DZ214單片機(jī)控制制冷機(jī)來(lái)達(dá)到控制溫度

DZ214單片機(jī)控制制冷機(jī)來(lái)達(dá)到控制溫度,dz214,單片機(jī),控制,節(jié)制,制冷機(jī),達(dá)到,到達(dá),溫度 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文1第一章 緒論1.1 選題背景本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)控制制冷機(jī)來(lái)達(dá)到控制溫度的目的.制冷機(jī)是我國(guó)目前各行業(yè)技術(shù)改造和進(jìn)行設(shè)備引進(jìn)所急需的配套設(shè)備，也是提高產(chǎn)品質(zhì)量，企業(yè)升級(jí)的重要設(shè)備。廣泛的應(yīng)用與汽車(chē)，機(jī)械，紡織，化工，儀器儀表，電子，醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)。在工業(yè)上，壓縮空氣作為一種僅次于電力的第二大動(dòng)力源，以被廣大企業(yè)界所公認(rèn)壓縮式制冷機(jī)：該種制冷機(jī)由電動(dòng)機(jī)提供機(jī)械能，通過(guò)壓縮機(jī)對(duì)制冷系統(tǒng)作功。制冷系統(tǒng)利用低沸點(diǎn)的制冷劑，蒸發(fā)時(shí)，吸收汽化熱的原理制成的。其優(yōu)點(diǎn)是壽命長(zhǎng)，使用方便，目前世界上 91～95％的制冷機(jī)屬于這一類(lèi)。一般制冷機(jī)的絕大多數(shù)都是壓縮型。吸收型屬于少數(shù)。壓縮型的制冷機(jī)中的液體制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，變成制冷劑氣體。這氣體被活塞和氣缸組成的壓縮機(jī)壓縮后導(dǎo)入冷凝器中，在這里氣體再被冷凝器成為液體制冷劑。壓縮機(jī)中電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣缸中的制冷劑被往復(fù)運(yùn)動(dòng)所壓縮。也就是說(shuō)壓縮機(jī)相當(dāng)于人體的心臟，起到了循環(huán)血液的作用如下圖就是一個(gè)封閉式壓縮機(jī)。 圖 1.1 封閉式壓縮機(jī)封閉型壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)是直接和壓縮部分相連接的。壓縮機(jī)全體成為一個(gè)整體裝起來(lái)，另外為了避免產(chǎn)生熱量，以致溫度上升，電動(dòng)機(jī)用制冷機(jī)油和制冷氣體進(jìn)行冷卻。國(guó)外溴化鋰制冷機(jī)的發(fā)展過(guò)程美國(guó)是溴化鋰制冷機(jī)的創(chuàng)始國(guó)，目前日本、前蘇聯(lián)等國(guó)的溴冷機(jī)也都有較大的發(fā)展。美國(guó)開(kāi)利公司于 1945 年試制出第一臺(tái)制冷量為 523KW（45×10 4kcal/h）的單效溴冷機(jī)，開(kāi)創(chuàng)了利用溴化鋰水溶液為工質(zhì)對(duì)做為吸收劑的吸收式制冷新領(lǐng)域。美國(guó)不僅創(chuàng)造了單效溴冷機(jī)，而且在世界上又率先研制出了雙效溴冷機(jī)?，F(xiàn)已研制出了直燃型、熱長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文2水型和太陽(yáng)能型等新型溴冷機(jī)。同時(shí)還研制了冷溫水機(jī)組和吸收式熱泵等新機(jī)組。日本一家汽車(chē)公司于 1959 年研制出制冷量為 689KW（60×10 4kcal/h）的單效溴冷機(jī)，1962 年茬原制造所又研制出雙效溴冷機(jī)。日本溴冷機(jī)無(wú)論在生產(chǎn)數(shù)量、性能指標(biāo)、應(yīng)用范圍和新技術(shù)、新產(chǎn)品研制等方面，均超過(guò)了美國(guó)，成為世界上溴冷機(jī)研究與生產(chǎn)領(lǐng)先的國(guó)家。特別是燃?xì)鈨尚厮畽C(jī)組的產(chǎn)量很大，約占世界上溴冷機(jī)生產(chǎn)總臺(tái)數(shù)的2/3；目前已致力于第三種吸收式熱泵和溴化鋰熱電并供機(jī)組的研制工作。前蘇聯(lián)奔薩化工廠于 1965 年研制出 2908KW（250×10 4kcal/h）溴冷機(jī)。目前溴冷機(jī)的應(yīng)用范圍已從化纖廠擴(kuò)展到其它紡織廠、橡膠廠釀酒廠、化工廠、冶金廠和核電站。中國(guó)溴化鋰制冷機(jī)的發(fā)展過(guò)程我國(guó)研制溴冷機(jī)起步于 60 年代初期，至今已有四十多年，其發(fā)展過(guò)程大體分為四個(gè)階段： 研制階段 60 年代初船舶總公司 704 所（原六機(jī)部 704 所）、一機(jī)部通用機(jī)械研究所與高等院校以及設(shè)備制造廠通力合作，試制了兩臺(tái)樣機(jī)。1966 年上海第一冷凍機(jī)廠試制出了制冷量 1160KW（100×10 4kcal/h）全鋼結(jié)構(gòu)的單效溴冷機(jī)，安裝于上海國(guó)棉十二廠。60 年代末期，許多單位都著手研制單效溴冷機(jī)，這一研制工作持續(xù)到了 70年代初期。單效機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用階段 70 年代初先后有上海、青島、天津、北京和長(zhǎng)沙等地的棉紡廠為了適應(yīng)生產(chǎn)的需要，各自設(shè)計(jì)與制造了單效溴冷機(jī)。繼而更多地區(qū)也都自行設(shè)計(jì)制造單效溴冷機(jī)，尤以上海、天津兩地更為突出。以天津?yàn)槔?0 年代初至 80 年代初，制造出 3480KW（300×10 4kcal/h）大型溴冷機(jī)七臺(tái)，總制冷能力達(dá)到24360KW（2100×10 4kcal/h）。單效溴冷機(jī)在這一時(shí)期雖然有了較大發(fā)展，但仍有許多問(wèn)題尚待解決，如嚴(yán)重的腐蝕、冷量的衰減和機(jī)器的壽命等，限制了溴冷機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展。 雙效機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用階段 80 年代初期開(kāi)始研制雙效溴冷機(jī)，并于 1982 年由開(kāi)封通用機(jī)械廠生產(chǎn)出 1744KW（150×10 4kcal/h）雙效溴冷機(jī)組。雙效機(jī)組的熱力系數(shù)可提高到 1.1 以上，而單效機(jī)組一般為 0.6～0.7，雙效機(jī)組的蒸汽單耗比單效機(jī)減少約1/2，冷卻水量減少約 1/3，是值得提倡的節(jié)能型制冷機(jī)組。86 年我廠研制出省內(nèi)首臺(tái)雙效溴冷機(jī) 1160KW（100×10 4kcal/h）并首家通過(guò)省級(jí)鑒定。 多種新型機(jī)研制應(yīng)用階段 80 年代末期國(guó)家計(jì)委提出，凡有蒸汽等熱源的地區(qū)要發(fā) 展 溴 冷 機(jī) ； 1991 年 我 國(guó) 在 世 界 禁 用 氟 里 昂 （ CFC） 生 產(chǎn) 與 使 用 的 “蒙 特 利 爾 議 定 書(shū) ”上 簽 了 字 ， 這 對(duì) 進(jìn) 一 步 發(fā) 展 溴 冷 機(jī) 創(chuàng) 造 了 良 好 條 件 。 大 專(zhuān) 院 校 、 科 研 院 所 和 制 造 廠 家長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文3共 同 協(xié) 力 ， 一 方 面 在 加 緊 改 進(jìn) 與 提 高 雙 效 溴 冷 機(jī) 的 加 工 技 術(shù) 和 性 能 水 平 ， 另 一 方 面 也竟 相 研 制 新 型 的 多 種 溴 冷 機(jī) 。 現(xiàn) 已 推 出 的 和 正 在 研 制 的 有 熱 水 型 、 直 燃 型 、 低 壓 型 、降 膜 式 溴 冷 機(jī) 和 吸 收 式 熱 泵 等 。 溴 化 鋰 溶 液 的 特 性在 溴 化 鋰 吸 收 式 制 冷 機(jī) 中 ， 水 作 為 制 冷 劑 用 來(lái) 產(chǎn) 生 冷 效 應(yīng) ， 溴 化 鋰 溶 液 作 為 吸 收 劑 ，用 來(lái) 吸 收 產(chǎn) 生 冷 效 應(yīng) 后 的 冷 劑 蒸 汽 。 因 此 ， 水 和 溴 化 鋰 溶 液 組 成 制 冷 機(jī) 中 的 工 質(zhì) 對(duì) 。 溴 化 鋰 水 溶 液 是 由 固 體 的 溴 化 鋰 溶 質(zhì) 溶 解 在 水 溶 劑 中 而 成 。 常 壓 下 ， 水 的 沸 點(diǎn) 是100℃ ， 而 溴 化 鋰 的 沸 點(diǎn) 為 1265℃ 。 供 制 冷 機(jī) 應(yīng) 用 的 溴 化 鋰 ， 一 般 以 水 溶 液 的 形 式 供應(yīng) 。 性 狀 為 無(wú) 色 透 明 液 體 ； 濃 度 不 低 于 50％ ； 水 溶 液 PH 值 8 以 上 。20℃ 時(shí) 溴 化 鋰 溶 解 至 飽 和 時(shí) 量 為 111.2 克 ， 即 溴 化 鋰 的 溶 解 度 為 111.2 克 。 溶 解 度 的大 小 與 溶 質(zhì) 和 溶 劑 的 特 性 的 關(guān) ， 還 于 溫 度 有 關(guān) ， 一 般 隨 溫 度 升 高 而 增 大 ， 當(dāng) 溫 度 降 低時(shí) ， 溶 解 度 減 小 ， 溶 液 中 會(huì) 有 溴 化 鋰 的 晶 體 析 出 而 形 成 結(jié) 晶 現(xiàn) 象 。 這 一 點(diǎn) 在 溴 冷 機(jī) 中是 非 常 重 要 ， 運(yùn) 行 中 必 須 注 意 結(jié) 晶 現(xiàn) 象 ， 否 則 常 會(huì) 由 此 影 響 制 冷 機(jī) 的 正 常 運(yùn) 行 。溴 化 鋰 溶 液 對(duì) 普 通 金 屬 有 腐 蝕 作 用 。 尤 其 在 有 氧 氣 存 在 的 情 況 下 腐 蝕 更 為 嚴(yán) 重 。溴 化 鋰 制 冷 原 理溴 化 鋰 吸 收 式 制 冷 原 理 和 蒸 汽 壓 縮 制 冷 原 理 有 相 同 之 處 ， 都 是 利 用 液 態(tài) 制 冷 劑 在 低 溫 、低 壓 條 件 下 ， 蒸 發(fā) 、 汽 化 吸 收 載 冷 劑 的 熱 負(fù) 荷 ， 產(chǎn) 生 制 冷 效 應(yīng) 。 所 不 同 的 是 ， 溴 化 鋰吸 收 式 制 冷 是 在 利 用 “溴 化 鋰 -水 ”組 成 的 二 元 溶 液 為 工 質(zhì) 對(duì) ， 完 成 制 冷 循 環(huán) 的 。 在 溴 化 鋰 吸 收 式 制 冷 機(jī) 內(nèi) 循 環(huán) 的 二 元 工 質(zhì) 中 ， 水 是 制 冷 劑 。 水 在 真 空 狀 態(tài) 下 蒸 發(fā) ， 具有 較 低 的 蒸 發(fā) 溫 度 （ 6℃ ） ， 從 而 吸 收 載 冷 劑 熱 負(fù) 荷 ， 使 之 溫 度 降 低 。 溴 化 鋰 水 溶 液 是吸 收 劑 ， 在 常 溫 和 低 溫 下 強(qiáng) 烈 地 吸 收 水 蒸 氣 ， 但 在 高 溫 下 又 能 將 其 吸 收 的 水 分 釋 放 出來(lái) 。 吸 收 與 釋 放 周 而 復(fù) 始 制 冷 循 環(huán) 不 斷 。 制 冷 過(guò) 程 中 的 熱 能 為 蒸 汽 ， 也 可 叫 動(dòng) 力 。傳 統(tǒng) 的 測(cè) 控 方 法 ， 由 于 從 測(cè) 量 到 顯 示 采 用 模 擬 方 式 ， 數(shù) 據(jù) 采 集 速 度 慢 ， 不 具 備 實(shí) 時(shí) 性 ，抗 干 擾 能 力 差 。 精 度 測(cè) 量 完 全 依 賴(lài) 于 硬 件 特 性 ， 因 為 不 具 備 軟 件 線 性 化 處 理 功 能 ， 傳感 器 的 非 線 性 嚴(yán) 重 影 響 測(cè) 控 精 度 。 而 采 用 線 性 化 好 的 傳 感 器 又 增 加 了 測(cè) 控 系 統(tǒng) 成 本 ，因 此 ， 為 保 證 安 全 生 產(chǎn) ， 提 高 生 產(chǎn) 效 率 ， 必 須 對(duì) 傳 統(tǒng) 的 測(cè) 控 方 法 加 以 改 進(jìn) 。自 單 片 機(jī) 問(wèn) 世 以 來(lái) ， 與 其 相 關(guān) 的 測(cè) 控 儀 器 也 應(yīng) 運(yùn) 而 生 ， 尤 其 是 數(shù) 字 測(cè) 控 技 術(shù) 單 片 機(jī) 的結(jié) 合 。 單 片 機(jī) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 更 是 以 高 效 率 。 高 精 度 ， 多 功 能 的 優(yōu) 勢(shì) 逐 漸 取 代 傳 統(tǒng) 工 業(yè) 生產(chǎn) 過(guò) 程 的 模 擬 測(cè) 試 手 段 。 與 傳 統(tǒng) 的 測(cè) 控 技 術(shù) 相 比 ， 智 能 化 測(cè) 控 系 統(tǒng) 具 有 以 下 幾 個(gè) 優(yōu) 點(diǎn) ：（ 1） 具 有 高 精 度 ， 高 靈 敏 性 和 高 可 靠 性 等 優(yōu) 點(diǎn) 。（ 2） 具 有 直 觀 ， 操 作 方 便 等 功 能 。長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文4（ 3） 具 有 很 強(qiáng) 的 抗 干 擾 能 力 。（ 4） 可 高 速 采 集 數(shù) 據(jù) ， 具 有 實(shí) 時(shí) 性 。（ 5） 具 有 數(shù) 據(jù) 智 能 化 處 理 功 能 ， 一 般 具 有 自 動(dòng) 校 零 和 自 動(dòng) 處 理 功 能 。（ 6） 具 有 自 動(dòng) 循 環(huán) 檢 測(cè) 和 自 動(dòng) 診 斷 能 力 。1.2 壓縮機(jī)的分類(lèi)和工作原理1.2.1 空氣壓縮機(jī)的分類(lèi)空氣機(jī)分為：1、速度式；2、容積式；容積式又分為回轉(zhuǎn)式和往復(fù)式；回轉(zhuǎn)式：（1）轉(zhuǎn)子式；（2）螺桿式；（3）滑片式。往復(fù)式：（1）活塞式；（2）膜式?？諝鈮嚎s機(jī)按工作原理可分為速度式和容積式兩大類(lèi)。速度式：是靠氣體在高速旋轉(zhuǎn)葉輪的作用，得到較大的動(dòng)能，隨后在擴(kuò)壓裝置中急劇降速，使氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成勢(shì)能，從而提高氣體壓力。速度式主要有離心式和軸流式兩種基本型式。容積式：是通過(guò)直接壓縮氣體，使氣體容積縮小而達(dá)到提高氣體壓力的目的、容積式根據(jù)氣缸測(cè)活塞的特點(diǎn)又分為回轉(zhuǎn)式和往復(fù)式兩類(lèi)。氧艙配制的空壓機(jī)多數(shù)采用容積式?；剞D(zhuǎn)式：活塞作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞又稱(chēng)為轉(zhuǎn)干，轉(zhuǎn)子數(shù)量不等，氣缸形狀不一?；剞D(zhuǎn)式包括有轉(zhuǎn)子式、螺桿式、滑片式等。往復(fù)式：活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣缸呈圓筒形。往復(fù)式包括有活塞式和膜式兩種，其中活塞式是目前應(yīng)用最廣泛的一種類(lèi)型。氧艙用空壓機(jī)絕大多數(shù)采用活塞式?；钊娇諌簷C(jī)的分類(lèi)、型號(hào)表示方法、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理介紹如下：活塞式空壓機(jī)一般以排氣壓力、排氣量（容積流量）、結(jié)構(gòu)型式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)。1．按排氣壓力高低分為：低壓空壓機(jī) 排氣壓力≤1.0MPa中壓空壓機(jī) 1.0MPa＜排氣壓力≤10MP a高壓空壓機(jī) 10MPa＜排氣壓力≤100MPa2．接排氣量大小分為：小型空壓機(jī) 1m 3／min＜排氣量≤10m 3／min中型空壓機(jī) 10m 3／min＜排氣量≤100m 3／min大型空壓機(jī) 排氣量＞100m 3／min長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文5空壓機(jī)的排氣量指吸入狀態(tài)自由氣體流量。一般規(guī)定：軸功率＜15KW、排氣壓力≤1.4MP a為微型空壓機(jī)。3．按氣缸中心線與地面相對(duì)位置分為：立式空壓機(jī)——?dú)飧字行木€與地面垂直布置。角度式空壓機(jī)——?dú)飧字行木€與地面成一定角度（V 型、W 型、L 型等）。臥式空壓機(jī)——?dú)飧字行木€與地面平行，氣缸布置在曲軸一側(cè)。對(duì)動(dòng)平衡式空壓機(jī)——?dú)飧字行木€與地面平行，氣缸對(duì)稱(chēng)布置在曲軸兩側(cè)。4 按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為：?jiǎn)巫饔谩獨(dú)怏w僅在活塞一側(cè)被壓縮。雙作用——?dú)怏w在活塞兩側(cè)被壓縮。水冷式——指氣缸帶有冷卻水夾套，通水冷卻。風(fēng)冷式——?dú)飧淄獗砻骅T有散熱片，空氣冷卻。固定式——空壓機(jī)組固定在地基上。移動(dòng)式——空壓機(jī)組置于移動(dòng)裝置上便于搬移。有油潤(rùn)滑——指氣缸內(nèi)注油潤(rùn)滑，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑油循環(huán)潤(rùn)滑。無(wú)油潤(rùn)滑——指氣缸內(nèi)不注油潤(rùn)滑，活塞和氣缸為干運(yùn)轉(zhuǎn)，但傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由潤(rùn)滑油循環(huán)潤(rùn)滑。全無(wú)油潤(rùn)滑——?dú)飧變?nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)均無(wú)油潤(rùn)滑。1.2.2 空壓機(jī)的組成及工作原理1．空壓機(jī)主要組成部分：機(jī)體部分：包括機(jī)身（曲軸箱）、曲軸、連桿、十字頭等部件，其作用是傳遞動(dòng)力，連接基礎(chǔ)與氣缸部分，將電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成十字頭的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。壓縮部分：包括氣缸、活塞、氣閥、填料等部件，其作用是形成壓縮容積和防止氣體泄漏。輔助部分：包括進(jìn)氣濾清器、油水分離器、冷卻器、安全閥、氣量調(diào)節(jié)裝置、各種指示監(jiān)控儀表及氣、水、油管路系統(tǒng)，其作用是確?？諌簷C(jī)安全可靠運(yùn)行。2．空壓機(jī)的工作原理 空壓機(jī)的工作過(guò)程可分成膨脹、吸入、壓縮和排出四個(gè)階段。膨脹：當(dāng)活塞向下移動(dòng)時(shí)，氣缸的容積增大，壓力下降，原先存留在氣缸中的氣體（因余隙容積存在）不斷膨脹。長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文6吸入：當(dāng)氣缸內(nèi)壓力降到稍小于進(jìn)氣管中的氣體壓力，進(jìn)氣管中的氣體便項(xiàng)開(kāi)吸氣閥片進(jìn)入氣缸內(nèi)，隨著活塞的繼續(xù)下移，氣體不斷進(jìn)入缸內(nèi)直至活塞下移到最低點(diǎn)（又稱(chēng)內(nèi)止點(diǎn)）為止。壓縮：當(dāng)活塞從內(nèi)止點(diǎn)向上移動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)容積逐漸縮小，即開(kāi)始將氣缸內(nèi)氣體進(jìn)行壓縮。由于吸氣閥有止逆作用，放氣缸內(nèi)氣體不能倒流向進(jìn)氣管中，排氣管中的氣體壓力在此時(shí)仍高于缸內(nèi)氣體壓力，所以氣缸內(nèi)氣體也無(wú)法項(xiàng)開(kāi)排氣閥片，又由于排氣閥也有止逆作用，故排氣管中的氣體也不能進(jìn)入氣缸內(nèi)，當(dāng)活塞繼續(xù)上移時(shí)，氣缸內(nèi)容積進(jìn)一步縮小，使缸內(nèi)氣體壓力不斷升高。排出：隨著活塞繼續(xù)上移，當(dāng)氣缸內(nèi)氣體壓力升高至稍大于排氣管中的氣體壓力時(shí)，缸內(nèi)氣體便項(xiàng)開(kāi)排氣閥片進(jìn)入排氣管中，并不斷排出，直至活塞移到最上端（又稱(chēng)外止點(diǎn)）為止，然后活塞又開(kāi)始向下移動(dòng)，重復(fù)上述動(dòng)作。活塞在氣缸內(nèi)連續(xù)不斷地往復(fù)運(yùn)動(dòng)，便氣缸循環(huán)地吸入和排出氣體，活塞的每一次來(lái)回稱(chēng)為一個(gè)工作循環(huán)；活塞從內(nèi)止點(diǎn)移至外止點(diǎn)的距離叫做活塞行程。 1.3 制冷機(jī)溫度控制要求本文主要設(shè)計(jì)了溫度控制環(huán)節(jié)，而溫度控制環(huán)節(jié)則要求設(shè)備完成后，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)給出一個(gè)更寬的范圍以滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。制冷機(jī)溫度控制器的技術(shù)要求：1 顯示屏：（1）四位顯示（2）24 小時(shí)時(shí)間和溫度顯示（3）故障代碼顯示2 功能鍵：（1） 啟動(dòng)/停止：在工作狀態(tài)啟動(dòng)或停止設(shè)備（2） 排水測(cè)試：可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)排水（3） 狀態(tài)選擇：每按此鍵一次，進(jìn)入一種工作狀態(tài)。每進(jìn)入一種工作狀態(tài)，相應(yīng)的指示燈亮，如此循環(huán)進(jìn)行。（4） 上下限溫度調(diào)整：在設(shè)定選擇狀態(tài)下，設(shè)定工作參數(shù)。3 工作狀態(tài)：（1） 連續(xù)：按下“啟動(dòng)/停止”鍵后，設(shè)備即開(kāi)始運(yùn)行。此狀態(tài)不受時(shí)間，溫度控制。正常情況下，只有再次按下此鍵，設(shè)備才能停止。此時(shí)，制冷機(jī)閥，除霜電磁閥，長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文7風(fēng)扇與壓縮機(jī)同步。加熱器與壓縮機(jī)同步。（2） 時(shí)控：此工作狀態(tài)受設(shè)定時(shí)間控制，但于溫度設(shè)定無(wú)關(guān)。啟動(dòng)設(shè)備后，按制冷時(shí)間運(yùn)行。（3） 溫控：此運(yùn)行狀態(tài)受溫度控制。如果此時(shí)氣體溫度未達(dá)到設(shè)定下限溫度，按下“啟動(dòng)/停止”鍵后，設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng)氣體溫度達(dá)到設(shè)定下限溫度后，自動(dòng)停機(jī)。當(dāng)氣體溫度升至上限溫度后，設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)。此時(shí)的電磁閥，風(fēng)扇，加熱器的工作方式與連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)一致。4 設(shè)定：（1） 設(shè)定以 0.1 度為單位，上限溫度最高為 50 度，下限溫度最低為-30 度，只在溫控時(shí)有效。（2） 制冷時(shí)間設(shè)定以小時(shí)為單位，最大 24 小時(shí)，最小 0.1 小時(shí)，只在時(shí)控時(shí)有效。（3） 排水閥打開(kāi)時(shí)間設(shè)定以秒為單位最大 180 秒，最小 0 秒。排水閥關(guān)閉時(shí)間以分鐘為單位，最大 24 時(shí)，最小 0.1 分。5 故障顯示“（1） 壓力超限時(shí)，顯示屏顯示 PE 閃爍（2） 過(guò)載保護(hù)時(shí)，顯示屏顯示 CE 閃爍（3） 溫度故障時(shí)，顯示屏顯示 TE 閃爍（4） 故障指示燈同時(shí)提示。長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文8第二章 方案論證圖 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在現(xiàn)今單片機(jī)所集成的部件越來(lái)越多，也就是說(shuō)，單片機(jī)的意義只是在于單片集成電路，而不在于其功能了。如果從功能上講它可以說(shuō)是萬(wàn)用機(jī)。因?yàn)槭瞧鋬?nèi)部集成了各種應(yīng)用電路。AT89C51 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 40 個(gè)引腳，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口，2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè)全雙工串行通信口，4k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元。AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本，所以此方案采用AT89C51 八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。人們通常將能把非電量轉(zhuǎn)換為電量的器件稱(chēng)為傳感器，傳感器實(shí)質(zhì)上是一種功能，作用是將來(lái)自外界的各種信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。它是實(shí)現(xiàn)測(cè)試與自動(dòng)控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。單片機(jī) 鍵 盤(pán) 顯 示 驅(qū) 動(dòng)看 門(mén) 狗 電 路 時(shí) 鐘 芯 片過(guò) 壓 過(guò) 載 保護(hù)一 項(xiàng) 狀 態(tài) 設(shè)定 接 口芯 片 A/D轉(zhuǎn) 換六 項(xiàng) 狀 態(tài) 設(shè) 定十 二 個(gè) 指 示 燈 前 置 放 大 溫 度 傳 感 器長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文9如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始參數(shù)進(jìn)行精確可靠的測(cè)量，那么，無(wú)論是信號(hào)轉(zhuǎn)換或信息處理，或者最佳數(shù)據(jù)的顯示和控制都將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的主要內(nèi)容之一，信息技術(shù)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)。計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)發(fā)展極快，相當(dāng)成熟，對(duì)此運(yùn)用自如的工程技術(shù)人員也非常多，但精通而靈活使用傳感器技術(shù)的工作者卻很少，這是因?yàn)閭鞲衅鲬?yīng)用技術(shù)都需要使用模擬技術(shù)，而模擬技術(shù)有很多問(wèn)題難以解決。為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，世界眾多國(guó)家都把傳感器技術(shù)列為現(xiàn)代的關(guān)鍵技術(shù)之—。采用熱敏電阻，可滿(mǎn)足 40 攝氏度至 90 攝氏度測(cè)量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對(duì)于檢測(cè) 1 攝氏度的信號(hào)是不適用的。而且使用熱敏電阻，需要用到十分復(fù)雜的算法，一定程度上增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。所以我門(mén)用到了溫度傳感器AD590 AD590 是美國(guó)模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器，供電電壓范圍為 3~30V，輸出電流 223μA（-50℃）~423μA（+150℃），靈敏度為 1μA/℃。當(dāng)在電路中串接采樣電阻 R 時(shí)，R 兩端的電壓可作為喻出電壓。注意 R 的阻值不能取得太大，以保證 AD590兩端電壓不低于 3V。AD590 輸出電流信號(hào)傳輸距離可達(dá)到 1km 以上。作為一種高阻電流源，最高可達(dá) 20MΩ，所以它不必考慮選擇開(kāi)關(guān)或 CMOS 多路轉(zhuǎn)換器所引入的附加電阻造成的誤差。適用于多點(diǎn)溫度測(cè)量和遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量的控制。 Intel 8086/8088 系列的可編程外設(shè)接口電路簡(jiǎn)稱(chēng) PPI，型號(hào)為 8255，具有 24 條輸入/輸出引腳，可編程的通用并行輸入/輸出借口電路。它是一片使用單一+5V 電源的40 腳雙列直插式大規(guī)模集成電路。8255A 的通用性強(qiáng)，使用靈活，通過(guò)它 CPU 可直接與外設(shè)相連接。8255A 具有三個(gè)相互獨(dú)立的輸入/輸出通道：通道 A，通道 B，通道 C，因本設(shè)計(jì)中，外部相連接器件多借口多所以將 AT89C51 與 8255A 相連接可為外設(shè)提供 3個(gè) 8 為 I/O 端口，容許采用同步，異步和中斷方式傳送 I/O 數(shù)據(jù)。鍵盤(pán)采用 3×3 陣列，一共九個(gè)鍵，還有一個(gè)復(fù)位鍵直接與 AT89C51 芯片的 RESET引腳相連，正好滿(mǎn)足十個(gè)鍵的要求。AT89C51 對(duì) LED 的顯示，采用八段 LED 數(shù)碼顯示管，顯示接口采用 74LS164 八位移位寄存器，它的特點(diǎn)是串入并出，可以減少所用 89C51 的引腳，只需 89C51 的 P3.0與 P3.1 兩個(gè)引腳串行輸出就可以，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，節(jié)省部線空間，是本設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片微型計(jì)算機(jī)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域和智能化產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。如何提高單片機(jī)產(chǎn)品的抗干擾能力是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)人員所面臨和必須解決的問(wèn)題。關(guān)于抗干擾的具體方法在很多書(shū)籍和文章中都有較為詳盡的論述。美國(guó)DALLAS 公司生產(chǎn)的“看門(mén)狗(WATCHDOG)”集成電陸 DS1232 具有性能可靠、使用簡(jiǎn)單、長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文10價(jià)格低廉的特點(diǎn)，應(yīng)用在單片機(jī)產(chǎn)品中能夠很好的提高硬件的抗干擾能力,在實(shí)際使用中收到了良好的效果。第三章 單片機(jī)3.1 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能的CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（REROM）和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)計(jì)術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可為你提供許多高性能比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域圖3.1 AT89C51引腳圖3.2 主要性能參數(shù)與MCS- 51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文114k字節(jié)可重擦寫(xiě)Flash閃存存儲(chǔ)器1000次擦寫(xiě)周期全靜態(tài)操作：0Hz—24Hz3級(jí)加密程序存儲(chǔ)器128×8字節(jié)內(nèi)部RAM 32個(gè)可編程I/O口線2個(gè)16位定時(shí)/記數(shù)器6個(gè)中斷源可編程串行UART通道低功耗空閑和掉電模式3.3 主要功能特性概述AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k字節(jié)Flash閃存存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM。32個(gè)I/O口線，2個(gè)16位定時(shí)/記數(shù)器，1個(gè)5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)。一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但容許RAM，定時(shí)/記數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位3.4 引腳功能說(shuō)明VCC。電源電壓GND。地P0 口：P0 口是一組 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路，對(duì)斷口寫(xiě)“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時(shí)，P0 口接受指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1 口：P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可做輸出口。作輸出口使用時(shí)。因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文12外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 IFlash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接受低 8 位地址。P2 口：P2 口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 I在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令）時(shí)，Ｐ２口送出高８位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)８位地址　的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行ＭＯＶＸ　@ＲＩ指令）時(shí)，Ｐ２口線上的內(nèi)容（也既特殊功能寄存器（ＳＦＲ）區(qū)中Ｒ２寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。Ｆlash 編程或校驗(yàn)時(shí)，Ｐ２亦接受高位地址和其他的控制信號(hào)。Ｐ３口：Ｐ３口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的８位雙向Ｉ／Ｏ口。Ｐ３口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）４個(gè)ＴＴＬ邏輯門(mén)電路。對(duì)Ｐ３口寫(xiě)入“１”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的Ｐ３口將用上拉電阻輸出電流Ｉ Ｐ３口還接收一些用于Ｆlash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。ＲＳＴ：復(fù)位輸入。當(dāng)震蕩器工作時(shí)，ＲＳＴ引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。：當(dāng)訪問(wèn)外 部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ＡＬＥ（地址鎖存應(yīng)許）PROGALE/輸出脈沖用于鎖存地址的的撕８位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ＡＬＥ仍以時(shí)鐘震蕩頻率的１／６輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可以對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ＡＬＥ脈沖。對(duì)Ｆlash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ ）如有必要，可PROG通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ＳＦＲ）區(qū)中的８ＥＨ單元的Ｄ０位置位，可禁止ＡＬＥ操作。該位置位后，只有一條ＭＯＶＸ和ＭＯＶＣ指令ＡＬＥ才會(huì)被激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ＡＬＥ無(wú)效：程序儲(chǔ)存應(yīng)許（ ）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)PSENPSENAT89C51 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 有效，即輸PSEN出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩個(gè)有效的 信號(hào)不出現(xiàn)。EA/VPP：外部訪問(wèn)容許。欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000H-FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編輯，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文13Flash 存儲(chǔ)器編輯時(shí)，該引腳加上+12V 的程序容許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件使用 12V 編程電壓 Vpp。XTAL1：震蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：震蕩器反相放大器的輸出端。3.5 時(shí)鐘震蕩器AT89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激震蕩器，震蕩電路參見(jiàn)圖 5。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 C1，C2 在接放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。對(duì)外接電容 C1，C2 雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響震蕩頻率的高低，震蕩器工作的穩(wěn)定性，起振的難易程序及溫度溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30Pf+10Pf，而如果使用陶瓷諧振器建議使用 40F+10Pf。用戶(hù)可以采用外部時(shí)鐘。在這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2 則懸空，由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè) 2 分頻觸發(fā)器作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。圖 3.2 8255 與單片機(jī)的接線圖89C51WRWRDDESTPA0－ 7PB0－ 7PC0－ 7740×3ADC089D0-7A1SGNDP0.7－0P3.1.5REST VC0-D7825長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文14第四章 硬件電路設(shè)計(jì)4.1 溫度測(cè)量環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中，對(duì)溫度的要求為：顯示溫度精度為 0.1℃，系統(tǒng)的溫度調(diào)整范圍為-30℃-50℃。為了實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的要求，在設(shè)計(jì)溫度測(cè)量環(huán)節(jié)采用以下器件。1.溫度傳感器：AD5902.電壓跟隨器：UA7413.運(yùn)放器： 0P-07本環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)思想如下： 溫 度 傳 感 器 電 壓 跟 隨 器 運(yùn) 算 放 大 器 A/D轉(zhuǎn) 換 器接 口 電 路1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBATitleNumber RevisionSizeDDate: 22-Jun-2005 Sheet of File: D:\XIAOGANG.Ddb Drawn By:542312 OP-07A542312 AUA74110K10K 2K10K50K10u/16v10KAD590-5V+5V0.1u10u/16V100KIN-0 26msb2-121 2-220IN-1 272-319 2-418IN-2 282-58 2-615IN-3 12-714 lsb2-817IN-4 2EOC7IN-5 3ADD-A25IN-6 4ADD-B24 ADD-C23IN-7 5ALE22ref(-) 16ENABLE9 START6ref(+) 12CLOCK10C?CAPVCC長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文15圖 4.1 溫度測(cè)量與 A/D 轉(zhuǎn)換電路連接圖4.1.1 集成溫度傳感器 AD590對(duì) 于 溫 度 傳 感 器 ， 我 們 選 擇 了 單 片 集 成 的 溫 度 傳 感 器 AD590。 常 見(jiàn) 的 感 溫 元 件 有熱 電 偶 、 熱 電 阻 和 半 導(dǎo) 體 等 傳 感 器 。 熱 電 偶 的 價(jià) 格 便 宜 ， 但 精 度 低 ， 需 要 進(jìn) 行 冷 端 補(bǔ)償 ， 電 路 的 設(shè) 計(jì) 比 較 復(fù) 雜 ； 熱 電 阻 精 度 較 高 ， 但 需 要 標(biāo) 準(zhǔn) 穩(wěn) 定 電 阻 是 陪 才 能 使 用 ； 而半 導(dǎo) 體 溫 度 傳 感 器 線 路 設(shè) 計(jì) 簡(jiǎn) 單 ， 精 度 較 高 ， 線 性 度 好 ， 價(jià) 格 適 中 。AD590 為單片集成兩端感溫電流源，所產(chǎn)生的電流經(jīng)過(guò)電阻網(wǎng)絡(luò)和多級(jí)運(yùn)算放大器，輸出范圍在 0~0.6V 的電壓（溫度范圍為 0℃~60℃）。AD590 的特性為：流過(guò)器件的電流( )等于期間所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文）A?度數(shù)，即：?A/K 式 中 ： —流 過(guò) 器 件 （ AD590） 的 電 流 ， 單 位 為 ?A；T—熱 力 學(xué) 溫 度 ， 單 位 為 K。同 時(shí) ， AD590 輸 出 呈 現(xiàn) 高 阻 抗 ， 其 本 身 保 證 在 0℃ （ 即 熱 力 學(xué) 溫 度 273.2K） 時(shí) ，輸 出 電 流 為 273.2 。 所 以 當(dāng) R1 和 R2 的 阻 值 之 和 為 1K 時(shí) ， 在 AD590 的 2 腳 ， 可 以?得 到 273.2mV 的 電 壓 ， 且 輸 出 電 壓 隨 溫 度 的 變 化 為 1mV/K。 在 AD590 之 后 連 接 由 運(yùn) 算放 大 器 OP07 構(gòu) 成 的 跟 隨 器 ， 以 提 高 輸 出 負(fù) 載 能 力 。 要 想 得 到 輸 出 電 壓 在 0℃ ~60℃ 時(shí)輸 出 為 0~0.6V， 必 須 對(duì) 信 號(hào) 進(jìn) 行 降 壓 和 放 大 。 考 慮 到 精 度 的 要 求 ， 我 們 先 對(duì) 跟 隨 器 的輸 出 信 號(hào) 經(jīng) 過(guò) 一 級(jí) 反 向 放 大 ， 再 經(jīng) 過(guò) 一 級(jí) 反 向 求 和 降 壓 ， 最 后 得 到 0~0.6V 的 電 壓 ，且 在 整 個(gè) 溫 度 范 圍 內(nèi) 保 持 良 好 的 線 性 。 計(jì) 算 過(guò) 程 如 下 ： 0℃ ~60℃ 時(shí) )(2.73.1mvU??調(diào) 節(jié) 電 位 器 R7 為 10K1*UR?調(diào) 節(jié) 電 位 器 R8， 使 為 2.732V583 3U調(diào) 節(jié) 電 位 器 為 10K)(*32914???則 ： 7.0故 ： 范 圍 為 0~0.6V， 在 ICL7135 的 量 程 范 圍 內(nèi)4但 由 于 AD590 的 增 益 有 偏 差 ， 同 時(shí) 電 阻 也 有 誤 差 ， 因 此 必 須 對(duì) 電 路 進(jìn) 行 調(diào) 整 。 調(diào)整 方 法 為 ：為 了 獲 取 準(zhǔn) 確 的 溫 度 值 ， 分 別 在 0℃ （ 冰 水 混 合 物 ） 、 100℃ （ 沸 水 ） 和 36.5℃（ 人 體 溫 度 ） 進(jìn) 行 溫 度 定 標(biāo) 。 具 體 步 驟 是 ： 把 AD590 放 于 冰 水 混 合 物 中 ， 調(diào) 節(jié) 電 位 器R1， 使 得 跟 隨 器 輸 出 電 壓 為 273.2mV。 依 次 調(diào) 節(jié) R7、 R8， 使 得 運(yùn) 放 U2、 U3 的 輸 出 為 -長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文162.732V 和 2.732V。將 AD590 放 入 沸 水 中 ， 調(diào) 節(jié) 電 位 器 R11， 使 得 U4 輸 出 為 1V。同 理 進(jìn) 行 36.5℃ 使 得 定 標(biāo) 。4.1.2 電 壓 跟 隨 器 -通 用 運(yùn) 放 UA741在 系 統(tǒng) 中 為 了 使 前 置 放 大 器 的 前 級(jí) 和 后 級(jí) 滿(mǎn) 足 阻 抗 匹 配 關(guān) 系 ， 本 系 統(tǒng) 采 用 了 電 壓 跟隨 器 -通 用 運(yùn) 放 UA741。 它 接 于 溫 度 傳 感 器 之 后 ， 為 8 腳 DIP 封 裝 。 其 引 腳 排 列 如 圖圖 4.2 UA741 引腳圖UA741 要 求 雙 電 源 供 電 ， 即 供 電 范 圍 在 ±（ 3V-18V） ， 典 型 供 電 為 ±15V。 最 低 不 要 低于 ±3V， 但 實(shí) 際 上 為 ±3V 使 運(yùn) 放 不 能 正 常 工 作 ， 故 一 般 不 要 低 于 ±5V。 10K 歐 姆 電 位器 用 與 調(diào) 整 放 大 器 的 零 點(diǎn) 。UA741 可 用 于 對(duì) 速 度 要 求 不 太 高 ， 精 度 也 不 太 高 的 場(chǎng) 合 ， 一 般 可 在 8 為 A/D 和 D/A 中做 放 大 器 。 UA741 的 補(bǔ) 償 電 容 裝 在 封 裝 內(nèi) 部 ， 不 許 要 對(duì) 外 接 封 裝 電 容 。 UA741 在 本 系統(tǒng) 中 的 應(yīng) 用 連 接 電 路 如 下 圖 。 其 放 大 倍 數(shù) 為 -1， 它 將 溫 度 傳 感 器 輸 出 的 電 壓 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 化為 一 穩(wěn) 定 的 電 壓 信 號(hào) ， 輸 出 給 運(yùn) 放 0P-07。 +--5V+5V長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文17圖 4.3 UA741 在本系統(tǒng)中的應(yīng)用電路連接4.1.3 運(yùn)算放大器 0P-07低失調(diào)運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓溫漂 aⅥ0S 和輸入失調(diào)電流溫漂 aⅡ0S 都很小。實(shí)際上這類(lèi)運(yùn)放的輸入電壓Ⅵ0S 和輸入失調(diào)電流Ⅱ0S 也很西歐啊，因而這類(lèi)運(yùn)放的精度也比較高。所以也成為高精度運(yùn)放。0P-07 采用超高工藝和齊納米微調(diào)技術(shù)，使其Ⅵ0S，Ⅱ0S，aⅥ0S，aⅡ0S 都很小，單它的速度比 UA741 還低，廣泛應(yīng)用與穩(wěn)定積分，精度加法，比較，檢波和微弱信號(hào)精密放大器等。0P-07 要求雙電源供電，使用溫度范圍為 0-70 度。0P-07 一般不需調(diào)零，如果要調(diào)零可采用圖中電位器調(diào)整，電位器電阻值可選 200K 歐姆。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，0P-07 連接圖如下：圖 4.4 在本系統(tǒng) 0P-07 的連接4.1.4 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809ADC0809 結(jié) 構(gòu) 原 理 和 引 腳 功 能10K10K10K10K50K-+0P-07長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文18因 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 應(yīng) 有 范 圍 極 廣 ， 故 其 品 種 及 類(lèi) 型 非 常 多 ， 根 據(jù) A/D 電 路 的 工 作 原 理可 以 分 為 下 列 幾 大 類(lèi) 型 ：（ 1） 、 雙 積 分 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 一 般 具 有 精 度 高 ， 抗 干 擾 好 ， 價(jià) 格 便 宜 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 但轉(zhuǎn) 換速度慢，廣泛用于數(shù)字儀表中。（2）、逐次逼近比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器 在精度、速度和價(jià)格上都適中。（3）、并行 A/D 轉(zhuǎn)換器 這是一種用編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高速轉(zhuǎn)換器。本設(shè)計(jì)選用逐次逼近比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 以實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換。ADC0809 結(jié)構(gòu)原理ADC0809 是采用 CMOS 工藝制造的 8 位 8 通道單片機(jī) A/D 轉(zhuǎn)換器，每個(gè)通道均能轉(zhuǎn)換出 8 位數(shù)字量。它是逐次逼近比較型轉(zhuǎn)換器，包括一個(gè)高阻抗斬波比較器；一個(gè)帶有256 個(gè)電阻分壓器的樹(shù)狀開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)；一個(gè)控制邏輯環(huán)節(jié)和 8 位逐次逼近數(shù)碼寄存器；最后輸出級(jí)有一個(gè) 8 位三位輸出鎖存口，其中內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3-4 所示：8 位A / D轉(zhuǎn)換器8 路模擬量開(kāi) 關(guān)地址鎖存與譯 碼三態(tài)輸出鎖存器S T A R TC L KI N 7I N 0……CBAA L EE O CD 0D 7V c cG N D???RV?O E38圖 4.5 ADC0809 結(jié)構(gòu)原理八個(gè)模擬量輸入受多路開(kāi)關(guān)地址寄存器控制，當(dāng)選中某路時(shí)，該路模擬信號(hào) VX進(jìn)入比較器與 D/A 輸出的 VR比較，直至 VR與 VX相等或達(dá)到允許誤差為止，然后將對(duì)應(yīng) VX的數(shù)碼寄存器值送入三態(tài)鎖存器。當(dāng) OE 有效時(shí)，便可輸出對(duì)應(yīng)的 VX的八位數(shù)碼。即：IN0~IN7八路模擬量輸入端，在多路開(kāi)關(guān)控制下，任一瞬間只能有一路模擬量經(jīng)相應(yīng)通道輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器中的比較放大器。D 7~D0為八位數(shù)碼輸出端，可直接接入微型機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)總線。A、B、C 多路開(kāi)關(guān)地址選擇輸入端，其取值與 A/D 轉(zhuǎn)換通道的對(duì)應(yīng)關(guān)系如長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文19表 3-1。多路開(kāi)關(guān)地址C B A被選中的輸入通道對(duì)應(yīng)通道路口地址0 0 0 IN0 00H0 0 1 IN1 01H0 1 0 IN2 02H0 1 1 IN3 03H1 0 0 IN4 04H1 0 1 IN5 05H1 1 0 IN6 06H1 1 1 IN7 07H表 4.1 A、B、C 與 A/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)應(yīng)關(guān)系A(chǔ)DC0809 引腳功能ADC0809 外形是有 28 腳的雙列直插式芯片，引腳如圖 3-5 所示：IN-026 msb2-1 212-2 20IN-127 2-3 192-4 18IN-228 2-5 82-6 15IN-31 2-7 14lsb2-8 17IN-42EOC 7IN-53ADD-A 25IN-64 ADD-B 24ADD-C 23IN-75ALE 22ref(-)16 ENABLE 9START 6ref(+)12 CLOCK 10ADC0809圖 4.6 ADC0809 引腳功能引腳功能如下：IN0-IN7 八位模擬量輸入端ADDA、ADDB、ADDC 通道選輸入端DB0~DB7 八位數(shù)字量輸出端START 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端，其上升沿用以清除 ABC、內(nèi)部寄存器；其下降沿長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文20用以啟動(dòng)內(nèi)部控制邏輯，使之 A/D 轉(zhuǎn)換器工作。CLOCK 轉(zhuǎn)換定時(shí)時(shí)鐘脈沖輸入端，它的頻率決定 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度，在此其頻率不能高于 640KHZ，其對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換速度為 10NS。ALE 地址鎖存元件，該信號(hào)的上升沿可將地址選擇號(hào) A、B、C 鎖入地址寄存器內(nèi)。EOC 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，A/D 轉(zhuǎn)換器開(kāi)始后 EOC 信號(hào)自動(dòng)變低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束即變高電平。OE 允許輸出控制端，有效時(shí)能打開(kāi)三態(tài)門(mén)，將八位轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送到微型機(jī)的數(shù)據(jù)總線上。VREF（+）、VREF（-） 參考電壓輸入端。它們以可以不與本機(jī)電源和地址相連，但VREF（-）不得為負(fù)值，VREF（+）不得高于 Vcc，且 1/2[VREF（+）+VREF（-）與1/2VCC之差不得大于 0.1V。VCC 芯片電源（+5V）輸入端。CTND 芯片接地端。4．2 可編程并行接口 8255 設(shè)計(jì)4.2.1 并行通信與接口并行通信就是把一個(gè)字符的各位同時(shí)用幾根線進(jìn)行傳輸。傳輸速度快，信息率高。電纜要多，隨著傳輸距離的增加，電纜的開(kāi)銷(xiāo)會(huì)成為突出的問(wèn)題，所以，并行通信用在傳輸速率要求較高，而傳輸距離較短的場(chǎng)合。Intel 8255A 是一個(gè)通用的可編程的并行接口芯片，它有三個(gè)并行 I/O 口，又可通過(guò)編程設(shè)置多種工作方式，價(jià)格低廉，使用方便，可以直接與 Intel 系列的芯片連接使用，在中小系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。4.2.2 8255A 的 編 程 結(jié) 構(gòu)8255A 由 以 下 幾 部 分 組 成 ： 見(jiàn) 圖1． 三 個(gè) 數(shù) 據(jù) 端 口 A， B， C這 三 個(gè) 端 口 均 可 看 作 是 I/O 口 ， 但 它 們 的 結(jié) 構(gòu) 和 功 能 也 稍 有 不 同 。A 口 ： 是 一 個(gè) 獨(dú) 立 的 8 位 I/O 口 ， 它 的 內(nèi) 部 有 對(duì) 數(shù) 據(jù) 輸 入 /輸 出 的 鎖 存 功 能 。長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文21B 口 ： 也 是 一 個(gè) 獨(dú) 立 的 8 位 I/O 口 ， 僅 對(duì) 輸 出 數(shù) 據(jù) 的 鎖 存 功 能 。C 口 ： 可 以 看 作 是 一 個(gè) 獨(dú) 立 的 8 位 I/O 口 ； 也 可 以 看 作 是 兩 個(gè) 獨(dú) 立 的 4 位 I/O 口 。 也是 僅 對(duì) 輸 出 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 鎖 存 。2． A 組 和 B 組 的 控 制 電 路這 是 兩 組 根 據(jù) CPU 命 令 控 制 8255A 工 作 方 式 的 電 路 ， 這 些 控 制 電 路 內(nèi) 部 設(shè) 有 控 制 寄 存器 ， 可 以 根 據(jù) CPU 送 來(lái) 的 編 程 命 令 來(lái) 控 制 8255A 的 工 作 方 式 ， 也 可 以 根 據(jù) 編 程 命 令 來(lái)對(duì) C 口 的 指 定 位 進(jìn) 行 置 /復(fù) 位 的 操 作 。A 組 控 制 電 路 用 來(lái) 控 制 A 口 及 C 口 的 高 4 位 ；B 組 控 制 電 路 用 來(lái) 控 制 B 口 及 C 口 的 低 4 位 。圖 4.7 8255A 的編程結(jié)構(gòu)8 位 的 雙 向 的 三 態(tài) 緩 沖 器 。 作 為 8255A 與 系 統(tǒng) 總 線 連 接 的 界 面 ， 輸 入 /輸 出 的 數(shù) 據(jù) ，CPU 的 編 程 命 令 以 及 外 設(shè) 通 過(guò) 8255A 傳 送 锝 工 作 狀 態(tài) 等 信 息 ， 都 是 通 過(guò) 它 來(lái) 傳 輸 的 。4． 讀 /寫(xiě) 控 制 邏 輯讀 /寫(xiě) 控 制 邏 輯 電 路 負(fù) 責(zé) 管 理 8255A 的 數(shù) 據(jù) 傳 輸 過(guò) 程 。 它 接 收 片 選 信 號(hào) 及 系 統(tǒng)CS3．?dāng)?shù)據(jù)總線緩沖器長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文22讀 信 號(hào) 、 寫(xiě) 信 號(hào) 、 復(fù) 位 信 號(hào) RESET， 還 有 來(lái) 自 系 統(tǒng) 地 址 總 線 的 口 地 址 選 擇 信 號(hào)RDWRA0和 A1。4.2.3 8255A 的 引 腳 功 能引 腳 信 號(hào) 可 以 分 為 兩 組 ： 一 組 是 面 向 CPU 的 信 號(hào) ， 一 組 是 面 向 外 設(shè) 的 信 號(hào) 。1． 面 向 CPU 的 引 腳 信 號(hào) 及 功 能D0-D7： 8 位 ， 雙 向 ， 三 態(tài) 數(shù) 據(jù) 線 ， 用 來(lái) 與 系 統(tǒng) 數(shù) 據(jù) 總 線 相 連 ；RESET： 復(fù) 位 信 號(hào) ， 高 電 平 有 效 ， 輸 入 ， 用 來(lái) 清 除 8255A 的 內(nèi) 部 寄 存 器 ， 并 置 A 口 ，B 口， C 口均為輸入方式；：片選，輸入，用來(lái)決定芯片是否被選中；：讀信號(hào)，輸入，控制 8255A 將數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息送給 CPU；D：寫(xiě)信號(hào)，輸入，控制 CPU 將數(shù)據(jù)或控制信息送到 8255A；WRA1，A O：內(nèi)部口地址的選擇，輸入。這兩個(gè)