【正文】 方式 2。 8255A 工作方式的選擇是通過(guò)控制口輸入控制字的方式實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)將端口 A 定義為方式 1 或方式 2 或?qū)⒍丝?B 定義為方式 1 時(shí)，要求使用端口C 的某些位作控制用，這時(shí)需要使用一個(gè)專門的置位 /復(fù)位控制字來(lái)對(duì)控制端口 C 的26 各位分別進(jìn)行置位 /復(fù)位操作。本設(shè)計(jì)采用的是方式 1 工作方式。本設(shè)計(jì)選用的是 “3 8” 譯碼器 74LS138，具有 3 個(gè)選擇輸入端，可組合成 8 種輸入狀態(tài)。當(dāng)鍵盤上沒(méi)有鍵閉合時(shí)，所有的行線和列線斷開(kāi)，行線都呈高電平。 44 的鍵盤結(jié)構(gòu)如圖 311 所示。 用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的鍵盤按其結(jié)構(gòu)形式可分為兩類：一類是編碼鍵盤，即鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn) ； 另一類是非編碼鍵盤，即鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由軟件來(lái)識(shí)別。其方法為，在判斷有鍵按下后，用軟件延時(shí)的方法延時(shí) 10ms，再判斷鍵盤狀態(tài)，如果仍為有鍵按下?tīng)顟B(tài)，則認(rèn)為有一個(gè)確定的鍵按下，否則當(dāng)作按鍵抖動(dòng)處理。 圖 311 4X4小鍵盤接口圖 29 LED 顯示器的設(shè)計(jì) LED 顯示塊是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成的顯示器，這種顯示塊有共陽(yáng)極和共陰極兩種。 共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極管陰極接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，即邏輯電平 “ 1” 時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮 ； 發(fā)光二極管陽(yáng)極接在一起的稱為共陽(yáng)極顯示器，如圖 312（ c） 所示。這種顯示方式每個(gè)顯示器都需要一個(gè) 8位輸出口控制，需要硬件多，適用于顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。若顯示的位數(shù)不大于 8 位，則控制顯示器公共電極只需一個(gè) I/O 控制各位顯示器，所顯示的字形也需要 一個(gè) I/O 口。 圖 313 8255與鍵盤和顯示器連接圖 31 第四章 A/D 轉(zhuǎn)換器與 8051 接口的設(shè)計(jì) 通過(guò)傳感器檢測(cè)到的溫度信號(hào)、濕度信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大濾波后，必須將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成 離散的數(shù)字量，才能輸入到單片微機(jī)中進(jìn)行處理。主要特征是： ① 8 路 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8 位 ； ② 具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?； ③ 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100? s； ④單個(gè) +5V 電源供電 ； ⑤ 模擬輸入電壓范圍 0~+5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn) ； ⑥ 工作溫度范圍為 40~+85℃ 。 圖 41 ADC0809 引腳圖 32 表 51 ADC0809引腳功能表 符號(hào) 引腳號(hào) 功能 0IN ～ 7IN 26～ 28， 15 為 8 個(gè)通道模擬量輸入線 ADDA ADDB ADDC 25～ 23 多路開(kāi)關(guān)地址選擇線 A 為最 低 位， C 為最高位 通常分別接在地址線的低三位 82? ～ 12? 17， 14， 15， 8，18～ 21 8 位數(shù)字量輸出結(jié)果 ALE 22 地址 鎖存有效輸入線。 EOC 7 轉(zhuǎn)換完成輸出線，當(dāng) EOC 為 1 時(shí)表示轉(zhuǎn)換已完成。在 OE 為 1 時(shí)，三態(tài)輸入鎖存器脫離三態(tài)，把數(shù)據(jù)送往總線。 8051 的 CPU要 與 ADC0809 芯片協(xié)調(diào)工作，首先要完成它的時(shí)鐘配合。 我們所用的 D 觸發(fā)器進(jìn)行分頻，由于一個(gè) D 觸發(fā)器為 2 分頻所以經(jīng)過(guò)兩個(gè) D觸發(fā)器后， 8051 的 ALE 信號(hào)的時(shí)鐘頻率就成了 500KHz，也就能滿足 ADC0809 的時(shí)鐘頻率要求了。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。當(dāng) OE 輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 溫度檢測(cè)電路如圖 51 所示，測(cè)溫傳感器采用集成溫度傳感器 AD590，其電源電壓為 4～ 30V，測(cè)溫范圍 55～ 150℃ 。由于采用了線性度良好的 AD590 進(jìn)行溫度測(cè)量，故測(cè)出的溫度值不需要進(jìn)行線性校正，軟件編程簡(jiǎn)單。因而采用一般處理可達(dá)到精度為 177。此輸出脈沖經(jīng)過(guò) R C3 濾波后，經(jīng) IC2（ OP07）放大后輸入到 ADC0809 的模擬電壓輸入通道 1 端。ACSSR 又有過(guò)零觸發(fā)器（ Z 型）和調(diào)相型（ P 型）之分。 對(duì)于隨機(jī)開(kāi)啟型交流固態(tài)繼電器 ，在輸入端施加合適的控制信號(hào) Vi 時(shí)，輸出端立即導(dǎo)通，只有在 Vi 撤銷后，當(dāng)負(fù)載電流低于雙向可控硅維持電流時(shí)輸出才關(guān)斷。 （ 2） 關(guān)斷 狀態(tài)下的電流。 圖 56 帶有尖峰電壓保護(hù)的小容量負(fù)載 當(dāng)電磁閥或繼電器的電流小于所用的 SSR 額定負(fù)載電流的最小值時(shí)，必須在負(fù)載 上并聯(lián)一個(gè)電阻。 該溫濕度控制結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)試安裝方便，應(yīng)用到某糧庫(kù)之中。 X25045 芯片的功能包括以下 4 點(diǎn) ： （ 1）上電復(fù)位控制：在對(duì) X25045 通電時(shí)， RESET 引腳輸出高電平復(fù)位信號(hào)，并至少保持 20ms，使 CPU 有效復(fù)位。 （ 3）串行 E2PROM 芯片內(nèi)含 512 字節(jié)的存儲(chǔ)單元， 10 萬(wàn)次可靠操作，數(shù)據(jù)保持時(shí)間 100 年。圖 59 是 X25045 與 8051 的一種接口方式，通過(guò)四根口線 CS， SCK， SI 和 SO 完成對(duì) X25045 的操作。數(shù)據(jù)不管輸入 /輸出都是高位在先。這樣， 74LS377 可看作 8051 的一個(gè)地址為 7FFFH的 只能寫(xiě)入的外部存儲(chǔ)單元。這樣欲使某發(fā)光二極管點(diǎn)亮，就需要向相應(yīng)的輸出線輸出低電平。根據(jù)其偏差值的大小，從而控制電阻絲和排風(fēng)扇的工作。將 8051 單片機(jī)成功應(yīng)用于溫濕度測(cè)控系統(tǒng)，所研發(fā)產(chǎn)品可靠性和擴(kuò)充性較強(qiáng)，能廣泛應(yīng)用于糧庫(kù)、物流倉(cāng)儲(chǔ)、 檔案館 、農(nóng)業(yè)大棚等對(duì)溫濕度要求較高 的場(chǎng)所，具有較大的市場(chǎng)推廣前景。 設(shè)計(jì)得以完成，要感謝的人實(shí)在太多了，首先要感謝我的導(dǎo)師 馮永祥 老師，因?yàn)樵O(shè)計(jì)是在馮老師的悉心指導(dǎo)下完成的。一 次次的回稿中，精確到每一個(gè)字的的批改給了我深刻的印象，使我在設(shè)計(jì)之外明白了做學(xué)問(wèn)所應(yīng)有的態(tài)度。 在此，謹(jǐn)向馮老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！謝謝馮老師在我做設(shè)計(jì)的過(guò)程中給與我 的極大地幫助。在整個(gè)的論文寫(xiě)作中，各位老師、同學(xué)和朋友積極的幫助我查資料和提供有利于設(shè)計(jì)的建議和意見(jiàn)，在 他 們的幫助下，設(shè)計(jì)得以不斷的完善，最終幫助我完整的寫(xiě)完了整個(gè)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)從選題到完成，每一步都是在馮老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了馮老師大量的心血。 通過(guò)設(shè)計(jì)使我對(duì)單片機(jī)有了深刻的了解，以單片機(jī)為核心的控制技術(shù) 將來(lái) 全面地滲透到 我從事的電力行業(yè) 及我生活的各個(gè)領(lǐng)域，它的運(yùn)用必將大大促進(jìn)了各行各業(yè)的飛速發(fā)展 。 42 圖 511 糧庫(kù)溫濕度控制總圖 43 結(jié) 論 單片機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域正得到越來(lái) 越廣泛的應(yīng)用，尤其 MCS51 系列單片機(jī)，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測(cè)控和自動(dòng)化工程應(yīng)用的主要市場(chǎng)，并取得了令人矚目的成果，展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。糧庫(kù)內(nèi)的實(shí)際溫度由 AD590 測(cè)得并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)， 實(shí)際濕度由 電容式濕敏元件 HS1101 測(cè)得并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，由 A/D轉(zhuǎn)換 器 ADC0809 轉(zhuǎn)換 成數(shù)字量。限流電阻阻值的選擇要同時(shí)考慮發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流和 74LS377 的負(fù)載能力，一般可選 330? 或 360? 。 8D 觸發(fā)器 74LS377 的使能端（ G ）接 8051 的 ，使當(dāng) 輸出 “ 0” 時(shí)，74LS377 處于可接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)。對(duì)看門狗的復(fù)位由 CS 輸入電平的下降沿完成， SCK 是外部輸入的同步時(shí)鐘信號(hào)。由表 51所示 狀態(tài)寄存器中的 WD1， WD0 位控制，表 52 列出了 WD1， WD0 組合的含義。 （ 2）電源電壓監(jiān)控：當(dāng)檢測(cè)到電源電壓低于內(nèi)部門檻電壓 VTRIP 時(shí)， RESET輸出復(fù)位信號(hào)，直到電源電壓高于 VTRIP 并至少保持 20ms，復(fù)位信號(hào) 才被撤消。該溫濕控制不僅可應(yīng)用于糧庫(kù)內(nèi)的溫濕度檢測(cè)與控制，也可應(yīng)用于圖書(shū)館、 檔案館、軍需物資庫(kù)等對(duì)溫濕度有要求的場(chǎng)合。 圖 57 74LS273引腳結(jié)構(gòu)圖 8051 的控制信號(hào)到 74LS138 譯碼后與寫(xiě)控制信號(hào)或非后使 74LS273 導(dǎo)通，74LS273 的輸出控制固態(tài)繼電器工作，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì) 電阻絲和排風(fēng)扇 功率的控制。 （ 3） 尖峰電壓保護(hù) 電壓尖峰加在 SSR 上時(shí)會(huì)使 SSR 在沒(méi)有選通的情況下開(kāi)啟，因此尖峰電壓超過(guò)了 SSR 的阻斷電壓或 SSR 在關(guān)閉狀態(tài)下的 dv/dt 特性，因此，應(yīng)在 SSR 上并聯(lián)一個(gè)壓敏電阻以消除尖峰電壓。隨機(jī)開(kāi)啟型 SSR 組成如下： 37 圖 53 SSR組成框圖 （ 1） 驅(qū)動(dòng)電路 采用開(kāi)關(guān)控制電路圖如圖 54 所示 圖 54 開(kāi)關(guān)控制電路圖 （ 2） 輸出負(fù)載 小容量負(fù)載，如圖 55 所示。其中，過(guò)零型具有零電壓開(kāi)啟，零電流關(guān)斷特性 ；隨機(jī)開(kāi)啟型具有快速開(kāi)啟特性。 圖 52 濕度檢測(cè)電路 糧庫(kù)加溫加濕電路的設(shè)計(jì) 固態(tài)繼電器控溫電路的設(shè)計(jì) 固態(tài)繼電器 SSR 是一種四端有源器件，其中兩端為輸入控制端，另外兩端為輸出端。 IC1a 與 R1， R2， C1組成多諧振蕩器，其振蕩頻率 f=（ R1+2R2） C1，在本設(shè)計(jì)的參數(shù)下振蕩頻率約為 50 Hz，其輸出脈沖觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 圖 51 溫度檢測(cè)電路圖 濕度檢測(cè)電路 濕度檢測(cè)電路由濕敏傳感器、多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等組成，采用 C/V 變換完成濕度檢測(cè)，電路如圖 52 所示。0 .5℃ ，且線性度好，直接輸出為電流（ 1μA/K） ，經(jīng)運(yùn)放 LM358 進(jìn)行 I/V 轉(zhuǎn)化后，可得到電壓 輸出，輸出的電壓 Uout 為 100mV/℃ ，最后由 A/D 轉(zhuǎn)換電路的通道 0 送給 8051 微處理器。 圖 43 ADC0809 與 8051接口圖 35 第五 章 糧庫(kù)溫濕度控制硬件電路的設(shè)計(jì) 糧庫(kù)溫濕度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 溫度檢測(cè)電路 溫度檢測(cè)選用集成溫度傳感器 AD590，它體積小、熱惰性小、非線性誤差小且校準(zhǔn)方便，適合于動(dòng)態(tài)溫度測(cè)試和遠(yuǎn)距離測(cè)溫。下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。 圖 42 四分頻結(jié)構(gòu)圖 ADC0809 與 8051 的連接 微機(jī)與 A/D 轉(zhuǎn)換器接口電路的主要功能是通過(guò) I/O 輸出通道 A/D 轉(zhuǎn)換，然后將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送入 CPU。 8051的 ALE 信號(hào)的時(shí)鐘頻率為 2MHz，而 ADC0809的時(shí)鐘頻率一般為 500KHz，為了使 ADC0809 能正常工作，我們要對(duì) 8051 的 ALE 信號(hào)進(jìn)行四分頻，才能得到ADC0809 所需要的 500KHz 頻率。 ALE 將3 位地址線 ADDA， ADDB， ADDC 進(jìn)行鎖存，然后由譯碼器選通 8 路中的一路進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。其頻率不能高于640KHz。 START 6 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換輸入線。因此， ADC0809 可處理 8 路模擬量輸入且有三態(tài)輸出能力，即可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作，輸入輸出與TTL 兼容。本設(shè)計(jì)選用 ADC0809 實(shí)現(xiàn) A/D轉(zhuǎn)換。 30 8255 與鍵盤和顯示器連接總圖 8255 的 PB 口將要顯示的位是什么數(shù)，用 PA 口來(lái)控制顯示是哪一位顯示。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位的輪流點(diǎn)亮各位顯示器，對(duì)于每位顯示器來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。 點(diǎn) 亮顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方式。 圖 312 7段 LED結(jié)構(gòu)圖 七段 LED 共有 8 個(gè)發(fā)光二極管，其中 7 個(gè)發(fā)光二極管七端字形 “ 8” ，發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)。根據(jù)前面介紹的掃描法，進(jìn)行逐行置 0 掃描，最后定位按鍵位置。其方法為 PC 口低 4 位輸出全為 0，讀 PA 口狀態(tài)，若 PA0～ PA7 為全 1，則說(shuō)明鍵盤無(wú)鍵按下 ； 若不全為 1，則說(shuō)明鍵 盤有鍵按下。一個(gè)鍵盤，通常包括有數(shù)字鍵 （ 0～ 9） ，字母鍵 （ A～ Z） 以及一些功能鍵。例如 0 號(hào)鍵按下閉合時(shí)，行線 X3 和列線 Y0 短路，此時(shí)列線 Y0 的電平由 X3行線的電位所決定。 鍵盤和顯示器的設(shè)計(jì) 矩陣 式鍵盤的設(shè)計(jì) 矩陣式鍵盤適用于按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上，行線、列線分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。圖 310 為 8255與單片機(jī) 8051 連接圖。 圖 39 端口 C置位 /復(fù)位控制字 8255A 中的端口 A 和端口 B 的工作在方式 1 時(shí)，可構(gòu)成 8 種不同的狀態(tài)組合方式。 （ 1） 工作方式控制字 工作方式控制字格式如圖 38 所示。 端口 A 可處于 3 種工作方式（方式 0， 1， 2） ； 端口 B 可處于兩種方式（方式 0和方式 1） ； 端口 C 常常被分為高四位和低四位兩部分，分別用來(lái)傳送數(shù)據(jù)或控制信息。 （ 4） A 組和 B 組控制電路 端口 A 與端口 C 的高 4 位（ PC7～ PC4）構(gòu)成 A 組，由 A 組控制部件實(shí)現(xiàn)控制功能 ；