【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。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)距離溫度測量和控制，遠(yuǎn)距離信號傳遞時(shí)，可采用一般的雙絞線來完成，其電阻比較大，因此不需要精密電源對其供電，長導(dǎo)線上的壓降一般不影響測量精度；不需要溫度補(bǔ)償和專門的線性電路。圖 溫度檢測電路當(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)中通過溫度集成器 AD590 對外部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，因此會得到相應(yīng)的工作電壓，其輸出電流會隨溫度變化而變化。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、模擬信號輸入通道數(shù)以及成本、供貨來源等全面考慮。其主要原理為：將一待轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號 U1n 與一個(gè)推測信號 Ur 相比較，根據(jù)推測信號大于還是小于輸入信號來決定增大還是減少該推測信號相等時(shí)，向 D/A 轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)字就是對應(yīng)模擬輸入量的數(shù)字量。此時(shí)，D/A 轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入即為對應(yīng)模擬輸入信號的數(shù)字量，將此數(shù)字輸入就完成了 A/D 轉(zhuǎn)換過程。ADC0809 引腳功能說明如下：IN0——IN7：8 路輸入通道的模擬量輸入端。START：為啟動控制輸入端。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。可尋址外部程序存貯器和數(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、信號復(fù)位、運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位。如果應(yīng)用現(xiàn)場干擾嚴(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)或移動位置等。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(yīng)位鎖存。當(dāng)同時(shí)接受到幾個(gè)優(yōu)先級相同的中斷請求時(shí)，則由內(nèi)部查詢次序來確定響應(yīng)哪一個(gè)中斷請求。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 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)場強(qiáng)電磁干擾或工頻電壓會通過輸出通道反串到測控系統(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看，都是一樣的，即都通過電——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，會把與非門 1 鎖住，使其固定輸出為 1。通過以上分析，可知，如果在按鍵信號輸入端加上一個(gè) RS 觸發(fā)器就可以剔除按鍵抖動產(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。識別鍵盤有無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，則說明有鍵被按下，如果沒有變化，則說明無鍵被按下（實(shí)際編程時(shí)應(yīng)考慮按鍵抖動的影響，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，PA 口輸入 8 位列信號，均為低電平有效。這種顯示塊有共陰極和共陽極兩種。其中 7 個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成 7 筆字型“8” 。共陽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、共陽極送高電平）以保證該位顯示相應(yīng)字符。 系統(tǒng)應(yīng)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(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。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，經(jīng) 7407 后，送到光電耦合器 4N25。過零檢測電路由變壓器 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，啟動的過程也不一樣。 報(bào)警裝置首先通過按鍵對要達(dá)到的溫度進(jìn)行設(shè)定，通過加熱裝置對水進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱溫度達(dá)到或超過設(shè)定值時(shí)，將加熱信號送到 8051 中，通過微處理器處理后，輸出到 P1 口報(bào)警，并通過三極管驅(qū)動揚(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。控制字送到控制口 。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)合示波器測試晶振及 P0，P2 端口的波形情況進(jìn)行綜合硬件測試分析。另一個(gè)重要電路是溫度檢測和加熱控制電路，該電路完成了溫度信號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)的過程中克服了很多困難，解決了不少問題，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