基于MXT8051的湿度、温度以及CO浓度自动调节系统

　　引言

　　MXT8051单片机是以高速单指令周期8051 为核的MCU。电路拥有丰富的外设，包括PWM、UART、WDT、Timer 等，大容量存储器，内嵌32Kx8 可在线编程flash，10 位AD，8 位DA，若干OP，36x4 LCD driver、POR、LDO 以及可编程增益放大器(PGA)等模拟电路。电路集成片上调试系统，通过标准JTAG接口，快速诊断复杂SoC，该调试系统具有不占用任何硬件资源，支持全速运行、单步运行、硬件断点、软件断点以及观察内部特殊功能寄存器、程序指针和内部RAM 等功能。上位机通过标准JTAG 接口以及用户定义指令执行在线编程和在线调试。同时提供调试和编程软件包。

　　MXT8051丰富的片上资源最大限度地减少了外部元件的使用。使得在设计高集成度、低成本和低功耗的控制电路时具有更多的选择。本文充分利用MXT8051的片上资源外接了DHT11来进行温湿度检测，TGS2442进行CO的检测。LCD显示采用时代民芯的段位LCD显示，串行通讯采用MAX232。排风系统由交流电机控制子系统和PWM控制直流风扇子系统组成。

　　硬件设计

　　总系统设计

　　图1所示为该应用的总体框图。电源供电同时检测系统给各元件供电。MXT8051的IO口通过隔离驱动电路驱动开关管来控制开关管的通断。电机的供电电压、电流经检测电路再通过MXT8051的10位AD转换进行检测。MXT8051根据检测到的电压电流数据进行滤波等算法处理，应用PID控制算法，改变IO输出的相角以及占空比以便调整电机的转速和转矩。

　　电源供电以及检测系统

　　电源系统直接通过市电供电，通过变压器以及整流桥转换成直流低压，以供给转换芯片进行电压变换。同时，也可以采用UC3844等应用广泛的开关电源芯片电路将市电交流电转换成12V直流电。另外，还可以采用整流桥加稳压二极管稳压的方式直接降压以降低成本。由于MB39A136具有内置过压、低压、过流、过温保护，MB39A136输入的范围为4.5V～25V，通过MB39A136双通道转换成5V及3.3V输出，以便给MXT8051、检测电路和隔离电路供电以及LCD显示电路。电源电压检测电路采用MB3771，用MB3771来检测5V及3.3V，当电压低于设定值时发出RESE信号以重启MXT8051，从而避免由于电压低而造成的误操作。

　　母线零电压、主回路电流检测以及开关管开关相角控制

　　电压过零检测最简单的方法就是测量主回路电压极性的变化，如图2所示。电源线输入电压大于0.7V时，输出低电平到MXT8051的INT0，中断触发可设虽为下降沿触发。计时采用MXT8051的TIMER0方式2 8位自动重装载模式，TMOD寄存器的GATE=1，计数器时钟采用系统时钟以便可达到1ms的精度。当TR0=1和INT0同时为1时开始计数。INT0中断服务程序中读出TL0的度数即为高电平脉冲的宽度，此脉冲宽度时间即为交流电压半个周期的时间。

　　如图3所示，电流检测采用主回路中接入串联检测电阻，采用双向电流检测器MAX9918/MAX9920。电阻两端分别接入MAX9918/MAX9920的RS+及RS-端，经过MAX9918/MAX9920电平转换以及放大滤波等环节，得出适合接入MXT8051的AD转换电平，从而得出主回路的电流值。MXT8051中AD参考电压为1.26V，因此MAX9918/MAX9920输出最大为1.26V，本系统中用AIN0进行AD转换以测量主回路电流。查询AD转换值，检测供电电压过零以及负载电流的值来控制触发晶闸管的开关时刻，可进行相角控制以控制电机的不同转速。此电路稍经修改就可以用于其它许多类似的场合。