基于单片机的家电热水器控制系统设计毕业设计(5)

2019-01-12 12:19

南京工程学院康尼学院本科毕业设计(论文)

主CPU将数据线下拉500微秒,然后释放,当DS18B20收到信号后等待16~60微秒左右,后发出60~240微秒的存在低脉冲,主CPU收到此信号表示复位成功。 ROM指令表见表2.4所示,RAM指令表见表2.5所示。

表2.4 ROM指令表

指 令 读ROM 符合ROM 约定代码 33H 55H 功 能 读DS1820温度传感器ROM中的编码(即64位地址) 发出此命令之后,接着发出 64 位 ROM 编码,访问单总线上与该编码相对应的 DS1820 使之作出响应,为下一步对该 DS1820 的读写作准备。 搜索ROM 0FOH 用于确定挂接在同一总线上 DS1820 的个数和识别 64 位 ROM 地址。为操作各器件作好准备。 忽略 64 位 ROM 地址,直接向 DS1820 发温度变换命令。适用于单片工作。 执行后只有温度超过设定值上限或下限的片子才做出响应。 表2.5 RAM指令表

指 令 温度变换 约定代码 44H 功 能 启动DS1820进行温度转换,12位转换时最长为750ms(9位为93.75ms)。结果存入内部9字节RAM中。 读内部RAM中9字节的内容 发出向内部RAM的3、4字节写上、下限温度数据命令,紧跟该命令之后,是传送两字节的数据。 将RAM中第3 、4字节的内容复制到EEPROM中。 将EEPROM中内容恢复到RAM中的第3 、4字节。 读DS1820的供电模式。寄生供电时DS1820发送“ 0 ”,外接电源供电 DS1820发送“ 1 ”。 跳过ROM 0CCH 警告搜索命令 0ECH 读暂存器 写暂存器 0BEH 4EH 复制暂存器 重调 EEPROM 读供电方式 48H 0B8H 0B4H

2.3键盘接口电路设计

键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据、传送命令等功能,是人机交流的主要手段。在单片机系统中常用的键盘有两种:机械式按键键盘和薄膜键盘。本设计中采用的是机械按键键盘。

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方案一:采用矩阵式键盘,其优点是可以按键多,适合于要求使用多按键的场合,如计算器,电子密码锁等。缺点是占用较多的I/O口,软件编程复杂,键盘扫描时间较长。

方案二:采用独立式按键,其优点是响应速度快,接口简单,易于编程,使用方便。

本设计需要按键不多,故通过上述两个方案的比较,本设计采用方案二,使用独立式按键。共设置四个按键,第一个按键为选择键,第二个按键为加一键,第三个按键为减一键。第四个按键为键。键盘连接如图2.10所示:

图2.10独立式键盘连接

按键的闭合与否,反映在行线输出电压上呈高、低电平的变化。如果输出高电平表示按键断开,低电平则表示按键闭合。通过对行线电平状态的检测,便可确认按键按下与否。

2.4数码管

2.4.1数码管简介

数码管是一种半导体发光器件,其基本单元是发光二极管。

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。

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使用LED显示器时,要注意区分这两种不同的接法。为了显示数字或字符,必须对数字或字符进行编码。七段数码管加上一个小数点,共计8段。因此为LED显示器提供的编码正好是一个字节。本设计中采用共阳及LED显示器,根据电路连接图显示十六进制数的编码见表2.6。

表2.6六进制数的编码 十六进制编码 0xC0 0xF9 0xA4 0xB0 0x99 0x92 数码管显数值 0 1 2 3 4 5 十六进制编码 0x82 0xF8 0x80 0x90 0x88 0x83 数码管显数值 6 7 8 9 A B 十六进制编码 0xC6 0xA1 0x86 0x8E 0xFF 数码管显数值 C D E F 无显示 2.4.2 数码管的显示

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5×8=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\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

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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。本文中设计的显示是动态显示。 主要参数 1) 8字高度

8字上沿与下沿的距离。比外型高度小。通常用英寸来表示。范围一般为0.25-20英寸。 2) 长*宽*高

长——数码管正放时,水平方向的长度;宽——数码管正放时,垂直方向上的长度;高——数码管的厚度。 3) 时钟点

四位数码管中,第二位8与第三位8字中间的二个点。一般用于显示时钟中的秒。 数码管使用的电流与电压 4) 电流

静态时,推荐使用10-15mA;动态时,16/1动态扫描时,平均电流为4-5mA,峰值电流50-60mA。 5) 电压

查引脚排布图,看一下每段的芯片数量是多少?当红色与黄绿色时,使用1.9V乘以每段的芯片串联的个数;当绿色/蓝色时,使用3.1V乘以每段的芯片串联的个数。

数码管的显示由P0口完成控制。有两点需要注意,第一点是要哪一个数码管亮,第二点是亮的数码管显示什么数字。

见图2.11于单片机仅仅起到控制的作用,其输出电流十分小,所以P0端需要接上拉电阻与5V电源,通过电压的变化控制5V电源点亮,想要图中a端由电流通过时,即给P0^0一个低电平,触发上拉电阻两端间的电势差,这样就能促使电流流向a点,从而使a端对应的LED灯点亮。

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图2.11单片机与数码管的硬件连接

2.5继电器电路

图2.12 继电器电路图

继电器电路由继电器、三极管和发光二极管组成。当当水温低于设定温度时, (P3.6)输出高电平,三极管Q5导通,继电器吸合,指示灯亮,加热装置启动。当水温达到设定温度时,(P3.6)输出低电平,三极管截止,继电器断开,关闭加热装置和指示灯。

2.6 电源电路

电源电路按元件类型可分为电子管稳压电路、三极管稳压电路、可控硅稳压电路、集成稳压电路。根据调整元件与链接方法,可分为并联型和串联型;根据调整元件工

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