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单片机应用举例 例1 单片机实现温度的控制 技术要求：温度控制和显示范围：-40- +50摄氏度； 一、实现的方法： 1、采用温度传感器AD590、模数转换ADC0809、LED温度显示和温度升降控制，适用于较高温度的控制。 2、数字温度传感器DS18B20、LED数码管显示电路、报警及温度升降控制。 由于方法2结构简单，容易实现，故选择第二种方案。,二、系统总体设计 如下图所示：,图1 系统整体设计框图,1、DS18B20介绍 DS18B20是美国DALLAS公司最新推出的一种可组网数字式温度传感器，能够直接读取被测物体的温度值。具有体积小，电压使用范围宽（3V-5V），用户还可以通过编程实现9-12位的温度读数，即具有可调的温度分辨率，因此它的实用性和可靠性比同类产品更高的特点。,图2 DS18B20的管脚排列图,DS18B20只有一个数据输入/输出口，属于单总线专用芯片之一。DS18B20工作时被测温度值直接以“单总线”的数字方式传输，可提高系统的抗干扰能力。其内部采用在线温度测量专用技术，测量范围为-55- +125，在-10- +85时，精度为 。,温度 数据输出（二进制） 数据输出（十六进制） +125 0000 0111 1101 0000 07D0h +85 0000 0101 0101 0000 0550h +25.0625 0000 0001 1001 0001 0191h +10.125 0000 0000 1010 0010 00A2h +0.5 0000 0000 0000 1000 0008h 0 0000 0000 0000 0000 0000h -0.5 1111 1111 1111 1000 FFF8h -10.125 1111 1111 0101 1110 FF5Eh -25.0625 1111 1110 0110 1111 FE6Fh -55 1111 1100 1001 0000 FC90h,2、DS18B20与单片机的接口：将DS18B20的信号线与单片机的一位双向端口相连即可。如图3（a）所示。此时应注意将VDD、DQ、GND三线连接牢固。 另外也可用两个端口，接收口与发送口分开，这样读写操作就分开了，不会出现信号竞争的问题。如图3（b）所示。,3、温度显示部分：采用6个数码管显示，两位显示设定的最高温度、两位显示设定的最低温度、两位显示当前温度。 6位共阳极数码管采用动态扫描形式工作，其8个数据为接在单片机灌电流驱动能力最大的PO口，AT89C51单片机的P0口的每一个I/O都能能吸收8个TTL逻辑器件的输入漏电流，算下来能驱动约10mA。能驱动数码管的8个数据阴极。 6位共阳极数码的6个阳极采用6个PNP三极管9012驱动。用单片机P2.0-P2.5 6个I/O口控制。LED数码管显示电路如图4所示。,4、报警及控制输出部分：当温度超过最高温度+3度时，温度控制系统需停止加热并报警；当温度低于最低温度-3度时，需开始加热，这就需要报警电路及输出模块。 声音报警电路通过驱动蜂鸣器发声实现，当其接通5V的电压会发出蜂鸣叫声。原理图如图5，NPN型三极管8050驱动蜂鸣器，当单片机I/O口输出高电平时蜂鸣器发声。,6、温控系统：温控的控制信号由单片机输出，经过三极管Q3驱动继电器J1线圈，使继电器导通，驱动加热器加热。继电器J1具有两对常开和常闭接点，利用其常开接点串到加热器件的控制回路中，可以实现加热器件的控制。 电路中二极管D1为续流二极管，继电器线圈在通过电流时，会在其两端产生感应电动势。当电流消失时，其感应电动势会对电路中的三极管Q3产生反向电压。当反向电压高于Q3 的反向击穿电压时，会把三极管成损坏。续流二极管并联在线圈两端，线圈产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉。从而保护了电路中的三极管的安全。,7、单片机最小系统及按键电路设计： （1）单片机最小系统：由单片机AT89S52、时钟电路、复位电路组成。时钟引脚外接12M晶振，作为单片机工作的时钟，EA端接高电平，表示使用片内程序存储器。RST引脚接了上电复位电路，当系统上电时，上电复位电路会产生一个高电平脉冲信号，使系统复位。,（2）键盘电路：常见的键盘可分为独立按键式键盘和行列扫描式键盘。独立按键式键盘应用在需要少量按键的情况，按键和单片机的I/O口线直接连接。而行列扫描式键盘用在按键需求较多的情形下。 考虑到温度控制器只需要高限加、高限减、低限加、低限减四个按键 ，所以采用4个独立按键式键盘表示。 键盘按键一般都采用触点式按键开关。当按键被按下或释放时，按键触点的弹性会产生抖动现象，按键材料不同，抖动时间也各不相同，可采用硬件或软件去抖。 完成系统的最高温度和最低温度的高低调整的四个按键分别加上拉电阻接到单片机的P1.1-P1.4口上，供单片机查询，当没有按键按下时，单片机I/O口输入高电平，当有按键按下时，对应的单片机端口变为低电平，单片机通过检测这种电平的变化确定按键的状态。,开始,初始化,高低限调整？,高低限增减,启动DS18B20,读取温度值,判断高低限,控制加热报警,显示温度,软件： 1、流程图 2、程序用C51编写。,例2 用单片机实现水塔水位控制,水塔水位控制原理图见图，两条虚线表示正常工作情况下水位升降的上下限，在正常供水时，水位应控制在两条虚线代表的水位之间。,1、检测装置组成 用3片铜片作水位的测量传感器。B：测量水位下限 C：测量水位上限 A：接+5V，B、C经下拉电阻接地。,一、控制原理,2、检测原理 利用水的导电性，接通A和B、C， 使B、C点的电平变化。 （1）在水塔无水或水位低于下 限水位时，A和B、C都断开，B、 C两点电位为零(低电平“0” )， 需要水泵供水，单片机输出信号， 控制电机工作供水。 （2）水位上升到B点，B接通，B点电位变为高电平“1”，C开关仍断开，C点仍为低电平，应维持现状水泵继续供水。,（3）当水位上升到C点时，C接通。 这时B、C均接通，B、C两点都为高 电平，表示水塔水位已满，需水泵 停止供水，单片机输出信号，控制 电机断电停止供水。 （4）由于供水使水塔水位开始下降， 水位在降到B点之前，B点电位为高、C点电位为低，应维持供水状态不变。 （5）当水位降到下限B点以下，B、C两点电平都为低时，单片机输出控制，回到（1）状态，使电机启动水泵供水。,水位信号状态表,根据以上分析可得到下面的逻辑关系表,二、控制电路设计,1、控制电路构成 由单片机、驱动三极管、光电耦合、继电器、电机与水泵、报警装置和若干电阻组成。,P1.2输出经Q0三极管电流放大后接光电耦合器，接通/断开继电器，控制电机和水泵工作；P1.3输出经反相器后接LED，当出现故障时LED闪烁；P1.4输出经反相器后接蜂鸣器，当出现故障时声光报警。,2、控制电路工作原理 用89S51设计一个单片机最小控制系统。其中P1.0接水位下限传感器；P1.1接水位上限传感器；P1.2输出控制信号。,三、软件流程,P1.0=0？,P1.1=1？,P1.1=0？,初始化,延时1s,延时，蜂鸣器报警,启动,报警 CPL P1.4 P1.3=1,停机 P1.2=1,停机 P1.2=1,开始,N,Y,Y,N,Y,软件用C语言或汇编语言编写并调试通过。,
