基于PLC的浴房水溫硬件設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u12244基于PLC的浴房水溫硬件設計案例 179911.1硬件模塊設計 132151.1.1鍵盤接口電路設計 179851.1.2溫度檢測電路設計 2286021.1.3遙控接收設計 2234281.1.4蜂鳴器設計 2235231.1.5LCD1602液晶顯示器設計 3152961.1.6電器驅動模塊設計 3134881.1.7位檢測模塊設計 435771.1.8單片機模塊設計 4196501.1.9電源模塊設計 6通過零件的仿真進行的材料主要以STC89C51，以此來作為智能電熱水器的控制芯片，確定基本模塊后通過選擇ISP接口，鍵盤按鍵區塊，電源輸入區塊，數字管和指示器顯示區塊，水位上限以及下限檢測區塊，水溫報警輸出區塊，以此達到最終設置要求。1.1硬件模塊設計1.1.1鍵盤接口電路設計此次設計的鍵位全部獨立分布，它們是直接由I/O端口構成的單鍵電路，是基本的輸入設備在單片機應用中起到輸入數據、傳輸命令功能[9]。其特點是每個鍵都不會相互影響，它們是相互獨立開來的。其中它們都接到了地，所有的腳都是導通的，按鍵內部也是導通的，只要按鍵接到一起，那么就都為導通轉態。期間可能會產生抖動，為了消除抖動，在檢測到相應的一行出現低電平，以此來確認該行是否有按鍵按下，執行程序在之后如果呈現高電平時，則說明按鍵已經松開，所以此次設計的鍵盤適用于案件較少、操作要求簡單的場景，其中，I/O的端口主要如圖3-1所示：圖3-1按鍵模塊1.1.2溫度檢測電路設計在此設計中，我們通過溫度檢測裝置測量水溫，選用DS18B20溫度傳感器檢測時間更短，檢測靈敏，收集電熱水器的實時溫度，并將其提供給STC89C51的端口作為數據輸入，占用微處理器的端口較小可以節省引線使用，在分辨率設置中，通過EEPROM存儲掉電后仍能對系統進行保護，當傳感器進行工作時，水溫超過設定的上線溫度時，溫度會傳到STC89C51單片機上，從而使蜂鳴器鳴笛，并且如果斷開電源，并且溫度低于設定溫度熱水器工作后，指示燈將亮起。電路框圖如下3-2：圖3-2測溫模塊1.1.3遙控接收設計紅外傳感器接收紅外信號，在紅外D1處理后，作為輸出參考，將信號發送到微控制器端口[10]。通過微控制器的信號處理，實現電磁閥控制水閥回路等微控制器周邊回路的控制，接收頭D1腳為輸出以此來讓單片機STC89C52,檢測到輸出信號，其中R4電阻主要起到一個穩定電壓的作用。紅外采集電路如圖3-3所示：圖3-3遙控接收模塊1.1.4蜂鳴器設計采用蜂鳴器來實現報警功能，當溫度超過設定值時，單片機系統會向其發送信號，其中只要P26接受到一個低電平，收到信號后蜂鳴器便開始鳴笛，直到關閉開關報警才會停止。這個報警電路如圖3-4所示：圖3-4蜂鳴器驅動1.1.5LCD1602液晶顯示器設計采用1602LCD屏幕用作系統顯示設備，這種液晶顯示器是一種16X2形式的顯示器，其使用廣泛，價格廉價，以此選為本次元器件的使用對象。1602屏幕可以顯示兩行字符，分別是當前溫度和加熱溫度值[11]。其中10K電阻與1.5K電阻很重要，如果接入不當，那么液晶顯示可能會無法顯示或者顯示很暗，使用LCD的原因是因為具有功耗低、壽命長等特點，在很多方向都的得到了專門的使用，其中的采用了14腳的接口，在低電平表示無光標，控制整體顯示的開關表示高低電平的顯示，字符發生器重的RAM是地址，本次設置如圖3-5所示：圖3-5LCD1602液晶顯示1.1.6電器驅動模塊設計在電路中起到自動調節作用，用來電氣輸送電路中進行階躍變化，從而將電氣信號輸送到目標器件中[12]。用小電流來控制大電流，間接的控制蜂鳴器驅動模塊運轉，繼電器的輸電線得電，那么電流就會同時給LED電壓，此時的電壓為5V，所以必須加一個2.2K電壓來進行分壓。如圖3-6所示：圖3-6繼電器驅動模塊1.1.7位檢測模塊設計水位檢測模塊，利用了LM393電壓比較器，這個電壓器就是8角接地，4腳接電源。2腳與3腳電壓進行比較，2腳電壓高于3腳，1腳輸出一個低電平。其中電壓器的電壓可以進行調節，調節后會形成一個基本電壓，2腳的電壓接的是水位傳感器，放入水內后，電壓會變高，2腳電壓遠高于3腳，然后從1腳輸入一個低電頻，這樣P37口就會檢測一個低電頻[13]。當2腳是一個低電頻的時候，1腳會輸出一個高電頻，輸出到P36處。當P36處于一個低電頻時，檢測到水位時，LEDR指示燈模塊的燈光便會熄滅。平常狀態下，P3是一個高電頻，這樣LEDR就會處于亮起狀態。水位檢測如圖3-7，指示燈模塊如圖3-8：圖3-7水位檢測器模塊圖3-8指示燈模塊1.1.8單片機模塊設計通過對方案論證的選擇，以單片機STC89C52作為主控制單元。其中STC89C52單片機就設計開發對比其他同類單片機更容易進行設置調控，本次設置大約需要4KB的程序代碼，相對于STC89C52本身的儲存空間而言是足夠的。而此次設計的電路輸入電壓，處于單片機的工作電壓區間內，另外此單片機有很4類常用接口，分別為P0、P1、P2、P3接口，不同接口功能特性也不同。晶體振蕩器電路的布局也必須盡可能靠近單片機的XTAL0和XTAL2，以避免信號干擾和影響單片機穩定運行。單片最小的單片機系統由一個單片機，一個復位電路和一個晶體振蕩器電路組成其中，STC89C52可配置為三個TO-92引腳封裝，溫度范圍從-50°C到100°C，溫度測量分辨率高達0.06°C，這使得整個系統從設計到使用也更加方便。單片機的晶振電路接單片機18腳、19腳，單片機在運行代碼程序時必須要有晶振電路的支持，與單片機的定時器相關的設計,它的工作電源可以引入遠端，也可以由寄生電源產生；一個DS18B20可以通過2到3根的導線，并聯且通過CPU就能夠通過一根端口線通過多個端口通信，使得其減少占用運行路徑，這樣不僅節省了大量引線和邏輯電路，還讓使得DS18B20成為遠程多點溫度檢測系統的理想選擇。上述特征使DS18B20非常適合遠程多點溫度檢測系統。DS18B20給了我們更多的電壓和特性選擇，允許我們建立自己的經濟溫度測量系統。DS18B20中的雙引腳DQ，為數字信號輸入輸出端子的一個引腳GND主要作為作為電源接地的3引腳Vdd是外部電源的輸入端子。當用戶設置警報溫度存儲在EEPROM中，斷電后仍保存，DS18B20提供了更多的電壓和特性選擇。DS18B20中的DPIN是數字信號I/O終端，第二個DPIN是數字信號I/O終端。引腳1GND是電源。DS18B20為電壓和特性提供了更多選擇，并可以構建適合的溫度測量系統。當傳感器工作時，如果水溫超過設定，其中的溫度信息將發送到蜂鳴器，從而發出使報警器發出警報，然后關閉模塊電源。單片機的工作電壓范圍為4V-5.5V，因此通常將外部5VDC電源提供給單片機，這樣不僅節省了大量引線和邏輯電路，其中引腳40連接到VCC的正5V，引腳20連接到連接到VSS的電源部分。單片機如圖3-9所示:圖3-9單片機STC89C52復位電路主要是用來確定初始狀態，單片機工作的狀態得到確認后，以此來完成整個設計的啟動過程。并且，能在上電時產生復位信號，以使單片機開始確定單片機的初始工作狀態，如圖3-10所示：圖3-10復位電路1.1.9電源模塊設計元件類型，電源電路可分為電子管的穩壓電路、晶閘管的穩