畢業(yè)論文飲水機(jī)溫度智能控制

1、第47頁(yè) 共47頁(yè)畢業(yè)論文“飲水機(jī)溫度智能控制系統(tǒng)”（三稿）論文題目： 飲水機(jī)溫度智能控制系統(tǒng) 學(xué)生姓名： 張祥 學(xué) 號(hào)： 2010401020102 學(xué)院專(zhuān)業(yè)： 電信學(xué)院10電氣工程及其自動(dòng)化 電子信箱： 184542248 指導(dǎo)教師： 鄒云峰 2014年5月摘要本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫監(jiān)控和顯示，經(jīng)過(guò)改進(jìn)可以用于飲水機(jī)的溫度控制。本文用AT89C51單片機(jī)與DS18B20溫度傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)水溫的測(cè)量，并對(duì)數(shù)據(jù)用四位一體數(shù)碼管進(jìn)行顯示，同時(shí)在達(dá)到輸入目標(biāo)溫度時(shí)候發(fā)出報(bào)警。論文主要研究了：1 硬件方面：DS18B20溫度傳感器技術(shù)參數(shù)的檢測(cè)以及他的相關(guān)模塊電路；無(wú)線(xiàn)紅外遙控電路的原理和信號(hào)傳輸；用

2、于顯示溫度的數(shù)碼管顯示模塊；用于目標(biāo)溫度設(shè)定的按鍵輸入模塊；用于執(zhí)行的加熱模塊。2 軟件方面：主要研究溫度傳輸和數(shù)碼管顯示電路。3：電路的仿真和實(shí)物的焊接制作。本文的特色在于控制溫度的可設(shè)定，對(duì)不同溫度要求的用戶(hù)提供了很好的解決方案，對(duì)水溫的反饋調(diào)節(jié)使得系統(tǒng)達(dá)到了很好的動(dòng)態(tài)平衡。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，溫度控制，DS18B20溫度傳感器 ABSTRACTThe design can achieve the water temperature monitoring and shows that the improved can be used for the temperature control of

3、 the water cooler. This paper use STC89C52 MCU and DS18B20 temperature sensor for temperature measurement is achieved, and the data integration with four digital tube display, at the same time to enter the target temperature when issued a report to the police.Thesis mainly studied: 1 hardware aspect

4、s: DS18B20 temperature sensor technology parameters detection and his related module circuit; The principle of wireless infrared remote control circuit and signal transmission; Used to display temperature of digital tube display module; For the target temperature setting key input module; Used to pe

5、rform heating module. 2 software aspects: research temperature transmission and digital tube display circuit. 3: circuit simulation and real welding production.Characteristic of this paper is to control temperature can be set, the temperature requirements of different users provides a good solution,

6、 the water temperature feedback control to achieve the good dynamic balance system.KEY WORDS: Single chip computer, temperature control, DS18B20 temperature sensor目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc389095619 一、 緒論 PAGEREF _Toc389095619 h 5 HYPERLINK l _Toc389095620 1.1 本課題研究的意義 PAGEREF _Toc38909562

7、0 h 5 HYPERLINK l _Toc389095621 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 PAGEREF _Toc389095621 h 5 HYPERLINK l _Toc389095622 1.3 本課題研究的內(nèi)容和目標(biāo) PAGEREF _Toc389095622 h 5 HYPERLINK l _Toc389095623 1.4 本課題擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題 PAGEREF _Toc389095623 h 6 HYPERLINK l _Toc389095624 二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc389095624 h 6 HYPERLINK l _Toc389095625

8、 2.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc389095625 h 6 HYPERLINK l _Toc389095626 2.2 系統(tǒng)功能方框圖 PAGEREF _Toc389095626 h 6 HYPERLINK l _Toc389095627 2.3 各模塊功能的介紹 PAGEREF _Toc389095627 h 6 HYPERLINK l _Toc389095628 2.4 硬件方案的選擇 PAGEREF _Toc389095628 h 7 HYPERLINK l _Toc389095629 2.4,1 Cpu方案的選擇 PAGEREF _Toc389095629 h 7 HYPE

9、RLINK l _Toc389095630 2.4,2 溫度傳感器方案的選擇 PAGEREF _Toc389095630 h 7 HYPERLINK l _Toc389095631 2.4,3 顯示模塊方案的選擇 PAGEREF _Toc389095631 h 8 HYPERLINK l _Toc389095632 2.4,4 按鍵輸入方案選擇 PAGEREF _Toc389095632 h 8 HYPERLINK l _Toc389095633 2.4,5 電源模塊方案的選擇 PAGEREF _Toc389095633 h 9 HYPERLINK l _Toc389095634 2.4,6

10、紅外遙控方案的選擇 PAGEREF _Toc389095634 h 9 HYPERLINK l _Toc389095635 三、主要元器件介紹 PAGEREF _Toc389095635 h 9 HYPERLINK l _Toc389095636 3.1 AT89C51單片機(jī)介紹 PAGEREF _Toc389095636 h 9 HYPERLINK l _Toc389095637 3.2 LCD12864液晶顯示介紹 PAGEREF _Toc389095637 h 11 HYPERLINK l _Toc389095638 3.3 DS18B20溫度傳感器介紹 PAGEREF _Toc3890

11、95638 h 13 HYPERLINK l _Toc389095639 3.4 HT6221遙控器芯片介紹 PAGEREF _Toc389095639 h 16 HYPERLINK l _Toc389095640 四、 硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc389095640 h 19 HYPERLINK l _Toc389095641 4.1 單片機(jī)最小系統(tǒng) PAGEREF _Toc389095641 h 19 HYPERLINK l _Toc389095642 4.2 電源電路 PAGEREF _Toc389095642 h 21 HYPERLINK l _Toc389095643 4.

12、3 按鍵信號(hào)輸入電路 PAGEREF _Toc389095643 h 22 HYPERLINK l _Toc389095644 4.4 紅外遙控電路 PAGEREF _Toc389095644 h 24 HYPERLINK l _Toc389095645 4.5 溫度傳感器電路 PAGEREF _Toc389095645 h 25 HYPERLINK l _Toc389095646 4.6 顯示電路 PAGEREF _Toc389095646 h 25 HYPERLINK l _Toc389095647 4.7 報(bào)警電路 PAGEREF _Toc389095647 h 26 HYPERLINK

13、 l _Toc389095648 4.8 繼電器加熱電路 PAGEREF _Toc389095648 h 27 HYPERLINK l _Toc389095649 4.9 硬件電路仿真圖 PAGEREF _Toc389095649 h 28 HYPERLINK l _Toc389095650 4.10 硬件電路實(shí)物圖 PAGEREF _Toc389095650 h 29 HYPERLINK l _Toc389095651 五、軟件編程 PAGEREF _Toc389095651 h 29 HYPERLINK l _Toc389095652 5.1 總程序流程 PAGEREF _Toc38909

14、5652 h 29 HYPERLINK l _Toc389095653 5.2 溫度采集子程序 PAGEREF _Toc389095653 h 30 HYPERLINK l _Toc389095654 5.3 紅外遙控子程序 PAGEREF _Toc389095654 h 31 HYPERLINK l _Toc389095655 5.4 獨(dú)立鍵盤(pán)子程序 PAGEREF _Toc389095655 h 31 HYPERLINK l _Toc389095656 5.5 液晶顯示子程序 PAGEREF _Toc389095656 h 33 HYPERLINK l _Toc389095657 5.6

15、執(zhí)行加熱子程序 PAGEREF _Toc389095657 h 34 HYPERLINK l _Toc389095658 五、總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc389095658 h 35 HYPERLINK l _Toc389095659 致謝 PAGEREF _Toc389095659 h 35 HYPERLINK l _Toc389095660 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc389095660 h 36 HYPERLINK l _Toc389095661 附錄（程序） PAGEREF _Toc389095661 h 37一、 緒論1.1 本課題研究的意義隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷進(jìn)步，人類(lèi)

16、飲用水的供給方式也隨其發(fā)生著變化，其過(guò)程為：河水井水自來(lái)水購(gòu)買(mǎi)桶裝水自制健康純水。對(duì)此已形成了“喝純凈水，用自來(lái)水”的現(xiàn)代飲水新觀念。我國(guó)現(xiàn)階段的生活飲用水市場(chǎng)，實(shí)質(zhì)上是桶裝飲用水、自來(lái)水終端制水、管道直飲水三分天下的格局。其中桶裝水以85%的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)占據(jù)著市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，但是桶裝水存在著“二次污染”問(wèn)題以及假冒偽劣等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。管道分質(zhì)供水在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的普及率為30%左右，但由于工程浩大，近年內(nèi)難有大的作為。自來(lái)水終端制水就產(chǎn)品來(lái)分，可以分為對(duì)自來(lái)水等進(jìn)行初步過(guò)濾的凈水器和各種大、中、小型的辦公、家用純水機(jī)，普及率在15%左右?？梢?jiàn)現(xiàn)在仍普遍用桶裝水，但是為避免反復(fù)燒開(kāi)造成的“千滾水”產(chǎn)生

17、的重金屬對(duì)身體的危害，因而本文設(shè)計(jì)用單片機(jī)來(lái)控制水溫使其保持在一個(gè)較適合的溫度，以適于用戶(hù)的即時(shí)飲用。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題目前飲水機(jī)的控制方式可分為普通控制型、智能感應(yīng)型和微電腦控制型三類(lèi)。普通控制型飲水機(jī)其加熱和制冷均自動(dòng)恒溫控制，是目前用戶(hù)使用最多的機(jī)型，并且其價(jià)位適中一般為首選。因而，本文在此基礎(chǔ)上，做了一些改造使其更為人性化，比如說(shuō)設(shè)置一定的保溫溫度使其一直處在這已設(shè)定溫度左右，可供隨時(shí)飲用，不必?fù)?dān)心水溫過(guò)燙的問(wèn)題等1.3 本課題研究的內(nèi)容和目標(biāo)該設(shè)計(jì)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)飲水機(jī)水箱的水溫，并且可以顯示飲水機(jī)水箱水溫度數(shù)，可以人為設(shè)置水的溫度的保溫值，當(dāng)溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)時(shí)正常工作

18、，當(dāng)?shù)陀诒販囟葧r(shí)控制加熱器加熱；當(dāng)溫度高于水溫保溫溫度時(shí)繼電器斷開(kāi)停止加熱。另外，其溫度檢測(cè)范圍為0100，精度1，并且有一定的時(shí)間延遲本設(shè)計(jì)以常見(jiàn)的入門(mén)級(jí)單片機(jī)STC51單片機(jī)為核心，有鍵盤(pán)輸入模塊和無(wú)線(xiàn)輸入模塊進(jìn)行控制信號(hào)輸入，溫度傳感器進(jìn)行溫度信號(hào)反饋，數(shù)碼管顯示電路對(duì)溫度進(jìn)行顯示，以及蜂鳴器電路進(jìn)行報(bào)警。通過(guò)相關(guān)硬件電路模塊搭建一個(gè)平臺(tái)。用c語(yǔ)言編寫(xiě)相關(guān)程序，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求。研究的溫控系統(tǒng)能用于簡(jiǎn)易家用飲水機(jī)的改造，實(shí)現(xiàn)飲水機(jī)的人性化智能管理，提高用電效率;實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)控制相兼容，以降低成本;通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和改進(jìn)，最終達(dá)到可靠性、實(shí)用性、推廣性較好的目標(biāo)。1.4 本課題擬解決的關(guān)

19、鍵問(wèn)題1、溫度檢測(cè)與傳輸問(wèn)題；2、人機(jī)交互問(wèn)題（包括鍵盤(pán)、遙控和顯示）；3、光耦繼電器的控制原理問(wèn)題；4、家用飲水機(jī)的改裝問(wèn)題；5、閉環(huán)系統(tǒng)的反饋和延時(shí)性問(wèn)題。二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 2.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介飲水機(jī)溫度控制系統(tǒng)以調(diào)節(jié)飲水機(jī)溫度為目的，其輸入?yún)?shù)主要是水溫信號(hào)和設(shè)置的設(shè)定溫度。輸出信號(hào)主要是溫度顯示、聲光報(bào)警和執(zhí)行加熱。工作時(shí)傳感器將溫度傳給單片機(jī)，當(dāng)水溫低于設(shè)定溫度時(shí)，單片機(jī)控制加熱模塊加熱，當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度，繼電器斷開(kāi)，加熱停止。從而實(shí)現(xiàn)溫度控制的目標(biāo)。2.2 系統(tǒng)功能方框圖 圖2.2.2 系統(tǒng)功能原理圖2.3 各模塊功能的介紹 1、溫度傳輸：以溫度傳感器實(shí)時(shí)反饋溫度給中央處理器。2

20、、人機(jī)交互：3.1 遠(yuǎn)程控制：遠(yuǎn)程設(shè)置飲水機(jī)設(shè)定溫度。3.2 按鍵控制：按鍵設(shè)置飲水機(jī)設(shè)定溫度。3.3 顯示輸出：顯示系統(tǒng)設(shè)定溫度和水溫。4、中央控制：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的集中控制。5、執(zhí)行加熱：控制繼電器開(kāi)合，從而控制加熱器加熱。2.4 硬件方案的選擇2.4,1 Cpu方案的選擇按MCU內(nèi)核可分為： MSP、ARM、MCS51等等。MSP430單片機(jī)功耗低，速度快，內(nèi)置硬件乘法器，乘除法運(yùn)算都為單周期指令，片內(nèi)集成資源豐富，但是學(xué)習(xí)起來(lái)比較復(fù)雜。ARM單片機(jī)控制能力強(qiáng)，速度快，價(jià)格比較適中，但比51要貴些，可以加操作系統(tǒng)，但是對(duì)ARM接觸較少，應(yīng)用起來(lái)較為困難。AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH

21、存儲(chǔ)器）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。AT89C51是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。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AT89C51是一種高效微控制器，AT89C51是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)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。本設(shè)計(jì)選擇AT89C51 單片機(jī)作為主控部分。2.4,2 溫度傳感器方案的選擇常用的溫度傳感器芯片有pt100、AD590、DS18B

22、20等等。pt100溫度傳感器是一種將溫度變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號(hào)的儀表。主要用于工業(yè)過(guò)程溫度參數(shù)的測(cè)量和控制。帶傳感器的變送器通常由兩部分組成：傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器。傳感器主要是熱電偶或熱電阻；信號(hào)轉(zhuǎn)換器主要由測(cè)量單元、信號(hào)處理和轉(zhuǎn)換單元組成（由于工業(yè)用熱電阻和熱電偶分度表是標(biāo)準(zhǔn)化的，因此信號(hào)轉(zhuǎn)換器作為獨(dú)立產(chǎn)品時(shí)也稱(chēng)為變送器），有些變送器增加了顯示單元，有些還具有現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)功能。但溫度電阻曲線(xiàn)為非線(xiàn)性，易干擾，且存在延時(shí)溫度累計(jì)現(xiàn)象。AD590是美國(guó)ANALOG DEVICES公司的單片集成兩端感溫電流源，其輸出電流與絕對(duì)溫度成比例。在4 V至30 V電源電壓范圍內(nèi)，該器件可充當(dāng)一個(gè)高阻

23、抗、恒流調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)系數(shù)為1 A/K。片內(nèi)薄膜電阻經(jīng)過(guò)激光調(diào)整，可用于校準(zhǔn)器件，使該器件在298.2K (25C)時(shí)輸出298.2 A電流。AD590適用于150C以下、目前采用傳統(tǒng)電氣溫度傳感器的任何溫度檢測(cè)應(yīng)用。低成本的單芯片集成電路及無(wú)需支持電路的特點(diǎn)，成為許多溫度測(cè)量應(yīng)用的備選方案。應(yīng)用AD590時(shí)，無(wú)需線(xiàn)性化電路、精密電壓放大器、電阻測(cè)量電路和冷結(jié)補(bǔ)償。屬于特種環(huán)境的傳感器。DALLAS(達(dá)拉斯)公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器，全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出，先進(jìn)的單總線(xiàn)數(shù)據(jù)通信，小體積,低硬件開(kāi)消，干擾能力強(qiáng)，精度高，DS18B20優(yōu)勢(shì)明顯。封裝后的DS18B20可用于各種非極限溫度場(chǎng)合

24、，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫。綜合考慮電路設(shè)計(jì)、測(cè)量精度、測(cè)量范圍以及性?xún)r(jià)比，本設(shè)計(jì)采用DS81B20芯片。2.4,3 顯示模塊方案的選擇一般的顯示有LED8位數(shù)碼管顯示、LCD1602、lcd12864等等LED8位數(shù)碼管顯示，顯示分為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示，雖然價(jià)格比較便宜，但是其外部電路比較復(fù)雜。LCD液晶顯示器在單片機(jī)中應(yīng)用一般有LCD1602液晶顯示和LCD12864液晶顯示。LCD1602液晶顯示沒(méi)有中文字庫(kù)，而且顯示的內(nèi)容也較少。LCD12864液晶顯示分為兩種，帶字庫(kù)的和不帶字庫(kù)的，不帶字庫(kù)的液晶顯示漢字的時(shí)候可以選擇自己喜歡的字體。而帶字庫(kù)的液晶，只能顯示GB2312字體，當(dāng)

25、然也可以顯示其他的字體，不過(guò)是用圖片的形式顯示。LCD12864液晶顯示外圍電路連接相對(duì)于LED8位數(shù)碼管和LCD1602液晶顯示件來(lái)說(shuō)更簡(jiǎn)單，程序的編寫(xiě)比較簡(jiǎn)單，顯示效果更好，本設(shè)計(jì)選用無(wú)字庫(kù)的LCD12864液晶顯示作為顯示部分。2.4,4 按鍵輸入方案選擇微機(jī)鍵盤(pán)主要有兩種：一種是全編碼鍵盤(pán)，另一種是非編碼鍵盤(pán)。全編碼鍵盤(pán)，其鍵碼全由硬件提供，但是這種方式硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。典型的編碼矩陣式鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì)。將I/O口線(xiàn)的一部分作為行線(xiàn)，另一部分作為列線(xiàn)，按鍵設(shè)置在行線(xiàn)和列線(xiàn)的交叉點(diǎn)上，這就構(gòu)成了矩陣式鍵盤(pán)。矩陣式鍵盤(pán)中按鍵的數(shù)量可達(dá)行線(xiàn)數(shù)n乘以列線(xiàn)數(shù)m，如4行、4列的矩陣鍵盤(pán)的按鍵數(shù)可以

26、達(dá)到44=16個(gè)。此類(lèi)鍵盤(pán)在按鍵較多時(shí)，可以節(jié)省IO口線(xiàn)。非編碼鍵盤(pán)，這種鍵盤(pán)多采用矩陣方式，利用軟件識(shí)別鍵碼及完成各種鍵功能處理。實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單，典型的獨(dú)立式按鍵是各按鍵相互獨(dú)立的接通一條輸入數(shù)據(jù)線(xiàn)，每個(gè)鍵的工作不會(huì)影響其它的I/0口。但占用I/O口多?？紤]簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本，本系統(tǒng)中多采用非編碼的獨(dú)立式按鍵。2.4,5 電源模塊方案的選擇電源供電部分可采取三端穩(wěn)壓電路進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換、多節(jié)干電池串聯(lián)供電。用市電220V，50Hz電源轉(zhuǎn)換供電，而單片機(jī)以及其它芯片均采用直流5V和12V電壓供電。故需要設(shè)計(jì)降壓電路。三端穩(wěn)壓電路使用了由LM7805和LM7812構(gòu)成的橋式穩(wěn)壓整流電路。該電路具有結(jié)構(gòu)

27、簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)方便、輸出電壓穩(wěn)定性強(qiáng)、波紋電壓和輸出電流小的特點(diǎn)。但是，由于調(diào)整管始終工作在放大狀態(tài)，自身功耗比較大，故三端穩(wěn)壓器的效率比較低，甚至僅為3040。為了解決散熱問(wèn)題，必須安裝散熱器，這必然增大整個(gè)電源設(shè)備的體積、重量和成本。干電池串聯(lián)供電，由于單片機(jī)機(jī)芯片的工作電壓都是5V，但是干電池一般都是每節(jié)1.5V，若想得到要求的工作電壓，需要幾節(jié)干電池串聯(lián)進(jìn)行供電。所以還需再加上一個(gè)穩(wěn)壓集成電路就可達(dá)到要求的5V電壓，穩(wěn)壓芯片選擇LM7805芯片。 由于本設(shè)計(jì)使用需220v供電，綜合考慮最終選電源轉(zhuǎn)換作為電源供電部分。2.4,6 紅外遙控方案的選擇市場(chǎng)上紅外芯片種類(lèi)繁瑣，BC7210、TC9

28、012、ht6122等等BC7210比高公司擁有版權(quán)的紅外遙控解碼專(zhuān)用芯片。BC7210 可以完成目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上最常用的飛利浦RC5和NEC兩種紅外編碼信號(hào)的解碼。(支持的編碼芯片包括：SAA3010, KS51900, uPD6121, uPD6122, TC9012, KS5410, MN6010, LC7426, PT2210, PT2221, PT2222, SC6121, SC6122, SC9012等等) BC7210的輸出可以設(shè)置為并行輸出或者串行輸出，串行輸出方式兼容SPI和UART兩種接口，可以輕松完成與各種MCU、PC機(jī)的接口。可以取代SAA3049等芯片。TC9012是一

29、塊用于東芝系列紅外遙控系統(tǒng)中的專(zhuān)用發(fā)射集成電路，采用CMOS工藝制造。它可外接32個(gè)按鍵， 提供8種用戶(hù)編碼，另外還具有3種雙重按鍵功能。TC9012的管腳設(shè)置和外圍應(yīng)用線(xiàn)路都進(jìn)行了高度優(yōu)化，以配合PCB的布圖和低成本的要求ht6122 芯片是通用紅外遙控發(fā)射集成電路,采用CMOS 工藝制造,最多可外接64個(gè)按鍵,并有三組雙重按鍵。封裝形式為SOP-24和SOP-20?？紤]應(yīng)用方便，本設(shè)計(jì)用此方案。三、主要元器件介紹3.1 AT89C51單片機(jī)介紹AT89C51的主要特點(diǎn)：與MCS-51 兼容、4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 、壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年、全靜態(tài)工作：0Hz-24H

30、z、三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定、1288位內(nèi)部RAM、32可編程I/O線(xiàn)、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。 (b)圖3.1.1 單片機(jī)芯片實(shí)物引腳圖管腳說(shuō)明：VCC：供電電壓、GND：接地。P0,P1,P2,P3：輸入/輸出端口。P3.0/RXD：串行輸入口、P3.1/TXD：串行輸出口、P3.2 /INT0：外部中斷0、P3.3 /INT1：外部中斷1、P3.4/T0：計(jì)時(shí)器0外部輸入、P3.5 T1：計(jì)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

31、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(fǎng)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。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。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。/PSE

32、N：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。在訪(fǎng)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（VPP）。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。芯片擦除：整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE

33、管腳處于低電平10ms來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。3.2 LCD12864液晶顯示介紹LCD液晶顯示，LCD （ Liquid Crystal Display 的簡(jiǎn)稱(chēng)）液晶顯示器。LCD 的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃基板當(dāng)中放置液晶盒，下基板玻璃上設(shè)置TFT（薄膜晶體管），上基板玻璃上設(shè)置彩色濾光片，通過(guò)TFT上的信號(hào)與電壓改變來(lái)控制液晶分子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而達(dá)到控制每個(gè)像素點(diǎn)偏振光出射與否而達(dá)到顯示目的。LCD12864液晶顯示：LCD12864液晶顯示是帶中文字庫(kù)的128X64 是一種具有4 位/8 位并行、2 線(xiàn)或3 線(xiàn)串行

34、多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體 中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192 個(gè)16*16 點(diǎn)漢字，和128 個(gè)16*8 點(diǎn)ASCII 字符 集.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84 行1616 點(diǎn) 陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。LCD12864液晶顯示基本特性：（1）低電源電壓（VDD:+3.0-+5.5V）（2）顯示分辨率:12864 點(diǎn)（3）內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供8192 個(gè)1616 點(diǎn)陣漢字(簡(jiǎn)繁體可選)（4）內(nèi)置128 個(gè)168 點(diǎn)陣字符（5）2MHZ 時(shí)鐘頻率（6）

35、顯示方式：STN、半透、正顯（7）驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5BIAS（8）視角方向：6 點(diǎn)（9）背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED 的1/51/10（10）通訊方式：串行、并口可選（11）內(nèi)置DC-DC 轉(zhuǎn)換電路，無(wú)需外加負(fù)壓（12）無(wú)需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)（13）工作溫度: 0 - +55 ,存儲(chǔ)溫度: -20 - +60表3.2.1 相關(guān)引腳功能引腳符號(hào)狀態(tài)引腳名稱(chēng)功能CS1，CS2輸入芯片片選端，都是低電平有效CS1=0開(kāi)左屏幕，CS1=1關(guān)左屏幕CS2=0開(kāi)右屏幕，CS2=1關(guān)右屏幕RS輸入數(shù)據(jù)/命令選擇信號(hào)RS=1為數(shù)據(jù)操作，RS=0為寫(xiě)指令或讀狀態(tài)RW輸入讀

36、寫(xiě)選擇信號(hào)R/W=1為讀選通，R/W=0為寫(xiě)選通E輸入讀寫(xiě)使能信號(hào)在E下降沿，數(shù)據(jù)被鎖存(寫(xiě))入液晶，在E高電平期間，數(shù)據(jù)被讀出 DB0DB7三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)數(shù)據(jù)或指令的傳送通道RST輸入復(fù)位信號(hào)，低電平時(shí)復(fù)位復(fù)位時(shí)，關(guān)閉液晶顯示，使顯示起始行為0，可以跟單片機(jī)的復(fù)位引腳RST相連，也可以直接接VCC，使之不起作用V0液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電壓-Vout-10VLCD驅(qū)動(dòng)負(fù)電壓表3.2.2相關(guān)控制命令表指 指 令 碼功 能令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清除顯示0000000001將DDRAM填滿(mǎn)20H,并且設(shè)定DDRAM的地址計(jì)數(shù)器(AC)到00H地址歸位000000001X設(shè)定DDRAM的

37、地址計(jì)數(shù)器(AC)到00H,并且將游標(biāo)移到開(kāi)頭原點(diǎn)位置；顯示狀態(tài)開(kāi)/關(guān)0000001DCBD=1: 整體顯示 ONC=1: 游標(biāo)ONB=1:游標(biāo)位置反白允許進(jìn)入點(diǎn)設(shè)定00000001I/DS指定在數(shù)據(jù)的讀取與寫(xiě)入時(shí),設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)方向及指定顯示的移位游標(biāo)或顯示移位控制000001S/CR/LXX設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)與顯示的移位控制位;這個(gè)指令不改變DDRAM 的內(nèi)容功能設(shè)定00001DLXREXXDL=0/1：4/8位數(shù)據(jù)RE=1: 擴(kuò)充指令操作RE=0: 基本指令操作設(shè)定CGRAM地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0設(shè)定CGRAM 地址設(shè)定DDRAM地址0010AC5AC4AC3AC2

38、AC1AC0設(shè)定DDRAM 地址（顯示位址）第一行：80H87H第二行：90H97H讀取忙標(biāo)志和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0讀取忙標(biāo)志(BF)可以確認(rèn)內(nèi)部動(dòng)作是否完成,同時(shí)可以讀出地址計(jì)數(shù)器(AC)的值寫(xiě)數(shù)據(jù)到RAM10數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)D7D0寫(xiě)入到內(nèi)部的RAM(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)讀出RAM的值11數(shù)據(jù)從內(nèi)部RAM讀取數(shù)據(jù)D7D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)LCD12864液晶顯示實(shí)物引腳圖： (b)圖3.2.1 LCD12864液晶顯示實(shí)物圖3.3 DS18B20溫度傳感器介紹1: 技術(shù)性能描述、 獨(dú)特的單線(xiàn)接口方式，DS18B

39、20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。、測(cè)溫范圍 55+125，固有測(cè)溫誤差（注意，不是分辨率，這里之前是錯(cuò)誤的）1。、支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線(xiàn)上，最多只能并聯(lián)8個(gè)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫，如果數(shù)量過(guò)多，會(huì)使供電電源電壓過(guò)低，從而造成信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定。、工作電源: 3.05.5V/DC （可以數(shù)據(jù)線(xiàn)寄生電源）、在使用中不需要任何外圍元件、 測(cè)量結(jié)果以912位數(shù)字量方式串行傳送、不銹鋼保護(hù)管直徑 6、適用于DN1525, DN40DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫、 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, M12X1.5, G1/2”

40、任選、PVC電纜直接出線(xiàn)或德式球型接線(xiàn)盒出線(xiàn),便于與其它電器設(shè)備連接。2、結(jié)構(gòu) 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TH和TL、配置寄存器。該裝置信號(hào)線(xiàn)高的時(shí)候，內(nèi)部電容器 儲(chǔ)存能量通由1線(xiàn)通信線(xiàn)路給片子供電，而且在低電平期間為片子供電直至下一個(gè)高電平的到來(lái)重新充電。 DS18B20的電源也可以從外部3V-5 .5V的電壓得到。DS18B20采用一線(xiàn)通信接口。因?yàn)橐痪€(xiàn)通信接口，必須在先完成ROM設(shè)定，否則記憶和控制功能將無(wú)法使用。主要首先提供以下功能命令之一： 1 ）讀ROM， 2 ）ROM匹配， 3 ）搜索ROM， 4 ）跳過(guò)ROM，

41、5 ）報(bào)警檢查。這些指令操作作用在沒(méi)有一個(gè)器件的64位光刻ROM序列號(hào)，可以在掛在一線(xiàn)上多個(gè)器件選定某一個(gè)器件，同時(shí)，總線(xiàn)也可以知道總線(xiàn)上掛有有多少，什么樣的設(shè)備。若指令成功地使DS18B20完成溫度測(cè)量，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DS18B20的存儲(chǔ)器。一個(gè)控制功能指揮指示DS18B20的演出測(cè)溫。測(cè)量結(jié)果將被放置在DS18B20內(nèi)存中，并可以讓閱讀發(fā)出記憶功能的指揮，閱讀內(nèi)容的片上存儲(chǔ)器。溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL都有一字節(jié)EEPROM 的數(shù)據(jù)。如果DS18B20不使用報(bào)警檢查指令，這些寄存器可作為一般的用戶(hù)記憶用途。在片上還載有配置字節(jié)以理想的解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換。寫(xiě)TH,TL指令以及配置字節(jié)利用一個(gè)記憶功能

42、的指令完成。通過(guò)緩存器讀寄存器。所有數(shù)據(jù)的讀，寫(xiě)都是從最低位開(kāi)始。3特點(diǎn)一線(xiàn)接口，簡(jiǎn)化了分布式溫度傳感應(yīng)用，可用數(shù)據(jù)總線(xiàn)供電，電壓范圍為3.0 V至5.5 V 無(wú)需備用電源 測(cè)量溫度范圍為-55 C至+125 ，精度為0.5 C。溫度傳感器可編程的分辨率為912位，溫度轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字格式最大值為750毫秒，應(yīng)用范圍包括恒溫控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)電子產(chǎn)品溫度計(jì)、或任何熱敏感系統(tǒng)。描述該DS18B20的數(shù)字溫度計(jì)提供9至12位（可編程設(shè)備溫度讀數(shù))。由于DS18B20是一條口線(xiàn)通信，所以中央微處理器與DS18B20只有一個(gè)一條口線(xiàn)連接。因?yàn)槊恳粋€(gè)DS18B20的包含一個(gè)獨(dú)特的序號(hào)，多個(gè)ds18b2

43、0s可以同時(shí)存在于一條總線(xiàn)。這使得溫度傳感器放置在許多不同的地方。4.工作原理：DS18B20的讀寫(xiě)時(shí)序和測(cè)溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s 減為750ms。 DS18B20測(cè)溫原理如圖3-5所示。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(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。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)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重

44、新被裝入，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。圖3中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線(xiàn)性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。圖3.3.1 DS18B20測(cè)溫原理圖DS81B20芯片實(shí)物引腳圖： (b)圖3.3.2 DS81B20芯片實(shí)物引腳圖相關(guān)指令表：表3-4：ROM指令表指 令約定代碼功 能讀ROM33H讀DS1820溫度傳感器ROM中的編碼（即64位地址）符合 ROM55H發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪(fǎng)問(wèn)單總線(xiàn)上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS1820 使

45、之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS1820 的讀寫(xiě)作準(zhǔn)備。搜索 ROM0FOH用于確定掛接在同一總線(xiàn)上 DS1820 的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64 位 ROM 地址。為操作各器件作好準(zhǔn)備。跳過(guò) ROM0CCH忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820 發(fā)溫度變換命令。適用于單片工作。告警搜索命令0ECH執(zhí)行后只有溫度超過(guò)設(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。表3-5：RAM指令表指 令約定代碼功 能溫度變換44H啟動(dòng)DS1820進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，12位轉(zhuǎn)換時(shí)最長(zhǎng)為750ms（9位為93.75ms）。結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)RAM中。讀暫存器0BEH讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)的內(nèi)容寫(xiě)暫存器4EH發(fā)出向內(nèi)部RAM的3、4字

46、節(jié)寫(xiě)上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。復(fù)制暫存器48H將RAM中第3 、4字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到EEPROM中。重調(diào) EEPROM0B8H將EEPROM中內(nèi)容恢復(fù)到RAM中的第2、3字節(jié)。讀供電方式0B4H讀DS1820的供電模式。寄生供電時(shí)DS1820發(fā)送“ 0 ”，外接電源供電 DS1820發(fā)送“ 1 ”。3.4 HT6221遙控器芯片介紹特征工作電壓: 1.8V3.5V、Dout 輸出 38KHz、最小發(fā)射字: 一個(gè)字、一個(gè) 455KHz 的陶瓷或晶體、16 位地址碼、8 位數(shù)據(jù)碼、ppm代碼方式、最大活動(dòng)鍵 HT6221: 32 鍵表3.4.1 引腳說(shuō)明代碼的特征1：

47、 HT6221 鍵碼的形成當(dāng)一個(gè)鍵按下超過(guò)36ms 振蕩器使芯片激活如果這個(gè)鍵按下且延遲大約108ms,這 108ms 發(fā)射代碼由一個(gè)起始碼9ms ,一個(gè)結(jié)果碼4.5ms ,低 8 位地址碼9ms18ms ,高 8 位地址碼9ms18ms ,8 位數(shù)據(jù)碼9ms18ms 和這 8 位數(shù)據(jù)的反碼 9ms18ms 組成 如果鍵按下超過(guò)108ms 仍未松開(kāi)接下來(lái)發(fā)射的代碼 連發(fā)代碼將僅由起始碼9ms 和結(jié)束碼2.5ms 組成2 ：代碼格式以接收代碼為準(zhǔn)接收代碼與發(fā)射代碼反向位定義圖3.4.1 紅外高低位定義單發(fā)代碼格式 (b)連發(fā)代碼格式圖3.4.2 代碼格式解碼方法及軟件說(shuō)明解碼的關(guān)鍵是如何識(shí)別0

48、和 1 從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)0 1 均以 0.56ms的低電平開(kāi)始不同的是高電平的寬度不同0 為 0.56ms, 1 為 1.68ms,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別0 和 1 如果從 0.56ms 低電平過(guò)后開(kāi)始延時(shí)0.56ms 以后 若讀到的電平為低說(shuō)明該位為0 反之則為1 為了可靠起見(jiàn) 延時(shí)必須比0.56ms 長(zhǎng)些 但又不能超過(guò)1.12ms,否則如果該位為0 讀到的已是下一位的高電平因此取1.12ms+0.56ms /2=0.84ms 最為可靠一般取0.84ms左右均可根據(jù)碼的格式應(yīng)該等待9ms 的起始碼和4.5ms 的結(jié)果碼完成后才能讀碼四、 硬件電路設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)芯

49、片工作時(shí)，必需加一個(gè)最小系統(tǒng)。最小系統(tǒng)中主要包括復(fù)位電路和時(shí)鐘電路兩大部分。圖4.1.1 最小系統(tǒng)圖1.復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開(kāi)始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開(kāi)始執(zhí)行。常用的復(fù)位電路有四種方式：（1）上電復(fù)位電路（2）按鍵復(fù)位電路（3）脈沖復(fù)位電路（4）兼有上電復(fù)位與按鍵復(fù)位的電路。由于考慮到結(jié)構(gòu)和成本等原因，決定選用兼有上電復(fù)位與按鍵復(fù)位的電路。該復(fù)位電路工作原理為：在通電瞬間，在RC電路充電過(guò)程中，RST端出現(xiàn)正脈沖，保證RST引腳出現(xiàn)10

50、 ms以上穩(wěn)定的高電平，從而使單片機(jī)復(fù)位。在電路圖中，電容的的大小是10uF，電阻的大小是10k。所以根據(jù)公式，可以算出電容充電到電源電壓的0.7倍(單片機(jī)的電源是5V，所以充電到0.7倍即為3.5V)，需要的時(shí)間是10K*10UF=0.1S。也就是說(shuō)在電腦啟動(dòng)的0.1S內(nèi)，電容兩端的電壓時(shí)在03.5V增加。這個(gè)時(shí)候10K電阻兩端的電壓為從51.5V減少(串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓)。所以在0.1S內(nèi)，RST引腳所接收到的電壓是5V1.5V。在5V正常工作的51單片機(jī)中小于1.5V的電壓信號(hào)為低電平信號(hào)，而大于1.5V的電壓信號(hào)為高電平信號(hào)。所以在開(kāi)機(jī)0.1S內(nèi)，單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位(RST引

51、腳接收到的高電平信號(hào)時(shí)間為0.1S左右)。2. 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生AT89C51單片機(jī)工作時(shí)所必需的時(shí)鐘信號(hào)。在MCS51單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)高增益的反相放大器，反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，由該放大器構(gòu)成的振蕩電路和時(shí)鐘電路一起構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘方式。根據(jù)硬件電路的不同，單片機(jī)的時(shí)鐘連接方式可分為內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式.（a）內(nèi)部方式時(shí)鐘電路（b）外接時(shí)鐘電路本設(shè)計(jì)使用內(nèi)部方式，須在XTAL1和XTAL2引腳兩端跨接石英晶體振蕩器和兩個(gè)微調(diào)電容構(gòu)成振蕩電路，通常C1和C2一般取30pF，晶振的頻率取值在1.2MHz12MHz之間。對(duì)于外接時(shí)鐘電路，要求XTAL1接

52、地，XTAL2腳接外部時(shí)鐘，對(duì)于外部時(shí)鐘信號(hào)并無(wú)特殊要求，只要保證一定的脈沖寬度，時(shí)鐘頻率低于12MHz即可4.2 電源電路本設(shè)計(jì)將220V的電網(wǎng)電壓，經(jīng)變壓、整流后得到+5v直流電壓。1變壓部分：規(guī)定v1為變壓器的高壓側(cè)，v2為低壓側(cè)，v1側(cè)的線(xiàn)圈要比v2側(cè)的線(xiàn)圈多，將220V的電網(wǎng)電壓降低。圖4.2.1 變壓器2.單相橋式整流電路：整流電路由四只整流二極管組成。單相橋式整流電路的工作原理如下：在v2的正半周，電流從變壓器副邊線(xiàn)圈的上端流出，經(jīng)過(guò)二極管D1，再由二極管D4流回變壓器，所以D1、D4正向?qū)?，D2、D3反向截止，產(chǎn)生一個(gè)極性為上正下負(fù)的輸出電壓。在v2的負(fù)半周，其極性正好相反，

53、電流從變壓器副邊線(xiàn)圈的下端流出，經(jīng)過(guò)二極管D2，再由二極管D3流回變壓器，所以D1、D4反向截止，D2、D3正向?qū)?。橋式整流電路利用了二極管的單向?qū)щ娦裕盟膫€(gè)二極管，是它們交替導(dǎo)通，從而負(fù)載上始終可以得到一個(gè)單方向的脈動(dòng)電壓。單相橋式整流電路如圖所示：圖4.2.2 單相橋式整流電路3.濾波電路：采用電解電容和二極管并聯(lián)方式濾波，電容兩端電壓升高時(shí)，電容充電，電壓降低時(shí)，電容放電，讓電壓降低時(shí)的坡度變得平緩，從而起到濾波的作用。這里選用電解電容是因?yàn)殡娊怆娙輪挝惑w積的電容量非常大，能比其它種類(lèi)的電容大幾十到數(shù)百倍，并且其額定的容量可以做到非常大，價(jià)格比其它種類(lèi)相比具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠浣M

54、成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。電解電容并聯(lián)二極管，有效防止了電壓反相。濾波電路如圖所示：圖4.2.3 濾波電路47805三端穩(wěn)壓集成芯片：電子產(chǎn)品中，常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78 系列和負(fù)電壓輸出的79系列三端穩(wěn)壓器。 MC78M05CT將輸出電壓穩(wěn)定在+5V上，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。 (b)圖4.2.4 7805三端穩(wěn)壓芯片引腳圖圖4.2.5 電源電路總設(shè)計(jì)圖4.3 按鍵信號(hào)輸入電路按鍵所用開(kāi)關(guān)為機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開(kāi)、閉合時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開(kāi)時(shí)也不會(huì)一下子斷開(kāi)。因而在閉合及斷開(kāi)的瞬間均

55、伴隨有一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為5ms10ms。鍵抖動(dòng)會(huì)引起一次按鍵被誤讀多次。為確保CPU對(duì)鍵的一次閉合僅作一次處理，必須去除鍵抖動(dòng)。在鍵閉合穩(wěn)定時(shí)讀取鍵的狀態(tài)，并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理。圖4.3.1 按鍵抖動(dòng)原理圖按鍵的消抖，可用硬件或軟件兩種方法硬件消抖。在鍵數(shù)較少時(shí)可用硬件方法消除鍵抖動(dòng)。下圖所示的RS觸發(fā)器為常用的硬件去抖。圖4.3.1硬件消抖原理兩個(gè)“與非”門(mén)構(gòu)成一個(gè)RS觸發(fā)器。當(dāng)按鍵未按下時(shí)，輸出為0;當(dāng)鍵按下時(shí)，輸出為1。此時(shí)即使用按鍵的機(jī)械性能，使按鍵因彈性抖動(dòng)而產(chǎn)生瞬時(shí)斷開(kāi)（抖動(dòng)跳開(kāi)B），只要按鍵不返回原始狀態(tài)A，雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)不改

56、變，輸出保持為0，不會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)的波形。也就是說(shuō)，即使B點(diǎn)的電壓波形是抖動(dòng)的，但經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)電路之后，其輸出為正規(guī)的矩形波。這一點(diǎn)通過(guò)分析RS觸發(fā)器的工作過(guò)程很容易得到驗(yàn)證。軟件消抖。如果按鍵較多，常用軟件方法去抖，即檢測(cè)出鍵閉合后執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序，5ms10ms的延時(shí)，讓前沿抖動(dòng)消失后再一次檢測(cè)鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)為真正有鍵按下。當(dāng)檢測(cè)到按鍵釋放后，也要給5ms10ms的延時(shí)，待后沿抖動(dòng)消失后才能轉(zhuǎn)入該鍵的處理程序。一般來(lái)說(shuō)，軟件消抖的方法是不斷檢測(cè)按鍵值，直到按鍵值穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)方法：假設(shè)未按鍵時(shí)輸入1，按鍵后輸入為0，抖動(dòng)時(shí)不定?？梢宰鲆韵聶z測(cè)：檢測(cè)到按鍵輸入為0之后，延時(shí)5m

57、s10ms，再次檢測(cè)，如果按鍵還為0，那么就認(rèn)為有按鍵輸入。延時(shí)的5ms10ms恰好避開(kāi)了抖動(dòng)期。本設(shè)計(jì)使用軟件消抖的方法。圖4.3.1 按鍵信號(hào)輸入電路圖鍵盤(pán)功能說(shuō)明S1：模式設(shè)置鍵，按一下進(jìn)入到溫度系統(tǒng)設(shè)置狀態(tài)。S2：步進(jìn)加鍵，每按一下，要設(shè)置的限制值加5。S3：步進(jìn)減鍵，每按一下，要設(shè)置的限制值減5。S4：確定鍵，確定前面所設(shè)的溫度值。4.4 紅外遙控電路 圖4.4.1紅外遙控發(fā)送端電路圖4.5 溫度傳感器電路DS18B20 接線(xiàn)方式有兩種：第一種方法，當(dāng)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝到E2存儲(chǔ)器操作時(shí)，給I/O線(xiàn)提供一個(gè)強(qiáng)上拉。用MOSFET把I/O線(xiàn)直接拉到電源上就可以實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)圖2。在發(fā)出任何涉

58、及拷貝到E2存儲(chǔ)器或啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換的協(xié)議之后，必須在最多10s之內(nèi)把I/O線(xiàn)轉(zhuǎn)換到強(qiáng)上拉。使用寄生電源方式時(shí)，VDD引腳必須接地。圖4.5.1 DS18B20寄生電源接線(xiàn)方式另一種給DS1820供電的方法是從VDD引腳接入一個(gè)外部電源。這樣做的好處是I/O線(xiàn)上不需要加強(qiáng)上拉，而且總線(xiàn)控制器不用在溫度轉(zhuǎn)換期間總保持高電平。這樣在轉(zhuǎn)換期間可以允許在單線(xiàn)總線(xiàn)上進(jìn)行其他數(shù)據(jù)往來(lái)。另外，在單線(xiàn)總線(xiàn)上可以?huà)烊我舛嗥珼S1820，而且如果它們都使用外部電源的話(huà)，就可以先發(fā)一個(gè)SkipROM命令，再接一個(gè)ConvertT命令，讓它們同時(shí)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換。注意當(dāng)加上外部電源時(shí)，GND引腳不能懸空。圖4.5.1 DS1

59、8B20外部電源接線(xiàn)方式本設(shè)計(jì)使用的接線(xiàn)方式為第二種外部電源接線(xiàn)方式。4.6 顯示電路圖4.6.1 液晶顯示電路圖 4.7 報(bào)警電路當(dāng)引腳為低電平時(shí)，蜂鳴器響，也就是說(shuō)，如果溫度超過(guò)上限值時(shí)，通過(guò)DS18B20報(bào)警信號(hào)使單片機(jī)內(nèi)部引腳口拉低，高電平時(shí)，蜂鳴器響聲停止。從而達(dá)到報(bào)警作用。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.515V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.52.5kHZ的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老

60、化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。圖4.7.1 報(bào)警電路圖4.8 繼電器加熱電路控制電路就是用I/O口控制繼電器線(xiàn)圈，繼電器來(lái)控制加熱器。來(lái)達(dá)到加熱的目的，通過(guò)繼電器根據(jù)單片機(jī)從DS18B20讀入的數(shù)據(jù)打開(kāi)和閉合來(lái)達(dá)到控制飲水機(jī)溫度的控制，下圖為部分控制電路。圖4.8.1 執(zhí)行加熱電路圖 固態(tài)繼電器是一種無(wú)觸點(diǎn)通斷型電子開(kāi)關(guān)，是四端有源器件，其中兩個(gè)端子為控制輸入端，另外兩個(gè)為輸出受控端。為了實(shí)現(xiàn)輸入與輸出的隔離，器件采用了高耐壓的光耦合器。當(dāng)輸入信號(hào)有效時(shí)，電路呈導(dǎo)通狀態(tài)，反之，呈斷開(kāi)狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似電磁繼電器的開(kāi)關(guān)功能。固態(tài)繼電器將MOSFET、GTR、普通晶閘管等組合在一起與觸發(fā)