微电脑控制药膳煲的控制部分设计_毕业设计(编辑修改稿)

微电脑控制药膳煲的控制部分设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

要包括反力弹簧和簧片；执行机构是导电接触系统（主要指触点），多为簧片结构 .只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电 流 ，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合 .当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放 .通过这样吸合、释放的过程，从而达到了控制在电路中的导通、切断的目的 .对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：“常开触点”是继电器在 线圈 没有通电情况下 处于断开状态的静触点； “常闭触点 ”是 处于接通状态的静触点 [4]. 继电器的作用 (1) 扩大控制 范围：例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通 几路甚至十几路 电 路 . (2) 放大：例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的控制量，可以控制很大功率的电 路 . (3) 综合信号：例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效 果 . (4) 自动、遥控、监测：例如，自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运 行 . 继电器的技术参数 (1) 额定工作电压 ： 是指 继电器 线圈需要的 正 常工作电压 .可 以是直流电压，也可以是交流电压，这取决于继电器 的型号 . (2) 直流电阻 ： 是指继电器中线圈的直流电 阻，可以使 用 万能表测量 得到具体 数值 . 微电脑控制药膳煲 的控制部分设计 5 (3) 吸合电流 ： 是指在正常使用 中 继电器能够产生吸合动作的最小电 流 .为了 让继电器稳定工作， 给定的电流必须略大于吸合电流 .为了 不因大电流烧毁线圈，给线圈加的工作电压一般不会超过 倍额定工作电 压 . (4) 释放电流 ： 是指继电器释放动作的最大 电流 .当继 电器吸合状态的电流减小到一定程度时 （ 电流远远小于吸合电流 ） ，继电器就会恢复到未通电的释 放状态 . (5) 触点切换电压和电流 ： 是指继电器允许加载的电压和 电流 .它决 定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的 触点 . 继电器的参数选择 (1) 继电器额定工作电压 的选择 .继电器最 主要的一项技术参数 就是额定工 作电压 .使用继电器时， 首先应该 考虑电路（即继电器线圈电路）的工作电压，继电器的额定工作电压 与 所在电路的工作电压 应该是相等 的 .一般所 在电路的工作电压是继电器额定工作电压的 倍 .电 路的工件电压不 允许 超过继电器额定工作电压， 不然 继电器线圈 会 烧 毁 .另外， 一些 集成电路如 NE555 电路可以直接驱动继电器工作， 一 些集成电路如 COMS 电路输出电流小， 为了能 驱动继电器需要加一级晶体管放大电路 才能工作 ，这 时要 考虑晶体管输出电流应大于继电器的额定工作 电流 . (2) 继电器触点负载 的选择 .触点负载是指触点的承受能力 .继电器的触点在转换时可承受一定的电压和电流 .所以在使用继电器时，需要注意到触点上通过的电流和触点两端的电压不能超过继电器规定的触点负载能力 . (3) 继电器线圈电 源的选择 .这是指 继电器线圈 工作 使用的是直流电（ DC）还是交流电（ AC） .通 常，初学者 采用直流电源供电的电子线路来 进行电子制作活动，所以 这时需要使用在 直流电压 下 线圈 工作 的继电 器 . 继电器的测试 点 (1) 测触 点电阻 .用万能表的 电阻档，测量常闭触点与动点电阻， 在不工作情况下 其阻值应为 0， 而常开触点与动点的阻值为无 穷大 .常闭触点和 常开触点 的判断可以通过这种阻值不同的方法 来区别 . (2) 测线圈 电阻 .可用 万能表 R10Ω 档测量继电器线圈的阻值，从而判断该线圈是否存在着开路 现象 . (3) 测量吸合电压和 电流 .使 用 电流表 和可调稳压电源，给继电器输入一组电压 ，同时把电流表串联到供电回路中进行监测 .逐渐调高电源电压，继电器吸合声出现时，记下吸合电压和吸合电流的数据 .可以通过多次测量取平均值的方法使数据更精确 . (4) 测量释放 电压和电流 .连线和测试方法与上一点相同，当继电器吸合后，再逐渐降低电源电压，继电器释放声出现时，记下此时释放电压和释放电流的数据，同样，也可以通过多次测量求平均值的方法取得平均 的释放电压 与 释 放电流 .在一 般情况下，继电器的释放电压 大约是 吸合电压的 10~50%，如果释放电压太小（小于 1/10 的吸合电压），则不能正常使用 了，这样会对电路的稳定性造成威胁， 不能可靠正 常工作 . 74HC138 38 译码器介绍 74HC138 38 线译码 器 ,译码器 也称解码 器，译码 过程实际上是一种翻译 过程 ,即编 码江南大学学士学位论文 6 的逆 过程 .译码器 的输入是 n 位二值代 码，输出 是 m 个表征代码原意的状态信号（或另一种代码），一般情况下有 m 小于等于 2 的 n 次方，即译码器输入线比输出线 要少 .译码 器按其功能可分为三大类： (1) 变量译码器：将输入的二进制代码还原为原始输入 信号 .例 如有两位二进制代码（ 0， 1），可经译码器还原为四个信号状态（ 0， 0）（ 0， 1）（ 1， 0) (1， 1). (2) 代码变换译码器 ：是从一种编码转换为另一 种编码 . (3) 显示译码器： 一般是将一种编码译成十进制码或特定的编码，并通过显示器件将译码器的状态显示出 来 . 74HC138 38 线译码器是高速硅栅 CMOS 解码 器，适合 内存地址解码或数据路由应用 .74HC138 按照三位二进制输入码和赋能输入 条件 ,从 8个输出端中译出一个低电 平输出 .在解调器应用 中 ,赋能 输入端可用作数据输 入端 .在本设 计 中， 使用译码器来控制数码管的显示 .其中 前 3 位为设定时间，后 3 位为倒计时剩余时间，单位为分钟 [5]. 74HC245 8 位锁存器 介绍 74HC245 是总线驱动 器，典 型的 TTL 型 8 位三态缓冲门 电路 .它是 双向输入 /输出口，它的双向功能是通过 DIR 和 E 结合控制数据传输方 向 .当 E 为低电平， DIR 为低电平，数据从 B 到 A 传输；相反，如果 E 为低电平， DIR 为高电平，数据从 A 到 B 传 输 . 由于单片机等 CPU 的数 据 /地址 /控制总线端口 都有一定的负载能力，如果负载超过其负载能力，一般应加驱 动器 .其主要 用作信号功率放 大 .在本 设计中， 74HC245 的 A 端接单片机的 P2 口， B 端接外设的数码管，从而起到了功率放大的作用 [6]. 三端稳压器 LM7805 介绍 在电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的 LM78XX 系列和负电压输出的 LM79XX 系 列 .顾名思义，三 端 IC 是指这种稳压用的集成 电路，只有 三条引脚输出，分别是输 入端、接地 端和 输出端 .该 系列集成稳压 IC 型号中的 LM78 或 LM79 后面的数字 表示 该三端集成稳压电路的输出电 压， 如 LM7806 表示输出电压为正 6V， LM7909 表示输出电压为负 计中 LM7805 是输出 5V 三端稳压器件，内部采用电流限幅、过热短路保护，所以这种集成电路实际上是不会烧毁的 器件 .它适 用 于变化范围限宽的电源输出，从而获得稳定的电压输出 .由于 输出电流大，所以它可以为整个电路板提供稳压电流，避免采用多稳压的麻 烦 .其特 点是输出电流可超过 1A，无需外接元件，具有短路电流保护和低输出电阻特性 [7]. LM7805 在 实际应用中，应在三端集成稳压电路上 为其 安装足够大的散热器（ 小功率的条件下没有必要 ） .原 因是 当稳压管温度过高时，稳压性能 会降低 ，甚至 引起 器件损坏 . 当 电路 制作中需要一个能输出 以上电流的稳压电 源时，一般情 况下将 N 块三端稳压电路并 联，使得 其最大输出电流为 N 倍的 ，但 在应用 过程中需要注意的是为了保证参数的一 致，并联 时所 使用的集成稳压电路应采用同厂家同批号的产 品 .除此 之外，为了 避免个别集成稳压电路失效导致其他电路的连锁烧毁 ， 在输出电流上 应当 留有一定的余量 . 微电脑控制药膳煲 的控制部分设计 7 LM7805 在使用时的注意事项 (1) 输入输出压差不能太 大 ,太 大 的话 转换效率 就会迅速下 降，而且 容易 引起 击穿损坏； (2) 是 输出电压的 极限 值，不能超过 这个 值 .对于大 电流输出 的情 况下，为了 避免出现 热击穿 或者 高温 保护， 散热片尺寸 需 要足够大； (3) 输入输出压差也不能 太小 ,太小 的话 效率 会 很 差 . LM7805 的 引脚序号 与 引脚功能 引脚号标注方法是按照引脚电位从高到底的顺序标注 的 .这样标 注便于 记忆 .引 脚 ①为最高电 位， ③ 脚为最低电位 ， ② 脚居 中 .不论 正压还是负压， ② 脚均为输出 端 .对 于LM78XX 正压系列，输入是最高电位，自然是 ① 脚，地端为最低电位，即 ③ 脚 .对 于 LM79XX负压系列，输入为最低电位，自然是 ③ 脚，而地端为最高电位，即 ① 脚 .此 外，还应注意，散热片总是和最低电位的第 ③ 脚 相连 .这样 在 LM78XX 系列中，散热片和地相连接，而在LM79XX 系列中，散热片却和输入端相 连接 . 电压比较器 LM393 介绍 LM393 为双电压比较 器 .LM393 系列由两个偏移电压指标低达 的独立精密电压比较器 构成 .该产 品采用单 电 源操作设计， 工作电压范围达到 2~ 其 低电耗不受电源电压值影响 ， 也可采用分离 式电源 .还有 一个特点 是，即 使是在单电源操作 情况 下，其 输入共模电压范围也 包括接地 .LM393 系列 能够 直接与 TTL 及 CMOS 逻辑电路接 口 .无 论正电源还是负电源操作，当低电耗比标准比较器的优势明显时， LM393 系列便与 MOS 逻辑电路直接接口 [8]. LM393 是高增 益，宽频带器件，象大多数比 较器一样，如果 输出端到输入端有寄生电容而产生 耦合，则很容易产生振荡 .这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输出电压过渡的间隙，电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标 准 PC 板的设计对减小输入 —输出寄生电容耦合是有助 的 .减小 输入电阻至小于 10K 将减小反馈 信号，而且 增加甚至很小的正反馈量 （ 滞回 ~10mV） 能导致快速转 换，使得 不可能产生由于寄生电容引起 的振荡，除 非利用滞后，否则直接插入 IC 并在引脚上加上电阻将引起输入 —输出在很短的转换周期内振荡，如果输入信号是脉冲波形，并且上升和下降时间相当快，则滞回将不需 要 . 比较器的所有没有用的引脚必须 接地 . LM393 偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围 ~30V 无 关 . 通常电源不需要加旁路 电容 . 差分输入电压可以大于 Vcc 并不损坏器件，保护部分必须能阻止输入电压向负端超过. LM393 的输出部分是集电极开路，发射极接地的 NPN 输出晶体管，可以用多集电极输出提 供 . LM393 的主要功能是 输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受 Vcc 端电压值的 限制 .此输 出能作为一个简单的对地 SPS 开路 （ 当不用负载电阻没被运用 ） ，输出 部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的 β 值所限 制 .当 达到极限电流江南大学学士学位论文 8 （ 16mA） 时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快上 升 .输出 饱和电压被输出晶体管大约 60ohm 的 γSAT 限 制 .当 负载电流很小时，输出晶体管的低失调电压 （ 约 ） 允许输出箝位在零电平 [9]. 在本设计中，采用了 LM393 作为温度检测电路核 心元件 .此外 还有一种方法是使用DS18B20 温度传感器来进行温度检 测 .DS18B20 的 测温范围 是 55℃ ~+125℃ ，固有测温误差 ℃ .单 片机访问 DS18B20 必 须遵守 DS18B20 复 位、执 行 ROM 指令 、执 行 DS18B20功能指令这个顺 序 .而在 单点上，可以直接跳过 ROM 指 令 .DS18B20 的转换精度默认为12 位，而分辨率是 温度读取包括三个步 骤 .第 一步让 DS18B20 启动温度转换，这一步中首先让 DS18B20 复位，然后连续写入跳过 ROM 的字节命令： 0xCC，开始转换的功能命令： 0x44，之后延时一段时 间 .第二步为读 暂存数据，具体为首先让DS18B20 复位，然后写入跳过 ROM 的字节命令： 0xCC 和读暂存的功能命令： 成后 读入第 0 个字节 LS Byte，转换结果的低八 位 .读 入第 1 个字节 MS Byte，转换结果的高八 位 .最 后 DS18B20 复位，表示读取暂存结 束 .最 后一步为整合 LS Byte 和 MS Byte 的数据乘以 即得。