【正文】 關的放大器。圖2—5 K型熱電偶的放大電路和元件圖2－5是K型熱電偶的放大電路和元件。AD521測量放大器。假設該電路實現(xiàn)0～800℃所對應電勢的放大，根據(jù)表2－2所示的K型熱電偶的溫差電勢，在0℃時，溫差電勢0V，800℃。如果要求該放大電路對于0～800℃的溫差電勢，為配合之后的A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，在放大器AD521的輸出端輸出0～2000mV,那么。該增益只要調(diào)整RG就能達到，所以元件參數(shù)選為：RG=15KΩ。表2﹣1 熱電偶的溫差電勢類 型溫 度K(mV)J(mV)E(mV)T(mV)－200－1000＋100＋200＋300＋400＋500＋600＋700＋800＋900＋1000＋1100＋1200＋1300－＋0＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－0＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－0＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－0＋＋＋＋ MCS51單片機單片微型計算機（Single Chip Microputer）簡稱單片機，是指在一塊芯片上集成了中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、程序存儲器ROM或EPROM、定時器/計數(shù)器、中斷控制器及串型和并行I/O接口等部件。單片機主要應用于工業(yè)控制領域，用來實現(xiàn)對信號的檢測、數(shù)據(jù)的采集以及對應用對象的控制。它具有體積小、重量輕、價格低、可靠性高、耗電少和靈活機動等許多優(yōu)點。單片機是微型計算機的一個重要分支，特別適合用于智能控制系統(tǒng)?；诮?jīng)濟上的的考慮，以及本次設計的加熱爐的精度要求，選用AT89S52單片機作為中央處理器。AT89S52是MCS－51系列單片機的一種型號，在MCS－51系列單片機中還有80580380C31等。本設計采用MCS51單片機的AT89S52作為CPU, MCS51系列單片機有十多個品種. l MCS51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)MCS51系列單片機組成結(jié)構(gòu)中包含運算器、控制器、片內(nèi)存儲器、4個I/O口、串行口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件。SP是堆棧指針寄存器，PC是程序計數(shù)器，PSW是程序狀態(tài)字寄存器，DPTR是數(shù)據(jù)指針寄存器。 一個完整的計算機應該由運算器、控制器、存儲器（ROM及RAM）和I/O接口組成。一般微處理器（如Z80）只包括運算器和控制器兩部分。和一般為處理器相比，8051增加了四個8位I/O口、一個串行口、4KB ROM、128B RAM、很多工作寄存器及特殊功能寄存器（SFR）。各部分的功能簡述如下。① 中央處理單元（CPU）CPU是單片機的核心，是計算機的控制和指揮中心，由運算器和控制器等部件組成。a) 運算器：包括一個可進行8位算術(shù)運算和邏輯運算的單元ALU，8位的暫存器暫存器2，8位的累加器ACC，寄存器B和程序狀態(tài)寄存器PSW等。ALU：可對4位（半字節(jié)）、8位（一字節(jié)）和16位（雙字節(jié)）數(shù)據(jù)進行操作。能做加減、乘、除、加減BCD數(shù)十進制調(diào)整及比較等算術(shù)運算和與、或、異或、求補及循環(huán)移位等邏輯操作。ACC：累加器ACC經(jīng)常作為一個運算數(shù)經(jīng)暫存器2進入ALU的輸入端，與另一個來自暫存器1的運算數(shù)進行運算，運算結(jié)果又送回ACC。除此之外，ACC在8051內(nèi)部經(jīng)常作為數(shù)據(jù)傳送的中轉(zhuǎn)站。在指令中用助記符A來表示。PSW：程序狀態(tài)字寄存器，8位，用于指示指令執(zhí)行后的狀態(tài)信息，相當于一般微處理器的標志寄存器。PSW中各位狀態(tài)供程序查詢和判別用。B：8位寄存器，在乘、除運算時，B寄存器用來存放一個操作數(shù)，也用來存放運算后的一部分結(jié)果；若不做乘、除運算時，則可作為通用寄存器使用。b) 控制器：包括程序計算器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、振蕩器及定時電路等。② 存儲器8051片內(nèi)有ROM（程序存儲器，只能讀）和RAM（數(shù)據(jù)存儲器，可讀可寫）兩類，它們有各自獨立的存儲地址空間，與一般微機的存儲器配置方式很不相同。③ I/O接口8051有四個8位并行接口，即P0P3。它們都是雙向端口，每個端口各有8條I/O線，均可輸入/輸出。P0P3口四個鎖存器同RAM統(tǒng)一編址，可以把I/O口當作一般特殊功能寄存器來尋址。 MCS51系列單片機引腳MCS—51系列單片機芯片均為40個引腳，HMOS工藝制造的芯片采用雙列直插方式封裝，其引腳示意及功能分類。下面按引腳功能分為4部分敘述各引腳的功能。這40腳大致可分為：電源（VCC、VSS、VDD、VPD），時鐘（XTALXTAL2），I/O（P0—P3），地址總線（P0、P2），數(shù)據(jù)總線（BUS）和控制總線（ALE、RST、）6大部分。它們的功能簡述如下：1．主電源引腳Vcc（40腳）：接+5V電源正端。Vss（20腳）：接+5V電源地端。2．外接晶體引腳XTAL1和XTAL2XTAL1：引腳號19，內(nèi)部振蕩器外接晶振的一個輸入端。在使用外部振蕩源時，此端必須接地。XTAL2：引腳號18，內(nèi)部振蕩器外接晶振的另一個輸入端。在使用外部振蕩源時，此端用于輸入外部振蕩信號。XTAL2也是內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。當訪問外部程序器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當作一個時鐘向外輸出。如果單片機是EPROM，在編程其間， 將用于輸入編程脈沖。3．MCS51 輸入/輸出引腳MCS51單片機有4個I/O端口，共32根I/O線，4個端口都是準雙向口。每個口都包含一個鎖存器，即專用寄存器P0P3，一個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。為方便起見，我們把4個端口和其中的鎖存器都統(tǒng)稱P0P3。在訪問片外擴展存儲器時，低8位地址和數(shù)據(jù)由P0口分時傳送，高8位地址由P2口傳送。在無片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，這4個口的每一位均可作為雙向的I/O口使用。P0口：可作為一般的I/O口用，但應用系統(tǒng)采用外部總線結(jié)構(gòu)時，它分時作低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)總線用。P1口：每一位均可獨立作為I/O口。P2口：可作為一般I/O口用，但應用系統(tǒng)采用外部系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)時，它分時作為高8位地址線。P3口：雙功能口。作為第一功能使用時同P1口，每一位均可獨立作為I/O口。另外，每一位均具有第二功能，每一位的兩個功能不能同時使用。如表26示。4．MCS51控制線RST/Vpd（9腳）：RST即為RESET，Vpd為備用電源。該引腳為單片機的上電復位或掉電保護端。當單片機震蕩工作時，該引腳上將出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的高電平，這時可實現(xiàn)復位操作，使單片機回復到初始狀態(tài)。當Vcc發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳上可接備用電源Vpd（+5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。ALE/PROG（30腳）：地址鎖存有效信號輸出端。ALE在每個機器周期內(nèi)輸出兩個脈沖。在訪問片外程序存儲器期間，下降沿用于控制鎖存P0輸出端的低八位地址；在不訪問片外程序存儲器期間，可作為對外輸出的時鐘脈沖或用于定時目的。 PSEN（29腳）：片外程序存儲器選通信號輸出端，低電平有效。在從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機器周期內(nèi)該信號有效兩次，并通過數(shù)據(jù)總線P0口讀回指令或常數(shù)。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間，該信號將不出現(xiàn)。 EA/VPP（31腳）： EA為片外程序存儲器選通斷。該引腳有效（低電平）時，只選用片外程序存儲器，否則單片機上電或復位后選用片內(nèi)程序存儲器。對于片內(nèi)還有EPROM的機型，在編程期間，此引腳用作12V編程電源Vpp的輸入端。5．單片機外總線結(jié)構(gòu)微型計算機大多數(shù)CPU外部都有單獨的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線，而MCS—51單片機由于受到芯片管腳的限制，數(shù)據(jù)線和地址線（低8位）是復用的，而且是I/O口兼用。為了將它們分離開來，以便同單片機之外的芯片正確地相連，常常在單片機外部加地址鎖存器來構(gòu)成與一般CPU相類似的三總線，通常情況下，采用MCS51系列單片機的最小系統(tǒng)只能用于一些很簡單的應用場合，在此情況下直接使用單片機內(nèi)部存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時功能、中斷功能、I/O端口等，組成的應用系統(tǒng)的成本較低。單片機系統(tǒng)擴展的方法有并行擴展法和串行擴展法兩種。并行擴展法是利用單片機的三種線（AB、DB、CB）進行的系統(tǒng)擴展；串行擴展法是利用SPI三線總線或I2C雙總線的串行系統(tǒng)擴展。但是，一般串行接口器件速度慢，在需要高速應用的場合，還是并行擴展法占主導地位。綜上所述，MCS—51系列單片機的引腳作用可歸納為以下兩點：（1）單片機功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳都具有第2功能；（2）單片機對外呈3總線形式，由PP0口組成16位地址線；由P0口分時復用作為數(shù)據(jù)總線；由ALE、PSEN、RST、EA與P3口中的INT0、INTT0、TWR、RD共10個引腳組成控制總線。由于是16位地址線，因此，可使外部存儲器的尋址范圍達到64KB。 鎖存器74LS373簡介74LS373是一種帶輸出三態(tài)門的8D鎖存器，其中：1D～8D為8個輸入端。1Q～8Q為8個輸出端。G為數(shù)據(jù)打入端:當G為“1”時,鎖存器輸出端狀態(tài)(1Q～8Q)同輸入狀態(tài)(1D～8D)；當G由“1”變“0”時,數(shù)據(jù)打入鎖存器中。OE為輸出允許端。當OE＝0時,三態(tài)門打開。當OE＝1時,三態(tài)門關閉,輸出呈高阻。在MCS－51單片機系統(tǒng)中,經(jīng)常采用74LS373作為地址鎖存器使用。其中輸入端１Ｄ～８Ｄ接至單片機的Ｐ０口，輸出端１Ｑ～８Ｑ提供的是地址的低８位，Ｇ端接至單片機的地址鎖存器信號ＡＬＥ。輸出允許端OE接地表示輸出三態(tài)門一直打開?？偩€驅(qū)動器74LS244經(jīng)常用作三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，74LS244為單向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，而74LS244為雙向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。單向的內(nèi)部有8個三態(tài)驅(qū)動器，分成兩組，分別由控制端1G和2G控制；雙向的有16個三態(tài)驅(qū)動器，每個方向8個。在控制端G有效時（G為低電平），由DIR端控制驅(qū)動方向；DIR為“1”時方向從左到右（輸出允許），DIR為“0”時方向從右到左（輸入允許）。P2口如外接總線驅(qū)動器,它的兩個控制端1G和2G均接地，相當于8個三態(tài)門均打開，數(shù)據(jù)從P2口到A8~A15端直通，也就是說。此處采用74LS244純粹是為了增加驅(qū)動能力而不加任何控制。 單片機I/O口的擴展、8155接口電路8155是Intel公司研制的通用I/O接口芯片。MCS51和8155相連不僅可為外部設備提供兩個8位I/O端口（A口和B口）和一個6位（C口），而且也可為CPU提供一個256字節(jié)RAM存儲器和一個14位的定時器/計數(shù)器，所以8155廣泛用于MCS51系統(tǒng)中。MCS51單片機可以和8155直接連接而不需要任何外加邏輯器件，就可為系統(tǒng)增加256個字節(jié)片外RAM、22位I/O口線以及一個14位定時器。P0口輸出的低8位地址不必再另加鎖存器，可直接與8155的AD0AD7相連，既可作低8位地址總線，又可作數(shù)據(jù)總線。從P0口傳送過來的地址信息在ALE的作用下在8155內(nèi)部被鎖存。高8位地址由及IO/的地址控制線決定，因此在圖中的連接狀態(tài)下，可以確定各個端口的地址：RAM的地址范圍：FC00H~FCFFH命令/狀態(tài)口： FD00H； PA口： FD01H；PB口： FD02H； PC口： FD03H；定時器低8位： FD04H； 定時器高8位：FD05H8155在單片機應用系統(tǒng)中是16位地址數(shù)據(jù)，其高8位由片選線提供，而低8位地址為片內(nèi)地址。當IOM/=0時，單片機對8155內(nèi)RAM讀/寫，RAM低8位編址為00~FFH；當IO/M=1時，單片機對8155中的I/O口進行讀/寫。AT89S52與8155的連接如圖和鍵盤顯示連接圖如圖26所示。圖2 8255接口電路(1)三個8位的I/O接口：A口、B口、C口A口具有一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器和一個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器?？删幊虨?位輸入/輸出或雙向寄存器。B口具有一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器和一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器?？删幊虨?位輸入/輸出寄存器，但不能雙向輸入/輸出。C口具有一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器和一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。C口可分作兩個4位口使用。它除了作為輸入/輸出口外，還可以作為A口、B口選通方式工作時的狀態(tài)控制信號。(2)讀/寫控制邏輯讀/寫控制邏輯的功能用于管理所有的數(shù)據(jù)、控制字或狀態(tài)字的傳送。它接收來自 CPU的地址信息及一些控制信號來控制各個口的工作狀態(tài)，這些控制信號有：CS：片選信號端，低電平有效。RD：讀選通信號端，低電平有效WR：寫選通信號端，低電平有效RESET：復位信號端，高電平有效。AA0（端口選擇信號）：它們與RD、 WR信號配合用來選擇端口及內(nèi)部控制寄存器，并控制信息傳送的方向，（3）A組和B組的控制電路這是兩組根據(jù)CPU命令控制8255A 工作方式的電路。每組控制電路從讀、寫控制邏輯接收各種命令，從內(nèi)部數(shù)據(jù)總線接收控制字（指令），并發(fā)出適當?shù)拿畹较鄳亩丝??！。两M控制電路控制Ａ口及C口的高４位。B組控制電路控制B口及C口的低４位。（4）數(shù)據(jù)總線緩沖器這是一個雙向三態(tài)的８位緩沖器，用于與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線直接相連，以實現(xiàn)CPU和8255A間傳送信息。、LED電路的設計一、LED數(shù)碼顯示器的接口電路實際使用的LED數(shù)碼顯示器位數(shù)較多,為了簡化線路、降低成本，大多采用以軟件為主的接口方法。對于多位LED數(shù)碼顯示器，通常采用動態(tài)掃描顯示方法，即逐個地循環(huán)地點亮各位顯示器。這樣雖然在任一時刻只有1位顯示器被點亮，但是由于人眼具有視覺殘留效應，看起來與全部顯示器持續(xù)點