【正文】 快 10倍，可存取 64KB 存儲器，使用了基于 6微米技術的 6000 個晶體管，處理速度為 （ Million Instructions Per Second ）。 1975 年 4 月， MITS 發(fā)布第一個通用型 Altair 8800，售價 375 美元，帶有 1KB存儲器。這是世界上第一臺微型計算機。 1976年 intel 公司研制出 MCS48 系列 8位的單片機，這也是單片機的問世。 Zilog 公司于 1976 年開發(fā)的 Z80 微處理器，廣泛用于微型計算機和工業(yè)自動控制設備。當時， Zilog、 Motorola 和 Intel 在微處理器領域三足鼎立。 20 世紀 80 年代初， Intel 公司在 MCS48系列單片機的基礎上，推出了 MCS51系列 8位高檔單片機。 MCS51 系列單片機無論是片內(nèi) RAM 容量， I/O 口功能，系統(tǒng)擴展方面都有了很大的提高。 以 8位單片機的推出作為起點，單片機的發(fā)展歷史大致可分為以下幾個階段： 湖北文理 學院 畢業(yè)設計（論文）報告紙 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 2 （ 1）第一階段（ 19761978）：單片機的探索階段。以 Intel 公司的 MCS – 48為代表。 MCS – 48 的推出是在工控領域的控索，參與這一探索的公司還有 Motorola 、Zilog 等，都取得了滿意 的效果。這就是 SCM 的誕生年代，“單機片”一詞即由此而來。 （ 2）第二階段（ 19781982）單片機的完善階段。 Intel 公司在 MCS – 48 基礎上推出了完善的、典型的單片機系列 MCS – 51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機體系結(jié)構(gòu)。 ①完善的外部總線。 MCS51 設置了經(jīng)典的 8 位單片機的總線結(jié)構(gòu)，包括 8位數(shù)據(jù)總線、 16 位地址總線、控制總線及具有很多機通信功能的串行通信接口。 ② CPU 外圍功能單元的集中管理模式。 ③體現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。 ④指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。 （ 3）第三階段（ 19821990）： 8 位單片機的鞏固發(fā)展及 16 位單片機的推出階段，也是單片機向微控制器發(fā)展的階段。 Intel 公司推出的 MCS – 96系列單片機，將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機的微控制器特征。隨著 MCS – 51系列的廣應用，許多電氣廠商競相使用 80C51為內(nèi)核，將許多測控系統(tǒng)中使用的電路技術、接口技術、多通道 A/D 轉(zhuǎn)換部件、可靠性技術等應用到單片機中，增強了外圍電路功 能，強化了智能控制的特征。 （ 4）第四階段（ 1990— ）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機在各個領域全面深入地發(fā)展和應用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強運算能力的 8位 /16 位 /32位通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。 單片機的發(fā)展趨勢 縱觀單片機的發(fā)展過程，可以預示單片機的發(fā)展趨勢，大致有： 1．低功耗 CMOS 化 MCS51 系列的 80C51 推出時的功耗達 120mW，而現(xiàn)在的單片機普遍都在 100mW 左右，隨著對單片機功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個單片機制造商基本都采用了CMOS(互補金屬氧化物 半導體工藝 )。 CMOS 雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而 CHMOS 則具備了高速和低功耗的特點，更適合于在要求低功耗像電池供電的應用場合。所以這種工藝將是今后一段時期單片機發(fā)展的主要途徑。 2．微型單片化 湖北文理 學院 畢業(yè)設計（論文）報告紙 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 3 常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器 (CPU)、隨機存取數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、只讀程序存儲器 (ROM)、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強型的單片機集成了如 A/D 轉(zhuǎn)換器、 PMW(脈寬調(diào)制電路 )、 WDT(看門狗 )、有些單片機將 LCD(液晶 )驅(qū)動電路都集 成在單一的芯片上，這樣單片機包含的單元電路就更多，功能就越強大。 3．主流與多品種共存 現(xiàn)在雖然單片機的品種繁多，各具特色，但仍以 MCS51為核心的單片機占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有 PHILIPS 公司的產(chǎn)品， ATMEL 公司的產(chǎn)品和中國臺灣的WinBond 系列單片機 [2]。 湖北文理 學院 畢業(yè)設計（論文）報告紙 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 4 2 系統(tǒng) 總體設計 硬件總體設計 溫度傳感器 ad590 將 采集到的 溫度信息變換為 電流信號，經(jīng)電阻轉(zhuǎn)化為 模擬電壓信號后， 經(jīng)放大器 op07 電路 將電壓信號放大到單片機可以處理的范圍內(nèi)， 經(jīng)過adc0809 的轉(zhuǎn)換，送到單片機 STC89C51內(nèi)處理。當溫度在所設定值范圍時，綠燈亮，這時持續(xù)加熱，當溫度超過范圍時，繼電器常開開關吸合，紅燈亮，停止加熱，對應設計框圖如下 21所示。 圖 21 設計框圖 硬件系統(tǒng)子模塊 (1) 單片機最小系統(tǒng)電路部分 (2) 數(shù)碼管溫度顯示和運行指示燈電路部分 (3) 溫度采集電路部分 (4) 報警部分 軟件總體設計 良好的設計方案可以減少軟件設計的工作量，提高軟件的通用性，擴展性和可讀性。 本系統(tǒng)的設計方案和步驟如下： 溫度采集單元 信號放大單元 A/D 轉(zhuǎn)換單元 STC89C51 數(shù)碼管顯示 報警器 湖北文理 學院 畢業(yè)設計（論文）報告紙 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 5 (1) 根 據(jù)需求按照系統(tǒng)的功能要求，逐級劃分模塊。 (2) 明確各模塊之間的數(shù)據(jù)流傳遞關系，力求數(shù)據(jù)傳遞少，以增強各模塊的獨立性，便于軟件編制和調(diào)試。 (3) 確定軟件開發(fā)環(huán)境，選擇設計語言，完成模塊功能設計，并分別調(diào)試通過。 (4) 按照開發(fā)式軟件設計結(jié)構(gòu)，將各模塊有機的結(jié)合起來，即成一個較完善的系統(tǒng)。 首先接通電源系統(tǒng)開始工作，系統(tǒng)開始工作后，通過按鍵設定溫度值的上限值和下限值，確定按鍵將設定的溫度值存儲到指定的地址空間， 溫度傳感器 開始實時檢測，調(diào)用顯示子程序顯示檢測結(jié)果，調(diào)用比較當前顯示溫度值與開始設定的溫度值 比較，如果當前顯示值低于設定值就通過繼電器起動加熱裝置，直到達到設定值停止加熱，之后進行保溫，如果溫度高于上限進行報警。 湖北文理 學院 畢業(yè)設計（論文）報告紙 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 6 3 硬件 系統(tǒng) 設計 元器件選型 溫度傳感器 如何根據(jù)具體的測量目的，測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，這是自動測量與控制領域從事研究和開發(fā)的人們必然要碰到，也首先要解決的問題。傳感器一旦確定，與之相配套的測量方法和測試系統(tǒng)及設備也就可以確定了。測量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。 合理選擇傳感器，就是要根據(jù)實際的需要與可能，做到有的放矢，物盡其用， 達到實用、經(jīng)濟、安全、方便的效果。為此，必須對測量的目的，測量對象，使用條件等方面有較全面的了解，這是考慮問題的前提。 本次設計采用 AD590 溫度傳感器，其性能指標如下： ⑴流過器件的電流等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度值 ⑵測量范圍是 50176。 C到 150176。 C ⑶電壓范圍為 4V到 30V ⑷精度高，非線性誤差僅為177。 176。 C ⑸ AD590 為直流型傳感器溫度每變化 1176。 C其電流變化 1uA，在 35176。 C和 95176。 C時 輸出電流分別為 和 [1] 數(shù)碼管 數(shù)碼管可以分為共陽極和共陰極 數(shù)碼管兩種，共陽極就是把所有 led的陽極鏈接到共同接點 ,而每個 led 的陰極分別為 a,b,c,d,e,f,g,及 dp（小數(shù)點）；共陰極則是把所有 led的陰極接到共同接點上 ，而每個 led的陽極分別為 a,b,c,d,e,f,g及 dp(小數(shù)點 )，如下圖所示，可以通過控制各個 led 的亮滅來顯示數(shù)字。而本次畢業(yè)設計采用共陽極數(shù)碼管。 數(shù)碼管各段分布如圖 31 所示。 湖北文理 學院 畢業(yè)設計（論文）報告紙 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 7 圖 31 數(shù)碼管各段標注 共陰極與共陽極接線圖如圖 32 所示。 D11N91 4D21N91 4D31N91 4D41N91 4D51N91 4D61N91 4D71N91 4D81N91 4D91N91 4D 1 01N91 4D 1 11N91 4D 1 21N91 4D 1 31N91 4D 1 41N91 4D 1 51N91 4D 1 61N91 4 圖 32 共陰極與共陽極數(shù)碼管 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809是美國國家半導體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8 通道， 8位逐次逼近式 a/d 轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部有一個 8 通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉(zhuǎn)換。是目前國內(nèi)應用最廣泛的 8位通用 A/D 芯片。 Adc0809 的引腳電路如圖 33所示。 2 1 M S B21A DD B24A DD A25A DD C23V RE F ( + )12V RE F ( )16I N31I N42I N53I N64I N75S T A RT62 58E O C7O UT P UT E NA B L E9CLO C K10V C C112 220G ND132 7142 6152