【正文】 片機(jī)階段。而 32 位單片機(jī)除了具有更高的集成度外， 其振蕩頻率已達(dá) 20MHz 或更高，這使 32 位單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理速度比 16 位單片機(jī)快許多，性能同 8 位、 16 位單片機(jī)相比，具有更大的優(yōu)越性。 ③ 易擴(kuò)展，控制功能強(qiáng)，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。 ④ 消費(fèi)產(chǎn)品方面：電動(dòng)玩具、錄像機(jī)、激光唱機(jī) 等 。 爐溫控制的發(fā)展現(xiàn)狀與方向 國(guó)外從 20 世紀(jì) 70年代，我國(guó)從 80年代開始對(duì)加熱爐生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的研究。 合肥學(xué)院計(jì)算機(jī)控制設(shè)計(jì) 9 第三章 爐溫控制系統(tǒng)軟硬件 總體方案 單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟如下： 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 確定單片機(jī)控制系統(tǒng)的總體方案，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中十分重要的一步。 ⑥ 系統(tǒng)是否有進(jìn)一步擴(kuò)展的需要，輸入 /輸出通道和存儲(chǔ)器容量是否要適當(dāng)留下余量。 ? 劃分硬件和軟件 任務(wù)，畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖： 合肥學(xué)院計(jì)算機(jī)控制設(shè)計(jì) 10 硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)給出的結(jié)構(gòu)框圖，逐一設(shè)計(jì)出每一個(gè)單元電路，最后組合起來(lái)，成為完整的硬件系統(tǒng)。 ? 輸入通道設(shè)計(jì)： 輸入通道的設(shè)計(jì)內(nèi)容是確定通道結(jié)構(gòu)和元件配置，合理選擇 A/D轉(zhuǎn)換器和其他部件。 ? 外圍電路設(shè)計(jì)： 合肥學(xué)院計(jì)算機(jī)控制設(shè)計(jì) 11 外圍電路的設(shè)計(jì)主要包括人機(jī)交互參數(shù)設(shè)定、系統(tǒng)啟動(dòng) /停止等 操作、顯示部分的設(shè)計(jì)、打印、報(bào)警、通信。 ⑥ 對(duì)于程序中的指令應(yīng)有必要的注釋，以便于閱讀與使用。 2 臺(tái)電爐溫度由外電路人工設(shè)定。 C P U單 片 機(jī)8 0 3 1I / O接 口電 路8 2 5 5溫 度 設(shè) 定溫 度 顯 示故 障 報(bào) 警打 印A / D邏 輯 控 制S / H多路轉(zhuǎn)換開關(guān)爐 溫 1 信號(hào)爐 溫 2 信號(hào)鍋爐溫度輸 出 鎖存 器輸 出 驅(qū) 動(dòng) 器人 機(jī) 接 口 主 機(jī)過(guò) 程 通 道被 控 對(duì) 象光 電 隔離 電 路信 號(hào) 放大 電 路傳 感器 圖 31 硬件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 合肥學(xué)院計(jì)算機(jī)控制設(shè)計(jì) 13 軟件程序總體流程圖 主 程 序并 行 口 初 始 化串 行 口 初 始 化定 時(shí) 器 初 始 化中 斷 系 統(tǒng) 初 始 化等 待 定 時(shí) 中 斷定 時(shí) 中 斷 程 序3 0 s 定 時(shí) 到 ？撥 盤 設(shè) 定 值 檢 測(cè)溫 度 檢 測(cè)標(biāo) 度 變 換溫 度 顯 示溫 度 超 出 范 圍 否 ？中 斷 返 回 報(bào) 警 及 事 故 處 理 溫 度 打 印Y N N Y溫 度 控 制8 2 5 5 A 初 始 化 圖 32 軟件設(shè)計(jì)總體流程圖 合肥學(xué)院計(jì)算機(jī)控制設(shè)計(jì) 14 第四章 微處理器的選用及原理 單片機(jī)的介紹 單片機(jī)控制系 統(tǒng)的概念 單片機(jī)控制系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)和工業(yè)對(duì)象組成，如圖 41 所示。 8751 具有片內(nèi) EPROM,是真正的單片機(jī)，但由于價(jià)格較貴，所以用得較少。 a) 運(yùn)算器：包括一個(gè)可進(jìn)行 8位算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的單元 ALU， 8位的暫存器 暫存器 2， 8位的累加器 ACC，寄存器 B和程序狀態(tài)寄存器 PSW 等。 合肥學(xué)院計(jì)算機(jī)控制設(shè)計(jì) 17 B： 8 位寄存器，在乘、除運(yùn)算時(shí)， B寄存器用來(lái)存放一個(gè)操作數(shù)，也用來(lái)存放運(yùn)算后的一部分結(jié)果；若不做乘、除運(yùn)算時(shí)，則可作為通用寄存器使用。 振蕩器及定時(shí)電路： 8051 單片機(jī)片內(nèi)有振蕩電路，只需外接石英晶體和頻率微調(diào)電容（ 2 個(gè) 30pF 左右），其頻率范圍為 。在這 128字節(jié) RAM單元中有 21個(gè)特殊功能寄存器（ SFR），這些特殊功能寄存器還包括 P0P3 口鎖存器。 ? 控制總線 ALE/PROG ：引腳號(hào) 30，地址鎖存有效信號(hào)，在它的下降沿用于外部程序存儲(chǔ)器的低 8位地址鎖存，使 BUS（ P0）分時(shí)用作地址總線低 8 位和數(shù)據(jù)總線。在掉電情況下（ VCC 降到操作允許限度以下）， VPD 將為芯片內(nèi)的RAM提供備用電源。 P1：引腳號(hào) 1— 8，準(zhǔn)雙向 I/O 口。 XTAL2：引腳號(hào) 18，內(nèi)部振蕩器外接晶振的另一個(gè)輸入端。如 EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程 序存儲(chǔ)器指令。 RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng) 8051 通電，時(shí)鐘電路開始工作，在RESET 引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。本設(shè)計(jì)對(duì)控制精度要求不高，控制功能一般，程序并不復(fù)雜。按動(dòng)鍵 S，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。 表 4－ 3 PC及 SFR的復(fù)位狀態(tài) 復(fù)位電路 RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，高電平有效。 當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)， PC 的 16 位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 P0 和 P2 口上，外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到 P0口上，由 CPU 讀入并執(zhí)行。 表 42 P3口的第二功能 引腳 第二功能標(biāo)記 第二功能 RXD 串行輸入口 TXD 串行輸出口 0INT 外部中斷 0輸入 1INT 外部中斷 1輸入 T0 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0外部輸入 T1 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1外部輸入 WR 外部數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ? 振蕩器和時(shí)鐘電路 XTAL1：引腳號(hào) 19，內(nèi)部振蕩器外接晶振的一個(gè)輸入端。在分時(shí)操作時(shí)，先用作地址總線，在 ALE 信號(hào)的下降沿，地址被鎖存，然后作為數(shù)據(jù)總線；也可以作為雙向并行 I/O口。 合肥學(xué)院計(jì)算機(jī)控制設(shè)計(jì) 19 RST/VPD：引腳號(hào) 9，復(fù)位輸入信號(hào)。它們的功能簡(jiǎn)述如下： ? 電源線 VSS：引腳號(hào) 20，電源地線。 8051 的片內(nèi) RAM 和工作寄存器排在一個(gè)隊(duì)列里統(tǒng)一編址。 PC 可對(duì) 64KB 的 ROM(程序存儲(chǔ)器 )直接尋址，也可對(duì) 8051 片外 RAM（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）尋址。 PSW：程序狀態(tài)字寄存器， 8位，用于指示指令執(zhí)行后的狀態(tài)信息，相當(dāng)于一般微處理器的標(biāo)志寄存器。各部分的功能簡(jiǎn)述如下。它是一個(gè)功能很強(qiáng)的單片微型計(jì)算機(jī)，但由于 8051 片內(nèi)為掩膜 ROM，內(nèi)部程序不能改寫，不便于實(shí)驗(yàn)和開發(fā)。 ⑤ 對(duì)升溫和降溫過(guò)程的時(shí)間不做要求。 單片機(jī)爐溫控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 確定控制任務(wù) ? 被控對(duì)象：兩臺(tái)電阻爐的溫度。 ④ 對(duì)于存儲(chǔ)器空間的使用應(yīng)統(tǒng)一安排。這一部分有時(shí)也會(huì)涉及到電氣設(shè)備的主電路。在硬件設(shè)計(jì)階段，由于還沒(méi)有完成軟件設(shè)計(jì)，無(wú)法準(zhǔn)確地估計(jì)所需存儲(chǔ)器的容量。這些主要的要求如：是否需要屏幕顯示，有怎樣的打印要求，微機(jī)工作環(huán)境如何等。 ④ 對(duì)輸出、通信等方面有何要求，相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方法是什么。近年來(lái)，隨著人工智能理論的發(fā)展和實(shí)用化，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)合肥學(xué)院計(jì)算機(jī)控制設(shè)計(jì)