2.3显示电路
方案一:采用数码管显示温度,动态扫描显示方式。采用LED数码管这种方案。虽然显示的内容有限,但是也可以显示数字和几个英文字母,在这个设计中已经足够了,并且价格比液晶字符式要低的多,为了控制设计制作的成本,在此设计中选用LED数码管显示。
方案二:采用液晶显示屏LCD显示温度。显示用液晶字符式,可以用软件达到很好的控制,硬件不复杂,液晶字符显示器可以显示很丰富的内容,但是液晶字符式价格昂贵。
对于方案一,该方案成本低廉,显示温度明确醒目,在夜间也能看见,功耗极低,显示驱动程序的编写也相对简单,这种显示方式得到广泛应用。不足的地方是扫描显示方式是使数码管逐个点亮,因此会有闪烁,但是人眼的视觉暂留时间为20MS,当数码管扫描周期小于这个时间时人眼将感觉不到闪烁,因此可以通过增大扫描频率来消除闪烁感。
对于方案二,液晶体显示屏具有显示字符优美,不但能显示数字还能显示字符甚至图形的优点,这是LED数码管无法比拟的。但是液晶显示模块价格昂贵,驱动程序复杂,从简单实用的原则考虑,本系统采用方案一。
2.4调速方式
方案一:采用变压器调节方式,运用电磁感应原理将220V电压通过线圈降压到不同的电压,控制风扇电机接到不同电压值的线圈上可控制电机的转速,从而控制风扇风力大小。
方案二:采用三极管驱动PWM进行控制。脉宽调制是按一定的规律改变脉冲序列的脉冲宽度,调节输出量和波形的一种调节方式,在PWM驱动控制的调节系统中,最常用的是以矩形波PWM信号,在控制时需要调节PWM波的占空比。占空比是指高电平持续时间在一个周期时间内的百分比。在控制电机转速时,占空比越大,转速就越快,若全为高电平,占空比为100%时,转速达到最大。
对于方案一,由于采用变压器改变电压调节,有风速级别限制,不能适应人性化要求。且在变压过程中会有损耗发热,效率不高,发热有不安全因素。
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对于方案二,PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的,无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时,也才能对数字信号产生影响。对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点,而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。故本系统采用方案二。
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第三章 系统硬件设计
3.1系统总体设计
本系统由集成温度传感器、单片机、LED数码管、三极管驱动电路及一些其他外围器件组成。使用AT89C51单片机编程控制,通过修改程序可方便实现系统升级。系统的框图结构如下:
通过修改程序可方便实现系统升级。系统的框图结构如下:
复位电路 晶振电路 温度采集电 路 图3-1 系统框图
按键设置电路 单 片 机 数码管 驱动电路 数码管 显示 风扇 驱动电路 风扇 3.2主控芯片介绍
3.2.1AT89C51简介
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128 bytes的随机存储数据存储器(RAM);器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产;兼容标准MSC-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大AT89C51可灵活应用于各种控制领域。具有以下标准功能:4k 字节Flash 闪速存储器,128字节内部RAM,32 个I/O 口线,两个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。同时,AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工
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作模式。空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
U41P102P113P124P135P146P157P168P179RST10P3011P3112P3213P3314P3415P3516P3617P3718X119X220GND89C51VCCP00P01P02P03P04P05P06P07EAALEPSENP27P26P25P24P23P22P21P204039383736353433323130292827262524232221 图3-2 AT89C51单片机引脚图
3.2.2AT89C51主要功能和系统参数 (1) 与MCS-51产品指令系统完全兼容 (2) 4K字节可重擦写FLASH闪速存储器 (3) 1000次擦写周期 (4) 全静态工作:0Hz-24MHz (5) 三级程序存储器锁定 (6) 128×8位内部RAM (7) 32个可编程I/O口线 (8) 2个16位定时器/计数器
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(9) 6个中断源
(10)可编程串行UART通道 (11)低功耗闲置和掉电模式 3.2.3AT89C51单片机引脚说明
VCC:供电电压。 GND:接地。
P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FLASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须接上拉电阻。
P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为低八位地址接收。
P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示: 口管脚 备选功能
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