AT89C51单片机智能恒温混水阀控制器的设计(4)
继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统和被控制系统，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电路去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
步进电机是一种感应电机，它大多时候作为一种执行元件。其工作原理是利用电子电路，将直流电变成不同时间供电的多相时序控制电流，利用这样的脉冲电流为步进电机供电，步进电机就会正常工作，同时通过用控制脉冲的数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制转子的转动，从而控制步进电机的转动。必须注意的是步进电机的转动必须加驱动，并且驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进就会电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的步角转动。它的转动的速度和脉冲的频率成正比。所以步进电机主要用与脉冲信号进行控制，并将脉冲信号转换成相应的角位移或直线控制线位移，从而控制外部设备的转动。
3. 硬件的设计
系统由主控制器、单片机最小系统、温度采集模块、按键模块、显示模块和执行模块组成。其工作原理是由数字温度传感器检测温度并把数据传到单片机，由单片机处理后在LCD显示屏上显示出来，如果温度不等于设定值则由单片机控制步进电机动作。下面对各个模块的器件及电路设计进行介绍。
3.1 单片机最小系统
因为MCU既可以完成对外界信息的采集，又可以对用户命令信息的输出，还可以完成控制功能，所以在智能恒温混水阀系统中，可以设计一个人机界面，以完成输入输出功能。输入功能包括用户控制混水阀出水开关、用户温度设定值等；输出功能包括用户设定温度显示、实时温度显示、温度过高或者过低报警等一系列明确信息。
本设计采用的核心控制器是AT89C51。控制器是一个电子设备的核心，相当于一个人的大脑，其作用相当重要。该单片机是美国ATMEL公司生产的八位单片机，其所含的随机数据存储器和只读程序存储器能够满足许多方面的应用，同时它含有Flash存储单元，为其编程提供了更多方便。AT89C51单片机的功能非常强大，可以提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。目前，它已经广泛的应用在各种各样需要单片机作为控制器的场合。
以AT89C51作为核心控制器，通过DS18B20温度传感器采集进水管口的冷热水温度和出水管口的温水温度传输到控制器中分析，然后通过键盘按键调节所需水温。连接外设LCD显示屏和继电器，通过显示屏显示进出水管采集到的温度数值，通过继电器控制步进电机转动来调节进出水管水量。
AT89C51的电路图
3.2 温度采集模块
温度采集模块采集热水温度、冷水温度和恒温混水阀出水温度的值，可以用DS18B20相关外围电路来设计温度采集电路。用数字温度传感器DS18B20来实现温度采集电路简单，不需要A/D转换电路，并且其具有高精度，较快的转换时间，灵敏的反应等特点。它的温度转换范围为-55℃～125℃，足以涵盖水的冷热温度范围，所以本设计采用了数字温度传感器DS18B20。相比较模拟温度传感器而言，数字温度传感器更方便人们的使用。
本设计采用DSl8B20数字温度传感器。DSl8B20是美国DALLAS半导体公司生产的单总线数字温度传感器，它具有体积小、功耗低、性能高、抗干扰能力强、方便与控制器接口对接等优点，适合于各种温度测控系统。它是世界上第一片支持“单总线”接口的数字式温度传感器，它能够直接读取被测物的温度值。它具有多种引脚状态形式，而且它体积小，可以应用在许多地方。其精确度也是相当高，可以达到上下0.5摄氏度之差[3]。
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