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DZ214
单片机
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DZ214单片机控制制冷机来达到控制温度,DZ214,单片机,控制,制冷机,达到,温度
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长春工业大学毕业论文目 录目 录1第一章 绪论31.1 选题背景31.2 压缩机的分类和工作原理61.2.1 空气压缩机的分类61.2.2 空压机的组成及工作原理71.3 制冷机温度控制要求8第二章 方案论证10第三章 单片机123.1 AT89C51单片机简介123.2 主要性能参数123.3 主要功能特性概述133.4 引脚功能说明133.5 时钟振荡器15第四章 硬件电路设计164.1 温度测量环节的设计164.1.1温度传感器AD590174.1.2 电压跟随器-通用运放UA741184.1.3运算放大器0P-07194.1.4 A/D转换器 ADC0809194.2 可编程并行接口8255设计224.2.1并行通信与接口224.2.2 8255的编程结构234.2.3 8255的引脚功能244.2.4 8255A的工作方式254.3 显示电路设计274.3.1 键盘部分设计274.3.2显示环节部分设计274.4 复位及看门狗电路设计284.4.1 DS1232的结构及特点284.4.2 DS1232的功能294.4.3使用注意事项304.5 时钟芯片电路设计304.5.1 DS1307实时时钟简介314.6电源系统设计344.7驱动器的选用364.8 光电隔离374.9 控制电路的设计384.9.1 电磁继电器394.9.2 压力继电器的选择394.9.3 热继电器39第五章 程序设计405.1主程序：主要实现制冷机的温度控制工艺405.2温度控制子程序455.3将显示缓冲区中的温度值送显示子程序465.4 压力，负载消斗子程序485.5 键值子流程495.6 排水测试处理子程序505.7 是否有键按下判断子程序51第六章 软件设计部分52总 结64致 谢65参考文献67第一章 绪论1.1 选题背景本设计是利用单片机控制制冷机来达到控制温度的目的.制冷机是我国目前各行业技术改造和进行设备引进所急需的配套设备，也是提高产品质量，企业升级的重要设备。广泛的应用与汽车，机械，纺织，化工，仪器仪表，电子，医疗卫生等行业。在工业上，压缩空气作为一种仅次于电力的第二大动力源，以被广大企业界所公认压缩式制冷机：该种制冷机由电动机提供机械能，通过压缩机对制冷系统作功。制冷系统利用低沸点的制冷剂，蒸发时，吸收汽化热的原理制成的。其优点是寿命长，使用方便，目前世界上9195的制冷机属于这一类。一般制冷机的绝大多数都是压缩型。吸收型属于少数。压缩型的制冷机中的液体制冷剂在蒸发器中蒸发，变成制冷剂气体。这气体被活塞和气缸组成的压缩机压缩后导入冷凝器中，在这里气体再被冷凝器成为液体制冷剂。压缩机中电动机的旋转运动转换为往复运动，气缸中的制冷剂被往复运动所压缩。也就是说压缩机相当于人体的心脏，起到了循环血液的作用如下图就是一个封闭式压缩机。 图1.1 封闭式压缩机封闭型压缩机的电动机是直接和压缩部分相连接的。压缩机全体成为一个整体装起来，另外为了避免产生热量，以致温度上升，电动机用制冷机油和制冷气体进行冷却。国外溴化锂制冷机的发展过程美国是溴化锂制冷机的创始国，目前日本、前苏联等国的溴冷机也都有较大的发展。美国开利公司于1945年试制出第一台制冷量为523KW（45104kcal/h）的单效溴冷机，开创了利用溴化锂水溶液为工质对做为吸收剂的吸收式制冷新领域。美国不仅创造了单效溴冷机，而且在世界上又率先研制出了双效溴冷机。现已研制出了直燃型、热水型和太阳能型等新型溴冷机。同时还研制了冷温水机组和吸收式热泵等新机组。日本一家汽车公司于1959年研制出制冷量为689KW（60104kcal/h）的单效溴冷机，1962年茬原制造所又研制出双效溴冷机。日本溴冷机无论在生产数量、性能指标、应用范围和新技术、新产品研制等方面，均超过了美国，成为世界上溴冷机研究与生产领先的国家。特别是燃气两效温水机组的产量很大，约占世界上溴冷机生产总台数的2/3；目前已致力于第三种吸收式热泵和溴化锂热电并供机组的研制工作。前苏联奔萨化工厂于1965年研制出2908KW（250104kcal/h）溴冷机。目前溴冷机的应用范围已从化纤厂扩展到其它纺织厂、橡胶厂酿酒厂、化工厂、冶金厂和核电站。 中国溴化锂制冷机的发展过程我国研制溴冷机起步于60年代初期，至今已有四十多年，其发展过程大体分为四个阶段： 研制阶段 60年代初船舶总公司704所（原六机部704所）、一机部通用机械研究所与高等院校以及设备制造厂通力合作，试制了两台样机。1966年上海第一冷冻机厂试制出了制冷量1160KW（100104kcal/h）全钢结构的单效溴冷机，安装于上海国棉十二厂。60年代末期，许多单位都着手研制单效溴冷机，这一研制工作持续到了70年代初期。单效机生产应用阶段 70年代初先后有上海、青岛、天津、北京和长沙等地的棉纺厂为了适应生产的需要，各自设计与制造了单效溴冷机。继而更多地区也都自行设计制造单效溴冷机，尤以上海、天津两地更为突出。以天津为例，70年代初至80年代初，制造出3480KW（300104kcal/h）大型溴冷机七台，总制冷能力达到24360KW（2100104kcal/h）。单效溴冷机在这一时期虽然有了较大发展，但仍有许多问题尚待解决，如严重的腐蚀、冷量的衰减和机器的寿命等，限制了溴冷机的进一步发展。 双效机生产应用阶段 80年代初期开始研制双效溴冷机，并于1982年由开封通用机械厂生产出1744KW（150104kcal/h）双效溴冷机组。双效机组的热力系数可提高到1.1以上，而单效机组一般为0.60.7，双效机组的蒸汽单耗比单效机减少约1/2，冷却水量减少约1/3，是值得提倡的节能型制冷机组。86年我厂研制出省内首台双效溴冷机1160KW（100104kcal/h）并首家通过省级鉴定。 多种新型机研制应用阶段 80年代末期国家计委提出，凡有蒸汽等热源的地区要发展溴冷机；1991年我国在世界禁用氟里昂（CFC）生产与使用的“蒙特利尔议定书”上签了字，这对进一步发展溴冷机创造了良好条件。大专院校、科研院所和制造厂家共同协力，一方面在加紧改进与提高双效溴冷机的加工技术和性能水平，另一方面也竟相研制新型的多种溴冷机。现已推出的和正在研制的有热水型、直燃型、低压型、降膜式溴冷机和吸收式热泵等。 溴化锂溶液的特性在溴化锂吸收式制冷机中，水作为制冷剂用来产生冷效应，溴化锂溶液作为吸收剂，用来吸收产生冷效应后的冷剂蒸汽。因此，水和溴化锂溶液组成制冷机中的工质对。 溴化锂水溶液是由固体的溴化锂溶质溶解在水溶剂中而成。常压下，水的沸点是100，而溴化锂的沸点为1265。供制冷机应用的溴化锂，一般以水溶液的形式供应。性状为无色透明液体；浓度不低于50；水溶液PH值8以上。20时溴化锂溶解至饱和时量为111.2克，即溴化锂的溶解度为111.2克。溶解度的大小与溶质和溶剂的特性的关，还于温度有关，一般随温度升高而增大，当温度降低时，溶解度减小，溶液中会有溴化锂的晶体析出而形成结晶现象。这一点在溴冷机中是非常重要，运行中必须注意结晶现象，否则常会由此影响制冷机的正常运行。溴化锂溶液对普通金属有腐蚀作用。尤其在有氧气存在的情况下腐蚀更为严重。溴化锂制冷原理溴化锂吸收式制冷原理和蒸汽压缩制冷原理有相同之处，都是利用液态制冷剂在低温、低压条件下，蒸发、汽化吸收载冷剂的热负荷，产生制冷效应。所不同的是，溴化锂吸收式制冷是在利用“溴化锂-水”组成的二元溶液为工质对，完成制冷循环的。 在溴化锂吸收式制冷机内循环的二元工质中，水是制冷剂。水在真空状态下蒸发，具有较低的蒸发温度（6），从而吸收载冷剂热负荷，使之温度降低。溴化锂水溶液是吸收剂，在常温和低温下强烈地吸收水蒸气，但在高温下又能将其吸收的水分释放出来。吸收与释放周而复始制冷循环不断。制冷过程中的热能为蒸汽，也可叫动力。传统的测控方法，由于从测量到显示采用模拟方式，数据采集速度慢，不具备实时性，抗干扰能力差。精度测量完全依赖于硬件特性，因为不具备软件线性化处理功能，传感器的非线性严重影响测控精度。而采用线性化好的传感器又增加了测控系统成本，因此，为保证安全生产，提高生产效率，必须对传统的测控方法加以改进。自单片机问世以来，与其相关的测控仪器也应运而生，尤其是数字测控技术单片机的结合。单片机技术的发展更是以高效率。高精度，多功能的优势逐渐取代传统工业生产过程的模拟测试手段。与传统的测控技术相比，智能化测控系统具有以下几个优点：（1）具有高精度，高灵敏性和高可靠性等优点。（2）具有直观，操作方便等功能。（3）具有很强的抗干扰能力。（4）可高速采集数据，具有实时性。（5）具有数据智能化处理功能，一般具有自动校零和自动处理功能。（6）具有自动循环检测和自动诊断能力。1.2 压缩机的分类和工作原理1.2.1 空气压缩机的分类空气机分为：1、速度式；2、容积式；容积式又分为回转式和往复式；回转式：（1）转子式；（2）螺杆式；（3）滑片式。往复式：（1）活塞式；（2）膜式。空气压缩机按工作原理可分为速度式和容积式两大类。速度式：是靠气体在高速旋转叶轮的作用，得到较大的动能，随后在扩压装置中急剧降速，使气体的动能转变成势能，从而提高气体压力。速度式主要有离心式和轴流式两种基本型式。容积式：是通过直接压缩气体，使气体容积缩小而达到提高气体压力的目的、容积式根据气缸测活塞的特点又分为回转式和往复式两类。氧舱配制的空压机多数采用容积式。回转式：活塞作旋转运动，活塞又称为转干，转子数量不等，气缸形状不一。回转式包括有转子式、螺杆式、滑片式等。往复式：活塞做往复运动，气缸呈圆筒形。往复式包括有活塞式和膜式两种，其中活塞式是目前应用最广泛的一种类型。氧舱用空压机绝大多数采用活塞式。活塞式空压机的分类、型号表示方法、结构特点及工作原理介绍如下：活塞式空压机一般以排气压力、排气量（容积流量）、结构型式和结构特点进行分类。1按排气压力高低分为：低压空压机 排气压力1.0MPa中压空压机 1.0MPa排气压力10MPa高压空压机 10MPa排气压力100MPa2接排气量大小分为：小型空压机 1m3min排气量10m3min中型空压机 10m3min排气量100m3min大型空压机 排气量100m3min空压机的排气量指吸入状态自由气体流量。一般规定：轴功率15KW、排气压力1.4MPa为微型空压机。3按气缸中心线与地面相对位置分为：立式空压机气缸中心线与地面垂直布置。角度式空压机气缸中心线与地面成一定角度（V型、W型、L型等）。卧式空压机气缸中心线与地面平行，气缸布置在曲轴一侧。对动平衡式空压机气缸中心线与地面平行，气缸对称布置在曲轴两侧。4. 按结构特点分为：单作用气体仅在活塞一侧被压缩。双作用气体在活塞两侧被压缩。水冷式指气缸带有冷却水夹套，通水冷却。风冷式气缸外表面铸有散热片，空气冷却。固定式空压机组固定在地基上。移动式空压机组置于移动装置上便于搬移。有油润滑指气缸内注油润滑，运动机构润滑油循环润滑。无油润滑指气缸内不注油润滑，活塞和气缸为干运转，但传动机构由润滑油循环润滑。全无油润滑气缸内传动机构均无油润滑。1.2.2 空压机的组成及工作原理1空压机主要组成部分：机体部分：包括机身（曲轴箱）、曲轴、连杆、十字头等部件，其作用是传递动力，连接基础与气缸部分，将电机轴的旋转运动变成十字头的往复直线运动。压缩部分：包括气缸、活塞、气阀、填料等部件，其作用是形成压缩容积和防止气体泄漏。辅助部分：包括进气滤清器、油水分离器、冷却器、安全阀、气量调节装置、各种指示监控仪表及气、水、油管路系统，其作用是确保空压机安全可靠运行。2空压机的工作原理 空压机的工作过程可分成膨胀、吸入、压缩和排出四个阶段。膨胀：当活塞向下移动时，气缸的容积增大，压力下降，原先存留在气缸中的气体（因余隙容积存在）不断膨胀。吸入：当气缸内压力降到稍小于进气管中的气体压力，进气管中的气体便项开吸气阀片进入气缸内，随着活塞的继续下移，气体不断进入缸内直至活塞下移到最低点（又称内止点）为止。压缩：当活塞从内止点向上移动时，气缸内容积逐渐缩小，即开始将气缸内气体进行压缩。由于吸气阀有止逆作用，放气缸内气体不能倒流向进气管中，排气管中的气体压力在此时仍高于缸内气体压力，所以气缸内气体也无法项开排气阀片，又由于排气阀也有止逆作用，故排气管中的气体也不能进入气缸内，当活塞继续上移时，气缸内容积进一步缩小，使缸内气体压力不断升高。排出：随着活塞继续上移，当气缸内气体压力升高至稍大于排气管中的气体压力时，缸内气体便项开排气阀片进入排气管中，并不断排出，直至活塞移到最上端（又称外止点）为止，然后活塞又开始向下移动，重复上述动作。活塞在气缸内连续不断地往复运动，便气缸循环地吸入和排出气体，活塞的每一次来回称为一个工作循环；活塞从内止点移至外止点的距离叫做活塞行程。1.3 制冷机温度控制要求本文主要设计了温度控制环节，而温度控制环节则要求设备完成后，通过现场的实际测量数据来给出一个更宽的范围以满足系统的要求。制冷机温度控制器的技术要求：1.显示屏：（1）四位显示（2）24小时时间和温度显示（3）故障代码显示2.功能键：（1） 启动/停止：在工作状态启动或停止设备（2） 排水测试：可实现手动和自动排水（3） 状态选择：每按此键一次，进入一种工作状态。每进入一种工作状态，相应的指示灯亮，如此循环进行。（4） 上下限温度调整：在设定选择状态下，设定工作参数。3.工作状态：（1） 连续：按下“启动/停止”键后，设备即开始运行。此状态不受时间，温度控制。正常情况下，只有再次按下此键，设备才能停止。此时，制冷机阀，除霜电磁阀，风扇与压缩机同步。加热器与压缩机同步。（2） 时控：此工作状态受设定时间控制，但于温度设定无关。启动设备后，按制冷时间运行。（3） 温控：此运行状态受温度控制。如果此时气体温度未达到设定下限温度，按下“启动/停止”键后，设备开始运行。当气体温度达到设定下限温度后，自动停机。当气体温度升至上限温度后，设备自动启动。此时的电磁阀，风扇，加热器的工作方式与连续运行状态一致。4.设定：（1） 设定以0.1度为单位，上限温度最高为50度，下限温度最低为-30度，只在温控时有效。（2） 制冷时间设定以小时为单位，最大24小时，最小0.1小时，只在时控时有效。（3） 排水阀打开时间设定以秒为单位最大180秒，最小0秒。排水阀关闭时间以分钟为单位，最大24时，最小0.1分。5.故障显示“（1） 压力超限时，显示屏显示 PE闪烁（2） 过载保护时，显示屏显示CE 闪烁（3） 温度故障时，显示屏显示 TE闪烁（4） 故障指示灯同时提示。第二章 方案论证图 2.1 系统结构框图在现今单片机所集成的部件越来越多，也就是说，单片机的意义只是在于单片集成电路，而不在于其功能了。如果从功能上讲它可以说是万用机。因为是其内部集成了各种应用电路。AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本，所以此方案采用AT89C51八位单片机实现。人们通常将能把非电量转换为电量的器件称为传感器，传感器实质上是一种功能，作用是将来自外界的各种信号转换成电信号。它是实现测试与自动控制系统的首要环节。如果没有传感器对原始参数进行精确可靠的测量，那么，无论是信号转换或信息处理，或者最佳数据的显示和控制都将无法实现。传感器技术是现代信息技术的主要内容之一，信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术。计算机和通信技术发展极快，相当成熟。为了适应现代科学技术的发展，世界众多国家都把传感器技术列为现代的关键技术之。采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适用的。而且使用热敏电阻，需要用到十分复杂的算法，一定程度上增加了软件实现的难度。所以我门用到了温度传感器AD590 AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器，供电电压范围为330V，输出电流223A（-50）423A（+150），灵敏度为1A/。当在电路中串接采样电阻R时，R两端的电压可作为喻出电压。注意R的阻值不能取得太大，以保证AD590两端电压不低于3V。AD590输出电流信号传输距离可达到1km以上。作为一种高阻电流源，最高可达20M，所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差。适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。 Intel 8086/8088 系列的可编程外设接口电路简称PPI，型号为8255，具有24条输入/输出引脚，可编程的通用并行输入/输出借口电路。它是一片使用单一+5V电源的40脚双列直插式大规模集成电路。8255A的通用性强，使用灵活，通过它CPU可直接与外设相连接。8255A具有三个相互独立的输入/输出通道：通道A，通道B，通道C，因本设计中，外部相连接器件多借口多所以将AT89C51与8255A相连接可为外设提供3个8为I/O端口，容许采用同步，异步和中断方式传送I/O数据。键盘采用33阵列，一共九个键，还有一个复位键直接与AT89C51芯片的RESET引脚相连，正好满足十个键的要求。AT89C51对LED的显示，采用八段LED数码显示管，显示接口采用74LS164八位移位寄存器，它的特点是串入并出，可以减少所用89C51的引脚，只需89C51的P3.0与P3.1两个引脚串行输出就可以，以简化结构，节省部线空间，是本设计的最优方案。随着计算机技术的发展，单片微型计算机在工业自动化领域和智能化产品中得到了广泛的应用。如何提高单片机产品的抗干扰能力是产品开发和设计人员所面临和必须解决的问题。关于抗干扰的具体方法在很多书籍和文章中都有较为详尽的论述。美国DALLAS公司生产的“看门狗(WATCHDOG)”集成电陆DS1232具有性能可靠、使用简单、价格低廉的特点，应用在单片机产品中能够很好的提高硬件的抗干扰能力,在实际使用中收到了良好的效果。第三章 单片机3.1 AT89C51单片机简介AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能的CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（REROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储计术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可为你提供许多高性能比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域图3.1 AT89C51引脚图3.2 主要性能参数与MCS- 51 产品指令系统完全兼容4k字节可重擦写Flash闪存存储器1000次擦写周期全静态操作：0Hz24Hz3级加密程序存储器1288字节内部RAM 32个可编程I/O口线2个16位定时/记数器6个中断源可编程串行UART通道低功耗空闲和掉电模式3.3 主要功能特性概述AT89C51提供以下标准功能： 4k字节Flash闪存存储器，128字节内部RAM。32个I/O口线，2个16位定时/记数器，1个5向量2级中断结构。一个全双工串行通信口，片内震荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但容许RAM，定时/记数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但震荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位3.4 引脚功能说明VCC：电源电压GND：地P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对断口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接受指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可做输出口。作输出口使用时。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一个电流IFlash编程和程序校验期间，P1接受低8位地址。P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，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一个电流I在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR指令）时，P2口送出高位地址数据。在访问位地址的外部数据存储器（如执行MOVXR1指令）时，P2口线上的内容（也既特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接受高位地址和其他的控制信号。P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流I，P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 RST：复位输入。当震荡器工作时，引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存应许）输出脉冲用于锁存地址的的撕8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟震荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可以对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（）如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的R0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效：程序储存应许（）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两个有效的信号不出现。EA/VPP：外部访问容许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编辑，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编辑时，该引脚加上+12V的程序容许电源Vpp，当然这必须是该器件使用12V编程电压Vpp。XTAL1：震荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：震荡器反相放大器的输出端。3.5 时钟振荡器AT89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，震荡电路参见图5。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1，C2在接放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1，C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响震荡频率的高低，震荡器工作的稳定性，起振的难易程序及温度温度稳定性，如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30Pf+10Pf，而如果使用陶瓷谐振器建议使用40F+10Pf。用户可以采用外部时钟。在这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空，由于外部时钟信号是通过一个2分频触发器作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。第四章 硬件电路设计4.1 温度测量环节的设计在本系统中，对温度的要求为：显示温度精度为0.1，系统的温度调整范围为-30-50。为了实现本系统的要求，在设计温度测量环节采用以下器件。1.温度传感器：AD5902.电压跟随器：UA7413.运放器：0P-07本环节的设计思想如下： 图4.1 温度测量与A/D转换电路连接图4.1.1温度传感器AD590 对于温度传感器，我们选择了单片集成的温度传感器AD590。常见的感温元件有热电偶、热电阻和半导体等传感器。热电偶的价格便宜，但精度低，需要进行冷端补偿，电路的设计比较复杂；热电阻精度较高，但需要标准稳定电阻是陪才能使用；而半导体温度传感器线路设计简单，精度较高，线性度好，价格适中。AD590为单片集成两端感温电流源，所产生的电流经过电阻网络和多级运算放大器，输出范围在00.6V的电压（温度范围为060）。AD590的特性为：流过器件的电流()等于期间所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：mA/K 式中： 流过器件（AD590）的电流，单位为mA；T热力学温度，单位为K。同时，AD590输出呈现高阻抗，其本身保证在0（即热力学温度273.2K）时，输出电流为273.2。所以当R1和R2的阻值之和为1K时，在AD590的2脚，可以得到273.2mV的电压，且输出电压随温度的变化为1mV/K。在AD590之后连接由运算放大器OP07构成的跟随器，以提高输出负载能力。要想得到输出电压在060时输出为00.6V，必须对信号进行降压和放大。考虑到精度的要求，我们先对跟随器的输出信号经过一级反向放大，再经过一级反向求和降压，最后得到00.6V的电压，且在整个温度范围内保持良好的线性。计算过程如下：060时 调节电位器R7为10K 调节电位器R8，使为2.732V 调节电位器为10K则： 故： 范围为00.6V，在ICL7135的量程范围内但由于AD590的增益有偏差，同时电阻也有误差，因此必须对电路进行调整。调整方法为：为了获取准确的温度值，分别在0（冰水混合物）、100（沸水）和36.5（人体温度）进行温度定标。具体步骤是：把AD590放于冰水混合物中，调节电位器R1，使得跟随器输出电压为273.2mV。依次调节R7、R8，使得运放U2、U3的输出为-2.732V和2.732V。将AD590放入沸水中，调节电位器R11，使得U4输出为1V。同理进行36.5使得定标。4.1.2 电压跟随器-通用运放UA741在系统中为了使前置放大器的前级和后级满足阻抗匹配关系，本系统采用了电压跟随器-通用运放UA741。它接于温度传感器之后，为8脚DIP封装。其引脚排列如图图4.2 UA741引脚图UA741要求双电源供电，即供电范围在（3V-18V），典型供电为15V。最低不要低于3V，但实际上为3V使运放不能正常工作，故一般不要低于5V。10K欧姆电位器用与调整放大器的零点。UA741可用于对速度要求不太高，精度也不太高的场合，一般可在8为A/D和D/A中做放大器。UA741的补偿电容装在封装内部，不许要对外接封装电容。UA741在本系统中的应用连接电路如下图。其放大倍数为-1，它将温度传感器输出的电压信号转化为一稳定的电压信号，输出给运放0P-07。 图4.3 UA741在本系统中的应用电路连接4.1.3运算放大器0P-07低失调运放的输入失调电压温漂a0S和输入失调电流温漂a0S都很小。实际上这类运放的输入电压0S和输入失调电流0S也很西欧啊，因而这类运放的精度也比较高。所以也成为高精度运放。0P-07采用超高工艺和齐纳米微调技术，使其0S，0S，a0S，a0S都很小，单它的速度比UA741还低，广泛应用与稳定积分，精度加法，比较，检波和微弱信号精密放大器等。0P-07要求双电源供电，使用温度范围为0-70度。0P-07一般不需调零，如果要调零可采用图中电位器调整，电位器电阻值可选200K欧姆。在本系统设计中，0P-07连接图如下：图4.4 在本系统0P-07的连接4.1.4 A/D转换器 ADC0809ADC0809结构原理和引脚功能因A/D转换器应有范围极广，故其品种及类型非常多，根据A/D电路的工作原理可以分为下列几大类型：（1）、双积分A/D转换器 一般具有精度高，抗干扰好，价格便宜等优点，但转换速度慢，广泛用于数字仪表中。 （2）、逐次逼近比较型A/D转换器 在精度、速度和价格上都适中。 （3）、并行A/D转换器 这是一种用编码技术实现的高速转换器。 本设计选用逐次逼近比较型A/D转换器ADC0809以实现模数转换。ADC0809结构原理ADC0809是采用CMOS工艺制造的8位8通道单片机A/D转换器，每个通道均能转换出8位数字量。它是逐次逼近比较型转换器，包括一个高阻抗斩波比较器；一个带有256个电阻分压器的树状开关网络；一个控制逻辑环节和8位逐次逼近数码寄存器；最后输出级有一个8位三位输出锁存口，其中内部结构如图3-4所示：图4.5 ADC0809结构原理八个模拟量输入受多路开关地址寄存器控制，当选中某路时，该路模拟信号VX进入比较器与D/A输出的VR比较，直至VR与VX相等或达到允许误差为止，然后将对应VX的数码寄存器值送入三态锁存器。当OE有效时，便可输出对应的VX的八位数码。即：IN0IN7八路模拟量输入端，在多路开关控制下，任一瞬间只能有一路模拟量经相应通道输入到A/D转换器中的比较放大器。D7D0为八位数码输出端，可直接接入微型机构的数据总线。A、B、C多路开关地址选择输入端，其取值与A/D转换通道的对应关系如表4.1。表4.1 A、B、C与A/D转换器对应关系多路开关地址被选中的输入通道对应通道路口地址CBA000IN000H001IN101H010IN202H011IN303H100IN404H101IN505H110IN606H111IN707HADC0809引脚功能ADC0809外形是有28脚的双列直插式芯片，引脚如图3-5所示：图4.6 ADC0809引脚功能引脚功能如下：IN0-IN7 八位模拟量输入端ADDA、ADDB、ADDC 通道选输入端DB0DB7 八位数字量输出端START 启动A/D转换信号输入端，其上升沿用以清除ABC、内部寄存器；其下降沿用以启动内部控制逻辑，使之A/D转换器工作。CLOCK 转换定时时钟脉冲输入端，它的频率决定A/D转换器的转换速度，在此其频率不能高于640KHZ，其对应转换速度为10NS。ALE 地址锁存元件，该信号的上升沿可将地址选择号A、B、C锁入地址寄存器内。EOC 转换结束信号，A/D转换器开始后EOC信号自动变低电平，转换结束即变高电平。OE 允许输出控制端，有效时能打开三态门，将八位转换后的数据送到微型机的数据总线上。VREF（+）、VREF（-）参考电压输入端。它们以可以不与本机电源和地址相连，但VREF（-）不得为负值，VREF（+）不得高于Vcc，且1/2VREF（+）+VREF（-）与1/2VCC之差不得大于0.1V。VCC 芯片电源（+5V）输入端。CTND 芯片接地端。42 可编程并行接口8255设计4.2.1并行通信与接口并行通信就是把一个字符的各位同时用几根线进行传输。传输速度快，信息率高。电缆要多，随着传输距离的增加，电缆的开销会成为突出的问题，所以，并行通信用在传输速率要求较高，而传输距离较短的场合。Intel 8255A是一个通用的可编程的并行接口芯片，它有三个并行I/O口，又可通过编程设置多种工作方式，价格低廉，使用方便，可以直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。图4.7 8255与单片机的接线图4.2.2 8255的编程结构8255由以下几部分组成：见图4.81三个数据端口A，B，C这三个端口均可看作是I/O口，但它们的结构和功能也稍有不同。A口：是一个独立的8位I/O口，它的内部有对数据输入/输出的锁存功能。B口：也是一个独立的8位I/O口，仅对输出数据的锁存功能。C口：可以看作是一个独立的8位I/O口；也可以看作是两个独立的4位I/O口。也是仅对输出数据进行锁存。2A组和B组的控制电路这是两组根据CPU命令控制8255A工作方式的电路，这些控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编程命令来控制8255A的工作方式，也可以根据编程命令来对C口的指定位进行置/复位的操作。A组控制电路用来控制A口及C口的高4位；B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。 图4.8 8255的编程结构8位的双向的三态缓冲器。作为8255A与系统总线连接的界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设通过8255A传送锝工作状态等信息，都是通过它来传输的。4读/写控制逻辑读/写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程。它接收片选信号及系统读信号、写信号、复位信号RESET，还有来自系统地址总线的口地址选择信号A0和A1。4.2.3 8255的引脚功能引脚信号可以分为两组：一组是面向CPU的信号，一组是面向外设的信号。1面向CPU的引脚信号及功能D0-D7：8位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连；RESET：复位信号，高电平有效，输入，用来清除8255A的内部寄存器，并置A口，B口，C口均为输入方式；：片选，输入，用来决定芯片是否被选中；：读信号，输入，控制8255A将数据或状态信息送给CPU；：写信号，输入，控制CPU将数据或控制信息送到8255A；A1，AO：内部口地址的选择，输入。这两个引脚上的信号组合决定对8255A内部的哪一个口或寄存器进行操作。8255A内部共有4个端口：A口，B口，C口和控制口，两个引脚的信号组合选中端口见下表。，A1，A0这几个信号的组合决定了8255A的所有具体操作，面向外设的引脚信号及功能PA0PA7：A组数据信号，用来连接外设； PB0PB7：B组数据信号，用来连接外设；PC0PC7：C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号。面向外设的引脚信号及功能 PA0PA7：A组数据信号，用来连接外设； PB0PB7：B组数据信号，用来连接外设； PC0PC7：C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号。表 4.2 8255的操作功能表 A1 A0操 作数 据 传 送 方 式0 0 1 0 0读 A 口A口数据 数据总线0 0 1 0 1读 B 口B口数据 数据总线0 0 1 1 0读 C 口C口数据 数据总线0 1 0 0 0写 A 口数据总线数据 A口0 1 0 0 1写 B 口数据总线数据 B口0 1 0 1 0写 C 口数据总线数据 C口0 1 0 1 1写控制口数据总线数据 控制口4.2.4 8255A的工作方式8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。方式0简单输入/输出查询方式；A，B，C三个端口均可。方式1选通输入/输出中断方式；A ，B，两个端口均可。方式2双向输入/输出中断方式。只有A端口才有。工作方式的选择可通过向控制端口写入控制字来实现。 在不同的工作方式下，8255A三个输入/输出端口的排列示意图如图所示。 图4.9 8255A三个输入/输出端口的排列示意图1方式0为一种简单的输入/输出方式，没有规定固定的应答联络信号，可用A，B，C三个口的任一位充当查询信号，其余I/O口仍可作为独立的端口和外设相连。2方式1方式1是一种选通I/O方式，A口和B口仍作为两个独立的8位I/O数据通道，可单独连接外设，通过编程分别设置它们为输入或输出。而C口则要有6位(分成两个3位)分别作为A口和B口的应答联络线，其余2位仍可工作在方式0，可通过编程设置为输入或输出。3方式2方式2为双向选通I/O方式，只有A口才有此方式。这时，C口有5根线用作A口的应答联络信号，其余3根线可用作方式0，也可用作B口方式1的应答联络线。方式2：就是方式1的输入与输出方式的组合，各应答信号的功能也相同。而C口余下的PC0PC2正好可以充当B 口方式1的应答线，若B口不用或工作于方式0，则这三条线也可工作于方式0。方式2的应用场合方式2是一种双向工作方式，如果一个并行外部设备既可以作为输入设备，又可以作为输出设备，并且输入输出动作不会同时进行。43 显示电路设计4.3.1 键盘部分设计 根据要求，我们之设计9个按键，用33矩阵式键盘与单片机的P2.0-P2.5六个I/O口相连接来实现。其功能为：启动，停止，排水测试，时间显示，状态选择，设定选择，上限温度，下限温度。图4.10 键盘显示电路4.3.2 显示环节部分设计本部分电路主要使用八段数码管和移位寄存器芯片74LS164。单片机通过I2C总线将要显示的数据信号传送到移位寄存器芯片74LS164寄存，再由移位寄存器控制数码管的显示，从而实现移位寄存点亮数码管显示。由于单片机的时钟频率达到12M，移位寄存器的移位速度相当快，所以我们根本看不到数据是一位一位传输的。从人类视觉的角度上看，就仿佛是全部数码管同时显示的一样。图4.10 74LS164引脚4.11 显示电路设计4.4 复位及看门狗电路设计4.4.1 DS1232的结构及特点1 引脚功能及内部结构DS1232是由美国DALLAS公司生产的微处理器监控电路，采用8脚DIP封装，如图所示。各引脚功能如下：图4.12 DS1232引脚PBRST：按钮复位输入端; TD：看门狗定时器延时设置端；TOL：5或10电压监测选择端；GND：电源地；RST：高电平有效复位输出端；RST：低电平有效复位输出端；ST：周期输入端;Vcc：电源。图4.13 看门狗电路设计2 主要特点DS1232具有如下特点：具有8脚DIP封装和16脚SOIC贴片封装两种形式，可以满足不同设计要求;在微处理器失控状态下可以停止和重新启动微处理器;微处理器掉电或电源电压瞬变时可自动复位微处理器;精确的5或10电源供电监视; 不需要分立元件；适应温度范围宽，4085。4.4.2 DS1232的功能1 电源电压监视DS1232能够实时监测向微处理器供电的电源电压，当电源电压VCC低于预置值时，DS1232的第5脚和第6脚输出互补复位信号RST和RST。预置值通过第3脚(TOL)来设定；当TOL接地时，RST 和RST信号在电源电压跌落至4.75V以下时产生；当TOL与VCC相连时，只有当VCC跌落至4.5V以下时才产生 RST和RST信号。当电源恢复正常后， RST和RST信号至少保持250ms，以保证微处理器的正常复位。2 按键复位在单片机产品中，最简单的按键复位电路是由电阻和电容构成的，如果系统扩展存在需要和微处理器同时复位的其他接口芯片，这种简单的阻容复位电路往往不能满足整体复位的要求。DS1232提供了可直接连接复位按键的输入端PBRST(第1脚)，在该引脚上输入低电平信号，将在RST和RST端输出至少250ms的复位信号，3 看门狗定时器在DS1232内部集成有看门狗定时器，当DS1232的ST端在设置的周期时间内没有有效信号到来时，DS1232的RST和RST端将产生复位信号以强迫微处理器复位。这一功能对于防止由于干扰等原因造成的微处理器死机是非常有效的。看门狗定时器的定时时间由DS1232的TD引脚确定， 看门狗定时器的周期输入信号ST可以从微处理器的地址信号、数据信号或控制信号中获得，不论哪种信号都必须能够周期性的访问DS1232，对于MCS51系列单片机，推荐使用ALE信号。4.4.3使用注意事项DS1232虽然具有与微处理器接口简单的特点，但在使用中也应注意以下几点：(1)ST除了可以和MCS51单片机的ALE相连接外，也可以和其它信号线相连，但是必须保证在看门狗定时器计数溢出前复位看门狗定时器。(2)DS1232内部第6引脚没有上拉电阻，如果单片机的其它外围接口芯片需要用到低电平复位信号，那么，必须在该引脚上外接一个上拉电阻，如图3中的R。(3)如果用仿真器调试用户目标板，并且ST端与单片机的ALE相连，那么最好先不要插上DS1232芯片，因为在仿真器与PC机相连单步运行程序时，单片机的ALE信号并不是连续供给的，容易造成非正常复位，影响调试工作的进行。4.5 时钟芯片电路设计DS1307串行实时时钟芯片是一种低功耗，全部采用BCD码的时钟/日历芯片，并内带56个字节的NVSRAM。地址和数据是通过I2C总线进行串行传输。它能提供秒，分，时，日，星期，月和年信息。在月末天数小于31天的情况下也能自动调整月份，包括对闰年的校正。它具有可编程方波输出信号。时钟可以以24小时模式工作或者用AM/PM来指示以12小时模式工作，DS1307有一个内置电源敏感电路，它能检测到主电源掉电并自动切换至电池供电。可选工业温度范围为-40到+85摄氏度。提供8引脚DIP和SOIC封装。 P87LPC764是20脚封装的单片机,适合于许多要求高集成度,低成本的场合,可以满足多方面的性能要求。作为PHILIPS小型封装系列中的一员,它提供高速和低速的晶振和RC振荡方式,可由编程选择,且具有较宽的操作电压范围;可编程I/O口线输出模式选择,可选择施密特触发输入,LED驱动输出;有内部看门狗定时器。PHILIPS采用80C51加速处理器结构,指令执行速度是标准80C51 CPU的两倍。图4.14 时钟芯片电路设计4.5.1 DS1307实时时钟简介1.引脚示意图及引脚功能 DS1307的的引脚如图所示。 图4.15 DS1307引脚示意图图中，VCC，GND-直流电源通过这两个引脚提供给该器件，VCC为+5V输入，当提供的+5V电源在正常范围内器件能充分地被访问，能对器件读写数据。当3V的电池被连至该器件且VCC低于1.25VBAT时，对器件的读写被禁止，而计时功能照常进行，不受低输入电压的影响。当VCC降到低于VBAT，则RAM区和计时器将被切换到外部电源VBA来供电（名义上VBAT为3.0V直流电源）。VBAT-电池输入引脚。可以是任意标准的3V锂电池或其它电源。为了器件能够正常工作，电池电压必须限制在2.03.5V之间。事实上，写保护带电压被内部电路设置为1.25VBAT。SCL-串行时钟输入，SCL被用来在总线上同步数据传输。SDA-串行数据输入输出，SDA是I2C总线接口的数据输入输出引脚，SDA引脚是开漏输出，要求接一个上拉电阻。SQW/OUT-方波/输出驱动，SQWE位设置为1时，该引脚输出允许。SQW/OUT引脚可以输出四种方波频率中的一种（1Hz，4Hz，8Hz，32Hz）。在VCC或VBAT供电下，SQW/OUT均能照常工作。X1，X2-接一标准的32.768KHz的石英晶振，内部晶振电路设计要求晶振特定电容负载12.5pF。2 .内部实时时钟RTC和RAM地址分配DS1307的RTC与RAM寄存器的地址分配如图2所示。RTC寄存器地址位于00H到07h处。RAM寄存器地址位于08h3Fh。在多字节存取中，当地址指针到达3Fh，即RAM空间的最后一个单元，则下一个操作地址将翻卷到00h，即时钟空间的开头。表3 DS1307地址分配图3 时钟和日历通过读取正确的寄存器字节能获得正确的时钟和日历信息，实时时钟寄存器如图3所示。通过写入正确的寄存器字节能够设置或者初始化时钟和日历。时钟和日历寄存器中的内容均采用BCD码格式，时钟寄存器00h的位7是时钟停止位，当该位被设置为1时，晶振失效，当该位被清零时，晶振使能。所以，在初始化程序中，使能晶振（CH位=0）是很重要的。DS1307可以运行在12小时或24小时模式，小时寄存器的位7被定义为作为12小时或24小时模式选择位。当该位为高时选择12小时模式，采用12小时模式时，位5是AM/PM标志位，该位为1表示PM。当采用24小时模式时，位5是第二个10小时位（2023小时）。当总线开始工作时，当前的时间信息被传送给一串二级寄存器，时间信息然后从这些二级寄存器中读取，而时钟照常运行。当在读过程中，主寄存器内容发生变化时，这样可以避免再次读寄存器的必要性。4 控制寄存器DS1307控制寄存器用来控制SQW/OUT引脚的操作。OUT-输出控制。当方波输出失效时，该位控制SQW/OUT引脚的输出。如果SQWE=0，若OUT=1则SQW/OUT引脚的逻辑电平为1，而OUT=0则SQW/OUT引脚的逻辑电平为0。SQWE-方波使能。当该位被设置为逻辑1时，使能晶振输出，方波输出的频率由RS1和RS0位的值来确定。当方波输出的频率设为1Hz，则时钟寄存器内容将在方波的下降沿更新。RS-速率选择。当方波输出使能时，这些位控制方波输出的频率。表1列出了方波频率与RS位的值的对应关系。3 接口电路设计 本系统以AT89C51为单片机，通过扩展实时时钟电路、E2PROM电路，组成单片机最小系统，用于研制流量实时采集系统。其中，AT89C51与DS1307的接口电路如图4.14所示。图中，AT89C51单片机集成了4K字节OTP程序存储器,带有I2C总线硬件接口,串行通信口,最多有18个I/O口,内带看门狗电路和复位电路。在该应用系统的硬件电路中,将DS1307的OUT引脚与AT89C51的外部中断1输入口P1.4相连。再通过可编程选择DS1307的OUT端的方波输出频率为1Hz,这样能从外部中断1口输入一个秒中断,再利用该外部中断来读入最新的流量数据。I2C具有标准的规范以及众多带I2C总线接口的外围器。即使在一些不带I2C总线接口的单片机通过虚拟I2C总线时序和数据传送操作构成虚拟的I2C总线,也能实现对带I2C总线接口的外围器件的访问。而本系统中由于AT89C51带有I2C总线接口,所以可直接利用I2C总线进行扩展。 DS1307芯片是一种新型的串行实时时钟芯片，可以广泛地应用于各种需要实时时钟的系统中，从而可以取代传统的并行时钟芯片。该芯片可以通过一个I2C串口与单片机进行通信。由于具有体积小， 引线少等优点，尤其适用于嵌入式自动化系统中。当系统的输入输出口线较少时更体现出该芯片的优势。本流量实时采集系统通过读取实时时钟信息，将实时读取的区间累积流量存放到E2PROM中4.6电源系统设计在本设计中，需要用到电源大小有：5V，12V及两个地。我们分别采用三端集成稳压器7812，7905来完成此要求。其中还用到了开关电源。图4.16 系统电源设计CW7800系列集成稳压器为三端固定输出电压集成稳压器。该系列是三端固定正输出电压集成稳压器应用中最广泛的一种。它可以输出5V，6V，9V，12V，15V，18V和24V的稳压电压，及1.5A内，0.5A内和小于100mA的电流。Ci为输入滤波电容，一般为0。33Uf，它可以改善纹波和抑制输入的过电压，以及抑制高频干扰，防止可能产生的自激。但是当稳压器附近有滤波电路时，Ci常常可以省略。稳压器输出电容Co采用电解电容，一般容积是0.1Uf，它仍是一个滤波电容，用于改善负载的瞬态响应。只要把正输入电压Vi加到CW7800的输入端，CW7800的公共端接地，其输出端便能使输出芯片标称正电压值Vo.7812的稳压器的典型图如下图4.17 7812稳压器7812集成稳压器的参数如下：输出电压（Tj=25）：11.5V-12.5V 典型值：12VIo=5Ma-1A，P015W： 11.4-12.6V 典型值：12V电压调整率：17V负载调整率（Tj=25）： Io=5Ma-1.5A； 240Mv Io=250-750Ma： 120Mv静态电流：100mAIo1.5A： 0.5Ma 输入电压：19VCW7900系列集成稳压器为三端固定负输出电压集成稳压器。顾名思义，笨系列与CW7800系列正好相反，它输出稳定的负电压。其实，两者在应用上和外电路的接法上都是相同的，但要注意的是，CW7800系列的管壳往往为公共端，而CW7900系列的管壳往往为输入端。与CW7800一样，CW7900系列的输出电流在1.5A内，其典型接法如下图图4.18 CW7900系列典型接法以上两幅图相比，它们除了输入输出电压正负相反外，引脚接法也不相同，但外围元件是一样的。CW7905的参数如下：输出电压：-4.8V-5.2V 典型值-5V输出电压： 典型值-10V最小输入电压： 典型值：-7V 本系统还采用了开关电驱动功率大，抗干扰性能强。容T01。开关电源结构简单主要性能为47驱动器的选用在本设计中选用三个驱动器，以连接在6个继电器信号之后是于8255之间和12个显示号测试于8255之间。其中连接在6个继电器信号测试与8255之间的驱动器为74LS04，其输入与输出恰为6个，74LS04为6反向缓冲/驱动器，起作用是使信号的传输以灌电流的形式进行，便于控制的实时性与准确性。其输入输出逻辑关系为Y= ，其引脚图如下。图4.19 74LS04引脚令两个驱动器用于驱动光电隔离器件，分别选择硫缓冲/驱动器74HC07其输入输出逻辑关系为Y=A，引脚如图：图4.19 74HC07引脚4.8 光电隔离微机测控系统的开关信号，往往使通过芯片给出的 低压直流如TTL电平信号，这种信号一般不能直接驱动外设，而需经过接口转换等手段处理后才能用于驱动外设。许多外设在开关过程中会产生强电干扰，因此可采用光点电隔离技术解决。本设计中采用TLP-2和TLP-4两种光电隔离起。TLP-2是双独立通道8脚DIP封装，TLP-4是独立通道16脚DIP封装，其原理如下图图4.20 TLP-2引脚图4.21 TLP-4引脚表4 推荐工作表符号最小值典型值最大值单位电压Vcc524V导通 电流IF1620mA集电极电流IC110mA工作温度TOPR-25854.9 控制电路的设计在本系统中，有7个输出继电器，一个压力控制器输入，一个热继电器的过载保护。对以上器件的介绍如下：4.22 控制电路设计4.9.1 电磁继电器电磁继电器：继电器是指输入部分在某物理量作用下，输出部分按规定的动作程序，实现被控电路的条约或转换的自动开关元件。本系统中的7个输出继电器（其中一个为备用输出继电器）所控制的阀式元件的工作电压为220V，且功率都不大，为此本系统选用了4123型小功率电磁继电器，其额定电压为220V/5A，满足设计的要求。4.9.2 压力继电器的选择压力继电器-对于压力控制器的控制，我们采用的是外围的压力继电器。为此我们使用了DJ系列的压力继电器，用在空气压缩机上。DJ系列压力继电器为切换差不可调试压力控制器件。当被测的气体或液体的压力高与设定值时，微动开关动作，输出信号。由于系统压缩机一般工作在8个大气压以上，所以选用了DJ-12继电器。它的最大切断电流为0.5A，所以本系统的压力过程保护电阻选用100欧姆以上都可。4.9.3 热继电器热继电器-热继电器主要用于三相电动机的过载保护。本系统为了实现过载保护，以使发出信号进行控制，采用了JRS1系列热继电器。JRS1系列热继电器使用50-60Hz，额定电压为600V，额定电流为0.11-6A，其触头容量为：AC： 220 3.6A DC： 110V 0.5A380V 2.8A 220V 0.2A所以我们可选用的信号电阻为：5/0.2=25欧姆，只要大于此值即可。第五章 程序设计好的程序的标准随时代的不同而不同。在五十年代，由于计算机内存很小，速度很慢，往往把程序的长短和执行速度放在首位，而现在观点以有所改变。按目前流行的观点，好的程序应具备以下条件：1 能够完成任务要求。这是最基本的，也是最重要的。程序设计时首先要保证正确，安全，其次才考虑其他。2 简单。程序越简单，调试，维护和修改也就越容易。3 高效。即运行率高。4 调试代价低。指花费在调试上的时间上。5 易于修改和维护。6 可靠性高。7 操作容易。9较强的物理性能和开发性。好的程序的标准是一个综合指标，有所侧重是合理，但不能过分强调某个指标而忽视其他的性能。5.1主程序：主要实现制冷机的温度控制工艺温度控制子程序显示温度分别达上，下限时，压缩机，风扇，运行灯制冷电磁阀的开，关情况。具体如下 将显示缓冲区中的温度值送显示子程序5.4 压力，负载消斗子程序5.5 键值子流程在本设计中，共设置10个键，它们分别是：启动键，复位键，剩时显示键，状态选择键，上限调整键，下限调整键，设定选择键，备用键，排水测试键，停止。其中复位键接在单片机89C51芯片上，而剩下的9个键设计为3*3点阵键盘，分别接在89C51上P2。0-P2。5口。其键值子流程5.6 排水测试处理子程序这一子程序在本系统中是一个相对独立的过程，而调用它的情况也比较多。因此，排水测试处理子程序在本系统的软件设计中也是一个比较重要的环节，其具体流程图如下5.7 是否有键按下判断子程序此子程序在键值子程序被调用之前被调用，主要用于判断是否有键按下，具体流程图如下第六章 软件设计部分温度控制子程序：TUDC： NOPLCAALL TR1MOV A，52HJB ACC.7H，TUDC10HMOV A，3FHJB ACC.7，TUDC4CLR CYSUBB A，52HJC TUDC2JNZ TUDC3MOV A，3EHCLR CYSUBB A，51HJC TUDC2TUDC3：CLR P1.4CLR 18HCLR 19HCLR 1AHLCALLSATUDC6：NOPRETTUDC2：MOV A，54HJB ACC.7，TUDC6CLR CYSUBB A，3FHJC TUDC6JNZ TUDC7MOV A，53HCLR CYSUBB A，53HJC TUDC6TUDC7：SETR P1.4SETB 18HSETB 19HSETB 1AHLCALL SAAJMP TUDC6TUDC4： MOV A，54HJNB ACC.7，TUDC7CLR CYSUBB A，3FHJC TUDC7JNZ TUDC6MOV A，53HCLR CYSUBB A，3EHJC TUDC7JNZ TUDC6AJMP TUDC7TUDC10：MOV A，3FHJNB ACC.7，TUDC3MOV A，52HCLR CYSUBB A，3FHJC TUDC4JNZ TUDC3MOV A，51HCLR CYSUBB A，3EHJC TUDC4AJMP TUDC3压力，负载消抖子程序：DIRT1：LCALL LBMOV 20HE，25HMOV 2CH,#13HNOPLCALL DCHF2MOV R0,#3DHMOV A,R0ANL A,#0F0HSWAP ACLR CYSUBB A,#05HJC DIRT2CLR CYINC R0MOV A,R0ADD A,#01HDAAMOV R0,AINC R0MOV A, R0ADDC A,#01HDAAMOV R0,ADIRT2: JNB 07H,DIRT3MOV A,3FHORL A,#80HMOV 3FH,ANOPDIRT3: MOV R0,#3EHLCALL DWDLCALL DIR3NOPRETLB:NOPMOV A,#00HMOV 29H,AMOV 2AH,AMOV 2BH,AMOV R2,#0AHLB1: LCALL ADMOV R0,#29HMOV R1.#27HMOV R7,#02HCLR CYLB2: MOV A,R0ADDC A,R1DAAMOV R0,AINC R0INC R1DJNZ R7,LB2MOV A,R0ADDC A,#00HDAAMOV R0,ADJNZ R2,LB1MOV R5,$04HLB3: MOV R0,#2BHMOV R7,#03HLR CYLB4:MOV A,R0RRC AMOV R0,ADEC R0DJNZ R7,LB4DJNZ R5,LB3MOV 27H,29HMOV 28H,2AHNOPRETDWD:MOV R1,#30HDWD1: MOV A,R0ANL A,0FHMOV R1,AINC R1MOV A,R0ANL A,#0F0HSWAP AMOV R1,AINC R1INC R0CJNE R1,#34H,DWD1NOPRET排水测试处理子程序：ST： MOV 22H，#00HLCALL KS1JZ ST01LCALL KS1JNZ ST11ST01： MOV R3，#00HST02：LCALL D03SINC R3CJNE R3， #0FFH，ST03SETB 21HSETB 22HSETB 23HSETB 24HLCALL SBMOV 50H，#08HLCALL WRCDSETR 15HRETST03： LCALL KS1JZ ST02LCALL D10msLCALL KS1JN ST02ST11： LCALL KEY4JB 14H，ST20AJMP ST03ST20：RETSTL1： MOV R3，#00HMOV R1，AINC R0MOV A，R0MOV R2,ADEC R0MOV A,#01HCLR CYADD A,R1DAAMOV R1,ACLR CYADD A,R1CLR CYSUBB A,#60HJNC STL11STL12:MOV A,R2CLR CYSUBB A, 37HJC STL14MOV A,R1CLR CYSUBB A,16HJC STL13STL14: MOV R0,36HINC R0MOV R0,37HDEC R0STL15:NOPLCALL DWDDEC R0DEC R0LCALL DIR1RETSTL13:MOV A, R1MOV R0,AINC R0MOV A,R2MOV R0,ADEC R0AJMP STL15ANL A, #0FHSTL11:NOPMOV R1,#00HMOV A,R2SETB CYADDC A, #00HDAAMOV R2,AAJMP STL12STD1: MOV R3,#00HMOV A,ROMOV R1,AINC R0MOV A,R1CLR CYSUBB A,#01HCINE A,#0FFH,STD13MOV R1,#59HDEC R2MOV A,R2CJNE A,#0FFH,STD11AJMP STD12STD15:ANL A,#0FHCJNE A,#0FH,STD11MOV A,R2CLR CYSUBB A,#06HMOV R2 ,ASTD11: MOV A,R2SRD14: CLR CYSUBB A,39HJC STD12JNZ STD13MOV A,R1CLR CYSUBB A,38HJNC STL13STD12:MOVR0,38HINC R0MOV R0,39HDEC R0AJMP STL15STD13:MOV R1,AANL A,#0FHMOV A,R1AJMP STD11A/D转换子程序：AD：NOPLCALL TR1MOV 28H，#00HAD：NOPLCALL TR1MOV 28H，#00HCLR 07HCLR 06HMOV DPTR ，#7FFFHMOVX A，DPTRJNB ACC.4,AD1JNB ACC.0,ERRJNB ACC.2,PL1SETB 07HAJMP PL2PL1:CLR 07HPL2:JB ACC.3,PL3SETB 44HAJMP PL4PL3:CLR 44HPL4:MOVX A,DPTRJNB ACC.5,PL4MOV R0,#28HXCHD A, R0PL5:MOVX A, DPTRJNB ACC.6,PL5SWAP ADEC R0MOV R0,APL6:MOVX A,DPTRJNB ACC
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