【正文】 ..............................................................................................................26參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................27附錄一 ..................................................................................................................................28附錄二 ..................................................................................................................................29微機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）11 引言 熱水壺工作原理單片機(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。2)當(dāng)只需要加熱到沸點(diǎn)以下某一溫度時(shí)，不能及時(shí)給出聲音報(bào)警信號(hào)。上電復(fù)位后，設(shè)置溫度初值為 20 度，每按一下按鍵，溫度設(shè)置值就會(huì)增加 1 度，整個(gè)溫度設(shè)置值在 20—100 度之間循環(huán)。4)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。 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A(yù)D590 是一種二端式的集成溫度傳感器。由于 AD590 是一種電流型的溫度傳感器，因此具有較強(qiáng)的抗干擾能力，適用于計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量和控制，遠(yuǎn)距離信號(hào)傳遞時(shí)，可采用一般的雙絞線來(lái)完成，其電阻比較大，因此不需要精密電源對(duì)其供電，長(zhǎng)導(dǎo)線上的壓降一般不影響測(cè)量精度；不需要溫度補(bǔ)償和專門的線性電路。圖 溫度檢測(cè)電路當(dāng)傳感器 AD590 所處溫區(qū)發(fā)生 1℃的溫度變化時(shí)，流過(guò)其所在回路的電流即產(chǎn)生 1μA 的變化，則其輸出電壓的變化為： CmVKCAV??????/10*/10?微機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）4在本系統(tǒng)中通過(guò)溫度集成器 AD590 對(duì)外部55~+150℃范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行采樣，在 AD590 的兩端分別接地和接電源，得到一定的壓差，因此會(huì)得到相應(yīng)的工作電壓，其輸出電流會(huì)隨溫度變化而變化。要選擇好的 A/D轉(zhuǎn)換器芯片，選擇 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的原則從轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度、模擬信號(hào)輸入通道數(shù)以及成本、供貨來(lái)源等全面考慮。其主要原理為：將一待轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號(hào) U1n 與一個(gè)推測(cè)信號(hào) Ur 相比較，根據(jù)推測(cè)信號(hào)大于還是小于輸入信號(hào)來(lái)決定增大還是減少該推測(cè)信號(hào)相等時(shí)，向 D/A 轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)字就是對(duì)應(yīng)模擬輸入量的數(shù)字量。此時(shí)，D/A 轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入即為對(duì)應(yīng)模擬輸入信號(hào)的數(shù)字量，將此數(shù)字輸入就完成了 A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程。ADC0809 引腳功能說(shuō)明如下：IN0——IN7：8 路輸入通道的模擬量輸入端。START：為啟動(dòng)控制輸入端。COLCK：時(shí)鐘輸入端。GND：接地端。通道地址 A，B，C 由數(shù)據(jù)總線 DB0，DB2，DB2 提供?？蓪ぶ吠獠砍绦虼尜A器和數(shù)據(jù)存貯器，各 64K 字節(jié)。2/3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。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） 。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。 單片機(jī)的復(fù)位電路1)復(fù)位電路的復(fù)位類型微機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）7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。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。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。當(dāng)同時(shí)接受到幾個(gè)優(yōu)先級(jí)相同的中斷請(qǐng)求時(shí)，則由內(nèi)部查詢次序來(lái)確定響應(yīng)哪一個(gè)中斷請(qǐng)求。通常,地址鎖存器可使用帶三態(tài)緩沖輸出的八 D 鎖存器 74LS373 或 8282，也可以使用帶清除端的八 D 鎖存器 74LS273，地址鎖存信號(hào)為 ALE。 8255 輸出口擴(kuò)展 8255 的引腳介紹8255 是可編程 RAM/IO 擴(kuò)展器，片內(nèi)有 256*8 位靜態(tài) RAM，2 個(gè) 8 位和 1 個(gè) 6 位可編程并行I/O 接口，以及 1 個(gè) 14 位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。連接 CPU 的底 8 位地址/數(shù)據(jù)總線。低電平有效。高電平有效，并初始化 3 個(gè) I/O 口為輸入方式。由命令字編程設(shè)定。當(dāng) IO/M=0 時(shí)，CPU 對(duì) 8255 的RAM 進(jìn)行讀寫，尋址范圍為 00H—0FFH。必須根據(jù)外圍設(shè)備的類型選擇 8255 的操作方式，并在初始化程序中把相應(yīng)控制字寫入操作口。在開關(guān)量輸出通道中，為防止現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾或工頻電壓會(huì)通過(guò)輸出通道反串到測(cè)控系統(tǒng)，一般需采取通道隔離技術(shù)。光電隔離器的種類繁多，常用的有發(fā)光二極管/光敏三極管、發(fā)光二極管/光敏復(fù)合晶體管、微機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）11發(fā)光二極管/光敏電阻，發(fā)光二極管/光觸發(fā)可控硅等，但從其隔離方法這一角度來(lái)看，都是一樣的，即都通過(guò)電——光——電這種轉(zhuǎn)換，利用“光”這一環(huán)節(jié)完成隔離功能。而當(dāng)該電流撤去時(shí)，發(fā)光二極管熄滅，三極管截止。圖 252 光電隔離的電路當(dāng)輸出 TTL 電平為低電平時(shí)，7406 輸出為高電平，發(fā)光二極管截止，光電隔離器處于截止?fàn)顟B(tài)，VO 端輸出高電平；而當(dāng)輸出控制電平為高電平時(shí)，7406 輸出為低電平，發(fā)光二極管導(dǎo)通，光電隔離器處于導(dǎo)通狀態(tài)，VO 端輸出低電平。圖 總電路框圖 鍵盤及顯示電路 鍵盤輸入特點(diǎn)按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，均利用了機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷。按鍵的穩(wěn)定閉合時(shí)間由操作人員的按鍵動(dòng)作持續(xù)時(shí)間決定，一般為十分之幾秒到幾秒時(shí)間。本系統(tǒng)采用雙穩(wěn)態(tài)消抖的硬件消抖方法。設(shè)按鍵首先處于 a 位置，此時(shí) RS 觸發(fā)器的與非門輸出端 OUT1 為高電平 1，與非門 2 的輸出端 OUT2 為 0，此輸出引入到與非門 1 的一個(gè)輸入端，會(huì)把與非門 1 鎖住，使其固定輸出為 1。通過(guò)以上分析，可知，如果在按鍵信號(hào)輸入端加上一個(gè) RS 觸發(fā)器就可以剔除按鍵抖動(dòng)產(chǎn)生的干擾。列線電平如果為低,則行線電平為低，列微機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）14線電平如果為高，則行線電平亦為高。識(shí)別鍵盤有無(wú)鍵按下的方法是讓所有列線均置為 0 電平，檢查各行線電平是否有變化，如果有變化，則說(shuō)明有鍵被按下，如果沒(méi)有變化，則說(shuō)明無(wú)鍵被按下（實(shí)際編程時(shí)應(yīng)考慮按鍵抖動(dòng)的影響，通?？偸遣捎密浖訒r(shí)的方法進(jìn)行消抖處理） 。鍵盤的工作方式的選取應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中 CPU工作的忙，又要不過(guò)多占用 CPU 的工作時(shí)間。由圖 264 可見鍵盤采用編程掃描方式工作，PB 口輸出逐行掃描信號(hào)，PA 口輸入 8 位列信號(hào)，均為低電平有效。這種顯示塊有共陰極和共陽(yáng)極兩種。其中 7 個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成 7 筆字型“8” 。共陽(yáng)極于共陰極的段選碼互為補(bǔ)數(shù)。段選線控制字符選擇，為選線控制顯示位的亮、暗。其中一個(gè)控制段選碼，另一個(gè)控制位選。在此瞬間，段選控制輸出相應(yīng)字符段選碼，位選控制 I/O 口在該顯示位送入選通電平（共陰極送低電平、共陽(yáng)極送高電平）以保證該位顯示相應(yīng)字符。 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(guò)控制陰極的電位來(lái)實(shí)現(xiàn)各位的選通。微機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）16 圖 鍵盤和顯示器接口電路的接線圖 加熱電路和報(bào)警裝置 加熱電路圖 加熱電路圖微機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）17單片機(jī) 8051 的 端輸出的觸發(fā)信號(hào)，經(jīng) 7407 后，送到光電耦合器 4N25。過(guò)零檢測(cè)電路由變壓器 B 的其中一個(gè)繞組 L3 和電容器 C2 組成。選用不同的電熱器件，啟動(dòng)的過(guò)程也不一樣。 報(bào)警裝置首先通過(guò)按鍵對(duì)要達(dá)到的溫度進(jìn)行設(shè)定，通過(guò)加熱裝置對(duì)水進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱溫度達(dá)到或超過(guò)設(shè)定值時(shí)，將加熱信號(hào)送到 8051 中，通過(guò)微處理器處理后，輸出到 P1 口報(bào)警，并通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器或蜂鳴器報(bào)警。 開始初始 化開 始加熱？主程序 結(jié) 束加熱溫 度采樣 按 鍵處 理溫度 到設(shè)定值按鍵 是否按下？YYNYN圖 31 主程序流程圖 8255 的程序設(shè)計(jì) 8255 的程序的初始化8255 的編程如下：由第四章可得 8255 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，則工作程序如下：MOV A,81 H 。A 口地址→DPTRMOVX A,DPTR 。將 DATA1 送 B 口輸出微機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）19MOV DPTR,0FF7EH 。例如，如果想把 C 口的第 6 位PC5 置 1,相應(yīng)的控制字為:00001011B=0BH，程序如下：MOV DPTR,0FF7FH 。PC5=1如果想把 C 口的第 6 位 PC5 復(fù)位，相應(yīng)的控制字為：00001010B=0AH?？刂谱炙偷娇刂瓶? 。8255 命令口地址送 DPTR MOVX DPTR，A 。指向 PA 口 MOVX DPTR，A 。取段選碼 MOV DPTR，7F02H 。指向下一顯示數(shù)據(jù)單元MOV A，R3 JNB ，OUT 。子程序返回DSEG： DB 3FH，06H，5BH 。顯示 D，E，F(xiàn)DL1ms： MOV R7，01H 。CCSCAN： MOV DPTR，F(xiàn)F7DH ；指向 PB 口 MOV A， 00H MOVX DPTR，A ；PB 口輸出全零 INC DPTR INC DPTR ；指向 PC 口 MOVX A，DPTR ；讀 PC 口 CPL A ANL A，0FH ；屏蔽高 4 位 RET ；返回 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。實(shí)驗(yàn)室制作時(shí)，可結(jié)合示波器測(cè)試晶振及 P0，P2 端口的波形情況進(jìn)行綜合硬件測(cè)試分析。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(guò) 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。剛一開始接觸時(shí)我根本不知道從何下手，后來(lái)查閱了書籍和網(wǎng)絡(luò)資源才得以選中合理的課題并加以編寫。雖然，在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中克服了很多困難，解決了不少問(wèn)題，但是我堅(jiān)持到底，盡自己的力量做到最好。在兩周的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中，我的到了不少人的幫助和關(guān)懷。學(xué)無(wú)止境，這次課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)雖然結(jié)束了，但實(shí)習(xí)中嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，勤學(xué)善思的精神會(huì)一直貫徹在我們以后的學(xué)習(xí)和工作中?？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MOV DPTR,0FF7FH 。PC5=1MOV DPTR,0FF7FH 。PC5=0DIS： MOV A，00000011B 。50~55H 單元存 6 個(gè)顯示數(shù)據(jù) MOV R3，7FH 。取顯示數(shù)據(jù)MOV DPTR，DSEG 。段選碼送 PB 口ACALL DL1ms 。未完，調(diào)整為下一位選碼MOV R3，A AJMP AGAIN 。顯示 3，4，5DB 77H，7CH，39H