【正文】 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) XXII 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)完成了單片機(jī)對(duì)電熱水壺的控制。 在本次課程設(shè)計(jì)中 首先是硬件方案的確定， 接下來 是對(duì)系統(tǒng)整體電路中各子模塊電路的設(shè)計(jì)，包括檢測(cè)電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、 微控制器的工作電路、顯示電路 測(cè)量電路以及抗干擾的設(shè)計(jì) 。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。 無論是在硬件還是軟件設(shè)計(jì)上，我都遇到了不少的問題， 在克服困難的過程中，我學(xué)到了許多，特別是在課堂上學(xué)不到的 東西 。另一個(gè)重要電路是溫度 檢測(cè)和加熱控制電路，該電路完成了溫度信號(hào)的采樣和溫度的控制，并通過 A/D 轉(zhuǎn)換電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換將信號(hào)送到單片機(jī)的控制電路中。 8 0 5 5 初 始化開 始調(diào) 顯 示 子 程 序 并 熄 滅 子 程 序調(diào) 全 列 置 零 掃 描 子 程 序有 按 鍵 否 ?調(diào) 顯 示 子 程 序 延 時(shí) 約 1 0 m s調(diào) 全 列 置 零 掃 描 子 程 序確 有 按 鍵 ?定 位 鍵 號(hào)調(diào) 顯 示 子 程 序 并 熄 滅 子 程 序調(diào) 全 列 置 零 掃 描 子 程 序按 鍵 釋 放返 回6 列 完 序NNNYYNNYY 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) XXI 圖 43 程序流程圖 熄滅顯示器子程序，以防掃描鍵盤時(shí)，影響顯示器的顯示，因?yàn)轱@示器的位掃描線與鍵盤列掃描線共用。關(guān) 于詳細(xì)程序清單在此省略，圖 31 給出了主程序流程圖，顯示部分控制是通過定時(shí)器中斷來實(shí)現(xiàn)的。過一定的時(shí)間后， 電熱器件的工作電壓才達(dá)到額定電壓。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(shí)刻。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(shí)， R3 的值可由 30Ω改為 100Ω。 加熱電路和報(bào)警裝置 加熱電路 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) XVI 圖 361 加熱電路圖 電熱器件由雙向可控硅 KS 控制， KS 由光電耦合器 4N25 和晶體管 9013 觸發(fā)。 系統(tǒng)應(yīng)用 對(duì)于顯示部分，從 8255 輸出的顯示信息經(jīng) 74LS373 鎖存緩沖，用來對(duì) LED 的各段進(jìn)行段選，各位 LED 顯示器采用共陰極接法，通過控制陰極的電位來實(shí)現(xiàn)各位的選通。 動(dòng)態(tài)顯示方式需要較大的驅(qū)動(dòng)電流，所以一般都是通過驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng) LED 的。 要向每位顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方法。 3． LED 動(dòng)態(tài)顯示方式的原理 在多位 LED 顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在疫區(qū)，由一個(gè) 8 位 I/O 口控制，形成段選線的多路復(fù)用，而共陰極點(diǎn)火供養(yǎng)幾點(diǎn)分別由相應(yīng)的I/O 口線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。 N 根 LED 顯示器由N 根位選線和 8*N 根段選線。只要將一個(gè) 8 位并行輸出口語顯示塊的發(fā)光二極管因交相聯(lián)即可。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽極 LED 顯示塊的發(fā)光二極管陽極并接。 LED 顯示原理及顯示方式 1． LED 顯示器結(jié)構(gòu) LED 顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。 CPU 對(duì)鍵盤的掃描采用程序控制方式，一旦進(jìn)入鍵掃描狀態(tài) ,則反復(fù)地掃描鍵盤，等待用戶從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)。 3．鍵盤的工作方式 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵 盤掃描只是 CPU 的工作內(nèi)容之一。因此個(gè)按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將、列線信號(hào)配合起來并作適當(dāng)?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。行線通過上拉電阻接到 +5V 上。當(dāng)按鍵到達(dá) b 時(shí)，一旦與非門 2 的輸出端呈現(xiàn) 低電平時(shí)， RS 觸發(fā)器將出現(xiàn)狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)，此時(shí)， OUT2 端輸出為 1， OUT1 端輸出為 0， OUT1 又引回與非門 2 的一個(gè)輸入端，鎖住與非門 2，保證其輸出恒為 1，這樣即使按鍵出現(xiàn)抖動(dòng)，也不會(huì)影響 OUT2 的輸出，因此 OUT1 的輸出也恒為 0。此時(shí)即使由于按鍵的機(jī)械性能使按鍵因彈性抖動(dòng)而產(chǎn)生瞬間不閉合，只要按鍵不返回原始狀態(tài)，雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)不會(huì)發(fā)生改變，輸出保持為 0，不會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)的波形。為了確保按鍵的狀態(tài)，必須消除按鍵抖動(dòng)的影響，這也是按鍵抗干擾的主要的一個(gè)方面。 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) XI 圖 251 鍵盤抖動(dòng)波形圖 由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時(shí)也不會(huì)一下斷開。 8255 的編程如下： 各端口地址是： A 口地址： FF7CH B 口地址： FF7DH C 口地址： FF7EH 控制口地址： FF7FH 8255 的工作方式可由 CPU 寫入一個(gè)控制字到 8255 控制字寄存器來選擇。 8255 與 8051 的外部接口電路 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) X 圖 332 8255 與 8051 的外部接口電路 由上圖可以看出 8051 通過地址鎖存器與 8255 相連， 8255 的片選信號(hào) CS 及口地址選擇線 A0、 A1 分別由 8051 的 、 、 經(jīng)地址鎖存器 74LS373 后提供。 Vcc： +5V 電源線。 PA0— PA7： A 口的 I/O 線、 I/O 方向由命令字編程設(shè)定。 WR：寫選通信號(hào)輸入段。 IO/M： RAM/IO 口選擇信號(hào)輸入端。還有地址鎖存器和多路轉(zhuǎn)換的地址 /數(shù)據(jù)總線，可直接與 MCS51 單片微機(jī)相連接。 2．主要復(fù)位電路 （ 1）上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位組合電路：在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會(huì)使用上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，最常用的上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位組合電路為： 圖 324 上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位組合電路 在這兩種簡(jiǎn)單復(fù)位電路中，干擾容易串人復(fù)位端，在大多數(shù)情況下，不會(huì)造成單片機(jī)錯(cuò)誤復(fù)位，但會(huì)引起內(nèi)部某些寄存器錯(cuò)誤復(fù)位。通常接的外部信號(hào)一般為頻率低于 12MHZ 的方波信號(hào)。通道地址A， B， C 由數(shù)據(jù)總線 DB0， DB2， DB2 提供。 EOC 經(jīng)非門與 8051 相接， 0809 與 8051 采用中斷方式聯(lián)絡(luò)，外部中斷 1 服務(wù)子程序讀 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果，并啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換。 Vcc: 電源輸入端。在此輸出端供給一個(gè)有效信號(hào)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。 ALE 有效將三位地址 A、 B、 C 鎖存到地址鎖存器中。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(shí)序電路等。選擇不同的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，與單片機(jī)的接口電路要求不同，必須依芯片對(duì)控制電路的 要求設(shè)置，接口電路必 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) VI 須滿足這些要求。電流 1μ A/K 其輸出電壓為 100mV/℃，經(jīng)運(yùn)算放大器LM358 進(jìn)行 I/V 轉(zhuǎn)化后，再送入 A/D 轉(zhuǎn)換電路中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過微處理器處理即可送到 LED 顯示器顯示溫度。 Vo 的值為 Io 乘上 10K,以室溫 25℃而言 ,輸出值為 (10K298μA)。 3. 精度：經(jīng)過激光平衡調(diào)整， AD590 的校準(zhǔn)精度可達(dá) +和 ℃，全溫區(qū)范圍線性度可達(dá) +和 ℃（ AD590M）當(dāng)其在 10℃溫區(qū)范圍內(nèi)校正后測(cè)量，精度可達(dá) +和 ℃，在全溫區(qū)范圍內(nèi)（ 55~+145℃） 使用，精度也可高達(dá) +、 1℃。 3 電熱水壺控制系統(tǒng)的硬件 設(shè)計(jì) 溫度檢 測(cè)電路和 A/D 轉(zhuǎn)換器的電路 AD590 溫度傳感器的概念 AD590 是一種二端式的集成溫度傳感器。 三位數(shù)碼管在設(shè)置溫度操作時(shí)顯示當(dāng)前設(shè)置的溫度，另三位數(shù)碼管其余時(shí)間實(shí)時(shí)顯示電熱水壺中水的實(shí)際溫度。上電復(fù)位后，設(shè)置溫度