【正文】 AT24C02的地址是一個(gè) 8位二進(jìn)制數(shù)，其格式為： 表 54 AT24C02 地址 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 1 0 A2 A1 A0 R/ W, 其中： A A A0為引腳地址。 圖 58 AT24C02管腳封裝圖 表 53 AT24C02 管腳描述 管腳名稱 功能 A0 A1 A2 器件地址選擇 SDA 串行數(shù)據(jù) /地址 SCL 串行時(shí)鐘 WP 寫保護(hù) Vcc +~ V 工作電壓 Vss 地 SCL 串行時(shí)鐘 AT24C02 串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘，這是一個(gè)輸入管腳。 但由于 80C51單片機(jī)沒有 I2C總線接 口 。 基于單片機(jī)的水泵 智能控制系統(tǒng) 26 圖 57 單片機(jī)與 ADC0809 的接口 圖 單片機(jī)與 AT24C02 的應(yīng)用電路 AT24C02 概述 在單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用中，常常希望對(duì)現(xiàn)場(chǎng)輸入的數(shù)據(jù)能夠在斷電的情況下 長(zhǎng)久保存，以避免下次開機(jī)時(shí)的重新輸入。中斷控制方式效率高，所以特別適合于變換時(shí)間較長(zhǎng)的 ADC。 0809 完成 1 次轉(zhuǎn)換需 100us 左右，輸出具有 TTL 三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連接到 MCS51 的數(shù)據(jù)總線上。 由引腳圖可見， ADC0809 共有 28 腳，采用 雙列直插式封裝。根據(jù)程序的需要，通過 8951的 時(shí)控制復(fù)位電路的起動(dòng)和停止 ,當(dāng) =0時(shí)， NE555的 2引腳為低電平，停止復(fù)位；當(dāng) P04=0時(shí)， N E555的 2引腳為高電平，起動(dòng)復(fù)位。在單片機(jī)接通電源的瞬間，電源相當(dāng)于一個(gè)交流電、電容兩端相當(dāng)于短路， RESTE端的電位與 Vcc相同，都是 +5V。這個(gè)時(shí)間很短，很容易滿足。 7 段發(fā)光二極管，再加上 1 個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì) 8 段。我們定義 I/O 口的功能如下： 及 用于 6 為 LED 顯示，數(shù)碼顯示器可以顯示手自動(dòng)標(biāo)識(shí)、罐內(nèi)壓力范圍等信息。 P0~P3 口的基本功能都是作為通用的雙向 I/O 口，它們的第二功能分別如下 : P0 口 :該壓力水罐智能供水系統(tǒng)僅用內(nèi)部存儲(chǔ)器時(shí)，所以僅使用 P2 口的通用 I/O 口的功能。這就取決于 PC 值的大小。 : ALE:地址鎖存允許輸出信號(hào)。 CPU的引腳如圖 5－ 2 示，各引腳分布和功能如下 : 單片機(jī)能夠工作，需要電能，就少不了通過一個(gè)引腳 給單片機(jī)提供電源。6 個(gè)中斷源 。片內(nèi)的Flash 存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器來編程。 系統(tǒng)硬件電路組成結(jié)構(gòu) 控制器的總體機(jī)構(gòu)分為輸入模塊、主控制模塊、輸入模塊三部分。壓電式 加速度傳感器是一種常用的 加速度計(jì) 。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。作為第一功能用時(shí)，就作為普通的 I/O 口用，功能和操作方法與 P1 口相同。 a)P0 口 ：是雙向 8 位三態(tài) I/O 口，外接存儲(chǔ)器時(shí)，與地址總線的低 8 位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 ALE 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 8 個(gè) LS 型的 TTL輸入電路。 ST/VPD：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 （ 2） 接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2。本文在單片機(jī)高樓供水系統(tǒng)中將用 80C51 來完成控制功能。 每臺(tái)水泵 的運(yùn)行、停機(jī)時(shí)間在 LED 顯示器上實(shí)時(shí)顯示。控制器核心為 MCS－ 51 系列單片機(jī)，根據(jù)開關(guān)量信號(hào)與泵組的工作狀態(tài)，給出啟停信號(hào)控制泵組的配套電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)與停機(jī)。本文開發(fā)的系統(tǒng)其水泵組部分包括三臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的三臺(tái)離心式水泵。 基于單片機(jī)的水泵 智能控制系統(tǒng) 8 由上述公式可以看出，壓力水罐容積大小與下述因素有關(guān)： (1)所選水泵流量與管網(wǎng)實(shí)際時(shí)用水量的差值； (2)確定的電接點(diǎn)壓力表的最小值和最大值； (3)擬定的從最小控制工作壓力上升至最大控制工作壓力所用的葉問； (4)當(dāng)水泵流量與管網(wǎng)實(shí)際時(shí)用水量相等時(shí)，所需壓力水罐的容積為零，此時(shí)電接點(diǎn)壓力表的讀數(shù)不變化。針對(duì)節(jié)能問題，供水設(shè)備內(nèi)含氣壓供水功能，需要小流量供水和維持管網(wǎng)水壓時(shí)，自動(dòng)切換到氣壓自動(dòng)供水程序，需要大流量供水時(shí)又自動(dòng)切換到變頻調(diào)速恒壓供水程序。要在保持供水壓力不變的情況下適應(yīng)這種變化，就必須調(diào)整水泵的供水量。是將每日 24小時(shí)按用水曲線分成若干時(shí)段，計(jì)算出各個(gè)時(shí)段所需的水泵出口壓力，進(jìn)行全日變壓，各時(shí)段恒壓控制。目前變頻器多為進(jìn)口設(shè)備，所以初次投資費(fèi)用一般稍高，但隨著技術(shù)進(jìn)步，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，價(jià)格會(huì)逐新下降，運(yùn)行費(fèi)用可與水泵水箱聯(lián)合供水持平。在水泵供水 領(lǐng)域能否應(yīng)用 智能控制 技術(shù)，在節(jié)能降耗的同時(shí)改善水泵性能，提高供水 品質(zhì)就成 為研究方向。而且氣壓罐是密封的，所以大大減少了水質(zhì)因異物進(jìn)入而被污染的可能性。 （ 3）恒速泵加高位水箱的供水方式 這種方式原理與水塔是相同的，只是水箱設(shè)在建筑物的頂層。水泵處于斷續(xù)工作狀態(tài)中。 [7] 傳統(tǒng) 水泵在生活中 的應(yīng)用 在智能恒壓供水技術(shù)出現(xiàn)以前，出現(xiàn)過許多供水方式。 （ 5） 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床 呼叫系統(tǒng)等等。在一定的時(shí)期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，而不存在某個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)、相輔相成、共同發(fā)展的道路。 2．微型單片化 現(xiàn)在常規(guī) 的單片機(jī)普遍都是將中央處理器 (CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ) (RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器 (ROM)、并行和串行通信接口、中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如 A/D 轉(zhuǎn)換器、 PMW(脈寬調(diào)制電路 )、 WDT(看門狗 )、有些單片機(jī)將 LCD（液晶）驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就更強(qiáng)大。 單片機(jī)也被稱為微控制器（ Microcontroller），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。 近年來隨著科技的飛速發(fā)展 ,單片機(jī)的應(yīng)用不斷深入 ,帶動(dòng)控制 技術(shù)日新月異。系統(tǒng) 有 3臺(tái)供水 水泵，水泵的啟停是按先起先停、 先停先起 原則設(shè)計(jì)的。該系統(tǒng)充分利用現(xiàn)代化新型、先進(jìn)的元器件，設(shè)計(jì)泵組－壓力水罐恒壓供 水智能控制系統(tǒng)。上世紀(jì)九十年代后，許多高層建筑逐漸采用“貯水池 +變頻調(diào)速水泵”的供水系統(tǒng)。盡管它的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件： CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。如 80C51 就采用了 HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )和 CHMOS(互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )。所以 C8051 為核心的單片機(jī)占據(jù)了半壁江山。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 （ 7） 單片機(jī)在汽車設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在 汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，基于 CAN 總線的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能電子控制器， GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)等等。 （ 2）恒速泵加水塔的供水方式 這種方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用戶供水。水壓不可調(diào)，不能兼顧近期與遠(yuǎn)期的需要 。但這種供水方式供水壓力穩(wěn)定，運(yùn)行安全可靠。 隨著資源的日益緊張，節(jié)能技術(shù)應(yīng)用已愈來愈受到人們的關(guān)注。電源的頻率與水泵的轉(zhuǎn)速成正比，水泵的轉(zhuǎn)速與供水量成正比，變頻調(diào)速控制柜通過改變水泵電源 的頻率，控制水泵的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)整水泵的供水量，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶按需供水的目的。 (1)出口恒壓控制 水泵出口恒壓控制是將壓力傳感器安裝在水泵出口處，使系統(tǒng)在運(yùn)行過程中水泵出口水壓恒定。這種方式的節(jié)能效果是最佳的，但由于最不利點(diǎn)一般距離水泵較遠(yuǎn)，壓力信號(hào)的傳輸在實(shí)際應(yīng)用中受到諸多限制，因此工程中很少采用。由此可以看出，采用變頻供水技術(shù)比水泵單純工作在額定狀態(tài)下節(jié)能，經(jīng)測(cè)算最大可以達(dá)到 40％的節(jié)能效果。壓力水罐在供水工程中的作用：一是用以臨時(shí)存儲(chǔ)管網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的富余水量；二是當(dāng)管網(wǎng)中產(chǎn)生很大的水錘沖擊力時(shí)，可起到保護(hù)管道的作用； 三是利用供水自動(dòng)控制，供水壓力大且易于調(diào)整。 傳感器采用接點(diǎn)式壓力表，用于檢測(cè)水管道的壓力。該自動(dòng)控制系統(tǒng)通過安裝在壓力罐上的電接點(diǎn)壓力表，把氣壓罐工作壓力變成開關(guān)量信號(hào)傳送到 單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)與給定參量進(jìn)行比較和邏輯控制算法，運(yùn)算后輸出控制信號(hào)，作用到固態(tài)繼電器，控制電機(jī)水泵機(jī)組的啟停，按實(shí)際用水量供水并使供水壓力恒定。根據(jù)不同場(chǎng)合、不同需要可以采取任意臺(tái)水泵組成水泵組。 而我們所設(shè)計(jì)的自動(dòng)監(jiān)控 設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了水泵 的智能控制，并且從長(zhǎng)時(shí)間來看， 3 臺(tái)水泵 的啟動(dòng)、停止時(shí)間基本一樣，避免了單臺(tái)機(jī) 器長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，降低了機(jī)器的磨損程度 ，節(jié)約了能源，提高了水泵 的利用率和維修周期。 基于單片機(jī)的水泵 智能控制系統(tǒng) 13 （ 1） 電源引腳 VCC 和 VSS。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。即使不訪問外部存儲(chǔ)器， ALE 端仍以不變的頻 率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 （ 7） EA/VPP：當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在 PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過 0FFFH 時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序， 當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則只訪問外部程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，對(duì)于常用的 80C51 來說，無內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，所以 EA 腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲(chǔ)器。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高 8 位地址總線送出高 8 位地址，在對(duì) EPROM 編程和程序驗(yàn)證期間，它的接收高 8 位地址。下面我們主要介紹這類傳感器。 （ 1） 金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保 護(hù)片和引出線等部分組成。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí)，長(zhǎng)度減小而截面增加，電阻值則會(huì)減小。它既可以用來測(cè)量大的壓力，也可以用來測(cè)量微小的壓力。繼電器組實(shí)現(xiàn)泵組的配套電機(jī)的軟起動(dòng)。128B 字節(jié)內(nèi)部 RAM。 硬件設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)控制電路所采用的單片機(jī)是 89C51，它是 40 引腳， DPI 封裝的集成電路芯片。在原理圖的 18 和 19 引腳， X1 和 X2 就分別是放大器的輸出和輸入端。 RST:復(fù)位信號(hào)，用于單片機(jī)的初始化操作。 MCS51 系列把芯片引腳數(shù)目定為 40 個(gè)，但單片機(jī)為實(shí)現(xiàn)其功能所需要的信號(hào)數(shù)目卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個(gè)數(shù)，為解決這個(gè)矛盾，當(dāng)引腳數(shù)量有限時(shí)，唯一可行的辦法，即給其中的一些信號(hào)引腳賦以雙重功能。 表 53 P3 口的第二功能 單片機(jī)各端口的第二功能完全是自動(dòng)的，不需要用指令來轉(zhuǎn)換。 分別用于控制 3 臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)的啟停控制信號(hào)。計(jì)算機(jī)無論是在剛開始通電時(shí)、斷電后，還是系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)都需要復(fù)位。AT89C51的第 9引腳是復(fù)位引腳，在晶振頻率選用 6MHz時(shí)， C取 22μ F， R1取 8K左右。 93C46為串行 EEPROM，用于保存開機(jī)設(shè)定時(shí)的原始參數(shù)，這樣當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)，設(shè)定的數(shù)據(jù)能永久保存，再開機(jī)上電時(shí)無需再重新設(shè)定參數(shù)，即可以運(yùn)行于掉電前的狀態(tài)。 DA輸出采用了光耦隔離式 DA輸出，在報(bào)警輸入端與 CPU之間也采用了光耦隔離 ,以消除外部干擾。 （ 2） ADC0809 結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理 ADC0809 的結(jié)構(gòu)框圖 如圖 56 所示 。查詢方式是在單片機(jī)把啟動(dòng)信號(hào)送到 ADC 之后，執(zhí)行別的程序，同時(shí)對(duì) 0809 的 EOC 引腳的狀態(tài)進(jìn)行查詢，以檢查 ADC 變換是否已經(jīng)結(jié)束，如查詢到變換已經(jīng)結(jié)束，則讀入轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)據(jù)。地址譯碼引腳 C、 B、 A 分別與地址總線的低 3 位 A A A0 相連，以選通 IN0~IN7 中的 1 個(gè)通路 。使用非常方便。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)的主器件控制的。 WP 寫保護(hù) 如果 WP管腳連接到 Vcc，所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)只能讀。 R/ W, 為數(shù)據(jù)方向位，當(dāng) R/=1 W, 時(shí)，表示從 AT24C02中讀取數(shù)據(jù)， 當(dāng) R/=0時(shí)， 表示向 AT24C02中寫入數(shù)據(jù)。當(dāng)使用 AT24C02 時(shí)最大可級(jí)聯(lián) 8 個(gè)器件。 AT24C02管腳配置及描述 AT24C02支持 IC，總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議 IC，總線協(xié)議規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器。它的特點(diǎn)是無需特殊設(shè)備。如果單片機(jī)時(shí)鐘頻率采用 6MHz，則 ALE 引腳的輸出頻率為 1MHz，再 2 分頻后為 500kHz，恰好符合 ADC0809對(duì)時(shí)鐘頻率的要求。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后， 0809 發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束 EOC（高電平）信號(hào)，該信號(hào)可供單片機(jī)查詢，也可反相后作為向單片機(jī)發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)；當(dāng)執(zhí)行指令： MOVX A,DPTR，單片機(jī)發(fā)出讀控制器 RD 信號(hào)， OE 端有高 電平，且把經(jīng)過 0809 轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)字量讀到 A 累加器中。