí)行的結(jié)果，即完成處理鍵盤命令的任務(wù)。對(duì)于具有遙控通信接口的單片機(jī)系統(tǒng)，監(jiān)控程序還應(yīng)包括通信解釋程序，即具有 處理接口命令的功能。單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)也能被某些預(yù)定的條件觸發(fā)而完成規(guī)定的操作，這類條件中有定時(shí)信號(hào)、外部觸發(fā)信號(hào)等，監(jiān)控程序也應(yīng)考慮處理?xiàng)l件觸發(fā)并完成顯示的功能。軟 件設(shè)計(jì)通常才用模塊化程序設(shè)計(jì)、自頂向下的程序設(shè)計(jì)

58、方法。4.2總體設(shè)計(jì)思路當(dāng)接通電源后，STC89C52芯片進(jìn)行初始化，STC89C52在SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)， 數(shù)據(jù)開(kāi)始寫(xiě)入STC89C52,然后開(kāi)始判斷是否有按鍵按下。若有則判斷是否是S2按下,單片機(jī)臭位 L AA LED顯亓按鍵電路 =I - 輸出電路若是S2按下則計(jì)數(shù)S2按下的次數(shù)，然后取S2按下的次數(shù)每到5計(jì)數(shù)歸0。若是次數(shù) 為0次則為測(cè)量溫度顯示，若是次數(shù)為1次則為調(diào)時(shí)顯示，示若是次數(shù)為次 2則為調(diào)分 顯示，示若是次數(shù)為3次則為調(diào)節(jié)最高溫度顯示，若是余數(shù)為4次則為調(diào)最低溫度顯示。4.3 主程序的設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能是通過(guò)主程序調(diào)用各子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在此設(shè)計(jì)中，主程序主要實(shí)現(xiàn)的功 能是系統(tǒng)的

59、初始化。調(diào)用STC89C52來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取和顯示，并通過(guò)相應(yīng)的條件來(lái)判 斷是否執(zhí)行時(shí)間調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)、溫度顯示。系統(tǒng)的主控制流程圖4.4顯示模塊程序設(shè)計(jì)前面以及接受過(guò)顯示模塊的硬件實(shí)現(xiàn)，顯示模塊是通過(guò) LED數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示， 在程序設(shè)計(jì)中需要涉及到三個(gè)按鍵的掃描。由于數(shù)碼管的顯示要讓人的視覺(jué)看到時(shí)間或溫度是一起顯示的，則要用動(dòng)態(tài)數(shù)碼管，而且在沒(méi)一個(gè)數(shù)碼管位選之后有一段延遲，這 樣人的眼就能看到數(shù)值是一起顯示的。4.5溫度調(diào)節(jié)程序設(shè)計(jì)溫度調(diào)節(jié)的硬件由三個(gè)按鍵組成：當(dāng) S2按鍵按下的次數(shù)為1時(shí)，程序進(jìn)入調(diào)時(shí)的 子程序，然后每按下S3 一次，數(shù)字增加一個(gè)數(shù)，每按下 S4 一次，數(shù)字減少一個(gè)數(shù)。當(dāng)

60、 S2按鍵按下的次數(shù)為2時(shí)，程序進(jìn)入調(diào)分的子程序，然后每按下 S3一次，數(shù)字增加一 個(gè)數(shù)，每按下S4 一次，數(shù)字減少一個(gè)數(shù)。當(dāng) S2按鍵按下的次數(shù)為3時(shí)，程序進(jìn)入調(diào) 最高溫度的子程序，然后每按下 S3 一次，數(shù)字增加一個(gè)數(shù)，每按下S4 一次，數(shù)字減少 一個(gè)數(shù)。當(dāng)S2按鍵按下的次數(shù)為4次時(shí)，程序進(jìn)入調(diào)最低溫度的子程序，然后每按下 S3 一次，數(shù)字增加一個(gè)數(shù)，每按下 S4 一次，數(shù)字減少一個(gè)數(shù)。第5章制板與安裝5.1 PCB板的制作在PCB板的制作時(shí)，要考慮電氣要求、散熱、封裝尺寸等。在確定PCB尺寸后，再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。對(duì)于手工自制印刷電