【正文】 。關(guān)于詳細程序清單在此省略，圖31給出了主程序流程圖，顯示部分控制是通過定時器中斷來實現(xiàn)的。過一定的時間后，電熱器件的工作電壓才達到額定電壓。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刻。電阻R3的作用是限制觸發(fā)電流，當雙向可控硅KS的功率較小時，R3的值可由30Ω改為100Ω[10]。 加熱電路和報警裝置 加熱電路 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)應用對于顯示部分，從8255輸出的顯示信息經(jīng)74LS373鎖存緩沖，用來對LED的各段進行段選，各位LED顯示器采用共陰極接法，通過控制陰極的電位來實現(xiàn)各位的選通。動態(tài)顯示方式需要較大的驅(qū)動電流，所以一般都是通過驅(qū)動器來驅(qū)動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動態(tài)顯示方式的原理在多位LED顯示時，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在疫區(qū)，由一個8位I/O口控制，形成段選線的多路復用，而共陰極點火供養(yǎng)幾點分別由相應的I/O口線控制，實現(xiàn)各位的分時選通。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。當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮；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對鍵盤的掃描采用程序控制方式，一旦進入鍵掃描狀態(tài),則反復地掃描鍵盤，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應用系統(tǒng)中，鍵盤掃描只是CPU的工作內(nèi)容之一。因此個按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將、列線信號配合起來并作適當?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。當按鍵到達b時，一旦與非門2的輸出端呈現(xiàn)低電平時，RS觸發(fā)器將出現(xiàn)狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)，此時，OUT2端輸出為1，OUT1端輸出為0，OUT1又引回與非門2的一個輸入端，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，也不會影響OUT2的輸出，因此OUT1的輸出也恒為0。此時即使由于按鍵的機械性能使按鍵因彈性抖動而產(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)不會發(fā)生改變，輸出保持為0，不會產(chǎn)生抖動的波形。為了確保按鍵的狀態(tài)，必須消除按鍵抖動的影響，這也是按鍵抗干擾的主要的一個方面。 鍵盤抖動波形圖由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時也不會一下斷開。如果從通斷功能來看，光電隔離器其實是一隔離開關(guān)。由于該器件是通過電——光——電這種轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)對輸出設備進行控制的，彼此之間沒有電氣連接，因而起到隔離作用，隔離電壓與光電隔離器的結(jié)構(gòu)有關(guān)。當發(fā)光二極管有正向電流通過時，即產(chǎn)生人眼看不見的紅外光，其光譜范圍為700—1000nm。因為光信號的傳送不受電場、磁場的干擾，可以有效地隔離電信號。方式控制字共有八位，D7位為置方式標志，有效為1，假設要求8255工作方式0，且A口作為輸出，B口作為輸出，C口作為輸入，則可得控制字為81H。故8255的A、B、C口及控制口地址分別為FF7CH、FF7DH、FF7EH、FF7FH。Vss: 接地線。PB0—PB7：B口的I/O線、I/O方向由命令字編程設定。低電平有效。CS：片選信號輸入端，8255為CS，低電平有效。因此還是MCS51應用系統(tǒng)最適用的擴展器件。當三態(tài)門的使能信號線OE為低電平時,三態(tài)門處于導通狀態(tài),允許1Q~8Q輸出到OUT1~OUT8,當OE端為高電平時,輸出三態(tài)門斷開,輸出線OUT1~,當74LS373用作地址鎖存器時,首先應使三態(tài)門的使能信號OE為低電平,這時,當G輸入端為高電平時,鎖存器輸出(1Q~8Q)狀態(tài)和輸入端(1D~8D)狀態(tài)相同,當G端從高電平返回到低電平(下降沿)時,輸入端(1D~8D)的數(shù)據(jù)鎖入1Q~8Q的8位鎖存器中。處理器響應中斷時，先置相應的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器（該觸發(fā)器指出CPU開始處理的中斷優(yōu)先級別）然后執(zhí)行一個硬件子程序的調(diào)用使控制轉(zhuǎn)移查詢次序如下：1．IE0 （外中斷INT0） 最高優(yōu)先級 0003H2．TF0 （定時器0溢出中斷） 000BH3．IE 1 （外中斷INT1） 0013H4．TF1 （定時器1溢出中斷） 001BH5．RI+TI （串行口中斷） 0023H6．TF2+EXF2 （定時器2溢出中斷） 最低優(yōu)先級 002BH這種“同級內(nèi)的優(yōu)先級”，僅用來解決相同優(yōu)先級中斷源同時請求中斷的情況，而不能中斷正在執(zhí)行的同優(yōu)先級的中斷[8]。為了實現(xiàn)這些規(guī)定，中斷系統(tǒng)中設有兩個不可尋址的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器，其中一個用來指出正在服務于高優(yōu)先級中斷，并阻止其他所有中斷的響應。這些中斷請求源分別由MCS51的特殊功能寄存器TCON和SCON的相應位鎖存。如果應用現(xiàn)場干擾嚴重，或整個系統(tǒng)干擾嚴重，引起單片機復位，可采用屏蔽的辦法解決，如加屏蔽網(wǎng)或移動位置等。 單片機的復位電路1．復位電路的復位類型通常單片機復位操作有上電復位、信號復位、運行監(jiān)視復位。由上面的圖我們可以看到引腳XTAL2就是內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。MCS51單片機芯片內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這些引腳構(gòu)成了MCS51單片機片外三總線結(jié)構(gòu)：1．地址總線（AB）：地址總線寬度為16位，因此，其外部存儲器直接尋址為64K字節(jié)，16位地址總線由P0口經(jīng)地址鎖存器提供低8位地址（A0~A7）；P0口直接提供高8位地址（A8~A15）。2/3個16位定時器/計數(shù)器?？蓪ぶ吠獠砍绦虼尜A器和數(shù)據(jù)存貯器，各64K字節(jié)。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，外部中斷1服務子程序讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，并啟動下一次轉(zhuǎn)換。Vcc: 電源輸入端。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。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、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。無論哪種情況，均應繼續(xù)比較下一位，直到最末位為止。本論文中采用逐次逼近法A/D轉(zhuǎn)換器電路原理。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，本論文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。AD590的輸出電流I=(273+T)μA(T為攝氏溫度),因此量測的電壓V為(273+T)μA 10K= (+T/100)V。Vo的值為Io乘上10K,以室溫25℃而言,(10K298μA)。 溫度檢測電路 電源轉(zhuǎn)換電路在介紹溫度檢測電路之前，首先要說明一下電源轉(zhuǎn)換電路。+4~+30V，由于AD590是一種恒流源形式的溫度傳感器，只需在其二端加上一定工作電壓則其輸出電流隨溫度變化而變化，其線性電流輸出為1μA/。整個系統(tǒng)的關(guān)鍵電路是單片機控制電路，是整個控制的核心，完成信號的輸入和輸出的轉(zhuǎn)換，即可將溫度檢測電路采樣的輸入的信號通過A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809進行處理加工后輸出到顯示器進行顯示，并可以通過鍵盤對溫度進行控制，如此同時當水加熱超過指定的溫度以后，蜂鳴器工作報警。當每次電源接通后，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。針對以上不足，在本設計方案中，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[5]。 熱水壺的工作情況對于常規(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。A/D轉(zhuǎn)換一般都設置在前向通道中，它將外界輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成計算機數(shù)據(jù)總線能接受的數(shù)字量。從以上可見，MCS51系列單片微機具有很強的功能，使用范圍廣，既可構(gòu)成功能很強的復雜系統(tǒng)，也可組成較簡單的應用系統(tǒng)。設有一個全雙工串行I/O口，可程序設定4種工作方式，設有4個8位的通用工作寄存器區(qū)，可適應多級中斷和子程序嵌套的情況，這樣可避免寄存器內(nèi)容進行棧保護操作，提高了中斷響應速度，加速了子程序的調(diào)用，設有兩個內(nèi)部中斷源和兩個外部中斷源，一個串行口中斷源，可程序設定中斷優(yōu)先級，堆棧位置可允許設定，深度可在允許范圍內(nèi)選用[4]。該微機型在性能上有了很大的改進和提高：片內(nèi)程序存貯器容量擴大了一倍，外部程序存貯器的尋址空間擴大到64K字節(jié)。從功能上來看，帶有凈水功能的電水壺可以避免飲水機最為頭痛的二次污染問題。另外在歐洲出現(xiàn)在外觀上看上去有閃燈效果的，帶有類似這種功能的電熱水壺受到越來越多消費者的喜愛。電水壺在中國發(fā)展的10年間，無論從技術(shù)上還是外觀設計上都與國際達到了接軌。據(jù)英國STRTX公司（著名電水壺溫控器生產(chǎn)廠家）預測2006年大概有1000～1200萬臺的銷售量，是世界上增長速度最快的市場之一，增幅約30%以上。 Controller目錄摘 要 IAbstract II1 熱水壺控制系統(tǒng)總體概述 1 1 熱水壺的工作情況 3 MCS51單片機控制的總體介紹 3 2單片機的硬件設計 5 溫度檢測電路和A/D轉(zhuǎn)換器的電路 5 AD590溫度傳感器的概念 5 溫度檢測電路 5 單片機8051芯片介紹和主要電路 9 MCS51單片微機8051內(nèi)部部件和接口電路 9 單片機的復位電路 11 中斷優(yōu)先級 13 74LS373地址鎖存器芯片介紹 13 8255輸出口擴展 14 8255的引腳介紹 14 8255與8051的外部接口電路 15 單片機的抗干擾電路 16 光電隔離抗干擾的簡介 16 光電隔離器的原理電路 17 光電隔離的電路 17 鍵盤及顯示電路 19 鍵盤輸入特點 19 按鍵接口電路的消抖措施 20 LED顯示原理及顯示方式 22 加熱電路和報警裝置 24 加熱電路 24 24 報警裝置 25 3 單片機的軟件設計 26 總的程序設計框圖 26 8255的程序設計 26 8255的程序的初始化 26 鍵盤和顯示接口電路程序設計 27 鍵盤和顯示器的程序設計 27 鍵盤掃描子程序 29 參考文獻 33 結(jié)束語 34 致謝 35 附錄 36 1 熱水壺控制系統(tǒng)總體概述電熱水壺壺屬于西式小家電產(chǎn)品，在中國發(fā)展的歷史雖然短暫，但發(fā)展的速度非常迅猛。單片機控制熱水壺的硬件構(gòu)成包括8051芯片、8255芯片、地址鎖存器等組成的單片機控制電路、溫度檢測電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、光電隔離電路、鍵盤及顯示電路和溫度加熱電路。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)。 Temperature control 。而中國國內(nèi)銷售電水壺只有10 年的時間。這表明，雖然電水壺雖然擁有著廣闊的市場前景，如何引導行業(yè)向健康有序的方向發(fā)展，是這個行業(yè)當中的人切實要考慮的問題。不銹鋼材質(zhì)受消費者垂青中國人特有傳統(tǒng)觀念認可不銹鋼產(chǎn)品檔次較高，因為傳統(tǒng)燒水的高檔電水壺大多都是不銹鋼材質(zhì)，所以消費者對不銹鋼材質(zhì)的電水壺比較垂青，如英國這樣主流的市場不銹鋼材質(zhì)的能占市場份額的50%，這也足以說明不銹鋼材質(zhì)的將成為電水壺發(fā)展的大勢[2]。近些年，電水壺還有將水進行過濾。 在設計系統(tǒng)上 ，Intel公司在MCS48系列單片微機的基礎(chǔ)上，采用HMOS技術(shù)，研制出了8位高檔的MCS51系列產(chǎn)品微機。MCS51設有兩個16位的定時器/計數(shù)器，且可程序設定多種工作方式。這為控制方面的應用和邏輯運算提供了很大方便。溫度檢測電路由熱電偶、運算放大器，溫度傳感器AD590等組成，直接輸出電流（1μA/K）經(jīng)運算放大器LM358進行I/V轉(zhuǎn)化后，可得到電壓輸出，輸出電壓為100mV/℃，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換通道送到微處理器中。經(jīng)實際運行表明，該方案安全、可靠，完全能夠滿足實際需要。