【《鸡雏恒温孵化器的硬件电路设计案例》2700字】

鸡雏恒温孵化器的硬件电路设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u27189鸡雏恒温孵化器的硬件电路设计案例 [4]。AT89C52型单片机具有低电平正常工作与高电平复位的特性，所以需要对单片机进行复位后才可以进行相关动作，因此需要设计复位电路控制电路的初始状态。所以如下图3-3复位电路设计图所示。图3-3复位电路设计图当电路处于常态时，极性电容C1具有通交流阻直流的特性，又因为5V电源VCC是直流电，所以按钮K1处于断电状态，即极性电容C1的右侧和电阻R3的两侧也是处于断电状态的，所RST便是直接接地，与GND相连且等电位。复位电路在上电瞬间时，对电容C1进行充电，此时的电容C1相当于一根导线，电压全部由电阻R3来承载，此时RST端口电压为5V；当电容充电快要饱和时，RST端口电压便会逐渐减小直至为0，此刻实现上电复位。当按下复位按键K1时，电容C1实现瞬间放电，电路导通，RST实现高电平复位；然后松开按键，又等同于上电复位，电容自行充电，最终RST端口的输入电压为0V。1.1.4CPU主控电路CPU主控电路最小系统电路如图3-4所示。图3-4CPU最小系统电路52单片机的P0.0~P0.7端口分别与液晶显示屏LCD1602引脚的D0~D7连接；52单片机P1.0~P1.1分别与加热继电器和散热继电器连接；52单片机P2.0~P2.2分别与三个按键连接；52单片机P2.3与温度传感器DS18B20引脚的DQ连接；52单片机P2.5~P2.7端口分别与液晶显示屏LCD1602引脚的RS、RW、E连接。1.2温度检测与调控电路温度控制的硬件电路设计主要分为两部分：温度的检测和温度的调控。温度的检测本设计选用的DS18B20型传感器；温度的调控本设计通过加热丝加热和风扇散热来实现。1.2.1温度检测电路的设计针对温度检测电路选用的是DS18B20数字式温度传感器，因为输出的是数字信号，所以不需要A\D转换；并且使用单总线输出方式，与单片机只需要一个端口连接，使线路更加简单方便。它具有体积小、抗干扰能力强、精度高等特点，适用于大多数复杂环境场合。如下为DS18B20的实物图3-5。图3-5数字温度传感器DS18B20数字温度传感器DS18B20的有关工作参数：（1）工作电源电压：1.0~5.5V/DC；（2）测温范围：-55℃～+125℃，固有测温误差1℃；（3）支持多点组网功能，最多可并联8个温度传感器，实现多点测温，使温度数据更加准确；（4）测量结果以9~12位数字量方式串行传送；（5）9~12位数字量的分辨率分别为0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃。[0]温度检测电路的设计比较简单，只需要将温度传感器的引脚DQ接CPU芯片的P2.3，另外两个引脚分别接电源和接地。如下图3-6温度检测电路设计。图3-6温度检测电路1.2.2温度调控电路的设计温度调控电路主要是控制孵化器内的温度，在适当的时候给与箱内降温或升温，实现鸡雏的恒温孵化。温度调控主要分为升温和散热两部分，调控的实现需要使用加热负载加热和风扇散热来实现，由继电器控制电源的通断分别升温或降温。温度调控电路图如下图3-7所示。图3-7温度调控电路当传感器的测量温度高于鸡雏孵化的设定温度上限时，芯片P1.1端口输出低电平，三极管Q3的发射结正偏，同时集电结正偏，此时处于三极管饱和导通状态，LED灯D3亮起，继电器线圈由于电路导通，在电磁力的作用下使继电器RL2的开关闭合，使风扇线路完整得电，能够正常工作，实现降温。升温调控电路工作原理与降温的原理基本相同，依照此方法实现升温。1.3液晶显示屏电路的设计在屏幕显示上我们选择显示屏LCD1602，它是硬件设计过程中常用的一款显示器。LCD1602芯片的工作电压为4.5V~5V，其最佳工作电压为5V，工作电流为2.0mA，显示容量为16×2个字符。液晶显示屏LCD1602的实物图如下图3-8所示。图3-8显示屏LCD1602实物图本设计选用的是有背光的16个引脚的LCD1602芯片，其各个引脚的功能如下：引脚1：VSS为电源接地；引脚2：VDD与5V正电源连接；引脚3：VL对屏幕显示的对比度有一定的调控作用；引脚4：RS为寄存器选择端（低电平时选择指令寄存器、高电平时选择\t"/item/LCD1602/_blank"数据寄存器）；引脚5：R/W是读/写信号选择端：输入端为高电平时是读信号，执行读操作；相反，低电平是写信号，执行写操作；引脚6：E端是使能端，当E端的输入信号由高电平突变成低电平时，液晶模块开始执行有关命令；引脚7~14：D0~D7是八位双向信号数据传输线路；引脚15：背光源正极；引脚16：背光源负极。由此设计的液晶显示屏电路如图3-9所示。D0~D7引脚直接与CPU芯片的P0.0~P0.7端口相连接，保证数据的输入输出；引脚RS、RW、E分别于CPU芯片的P2.5~P2.7端口相连接，依次控制数据的输入输出和屏幕的数据显示；引脚1和16直接接地；引脚2和15接5V正电源；引脚3经电阻后接地，以保证液晶显示器的对比度，来实现数据显示。图3-9液晶显示屏电路1.4参数按键设置电路设计因为参数按键设置电路比较简单，我们只需要选择三个独立式按键，就可以实现温度参数的相关设置。它的工作原理是让按钮相当于一个独立的开关，在其独立的电路中，按钮按下一次，是单片机接受一次低电平信号，执行一次相应的升温或降温工作。如图3-10参数按键设置电路所示：K4按键用来选定上下限，K2和K3按键分别用以数字的减和加操作。图3-10参数按键设置电路1.5蜂鸣报警电路设计在实际生产中，鸡雏孵化器需要在设定的温度区间内工作，当超出或低于这个区间时，有必要设置超限报警功。即孵化箱内的实时温度超出设定温度范围时，蜂鸣器启动自行报警。下图3-11为蜂鸣报警电路。左端与