【正文】 。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(lái)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[10]。 加熱電路和報(bào)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(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(lái)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(lái)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(lái)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(yǔ)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(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽(yáng)極LED顯示塊的發(fā)光二極管陽(yáng)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(lái)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。 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。如果從通斷功能來(lái)看，光電隔離器其實(shí)是一隔離開關(guān)。由于該器件是通過電——光——電這種轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出設(shè)備進(jìn)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(dāng)發(fā)光二極管有正向電流通過時(shí)，即產(chǎn)生人眼看不見的紅外光，其光譜范圍為700—1000nm。因?yàn)楣庑盘?hào)的傳送不受電場(chǎng)、磁場(chǎng)的干擾，可以有效地隔離電信號(hào)。方式控制字共有八位，D7位為置方式標(biāo)志，有效為1，假設(shè)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(shè)定。低電平有效。CS：片選信號(hào)輸入端，8255為CS，低電平有效。因此還是MCS51應(yīng)用系統(tǒng)最適用的擴(kuò)展器件。當(dāng)三態(tài)門的使能信號(hào)線OE為低電平時(shí),三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài),允許1Q~8Q輸出到OUT1~OUT8,當(dāng)OE端為高電平時(shí),輸出三態(tài)門斷開,輸出線OUT1~,當(dāng)74LS373用作地址鎖存器時(shí),首先應(yīng)使三態(tài)門的使能信號(hào)OE為低電平,這時(shí),當(dāng)G輸入端為高電平時(shí),鎖存器輸出(1Q~8Q)狀態(tài)和輸入端(1D~8D)狀態(tài)相同,當(dāng)G端從高電平返回到低電平(下降沿)時(shí),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(yīng)中斷時(shí)，先置相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)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(jí)別）然后執(zhí)行一個(gè)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(jí) 0003H2．TF0 （定時(shí)器0溢出中斷） 000BH3．IE 1 （外中斷INT1） 0013H4．TF1 （定時(shí)器1溢出中斷） 001BH5．RI+TI （串行口中斷） 0023H6．TF2+EXF2 （定時(shí)器2溢出中斷） 最低優(yōu)先級(jí) 002BH這種“同級(jí)內(nèi)的優(yōu)先級(jí)”，僅用來(lái)解決相同優(yōu)先級(jí)中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷的情況，而不能中斷正在執(zhí)行的同優(yōu)先級(jí)的中斷[8]。為了實(shí)現(xiàn)這些規(guī)定，中斷系統(tǒng)中設(shè)有兩個(gè)不可尋址的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器，其中一個(gè)用來(lái)指出正在服務(wù)于高優(yōu)先級(jí)中斷，并阻止其他所有中斷的響應(yīng)。這些中斷請(qǐng)求源分別由MCS51的特殊功能寄存器TCON和SCON的相應(yīng)位鎖存。如果應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重，或整個(gè)系統(tǒng)干擾嚴(yán)重，引起單片機(jī)復(fù)位，可采用屏蔽的辦法解決，如加屏蔽網(wǎng)或移動(dòng)位置等。 單片機(jī)的復(fù)位電路1．復(fù)位電路的復(fù)位類型通常單片機(jī)復(fù)位操作有上電復(fù)位、信號(hào)復(fù)位、運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位。由上面的圖我們可以看到引腳XTAL2就是內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。MCS51單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)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(jī)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(chǔ)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(gè)16位定時(shí)器/計(jì)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(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。無(wú)論哪種情況，均應(yīng)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(shí)，首先考慮的是能否選用帶有A/D的單片機(jī)，本論文中無(wú)法選擇單片機(jī)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(cè)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(cè)電路 電源轉(zhuǎn)換電路在介紹溫度檢測(cè)電路之前，首先要說(shuō)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(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵電路是單片機(jī)控制電路，是整個(gè)控制的核心，完成信號(hào)的輸入和輸出的轉(zhuǎn)換，即可將溫度檢測(cè)電路采樣的輸入的信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809進(jìn)行處理加工后輸出到顯示器進(jìn)行顯示，并可以通過鍵盤對(duì)溫度進(jìn)行控制，如此同時(shí)當(dāng)水加熱超過指定的溫度以后，蜂鳴器工作報(bào)警。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(shí)電熱水壺一直加熱，引發(fā)事故。針對(duì)以上不足，在本設(shè)計(jì)方案中，用MC51單片機(jī)作為控制芯片，管理整個(gè)電熱水壺的工作情況，構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，而且增加了三個(gè)按鍵和六位數(shù)碼管顯示[5]。 熱水壺的工作情況對(duì)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(lái)產(chǎn)生聲音報(bào)警。A/D轉(zhuǎn)換一般都設(shè)置在前向通道中，它將外界輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)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(jī)具有很強(qiáng)的功能，使用范圍廣，既可構(gòu)成功能很強(qiáng)的復(fù)雜系統(tǒng)，也可組成較簡(jiǎn)單的應(yīng)用系統(tǒng)。設(shè)有一個(gè)全雙工串行I/O口，可程序設(shè)定4種工作方式，設(shè)有4個(gè)8位的通用工作寄存器區(qū)，可適應(yīng)多級(jí)中斷和子程序嵌套的情況，這樣可避免寄存器內(nèi)容進(jìn)行棧保護(hù)操作，提高了中斷響應(yīng)速度，加速了子程序的調(diào)用，設(shè)有兩個(gè)內(nèi)部中斷源和兩個(gè)外部中斷源，一個(gè)串行口中斷源，可程序設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí)，堆棧位置可允許設(shè)定，深度可在允許范圍內(nèi)選用[4]。該微機(jī)型在性能上有了很大的改進(jìn)和提高：片內(nèi)程序存貯器容量擴(kuò)大了一倍，外部程序存貯器的尋址空間擴(kuò)大到64K字節(jié)。從功能上來(lái)看，帶有凈水功能的電水壺可以避免飲水機(jī)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(lái)越多消費(fèi)者的喜愛。電水壺在中國(guó)發(fā)展的10年間，無(wú)論從技術(shù)上還是外觀設(shè)計(jì)上都與國(guó)際達(dá)到了接軌。據(jù)英國(guó)STRTX公司（著名電水壺溫控器生產(chǎn)廠家）預(yù)測(cè)2006年大概有1000～1200萬(wàn)臺(tái)的銷售量，是世界上增長(zhǎng)速度最快的市場(chǎng)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(jī)控制的總體介紹 3 2單片機(jī)的硬件設(shè)計(jì) 5 溫度檢測(cè)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(cè)電路 5 單片機(jī)8051芯片介紹和主要電路 9 MCS51單片微機(jī)8051內(nèi)部部件和接口電路 9 單片機(jī)的復(fù)位電路 11 中斷優(yōu)先級(jí) 13 74LS373地址鎖存器芯片介紹 13 8255輸出口擴(kuò)展 14 8255的引腳介紹 14 8255與8051的外部接口電路 15 單片機(jī)的抗干擾電路 16 光電隔離抗干擾的簡(jiǎn)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(diǎn) 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(bào)警裝置 24 加熱電路 24 24 報(bào)警裝置 25 3 單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì) 26 總的程序設(shè)計(jì)框圖 26 8255的程序設(shè)計(jì) 26 8255的程序的初始化 26 鍵盤和顯示接口電路程序設(shè)計(jì) 27 鍵盤和顯示器的程序設(shè)計(jì) 27 鍵盤掃描子程序 29 參考文獻(xiàn) 33 結(jié)束語(yǔ) 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(guó)發(fā)展的歷史雖然短暫，但發(fā)展的速度非常迅猛。單片機(jī)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(jī)控制電路、溫度檢測(cè)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(duì)水進(jìn)行加熱，并對(duì)水的溫度進(jìn)行采樣，采樣信號(hào)通過ADC0809將數(shù)字量送入單片機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)微機(jī)處理后，結(jié)合鍵盤控制實(shí)現(xiàn)LED顯示，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)水的溫度的控制和超過水溫的報(bào)警系統(tǒng)。 Temperature control 。而中國(guó)國(guó)內(nèi)銷售電水壺只有10 年的時(shí)間。這表明，雖然電水壺雖然擁有著廣闊的市場(chǎng)前景，如何引導(dǎo)行業(yè)向健康有序的方向發(fā)展，是這個(gè)行業(yè)當(dāng)中的人切實(shí)要考慮的問題。不銹鋼材質(zhì)受消費(fèi)者垂青中國(guó)人特有傳統(tǒng)觀念認(rèn)可不銹鋼產(chǎn)品檔次較高，因?yàn)閭鹘y(tǒng)燒水的高檔電水壺大多都是不銹鋼材質(zhì)，所以消費(fèi)者對(duì)不銹鋼材質(zhì)的電水壺比較垂青，如英國(guó)這樣主流的市場(chǎng)不銹鋼材質(zhì)的能占市場(chǎng)份額的50%，這也足以說(shuō)明不銹鋼材質(zhì)的將成為電水壺發(fā)展的大勢(shì)[2]。近些年，電水壺還有將水進(jìn)行過濾。 在設(shè)計(jì)系統(tǒng)上 ，Intel公司在MCS48系列單片微機(jī)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(jī)。MCS51設(shè)有兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，且可程序設(shè)定多種工作方式。這為控制方面的應(yīng)用和邏輯運(yùn)算提供了很大方便。溫度檢測(cè)電路由熱電偶、運(yùn)算放大器，溫度傳感器AD590等組成，直接輸出電流（1μA/K）經(jīng)運(yùn)算放大器LM358進(jìn)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(shí)際運(yùn)行表明，該方案安全、可靠，完全能夠滿足實(shí)際需要。