基于单片机的智能温控风扇(3)

2019-04-09 21:58

图4-1 AT89C51单片机的组成结构图

(1)时钟电路

时钟电路是能够为AT89C51单片机产生工作所必须的时钟信号,AT89C51单片机本身就是一个复杂的同步时序电路。AT89C51单片机在唯一的时钟信号的严格控制下按时序执行指令 ,MCU时钟频率会影响速度和稳定性。通常时钟有两种:外部时钟和内部时钟。

本系统使用的内部时钟系统提供时钟信号。AT89C51单片机内部自带的震荡器是一个高增益反向放大器,XTAL1和XTAL2分别为芯片外部时钟的输入输出端口,它们跨接在晶体振荡器和微调电容之间使用。

对于晶振电路电容的选择,如果所选电容太小,就会影响系统的快速性、稳定性及振荡的频率,所以C1、C2电容一般选在30pf左右。晶振一般选用范围为1.2MHZ到12MHZ,单片机使用越高的晶振频率就可以得到越高的运行速度,但是这对存储器的存储速度提出了更高的要求。为了提升晶振电路的稳定性,一般选用温度稳定性好的瓷片电容及频率为12MHZ的晶振。

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时钟电路图如图4-2所示。

图4-2时钟电路图

(2)复位电路

AT89C51单片机可以通过RST复位引脚进行初始化操作,其原理是让单片机程序从指定初始化地址开始执行程序。只要让AT89C51单片机的RST复位引脚上出现两个或两个以上机器周期的高电平,就可以使单片机程序复位,但是如果保持RST复位引脚一直是高电平,那么AT89C51单片机就一直循环复位,一旦RST复位引脚由高电平变为低电平后,单片机便复位成功。

复位电路如图4-3所示。

图4-3 复位电路图

4.2 按键电路设计

K1 是功能键,第一次按下时,可以对下限温度进行设置 第二次按下时,可以对上限温度进行设置 第三次按下时,恢复温度显示。

K2 是加一键,可以对上下限温度进行加一调整,长按时执行快速加一操作。 K3 是减一键,可以对上下限温度进行减一调整,长按时执行快速减一操作。 按键电路如图4-4所示。

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图4-4 按键电路图

4.3 控制电路设计

4.3.1温度控制电路设计

温度采集电路主要是由数字温度传感器DS18B20组成的。它能够把采集的温度数据转化成二进制数,经过单片机处理后变为十进制,最后通过数码管显示。

如图4-5温控传感器电路

图4-5传感器电路图

4.3.2声响控制电路设计

该电路主要由数字温度传感器DS18B20、三个按键、一个PNP型三极管和一个蜂鸣器等组成的。

声响电路在每按下按键时会响一声,当没DS18B20数字温度传感器数值超过或低于温度上下限时,单片机就会通过蜂鸣器发出警报声音。

声音电路会在每个按键的按下时响一声,当数字温度传感器DS18B20没有温度数据输出时,单片机将通过蜂鸣器发出报警声音。

上下限温度值主要是通过按键K1、K2、K3来设定。按键K1、K2、K3分别接入单片机

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的P1.4、P1.5、P1.6脚。 电路如图4-6所示

图4-6 声响控制电路图

4.4 温控自动电路

4.4.1 双向晶闸管介绍

双向晶闸管,具有对称性的特点,使它能够在两个方向上导通,是一种理想的交流开关装置。

双向晶闸管由N-P-N-P-N五层半导体制成的,从中引出了三个电极。双向晶闸管也可以视为两个单向晶闸管反向并联,但它只有一个控制极。 4.4.2 继电器介绍

继电器是一种电气控制器件。它具有控制系统和被控制系统。经常用在自动控制电路中,它的基本原理是用小电流控制大电流运作,相当于一种“自动开关”。因此继电器在电路中得到了广泛应用,如用于自动调节、安全保护、转换电路等。 4.4.3 电路设计

该电路的主要功能是根据单片机给出的信号来控制继电器,从而控制电风扇。正常情况下,电风扇工作状态默认为弱风挡,当实时温度低于温度下限TL时,继电器1吸合,关闭风扇;当实时温度高于温度上限时,继电器2吸合,切换到强风档。

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电路如图4-7所示。

图4-7温控自动电路

4.5 数码显示电路

显示电路部分包括5个共阳极八段数码管,PNP型晶体管,电阻器等。用单片机的P0端口连接共阳极数码管的8位数据端用来提供段选数据,用单片机的P2端口的P2.3—P2.7连接数码管的片选端用来提供片选信号输,用8550(PNP型)三极管搭建驱动电路驱动来驱动数码管显示。因为P0口内部没有上拉电阻,所以在P0接一个10K的排阻到电源。为防止对数码管的损坏,在P0端口各加一个300欧姆的限流电阻。过P0口把要显示的数据通送给数码管,并且通过P2.7—P2.3五个端口轮流打开数码管的位选通,由于每位数码管刷新显示的时间十分短(扫描周期在20ms左右)和人眼视觉暂留,所以我们基本看不出它的闪烁,而是固定同步显示各数据。

电路如图4-8所示。

图4-8数码管显示电路

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