BQ9405

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晦玉邴
5 years ago
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1 摘要在現今繁忙的生活中, 許多人家中擁有美麗的水族箱, 佈置著夢幻水族造景及悠游自在充滿活力的水中生物, 讓家裡的休閒空間, 增添一份美感, 不但賞心閱目, 無形中心情也跟著輕鬆自在, 壓力頓時減少許多, 但近幾年全球氣候變遷, 導致氣溫有時溫度急速下降或上升繁, 在忙的生活中, 有時可能疏於照顧, 造成水族生態失調, 甚至造成水中生物死亡, 本專題使用 0 控制使水族箱完全自動化, 相信不但更加方便外, 也可讓繁忙的現代人, 體驗到科技帶來的方便, 同時可享受著輕鬆自在的休閒生活 Pege.

2 目錄一系統功能系統功能系統功能方塊圖二軟體流程圖及程式編碼控制系統主流程圖檢查水位副程式流程圖掃描溫度設定按鍵副程式流程圖掃描 ADC004 讀取溫度並作處理副程式流程圖比較溫度副程式流程圖系統時間 Timer0 中斷副程式流程圖程式碼三硬體電路電源開關變壓穩壓電源燈電路 CPU 電路溫度測量值七段顯示電路溫度設定值七段顯示電路溫度設定電路 Pege.

3 水位偵測電路 Relay 繼電器控制電路溫度感測及 ADC 轉換電路整體電路圖實體電路 - 正反參考資料參考資料附錄操作說明材料表 Pege.

4 一系統功能系統功能主要功能在水族箱溫度水量等自動化控制, 有一組溫度感測器感測水族箱溫度, 有二組二位數七段顯示器分別顯示目前實測溫度及設定溫度, 有三組控制繼電器分別控制水族箱加熱器風扇及抽水馬達有一組 0CPU 及其週邊電路, 負責程式控制部份有四個按鈕, 分別代表溫度值設定 :KEY: 度 C,KEY: 度 C, KEY: 度 C,KEY4: 4 度 C 有二組位數七段顯示器, 分別顯示目前設定溫度及所測量到之實際溫度 ( 範圍 :0~7 度 C) 當溫度過低時, 則啟動加熱器並關風扇, 當溫度過高時, 則啟動風扇並關加熱器, 直到溫度實測值趨近設定值為止當水量未達高水位時, 自動啟動加水馬達加水, 水量達高水位時, 關閉加水馬達停止加水有一組電源處理電路, 負責電源提供及電源燈部份 Pege.4

5 系統功能方塊圖溫度感測模組 ADC 轉換電路溫度測量值七段顯示模組溫度設定值七段顯示模組 0 控制模組 Relay Relay 加熱器風扇溫度設定模組 Relay 加水馬達水位偵測模組 Pege.

6 二軟體流程圖及程式編碼. 控制系統主流程圖 START 常數定義腳位及記憶體定義 ROM 程式碼區系統初始化設定堆疊關加熱繼電器, 關風扇繼電器, 關加水繼電器清除記憶體設定 T0 位元計時器中斷主流程檢查水位 SENSOR 掃描溫度設定按鈕掃描 ADC004 讀取溫度 SENSOR 比較設定溫度及實測溫度 Pege.

7 . 檢查水位副程式流程圖 CHKBOBO 讀取水位感測器目前狀態若低水位則設加水旗標並延遲二秒動作若高水位則清除加水旗標並延遲二秒動作結束檢查水位副程式. 掃描溫度設定按鍵副程式流程圖 SCANKEY 掃描按鍵 key, key, key, key4 等按鍵若按 key 則設溫度設若按 key 則設溫度設若按 key 則設溫度設若按 key4 則設溫度設 4 結束掃描按鍵 Pege.7

8 4. 掃描 ADC004 讀取溫度並作處理副程式流程圖 SCANADC 每隔一秒處理一次目前狀態若設加水旗標且已延遲二秒則開始加水若清除加水旗標且已延遲二秒則停止加水驅動 ADC004 並記錄實測溫度結束掃描 ADC004 副程式. 比較溫度副程式流程圖 CHKTEMP 若實測溫度 <= 設定溫度則加溫 ( 關風扇, 開加熱器. 經由溫度 sensor 判斷是否開啟或關閉 ) 若實測溫度 > 設定溫度則降溫 ( 開風扇, 關加熱器. 經由溫度 sensor 判斷是否開啟或關閉 ) 結束比較溫度副程式 Pege.

9 . 系統時間 Timer0 中斷副程式流程圖 TIMEINT 暫存 A,B 等暫存器至堆疊區檢查秒是否到達並設旗標復原 A,B 等暫存器從堆疊區結束系統時間中斷副程式 Pege.

10 7. 程式碼 STEMPC EQU ;KEY 溫度值 STEMPC EQU ;KEY 溫度值 STEMPC EQU ;KEY 溫度值 STEMPC4 EQU 4 ;KEY4 溫度值 ADCBUS reg P0 ;A/D D0-D7 ADCWR REG P. ;A/D WRITE ADCRD REG P.7 ;A/D READ RTLED7 reg P ; 溫度實測七段顯示輸出腳 STLED7 reg P ; 溫度設定七段顯示輸出腳 HOTRLY reg P.0 ; 加熱器繼電器 FANRLY reg P. ; 風扇繼電器 WATRLY reg P. ; 加水繼電器 BOBO reg P. ; 水位偵測 KEY reg P.4 ; 溫度度按鈕 KEY reg P. ; 溫度度按鈕 KEY reg P.7 ; 溫度度按鈕 KEY4 reg P.7 ; 溫度 4 度按鈕 Pege.0

11 KEYOLD reg 0H.0 KEYNOW reg 0H. KEYOLD reg 0H. KEYNOW reg 0H. KEYOLD reg 0H.4 KEYNOW reg 0H. KEY4OLD reg 0H. KEY4NOW reg 0H.7 ONESECFLAG REG H.0 TIMEFLAG REG H. BOBOOLD reg H. BOBONOW reg H. BOBOLH reg H.4 BOBOHL reg H. ONESEC EQU H LIGHTP EQU H STEMP EQU 7H RTEMP EQU H BOBOTIME EQU H.SYMBOLS.CHIP 0.PL.CODE.ORG 0 LJMP INIT.ORG 0bH jmp TIMEINT ;T0.ORG 00H INIT: CLR HOTRLY CLR FANRLY CLR WATRLY MOV SP,#h ; 關加熱繼電器 ; 關風扇繼電器 ; 關加水繼電器 ; 設定堆疊 Pege.

12 CLR A MOV R0,#0 ;CLEAR RAM H $0 INC R0 CJNE R0,#4H,$0 ; 設定 T0 位元計時器 MOV TMOD,#00000B ; 設定 timer0 0ms 中斷 mov tl0, #<(-0000) ;M Hz mov th0, #>(-0000) MOV ONESEC,#0 ;0msx0= 秒 MOV C,KEY MOV KEYOLD,C MOV C,KEY MOV KEYOLD,C MOV C,KEY MOV KEYOLD,C MOV C,KEY4 MOV KEY4OLD,C MOV C,BOBO MOV BOBOOLD,C JNB BOBO,$00 SETB WATRLY ; 水位低開加水器 $00 MOV STEMP,#STEMPC ; 預設 0 度 C CALL ;Enable T0 SHOWSTEMP MOV IE,#000000b ; 啟動 T0 系統時鐘 SETB TR0 ;start t0 LOOP: CALL CHKBOBO ; 檢查水位 Pege.

13 CALL SCANKEY ; 掃描溫度上下調按鈕 CALL SCANADC ; 掃描 ADC004 CALL CHKTEMP ; 比較溫度 SJMP LOOP ; 跳回主迴路 CHKBOBO: JNB BOBOLH,$ JMP $000 $ JNB BOBOHL,$ JMP $000 $ MOV C,BOBO MOV BOBONOW,C ; 讀取 BOBO 目前狀態 JB BOBOOLD,$0 JB BOBONOW,$0 ;LOW-->LOW JMP $0 $0 ;LOW-->HIGH SETB BOBOLH MOV BOBOTIME,# ; SEC CALL DELAY ;DEBOUCE JMP $0 $0 JB BOBONOW,$ ;HIGH-->LOW SETB BOBOHL MOV BOBOTIME,# ; SEC CALL DELAY ;DEBOUCE JMP $0 Pege.

14 $ ;HIGH-->HIGH $0 MOV C,BOBONOW ; 更新 BOBO 先前狀態 MOV BOBOOLD,C $000 RET ; 結束檢查 SCANKEY: TKEY: MOV C,KEY MOV KEYNOW,C ; 讀取 KEY 目前狀態 JB KEYOLD,$0 JB KEYNOW,$0 ;LOW-->LOW JMP $0 $0 ;LOW-->HIGH MOV STEMP,#STEMPC ; 按 'KEY' CALL SHOWSTEMP CALL DELAY ;DEBOUCE JMP $0 $0 JB KEYNOW,$ ;HIGH-->LOW CALL DELAY ;DEBOUCE JMP $0 $ ;HIGH-->HIGH $0 MOV C,KEYNOW ; 更新 KEY 先前狀態 MOV KEYOLD,C TKEY: MOV C,KEY MOV KEYNOW,C ; 讀取 KEY 目前狀態 Pege.4

15 JB KEYOLD,$0 JB KEYNOW,$0 ;LOW-->LOW JMP $0 $0 ;LOW-->HIGH MOV STEMP,#STEMPC ; 按 'KEY' CALL SHOWSTEMP CALL DELAY ;DEBOUCE JMP $0 $0 JB KEYNOW,$ ;HIGH-->LOW CALL DELAY ;DEBOUCE JMP $0 $ ;HIGH-->HIGH $0 MOV C,KEYNOW ; 更新 KEY 先前狀態 MOV KEYOLD,C TKEY: MOV C,KEY MOV KEYNOW,C ; 讀取 KEY 目前狀態 JB KEYOLD,$0 JB KEYNOW,$0 ;LOW-->LOW JMP $0 $0 ;LOW-->HIGH MOV STEMP,#STEMPC ; 按 'KEY' CALL SHOWSTEMP CALL DELAY ;DEBOUCE JMP $0 $0 JB KEYNOW,$0 ;HIGH-->LOW CALL DELAY ;DEBOUCE Pege.

16 JMP $0 $ ;HIGH-->HIGH $0 MOV C,KEYNOW ; 更新 KEY 先前狀態 MOV KEYOLD,C TKEY4: MOV C,KEY4 MOV KEY4NOW,C ; 讀取 KEY4 目前狀態 JB KEY4OLD,$0 JB KEY4NOW,$0 ;LOW-->LOW JMP $0 $0 ;LOW-->HIGH MOV STEMP,#STEMPC4 ; 按 'KEY4' CALL SHOWSTEMP CALL DELAY ;DEBOUCE JMP $0 $0 JB KEY4NOW,$0 ;HIGH-->LOW CALL DELAY ;DEBOUCE JMP $0 $ ;HIGH-->HIGH $0 MOV C,KEY4NOW ; 更新 KEY4 先前狀態 MOV KEY4OLD,C RET SCANADC: JBC $0 JNB ONESECFLAG,$0 JMP $000 BOBOLH,$00 Pege.

17 DJNZ BOBOTIME,$00 ; 秒 CLR BOBOLH SETB WATRLY ; 水位低開加水器 $00 JNB BOBOHL,$00 DJNZ BOBOTIME,$00 ; 秒 CLR BOBOHL $00 $00 CLR WATRLY ; 水位高關加水器 CALL RUNADC SUBB A,# ;(T-)x JNC $00 MOV A,#0 ; MOV B,#74 ; MUL AB ;Vx0.(74/) ; MOV A,B $00 MOV B,# MUL AB ;x MOV RTEMP,A CALL SHOWRTEMP $000 RET RUNADC: ; CALL DELAYADC CALL DELAY CLR ADCWR NOP ; 寫 0 至 ADCWR 以啟動 A/D 轉換 NOP SETB ADCWR ; CALL DELAYADC Pege.7

18 CALL DELAY CLR ADCRD ; CALL DELAYADC CALL DELAY NOP NOP MOV A,ADCBUS ; 讀取 A/D 值 ;; MOV A,# NOP NOP NOP SETB ADCRD CALL DELAY ;;?? ;SET P0 TO HIGH IMPEDANCE RET CHKTEMP: CLR C MOV A,STEMP SUBB A,RTEMP JNC $00 ;JMP IF RTEMP( 實測溫度 ) <= STEMP( 設定溫度 ) SETB FANRLY ; 降溫開風扇 CLR HOTRLY ; 降溫關加熱器 $00 SJMP $0 CLR FANRLY ; 加溫關風扇 SETB HOTRLY ; 加溫開加熱器 $0 $000 RET DELAYADC: MOV R,#0 ; cycles 0 Pege.

19 $0 MOV R7,#0 ; cycles $0 DJNZ R7,$0 ; cycles DJNZ R,$0 ; cycles RET SHOWRTEMP: MOV A,RTEMP MOV B,#0 DIV AB SWAP A ORL A,B MOV C,ACC.0 MOV P.0,C MOV C,ACC. MOV P.,C MOV C,ACC. MOV P.,C MOV C,ACC. MOV P.,C MOV C,ACC.4 MOV P.4,C MOV C,ACC. MOV P.,C MOV C,ACC. MOV P.,C RET SHOWSTEMP: MOV A,STEMP MOV B,#0 DIV AB SWAP A ORL A,B MOV C,ACC.0 MOV P.0,C MOV C,ACC. MOV P.,C MOV C,ACC. Pege.

20 MOV P.,C MOV C,ACC. MOV P.,C MOV C,ACC.4 MOV P.4,C MOV C,ACC. MOV P.,C MOV C,ACC. MOV P.,C RET TIMEINT: ;T0 系統時間 push a ; Save Acc. push b push psw clr rs ; Select Bank setb rs0 CLR TR0 mov th0, #>(-0000) mov tl0, #<(-0000) SETB TIMEFLAG djnz ONESEC,$00 ;Check over sec. mov ONESEC,#0 ;reset counter SETB ONESECFLAG $00 SETB TR0 pop psw pop a pop b reti DELAY: MOV R,#00 ; cycles 0 $0 MOV R7,#0 ; cycles $0 DJNZ R7,$0 ; cycles DJNZ R,$0 ; cycles RET DELAY: Pege.0

21 MOV R,#0 ; cycles 0 $0 MOV R7,#0 ; cycles $0 DJNZ R7,$0 ; cycles DJNZ R,$0 ; cycles RET Pege.

22 三硬體電路. 電源開關變壓穩壓電源燈電路電路由市電提供 AC0V 輸入, 經由開關, 再經 0Vac To Vac 變壓器, 二極體 4004 及 000uF 電容作半波整流, 再經穩壓 IC 等產生 +V +V VR -V 等直流電, 此外當 DCV 供電時 LED 電源燈即亮電源開關變壓穩壓電源燈電路圖 AC0V AC0VIN AC0VIN AC0V to ACV AC AC ACVOUT O COM COM ACVOUT O IN4004 IN IN OUT 000u/V + GND -V 000u/V +V 7 70 I O I O 000U/V IN I O +V(VR) 0 +V() LED + G + G G 000U/V Pege.

23 . 0CPU 電路 0 為一 40PIN 之 CPU, 其 I/O 腳有 PIN. 第 40PIN 為電源輸入,0PIN 為接地腳 RST 腳 (PIN), 接一 0uF/V 電容及 K 電阻, 即可得 0uxK=0Ms 之 Reset 時間, 此時間可避免剛開機時電源尚不穩導致程式錯亂之情形. 第, PIN 為石英振盪器接腳, 提供程式執行時所須之時間脈波. RST 腳 (PIN), 接一 0uF/V 電容及 K 電阻, 即可得 0uxK=0Ms 之 Reset 時間, 此時間可避免剛開機時電源尚不穩導致程式錯亂之情形 4. 第.0.PIN 為外部記憶體控制腳, 本專題使用 0 內部記憶體, 故此 PIN 均未使用, 因此各接 0K 拉至 V. 第 -7 PIN 為溫度測量值七段顯示輸出腳. 第 0 PIN 為降溫風扇繼電器控制腳 7. 第 PIN 為加熱器繼電器控制腳. 第 PIN 為抽水馬達繼電器控制腳. 第 PIN 為低水位偵測輸入腳 0. 第 4 PIN 為溫度設定輸入腳. 第 7 PIN 為 ADC 讀寫控制腳. 第 4 PIN 為低水位偵測輸入腳. 第 -7 PIN 溫度設定值七段顯示輸出腳 4. 第 - PIN 為 ADC 資料腳 Pege.

24 Pege.4 0CPU 電路圖電路圖電路圖電路圖 : K D + 0U/V 0KRP OSC.0Mhz 4 7 GND OUT D7 D 0KRP 0KRP D D D4 D D0 0.u ATC EA XTAL/OSC XTAL RESET INT0 INT T0 T P0.0 P0. P0. P0. P0.4 P0. P0. P0.7 P.0 P. P. P. P.4 P. P. P.7 RD WR PSEN ALE TXD RXD VSS P.0/T P./TEX P. P. P.4 P. P. P.7

25 . 溫度測量值七段顯示電路 0 經由七段顯示器轉碼 IC, 將二進碼轉成七段顯示器碼, 控制二位七段顯示器, 顯示溫度測量值溫度測量值顯示電路圖 segLED a f cm e b g c d segLED a f cm e b g c d 4 0 0x7 0x7 0 4 TEST 0 4 HC4 a bc HC4 7 GND A Ḍ P4 P P 4 d ef g.ċ B P0 P P P 7 4 a bc GND A Ḍ d ef g.ċ B Pege.

26 4. 溫度設定值七段顯示電路 0 經由七段顯示器轉碼 IC, 將二進碼轉成七段顯示器碼, 控制二位七段顯示器, 顯示溫度設定值溫度設定值七段顯示電路圖 segLED a f cm e b g c d segLED a f cm e b g c d 4 0 0x7 0x7 0 4 HC4 SET P4 P P a bc 7 GND A Ḍ d ef g 4.Ċ B 0 4 a bc GND A Ḍ HC4 P P P0 P 7 4 d ef g.ċ B Pege.

27 . 溫度設定電路由 4 個按鈕設定四段溫度設定值, 當壓下按鈕, 可得 0V 輸入至 0; 當放開按鈕, 可得 V 輸入至 0 溫度設定電路圖 : 0KRP KEY 0KRP KEY 0KRP KEY 0KRP KEY4 Pege.7

28 . 水位偵測電路利用水中阻抗與空氣阻抗之變化並經電晶體放大訊問偵測水位水位偵測電路圖 Pege.

29 7. Relay 繼電器控制電路 0 控制一電晶體,ON(High) 時繼電器導通此時端子座輸出電源, OFF(Low) 時繼電器不通此時端子座無輸出電源, 四組 Relay 分別控制加熱器風扇加水馬達等電源, 以達打開或關閉之動作 Relay 繼電器控制電路圖 0KRP K N HEATER K FAN K RELAY VR 0KRP N RELAY VR V 0 0KRP N4004 PUMP RELAY VR Pege.

30 . 溫度感測及 ADC 轉換電路經由 AD0 溫度感測器感測溫度, 再經 TL07 OP 放大訊號, 最後由 ADC004A/D 轉換成數位值, 提供給 0 計算溫度感測及 ADC 轉換電路圖 ADC004 V 0K D0 D D D D4 D D D D0 D D D D4 D D D7 VI+ VI- CLKR CLK CS/ WR/ RD/ INTR/ AGND GNG k 0P 0k k V TL07 470uF/V + TEMP. AD0 Pege.0

31 Pege.. 整體電路圖整體電路圖整體電路圖整體電路圖 D7 K IN I O G 0k 0K 0KRP + 00u/V P KEY HC a bcd e fg GND A Ḍ. Ċ B N4004 0KRP 0 D WATER H/L 7-segLED b g c d a f cm e -V V VR 0KRP TEST D 7-segLED b g c d a f cm e FAN D +V() D TL07 D4 0KRP +V(VR) + 000U/V D0 0x7 0KRP HEATER 0x7 7 I O G D 0KRP P RELAY 0 D P + 470uF/V 000u/V SET RELAY 0 KEY AC0V RELAY 0 AC0V to ACV AC0VIN ACVOUT AC0VIN COM ACVOUT AC O AC COM O P0 P0 0x7 + k 7 IN OUT GND 0KRP ADC VI+ VI- CLKR CLK CS/ WR/ RD/ INTR/ AGND GNG D0 D D D D4 D D D7 K P4 K 0P 7-segLED b g c d a f cm e D N4004 LED 0k -V 0KRP K P IN4004 D4 HC a bcd e fg GND A Ḍ. Ċ B N4004 P + 000U/V I O G D KEY4 P P 0KRP HC a bcd e fg GND A Ḍ. Ċ B D7 ATC EA XTAL/OSC XTAL RESET INT0 INT T0 T P0.0 P0. P0. P0. P0.4 P0. P0. P0.7 P.0 P. P. P. P.4 P. P. P.7 RD WR PSEN ALE TXD RXD VSS P.0/T P./TEX P. P. P.4 P. P. P.7 +V PUMP P4 VR K VR OSC.0Mhz 4 7 GND OUT P P + 0U/V D0 K VR D HC a bcd e fg GND A Ḍ. Ċ B AD0 000u/V 0.u 7-segLED b g c d a f cm e TEMP. V D IN4004 0KRP 0x7 0KRP KEY P

32 0. 電路板 - 正. 電路板 - 反 Pege.

33 四參考資料. 劉銘中, 林宗烈,MCS- 單晶片原理與 I/O 應用, 儒林圖書公司, 年. 劉銘中, 張獻中,EM7P447S 微控制器原理與 I/O 應用, 儒林圖書公司, 年. 朱阿水, 控制實習, 全華科技圖書公司, 年 4. 蔡朝洋, 電子學實驗, 全華科技圖書公司, 年. 陳克群, 感測器原理與應用, 全華科技圖書公司, 年. 溫度感測 Pege.

34 五附錄操作說明整體圖當感測值高於設定風扇啟動降溫至設定後停止 Pege.4

35 當感測值低過設定值風扇則停止, 加熱器則啟動加熱至設定溫動停止拿起水位感測器, 假設未到達要求水位則啟動加水至水位感測器的位置 Pege.

36 假設水位感應裝置放在水族箱高 0~0 公分處水位在 0 公分以下水位在 0~0 公分之間加水器開啟關閉假設目前水溫 4 度風扇加熱器設定度開啟關閉設定度開啟關閉設定度關閉開啟設定 4 度關閉開啟材料表編號品名數量編號品名數量 (IC) 單晶片個 ADC004 個 70 個 TL07 個 7 個 4 HC4 4 個 4 7 個電晶體 SC 4 個 IC 腳座 (0X PIN) 個二極體 4004 個 IC 腳座 (0X PIN) 個 7 石英振盪器個 7 IC 腳座 (X PIN) 4 個.0MHZ 繼電器 ( V 驅動 ) 個 IC 腳座 (7X PIN) 4 個 LED( 發光二極體 ) 個 IC 腳座 (4X PIN) 個 0 扳動開關個 Pege.

37 0 電阻 0KΩ(/4W) 個端子座 ( P) 個電阻 0KΩ(/4W) 個按鍵 4 個電阻 KΩ(/4W) 個 7 段 LED 4 個電阻 KΩ(/4W) 個 4 V 風扇個 4 電阻 KΩ(/4W) 個變壓器個電阻 0Ω(/4W) 個水族用抽水馬達個 P 排阻個 7 水族用加熱器個 7 0K(/4W) 電解電 000uF/V 4 個 PC 板個電解電容個焊錫個 470uF/V 電解電容個 40 OK 線個 0 0uF/V 積層電容個 4 電源線 ( 含插頭 ) 個 0.uF/0V AD0 個 Pege.7

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dfgdafhdafhdafhdafh 逢甲大學自動控制工程學系專題製作專題論文數位式電子秤之研製 Design Study of Digital Electronic Weighing Sensor 指導教授 : 賴啟智學生 : 劉人豪俞仲維中華民國九十八年四月二十二日 ii . 誌謝本文承蒙賴啟智老師指導,