藥品冷藏箱自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書樣本

1緒論1.1背景生物貯存設(shè)備是生命科學(xué)等領(lǐng)域必備重要基本設(shè)備。醫(yī)用藥物冷藏箱是一種用于醫(yī)療行業(yè)冷藏血液，也可用于冷藏藥物、試劑、疫苗、生物制品重要設(shè)備。血液專用藥物冷藏箱是各類醫(yī)院設(shè)備，它決定了人們所需要血液、疫苗等生物藥劑品質(zhì)，血液質(zhì)量直接關(guān)系到病人生命安全，因而這種醫(yī)用藥物冷藏箱溫控器規(guī)定具備高控制精度、高可靠性，并應(yīng)具備必要報(bào)警、抗干擾辦法和實(shí)時(shí)記錄溫度辦法。當(dāng)前，越來越多醫(yī)院血庫藥物冷藏箱溫度控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行溫度檢測(cè)，實(shí)行溫度控制與管理，這樣不但提高醫(yī)療水平，更加速了醫(yī)用設(shè)備智能化，穩(wěn)定性。杭州翔泰電器有限公司依照以上背景，獨(dú)立研發(fā)出來藥物冷藏箱自動(dòng)控制系統(tǒng)具備高性能，安全，快捷系統(tǒng)。1.3實(shí)現(xiàn)功能“藥物冷藏箱自動(dòng)控制系統(tǒng)”是杭州翔泰電器有限公司采用AT89C51單片機(jī)開發(fā)板模仿藥物冷藏箱工作環(huán)境，并模仿設(shè)定藥物冷藏箱各項(xiàng)參數(shù)，以研究藥物冷藏箱溫控器工作原理及設(shè)計(jì)。研究內(nèi)容重要涉及如下方面：（1）液晶顯示工作原理，并通過液晶將各項(xiàng)數(shù)據(jù)顯示在藥物冷藏箱外；（2）溫度控制器原理，制冷原理，自動(dòng)控制藥物冷藏箱工作使其通過制冷達(dá)到所設(shè)定溫度；（3）智能檢測(cè)藥物冷藏箱工作電壓與否正常，避免壓縮機(jī)燒壞；（4）繼電器工作原理，模仿對(duì)壓縮機(jī)通/斷電操作；（5）單片機(jī)C程序編程語言。它所實(shí)現(xiàn)功能和規(guī)定為：（1）系統(tǒng)采用單片機(jī)控制，控制對(duì)象為法國泰康公司SZ1340D型壓縮機(jī)，功率115W，啟動(dòng)繞組16.5Ω，運(yùn)營繞組16.5Ω；（2）分別對(duì)冷凍室，冷藏室作不同溫度調(diào)節(jié)；（3）能實(shí)現(xiàn)參數(shù)顯示和在線參數(shù)修改；（4）系統(tǒng)故障時(shí)能進(jìn)行聲光報(bào)警和顯示；（5）各種抗干擾辦法保證溫度穩(wěn)定性。

2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)通過液晶顯示所設(shè)定溫度，溫度能隨意調(diào)節(jié)，能自動(dòng)控制藥物冷藏箱工作，使其通過制冷達(dá)到所設(shè)定溫度。冷凍室溫度可以在-15℃～-3℃范疇內(nèi)對(duì)各種點(diǎn)進(jìn)行精度為0.5℃溫度測(cè)試量，冷藏室溫度可以在4℃～6℃范疇內(nèi)對(duì)各種點(diǎn)進(jìn)行精度為0.1℃溫度測(cè)量。2.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)基于AT89C51單片機(jī)醫(yī)用特種藥物冷藏箱溫度控制系統(tǒng)具備如下功能：可以以便設(shè)立血液、疫苗等生物藥劑所需溫度；箱內(nèi)溫度顯示；藥物冷藏箱有自動(dòng)復(fù)位功能；溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；制冷控制功能；報(bào)警提示功能；抗干擾辦法和實(shí)時(shí)記錄溫度辦法；電源。依照以上分析，此單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)可以分解為如下八個(gè)模塊：溫度采樣信號(hào)輸人模塊；溫度顯示和鍵盤設(shè)立模塊；溫度過限報(bào)警模塊；溫度打印模塊；復(fù)位電路模塊；看門狗抗干擾保護(hù)模塊以及制冷控制模塊；電源提供模塊?；贏T89C51單片機(jī)醫(yī)用特種藥物冷藏箱溫度控制系統(tǒng)原理框圖如圖所示。圖2-1藥物冷藏箱自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理：藥物冷藏箱重要問題就是恒定保持所需低溫和溫度測(cè)量，以及溫度反饋后調(diào)節(jié)控制。任何控制系統(tǒng)都很難做到真正恒溫保持，溫度總是環(huán)繞預(yù)設(shè)值不斷震蕩。咱們要做就是努力減小震蕩幅度，在測(cè)量精準(zhǔn)，控制簡樸基本上再減少功耗，提高制冷。最基本辦法是多次采樣箱內(nèi)溫度，將采樣溫度與顧客設(shè)立溫度進(jìn)行比較，得到偏差；偏差超過限定范疇上限或采樣溫度高于預(yù)設(shè)上限值就加強(qiáng)或打開制冷，反之就削弱或關(guān)閉制冷。由于制冷器件物理慣性，箱內(nèi)溫度每次等于預(yù)設(shè)溫度后，都會(huì)發(fā)生較大過沖。從控制領(lǐng)域考慮，這是由于反饋信息只有被控量當(dāng)前值，不能反映被控量變化趨勢(shì)。咱們采用了PID控制辦法，用被控量當(dāng)前值和一階導(dǎo)數(shù)作反饋信息，運(yùn)用單片機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)控制。若溫度超過限定范疇，報(bào)警電路會(huì)報(bào)警，系統(tǒng)會(huì)自行啟動(dòng)制冷，看門狗負(fù)責(zé)保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)，超過限定工作周期或監(jiān)測(cè)到低電壓，將使系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，直到恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。醫(yī)用藥物冷藏箱規(guī)定溫度穩(wěn)定性較高，普通生物貯存溫度控制在4℃～6℃。冷凍室，溫度可以在-15℃～-3℃范疇內(nèi)對(duì)各種點(diǎn)進(jìn)行精度為0.5℃溫度測(cè)量，冷藏室溫度可以在4℃～6℃范疇內(nèi)對(duì)各種點(diǎn)進(jìn)行精度為0.1℃

3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1主控器選取為了充分考慮性價(jià)比，選用價(jià)格低、穩(wěn)定元器件，咱們選取了AT89C51作為咱們主控器。AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kbytes可重復(fù)擦寫只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM)，器件采用ATMEL公司高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，可兼容原則MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央解決器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大，AT89C51單片機(jī)可應(yīng)用于許多高性價(jià)比應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域[1-3]。圖3-1AT89C51引腳圖重要性能參數(shù)：（1）與MCS--51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容；（2）4k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器；（3）1000次擦寫周期；（4）全靜態(tài)操作：0Hz~24MHz；（5）三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器；（6）128×8字節(jié)內(nèi)部RAM；（7）32個(gè)可編程I/O口線；（8）2個(gè)16位定期/計(jì)數(shù)器；（9）6個(gè)中斷源；（10）可編程串行UART通道；（11）低功耗空閑和掉電模式。AT89C51提供如下原則功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定期/計(jì)數(shù)器，一種5向量兩級(jí)中斷構(gòu)造，一種全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同步，AT89C51可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU工作，但容許RAM，定期/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一種硬件復(fù)位。AT89C51內(nèi)部構(gòu)造如圖3-2所示。圖3-2AT89C51內(nèi)部構(gòu)造圖引腳功能闡明：VCC：電源電壓；GND：地；P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/0口，也即地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸取電流方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口寫“1”Pl口：P1是一種帶內(nèi)部上拉電阻8位雙向I/O口，Pl輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸取或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”P2口：P2是一種帶有內(nèi)部上拉電阻8位雙向I/O口，P2輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸取或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，由于內(nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一種電流（I）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX@R指令）時(shí)，P2口線上內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR)區(qū)中R2寄存器內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不變化。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸取或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫入“l(fā)”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低P3口將用上拉電阻輸出電流（I）。P3口還接受某些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳浮現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/ROG：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存容許）輸出脈沖用于鎖存地址低8位字節(jié)。雖然不訪問外部存儲(chǔ)器，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率1/6輸出固定正脈沖信號(hào)，因而它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定期目。要注意是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一種ALE脈沖。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中8EH單元D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會(huì)被激活。此外，該引腳會(huì)被薄弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)立ALE無效。PSEN：程序儲(chǔ)存容許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效PSEN信號(hào)不浮現(xiàn)。EA/VPP：外部訪問容許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H--FFFFH)，EA端必要保持低電平（接地）。需注意是：如果加密位LBI被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V編程容許電源VPP，固然這必要是該器件是使用12V編程電壓VPP。XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器輸出端。時(shí)鐘振蕩器：AT89C51中有一種用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2接在放大器反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴(yán)格規(guī)定，但電容容量大小會(huì)輕微影響振蕩頻率高低、振蕩器工作穩(wěn)定性、起振難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦電容使用30pF、10pF，而如使用陶瓷，由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過一種2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)占空比沒有特殊規(guī)定，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過一種2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)占空比沒有特殊規(guī)定，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定。AT89C51有兩種可用軟件編程省電模式，它們是空閑模式和掉電工作模式。這兩種方式是控制專用寄存器PCON（即電源控制寄存器）中PD(PCON.l)和IDL(PCON.0)位來實(shí)現(xiàn)。PD是掉電模式，當(dāng)PD=1時(shí)，激活掉電工作模式，單片機(jī)進(jìn)入掉電工作狀態(tài)。IDL是空閑等待方式，當(dāng)IDL=1，激活空閑工作模式，單片機(jī)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。如需同步進(jìn)入兩種工作模式，即PD和IDL同步為1，則先激活掉電模式。在空閑工作模式狀態(tài)，CPU保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時(shí)，片內(nèi)RAM和所有特殊功能寄存器內(nèi)容保持不變?？臻e模式可由任何容許中斷祈求或硬件復(fù)位終結(jié)。終結(jié)空閑工作模式辦法有兩種：其一是任何一條被容許中斷事件被激活，IDL(PCON.0）被硬件清除，即刻終結(jié)空閑工作模式。程序會(huì)一方面響應(yīng)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序并緊隨RETI（中斷返回）指令后，下一條要執(zhí)行指令就是使單片機(jī)進(jìn)入空閑模式那條指令背面一條指令。其二是通過硬件復(fù)位也可將空閑工作模式終結(jié)。需要注意是：當(dāng)由硬件復(fù)位來終結(jié)空閑工作模式時(shí)，CPU普通是從激活空閑模式那條指令下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序，要完畢內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘周期）有效，在這種狀況下，內(nèi)部禁止CPU訪問片內(nèi)RAM，而容許訪問其他端口。為了避免也許對(duì)端口產(chǎn)生意外寫入，激活空閑模式那條指令后一條指令不應(yīng)是一條對(duì)端口或外部存儲(chǔ)器寫入指令。掉電模式：在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式指令是最后一條被執(zhí)行指令，片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器內(nèi)容在終結(jié)掉電模式前被凍結(jié)。退出掉電模式唯一辦法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義所有特殊功能寄存器但不變化RAM中內(nèi)容，在VCC恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無效，且必要保持一定期間以使振蕩器重啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。Flash閃速存儲(chǔ)器編程：AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有4k字節(jié)FlashEPROM，這個(gè)Flash存儲(chǔ)陣列出廠時(shí)己處在擦除狀態(tài)（即所有存儲(chǔ)單元內(nèi)容均為FFH)，顧客隨時(shí)可對(duì)其進(jìn)行編程。編程接口可接受高電壓（+12V）或低電壓（VCC）容許編程信號(hào)。低電壓編程模式適合于顧客在線編程系統(tǒng)，而高電壓編程模式可與通用EPROM編程器兼容。AT89C51單片機(jī)中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電壓編程方式，顧客可從芯片上型號(hào)和讀取芯片內(nèi)簽名字節(jié)獲得該信息。AT89C51程序存儲(chǔ)器陣列是采用字節(jié)寫入方式編程，每次寫入一種字節(jié)，要對(duì)整個(gè)芯片內(nèi)PEROM程序存儲(chǔ)器寫入一種非空字節(jié)，必要使用片擦除方式將整個(gè)存儲(chǔ)器內(nèi)容清除。AT89C51編程辦法如下：（1）在地址線上加上要編程單元地址信號(hào)；（2）在數(shù)據(jù)線上加上要寫入數(shù)據(jù)字節(jié)；（3）激活相應(yīng)控制信號(hào)；（4）在高電壓編程方式時(shí)，將EA/VPP端加上+12V編程電壓；（5）每對(duì)Flash存儲(chǔ)陣列寫入一種字節(jié)或每寫入一種程序加密位，加上一種ALE/PROG編程脈沖。變化編程單元地址和寫入數(shù)據(jù)，重復(fù)l~5環(huán)節(jié)，直到所有文獻(xiàn)編程結(jié)束。每個(gè)字節(jié)寫入周期是自身定期，普通約為15ms。3.2看門狗電路設(shè)計(jì)工控系統(tǒng)在運(yùn)營時(shí)，普通都會(huì)遇到各種各樣現(xiàn)場(chǎng)干擾，抗干擾能力是衡量工控系統(tǒng)性能一種重要指標(biāo)?？撮T狗(Watchdog)電路是嵌入式系統(tǒng)需要抗干擾辦法之一，是自行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)營重要保證，幾乎所有工控系統(tǒng)都包括看門狗電路[4-5]?？撮T狗復(fù)位電路采用是X25045，X25045是美國Xicor公司生產(chǎn)原則化8腳集成電路，它將EEPROM、看門狗定期器、電壓監(jiān)控三種功能組合在單個(gè)芯片之內(nèi)，大大簡化了硬件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)可靠性，減少了對(duì)印制電路板空間規(guī)定，減少了成本和系統(tǒng)功耗，是一種抱負(fù)單片機(jī)外圍芯片。X25045引腳如圖3-3所示。1 82 71 82 73 64 5S0RESETWPSCKVSSSI圖3-3X2504引腳圖其引腳功能如下：CS：片選取輸入；SO：串行輸出，數(shù)據(jù)由此引腳逐位輸出；SI：串行輸入，數(shù)據(jù)或命令由此引腳逐位寫入X25045；SCK：串行時(shí)鐘輸入，其上升沿將數(shù)據(jù)或命令寫入，下降沿將數(shù)據(jù)輸出；WP：寫保護(hù)輸入。當(dāng)它低電平時(shí)，寫操作被禁止；VSS：地；VCC：電源電壓；RESET：復(fù)位輸出。X25045在讀寫操作之前，需要先向它發(fā)出指令，指令名及指令格式如表3-1所示。表3-1X25045指令及其含義指令名指令格式操作WREN00000110復(fù)位寫使能鎖存器（容許寫操作）WRDI00000100復(fù)位寫使能鎖存器（禁止寫操作）RDSR00000101讀狀態(tài)存儲(chǔ)器WRSR00000001寫狀態(tài)存儲(chǔ)器READ0000A8011把開始于所選地址存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)讀出WRITE0000A8010把數(shù)據(jù)寫入開始于所選地址存儲(chǔ)器看門狗有三種功能：看門狗定期器、電壓監(jiān)控和EEPROM功能。在系統(tǒng)浮現(xiàn)故障或上電/掉電期間，X25045能給CPU提供一種復(fù)位信號(hào)，以保證系統(tǒng)對(duì)的操作?？撮T狗定期器為微控制器提供一種獨(dú)立保護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)浮現(xiàn)故障時(shí)，由于失去對(duì)的操作，CPU1.6秒內(nèi)沒有觸發(fā)SDA，看門狗定期器將溢出，X25045產(chǎn)生一種復(fù)位信號(hào)給CPU。而I2C串行CMOSE2PROM可以存儲(chǔ)單片機(jī)系統(tǒng)重要參數(shù)。本系統(tǒng)用它來保存顧客設(shè)定冷藏室溫度值、冷凍室溫度值和速凍狀態(tài)、速凍時(shí)間等參數(shù)，以保證數(shù)據(jù)正常使用和不會(huì)由于掉電而丟失。圖3-5示出了X25045與AT89C51單片機(jī)硬件連接電路。X25045芯片RESET端接單片機(jī)復(fù)位引腳，SO、SCK和SI端接P1.2、P1.1和P1.0三根引腳。圖3-4X25045與單片機(jī)連接圖3.3晶振電路設(shè)計(jì)晶振是為電路提供頻率基準(zhǔn)元器件，普通分為有源晶振和無源晶振兩大類，無源晶振需要芯片內(nèi)部有振蕩器，并且晶振信號(hào)電壓依照起振電路而定，容許不同電壓，但無源晶振普通信號(hào)質(zhì)量和精度較差，需要精準(zhǔn)匹配外圍電路（電感、電容、電阻等），如需要更換晶振時(shí)間要同步更換外圍電路[6-8]。因價(jià)格因素，并且達(dá)到了相應(yīng)精度，咱們采用是無源晶振，單片機(jī)復(fù)位電路就是在RST端輸入端浮現(xiàn)，本設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位復(fù)位電路。圖3-5晶振電路只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至VCC端，下接一種電阻到地即可。上電復(fù)位過程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過電容加給RST端一種短暫高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著VCC對(duì)電容充電過程而逐漸回落，即RST端高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容充電時(shí)間。為了保證系統(tǒng)可以可靠復(fù)位，RST端高電平信號(hào)必要維持足夠長時(shí)間。上電時(shí)，VCC上升時(shí)間約為10ms，而振蕩器起振時(shí)間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為10MHZ，起振時(shí)間為1ms；晶振頻率為1MHZ，起振時(shí)間為10ms。圖中所示復(fù)位電路，當(dāng)VCC掉電時(shí)，必然會(huì)使RST端電壓迅速下降到0V如下，但是，由于內(nèi)部電路限制作用，這個(gè)負(fù)電壓降不會(huì)對(duì)器件產(chǎn)生損害。此外，在復(fù)位期間，斷口引腳處在隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全1狀態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時(shí)得不到有效復(fù)位，則在程序計(jì)數(shù)器PC中就得不到一種適當(dāng)時(shí)值，因而CPU有也許會(huì)從一種未被定義位置開始程序。晶振電路選用了1個(gè)6MHz晶振和2個(gè)小電容，總體設(shè)計(jì)如圖3-5所示。3.4數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)藥物冷藏箱數(shù)據(jù)采集電路重要是完畢溫度采樣，作為電路輸入通道重要某些，在整個(gè)系統(tǒng)中是至關(guān)重要。溫度控制系統(tǒng)目是控制藥物冷藏箱內(nèi)溫度恒定為設(shè)立溫度，其前提是要懂得藥物冷藏箱內(nèi)實(shí)際溫度。鑒于冷藏室蒸發(fā)器溫度，冷凍室蒸發(fā)器溫度，環(huán)境溫度直接影響箱內(nèi)溫度，設(shè)計(jì)冷藏室，冷凍室，環(huán)境再加霜厚采樣，四路傳感器多次采樣箱內(nèi)溫度。傳感器均設(shè)立在蒸發(fā)器周邊，本設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)溫度范疇-15℃-6℃3.4.1傳感器選取為了達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定，咱們選定DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器，其測(cè)溫范疇為-55℃-+125℃，測(cè)量辨別率為0.06，可以滿足醫(yī)用藥物冷藏箱溫控器規(guī)定具備高控制精度，是當(dāng)前最新測(cè)溫器件，微型，抗干擾，它集溫度測(cè)量，A/D轉(zhuǎn)換于一體，具備單總線構(gòu)造，數(shù)字量輸出，直接與微機(jī)接口等長處?？梢越鉀QA/D轉(zhuǎn)換速度慢，電路復(fù)雜等缺陷。并且它可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)解決，并且每片均有唯一產(chǎn)品號(hào)并可存入其ROM中，以便在構(gòu)成大型溫度測(cè)控系統(tǒng)時(shí)在單線上掛接任意各種DS18B20芯片[9-12]。(1)DS18B20簡介DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ON-B0ARD）專利技術(shù)。所有傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管集成電路內(nèi)。圖3-6DS18B20實(shí)物圖圖3-7DS18B20管腳排列(2)DS18B20外形和內(nèi)部構(gòu)造DS18B20外形及管腳排列見圖3-6DS18B20內(nèi)部構(gòu)造重要由四某些構(gòu)成：64位光刻ROM；溫度傳感器；非揮發(fā)溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL；配備寄存器。(3)DS18B20引腳定義：1）DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；2）GND為電源地；3）VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地，見圖3-7）。(4)DS18B20工作原理溫度傳感器DS18B20將被測(cè)環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成帶符號(hào)數(shù)字信號(hào)（以十六位補(bǔ)碼形式，占兩個(gè)字節(jié)），傳感器可置于離裝置150米以內(nèi)任何地方，輸出腳I/O直接與單片機(jī)P0.1相連，R為上拉電阻，傳感器采用外部電源供電。AT89C51是整個(gè)裝置控制核心，AT89C51內(nèi)帶1k字節(jié)FLASHROM，顧客程序可以存儲(chǔ)在這里。并且既可用它構(gòu)成單路溫度測(cè)量裝置，也可用它構(gòu)成多路溫度測(cè)量裝置，切此單路溫度測(cè)量裝置已研制成產(chǎn)品，產(chǎn)品經(jīng)測(cè)試在-10℃-70℃間測(cè)得誤差為0.25℃，80℃≤T≤105℃時(shí)誤差為0.5℃，當(dāng)T>105℃誤差為增大到1℃左右。用單總線溫度傳感器和單片機(jī)構(gòu)成測(cè)溫裝置具備使用和推廣價(jià)值。并且DS18B20單線數(shù)字溫度計(jì)是以串行傳播方式提供溫度讀數(shù)（擴(kuò)展補(bǔ)碼方式）溫度測(cè)量器件。其測(cè)量范疇從+10℃到-125℃，增量為0.5表3-2DS18B20溫度數(shù)字相應(yīng)關(guān)系表溫度℃輸出二進(jìn)制碼相應(yīng)十六進(jìn)制碼+125101000FAH+2500100032H+0.500010001H000000000H﹣0.51111FFFFH﹣251110FFCEH﹣550010FF92H（5）DS18B20特點(diǎn)與其他溫度傳感器相比，DS1820具備如下特性：1）獨(dú)特單線接口方式，DS18B20在與微解決器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微解決器與DS18B20雙向通訊；2）測(cè)溫范疇﹣55℃～+125℃，固有測(cè)溫辨別率0.5℃；3）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，各種DS18B20可以并聯(lián)在唯一三線上，最多只能并聯(lián)8個(gè)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫，如果數(shù)量過多，會(huì)使供電電源電壓過低，從而導(dǎo)致信號(hào)傳播不穩(wěn)定；4）工作電源：3~5V/DC；5）在使用中不需要任何外圍元件；6）測(cè)量成果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送；7）不銹鋼保護(hù)管直徑Φ6；8）耐磨耐碰，體積小，使用以便，封裝形式多樣，合用于DN15~25，DN40~DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫；9）接線以便，封裝成后可應(yīng)用于各種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)各種各樣，有LTM8877，LTM8874等等。原則安裝螺紋M10X1，M12X1.5，G1/2任選；10）PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線，便于與其他電器設(shè)備連接。（6）DS18B20使用中注意事項(xiàng)DS1820雖然具備測(cè)溫系統(tǒng)簡樸、測(cè)溫精度高、連接以便、占用口線少等長處，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意如下幾方面問題：1）較小硬件開銷需要相對(duì)復(fù)雜軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS18B20與微解決器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因而，在對(duì)DS18B20進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必要嚴(yán)格保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測(cè)溫成果。在使用PL/M、C等高檔語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)DS18B20操作某些最佳采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。2）在DS18B20關(guān)于資料中均未提及單總線上所掛DS18B20數(shù)量問題，容易使人誤以為可以掛任意各種DS18B20，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛DS18B20超過8個(gè)時(shí)，就需要解決微解決器總線驅(qū)動(dòng)問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。3）連接DS18B20總線電纜是有長度限制。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳播長度超過50m時(shí)，讀取測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離可達(dá)150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長。這種狀況重要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變導(dǎo)致。因而，在用DS18B20進(jìn)行長距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。4）在DS18B20測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20返回信號(hào)，一旦某個(gè)DS18B20接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20時(shí)，將沒有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行DS18B20硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要予以一定注重。測(cè)溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對(duì)線接地線與信號(hào)線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。3.4.2溫度采集電路實(shí)現(xiàn)咱們藥物冷藏箱由于要測(cè)量冷凍室溫度、冷藏室溫度、環(huán)境溫度和作為化霜傳感器所測(cè)量溫度這四個(gè)溫度，因此咱們采用外部電源多點(diǎn)測(cè)溫方式，設(shè)計(jì)溫度采集電路如圖所示：圖3-8DS18B20溫度傳感器接線圖3.5人機(jī)接口電路設(shè)計(jì)此模塊屬于人機(jī)交互，重要涉及顯示和按鍵電路。人機(jī)接口電路涉及鍵盤和LED顯示電路，以往電路設(shè)計(jì)中，為實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)鍵盤、LED顯示，普通采用兩種辦法：一時(shí)用8155、8255并行擴(kuò)展口構(gòu)成顯示、鍵盤電路。這時(shí)應(yīng)采用P0、P2總線口單片機(jī)，以便擴(kuò)展并行口。這種電路選用期間打，引腳多，對(duì)小型系統(tǒng)資源有些揮霍。二是用串行口配上移位寄存器74LS164構(gòu)成硬件譯碼靜態(tài)譯碼靜態(tài)顯示、鍵盤接口電路。這種電路大大減少I/O口線，但是用芯片較多，一塊74LS164芯片相應(yīng)一位LED數(shù)碼管，電路復(fù)雜，耗電較大。為了充分運(yùn)用資源，使設(shè)計(jì)出系統(tǒng)最小、最優(yōu)，咱們選用MC14499譯碼器與AT89C51構(gòu)成串行口硬件譯碼顯示、鍵盤接口，既簡化電路又使單片機(jī)引腳得到充分運(yùn)用[13-15]。3.5.1顯示某些對(duì)于顯示界面，可以采用數(shù)碼管，液晶模塊及其她顯示形式。從當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)來看，類似智能系統(tǒng)采用字符型或圖形液晶顯示模塊比較常用。本設(shè)計(jì)顯示屏用來顯示箱內(nèi)溫度。當(dāng)使用按鍵變化溫度預(yù)設(shè)值時(shí)，LED會(huì)閃爍地顯示當(dāng)前預(yù)設(shè)值，并隨顧客調(diào)節(jié)而變化。當(dāng)顧客調(diào)節(jié)完預(yù)設(shè)溫度后5秒，閃爍自動(dòng)停止。顧客設(shè)定好值存在flash存儲(chǔ)器里，不會(huì)隨掉電而丟失。每次藥物冷藏箱重新啟動(dòng)時(shí)，顯示內(nèi)容為實(shí)際箱內(nèi)溫度，溫控目的為上次斷電前設(shè)立值；設(shè)立溫度是在需要時(shí)進(jìn)行，而平時(shí)LED顯示屏顯示采樣溫度。四路采樣通道，冷凍室，冷藏室，環(huán)境三路溫度均需顯示，其依次用字母A、F、C代表，因此必要設(shè)立一種置換鍵，用來置換A、F、C。因而第一位LED被用來顯示A、F、C。基于藥物冷藏箱內(nèi)溫度有正有負(fù)，第二位LED被用于顯示“+”，“-”。第三位，第四位LED則用于顯示詳細(xì)溫度值。基于以上因素，本設(shè)計(jì)選用四位一體LED顯示屏，共陰或共陽均可以，選用共陰。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，顯示屏顯示慣用兩種辦法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一種顯示屏都要占用單獨(dú)具備鎖存功能I/O接口用于筆劃段字形代碼。N位靜態(tài)顯示屏規(guī)定有N*8根I/O口線，占用I/O資源較多。為了簡化電路，減少成本，選用動(dòng)態(tài)顯示方式。這種顯示方式是將所有數(shù)碼管各字段電極相應(yīng)連在一起，由一種8位I/O控制。這個(gè)I/O口送出信號(hào)用來控制顯示字形，稱為段碼或字選碼。而每個(gè)數(shù)碼管共陰極或共陽極由另一種I/O口線控制。這個(gè)I/O口送出信號(hào)用來選取第幾位數(shù)碼管工作，稱為位碼。相比之下，采用動(dòng)態(tài)顯示方式進(jìn)行LED顯示較適合四位一體LED顯示屏。顯示驅(qū)動(dòng)芯片選?。褐T多鍵盤顯示系統(tǒng)中采用并行口數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)傳播，其中具備代表性接口芯片是8279。由于是并行數(shù)據(jù)傳播，不可避免地導(dǎo)致地址空間揮霍，鍵盤顯示系統(tǒng)電路也較為復(fù)雜。此外，8279沒有數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)能力，要對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)還需外加驅(qū)動(dòng)電路，這提高了系統(tǒng)成本，并進(jìn)1步增長了電路復(fù)雜性。為了節(jié)約微解決器系統(tǒng)地址空間，許多廠商開發(fā)了串行數(shù)據(jù)傳播數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)芯片。串行數(shù)據(jù)傳播數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)芯片有MAX7219和MC14499選慣用MC14499作顯示驅(qū)動(dòng)芯片。用MC14499構(gòu)成單片機(jī)顯示電路，具備占用單片機(jī)軟件資源小，不再外加電路即可與單片機(jī)協(xié)調(diào)工作，使用靈活以便，電路簡樸可靠等特點(diǎn)。MC14499是由MOTOROLA公司開發(fā)高集成度LED顯示驅(qū)動(dòng)器，采用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示驅(qū)動(dòng)4個(gè)LED數(shù)碼管。它集鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)、掃描、時(shí)鐘于一體。所需輔助電路簡樸，MC14499與單片機(jī)數(shù)據(jù)傳送采用串行同步方式。MC14499是一種CMOSLED譯碼驅(qū)動(dòng)器，片內(nèi)重要涉及一種20位移位寄存器、一種鎖存器、一種多路輸出器，由多路輸出器輸出BCD碼經(jīng)段譯碼器譯碼后，換成點(diǎn)七段碼送至片驅(qū)動(dòng)器輸出(a、b、c、d、e、f、g)和小數(shù)點(diǎn)DP。此外，由片內(nèi)振蕩器通過四分頻信號(hào)，經(jīng)位譯碼后提供4個(gè)位控信號(hào)，經(jīng)位驅(qū)動(dòng)器至四位控制線(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)。由于MC14499片內(nèi)具備BCD譯碼器和串行接口，因此它幾乎可以與任何單片機(jī)接口相連。MC14499芯片重要控制信號(hào)為：串行數(shù)據(jù)輸入端；a、b、c、d、e、f、g七段顯示輸出；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ字位選取端，用來產(chǎn)生LED選通信號(hào)；OSC：振蕩器外接電容端，外接電容使片內(nèi)振蕩器產(chǎn)生200～800Hz掃描信號(hào)以防LED顯示屏閃爍；CLK：時(shí)鐘輸入端，用以提供串行接受控制時(shí)鐘，原則時(shí)鐘頻率為250kHz；EN：使能端，為0時(shí)，MC14499容許接受串行數(shù)據(jù)輸入，為1時(shí)，片內(nèi)移位寄存器將數(shù)據(jù)送入鎖存器中鎖存。MC14499輸出端A、B、C、D、E、F、G、DP8個(gè)腳分別接在4位一體LED段碼輸入端(a、b、c、d、e、f、g)上。字位選取端Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ經(jīng)反向器驅(qū)動(dòng)后，分別接在4個(gè)數(shù)碼管公共端。由內(nèi)部時(shí)序分時(shí)選通4個(gè)數(shù)碼管，進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示掃描。為了使串行口數(shù)據(jù)輸出速率與MC14499接受速率相匹配，單片機(jī)工作頻率應(yīng)為3MHz?；谝陨戏治?，MC14499與單片機(jī)相應(yīng)接口應(yīng)選取串行口。AT89C51串行口工作方式0為移位寄存器方式。RXD提供串行輸出BCD碼顯示數(shù)據(jù)，TXD提供串行移位脈沖。P2.0控制使能端EN。MC14499能接受20位數(shù)據(jù)串行輸入，16位用作四位LED顯示，4位用作小數(shù)點(diǎn)顯示。輸入時(shí)序是先發(fā)送四位小數(shù)點(diǎn)碼，輸入時(shí)序如表3-3所示。表3-3輸入時(shí)序位號(hào)移入2019181716151413121110987654321LSBMSBLSBMSBLSBMSBLSBMSBLSBMSB第四位第三位第二位第一位小數(shù)位當(dāng)EN由高變底時(shí)，MC14499寄存器開始接受串行數(shù)據(jù)。如下是MC1499譯碼方式：0000顯示0，0001顯示1，0010顯示2，0011顯示3，0100顯示4，0101顯示5，0110顯示6，0111顯示7，1000顯示8，1001顯示9等。圖3-9LED顯示電路3.5.2鍵盤某些隨著儀器儀表微型化，一鍵多功能也是當(dāng)前鍵盤設(shè)計(jì)一種趨勢(shì)?；谝陨戏治觯I盤所需設(shè)計(jì)功能有：①鍵：為顧客設(shè)定鍵，顧客可以設(shè)定冷凍室和冷藏室控制溫度。②切換鍵：功能為對(duì)數(shù)碼管顯示溫度進(jìn)行切換，詳細(xì)是字母A、F、C切換。字母“A”：代表冷藏室溫度設(shè)定鍵，按一次切換鍵，LED第一位顯示A，顧客可以在4-6℃間調(diào)節(jié)冷藏室溫度控制。字母“F”：代表冷凍室溫度設(shè)定鍵，按兩次切換鍵，LED第一位顯示F，顧客可以在-3---15℃間調(diào)節(jié)冷藏室溫度控制。字母“C”：代表環(huán)境溫度鍵，按三次切換鍵，LED第一位顯示C，LED后三位直接顯示環(huán)境傳感器采樣環(huán)境溫度。③AUTO鍵：AUTO自動(dòng)鍵，按下此鍵藥物冷藏箱進(jìn)入自動(dòng)制冷模式。圖3-10鍵盤界面參照資料，鍵盤可采用專用鍵盤或PC鍵盤等通用鍵盤。此處選用1x4行列式鍵盤。采用通用鍵盤好處是整體性價(jià)比較高，并且便于操作，維護(hù)也比較以便。若有鍵按下，當(dāng)且僅當(dāng)鍵盤陣列相應(yīng)列為低電平時(shí)，則該鍵相應(yīng)行線將變?yōu)榈碗娖?，通過程序?qū)︽I盤陣列行線讀取，可唯一地?cái)M定所按下鍵值。也就是說，在某一時(shí)刻鍵盤陣列列信號(hào)為：11111110、11111101、…、01111111(這些碼咱們稱為鍵盤掃描碼)等8種形式之一，可通過程序?qū)υ摃r(shí)刻輸出鍵盤掃描碼和讀入行信號(hào)擬定所按下鍵值。表3-474LS164功能表輸入輸出清零時(shí)鐘ABQABQHLXXXLLLHLXXQAOQBOQHOH↑HHHQANQGNH↑LXLQANQGNH↑XLLQANQGN參照資料，理解到鍵盤使用串入并出移位寄存器74LS164經(jīng)串行口擴(kuò)展并行I/O口實(shí)現(xiàn)。其硬件花銷小，占用資源少，且性能穩(wěn)定，在系統(tǒng)資源問題突出時(shí)，不失為一種好解決方案。74LS164為TTL單向8位移位寄存器，可實(shí)現(xiàn)串行輸入，并行輸出。其中DSA、DSB腳為串行數(shù)據(jù)輸入端，2個(gè)引腳按邏輯與運(yùn)算規(guī)律輸入信號(hào)，共一種輸入信號(hào)時(shí)可并接。CP為時(shí)鐘輸入端，可連接到串行口TXD端。每一種時(shí)鐘信號(hào)上升沿加到CP端時(shí)，移位寄存器移一位，8個(gè)時(shí)鐘脈沖過后，8位二進(jìn)制數(shù)所有移入74LS164中。本接口只擴(kuò)了4個(gè)鍵，如不夠，還可串接。鍵盤工作過程：列線是掃描信號(hào)輸出口，74LS164移位寄存器4位輸出端；行線為信號(hào)接受口，選用單片機(jī)P0.3口。列線上加上信號(hào)，依照行線狀態(tài)，便可得知與否有鍵按下，如果在列線上逐行加上一種掃描信號(hào)，就可以判斷按鍵位置，讀出鍵值。鍵盤/顯示共用串行口實(shí)現(xiàn)，其工作原理：AT89C51系列單片機(jī)片上有UART(通用異步接受P發(fā)送)用于串行通信，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)由TXD端送出，接受時(shí)數(shù)據(jù)由RXD端接受。有2個(gè)緩沖區(qū)SBUF，一種作發(fā)送緩沖區(qū)，另一種為接受緩沖區(qū)。它是可編程全雙工串行口。單片機(jī)串行通信都是經(jīng)數(shù)據(jù)緩沖器SBUF發(fā)送和接受。實(shí)際在SBUF中有兩個(gè)獨(dú)立寄存器：一種是發(fā)送緩沖器，另一種是接受緩沖器。當(dāng)數(shù)據(jù)被寫入SBUF時(shí)，就被發(fā)送到發(fā)送緩沖器中準(zhǔn)備發(fā)送；而從SBUF讀出數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)一定是從接受緩沖器中送來。因此顯示，鍵盤輸入均通過AT89C51串行口實(shí)現(xiàn)。顯示，鍵盤輸入均通過AT89C51串行口。顯示輸出通道與鍵盤輸入通道選取由口線P0.2和與門完畢。當(dāng)P2.0為“0”時(shí)，MC14499使能端起作用，AT89C51TXD端輸出同步脈沖發(fā)送到移位寄存器MC14499移位脈沖輸入端，這樣AT89C51預(yù)顯示數(shù)據(jù)，由RDX端輸出，移為讀入到顯示屏通道。當(dāng)P.02為“1”時(shí)，AT89C51RDX數(shù)據(jù)僅能被移位讀入到鍵盤掃描用移位寄存器中。由于顯示通道采用LED數(shù)碼管并用MC14499作為驅(qū)動(dòng)器，因此簡化了線路，構(gòu)造簡樸，顯示字位擴(kuò)充以便，驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)容易。鍵盤工作原理也很簡樸，AT89C51通過RDX向鍵盤掃描移位寄存器74LS164逐位發(fā)送數(shù)據(jù)“0”，每次發(fā)送后即從P2.3端讀入鍵盤信號(hào)，若讀得0表達(dá)有鍵按下，轉(zhuǎn)入解決鍵功能程序。該系統(tǒng)人機(jī)交互界面非常以便。四路LED顯示溫度值，4位鍵盤手動(dòng)設(shè)立溫度，顧客可以用安裝在藥物冷藏箱上行列式鍵盤以便設(shè)立所規(guī)定藥物冷藏箱內(nèi)溫度，最小間隔為1度。此模塊是運(yùn)用單片機(jī)TDX，RDX管腳串聯(lián)方式輸出實(shí)現(xiàn)。這種鍵盤顯示枝術(shù)節(jié)約了來統(tǒng)資源，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，穩(wěn)定性。鍵盤電路如圖3-11所示。圖3-11獨(dú)立按鍵電路3.6制冷電路設(shè)計(jì)（1）一方面明確藥物冷藏箱制冷原理制冷原理是依照蒸發(fā)器溫度控制壓縮機(jī)啟、停，使藥物冷藏箱內(nèi)溫度保持在設(shè)定溫度范疇內(nèi)。普通當(dāng)蒸發(fā)器溫度高至5～7℃時(shí)啟動(dòng)壓縮機(jī)制冷，當(dāng)溫度低于-10～-15℃時(shí)停止制冷，壓縮機(jī)停止運(yùn)營。采用單片機(jī)控制，可以使控制更精確、靈活。制冷電路圖如圖3-12所示[15-18]各某些功能學(xué)習(xí)：①壓縮機(jī)將蒸發(fā)器內(nèi)吸取了制冷劑吸入壓縮機(jī)內(nèi)，壓縮成高溫高壓氣體，送至冷凝器。②冷凝器由壓縮機(jī)輸送來高溫高壓氣態(tài)制冷劑在冷凝器中散熱冷卻，使氣態(tài)制冷劑液化。③毛細(xì)管來自冷凝器液態(tài)制冷劑通過毛細(xì)管被節(jié)流，然后進(jìn)入蒸發(fā)器膨脹蒸發(fā)。由于毛細(xì)管節(jié)流作用，使冷凝器保持一定高壓（冷凝壓力），蒸發(fā)器保持一定抵壓（蒸發(fā)壓力）。④蒸發(fā)器當(dāng)高壓液態(tài)制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)，由于壓力驟減而引起強(qiáng)烈沸騰蒸發(fā)，同步吸取被冷卻物品熱量。⑤制冷劑在管道內(nèi)循環(huán)過程來自冷凝器常溫高壓制冷劑液體，通過干燥過濾器，再通過毛細(xì)管減少壓力，溫度也隨著減少，然后進(jìn)入蒸發(fā)器吸熱沸騰，變?yōu)榈蜏氐蛪簹怏w，最后被壓縮機(jī)吸入，并壓縮成高溫高壓氣體，送至冷凝器散熱，成為常溫高壓制冷劑液體，在流經(jīng)干燥過濾器，形成制冷循環(huán)。圖3-12制冷系統(tǒng)原理圖（2）另一方面理解藥物冷藏箱制冷系統(tǒng)構(gòu)成圖3-12為采用AT89C51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)醫(yī)用特種藥物冷藏箱制冷系統(tǒng)原理圖。制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、過濾器、電磁閥、毛細(xì)管、蒸發(fā)器及控制器等構(gòu)成，各某些以管道連接成一種封閉系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)注入制冷劑。管路系統(tǒng)中，在可以反映制冷劑狀態(tài)核心部位設(shè)立了溫度傳感器，用以檢測(cè)其溫度。本系統(tǒng)控制制冷電路采用雙路循環(huán)，也稱雙溫雙控系統(tǒng)。圖中所示系統(tǒng)為冷藏蒸發(fā)器與冷凍蒸發(fā)器并列制冷，互相間不受影響?；诓⒘兄评洌姶砰y必要選用可以控制制冷劑分派流向。兩位三通電磁閥即可滿足此需要。由于醫(yī)用藥物冷藏箱制冷系統(tǒng)為冷藏蒸發(fā)器與冷凍蒸發(fā)器并列制冷，互相間不受影響。可據(jù)冷藏室或冷凍室對(duì)制冷量不同需求，通過電磁閥控制分派流向冷藏室或冷凍室循環(huán)制冷劑，冷凍室和冷藏室溫度分別可以由溫度控制系統(tǒng)獨(dú)立控制。當(dāng)冷藏室規(guī)定制冷時(shí)，三通電磁閥會(huì)接通冷藏室蒸發(fā)器，使制冷系統(tǒng)只對(duì)冷藏室制冷，當(dāng)溫度達(dá)到規(guī)定后，會(huì)自動(dòng)停止向冷藏室輸送制冷劑；當(dāng)冷凍室規(guī)定制冷時(shí)，三通電磁閥會(huì)接通冷凍室蒸發(fā)器，制冷系統(tǒng)只對(duì)冷凍室制冷。由于兩室制冷過程互不關(guān)聯(lián)，因而兩室溫度也互相不影響，從而保證兩室溫度相對(duì)穩(wěn)定，也由于兩室制冷相對(duì)獨(dú)立，可以分別作不同溫度調(diào)節(jié)或停止制冷運(yùn)轉(zhuǎn)，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種使用環(huán)境和溫度環(huán)境適應(yīng)規(guī)定。三通電磁閥分派制冷劑是由壓縮機(jī)送來。壓縮機(jī)選用全封閉式壓縮機(jī)。由于啟開式壓縮機(jī)最大缺陷是它傳動(dòng)主軸密封裝置（即軸封）很難保證長期不漏氣，因而需要經(jīng)常檢查充氣。為了克服這種毛病，日后就浮現(xiàn)了將壓縮機(jī)與電動(dòng)機(jī)直接連動(dòng)，密封在一種金屬殼內(nèi)，即全封閉式壓縮機(jī)。這種壓縮機(jī)密封性能好，可持續(xù)使用十近年也不需要維修，因而現(xiàn)小型設(shè)備都用這種壓縮機(jī)。此種壓縮機(jī)內(nèi)部樣式諸多，我選用曲柄導(dǎo)管式，法國泰康公司SZ1340D型壓縮機(jī)，功率115W，啟動(dòng)繞組16.5Ω，運(yùn)營繞組16.5Ω。由于它構(gòu)造簡樸，工藝性強(qiáng)，很適合大量流水作業(yè)，當(dāng)前國內(nèi)外大量生產(chǎn)，這種機(jī)組特點(diǎn)是：沒有連桿，用一種活塞內(nèi)套和一種外套所構(gòu)成活塞往復(fù)機(jī)構(gòu)。（3）再次，明確制冷系統(tǒng)基本控制模式冷藏室和冷凍室溫度設(shè)定要根據(jù)環(huán)境傳感器所感受當(dāng)前溫度。四路LED顯示分別顯示冷藏室、冷凍室溫度，環(huán)境溫度和當(dāng)前箱內(nèi)溫度。工作時(shí)冷藏室優(yōu)先制冷，直到冷藏室達(dá)到關(guān)機(jī)點(diǎn)溫度（或冷藏室持續(xù)工作3小時(shí)不斷機(jī)而關(guān)冷藏室，或壓縮機(jī)持續(xù)工作5小時(shí)不斷機(jī)而關(guān)機(jī)）才取消冷藏室優(yōu)先制冷。冷藏室溫度傳感器降-3℃在制冷狀態(tài)下，冷藏室、冷凍室可任意啟動(dòng)、關(guān)閉，調(diào)節(jié)進(jìn)入速凍設(shè)立狀態(tài)。在速凍狀態(tài)下，壓縮機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，電磁閥以冷藏室，冷凍室工作狀態(tài)進(jìn)行切換，速凍狀態(tài)為12小時(shí)。若要在速凍狀態(tài)下人為退出速凍功能，則按下速凍調(diào)節(jié)按鍵3秒，退出速凍狀態(tài)。在速凍狀態(tài)下，冷藏室溫度達(dá)到關(guān)機(jī)點(diǎn)時(shí)，若冷凍室規(guī)定開機(jī)，則壓縮機(jī)不斷機(jī)，電磁閥帶電，壓縮機(jī)繼續(xù)運(yùn)營，給冷凍室制冷。退出速凍狀態(tài)后，冷藏溫度設(shè)立由退出速凍時(shí)環(huán)境溫度所相應(yīng)溫度來決定，冷凍室溫度設(shè)立保持不變。速凍狀態(tài)下，若在電磁閥不帶電狀況下壓縮機(jī)持續(xù)運(yùn)營5小時(shí)不斷機(jī)，則強(qiáng)制冷藏室關(guān)機(jī)5分鐘，待后背蒸發(fā)器感受溫度達(dá)到4℃每次壓縮機(jī)停機(jī)，并不退出速凍狀態(tài)。當(dāng)冷藏蒸發(fā)器傳感器溫度高于開機(jī)點(diǎn)，壓縮機(jī)重新開始運(yùn)轉(zhuǎn)，待達(dá)到了速凍設(shè)定期間后，才自動(dòng)退出速凍狀態(tài)，進(jìn)入正常溫度控制在速凍狀態(tài)下，補(bǔ)償加熱絲始終處在加熱狀態(tài)（但是當(dāng)冷藏室蒸發(fā)器傳感器高于6℃時(shí)則停止加熱）。當(dāng)環(huán)境溫度高于8℃時(shí)，冷藏室蒸發(fā)器傳感器停機(jī)點(diǎn)固定在-13℃，當(dāng)環(huán)境溫度低于8℃（含（4）制冷壓縮機(jī)、電磁閥和除霜電熱絲啟、停控制電路一方面明確制冷電路是強(qiáng)電控制回路?；谝陨戏治?，設(shè)計(jì)時(shí)制冷電路重要控制壓縮機(jī)、電磁閥與除霜加熱絲。三個(gè)被控對(duì)象，預(yù)測(cè)用AT89C51單片機(jī)三個(gè)I/O口P0.4、P0.5、P0.6輸出控制脈沖信號(hào)。制冷電路與其她模塊不同，僅僅接上電源是不能滿足工作規(guī)定，雖然輸入了脈沖信號(hào)，還必要連接相應(yīng)驅(qū)動(dòng)器才干工作。由于壓縮機(jī)，電磁閥，加熱絲等設(shè)備負(fù)載功率普通較大，直接用單片機(jī)I/O輸出來驅(qū)動(dòng)是不行，必要采用專門驅(qū)動(dòng)器，此類驅(qū)動(dòng)器稱為外圍驅(qū)動(dòng)器。參照資料，外圍驅(qū)動(dòng)器CJ0451可用于直接驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，但當(dāng)流過壓縮機(jī)電流發(fā)生變化時(shí)，壓縮機(jī)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生很大反電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)反電動(dòng)勢(shì)有也許損壞驅(qū)動(dòng)器中輸出晶體管。而MC1413反相驅(qū)動(dòng)器每級(jí)最大電流為0.5A，它內(nèi)部二極管可以起到對(duì)壓縮機(jī)，電磁閥，加熱絲反電勢(shì)釋放作用，以保護(hù)全封閉式壓縮機(jī)和驅(qū)動(dòng)器IC不受損壞。因而，MC1413比CJ0451適合此制冷電路，并且MC1413可在不增長硬件電路板面積基本上達(dá)到驅(qū)動(dòng)功率。參閱諸多控制資料，為了較好完畢控制規(guī)定，用于被控對(duì)象控制信號(hào)常被鎖存在鎖存器中，這樣就可保證鎖存器輸出端輸出保持不變，直到下次有新數(shù)據(jù)被鎖存，保證制冷質(zhì)量。鎖存器輸出端信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)器輸入。鎖存器慣用有74LS373，74LS273等。74LS373被稱為數(shù)據(jù)輸出鎖存器，芯片有一種片選端，當(dāng)片選端為所需電平時(shí)才轉(zhuǎn)換電路74LS373有兩個(gè)控制端，一種是1腳使能端（為低時(shí)使能器件輸出，為高時(shí)器件呈高阻態(tài)），另一種是11腳鎖存端（先高后低完畢數(shù)據(jù)鎖存），普通配合單片機(jī)用作地址鎖存，普通不做輸入，如作輸入輸出數(shù)據(jù)到總線時(shí)且不用鎖存時(shí)，11腳接高，使能為低，數(shù)據(jù)傳送到總線上，使能為高則對(duì)總線呈高阻態(tài)。但它多用于數(shù)字信號(hào)規(guī)定同步場(chǎng)合，不適合此處；74LS273-8D數(shù)據(jù)鎖存器。D7～D0：8位數(shù)據(jù)輸入線，Q7～Q0：8位數(shù)據(jù)輸出線，CLK：數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號(hào)，上升沿有效，將D端數(shù)據(jù)鎖存入芯片。74LS273慣用于擴(kuò)展I/O口作為輸出口，在此設(shè)計(jì)中被選用于制冷電路中鎖存控制制冷信號(hào)。辦法是CP上升沿時(shí)將數(shù)據(jù)總線上值鎖存在273中，同步在273輸出端口輸出，當(dāng)數(shù)據(jù)總線上值撤銷后來，由于273能鎖存信號(hào)，因此273輸出端保持不變，直到下次有新數(shù)據(jù)被鎖存，保證制冷質(zhì)量。將74LS273某輸出置1，則相應(yīng)輸出端被置高。每次系統(tǒng)重新啟動(dòng)或總清后，74LS273輸出為全0。通過編程控制各輸出端電平，就可以有效達(dá)到控制。制冷電路中用到74LS273，鎖存制冷控制信號(hào)。一方面增長輸出功率，另一方面也防止單片機(jī)復(fù)位時(shí)引起控制誤動(dòng)作。預(yù)測(cè)AT89C51單片機(jī)P0.4、P0.5、P0.6口用于輸出控制此制冷電路脈沖信號(hào).并在P0.7口控制下鎖存在鎖存器中，用于輸出給驅(qū)動(dòng)器。3.6.1制冷電路工作原理AT89C51單片機(jī)經(jīng)P0.4、P0.5、P0.6口輸出控制此制冷電路脈沖信號(hào)，并在P0.7控制下鎖存在74LS273中，74LS273輸出分別相應(yīng)連接到1413ICIN1、IN2、IN3，通過反相驅(qū)動(dòng)，OUT1、OUT2、OUT3分別相應(yīng)連接到壓縮機(jī)，電磁閥，加熱絲，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。信號(hào)經(jīng)達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器MC1413后驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器SSR1，SSR2和SSR3。當(dāng)MC1413OUT1端有高電平輸出時(shí)，SSR13，4引腳端接通，使壓縮機(jī)繞組接通電源而啟動(dòng)，開始制冷。當(dāng)MC1413OUT2端有高電平輸出時(shí)，SSR23，4引腳端接通，使三通兩用電磁閥接通電源而當(dāng)MC1413OUT3端輸出高電平時(shí)，SSR23，4端接通，使加熱絲接通電源而除霜。鎖存器將數(shù)據(jù)總線上值鎖存在273中，同步在273輸出端口輸出，當(dāng)數(shù)據(jù)總線上值撤銷后來，由于273能鎖存信號(hào)，因此273輸出端保持不變，直到下次有新數(shù)據(jù)被鎖存。制冷電路驅(qū)動(dòng)裝置硬件原理圖如圖3-13所示。圖3-13制冷電路驅(qū)動(dòng)裝置硬件原理圖3.6.2固態(tài)繼電器選取參照資料，已知制冷電路是強(qiáng)電控制回路，壓縮機(jī)啟停，電磁閥開關(guān)狀態(tài)，等等這些開關(guān)量必將會(huì)對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，以致單片機(jī)控制系統(tǒng)不能正常工作[19]。而單片機(jī)控制系統(tǒng)與強(qiáng)電控制回路共地是引起干擾重要因素。強(qiáng)電控制回路中電壓、電流往往很大，并會(huì)在強(qiáng)電使用電器和地之間形成強(qiáng)大脈動(dòng)干擾。這個(gè)脈動(dòng)干擾必然會(huì)通過接地不良電阻和電容耦合到單片機(jī)主機(jī)回路中。消除這些脈動(dòng)干擾最有效辦法是使單片機(jī)強(qiáng)電某些與弱電某些隔離開，在電器連接上切斷它們彼此間耦合通路。因而隔離器件兩側(cè)必要使用獨(dú)立電源分開供電。電器隔離普通可分為繼電器隔離和光電隔離兩類。繼電器隔離合用于啟動(dòng)負(fù)荷大動(dòng)力設(shè)備，由于繼電器負(fù)載能力大，能直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)力回路工作。查閱資料，固態(tài)繼電器（SSR）是近幾年發(fā)展起來一種新型電子繼電器，其輸入控制電流小，用TTL，HTL，CMOS等集成電路或加簡樸輔助電路就可直接驅(qū)動(dòng)，無觸點(diǎn)。與不同電磁式繼電器和磁力開關(guān)相比，具備無機(jī)械噪聲、無抖動(dòng)和回跳、開關(guān)速度快，體積小，重量輕，壽命長，工作可靠等特點(diǎn)，并且耐沖擊，抗潮濕，抗腐蝕等長處。并且，固態(tài)繼電器按其負(fù)載類型可分為直流型和交流型。交流型SSR，輸入電壓為4-32V，開關(guān)時(shí)間不大于200μs，輸入電流不大于500mA，MC1413可以很容易對(duì)其直接驅(qū)動(dòng)；輸出斷態(tài)電流普通不大于10mA；輸出工作電壓為交流，可用于380V，220V等慣用市電場(chǎng)和，適合本設(shè)計(jì)制冷控制電路。交流固態(tài)繼電器又分為隨機(jī)導(dǎo)通型AC-SSR；過零觸發(fā)型AC-SSR。本系統(tǒng)選用隨機(jī)導(dǎo)通型固態(tài)繼電器。隨機(jī)導(dǎo)通型固態(tài)繼電器：(1)1、2端為控制端；(2)3、4端為輸出端，它與被控制對(duì)象串聯(lián)聯(lián)接。其特點(diǎn)：（1）驅(qū)動(dòng)電流小，僅幾毫安，與TTL、CMOS等數(shù)字電路兼容；（2）無觸點(diǎn)，無火花干擾，壽命長，耐腐蝕；（3）能承受浪涌電流大，普通為額定值6～12倍。在使用過程中，SSR輸出端必要加接電容等過壓吸取元件。3.6.3固態(tài)繼電器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)如下圖所示：圖3-14固態(tài)繼電器電路圖3.7報(bào)警電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)報(bào)警電路，采用一塊555時(shí)基電路完畢延時(shí)和震蕩兩種功能，電路簡樸，實(shí)用.如圖3-15所示。運(yùn)用555復(fù)位端4腳對(duì)地接電容器C5及繼電器觸點(diǎn)K1-1通斷，可實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能。555和R2，R3，C4等構(gòu)成一種延遲90秒音頻振蕩器.由于C4端電壓不能突變，5554腳呈低電平，使555強(qiáng)制復(fù)位，即555不工作.此后，隨著C4充電(經(jīng)555內(nèi)部電路)，兩分鐘后，C4上充電電壓達(dá)到1.4V時(shí)，555由復(fù)位轉(zhuǎn)成置位而起振，3腳輸出音頻脈沖勉勵(lì)揚(yáng)聲器發(fā)出音響報(bào)警。555多諧振蕩器電容C4充電時(shí)間T1為90秒，充電時(shí)間計(jì)算公式為T1=（R2+R3）C4Ln2，取普通這兩個(gè)電阻在1K-3M之間取值，C不不大于500PF，R2/R3=1/3，選用R2=0.5，R3=1.5，T1=（R2+R3）C4Ln2，90=（0.5+1.5）C4.0.693，則C4=0.693。音頻震蕩頻率f為：f=1.44/(R2+2R3)C4。當(dāng)采樣到溫度超過上下限幅時(shí)，軟件會(huì)向CPU申請(qǐng)中斷，CPU響應(yīng)后，發(fā)報(bào)警信號(hào)，給外部中斷0一種低電平，音頻脈沖勉勵(lì)揚(yáng)聲器發(fā)聲，提示操作人員，單片機(jī)則自動(dòng)發(fā)出速冷信號(hào)，藥物冷藏箱制冷使溫度保持所需溫度。圖3-15報(bào)警電路3.8直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)在一種單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，電源設(shè)計(jì)是頭等重要，此單元設(shè)計(jì)與否合理，直接決定系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)營?；谟布娐吩O(shè)計(jì)，單片機(jī)，看門狗，LED顯示屏，等器件需用+5V電源供電，制冷電路驅(qū)動(dòng)器MC1415需要+12V供電，因此需要設(shè)計(jì)2個(gè)直流穩(wěn)壓電源。（1）電源系統(tǒng)概述長期以來，單片機(jī)系統(tǒng)使用集成電路器件大多數(shù)都在5V電源工作。但在此設(shè)計(jì)中，由于系統(tǒng)既用5V電壓器件又用到12V器件，驅(qū)動(dòng)器MC1413。這就需要多電源供電。在本次設(shè)計(jì)中，咱們采用電源通過市電電網(wǎng)交流電經(jīng)變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓后得到系統(tǒng)所需+5V，+12V直流電源。因而，此系統(tǒng)電源涉及變壓電路，整流電路，濾波電路，穩(wěn)壓電路。依照設(shè)計(jì)規(guī)定取最大電流為300mA。執(zhí)行機(jī)構(gòu)電流為40mA，單片機(jī)電流為12mA。1）變壓電路此系統(tǒng)電源是由市電提供220V交流50HZ電壓，通過變壓器轉(zhuǎn)化，整流，濾波，穩(wěn)壓后得到，故在電源設(shè)計(jì)過程中，一方面應(yīng)考慮變壓電路選取與設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)應(yīng)用多電源供電方案。2）整流電路它是運(yùn)用品有單向?qū)щ娦阅苷髟ㄈ缇w二極管、真空二極管），將正弦，交流電壓U，變?yōu)閱蜗蛑绷?脈動(dòng))電壓。為提高整流效率，我采用單相全波橋式整流電路。使電網(wǎng)電壓和電流得以較好運(yùn)用。單相全波橋式整流電路連接方式實(shí)現(xiàn)了在U2一種周期內(nèi)均有同一種方向電流流過負(fù)載，達(dá)到了全波整流目。在這個(gè)系統(tǒng)中，U2側(cè)整流電壓為：UO1=0.9U2=18V，URM1=21/2U2=28.28V。負(fù)載電流可依照三端穩(wěn)壓器電流計(jì)算出，IO1=500mA，ID=250mA。故選用型號(hào)為2CZ85E整流二極管，它最大整流電流為1A，反向工作電壓200V。3）濾波電路在電路中采用電源濾波為了抑制在電源線上傳導(dǎo)高頻干擾。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電源濾波不但能有效防止外界環(huán)境電磁干擾傳入系統(tǒng)，并且能有效抑制系統(tǒng)自身產(chǎn)生干擾向外界傳遞；同步，還能較好地克服電源自身產(chǎn)生干擾信號(hào)對(duì)系統(tǒng)工作影響。因而，咱們對(duì)單片機(jī)交流端和直流端都進(jìn)行濾波。①交流端濾波任何電源線上傳導(dǎo)干擾信號(hào)，都可以用共模和差模干擾信號(hào)來表達(dá)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電源交流端應(yīng)簡樸可靠并能同步抑制兩種干擾信號(hào)。咱們采用電感電容構(gòu)成低通濾波電路。由于通過電感線圈電流發(fā)生變化時(shí)候，線圈要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流變化，因而使負(fù)載電流和負(fù)載電壓脈動(dòng)大大減小，頻率越高，電感越大，濾波效果越好。電容大體估算為C1=C2=2uF，L1=L2=1mH。②直流端濾波直流端濾波重要為了抑制高頻干擾，普通采用電容濾波就足夠了。電容濾波電路普通用于規(guī)定輸出電壓較高，負(fù)載電流并且變化也較小場(chǎng)合。濾波電容普通在幾十微法到幾千微法，其耐壓值不不大于輸出電壓最大值，普通取1.5倍，并且普通選用極性電容，咱們采用極性鋁電解電容器。在此電路中，咱們選取CD110X型鋁電解電容器。電容取值2200Uf。4）穩(wěn)壓電路在這個(gè)系統(tǒng)中，咱們考慮到要給AT89C51，和報(bào)警電路等供應(yīng)+5V直流電壓，而要給驅(qū)動(dòng)器MC1413提供+12V直流電壓，故咱們選用7805和7812三端穩(wěn)壓器。W78XXX系列集成穩(wěn)壓器應(yīng)用電路比較簡樸，外圍器件很少。只有輸入，輸出，和公共三個(gè)引出端。由于AT89C51等芯片最大電源電流為125mA，因而咱們選取7805，它輸出電流為100mA，最大功耗為500mW；而驅(qū)動(dòng)器MC1413負(fù)載電流大概在100mA～300mA，故咱們?cè)谑褂萌朔€(wěn)壓器時(shí)應(yīng)注意防止產(chǎn)生自激振蕩。三端穩(wěn)壓器內(nèi)部電路放大級(jí)數(shù)多，開環(huán)增益高，工作于閉環(huán)深度負(fù)反饋狀態(tài)，需要采用恰當(dāng)補(bǔ)償移相辦法，防止產(chǎn)生高頻寄生振蕩。電容C1，C2就是為了防止自激振蕩而加防振電容。為改進(jìn)紋波電壓和抑制輸入瞬時(shí)過電壓，輸入端加入C1普通取值0.33uF，同步輸出端接C2用以改進(jìn)負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，容量取0.1uF。為了減小提高紋波電壓與提高輸出電壓穩(wěn)定度，分別在輸入輸出端加大電解電容。這樣一旦輸入端浮現(xiàn)短路，集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路中功率調(diào)節(jié)管可以及時(shí)泄放。此外，為了防止其損壞，在輸入與輸出間跨接一只二極管，為輸出端電容提供一條放電通路，從而起到保護(hù)芯片內(nèi)部調(diào)節(jié)功率管作用。以上就是本次系統(tǒng)電源各某些電路，總體電路圖如下圖所示。圖3-16直流穩(wěn)壓電源電路

4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件設(shè)計(jì)辦法溫度控制程序設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如下幾種問題：（1）鍵盤掃描、鍵碼辨認(rèn)和溫度顯示；（2）藥物冷藏箱內(nèi)溫采樣、數(shù)字濾波；（3）數(shù)據(jù)解決時(shí)把所有數(shù)按定點(diǎn)純小數(shù)補(bǔ)碼形式轉(zhuǎn)換，然后把8位溫度采樣值，Umin和Umax都變成16位參加運(yùn)算，運(yùn)算成果取8位有效數(shù)；（4）越限報(bào)警和解決；（5）PID計(jì)算，溫度表度轉(zhuǎn)換。事實(shí)上，藥物冷藏箱在上電時(shí)間內(nèi)，真正需要CPU工作時(shí)間并不多，同步各項(xiàng)工作又有一定相對(duì)獨(dú)立性。因此在軟件設(shè)計(jì)中采用分立模塊式設(shè)計(jì)：所有工作分別在幾種中斷程序和子程序中完畢，且各程序模塊通過內(nèi)存單元通信。藥物冷藏箱控制程序重要有3大某些4小模塊。4.2程序設(shè)計(jì)藥物冷藏箱程序涉及：（1）主程序；（2）中斷服務(wù)程序；（3）溫度設(shè)立程序；（4）溫度采集程序；（5）PID控制模塊。4.2.1主程序設(shè)計(jì)主程序是整個(gè)藥物冷藏箱總控制程序，溫度控制系統(tǒng)軟件工作流程。如控制各單元初始化、控制中斷、定期、傳感器采樣溫度，溫度設(shè)立，PID計(jì)算，制冷電路驅(qū)動(dòng)以及程序啟動(dòng)與重復(fù)等。程序流程如圖4-1所示。在主程序中一方面設(shè)立堆棧，對(duì)各個(gè)芯片進(jìn)行初始化，就是直接向相應(yīng)I/O口寫初始化值.對(duì)作狀態(tài)標(biāo)志用內(nèi)部RAM進(jìn)行復(fù)位，設(shè)立定期器，串行口工作方式，并啟動(dòng)定期器，開中斷，工作人員設(shè)立溫度與傳感器采樣溫度比較，若有偏差，則進(jìn)行PID計(jì)算，發(fā)制冷信號(hào)，若偏差超過限定范疇，則先發(fā)報(bào)警信號(hào)，再發(fā)制冷信號(hào)。若無偏差，則證明箱內(nèi)恒溫保持為所需溫度。每隔半小時(shí)打印一次箱內(nèi)溫度。圖4-1主程序流程圖4.2.2子程序設(shè)計(jì)（1）中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序工作于計(jì)數(shù)方式，通過計(jì)數(shù)達(dá)到延時(shí)3min目。中斷服務(wù)程序重要完畢3min定期及過欠壓、除霜、速凍等各種檢測(cè)，依照檢測(cè)成果，比較、分析以控制執(zhí)行元件工作。中斷解決過程中。T0始終處在計(jì)數(shù)狀態(tài)，傳感器多次采樣溫度，溫度緩沖區(qū)不斷刷新，送入最新溫度。程序流程如圖4-2所示。圖4-2T0中斷服務(wù)流程圖（2）溫度設(shè)立程序溫度設(shè)立即鍵盤響應(yīng)。藥物冷藏箱重要問題就是恒定保持設(shè)立溫度。由P2.3端口出發(fā)實(shí)時(shí)外部中斷，變化LED顯示內(nèi)容。本設(shè)計(jì)有4個(gè)按鍵控制面板，如圖所示。第一種按鍵用于對(duì)數(shù)碼管溫度進(jìn)行切換。例如：當(dāng)顯示是冷藏室溫度，按如下切換鍵，即改為冷凍室溫度，再按則顯示環(huán)境溫度，再按又顯示冷藏室溫度，如此循環(huán)。第二個(gè)和第三個(gè)按鍵用于設(shè)定冷藏室和冷凍室目的溫度。當(dāng)數(shù)碼管在顯示冷藏室或冷凍室溫度時(shí)，按一下第二，三個(gè)按鍵，則冷藏室或冷凍室目的溫度加一度，減一度。但當(dāng)顯示環(huán)境溫度時(shí)這兩個(gè)按鍵不起任何作用。第四個(gè)按鍵稱為AUTO鍵，系統(tǒng)默以為手動(dòng)設(shè)定目的溫度，若按一下此鍵，則系統(tǒng)改為自動(dòng)設(shè)定目的溫度，此時(shí)第二個(gè)和第三個(gè)按鍵不起任何作用；再按一下，系統(tǒng)仍改為手動(dòng)設(shè)定。如此循環(huán)。程序流程如圖4-3所示。圖4-3溫度設(shè)立流程圖（3）溫度采集CPU對(duì)DS18B20訪問流程是：先對(duì)DS18B20初始化，再進(jìn)行ROM操作命令，最后才干對(duì)存儲(chǔ)器操作，數(shù)據(jù)操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴(yán)格工作時(shí)序和通信合同。如主機(jī)控制DS18B20完畢溫度轉(zhuǎn)換這一過程，依照DS18B20通訊合同，須經(jīng)三個(gè)環(huán)節(jié)：每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM操作指令，解決數(shù)據(jù)，這樣才干對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定操作。圖4-4溫度采集流程圖（4）PID控制模塊溫度控制算法慣用PID控制。PID控制即偏差控制法。偏差控制原理是先求出實(shí)測(cè)藥物冷藏箱內(nèi)溫度對(duì)所需溫度偏差值，然后對(duì)偏差值解決，進(jìn)行比例，積分，微分運(yùn)算而獲得控制信號(hào)去調(diào)節(jié)制冷電路制冷功率，以實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物冷藏箱內(nèi)溫度控制[20]。PID控制是工業(yè)過程控制中應(yīng)用最廣泛一種控制形式，普通都能收到令人滿意效果。醫(yī)用藥物冷藏箱特點(diǎn)在于它智能化，智能化產(chǎn)品普通規(guī)定能自動(dòng)辨認(rèn)某些數(shù)字量，并依照這些數(shù)字量自動(dòng)進(jìn)行決策，采用恰當(dāng)控制方略。在單片機(jī)中由軟件實(shí)行PID控制就能較好實(shí)現(xiàn)這些智能化工作。圖4-5PID越限、報(bào)警流程圖4.3抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù)就是研究干擾產(chǎn)生根源、干擾傳播方式和避免被干擾辦法（對(duì)抗）等問題。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，既要避免被外界干擾，也要考慮系統(tǒng)自身內(nèi)部互相干擾，同步還要防止對(duì)環(huán)境干擾污染。國標(biāo)中規(guī)定了電子產(chǎn)品電磁輻射參數(shù)指標(biāo)[21-23]。在機(jī)電一體化系統(tǒng)工作環(huán)境中，存在大量電磁信號(hào)，如電網(wǎng)波動(dòng)、強(qiáng)電設(shè)備啟停、高壓設(shè)備和開關(guān)電磁輻射等，當(dāng)它們?cè)谙到y(tǒng)中產(chǎn)生電磁感應(yīng)和干擾沖擊時(shí)，往往就會(huì)擾亂系統(tǒng)正常運(yùn)營，輕者導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，減少了系統(tǒng)精度；重者會(huì)引起控制系統(tǒng)死機(jī)或誤動(dòng)作，導(dǎo)致設(shè)備損壞或人身傷亡。（1）形成干擾三個(gè)要素：干擾形成涉及三個(gè)要素：干擾源、傳播途徑和接受載體。三個(gè)要素缺少任何一項(xiàng)干擾都不會(huì)產(chǎn)生。（2）電磁干擾種類：按干擾耦合模式分類，電磁干擾涉及下列類型。1)靜電干擾大量物體表面均有靜電電荷存在，特別是含電氣控制設(shè)備，靜電電荷會(huì)在系統(tǒng)中形成靜電電場(chǎng)。靜電電場(chǎng)會(huì)引起電路電位發(fā)生變化；會(huì)通過電容耦合產(chǎn)生干擾。靜電干擾還涉及電路周邊物件上積聚電荷對(duì)電路泄放，大載流導(dǎo)體（輸電線路）產(chǎn)生電場(chǎng)通過寄生電容對(duì)機(jī)電一體化裝置傳播耦合干擾等等。2)磁場(chǎng)耦合干擾大電流周邊磁場(chǎng)對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備回路耦合形成干擾。動(dòng)力線、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電源變壓器和繼電器等都會(huì)產(chǎn)生這種磁場(chǎng)。產(chǎn)生磁場(chǎng)干擾設(shè)備往往同步隨著著電場(chǎng)干擾，因而又統(tǒng)一稱為電磁干擾。3)漏電耦合干擾絕緣電阻減少而由漏電流引起干擾。多發(fā)生于工作條件比較惡劣環(huán)境或器件性能退化、器件自身老化狀況下。4）共阻抗干擾共阻抗干擾是指電路各某些公共導(dǎo)線阻抗、地阻抗和電源內(nèi)阻壓降互相耦合形成干擾。這是機(jī)電一體化系統(tǒng)普遍存在一種干擾。5）電磁輻射干擾由各種大功率高頻、中頻發(fā)生裝置、各種電火花以及電臺(tái)電視臺(tái)等產(chǎn)生高頻電磁波，向周邊空間輻射，形成電磁輻射干擾。雷電和宇宙空間也會(huì)有電磁波干擾信號(hào)。（3）抗干擾辦法提高抗干擾辦法最抱負(fù)辦法是抑制干擾源，使其不向外產(chǎn)生干擾或?qū)⑵涓蓴_影響限制在容許范疇之內(nèi)。由于車間現(xiàn)場(chǎng)干擾源復(fù)雜性，要想對(duì)所有干擾源都作到使其不