基于单片机的恒温箱智能控制系统的设计

基于单片机的恒温箱智能控制系统的设计内容摘要：

AD590放大电路 电路分析： AD590 的输出电流 I=（ 273+T） μA （ T 为摄 氏温度），因此测量的电压 V为（ 273+T） μA179。 10K= （ +T/100） V。 为了测量 电压 需要 使输出电流 I 不分流出来，使用电压跟随器 ， 其输出电压 V2 等于输入电压 V。 然后 使用差动 的 放大器 ， 其输出 Vo为（ 100K/10K） 179。 （ V2V1） =T/10，假设温度 为摄氏 28℃ ， 则 输出电压 是 ，输出 的 电压接 A/D转换器，那么 A/D转换 器 输出的数字 值 就 与 摄氏温度成比例线 性 关系。 AD 的选择及接口电路 A/D、 D/A 转换器是过程 控制 及仪器仪表、 工控 设备等检测与控制装置中应用 非常 广泛的器件。 由于 大规 模集成 的 电路技术 发展，各种高精度 的 、低功耗 的 、可编程 的 、低成本的 A/D 转换器不 停 推出， 这促使 微机控制 的 系统电路更加 的 简洁，更高可靠性。 TLC2543 的介绍 TLC2543 是 11 个输入端的 12 位开关电容逐次逼近模 /数转换器，具有转换速度 快、稳定性好、 分辨率高、 与微处理器接口简单等优点。 TLC2543 与单片机接口电路 TLC2543 与单片机接口电路如图 35 所示。 AIN01Vcc20EOC19I/O CLOCK18DATA IN17DATA OUT16CS15REF+14REF13AIN1012AIN911AIN12AIN23AIN34AIN45AIN56AIN67AIN78AIN89GND10TLC2543VCCVCCA_IN 图 35 TLC2543与单片机接口电路 AT89C52 最小系统设计 单片机系统概述 AT89C52 是一种高性能低功耗的采用 CMOS 工艺制造的 8 位微控制器，它提供下列标准特征： 片内含 8k 的可反复擦写的 ROM和 256179。 8bit 内部 RAM， 32条I/O 线， 3 个 16 位可编程定时 /计数器中断 ， 2 个外部中断源，共 8 个中断源 ，片上震荡器和时钟电路。 178。 P0 口：双向 8位三态 I/O 口，可驱动 8个 LS型 TTL 负载。 当 P0口访问外部程序存储器或数据存储器时，它还可设定成地址数据总线复用的形式。 在这种模式下， P0 口具有内部上拉电阻。 在 EPROM 编程时， P0 口接收指令字节，同时输出指令字节在程序校验时需要外接上拉电阻。 178。 P1 口：内部带有上拉电阻的 8 位准双向 I/O 口，可驱动 4 个 LS 型 TTL负载。 当对 P1 口写 1 时，它们被内部的上拉电阻拉升为高电平，此时可以作为输入端使用。 当作为输入端使用时， P1 口因为内部存在上拉电阻，所以当外部被拉低时会输出一个低电流（ IIL）。 178。 P2 口：内部带有上拉电阻的 8 位双准向 I/O 口，与地址总线（高 8 位）复用，能驱动 4 个 LS 型 TTL 负载。 P2 口在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器时， P2 口送出高 8 位地址数据。 在这种情况下， P2 口使用强大的内部上拉电阻功能。 当利用 8 位地址线访问外部数据存 储器时， P2 口输出特殊功能寄存器的内容。 178。 P3 口：内部带有上拉电阻的 8 位准双向 I/O 口，双功能复用口，能驱动 4个 LS 型 TTL负载。 当向 P3 口写 1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。 作为输入口，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（ IIL）。 ?RST：复位输入， 在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位。 ?ALE/ PROG————： ALE 为地 址锁存允许信号，当访问外部存储器时， ALE 输出信号的负跳沿用于单片机发出的低 8位地址经外部锁存器的锁存控制信号； PROG———— 位 本脚第二功能，在对内 EPROM 编程写入时，此引脚作为编程脉冲输入端。 ?PSEN———— ：程序存储允许时外部程序存储器的读选通信号。 当 AT89C52 执行外部程序存储器的指令时，每个机器周期 两次有效，除了当访问外部数据存储器时，将跳过两个信号。 ?EA——/VPP： EA——功能为内外程序存储器选择控制端，当 EA——=0 时，则只使用片外ROM；当 EA—— =1 时，则允许使用片内 ROM。 VPP 为本脚的第二功能，当执行内部编程指令时， 应该接到 VCC端。 硬件接口电路的设计 复位是单片机的初始化操作。 单片机应用系统在上电启动运行是，都需要先复位。 其作用是使 CPU 和系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。 因而，复位是很重要的操作方式。 但由于本身是不能自动进行复位的必 须 配合相应的外部复位电路才能实现。 液晶显示电路 大多数的数字系统都有人机接口模块，本系统也不例外，本系统的显示部分使用 的是 TM240128A液晶显示模块， TM240128A是内藏 T6963C控制器的 240179。 128点阵图形液晶显示模块，在 LCD 板中还有行列驱动器， 8KB随机存储器，控制电路和时序电路等，通过对 T6963C 的编程，可以实现点阵式 LCD 的各种应用。 TM240128A 主要技术和性能如下： 电源： VDD：＋ 5V177。 10%；模块内可自带 10V 负压，用于 LCD 的驱动电压； 显示内容： 240（列）179。 128（行）点； 全屏幕点阵； 带 8K 外部数据存储器（其地址由软件设定）； 其接口适配 8080 系列和 Z80 系列 MPU 的控制时序； 驱动方式： 1/128 DUTY， 1/9 BIAS； 工作温度：－ 10℃～＋ 60℃；存储温度：－ 20℃～＋ 70℃； 模块可带 LED或 EL 背光；背光电流≤ 100mA； 60’ CLOCK 显示。 TM240128A 与单片机接口电路如图 36所示。 FG1Vss2Vcc3Vo4WR5RD6CE7C/D8RET9DB010DB111DB212DB313DB414DB515DB616DB717FS18Vout19BLA20BLK21液晶 TM240128AVCCVCCVCCVCCR1K 图 36 TM240128A 与单片机接口电路 其内部没有中文字库，所以在显示中文时，对其进行图形方式写屏，其取模方式如图 37 TM240128A 字模所示。 图 37 TM240128A字模 其取模的方式为：左上－左下－ 右上－右下。 共十六个字符串型代码，因此这样程序的代码会很长，所以在本系统的设计中，由于 AT89C52 的内部存储器容量有限，不可以用过多的汉字显示。 还因为单片机的处理速度不是很高，所以汉字要尽量使用静态显示，在程序运行时只对动态的数据进行刷新。 键盘接口电路 对于数字系统，其输入部分大多为键盘，键盘的形式有很多种，一般分为两类，独立式和矩阵式。 矩阵 键盘由一组排列成矩阵形式的按键开关组成，通常有编码键盘和非编码 键盘两种类型。 在键盘数目较多的系统中，还要使用键盘专用芯片。 （ 1） 编码键盘 编码键盘中 某个键按下后，能够提供与该键相对应的编码信息。 它的缺点是硬件设备随着键数的增加而增加。 （ 2） 非编码键盘 它是用较为简单的硬件和一套专用程序来识别按下键的位置，并提供与按下键相对应的中间代码，然后再把中间代码转换成要对应的编码。 由于键盘通常排列成矩阵格式，因此可以用硬件或软件的方法对行、列分别进行扫描去查找按动的键。 常用的方法有： (1)行反转法 (2)行扫描法 (3)行列扫描法 本文所设计的智能控制系统还要有数据的选择，设定值的增加、减少，本系统信息输入量小，所以采用三键式的输入，其电路图如图 38 按 键电路图所示。 SEL K1ADD K2DEC K3 图 38 系统按键电路 本系统使用 P1 口，不使用上拉电阻，其工作原理是：按键在没有按下时，I/0 口出现的是高电平，当按下时 I/O 口会出现低电平，为了减少硬件资源，在硬件中没有使用消抖电路，在程序中，可以使用软件编程的方法进行消抖。 其中，“ SEL”键为系统的选择按钮，“ ADD”为设定值加键，“ DEC”为设定值减键。 当按下“ SEL”键时，系统对设定温度、上限报警温度、下限报警温度进行选择。 当按下“ ADD” 键时，系统设定值加一，当按下“ DEC”键时，系统设定值减一。 报警电路 设计 报警电路采用一个小功率三极管 Q1 驱动蜂鸣器，当单片机接收到超过上限温度信号或下限温度信号时，单片机输出高电平， Q1导通，是蜂鸣器通电工作，发出报警声。 同时，液晶显示出此时的实时温度。 报警电路如图 39 所示。 1KVCC蜂鸣器Q19013 图 39 系统报警电路 强电控制及过零检测电路 电热丝的控制电路 在本系统中，因为被控制电路为市电 220V 强电，所以在微电控制强电的电路中，要用到隔离电路对开关信号进行隔离，较为常用的是光电耦合器。 光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电 — 光 — 电转换 的 器件。 光电耦合器的测试 可 用万用表判断好坏，断开输入端电源，用 R179。 1k 档测 2脚电阻，正向电阻为几百欧，反向电阻几十千欧， 4 脚间电阻应为无限大。 2 脚与 4 脚间任意一组，阻值为无限大，输入端接通电源后， 4 脚的电阻很小。 调节 RP， 4间脚电阻发生变化，说明该器件是好的。 注：不能用 R179。 10k 档，否则导致发射管击穿。 在本系统中用到的是 TLP5211 光耦，其控制电路如图 310 所示。 SCRTLP5211VCC1KHEATQ2901310KVCC(9V)1+2J1220V 图 310 光耦控制电路 由于 光电耦合器 的受控端的驱动电流不是很大，而晶闸管的导通电流比较大，所以在 光电耦合器 的输出端接入一个三极管，来增加晶闸管的驱动电流。 过零检测电路 工频电压是一个交流电压，所以每个 秒也就是半个周期后都有一个 0V的电压，而我们要控制晶闸管的方法也就是以此处为切入点，来控制晶闸管的导通角，达到控制加在电热丝两端的电压的有效值的目的。 由于 2。