柴油发动机冷却水温控制系统的硬件设计-毕业设计__论文(编辑修改稿)

柴油发动机冷却水温控制系统的硬件设计-毕业设计__论文(编辑修改稿)内容摘要：

写选通 ) 表 2 AT89S52 P3口第二功能表 RST: 复位输入。 晶振工作时， RST 脚持续 2 个机器周期高电平将使单片机复位。 看门狗计时完成后， RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平。 特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能无效。 DISRTO 默认状态下，复位高电平有效。 ALE/PROG：地址锁存控制信号（ ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。 在 flash 编程时，此引脚（ PROG）也用作编程输入脉冲。 在一般情况下， ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部 定时器或时钟使用。 然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时， ALE 脉冲将会跳过。 PSEN:外部程序存储器选通信号（ PSEN）是外部程序存储器选通信号。 当 AT89S52 从外部程序存储器执行外部代码时， PSEN 在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时， PSEN 将不被激活。 EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。 为使能从 0000H 到 FFFFH 的外部程序存储器读取指令， EA 必须接 GND。 为了执行内部程序指令， EA 应该接 VCC。 在 flash 编程期间， EA 也接收 12 伏 VPP 电压。 XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。 温度采集电路设计 1．一般说明 DS18B20 是采用 “1wire”一线总线传输数据的集成温度传感器 ,信息经过单线接口送入 DS18B20 或从 DS18B20 送出，因此从中央处理器到 DS18B20 仅需连接一条线。 可采用外部电源供电，也可采用总线供电方式，此时，把 VDD 连接在一起作为数字电源。 因为每一个 DS18B20 有唯一的系列号（ silicon serial number），因此 多个DS18B20 可以存在于同一条单线总线上，这允许在许多地方放置温度灵敏器件。 此特性的应用范围包括 HVAC 环境控制，建筑物、设备或机械内的温度检测，以及过程监视和控制中的温度检测。 2．特性 （ 1）独特的单线接口，只需一个引脚即可通信 （ 2）多点 (multidrop)能力使分布式温度检测应用得以简化 （ 3）不需要外部元器件 （ 4）可用数据线供电 （ 5）在 1 秒内（典型值）把温度变换为数字 （ 6）用户可定义的，非易失性的 温度告警设置 （ 7）告警搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件（温度告警情况） 3．引脚排列如图 6。 DS18B20 的引脚说明如表 3： 图 6 DS18B20引脚排列 引 脚 符 号 说 明 1 GND 地 2 DQ 单线运用的数据输入 /输出引脚漏极开路 3 VCC 可选 VDD 引脚两种供电方式 表 3 DS18B20的引脚说明 4．内部结构 DS18B20 内部结构如图 7 所示，主要由 4 部分组成： 64 位 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL、配置寄存器。 器件从单线的通信线取得其电源，在信号线为高电平的时间周期内，把能量贮存在内部的电容器中，在单信号线为低电平的时间期内断开此电源，直到信号线变为高电平重新接上寄生（电容）电源为止。 作 为另一种可供选择的方法， DS18B20 也可用外部 5V电源供电。 与 DS18B20 的通信经过一个单线接口。 在单线接口情况下，在 ROM 操作未定建立之前不能使用存贮器和控制操作。 主机必须首先提供五种 ROM 操作命令之一：（ 1） Read ROM(读 ROM)，（ 2） Match ROM(符 合 ROM),（ 3） Search ROM(搜索 ROM), （ 4)Skip ROM(跳过 ROM),或（ 5） Alarm Search(告警搜索 )。 这些命令对每一器件的 64 位激光 ROM 部分进行操作。 如果在单线上有许多器件，那么可以挑选出一个特定的器件，并给总线上的主机指示存在多少器件及其类型。 在成功地执行了 ROM 操作序列之后，可使用存贮器和控制操作，然后主机可以提供六种存贮器和控制操作命令之一。 一个控制操作命令指示 DS18B20 完成温度测量。 该测量的结果将放入 DS18B20 的高速暂存（便笺式）存贮器（ Scratchpad memory）通过发出 读暂存存储器内容的存储器操作命令可以读出此结果。 每一温度告警触发 TH 和 TL构成一个字节的 EEPROM。 如果不对 DS18B20 施加告警搜索命令，这些寄存器可用作通用用户存储器。 使用存储器操作命令可以写 TH 和 TL。 对这些寄存器的读访问通过便笺存储器。 所有数据均以最低有效位在前的方式被读写。 DS18B20 内部有一个 64 位的 ROM 区，其中前 8 位为该器件的序列号，接下来 48 是该器件的编号，每个器件都不一样，用于在一线总线上连接多传感器时进图 7 DS18B20内部结 构图 行对象识别，第 8 位是前 56 位的 CRC 校验码。 接下来是 RAM 区和 EERAM 区。 RAM 前五个字节分别为 LSB、 MSB、 TH、 TL 和 CONFIG 值，分别表示温度测量值的低位字节、高位字节、温度高温低温报警和使用传感器分辨率设置位。 EERAM分别用于 TH 和 TL 的数据保存。 每次上电时，数据会自动从 EERAM 拷贝到 TH和 TL 中。 fonfrg 值的数据格式如表 4： 表 4 fonfrg数据格式 低五位一直都是 1 ， TM 是测试模式位，用于设置 DS18B20 在工作模式还是在测试模式。 在 DS18B20 出厂时该位被设置为 0， 用户不要去改动。 R1 和 R0 用来设置分辨率，如表 5 所示：（ DS18B20 出厂时被设置为 12 位） 表 5分辨率设置表 DS18B20 有两种供电方式， 第一种方法是寄生电源方式。 当发生温度变换时，在 I/O 口提供一强的上拉电阻，如图 8 所示。 通过使用一个 MOSFET 把 I/O 线直接拉到电源可达到这一点。 当使用该方式时VDD 引脚连接到地。 向 DS18B20 供电的另一种方法是通过使用连接到 VDD 引脚图 8 寄生电源供电方式 TM 0 R1 R0 1 1 1 1 1 表 fonfrg数据格式 R1 R0 分辨率 温度最大转换时间 0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms 的外部电源，如图 9 所示。 这种方法的优点是在 I/O 线 上不要求强的上拉。 总线上主机不需向上连接便在温度变换期间使线保持高电平。 这就允许在变换时间内其他数据在单线上传送。 此外，在单线总线上可以放置任何数目的 DS18B20,而且如果它们都使用外部电源，那么通过发出跳过（ Skip） ROM 命令和接着发出 (Convert)T 命令，可以同时完成温度变换。 需要注意的是，只要外部电源处于工作状态， GND 引脚不可悬空。 DS18B20 具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用处理器 I/O 端口少等优点 , 应用方便灵活，在常温测量中有较大优势，与 Lon Works 现场总线结合应用前景更加广阔，如在工业过程、空调系统、智能楼宇等领域的温度测量会有广泛的应用。 显示电路 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个 “8” 可分为 1 位、 2位、4 位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。 共阳数码 管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极 (COM)的数码管。 共阳数码管在应用时应将公共极 COM 接到 +5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。 当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。 共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极 (COM)的数码管。 共阴数码管在应用时应将公共极 COM 接到地线 GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。 当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。 数码管是显示 部分 ，通过对其不同的管脚输入相对的电流会使其发亮，从而显示出数字。 能够显示、时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。 图 9 外部电源供电方式 由于它的价格便宜，使用简单，在电器，特别是家电领域应用极为广泛，其他家电也用液晶屏与荧光屏。 数码管的驱动 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 1. 静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。 静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的 I/O 端口进行驱动，或者使用如 BCD 码二 十进制译码器译码进行驱动。 静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用 I/O 端口多，如驱动 5 个数码管静态显示则需要 58 ＝ 40 根 I/O端口来驱动，要知道一个 89S51单片机可用的 I/O端口才 32 个呢：），实际应用时必须 增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。 2. 动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的 8个显示笔划 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极 COM 增加位选通控制电路，位选通由各自独立的 I/O 线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通 COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不 会亮。 通过分时轮流控制各个数码管的 的 COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。 在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为 1～ 2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 本设计采用动态显示驱动方式，其电路如图 10： 图 10 数码管驱动电路 数码管静态显示原理 数码管静态显示的特点是每个数 码管的段选必须接一个 8位数据线来保持显示的字码。 当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。 这种方法的优点是占用 CPU 时间少，显示便于监测和控制。 缺点是硬件电路比较复杂，成本较高。 数码管动态显示原理 数码管动态显示程序包含显示数字、部分字母符号、小数点、数码管闪烁、数码管消隐等。 其它程序输出到显示程序的数据既可以是 BCD 码、二进制码、 ASCII码、自定义显示码等。 假设显示的符号与数据的对应关系如下： 显示符号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 数据 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 显示符号 A B C D E F H 全亮 全暗 数据 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH 10H 11H 12H 13H 由硬件电路工作原理可知，为了显示稳定的数据，每秒必须显示数据 50 次以上，才能达到预期目的。 图 11 数码管电路 输出报警电路设计 如图 12 是一个报警驱动电路，报警电平由 P17 控制，当测量温度高于设定值时， P17 输出为高电平，三极管基极为高电平， Q5 导通，蜂鸣器报警。 图 12 报警电路 继电器控制系统 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路。