【正文】 地點：1701709 教室課程設(shè)計題目：溫控水壺模擬裝置一、課程設(shè)計目的本課程設(shè)計的目的在于培養(yǎng)學(xué)生運用已學(xué)的微機控制技術(shù)的基礎(chǔ)知識和基本理論，加以綜合運用，進行微機控制系統(tǒng)設(shè)計的初等訓(xùn)練，掌握運用微機控制技術(shù)的原理、設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計步驟，為從事相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計或今后的工作需要打下良好的基礎(chǔ)。5． 設(shè)計過程考核和成績在教師手冊中有記載。該設(shè)計考核教研室主任審核，主管院長審批備案。2． 成績評定采用五級分制，即優(yōu)、良、中、及格、不及格。課程設(shè)計報告內(nèi)容課程設(shè)計報告內(nèi)容、格式各專業(yè)根據(jù)專業(yè)不同統(tǒng)一規(guī)范，經(jīng)教研室主任審核、主管院長審批備案。二、課程設(shè)計內(nèi)容（包括技術(shù)指標(biāo)）1．對于常規(guī)的電熱水壺，只要接通電源，就開始加熱，直到水沸騰后通過蒸汽來產(chǎn)生聲音報警。針對以上不足，在本設(shè)計方案中，用 MC51 單片機作為控制芯片，管理整個電熱水壺的工作情況，構(gòu)成了一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，而且增加了三個按鍵和六位數(shù)碼管顯示。當(dāng)每次電源接通后，只有按鍵按下過之后，電熱水壺才開始加熱，這樣，可以防止電源誤接通時電熱水壺一直加熱，引發(fā)事故。3．設(shè)計報告正文中應(yīng)包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主要的測試結(jié)果。通過電加熱電路對水進行加熱，并對水的溫度進行采樣，采樣信號通過ADC0809 將數(shù)字量送入單片機系統(tǒng)，經(jīng)微機處理后，結(jié)合鍵盤控制實現(xiàn) LED 顯示，并可實現(xiàn)對水的溫度的控制和超過水溫的報警系統(tǒng)。這種設(shè)計有下面幾個方面的不足：1)如水壺中沒水，電源誤接通時也會一直加熱，容易引起事故。它的工作情況和常規(guī)的熱水壺相比，有下面幾個方面的特點：1)有三個按鍵，可用來設(shè)置希望加熱到的溫度即報警的溫度。3)當(dāng)加熱到設(shè)置溫度時，單片機會控制停止加熱，并通過蜂鳴器給出聲音提示。并對其中部分電路編制子程序，以及相應(yīng)的軟件設(shè)計。3)經(jīng)過激光平衡調(diào)整，AD590 的校準(zhǔn)精度可達+℃，全溫區(qū)范圍線性度可達+℃（AD590M）當(dāng)其在 10℃溫區(qū)范圍內(nèi)校正后測量，精度可達+℃，在全溫區(qū)范圍內(nèi)（55~+145℃）使用，精度也可高達+、1℃。溫度檢測電路由溫度傳感器 AD590 等組成，直接輸出電流 1μA/K，輸出電壓為 100mV/℃，經(jīng)運算放大器 LM358 進行 I/V 轉(zhuǎn)化后，再經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換通道送到微處理器中，RRR2 用于相互配合調(diào)節(jié)溫度測量的滿刻度值。在前向通道必須配置 A/D 轉(zhuǎn)換電路時，首先考慮的是能否選用帶有 A/D 的單片機，本系統(tǒng)中無法選擇單片機片內(nèi)有 A/D 部件，則必須在前向通道中配置 A/D 接口。本系統(tǒng)中采用逐次逼近法 A/D 轉(zhuǎn)換器電路原理。無論哪種情況，均應(yīng)繼續(xù)比較下一位，直到最末位為止。片內(nèi)有 8 路模擬開關(guān)、模擬開關(guān)的地址鎖存與譯碼電路、比較器 、256R 電阻 T 型網(wǎng)絡(luò)、樹狀電子開關(guān)、逐次逼近寄存器 SAR、三態(tài)輸出鎖存，緩沖器、控制與時序電路等。ALE 有效將三位地址 A、B、C 鎖存到地址鎖存器中。在此輸出端供給一個有效信號則打開三態(tài)輸出鎖存緩沖器，把轉(zhuǎn)換后的結(jié)果送至外部數(shù)據(jù)線。Vcc: 電源輸入端。在由于 A/D0809 具有鎖存的 TTL 三態(tài)輸出，它的八條數(shù)據(jù)線和 8051 的八條數(shù)據(jù)線相連，采用線性選址法，其口地址為 DFFFH。128/256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存貯器。1 個全雙工串行 I/O 口。圖 8051 的引腳圖圖 單片機的片外總線結(jié)構(gòu)圖由圖 可以看到，單片機的引腳除了電源、復(fù)位、時鐘接入、用戶 I/O 口外，其余管腳都是為了實現(xiàn)系統(tǒng)擴展而設(shè)置的。 振蕩電路和時鐘電路振蕩電路和單片機內(nèi)部的時鐘電路一起構(gòu)成了單片機的時鐘方式，根據(jù)硬件不同，連接方式分為內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本系統(tǒng)中重點講到的是外部時鐘方式。這時可在復(fù)位引腳上接一個去耦電容。兩個為片內(nèi)的定時器/計數(shù)器溢出時產(chǎn)生的中斷請求（用 TF0、TF1 做標(biāo)志） ；另外一個為片內(nèi)串行口產(chǎn)生的中斷請求（TI 或 RI） 。另一個則指出正在服務(wù)于 低優(yōu)先級中斷，并阻止除高優(yōu)先級中斷以外的其他中斷的響應(yīng)。 74LS373 地址鎖存器芯片介紹由于 MCS51 單片機的 P0 口是分時復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線,因此在進行程序存儲器擴展時，必須利用地址鎖存器將地址信號從地址/數(shù)據(jù)總線中分離開來。當(dāng)用 74LS373 作為地址鎖存器時,它們的鎖存控制端 G 和 STB 可直接與單片機的鎖存控制信號端 ALE 相連,在 ALE 下降沿進行地址鎖存。圖 8255 的引腳圖AD0—AD7：三態(tài)地址/數(shù)據(jù)總線。RD：讀選通信號輸入端。RESET：復(fù)位信號輸入段。PC0—PC7：C 口的 I/O 線，或 A 口和 B 口的狀態(tài)控制信號線。8255 片內(nèi) 256*8 位靜態(tài) RAM，在速度上與 MCS51 完全匹配。8255 的復(fù)位端與 8051 的復(fù)位端相連，都接到 8051 的復(fù)位電路上。 單片機的抗干擾電路 光電隔離抗干擾的簡介單片機測控系統(tǒng)的開關(guān)信號，往往是通過芯片給出的低壓電流如 TTL 電平信號，這種電平信號一般不能直接驅(qū)動外設(shè)，而需經(jīng)接口轉(zhuǎn)換等手段處理后才能用于驅(qū)動設(shè)備開啟或關(guān)閉，如不加隔離可能會串到測控系統(tǒng)中造成系統(tǒng)誤動作或損壞：因此在接口處理中亦應(yīng)包括隔離技術(shù)。工程上常用的隔離方法有光電隔離器、變壓器、繼電器和集成組件等，而光電隔離器有獨特優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用。光敏三極管接收光以后便導(dǎo)通。 光電隔離的電路在一般微機控制系統(tǒng)中，由于大都采用 TTL 電平，不能直接驅(qū)動發(fā)光二極管，所以通常加一個驅(qū)動區(qū)，如 7406 和 7407 等。利用光電隔離器也可完成電平轉(zhuǎn)換，微機控制技術(shù)課程設(shè)計（論文）12其轉(zhuǎn)換后的輸出電平與其供電電壓值有關(guān)，而與光隔輸入端無關(guān)。因而，在閉合和斷開的瞬間均伴隨著一連串的抖動，抖動時間的長短由按鍵的機械特性決定，一般為 5~10ms，這是一個很重要的時間參數(shù)，在很多場合都要用到。 按鍵接口電路的消抖措施微機控制技術(shù)課程設(shè)計（論文）13消除按鍵抖動影響通常有硬件、軟件兩種方法。這一點很容易通過分析 RS 觸發(fā)器的工作過程得到驗證。同樣，在松開按鍵的過程中，只要一接通 a，輸出為 1，在接通 a 的過程中，即使產(chǎn)生了彈性抖動，只要按鍵不與按鍵 b 發(fā)生接觸，RS 觸發(fā)器的輸出將保持不變。平時無按鍵動作時，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。2)按鍵的識別方法矩陣鍵盤按鍵的識別方法分兩步進行：第一步，識別鍵盤有無鍵被按下；第二步，如果有鍵被按下，識別出具體的按鍵。CPU 在忙于各項工作任務(wù)時,如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。而在執(zhí)行鍵入命令或處理輸入數(shù)據(jù)過程中，CPU 將不再響應(yīng)鍵入要求，直到 CPU 返回重新掃描鍵盤為止。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是 7 段LED。微機控制技術(shù)課程設(shè)計（論文）15通常的 7 段 LED 顯示塊中有 8 個發(fā)光二極管，故也有人叫做 8 段顯示器。8 位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符，通常將控制發(fā)光二極管的 8 位字節(jié)數(shù)據(jù)成為段選碼。根據(jù)顯示方式不同，為選線與段選線的連接方法不同。8 位 LED 動態(tài)顯示電路只需要兩個 8 位 I/O 口。即在每一瞬間只使某一位顯示相應(yīng)字符?，F(xiàn)實的亮度同驅(qū)動電流大小、電亮?xí)r間和關(guān)斷時間有關(guān)，調(diào)整電流大小和時間參數(shù)（掃描頻率） ，可以控制LED 顯示亮度并穩(wěn)定顯示。初始時，將列選擇線置為高電平，當(dāng)有按鍵按下時，列選擇線的電位取決于列選擇線，通過相應(yīng)行的電平狀態(tài)判斷有無按鍵按下，可以通過鍵盤的配合來調(diào)節(jié)溫度的設(shè)定值。電阻 R3 的作用是限制觸發(fā)電流，當(dāng)雙向可控硅 KS 的功率較小時，R3 的值可由 30Ω 改為 100Ω。把 INTO 和 INT1 產(chǎn)生的中斷綜合處理，即可得到電源電壓過零的時刻。過一定的時間后，電熱器件的工作電壓才達到額定電壓。圖 31 給出了主程序流程圖，顯示部分控制是通過定時器中斷來實現(xiàn)的?？刂谱帧刂萍拇嫫鱉OV DPTR,0FF7CH 。要輸出的數(shù)據(jù) DATA1→AMOVX DPTR,A 。將 DATA2 送 C 口輸出 對端口 C 的置位/復(fù)位8255 的 C 口 8 位中的任一位，均可用指令來置位或復(fù)位?？刂谱帧刂瓶? ?？刂谱帧鶤MOVX DPTR,A 。8255PA、PA、PB 口為輸出，PC 口為輸入 MOV DPTR，F(xiàn)F7CH 。第 1 位 LED 的位選碼 7FH MOV A，R3AGAIN： MOV DPTR，7F01H 。取段選碼表首址 MOVC A，A+DPTR 。延時 1ms INC R0 。繼續(xù)顯示下一位OUT： RET 。顯示 A，B，CDB 5EH，79H，71H 。程序如下：KEYSUB： MOV A，00000011B ；8255PA、PB 口輸出，PC 口輸入 MOV DPTR，F(xiàn)F7FH ；控制字地址送 DPTR MOVX DPTR，A ；向 8255 輸出控制字BEGIN： ACALL DIS ；調(diào)顯示子程序 ACALL CLEAR ；清零顯示器，即熄滅 ACALL CCSCAN ；全列置零掃描，判有無按鍵按下 JNZ INK1 ；有鍵按下，轉(zhuǎn) INK1AJMP BEGIN INK1： ACALL DIS ；調(diào)顯示子程序，延時 8~9msACALL DL1ms ACALL DL1ms ；共延時約 10ms 去抖 ACALL CLEAR ；熄滅顯示器微機控制技術(shù)課程設(shè)計（論文）22 ACALL CCSCAN ；全列置零掃描，判是否確有按鍵按下JNZ INK2 ；確有鍵按下，轉(zhuǎn) INK2 AJMP BEGIN ；抖動引起，轉(zhuǎn)回 BEGIN INK2： MOV R2，0FEH ；掃描第 1 列，置第 1 列為 0 MOV R4，00H ；列號送 R4COLUM： MOV DPTR，F(xiàn)F7DH ；指向 PB 口 MOV A，R2 ；掃描碼送 A MOVX DPTR，A ；輸出掃描碼 INC DPTR INC DPTR ；指向 PC 口 MOVX A，DPTR ；讀出 PC 口 POP AKON： ACALL DIS ；調(diào)顯示，等待按鍵釋放 ACALL CLEAR ；熄滅顯示 ACALL CCSCAN ；判按鍵是否仍按下 JNZ KON ；鍵未釋放，繼續(xù)等待 POP A ；恢復(fù)鍵號到 A 中 RET ；返回NEXT： INC R4 ；列號加 1 MOV A，R2 ；列掃描碼送 A JNB ，KERR ；全 6 列掃完，無按鍵，為干擾，轉(zhuǎn) KERR MOV A，R2KERR： AJMP BEGIN ；繼續(xù)等待鍵輸入全列置零掃描子程序，以判定鍵盤是否存在某一鍵被按下，如無按鍵，A 中返回零。如亮度不理想，可以調(diào)整 P0 口的電阻的大小，一般情況下取 200 歐姆電阻即可獲得滿意的亮度效果。整個系統(tǒng)的關(guān)鍵電路是單片機控制電路，該電路是整個控制的核心，完成信號的輸入和輸出的轉(zhuǎn)換。不過通過這次的課程設(shè)計讓我的知識也增長了不少。不僅在理論上，知道課本的理論知識的最要性，而且也知道實踐如何運用理論，理論聯(lián)系實踐。給自己不斷的充電，增值。感謝我的同組同學(xué)對我的鼓勵和支持，讓我克服設(shè)計過程中的困難?？刂萍拇嫫鞯刂贰鶧PTRMO