孵化器智能控制畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題研究的意義1</p><p>

2、;　　1.2 孵化的過(guò)程及工藝要求1</p><p>　　1.2.1 孵化的過(guò)程1</p><p>　　1.2.2 孵化的工藝要求1</p><p>　　1.3 孵化器的發(fā)展及當(dāng)前現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.1 國(guó)外孵化器發(fā)展?fàn)顩r2</p><p>　　1.3.2 國(guó)內(nèi)孵化器發(fā)展?fàn)顩r3</p&

3、gt;<p>　　第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1 系統(tǒng)工作原理4</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案4</p><p>　　第3章 前/后向通道設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 溫度傳感器的選擇5</p><p>　　3.1.1 DS1820型溫度傳感器簡(jiǎn)介5<

4、;/p><p>　　3.1.2 DS1820型溫度傳感器特性5</p><p>　　3.1.3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和使用方法6</p><p>　　3.2 IH3605型濕度傳感器8</p><p>　　3.2.1 結(jié)構(gòu)、引腳以及主要技術(shù)指標(biāo)介紹8</p><p>　　3.2.2 電壓輸出特性8</p>&l

5、t;p>　　3.2.3 主要應(yīng)用9</p><p>　　3.3 O2-A2型氧氣傳感器10</p><p>　　3.3.1 相關(guān)參數(shù)10</p><p>　　3.3.2 O2-A2的結(jié)構(gòu)及工作原理10</p><p>　　3.4 TLC4052運(yùn)算放大器11</p><p>　　3.5 TLC1549型

6、模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器12</p><p>　　3.5.1 TLC1549型模數(shù)轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介12</p><p>　　3.5.2 主要參數(shù)12</p><p>　　3.5.3 TLC1549的管腳說(shuō)明12</p><p>　　3.5.4 TLC1549的原理及工作方式13</p><p>　　3.6 固態(tài)繼電器（

7、SSR）14</p><p>　　3.6.1 固態(tài)繼電器簡(jiǎn)介及特點(diǎn)14</p><p>　　3.6.2 后向通道設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.6.3 主要參數(shù)15</p><p>　　第4章 單片機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.1 單片機(jī)AT89C52簡(jiǎn)介17</p><

8、p>　　4.1.1 AT89C52內(nèi)部組成及工作原理17</p><p>　　4.1.2 AT89C52單片機(jī)引腳說(shuō)明17</p><p>　　4.2 時(shí)鐘電路19</p><p>　　4.3 復(fù)位電路20</p><p>　　4.4 可編程并行I/O擴(kuò)展接口815521</p><p>　　4.4.1

9、 8155管腳功能21</p><p>　　4.4.2 8155的復(fù)位及其狀態(tài)22</p><p>　　4.5 顯示電路設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.5.1 HD7279A芯片特點(diǎn)22</p><p>　　4.5.2 HD7279A芯片指令功能23</p><p>　　4.5.3 HD7279A與單片機(jī)的

10、接口24</p><p>　　第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)25</p><p>　　5.1 軟件設(shè)計(jì)的總體思想25</p><p>　　5.2 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)26</p><p>　　5.3 定時(shí)中斷服務(wù)程序及子程序的設(shè)計(jì)27</p><p>　　5.3.1 定時(shí)中斷服務(wù)子程序的設(shè)計(jì)27</p>&l

11、t;p>　　5.3.2 顯示子程序28</p><p><b>　　結(jié)論29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　致謝31</b></p><p><b>　　摘 要</b></p&g

12、t;<p>　　由于現(xiàn)代畜牧業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)孵化技術(shù)的要求也在日益提高，為了達(dá)到大批量、高成活率的目的，本設(shè)計(jì)采用了微機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)取代傳統(tǒng)的人工孵化技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了孵化技術(shù)的快速發(fā)展和智能化。</p><p>　　隨著電究所子技術(shù)的發(fā)展，微處理器、集成電路不斷更新、發(fā)展，溫度是工業(yè)生產(chǎn)和自動(dòng)控制中最常見(jiàn)的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)變化的過(guò)程都與溫度密切相關(guān)，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中常需對(duì)溫度進(jìn)行

13、檢測(cè)和監(jiān)控。采用單片機(jī)進(jìn)行溫度檢測(cè)、數(shù)值顯示和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，效率高，性能穩(wěn)定，還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制等技術(shù)要求，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。</p><p>　　本文針對(duì)孵化器所具備的必要性能和發(fā)展情況做了簡(jiǎn)單介紹，然后對(duì)硬件系統(tǒng)的組成進(jìn)行了說(shuō)明，而且對(duì)各部分的電路一一進(jìn)行了介紹，本設(shè)計(jì)使用了功能十分完善的89C52單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心器件，配以DS1820溫度傳感器，IH3605濕度傳感器等先進(jìn)的外圍部件實(shí)現(xiàn)了禽

14、蛋孵化過(guò)程中所需的溫、濕度、含氧量的控制以及定時(shí)顯示、定時(shí)翻蛋、加熱、加濕、通風(fēng)和聲、光報(bào)警的功能，大大提高了禽蛋孵化的成活率，從而實(shí)現(xiàn)了孵化器的智能控制。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) ；智能控制 ；溫、濕度控制 ；孵化器</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Due to the rapid dev

15、elopment of modern animal husbandry, people on hatching technology requirements are also increasing, in order to achieve high volume, high survival rate, this design uses the microcomputer control system to replace the t

16、raditional artificial incubation techniques, so as to achieve the rapid development of hatching technology and intelligent.</p><p>　　With the development of Electrical Institute of technology of integrated c

17、ircuit, microprocessor, constantly updated, development, temperature is one of the most common parameters in automatic control and industrial production process, any physical change and chemical change are closely relate

18、d with the temperature, therefore, in the production process for detection and monitoring of the temperature often need. By using single chip temperature detection, data display and data storage, high effic</p>&l

19、t;p>　　The performance and development of the necessary with the incubator are introduced briefly, then the composition of the hardware system are described, and the circuit of each part of the one one are introduced,

20、the design of the function is perfect 89C52 microcontroller as the core device of the control system, with DS1820 temperature sensor, peripheral component IH3605 humidity sensors and other advanced achieves the desired e

21、ggs during incubation temperature, humidity, oxygen content control a</p><p>　　Keywords : MCU ; intelligent control ; temperature, humidity control ; incubator</p><p>&l

22、t;b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究的意義</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，用智能控制系統(tǒng)對(duì)孵化的過(guò)程中各參數(shù)進(jìn)行精確穩(wěn)定的控制，成為越來(lái)越多的孵化設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家的選擇。由于智能控制高效節(jié)能，控制精度高，節(jié)約勞動(dòng)力，也越來(lái)越受到用戶(hù)的歡迎。尤其是自中國(guó)加入世界貿(mào)易組織以來(lái)，越來(lái)越多的國(guó)際化品牌、知名企業(yè)進(jìn)軍中國(guó)市場(chǎng)。孵化養(yǎng)殖業(yè)

23、同樣不可避免面臨著來(lái)自國(guó)外品牌激烈的競(jìng)爭(zhēng)。激烈的競(jìng)爭(zhēng)，必然使養(yǎng)殖業(yè)朝著規(guī)?；⒓s化的方向發(fā)展。孵化設(shè)備的先進(jìn)程度，往往決定著一個(gè)養(yǎng)殖企業(yè)，一個(gè)地區(qū)，甚至一個(gè)國(guó)家養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。因此，研究出孵化量大、孵化質(zhì)量高、價(jià)格經(jīng)濟(jì)實(shí)用的孵化設(shè)備，有著重要的意義。</p><p>　　1.2 孵化的過(guò)程及工藝要求</p><p>　　1.2.1 孵化的過(guò)程</p><p>　　家

24、禽的孵化期大致分為孵化和出雛兩部分，孵化期是指種蛋入孵到出雛前的三、四天，這段時(shí)間主要是要保證孵化裝置內(nèi)部溫度、濕度的控制。出雛期是指出雛前三、四天到出雛結(jié)束的這段時(shí)間，因?yàn)檫@是禽蛋已經(jīng)基本完成孵化過(guò)程，所以會(huì)自動(dòng)散熱并消耗大量氧氣，產(chǎn)生二氧化碳，因此，在這期間需要加強(qiáng)散熱、通風(fēng)的控制來(lái)保證其達(dá)到氧含量標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　1.2.2 孵化的工藝要求</p><p>　　根據(jù)家禽孵化

25、禽蛋時(shí)的環(huán)境情況和科學(xué)實(shí)踐證明，禽蛋的孵化需要一下幾個(gè)條件：溫度、濕度、翻蛋、通風(fēng)和涼蛋。</p><p><b>　　1.溫度條件</b></p><p>　　溫度是家禽胚胎發(fā)育的首要條件。家禽胚胎發(fā)育在不同的時(shí)期，對(duì)溫度條件要求基本相同。若以雞的孵化溫度37.8℃為基準(zhǔn)，則鴨、鵝、火雞等約降低0.3℃。</p><p><b>　

26、　2．濕度條件</b></p><p>　　濕度條件是家禽維持胚胎發(fā)育的基礎(chǔ)保證。家禽在不同孵化期對(duì)相對(duì)濕度的要求基本相同。 孵化初期要求相對(duì)濕度保持在40％～70％,中后期要求相對(duì)濕度需要保持在53％～60％；出殼期要求相對(duì)濕度保持在65％～70％。 </p><p><b>　　3．翻蛋</b></p><p>　　為使

27、孵化蛋受熱均勻需定時(shí)轉(zhuǎn)蛋，翻蛋包括兩個(gè)方面：</p><p>　?。?）改變胚胎方位，防止胚胎與殼膜粘連，促進(jìn)胚胎運(yùn)動(dòng)，使胚胎受熱均勻，發(fā)育整齊、良好，幫助羊膜運(yùn)動(dòng)，改善羊膜血液循環(huán)，使胚胎發(fā)育前中后期血管區(qū)及尿囊絨毛膜生長(zhǎng)發(fā)育正常，“合攏”、“封門(mén)”良好，蛋白順利進(jìn)入羊水供胚胎吸收，初生重合格。翻蛋還可以減緩羊水的損失，使胚胎在濕潤(rùn)的環(huán)境下順利啄殼、出殼。</p><p>　?。?）翻蛋

28、頻率是指種蛋在孵化過(guò)程中兩次翻蛋間的間隔時(shí)間，簡(jiǎn)言之即多長(zhǎng)時(shí)間翻蛋一次。現(xiàn)在基本都設(shè)定在2小時(shí)，多數(shù)孵化生產(chǎn)者也以此為標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p><b>　　4．通風(fēng)</b></p><p>　　孵化過(guò)程中，特別是孵化后期要?jiǎng)?chuàng)造良好的通風(fēng)條件，以利胚胎通過(guò)蛋殼不斷吸進(jìn)氧氣、排出二氧化碳和水蒸氣。</p><p>　　禽蛋在發(fā)育過(guò)程中，必須進(jìn)行氣體

29、交換，尤其在孵化第19天（夏季還要提前12小時(shí)以后，胚胎開(kāi)始肺呼吸，需氧量逐漸增大，二氧化碳排出量也逐漸增多。這時(shí)如果通風(fēng)不良，則造成孵化器內(nèi)嚴(yán)重缺氧，即使將出殼的雛雞呼吸量加大2-3倍，仍不能滿(mǎn)足其對(duì)氧的需要，結(jié)果抑制了細(xì)胞代謝的中間過(guò)程，使酸性物質(zhì)蓄積體內(nèi)，組織中二氧化碳分壓增高而發(fā)生代謝呼吸性酸中毒，從而導(dǎo)致心臟播出量下降，發(fā)生心肌缺氧、壞死、心跳紊亂和跳動(dòng)驟停。為了避免此類(lèi)情況，需按時(shí)通風(fēng)來(lái)保證氧氣的供給。</p>

30、<p><b>　　5．涼蛋　</b></p><p>　　在孵化后期必須采取涼蛋措施才有助于胚胎及時(shí)散熱。通常每天涼蛋2次，每次30～40分鐘，少則15～20分鐘，涼蛋時(shí)把蛋盤(pán)端出機(jī)器外進(jìn)行，每次涼蛋時(shí)間不超過(guò)40分鐘。在夏季涼蛋時(shí)蛋溫不易下降,可以在蛋表面噴涼水,達(dá)到快速?zèng)龅暗哪康摹?lt;/p><p>　　1.3 孵化器的發(fā)展及當(dāng)前現(xiàn)狀</p>

31、;<p>　　1.3.1 國(guó)外孵化器發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　80 年代末至90 年代初期，國(guó)外養(yǎng)禽業(yè)有了極大的發(fā)展，出現(xiàn)大量先進(jìn)的孵化設(shè)備，如美國(guó)雞王孵化器公司、加拿大的詹姆斯威公司、比利時(shí)的皮特森以及日本、羅馬尼亞、蘇聯(lián)等國(guó)的產(chǎn)品。</p><p>　　1.3.2 國(guó)內(nèi)孵化器發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　我國(guó)孵化設(shè)備的制造比國(guó)外起步較晚，198

32、0 年以前，只有少數(shù)雞場(chǎng)從日本引進(jìn)少量的設(shè)備，并仿制了部分產(chǎn)品，談不上有設(shè)計(jì)能力，80 年代初期北京市平谷電子機(jī)械廠(chǎng)生產(chǎn)出了云峰牌孵化機(jī)，對(duì)當(dāng)時(shí)養(yǎng)禽業(yè)有很大的促進(jìn)，同時(shí)北京西山孵化設(shè)備廠(chǎng)等也開(kāi)始從事專(zhuān)業(yè)的孵化設(shè)備生產(chǎn)。</p><p>　　經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，我國(guó)目前己形成具有一定規(guī)模的從事孵化機(jī)設(shè)計(jì)和制造的專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍，基本上能滿(mǎn)足我國(guó)養(yǎng)禽業(yè)的需要。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，孵化機(jī)、出雛機(jī)的生產(chǎn)廠(chǎng)家有50余家，其品種規(guī)格從小(

33、(5000 蛋位以下)到大(約10 萬(wàn)蛋位)，規(guī)格齊全，其品種近100 余種，其結(jié)構(gòu)形式有八角式、固定蛋架式和蛋車(chē)式等。中、小型箱式孵化機(jī)適用于個(gè)體專(zhuān)業(yè)戶(hù)和中等規(guī)模的集體養(yǎng)雞場(chǎng)，而大型巷道式孵化機(jī)適用于大型機(jī)場(chǎng)的需要。目前研制巷道式孵化機(jī)的廠(chǎng)有3 家以上，有的已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際生產(chǎn)階段。在孵化機(jī)的設(shè)計(jì)中，有許多廠(chǎng)家己能設(shè)計(jì)具有先進(jìn)水平的微電腦控制的孵化設(shè)備，其設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力已趕上國(guó)外先進(jìn)國(guó)家水平。但在近50 余家生產(chǎn)廠(chǎng)中，真正形成生產(chǎn)能力有質(zhì)

34、量保證的生產(chǎn)廠(chǎng)仍為數(shù)不多，只有10 余家。</p><p>　　近幾年來(lái)，中國(guó)家禽業(yè)協(xié)會(huì)，致力于家禽設(shè)備的管理工作，為家禽設(shè)備的發(fā)展和質(zhì)量提高做了很大的貢獻(xiàn)。如組織專(zhuān)家對(duì)孵化設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)進(jìn)行評(píng)審，推薦出具有國(guó)內(nèi)一流水平和質(zhì)量有保證的生產(chǎn)廠(chǎng)。獲推薦的廠(chǎng)有電子工業(yè)部第41 研究所、杭州富陽(yáng)春江孵化設(shè)備廠(chǎng)、杭州下沙孵化設(shè)備廠(chǎng)和南京實(shí)驗(yàn)儀器廠(chǎng)。農(nóng)業(yè)部還對(duì)一些產(chǎn)品質(zhì)量好的生產(chǎn)廠(chǎng)進(jìn)行推廣鑒定，獲得推廣許可證的孵化機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)有：北

35、京市西山孵化設(shè)備廠(chǎng)、廣東省中山市家禽機(jī)械設(shè)備廠(chǎng)以及浙江富陽(yáng)春江孵化設(shè)備廠(chǎng)等。隨著我國(guó)孵化設(shè)備專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍的壯大，技術(shù)水平的提高，外國(guó)公司及其設(shè)備已逐漸退出我國(guó)市場(chǎng)。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 系統(tǒng)工作原理</p><p>　　家禽孵化需要滿(mǎn)足溫度、濕度、通風(fēng)、轉(zhuǎn)蛋和涼蛋等5方面的外界條件。本設(shè)計(jì)選用孵化箱中空氣進(jìn)行加熱和加濕

36、同時(shí)換氣的方案，而且設(shè)計(jì)要求智能控制，所以設(shè)計(jì)中利用單片機(jī)技術(shù)，依靠其成熟強(qiáng)大的處理能力，對(duì)數(shù)據(jù)前向通道來(lái)的溫度、濕度、氧氣含量數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷、處理、存儲(chǔ)，并可采用簡(jiǎn)單的方法通過(guò)顯示芯片將顯示信息送出進(jìn)行數(shù)碼顯示，對(duì)其檢測(cè)量進(jìn)行判斷和報(bào)警處理，進(jìn)行一系列控制。這樣不但能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，更適合在實(shí)踐中應(yīng)用。</p><p>　　該孵化機(jī)采用單片機(jī)控制作為核心，配以高質(zhì)量的外圍器件和控制電路組成。適合中小規(guī)模的孵化生產(chǎn)。

37、該機(jī)原理是：首先由溫度傳感器、濕度傳感器、氧濃度傳感器等得到信號(hào)電壓，再對(duì)其進(jìn)行條理與放大，然后程序循環(huán)選通每一路信號(hào)進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波和數(shù)據(jù)處理，然后輸出相應(yīng)的控制信號(hào)使控制部件進(jìn)行預(yù)定的操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫、控濕以及控制氧含量的目的。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案</p><p>　　設(shè)計(jì)的控制核心采用AT89C52單片機(jī)，配以溫度傳感器DS1820，濕度傳

38、感器IH3605，氧氣傳感器O2-A2以及其他運(yùn)算放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，報(bào)警電路和顯示電路等均在以下介紹。</p><p>　　設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)：溫度測(cè)量范圍：30℃～50℃，測(cè)量精度：±0.1℃；濕度測(cè)量范圍：30%～90%，測(cè)量精度：±1%；通風(fēng)保持含氧量在20%～21%；能夠?qū)崟r(shí)顯示孵化器中的溫度、濕度，顯示孵化時(shí)間，可與上位機(jī)通訊，自動(dòng)控制升溫、降溫、保濕、換氣、翻蛋。出現(xiàn)故障或

39、指標(biāo)超限能自動(dòng)處理并發(fā)出聲光報(bào)警。系統(tǒng)的總體框圖如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　第3章 前/后向通道設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 溫度傳感器的選擇</p><p>　　3.1.1 DS1820型溫度傳感器簡(jiǎn)介</p><p>　　DS1820 是一種數(shù)字溫度計(jì)，提

40、供9 位溫度讀數(shù),指示器件的溫度信息經(jīng)過(guò)單線(xiàn)接口送入DS1820 或從DS1820 送出，因此從中央處理器到DS1820 僅需連接一條線(xiàn)和地讀寫(xiě)和完成溫度變換。所需的電源可以由數(shù)據(jù)線(xiàn)本身提供而不需要外部電源，因?yàn)槊恳粋€(gè)DS1820 有唯一的系列號(hào)silicon serial number。因此多個(gè)DS1820 可以存在于同一條單線(xiàn)總線(xiàn)上，這允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件。此特性的應(yīng)用范圍包括HVAC環(huán)境控制建筑物設(shè)備或機(jī)械內(nèi)的溫度

41、檢測(cè)以及過(guò)程監(jiān)視和控制中的溫度檢測(cè)[7]。</p><p>　　3.1.2 DS1820型溫度傳感器特性</p><p>　　獨(dú)特的單線(xiàn)接口只需1個(gè)接口引腳即可通信；多點(diǎn)能力使分布式溫度檢測(cè)應(yīng)用得以簡(jiǎn)化；不需要外部元件；可用數(shù)據(jù)線(xiàn)供電不需備份電源。測(cè)量范圍從-55 至+125 增量值為0.5 。等效的華氏溫度范圍是-67 F 至257 F，增量值為0.9 F。以9 位數(shù)字值方式讀出溫度，在

42、1 秒典型值內(nèi)把溫度變換為數(shù)字。可定義的非易失性的溫度告警設(shè)置，告警搜索命令識(shí)別和尋址溫度在編定的極限之外的器件溫度告警情況應(yīng)用范圍包括恒溫控制工業(yè)系統(tǒng)消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品溫度計(jì)或任何熱敏系統(tǒng)[5]。DS1820引腳如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 DS1820的引腳圖</p><p>　　3.1.3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和使用方法</p><p>　　DS1820 的主要

43、部件DS1820 有三個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件 64 位激光ROM; 溫度靈敏元件；非易失性溫度告警觸發(fā)器TH 和TL 。器件從單線(xiàn)的通信線(xiàn)取得其電源，在信號(hào)線(xiàn)為高電平的時(shí)間周期內(nèi)，把能量貯存在內(nèi)部的電容器中，在單信號(hào)線(xiàn)為低電平的時(shí)間期內(nèi)斷開(kāi)此電源，直到信號(hào)線(xiàn)變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳娙荩╇娫礊橹?。作為另一種可供選擇的方法，DS1820 也可用外部5V 電源供電[6]。</p><p>　　與DS1820 的通信經(jīng)過(guò)一個(gè)

44、單線(xiàn)接口。單線(xiàn)接口情況下，ROM 操作未定建立之前不能使用存貯器和控制操。主機(jī)必須首先提供五種ROM 操作命令之一：Read ROM(讀ROM) ，Match ROM(符合ROM),Search ROM(搜索ROM),Skip ROM(跳過(guò)ROM),或Alarm Search(告警搜索) 這些命令對(duì)每一器件的64 位激光ROM 部分進(jìn)行操作。如果在單線(xiàn)上有許多器件，那么可以挑選出一個(gè)特定的器件，并給總線(xiàn)上的主機(jī)指示存在多少器件及其類(lèi)型。

45、在成功地執(zhí)行了ROM 操作序列之后，可使用存貯器和控制操作，然后主機(jī)可以提供六種存貯器和控制操作命令之一。</p><p>　　一個(gè)控制操作命令指示DS1820 完成溫度測(cè)量。該測(cè)量的結(jié)果將放入DS1820 的高速暫存（便箋式）存貯器（Scratchpad memory），通過(guò)發(fā)出讀暫存存儲(chǔ)器內(nèi)容的存儲(chǔ)器操作命令可以讀出此結(jié)果。每一溫度告警觸發(fā)器TH 和TL 構(gòu)成一個(gè)字節(jié)EEPROM。 如果不對(duì)DS1820 施加

46、告警搜索命令，這些寄存器可用作通用用戶(hù)存儲(chǔ)器。使用存儲(chǔ)器操作命令可以寫(xiě)TH 和TL。對(duì)這些寄存器的讀訪(fǎng)問(wèn)通過(guò)便箋存儲(chǔ)器。所有數(shù)據(jù)均以最低有效位在前的方式被讀寫(xiě)。其結(jié)構(gòu)原理如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 DS1820溫度傳感器結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　3.1.4 溫度測(cè)量的應(yīng)用</p><p>　　DS1820 通過(guò)門(mén)開(kāi)通期間內(nèi)低溫度系數(shù)振蕩器

47、經(jīng)歷的時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)來(lái)測(cè)量溫度，而門(mén)開(kāi)通期由高溫度系數(shù)振蕩器決定。計(jì)數(shù)器予置對(duì)應(yīng)于-55℃ 的基數(shù)，如果在門(mén)開(kāi)通期結(jié)束前計(jì)數(shù)器達(dá)到零，那么溫度寄存器（它也被予置到-55℃ 的數(shù)值）將增量。指示溫度高于-55℃。</p><p>　　同時(shí)，計(jì)數(shù)器用斜率累加器電路所決定的值進(jìn)行預(yù)置。為了對(duì)遵循拋物線(xiàn)規(guī)律的振蕩器溫度特性進(jìn)行補(bǔ)償，這種電路是必需的。時(shí)鐘再次使計(jì)數(shù)器計(jì)值至它達(dá)到零。如果門(mén)開(kāi)通時(shí)間仍未結(jié)束，那么此過(guò)程再次

48、重復(fù)。斜率累加器用于補(bǔ)償振蕩器溫度特性的非線(xiàn)性，以產(chǎn)生高分辯率的溫度測(cè)量。通過(guò)改變溫度每升高一度，計(jì)數(shù)器必須經(jīng)歷的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)來(lái)實(shí)行補(bǔ)償。因此，為了獲得所需的分辯率，計(jì)數(shù)器的數(shù)值以及在給定溫度處每一攝氏度的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)，二者都必須知道此計(jì)算在DS1820 內(nèi)部完成以提供0.5℃ 的分辨率。溫度讀數(shù)以16位、符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供。表中說(shuō)明輸出數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量溫度的關(guān)系。數(shù)據(jù)在單線(xiàn)接口上串行發(fā)送。DS1820 可以以0.5℃ 的增量值，在0.

49、5℃ 至+125℃ 的范圍內(nèi)測(cè)量溫度。對(duì)于應(yīng)用華氏溫度的場(chǎng)合，必須使用查找表或變換系數(shù)。</p><p>　　注意在DS1820中溫度是以1/2 LSB 最低有效位形式表示時(shí)產(chǎn)生以下9位格式表所示：</p><p><b>　　表3-1 格式表</b></p><p>　　MSB（最高有效位） （最低

50、有效位）LSB </p><p>　　最高有效（符號(hào)）位被復(fù)制到存儲(chǔ)器內(nèi)兩字節(jié)的溫度寄存器中較高M(jìn)SB的所有位，這種符號(hào)擴(kuò)展產(chǎn)生了如表中所示的16位溫度讀數(shù)。</p><p>　　以下的過(guò)程可以獲得較高的分辨率。首先，讀溫度，并從讀得的值截去0.5 ℃位(最低有效位)。這個(gè)值便是TEMP_READ。 然后可以讀留在計(jì)數(shù)器內(nèi)的值。此值是門(mén)開(kāi)通期停止之后計(jì)數(shù)剩余（COUNT_REMAIN）所需

51、的最后一個(gè)數(shù)值是在該溫度處每一攝氏度的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)（COUNT_PER_C）。于是，可以使用下式計(jì)算實(shí)際溫度：</p><p><b>　?。ㄊ?-1）</b></p><p>　　即：實(shí)際溫度=讀出溫度-0.25+（該溫度處每一攝氏度的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)-計(jì)數(shù)剩余）/該溫度處每一攝氏度的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)</p><p>　　3.2 IH3605型濕度傳感器<

52、/p><p>　　3.2.1 結(jié)構(gòu)、引腳以及主要技術(shù)指標(biāo)介紹</p><p>　　由于IH3605內(nèi)部的兩個(gè)熱化聚合體層之間形成的平板電容器電容量的大小可隨濕度的不同發(fā)生變化，從而可完成對(duì)濕度信號(hào)的采集。熱化聚合體層同時(shí)具有防御污垢、灰塵、油及其它有害物質(zhì)的功能。IH3605的結(jié)構(gòu)及引腳定義分別如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 IH3605型濕度傳感器的

53、結(jié)構(gòu)和引腳圖</p><p>　　IH3605濕度傳感器主要技術(shù)指標(biāo)可大致分為一下十點(diǎn)：?</p><p>　　1.電源電壓：4~5.8V；</p><p>　　2.供電電流：200μA（5VDC）；</p><p>　　3.濕度范圍：0～100％RH；</p><p>　　4.精度：±2％RH（0～100

54、％RH、25℃、V=5VDC）；</p><p>　　5.互換性：±5％RH（0～60％RH）；±8％RH（90％RH）；</p><p>　　6.線(xiàn)性度：±0.5％RH（典型）；</p><p>　　7.重復(fù)性：±0.5％RH；</p><p>　　8.穩(wěn)定度：±1％RH（50％RH 、5年

55、內(nèi)）；</p><p>　　9.響應(yīng)時(shí)間：15s（25℃及空氣緩慢流動(dòng)環(huán)境下）；</p><p>　　10.工作溫度：－40℃～85℃。</p><p>　　3.2.2 電壓輸出特性</p><p>　　IH3605的輸出電壓是供電電壓、濕度及溫度的函數(shù)。電源電壓升高，輸出電壓將成比例升高，在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)以下兩個(gè)步驟可計(jì)算出實(shí)際的相對(duì)濕度

56、值[13]。</p><p>　　1.首先根據(jù)下述計(jì)算公式，計(jì)算出25℃溫度條件下相對(duì)濕度值RH0。</p><p><b>　?。ㄊ?-2）</b></p><p>　　其中VOUT為IH3605的電壓輸出值，VDC為IH3605的供電電壓值，RH0為25℃時(shí)的相對(duì)濕度值。</p><p>　　2.進(jìn)行溫度補(bǔ)償，計(jì)算出

57、當(dāng)前溫度下的實(shí)際相對(duì)濕度值RH。</p><p><b>　?。ㄊ?-3）</b></p><p>　　其中RH為實(shí)際的相對(duì)濕度值，t為當(dāng)前的溫度值，單位為℃。</p><p>　　3.2.3 主要應(yīng)用</p><p>　　由于IH3605的輸出電壓較高且線(xiàn)性較好，因此電路無(wú)需進(jìn)行信號(hào)放大及信號(hào)調(diào)整?？梢詫H3605的

58、輸出信號(hào)直接接到A/D轉(zhuǎn)換器上，完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。由于IH3605的輸出信號(hào)范圍為0.8～3.9V（25℃時(shí)），所以在選擇A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)應(yīng)選擇具有設(shè)定最小值和最大值功能的A/D轉(zhuǎn)換器（比如TLC1549）。</p><p>　　IH3605的連接電路核心器件采用AT89C51單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換器采用TI公司的TLC1549十位串行A/D轉(zhuǎn)換器，R1、R2、R6設(shè)定A/D轉(zhuǎn)換器的最大輸入電壓，R3、R4、R

59、7設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器的最小輸入電壓，溫度探頭D2采用DALLAS公司的全數(shù)字式測(cè)溫集成電路DS1820，由P10口讀入溫度值，在單片機(jī)內(nèi)將讀到的濕度值進(jìn)行溫度校正，得到實(shí)際的相對(duì)濕度值。其電路結(jié)構(gòu)如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 IH3605型濕度傳感器電路圖</p><p>　　3.3 O2-A2型氧氣傳感器</p><p>　　由于在孵化過(guò)程中需要

60、保持所孵化蛋合適的氧氣濃度，因此選擇氧氣傳感器來(lái)檢測(cè)孵化場(chǎng)所的氧氣含量是極為必要的。本設(shè)計(jì)選擇O2-A2型氧氣傳感器。</p><p>　　3.3.1 相關(guān)參數(shù)</p><p>　　1．輸出信號(hào)(nA) 85 -120 ;</p><p>　　2．測(cè)量范圍 (%) 0-30% ;</p><p>　　3．響應(yīng)時(shí)間t90 <10,;<

61、;/p><p>　　4．零點(diǎn)電流 <2 ;</p><p>　　5．線(xiàn)性度 <0.6 ;</p><p>　　6．壽命（月） 24+ ;</p><p>　　7．保證期 (月) 24 ;</p><p>　　8．溫度范圍 (℃) -20- 55 ;</p><p>　　9．壓力范圍(kP

62、a) 80-120 ;</p><p>　　10．濕度范圍( % rh) 5 – 95; </p><p>　　11．儲(chǔ)存期 (月) 6 ;</p><p>　　12．儲(chǔ)存溫度 (℃) 3 - 20 ;</p><p>　　13、負(fù)載電阻( W) 47 – 100。</p><p>　　3.3.2 O2-A2的結(jié)構(gòu)及工

63、作原理</p><p>　　O2-A2型氧氣傳感器是由氣體敏感層、電極、加熱線(xiàn)圈、陶瓷管、防爆金屬網(wǎng)、卡環(huán)、基座以及管腳組成。其工作原理電路如圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 O2-A2的工作電路</p><p>　　3.4 TLC4052運(yùn)算放大器</p><p>　　集成運(yùn)算放大器種類(lèi)很多，在各類(lèi)儀表及控制電路中要求運(yùn)算放大器

64、必須具有高精度，高共模抑制比和低溫漂等性能。目前采用的精密運(yùn)算放大器都具有外接調(diào)零電位器輸入端，應(yīng)用時(shí)首先對(duì)其失調(diào)調(diào)零。由于電路復(fù)雜，給調(diào)試帶來(lái)不便。美國(guó)TI儀器公司研制生產(chǎn)的TLC4502精密型雙運(yùn)算放大器，采用自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)，在上電時(shí)將輸入失調(diào)電壓自動(dòng)調(diào)整為零，使用起來(lái)十分方便，同時(shí)也節(jié)省了PCB板和外部分離元件，所以本設(shè)計(jì)采用該器件作為運(yùn)算放大器，其管腳排列如圖3-6所示：</p><p>　　圖3-6 TL

65、C4502的管腳排列</p><p>　　TLC4502自動(dòng)校準(zhǔn)運(yùn)算放大器在片內(nèi)利用對(duì)數(shù)字與模擬信號(hào)的處理，可在上電時(shí)輸入失調(diào)電壓自動(dòng)校準(zhǔn)為零。完成自動(dòng)校準(zhǔn)一般需要300ms的時(shí)間，連續(xù)校準(zhǔn)時(shí)可在±3μV范圍內(nèi)反復(fù)進(jìn)行。一旦校準(zhǔn)完成，大部分校準(zhǔn)電路將脫離信號(hào)通道并被關(guān)斷，這樣，校準(zhǔn)電路對(duì)信號(hào)通道幾乎無(wú)影響，這也使得TLC4502在校準(zhǔn)周期結(jié)束之后可以完全像其他精密運(yùn)算放大器一樣使用[8]。 </p

66、><p>　　TLC4502具有高精度，高增益，良好的電源抑制比，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集，數(shù)字音頻，工業(yè)控制等領(lǐng)域。在本系統(tǒng)中，用來(lái)放大從傳感器出來(lái)的微弱信號(hào)，具體電路如圖3-7所示：</p><p>　　圖3-7 TLC4502的電路圖</p><p>　　3.5 TLC1549型模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器</p><p>　　3.5

67、.1 TLC1549型模數(shù)轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介</p><p>　　從放大器出來(lái)的電壓信號(hào)進(jìn)入到A/D轉(zhuǎn)換器以形成單片機(jī)便于處理的數(shù)字信號(hào)。在該設(shè)計(jì)中，采用了美國(guó)TI公司生產(chǎn)的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC1549。</p><p>　　TLC1549是美國(guó)德州儀器公司生產(chǎn)的10 位、開(kāi)關(guān)電容、逐次逼近模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。他采用CMOS工藝,具有2個(gè)數(shù)字輸入端和1個(gè)3態(tài)輸出端(芯片選擇、輸入輸出時(shí)鐘和數(shù)據(jù)輸出),

68、他們提供了與主處理器串行端口的3線(xiàn)接口。其主要特點(diǎn)有具有內(nèi)在的采樣和保持;采用差分基準(zhǔn)電壓高阻輸入；片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘;可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍；總不可調(diào)整誤差達(dá)到±1LSBM ax (418 mV )。</p><p>　　3.5.2 主要參數(shù)</p><p>　　1.電源電壓范圍: - 0.5～ 6.5 V；</p><p>　　2.輸入電壓范圍: - 0.

69、3～VCC+ 0.3 V；</p><p>　　3.輸出電壓范圍: - 0.3～VCC+ 0.3 V；</p><p>　　4.正基準(zhǔn)電壓: VCC+ 0.1 V；</p><p>　　5.負(fù)基準(zhǔn)電壓: - 0.1 V；</p><p>　　6.工作溫度范圍(自然通風(fēng)) : 0～ 70 ℃；</p><p>　　7.峰

70、值輸入電流(任何輸入端) : ±20 mA；</p><p>　　8.峰值總輸入電流(所有輸入端) : ±30 mA。</p><p>　　3.5.3 TLC1549的管腳說(shuō)明</p><p>　　TLC1549的引腳圖如圖3-8所示：</p><p>　　圖3-8 TLC1549的管腳排列</p><

71、p>　　ANALOG IN：此引腳為模擬信號(hào)輸入端，驅(qū)動(dòng)源阻抗應(yīng)≤1千歐。接至ANALOG IN的外部驅(qū)動(dòng)源應(yīng)具有≥10毫安的電流驅(qū)動(dòng)能力。</p><p>　　CS：芯片選擇， 端高電平至低電平的跳變將在最大建立時(shí)間加內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘兩個(gè)下降沿之內(nèi)復(fù)位內(nèi)部計(jì)數(shù)器和控制電路并使能DATA OUT和I/O CLOCK。低電平至高電平的跳變將在建立時(shí)間加內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘兩個(gè)下降沿內(nèi)禁止I/O CLOCK。</p&

72、gt;<p>　　DATA OUT：當(dāng)CS為高電平時(shí)，這個(gè)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的3態(tài)串行輸出端處于高組態(tài)。當(dāng)CS為低電平時(shí)，此端有效。在芯片選擇有效的情況下，DATA OUT脫離高組態(tài)并被驅(qū)動(dòng)至與前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的MSB值相對(duì)應(yīng)的邏輯電平。I/O CLOCK的下一個(gè)下降沿把DATA OUT 驅(qū)動(dòng)至與次最高有效位相對(duì)應(yīng)的邏輯電平，其余的位被依次移出，LSB出現(xiàn)在I/O CLOCK的第九個(gè)下降沿。在I/O CLOCK的第十個(gè)下降

73、沿，DATA OUT被驅(qū)動(dòng)至低邏輯電平，因此，大于10個(gè)時(shí)鐘的串行數(shù)據(jù)傳送將產(chǎn)生零作為未用的LSB。</p><p>　　GND：內(nèi)部電路的地返回端。除非有說(shuō)明，所有電壓測(cè)量值均相對(duì)于GND。</p><p>　　I/O CLOCK：輸入/輸出時(shí)鐘。I/O CLOCK接受串行I/O 時(shí)鐘并實(shí)現(xiàn)下列三個(gè)功能：（1）在I/O CLOCK的第三個(gè)下降沿，模擬輸入電壓開(kāi)始對(duì)電容陣列充電并一直充電到

74、I/O CLOCK的第十個(gè)下降沿；（2）把前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的其余九位移出至DATA OUT端上；（3）在第十個(gè)時(shí)鐘下降沿把轉(zhuǎn)換的控制傳送到內(nèi)部狀態(tài)控制器。</p><p>　　REF＋：基準(zhǔn)電壓的高端值加到此。最大輸入電壓范圍加到REF＋的電壓與加至REF－的電壓之間的差值決定。</p><p>　　REF－：基準(zhǔn)電壓的低端值加到此。</p><p>　　VCC：正電源

75、電壓。</p><p>　　3.5.4 TLC1549的原理及工作方式</p><p>　　在芯片選擇（CS）無(wú)效情況下，I/O CLOCK最初被禁止且DATA OUT處于高阻狀態(tài)。當(dāng)串行接口把CS拉至有效時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)序開(kāi)始允許I/O CLOCK工作并使DATA OUT脫離高阻狀態(tài)。串行接 口然后把I/O CLOCK 序列提供給I/O CLOCK并從DATA OUT接收前次轉(zhuǎn)換結(jié)果。I/O

76、CLOCK從主機(jī)串行接口接收長(zhǎng)度在10和16個(gè)時(shí)鐘之間的輸入序列。開(kāi)始10個(gè)I/O時(shí)鐘提供采樣模擬輸入的控制時(shí)序。在CS的下降沿，前次轉(zhuǎn)換的MSB出現(xiàn)10個(gè)時(shí)鐘長(zhǎng)度 ，那么在10個(gè)時(shí)鐘的下降沿，內(nèi)部邏輯把DATA OUT拉至低電平以確保其余位的值為零。在正常進(jìn)行的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)，規(guī)定時(shí)間內(nèi)高電平至低電平的跳變可終止改周期，器件返回初始狀態(tài)（輸出數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容保持為前次轉(zhuǎn)換結(jié)果）。由于可能破壞輸出數(shù)據(jù)，所以在接近轉(zhuǎn)換完成時(shí)要小心防于止其被拉

77、至低電平。由于它采用串行輸出的方式，占地面積小，方便靈活，與單片機(jī)的接口也簡(jiǎn)單。</p><p>　　3.6 固態(tài)繼電器（SSR）</p><p>　　3.6.1 固態(tài)繼電器簡(jiǎn)介及特點(diǎn)</p><p>　　固態(tài)繼電器(SOLIDSTATE RELAYS)，簡(jiǎn)寫(xiě)成“SSR”，是一種全部由固態(tài)電子元件組成的新型無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件，它利用電子元件(如開(kāi)關(guān)三極管、雙向可控硅等半

78、導(dǎo)體器件)的開(kāi)關(guān)特性，可達(dá)到無(wú)觸點(diǎn)無(wú)火花地接通和斷開(kāi)電路的目的，因此又被稱(chēng)為“無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)”，它問(wèn)世于70年代，由于它的無(wú)觸點(diǎn)工作特性，使其在許多領(lǐng)域的電控及計(jì)算機(jī)控制方面得到日益廣范的應(yīng)用。</p><p>　　SSR成功地實(shí)現(xiàn)了弱信號(hào)(Vsr)對(duì)強(qiáng)電(輸出端負(fù)載電壓)的控制。由于光耦合器的應(yīng)用，使控制信號(hào)所需的功率極低(約十余毫瓦就可正常工作)，而且Vsr所需的工作電平與TTL、HTL、CMOS等常用集成電路兼

79、容，可以實(shí)現(xiàn)直接聯(lián)接。這使SSR在數(shù)控和自控設(shè)備等方面得到廣泛應(yīng)用。在相當(dāng)程度上可取代傳統(tǒng)的“線(xiàn)圈—簧片觸點(diǎn)式”繼電器(簡(jiǎn)稱(chēng)“MER”)。</p><p>　　SSR由于是全固態(tài)電子元件組成，與MER相比，它沒(méi)有任何可動(dòng)的機(jī)械部件，工作中也沒(méi)有任何機(jī)械動(dòng)作；SSR由電路的工作狀態(tài)變換實(shí)現(xiàn)“通”和“斷”的開(kāi)關(guān)功能，沒(méi)有電接觸點(diǎn)，所以它有一系列MER不具備的優(yōu)點(diǎn)，即工作高可靠、長(zhǎng)壽命(有資料表明SSR的開(kāi)關(guān)次數(shù)可達(dá)1

80、08-109次，比一般MER的106高幾百倍)；無(wú)動(dòng)作噪聲；耐振耐機(jī)械沖擊；安裝位置無(wú)限制；很容易用絕緣防水材料灌封做成全密封形式，而且具有良好的防潮防霉防腐性能；在防爆和防止臭氧污染方面的性能也極佳。這些特點(diǎn)使SSR可在軍事(如飛行器、火炮、艦船、車(chē)載武器系統(tǒng))、化工、井下采煤和各種工業(yè)民用電控設(shè)備的應(yīng)用中大顯身手，具有超越MER的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　交流型SSR由于采用過(guò)零觸發(fā)技術(shù)，因而可以使SS

81、R安全地用在計(jì)算機(jī)輸出接口上，不必為在接口上采用MER而產(chǎn)生的一系列對(duì)計(jì)算機(jī)的干擾而煩惱。</p><p>　　此外，SSR還有能承受在數(shù)值上可達(dá)額定電流十倍左右的浪涌電流的特點(diǎn)。</p><p>　　3.6.2 后向通道設(shè)計(jì)</p><p>　　SSR按使用場(chǎng)合可以分成交流型和直流型兩大類(lèi)，它們分別在交流或直流電源上做負(fù)載的開(kāi)關(guān)，不能混用。</p>

82、<p>　　SSR只有兩個(gè)輸入端(A和B)及兩個(gè)輸出端(C和D)，是一種四端器件。工作時(shí)只要在A(yíng)、B上加上一定的控制信號(hào)，就可以控制C、D兩端之間的“通”和“斷”，實(shí)現(xiàn)“開(kāi)關(guān)”的功能，其中耦合電路的功能是為A、B端輸入的控制信號(hào)提供一個(gè)輸入/輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開(kāi)SSR中輸入端和輸出端之間的(電)聯(lián)系， 以防止輸出端對(duì)輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器”，它動(dòng)作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入/輸出端間的絕緣(耐壓

83、)等級(jí)高；由于輸入端的負(fù)載是發(fā)光二極管，這使SSR的輸入端很容易做到與輸入信號(hào)電平相匹配，在使用可直接與計(jì)算機(jī)輸出接口相接，即受“1”與“0”的邏輯電平控制。觸發(fā)電路的功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路工作，但由于開(kāi)關(guān)電路在不加特殊控制電路時(shí)，將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網(wǎng)，為此特設(shè)“過(guò)零控制電路”。所謂“過(guò)零”是指，當(dāng)加入控制信號(hào)，交流電壓過(guò)零時(shí)，SSR即為通態(tài)；而當(dāng)斷開(kāi)控制信號(hào)后，SSR要等待交流電的正半周與負(fù)半

84、周的交界點(diǎn)(零電位)時(shí)，SSR才為斷態(tài)。這種設(shè)計(jì)能防止高次諧波的干擾和對(duì)電網(wǎng)的污染。吸收電路是為防止從電源中傳來(lái)的尖峰、浪涌(電壓)對(duì)開(kāi)關(guān)器件雙</p><p>　　圖3-9 SSR的工作原理框圖</p><p>　　3.6.3 主要參數(shù)</p><p>　　功率固態(tài)繼電器的特性參數(shù)包括輸入和輸出參數(shù)，根據(jù)輸入電壓參數(shù)值大小，可確定工作電壓大小。如采用TTL或CMO

85、S等邏輯電平控制時(shí)，最好采用有足夠帶載能力的低電平驅(qū)動(dòng)，并盡可能使“0”電平低于0.8 V。如在噪聲很強(qiáng)的環(huán)境下工作，不能選用通、斷電壓值相差小的產(chǎn)品，必需選用通、斷電壓值相差大的產(chǎn)品，(如選接通電壓為8 V或12 V的產(chǎn)品)這樣不會(huì)因噪聲干擾而造成控制失靈[2]。</p><p>　　輸出參數(shù)的項(xiàng)目較多，現(xiàn)對(duì)主要幾個(gè)參數(shù)說(shuō)明如下：</p><p><b>　　1．額定輸入電壓&

86、lt;/b></p><p>　　它是指定條件下能承受的穩(wěn)態(tài)阻性負(fù)載的最大允許電壓有效值。如果受控負(fù)載是非穩(wěn)態(tài)或非阻性的，必需考慮所選產(chǎn)品是否能承受工作狀態(tài)或條件變化時(shí)(冷熱轉(zhuǎn)換、靜動(dòng)轉(zhuǎn)換、感應(yīng)電勢(shì)、瞬態(tài)峰值電壓、變化周期等) 所產(chǎn)生的最大合成電壓。例如負(fù)載為感性時(shí)，所選額定輸出電壓必須大于兩倍電源電壓值，而且所選產(chǎn)品的阻斷(擊穿)電壓應(yīng)高于負(fù)載電源電壓峰值的兩倍。如在電源電壓為交流220V、一般的小功率非

87、阻性負(fù)載的情況下，建議選用額定電壓為400V—600V的SSR產(chǎn)品；但對(duì)于頻繁啟動(dòng)的單相或三相電機(jī)負(fù)載，建議選用額定電壓為660V—800V的SSR產(chǎn)品。</p><p>　　2．額定輸出電流和浪涌電流</p><p>　　額定輸出電流是指在給定條件下(環(huán)境溫度、額定電壓、功率因素、有無(wú)散熱器等)所能承受的電流最大的有效值。一般生產(chǎn)廠(chǎng)家都提供熱降額曲線(xiàn)。如周?chē)鷾囟壬仙?，?yīng)按曲線(xiàn)作降額使用。

88、</p><p>　　浪涌電流是指在給定條件下(室溫、額定電壓、額定電流和持續(xù)的時(shí)間等)不會(huì)造成永久性損壞所允許的最大非重復(fù)性峰值電流。交流繼電器的浪涌電流為額定電流的5-10倍(一個(gè)周期)，直流產(chǎn)品為額定電流的1.5-5倍(一秒)。在選用時(shí)，如負(fù)載為穩(wěn)態(tài)阻性，SSR可全額或降額10%使用。對(duì)于電加熱器、接觸器等，初始接通瞬間出現(xiàn)的浪涌電流可達(dá)3倍的穩(wěn)態(tài)電流，因此，SSR降額20%-30%使用。對(duì)于白織燈類(lèi)負(fù)載，

89、SSR應(yīng)按降額50%使用，并且還應(yīng)加上適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)電路。對(duì)于變壓器負(fù)載，所選產(chǎn)品的額定電流必須高于負(fù)載工作電流的兩倍。對(duì)于負(fù)載為感應(yīng)電機(jī)，所選SSR的額定電流值應(yīng)為電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電流的2-4倍，SSR的浪涌電流值應(yīng)為額定電流的10倍。</p><p>　　固態(tài)繼電器對(duì)溫度的敏感性很強(qiáng)，工作溫度超過(guò)標(biāo)稱(chēng)值后，必須降熱或外加散熱器，例如額定電流為10A的JGX—10F產(chǎn)品，不加散熱器時(shí)的允許工作電流只有10A。</p&

90、gt;<p>　　第4章 單片機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的AT89C52型號(hào)單片機(jī)是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 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，AT89C52

91、單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　4.1 單片機(jī)AT89C52簡(jiǎn)介</p><p>　　4.1.1 AT89C52內(nèi)部組成及工作原理 </p><p>　　AT89C52單片機(jī)主要包括：兼容MCS51指令系統(tǒng)；8kB可反復(fù)擦寫(xiě)(大于1000次）Flash ROM；32個(gè)雙向I/O口；256x8bit內(nèi)部RAM；3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷；

92、時(shí)鐘頻率0-24MHz；2個(gè)串行中斷，可編程UART串行通道；2個(gè)外部中斷源，共8個(gè)中斷源；2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線(xiàn)，3級(jí)加密位；低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求[3]。</p><p>　　AT89C52內(nèi)部為8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控

93、制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3 為可編程通用I/O 腳，其

94、功能用途由軟件定義[4]。</p><p>　　4.1.2 AT89C52單片機(jī)引腳說(shuō)明</p><p>　　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(xiàn)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)端口P0 寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。</p><p>　　在訪(fǎng)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(xiàn)分

95、時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用，在訪(fǎng)問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　在Flash編程時(shí)，P0 口接收指令字節(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。</p><p>　　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)可作

96、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(IIL)。</p><p>　　與AT89C51 不同之處是，P1.0 和P1.1 還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX），F(xiàn)lash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接收低8 位地址。</p><p>　　P2口：P2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O

97、 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P2 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(IIL)。</p><p>　　在訪(fǎng)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(fǎng)問(wèn)8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如

98、執(zhí)行MOVX@RI 指令）時(shí)，P2 口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。</p><p>　　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。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3 口除了作為一般的I/

99、O 口線(xiàn)外，更重要的用途是它的第二功能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)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(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。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6

100、 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪(fǎng)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（PROG）。</p><p>　　如有必要，可通過(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指令才能將ALE 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)

101、設(shè)置ALE 禁止位無(wú)效。</p><p>　　PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52 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PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。</p><p>　　EA/VPP：外部訪(fǎng)問(wèn)允許。欲使CPU 僅訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H—FFFFH），EA

102、 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，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。</p><p>　　Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V 的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。</p><p>　　XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。</p>

103、;<p>　　XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　AT89C52單片機(jī)引腳圖如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 AT89C52引腳圖</p><p><b>　　4.2 時(shí)鐘電路</b></p><p>　　AT89C52單片機(jī)中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器

104、，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)成自激振蕩器，外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。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)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷諧振器建

105、議選擇40pF±10pF。用戶(hù)也可以采用外部時(shí)鐘。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)器后作為內(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[8]。單片機(jī)中的內(nèi)外部時(shí)鐘電路如圖4-2與圖4-3所示：</p><p>　　圖4-2 內(nèi)部時(shí)鐘

106、電路 圖4-3 外部時(shí)鐘電路</p><p><b>　　4.3 復(fù)位電路</b></p><p>　　復(fù)位的作用是使單片機(jī)初始化，即通過(guò)復(fù)位把單片機(jī)內(nèi)部各個(gè)部分恢復(fù)到預(yù)先已知的特定狀態(tài)，把它作為編制程序、執(zhí)行程序、調(diào)試程序的起點(diǎn)。</p><p>　　AT89C52單片機(jī)通常采用上電自動(dòng)復(fù)位、按鈕復(fù)位和復(fù)位芯片等方式。

107、最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路（上電復(fù)位）如圖4-4所示。上電瞬間，RC 電路充電，RESET引腳端出現(xiàn)正脈沖，只要RESET保持10ms以上高電平,就能使單片機(jī)有效的復(fù)位。在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中,有些外圍芯片也需要復(fù)位,如果這些復(fù)位端的復(fù)位電平要求與單片機(jī)復(fù)位要求一致,則就可以與之相連[10]。</p><p>　　圖4-4 上電復(fù)位 圖4-5 復(fù)位電路圖</p>

108、<p>　　在圖4-5所示的簡(jiǎn)單電路中，干擾易串入復(fù)位端，在大多數(shù)情況下會(huì)引起內(nèi)部某些寄存器錯(cuò)誤復(fù)位。這時(shí)，可在RESET引腳上接一去耦電容。</p><p>　　在應(yīng)用系統(tǒng)中，為了保證復(fù)位電路可靠的工作，常將RC電路在接施密特電路過(guò)再接入單片機(jī)復(fù)位端。這樣，系統(tǒng)有多個(gè)復(fù)位端時(shí)，能保證可靠地同步復(fù)位，如圖4-5所示。這樣不僅可以減小電壓波動(dòng)的干擾，也可保證多芯片的同步復(fù)位。</p><

109、;p>　　4.4 可編程并行I/O擴(kuò)展接口8155</p><p>　　4.4.1 8155管腳功能</p><p>　　8155的管腳功能如圖4-6所示，各管腳功能示于表4-2中。</p><p>　　圖4-6 8155管腳圖</p><p>　　表4-2 8155的管腳功能</p><p>　　4