基于单片机的电阻炉温控制系统设计

摘要

在现代工业生产中，人们需对各类加热炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。为适应这一需要有必要设计一个性能良好、操作方便的温度控制系统。课题主要设计一个水温测控系统，控制锅炉中水的温度，选择合适的控制规律，使锅炉中水的温度按预定规律变化，并且能够进行越限报警。可通过键盘，显示电路设定目标温度和参数。控制系统按功能分主要包括温度传感器模块、温度显示/设定模块、单片机与上位机通信模块。系统可通过键盘对电阻炉水温以及恒温时间长短进行预设，单片机根据当前炉内温度和预设温度，根据设定的算法计算出控制量，根据控制量通过PWM控制固态继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制。另外通过单片机的串口与上位机通信，通过上位机软件实时显示当前温度和历史温度并且绘制出温度曲线，让系统的可读性更强，实现了远程监测的功能[2]。

关键词:电阻炉、LED、PID、温度、单片机

Abstract

The project is mainly about designing a water temperature monitoring system to control the water temperature in the boiler, and choosing proper control rules to make water temperature in the boiler change within the predetermined path, with the function of alerting temperature rising limit. Through the keyboard and display, we can set the goal temp. and other parameters. Control system, according to the functions, includes temperature sensor module, the temperature display / setting module, a temperature control module, MCU and host computer communication module. System can preset the resistance furnace temperature and heating time through the keyboard. Single-chip microcomputer, according to the furnace temperature and preset temperature and the set of algorithms, calculates the volume control, and according to the control volume, using the PWM control solid state relay to switch on and off so as to control the resistance wire conduction time in order to achieve temperature control. In addition through the serial port of MCU and host computer communication, through the PC software, the device can fulfill the real-time display of current temperature and temperature history and draw out the temperature curve, making the system more readable, realizing the remote monitoring function.

Key words: STC89C52, DS18B20, PWM, PC

目录

1 .绪论 (5)

1.1 选题意义 (5)

1.2 系统的主要性能指标 (6)

1.3 主要工作任务 (6)

2 .系统的工作原理和模块选择 (7)

2.1 系统总述 (7)

2.2各模块电路的方案选择 (7)

2.2.1 系统硬件总框图形 (8)

2.2.2温度控制模块 (8)

2.2.3温度采集模块 (8)

2.2.4显示模块 (9)

2.2.5上位机软件 (9)

2.3系统各模块的方案 (10)

3．系统硬件设计 (10)

3.1 STC89C52的最小系统 (10)

3.1.1 晶振回路 (11)

3.1.2 复位电路 (11)

3.2温度采集模块的硬件设计 (11)

3.2.1温度传感器DS18B20概述 (12)

3.2.2温度采集模块的硬件设计 (7)

3.3报警电路设计 (13)

3.4 电源电路设计 (9)

3.5按键电路设计 (10)

3.5.1矩阵式键盘的结构与工作原理 (10)

3.5.2矩阵键盘两种扫描方式 (10)

3.6 显示电路设计 (11)

3.6.1 LCD1602简介 (11)

3.6.2 LCD1602管脚功能介绍 (11)

目录

3.6.3温度显示模块电路图 (14)

3.7电平转换电路 (20)

3.7.1 RS-232标准介绍 (20)

3.7.2 DB-9连接器 (15)

3.7.3 MAX232芯片介绍 (16)

3.7.4 串口硬件连接图 (17)

3.8 继电器驱动电路 (17)

3.8.1 固态继电器的分类与工作原理 (17)

3.8.2固态继电器的硬件连接图 (18)

4 .系统的软件设计 (19)

4.1 主程序的设计 (19)

4.2 液晶显示模块 (21)

4.3温度模块软件设计 (22)

4.3.1 DS18B20测温数据的读取程序设计 (22)

4.3.2 DS18B20温度读取流程 (26)

4.4中断服务函数 (27)

4.5上位机软件设计 (28)

5.装置硬件介绍

5.1处理器部分 (36)

5.1.1关于AT89C52的说明 (37)

5.1.2外部引脚的功能 (37)

5.2关于8155部分

5.2.1 关于8155的说明 (40)

5.2.2外部管脚功能 (41)

5.2.3 8155的工作方式与基本操作 (43)

6 .系统抗干扰措施 (44)

6.1软件抗干扰措施 (44)

总结 (46)

参考文献 (47)

致谢 (48)

附录A 系统原理图 (43)

附录B 系统总程序 (50)

机电工程学院毕业论文设计绪论

1 绪论

1.1 选题意义

随着现代科学技术的迅猛发展，各个领域对温度控制系统的精度、稳定性等的要求越来越高，控制系统也千变万化。如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造等诸多领域中，人们需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制等等。而且在我们的日常生活中也使用微波炉、电阻炉、电热水器、空调等家用电器，温度与我们都相关。可见温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。随着电炉广泛应用于各行各业，其温度控制通常采用模拟或数字调节仪表进行调节，但存在着某些固有的缺点。为适应以上现实需要有必要设计一个基于单片机的性能良好、操作方便的温度控制系统。

1.2系统的主要性能指标

根据生活环境，设计本产品的技术指标为：

①测温范围：0℃——+99.9℃。

②温度测量精度：在0～85℃时精度为±0.5℃。

③可设置上限报警值，当温度超限时，发出报警信号。

④电源工作范围：DC4.5～5.5V。

⑤能够按照设定的温度曲线控温。

1.3 主要工作任务

在对各类温度传感器原理介绍的基础上，根据毕业设计实际的任务要求，完成温度传感器芯片的选型，系统芯片的选择，设计出电源电路、显示接口电路、键盘电路、单片机与上位机通信电平转换电路。根据设定的算法计算出控制量，根据控制量通过控制固态继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制[3]。

2 系统方案选择和工作原理

2.1 系统综述

本文所要研究的课题是基于单片机控制的水炉温度控制系统，主要是介绍了对水箱温度的测控，实现了温度的实时显示及控制。用DS18B20、STC89C52单片机及LCD的硬件电路完成对水温的实时检测及显示，由DS18B20检测炉内温度，并在LCD1602中显示。控制器是用STC89C52单片机，根据设定的算法计算出控制量，根据控制量通过控制固态继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制。DS18B20可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理，而且每片DS18B20都有唯一的产品号，可以一并存入其ROM中，以便在构成大型温度测控系统时在单线上挂接任意多个DS18S20芯片。从DS18S20读出或写入DS18S20信息仅需要一根口线，其读写及其温度变换功率来源于数据总线，该总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，故不需要额外电源。同时DS18B20能提供九位温度读数，它无需任何外围硬件即可方便地构成温度检测系统。本设计主要实现温度测控，温度显示，温度门限设定，超过设定的门限值时自动启动相应的功能。而且还要以单片机为主机，使温度传感器通过一根口线与单片机相连接，再结合上位机通信部分来共同实现温度的监测与控制。

2．2各模块电路的方案选择及论证

根据题目的基本要求，设计任务主要设计一个水温测控系统，控制锅炉中水的温度，选择合适的控制规律，使锅炉中水的温度按预定规律变化，并且能够进行越限报警。可通过键盘，显示电路设定目标温度、控制参数、运行等。

2.2.1 系统硬件总框图

图2-1系统硬件总框图

2.2.2温度控制模块

根据题目要求，可以用电阻炉进行加热，控制电阻炉的通断频率即可以控制加热的速度。当水温过高时，关掉电阻炉，即可使水温控制在设定的温度范围内。对加热控制模块有以下三种方案：

方案一：采用可控硅来控制加热器有效功率。可控硅是种半控器件，应用于交流电的功率控制有两种形式：控制导通的交流周期数达到控制功率的目地；控制导通角以此来控制交流功率。可以实现对交流电单个周期有效值周期控制，保证系统的动态性能指标合格。该方案电路稍复杂，需使用光耦合驱动芯片以及变压器等器件。但该方案可以实现功率的连续调节，因此反应速度快，控制精度高。 方案二：采用电磁继电器作为控制器件。电磁继电器是种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流、较低的电压去控制较大电流、较高的电压。但是电磁继电器开关频率低，不能用于开关频率高的场合。

方案三：采用固态继电器控制。使用固态继电器可以很容易地实现控制较高的电压和电流，在正常条件下，工作十分可靠。继电器无需外加光耦，自身即可实现电气隔离。固态继电器具有控制电压宽（3～32 V ）、驱动电流小（5～20 mA ）、通断延间小（<10 ms ）等优点，适合通断频率高的控制场合。

分析可知方案三无法精确实现电热丝功率控制，但是采用固态继电器控制省去光耦和交流过零检测电路，并且可以通过算法，利用pwm 波控制开关频率，同样可以达到要求的控温精度。

2.2.3温度采集模块

显示电路

上位机通信 报警电路

温度检测电路 按键电路

时钟电路

单 片

机

方案一：选用Harris公司生产的采用激光修正的精密集成温度传感器AD590。AD590的测温范围是-55℃～+150℃，最大非线性误差为±0.3℃，响应时间仅为20us，重复性误差低至±0.05℃，功耗低，仅为2mW。此外AD590是温度-电流传感器，对于提高系统抗干扰能力有很大的帮助，但是该器件需要模数转换电路。

方案二：使用带有A/D单片集成的DS18B20传感器。DS18B20数字传感器无需其他外加电路，直接就可输出数字量。可直接与单片机通信，读取测温数据。具有线路简单，性能稳定体积小的特点，测温范围－55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃。

比较以上方案，DS18B20传感器直接输出数字信号，结构简单性能可靠，测温范围和测温精度满足设计要求，而且比方案一成本低，所以选择方案三。

2.2.4显示模块

方案一：采用三个LED八段数码管分别显示温度的十位、个位和小数位。数码管具有亮度高，寿命长，对外界环境要求低的特点。然而LED八度数码管引脚排列却不规则，显示时要加驱动电路，硬件电路且复杂。

方案二：它采用带有字库的12864液晶显示屏。12864液晶显示屏具有功耗低、轻薄短小无辐射危险，不闪烁，可视面积大，画面效果好，能显示文字和图像，抗干扰能力强。但是12864价格昂贵。

比较以上方案，方案二是显示温度曲线的首选，但是因为设计会做单片机与上位机通信，通过上位机显示温度曲线，下位机无需再显示温度曲线，考虑经济因素，采用方案三作为显示模块。

2.2.5上位机软件

方案一：VB是Visual Basic的缩写，是微软公司于1991年推出的以结构化Basic语言为基础，以事件驱动为运行机制的集成开发环境。从任何标准来说，VB 都是世界上使用人数最多的语言——不仅是盛赞VB的开发者还是抱怨VB的开发者的数量。它源自于BASIC编程语言。VB拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库，或者轻松的创建ActiveX控件。程序员可以轻松的使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。

方案二：VC是Visual C或Visual C++的缩写，也是微软公司推出的，支持C 和C++语言。也就是在VC环境下，可以用C/C++编写代码，然后编译、运行、调试，并最终生成可运行的EXE文件及相关配置。

比较以上两种语言后发现vb相对vc来说更简单易学，编译快速，生成软件体积更小，所以这里选择vb进行上位机编程。

2.3系统各模块的最终方案

根据以上分析，结合器件和设备等因素，采取以下方案：

①采用STC89C51单片机作为控制器，分别对温度采集、LCD显示、温度设定、加热装置、上位机通信进行控制。

②温度测量模块采用DS18B20，此器件的使用可以省去A/D（模数转换）部分。

③电热丝有效功率控制采用固体继电器控制，实现电路简单实用，固体继电器的开关频率可以满足设计要求。

④显示用LCD1602显示屏显示温度值和时间，用数字键和功能设置键实现温度、时间的设置。

⑤上位机采用vb语言编写，因为vb相对来说更简洁、易学，编程界面更友好。

3 系统硬件设计

3.1 STC89C52构成的最小系统

微型计算机是因工业测控系统数字化，智能化的迫切需求而发展起来的。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。它具有以下标准功能：8k Flash，512 RAM，32 位I/O 接口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。

3.1.1 晶振回路

晶振回路主要任务是为STC89C52单片机工作需要的时钟电路提供一个稳定的工作频率。根据STC89C52单片机时钟周期的要求，回路要选用频率为11.0593MHz的晶振。晶振回路是由电容和陶瓷谐振器晶振组成的。作为单片机的时钟源，STC89C51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，这个放大器的输入和输出端分别是引脚XTAL0与XTAL1,在XTAL0与XTAL1端口接上时钟电源即可构成时钟电路。电容C1与C2对频率有微调作用。电容C1与C2尽可能的安装在单片机芯片附近，以减少寄生电容，保证振荡器稳定可靠的工作性。晶振电路如图3-1所示

图3-1 晶振电路

3.1.2 复位电路

电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.85～5.25V。因为微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，所以在电源上电时，只有VCC超过4.75V 且低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才可以被撤除，微机电路才能开始正常工作。复位电路第二功能是手动复位。手动复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平，一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。复位电路如图3-3所示：

图3-3 复位电路

3.2温度采集模块的硬件设计

3.2.1温度传感器DS18B20概述

温度传感器是将温度信号转换为电信号的装置，型号有很多，数字式温度传感器常用的有DS18B20等。此设计采用的是DS18B20。

DS18B20是DALLAS 公司产的一线式数字温度传感器，是世界上第一片支持“ 一线总线”接口的温度传感器, 在其内部使用了在板(ON-BOARD)专利技术。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；多个DS18B20可以并联到3根或者2根线上，CPU 只要一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口比较少，可以节省大量的引线和逻辑电路。

DS18B20内部结构如图3-4所示，主要由四部分组成：温度传感器，64位ROM 、非挥发的温度报警触发器TH 与TL 、配置寄存器。DQ 为数字信号输入∕输出端；GND 为电源地；VCC 为外接供电电源[5]。

64位

ROW 和一线端口

存储和控制逻辑

高速暂存器

8位CRC 生成器

温度传感器

高温触发器TH 低温触发器TL

配置寄存器

供电方式选择

VCC

DQ

图3-4 DS18B20内部结构框图

DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量，用十六位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/lsb 形式表达，其中S 为符号位。

DS18B20主要特性如下：

①适应更宽的电压范围,电压范围：3.0～5.5V,在寄生电源方式下可以由数据线供电。

②独一无二的单线接口方式, DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与的双向通讯。

③DS18B20可以支持多点组网功能,多个DS18B20能并联在唯一的三线上,实现组网多点测温等。

3.2.2温度采集模块的硬件设计

当DS18B20正在执行温度转换或从高速暂存器EPPROM传送数据时，工作电流可达 1.5mA，这个电流可能会引起连接单总线的弱上拉电阻的不可接受的压降，这需要更大的电流，而此时Cpp（寄生电源储能电容）无法提供，为了保证DS18B20有充足的供电，当进行温度转换或拷贝数据到EEPROM操作时，必须给单总线一个上拉电阻，一般为4.7K的上拉电阻，根据距离远近可以适当调节阻值，距离近时减小阻值，但不能低于2.1K，否则DS18B20将无法复位。其数据线DQ 端接单片机P2.2。硬件电路如图3-5所示。

图3-5 DS18B20接线图

在外部电源供电方式下, DS18B20工作电源由VCC引脚接人, 不存在电源电流不足的问题, 可以保证转换精度, 同时在总线上理论可以挂接任意多个DS18B20传感器, 组成多点测温系统。

3.3 报警电路设计

报警电路的功能是指在AT89C52单片机的控制下达到声光报警或解除报警的目的。假若单片机检测实时温度大于设定报警温度时，通过报警电路向报警器发出信号(低电平)，声音报警电路接收到有效电平后就自动发出预置的报警声，与此同时报警指示灯发出信号。报警电路结构如图所示

图3-6 报警电路接线图

3.4 电源电路设计

系统温度测量的电源为直流电源。电源是整个系统的地基，他的稳定工作对整个以单片机为核心的系统的内稳定工作起着十分重要的作用。

STC89C52单片机与DS18B20温度传感器芯片工作电压范围是DC4.5～5.5V。为了使系统安全稳定的工作，还需要设计系统的电源电路。+220V的交流电压需要经过变压器降到15V左右。经过桥式整流电路把交流电转变成直流电。然后的电流经过稳压器LM7805输出稳定的+5V电压。。VD1和VD3两个二极管组成一对桥臂；因为二极管的启动电压比较小，所以经过变压器的电压可以使VD1与VD3二极管组成的桥臂在正半周期导通，VD2与VD4 2个二极管组成的桥臂可在负半周期导通。稳压器LM7805由三个管脚组成的串联型降压式电源芯片。Vin是输入端，V out输出端。经稳压器LM7805稳压后，输出端输出稳定的+5V直流电压。电源输出基本不受外输入变动的干扰。稳压器LM7805电源电路设计如图3-7所示。

图3-7 电源电路图

3.5 按键电路设计

3.5.1矩阵式键盘的结构与工作原理

在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些。列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。

3.5.2矩阵键盘两种扫描方式

①行扫描法

行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常见的按键识别方法，介绍过程如下：

1)判断键盘中有无键按下。将全部行线置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。

2)判断闭合键所在的位置。在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。

②高低电平翻转法

首先让P1口高四位为1，低四位为0,。若有按键按下，则高四位中会有一个1翻转为0，低四位不会变，此时即可确定被按下的键的行位置。

然后让P1口高四位为0，低四位为1,。若有按键按下，则低四位中会有一个1翻转为0，高四位不会变，此时即可确定被按下的键的列位置。最后将上述两者进行或运算即可确定被按下的键的位置。

方法②程序更简洁，这里使用第二种方法“高低电平翻转法”。硬件连接图如

3-8所示：

图3-8 矩阵键盘电路

3.6 显示电路设计

3.6.1 LCD1602简介

液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点，因此，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用，现在字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件了。本系统采用LCD1602液晶显示模块，它可以显示两行，每行16个字符，采用单+5V电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比。LCD1602实物图如3-9所示：

图3-9 LCD1602实物图

3.6.2 LCD1602管脚功能介绍

LCD1602接口引脚及其功能介绍如表3-1所示：

表3-1 接口引脚及其功能

引脚号符号状态功能

1 GND 电源地

2 VCC 电源+5V

3 V0 液晶驱动电源

4 RS 输入寄存器选择

5 R/W 输入读、写操作

6 E 输入使能信号

7 DB0 三态数据总线（LSB）

8 DB1 三态数据总线

9 DB2 三态数据总线

10 DB3 三态数据总线

11 DB4 三态数据总线

12 DB5 三态数据总线

13 DB6 三态数据总线

14 DB7 三态数据总线（MSB）

15 LEDA 输入背光+5V

16 LEDK 输入背光地

主要管脚介绍：

V0：液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度是最弱的，接地电源时对比度是最高的，对比度过高时会产生影响，所以可以通过一个10K的电位器调整对比度。

RS：寄存器选择，高电平时选择数据寄存器；低电平时选择指令寄存器。

R/W：当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址；当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。

E：使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

LCD1602控制指令如表3-2所示：

表3-2 LCD1602控制指令

指令功能

清屏清DDRAM和AC值

输入方式设置设置光标、画面移动方式

显示开关控制设置显示、光标及闪烁开、关

光标、画面位移光标、画面移动，不影响DDRAM

功能设置工作方式设置（初始化指令）

CGRAM地址设置设置CGRAM地址。A5~A0=0~3FH

DDRAM地址设置DDRAM地址设置

读BF及AC值读忙标志BF值和地址计数器AC值

写数据数据写入DDRAM或CGRAM内

读数据从DDRRAM或CGRAM数据读出清屏指令如表3-3所示：

表3-3 LCD1602控制指令

RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

开关控制指令如表3-4所示：

表3-4开关控制指令

RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

0 0 0 0 0 0 1 D C B

开关控制指令功能：设置显示、光标及闪烁开、关。其中：D表示显示开关：D=1为开，D=0为关；C表示光标开关：C=1为开，C=0为关；B表示闪烁开关：B=1为开，B=0为关。

光标、画面位移指令如表3-5所示：

表3-5 光标、画面位移指令

RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

0 0 0 0 0 1 S/C R/L * *

光标、画面位移指令功能：光标、画面移动，不影响DDRAM。其中：S/C=1：画面平移一个字符位；S/C=0：光标平移一个字符位；R/L=1：右移；R/L=0：左移。

功能设置指令如表3-6所示：

表3-6 功能设置指令

RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

0 0 0 0 1 DL N F * *

功能设置指令功能：工作方式设置（初始化指令）。其中：DL=1，8位数据接口；DL=0，四位数据接口；N=1，两行显示；N=0，一行显示；F=1，5?11点阵字符；F=0，5?7点阵字符。

读写控制时序如表3-7所示：

表3-7读写控制时序

RS R/W E 功能

0 0 下降沿写指令代码

0 1 高电平读忙标志和AC码

1 0 下降沿写数据

1 1 高电平读数据

3.6.3温度显示模块电路图

LCD1602引脚详解：

第1脚：GND为电源

第2脚：VCC接5V电源正极

第3脚：V0是液晶对比度调整端，接正极对比度弱，接负极时对比度高。

第4脚：RS是寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5脚：RW是读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。

第6脚：E（或EN）端为使能（enable）端。

第7～14脚：D0～D7为8位双向数据端。此处为P0口输出，因为P0口的电压过于微弱，所以添加上拉电阻使其能够驱动LCD液晶显示屏。

温度显示模块的电路图如图3-10所示：

图3-10 温度显示模块电路图

3.7电平转换电路设计

3.7.1 RS-232标准介绍

RS-232-C标准最初是远程通信连接数据终端设备DTE和数据通信设备DCE 制定的。所以对于这个标准的制定，并未考虑计算机系统的应用要求。但是目前它又被借来用于计算机与终端或外设之间的近端连接标准。显然，它和计算机系统是不一致的，甚至是相矛盾的。既然我们了解了这个，对RS-232C标准与计算机不兼容的地方就不难理解了

3.7.2 DB-9连接器

因为在AT机之后，不支持20mA电流环接口，所以使用DB-9连接器，作为提供多功能I/O卡或主板上COM1与COM2两个串行接口的连接器。它只可以提供异步通信的9个信号。

RS-232是异步通讯中应用最广泛的标准总线，适用于数据中端设备和数据通讯设备之间的接口。在微机通讯中，通常用的RS-232接口信号是九根引脚。如

图：各引脚功能如下：

图3-12 DB9引脚图

当计算机与终端之间利用RS-232作近程连接时，有几根线实现交换连接。本设计不需要检测数据等信号状态的通讯程序。

数据发送和接收线：

发送数据——通过TxD 终端将串行数据发送到MODEM 。 接收数据——通过RxD 线终端接收从MODEM 发来的串行数据。

3.7.3 MAX232芯片介绍

MAX232芯片是美信（MAXIM ）公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v 单电源供电。电容器应选择1μF 的电容。由于RS232电平较高，在接通时产生的瞬时电涌非常高，很有可能击毁max232，所以在使用中应尽量避免热插拔。

①符合所有的RS-232C 技术标准。 ②只需要单一 +5V 电源供电。

③片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V 和-10V 电压V+、V-。

④功耗低，典型供电电流5mA 。 ⑤内部集成2个RS-232C 驱动器。 ⑥高集成度，片外最低只需4个电容即可工作。

引脚号

符号 方向 功能

1 DCD 输入 载波检测

2 RXD 输入 接收数据

3 TXD 输出 发送数据

4 DTR 输出 数据终端就绪

5 GND 信号地

6 DSR 输入 数据装置就绪

7 RTS 输出 请求发送 8 CTS 输入 清除发送 9

RI

输入

振铃指示

12345

6789.

.

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