基于单片机的水浴温度控制系统设计

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图4.2 温度传感电路

4.3 键盘输入电路

确认可靠的输入键开关状态：按下动摇，我用的软件方法，它是在检测的关键，延迟程序的执行，以确认是否关键水平保持封闭状态水平，如保持封闭的水平作为真正的键被按下时的状态，并消除晃动的影响，可以正常输入数字。

SCM系统的行列式矩阵键盘非编码键盘，键盘处理是先等待按钮，并确认没有程序按钮。 “确认”按钮被按下时，下一个步骤是，以确定哪些按下一个按钮。确定关键通常有两种方法：一种是一种常见的逐行扫描查询方法;另一种是快线反转法。

控制图标4* 4键盘，说明线反转法的工作原理。首先，确定键盘没有键按下时，单片机I/ O口来发送一个完整的扫描键盘字符，然后读线程状态来确定。方法是：输出全扫描00H字线，把所有的列设置为一个较低的水平，然后读取蓄电池的A对准水平。如果该按钮被按下时，总是有线路电平低，以使该行是不是所有的1。判断一个键被按下一个键盘，其中包含低层次的列柱，请检查线路输入状态来实现。方法是：发送一个较低的水平序列比对，然后检查所有线路的状态，如果总为1，然后按下的键是不在名单上，如果不是全部为1，然后按下的键将被列在这里，但关键是与零功率并联线的交点，如图4.3键盘电路所示。

表4.1 键盘按键分布

P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 0 4 8 P2.4 1 5 9 功能+ P2.5 2 6 功能- P2.6 3 7 P2.7

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图4.3 键盘电路

4.4 LED显示电路

对于水温的测量与控制，显示出实时的水温尤为重要，我采用的是两个LED数码管，因为温度传感器显示的是三位十、个、分，所以我设计三位显示键盘输入的恒定水温值，另外三位显示传感器检测出的温度值，可以直观的比较水温的控制精度。

LED数码管的段选a、b、c、d、e、f、g分别接在一起，每一个都拥有一个共阴的位选端，另外数码管的控制分别用两块芯片，由于断选需要有锁存功能，所以我选的是74HC573，而位选我只需要点亮不需要锁存功能，所以我选的是芯片74HC138如图4.4 LED数码管电路所示。

图4.4 LED数码管电路

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4.5 通讯模块电路

温度采集后的数据需要储存在电脑上，而不是单片机里面，因为单片机内存太小，因此我就需要一个通讯模块，把单片机采集的实时数据传输到电脑上储存，传输电路需要用上MAX232芯片，MAX232就是用来进行电平转换的,该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-V TTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。串口一共有九个接线柱，只有其中三个有效，5接线柱接地，2、3接线柱连接芯片MAX232的引脚，芯片与单片机两个引脚P1.3和P1.4连接。串口通讯正常工作时左边的二极管D2、D3作为指示灯发光如图4.5串口通讯电路所示。

图4.5 串口通讯电路

4.6 超温报警电路

报警模块是必不可少的电路，它就是一个报警器，在出现异常情况下喇叭响了，我们就知道出现异常了，比如温度传感器失灵了、温度不在设定范围了等等。此电路主要是做仿真使用，只考虑水温是否在可控范围内，报警器我使用的是蜂鸣器，通过单片机P1.5引脚控制，当三极管PNP被导通后蜂鸣器就发出声音以此提醒出现一次情况了，如图4.6 报警电路所示。

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图4.6 报警电路

4.7 冷热电磁阀电路

冷热水开关是本设计最关键的一块，因为控制效果好不好关键是看控制冷热水阀门精不精确，我采用的是通过单片机端口控制三极管的导通或截至状态来控制两个电磁阀门的启动或停止状态。D4、D5是冷热水阀门的指示灯，当阀门被打开，指示灯就发光表示正常工作。

控制I/O口的高低电平来控制继电器的断开和闭合，当P1.0口为低电平时，三极管1导通，控制继电器开始加热，灯D4亮。当P1.0为高电平时，三极管Q2截止，继电器RL1断开，停止加热。当P1.2口为低电平时，三极管Q3导通，控制继电器开始加热，灯D5亮。当P1.2为高电平时，三极管Q3截止，继电器RL2断开，停止加热。

由于继电器线圈需要流过较大的电流（约50mA）才能使继电器吸合，一般的集成电路不能提供这样大的电流，因此必须进行扩流，即驱动。

此设计采用NPN型三极管驱动继电器，继电器线圈作为集电极负载而接到集电极和正电源之间。当输入为0V时，三极管截止，继电器线圈无电流流过，则继电器释放（OFF）；相反，当输入为+VCC时，三极管饱和，继电器线圈有相当的电流流过，则继电器吸合（ON）。当集成电路控制端为+VCC时，应能至少提供1.2mA的驱动电流（流过R1的电流）给本驱动电路，而许多集成电路（例如标准8051单片机）输出的高电平不能达到这个要求，因此采用通过光耦来控制，如图4.7 冷热电磁阀电路所示。

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