雞雛恒溫孵化器的硬件電路設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u27189雞雛恒溫孵化器的硬件電路設(shè)計(jì)案例 [4]。AT89C52型單片機(jī)具有低電平正常工作與高電平復(fù)位的特性，所以需要對單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位后才可以進(jìn)行相關(guān)動作，因此需要設(shè)計(jì)復(fù)位電路控制電路的初始狀態(tài)。所以如下圖3-3復(fù)位電路設(shè)計(jì)圖所示。圖3-3復(fù)位電路設(shè)計(jì)圖當(dāng)電路處于常態(tài)時(shí)，極性電容C1具有通交流阻直流的特性，又因?yàn)?V電源VCC是直流電，所以按鈕K1處于斷電狀態(tài)，即極性電容C1的右側(cè)和電阻R3的兩側(cè)也是處于斷電狀態(tài)的，所RST便是直接接地，與GND相連且等電位。復(fù)位電路在上電瞬間時(shí)，對電容C1進(jìn)行充電，此時(shí)的電容C1相當(dāng)于一根導(dǎo)線，電壓全部由電阻R3來承載，此時(shí)RST端口電壓為5V；當(dāng)電容充電快要飽和時(shí)，RST端口電壓便會逐漸減小直至為0，此刻實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)按下復(fù)位按鍵K1時(shí)，電容C1實(shí)現(xiàn)瞬間放電，電路導(dǎo)通，RST實(shí)現(xiàn)高電平復(fù)位；然后松開按鍵，又等同于上電復(fù)位，電容自行充電，最終RST端口的輸入電壓為0V。1.1.4CPU主控電路CPU主控電路最小系統(tǒng)電路如圖3-4所示。圖3-4CPU最小系統(tǒng)電路52單片機(jī)的P0.0~P0.7端口分別與液晶顯示屏LCD1602引腳的D0~D7連接；52單片機(jī)P1.0~P1.1分別與加熱繼電器和散熱繼電器連接；52單片機(jī)P2.0~P2.2分別與三個(gè)按鍵連接；52單片機(jī)P2.3與溫度傳感器DS18B20引腳的DQ連接；52單片機(jī)P2.5~P2.7端口分別與液晶顯示屏LCD1602引腳的RS、RW、E連接。1.2溫度檢測與調(diào)控電路溫度控制的硬件電路設(shè)計(jì)主要分為兩部分：溫度的檢測和溫度的調(diào)控。溫度的檢測本設(shè)計(jì)選用的DS18B20型傳感器；溫度的調(diào)控本設(shè)計(jì)通過加熱絲加熱和風(fēng)扇散熱來實(shí)現(xiàn)。1.2.1溫度檢測電路的設(shè)計(jì)針對溫度檢測電路選用的是DS18B20數(shù)字式溫度傳感器，因?yàn)檩敵龅氖菙?shù)字信號，所以不需要A\D轉(zhuǎn)換；并且使用單總線輸出方式，與單片機(jī)只需要一個(gè)端口連接，使線路更加簡單方便。它具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)、精度高等特點(diǎn)，適用于大多數(shù)復(fù)雜環(huán)境場合。如下為DS18B20的實(shí)物圖3-5。圖3-5數(shù)字溫度傳感器DS18B20數(shù)字溫度傳感器DS18B20的有關(guān)工作參數(shù)：（1）工作電源電壓：1.0~5.5V/DC；（2）測溫范圍：-55℃～+125℃，固有測溫誤差1℃；（3）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，最多可并聯(lián)8個(gè)溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫，使溫度數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確；（4）測量結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送；（5）9~12位數(shù)字量的分辨率分別為0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃。[0]溫度檢測電路的設(shè)計(jì)比較簡單，只需要將溫度傳感器的引腳DQ接CPU芯片的P2.3，另外兩個(gè)引腳分別接電源和接地。如下圖3-6溫度檢測電路設(shè)計(jì)。圖3-6溫度檢測電路1.2.2溫度調(diào)控電路的設(shè)計(jì)溫度調(diào)控電路主要是控制孵化器內(nèi)的溫度，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候給與箱內(nèi)降溫或升溫，實(shí)現(xiàn)雞雛的恒溫孵化。溫度調(diào)控主要分為升溫和散熱兩部分，調(diào)控的實(shí)現(xiàn)需要使用加熱負(fù)載加熱和風(fēng)扇散熱來實(shí)現(xiàn)，由繼電器控制電源的通斷分別升溫或降溫。溫度調(diào)控電路圖如下圖3-7所示。圖3-7溫度調(diào)控電路當(dāng)傳感器的測量溫度高于雞雛孵化的設(shè)定溫度上限時(shí)，芯片P1.1端口輸出低電平，三極管Q3的發(fā)射結(jié)正偏，同時(shí)集電結(jié)正偏，此時(shí)處于三極管飽和導(dǎo)通狀態(tài)，LED燈D3亮起，繼電器線圈由于電路導(dǎo)通，在電磁力的作用下使繼電器RL2的開關(guān)閉合，使風(fēng)扇線路完整得電，能夠正常工作，實(shí)現(xiàn)降溫。升溫調(diào)控電路工作原理與降溫的原理基本相同，依照此方法實(shí)現(xiàn)升溫。1.3液晶顯示屏電路的設(shè)計(jì)在屏幕顯示上我們選擇顯示屏LCD1602，它是硬件設(shè)計(jì)過程中常用的一款顯示器。LCD1602芯片的工作電壓為4.5V~5V，其最佳工作電壓為5V，工作電流為2.0mA，顯示容量為16×2個(gè)字符。液晶顯示屏LCD1602的實(shí)物圖如下圖3-8所示。圖3-8顯示屏LCD1602實(shí)物圖本設(shè)計(jì)選用的是有背光的16個(gè)引腳的LCD1602芯片，其各個(gè)引腳的功能如下：引腳1：VSS為電源接地；引腳2：VDD與5V正電源連接；引腳3：VL對屏幕顯示的對比度有一定的調(diào)控作用；引腳4：RS為寄存器選擇端（低電平時(shí)選擇指令寄存器、高電平時(shí)選擇\t"/item/LCD1602/_blank"數(shù)據(jù)寄存器）；引腳5：R/W是讀/寫信號選擇端：輸入端為高電平時(shí)是讀信號，執(zhí)行讀操作；相反，低電平是寫信號，執(zhí)行寫操作；引腳6：E端是使能端，當(dāng)E端的輸入信號由高電平突變成低電平時(shí)，液晶模塊開始執(zhí)行有關(guān)命令；引腳7~14：D0~D7是八位雙向信號數(shù)據(jù)傳輸線路；引腳15：背光源正極；引腳16：背光源負(fù)極。由此設(shè)計(jì)的液晶顯示屏電路如圖3-9所示。D0~D7引腳直接與CPU芯片的P0.0~P0.7端口相連接，保證數(shù)據(jù)的輸入輸出；引腳RS、RW、E分別于CPU芯片的P2.5~P2.7端口相連接，依次控制數(shù)據(jù)的輸入輸出和屏幕的數(shù)據(jù)顯示；引腳1和16直接接地；引腳2和15接5V正電源；引腳3經(jīng)電阻后接地，以保證液晶顯示器的對比度，來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示。圖3-9液晶顯示屏電路1.4參數(shù)按鍵設(shè)置電路設(shè)計(jì)因?yàn)閰?shù)按鍵設(shè)置電路比較簡單，我們只需要選擇三個(gè)獨(dú)立式按鍵，就可以實(shí)現(xiàn)溫度參數(shù)的相關(guān)設(shè)置。它的工作原理是讓按鈕相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的開關(guān)，在其獨(dú)立的電路中，按鈕按下一次，是單片機(jī)接受一次低電平信號，執(zhí)行一次相應(yīng)的升溫或降溫工作。如圖3-10參數(shù)按鍵設(shè)置電路所示：K4按鍵用來選定上下限，K2和K3按鍵分別用以數(shù)字的減和加操作。圖3-10參數(shù)按鍵設(shè)置電路1.5蜂鳴報(bào)警電路設(shè)計(jì)在實(shí)際生產(chǎn)中，雞雛孵化器需要在設(shè)定的溫度區(qū)間內(nèi)工作，當(dāng)超出或低于這個(gè)區(qū)間時(shí)，有必要設(shè)置超限報(bào)警功。即孵化箱內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度超出設(shè)定溫度范圍時(shí)，蜂鳴器啟動自行報(bào)警。下圖3-11為蜂鳴報(bào)警電路。左端與