【正文】 主機(jī)電路核心器件介紹 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ ROM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元。 在 Flash 編程時， P0接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。P2口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將單片機(jī)復(fù)位。 .PSEN ： 程序存儲允許（ PSEN ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信 號，當(dāng) AT89C51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的 PSEN 信號不出現(xiàn)。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路如圖： 外接石英晶體（或陶瓷振蕩器）及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中 構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。 在空閑工作模式狀態(tài)， CPU 保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)保持激活狀 態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。 掉電模式 在掉點模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。用戶可從芯片上的型號和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息。 改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復(fù) 1— 5步驟，直到全部文件編程結(jié)束。校驗時 P0 口須接上 10K 左右的上拉電阻。 （ 032H） =05H 聲明為 5V編程電壓?？刂颇硯锥喂P端發(fā)光，就能顯示出某個數(shù)碼或字符。若用 I/O接口，則要占用 4 個 8 位 I/O 口，若用鎖存器接口，則要用 4 片 74LS373 芯片。 74LS377 真值表 G CLK D Q 1 X X Q0 0 ↑ 1 1 0 ↑ 0 0 X 0 X Q0 MC14511B 芯片介紹 .A～ D：四個信號輸入端。繼電器是一種利用各種物理量的變化，將電量或非電量信號轉(zhuǎn)化為電磁力（有觸頭式）或使輸出狀態(tài)發(fā)生階躍變化（無觸頭式），從而通過其觸頭或突變量促使在同一電路或另一電路中的其它器件或裝置動作的一種控制元件。經(jīng)考慮采用 4123 無極 12V 直流控制24V的交流繼電器，并利用光耦合器件 P521 和 MCU 隔開。按鍵的作用，只是簡單地實現(xiàn)接點的接通和斷開，但必須有一套相應(yīng)的程序與之配合，才能產(chǎn)生出相應(yīng)的鍵碼。 CPU 通過并行口輸出 000000 到鍵盤的行線，然后檢測鍵盤的列線信號。因 此，只要記下列信號不全為 1 時的 C 口輸出及 B 口輸入，就能確定以按鍵的位置。實際上，由于掃描的速度很快，真正找到兩個鍵同時按下的情況是很少的。本系統(tǒng)采用 8255A 擴(kuò)展并行口。 ： 8255A 的三個端口在使用使可分為 A、 B兩組。 .RESET：復(fù)位信號，輸入，高電平有效。 .PB0～ PB7： B口數(shù)據(jù)線，雙向。 ROM 中的信息一旦寫入之后，就不能隨意更改，特別是不能在程序運行的過程中寫入新的內(nèi)容，故稱之為只讀存儲器。 （ 4） E2PROM 這是一種用電信號編程，也用電信號擦除的 ROM 芯片，對 E2PROM 的讀寫操作與 RAM 存儲器幾乎沒有什么差別，只是寫入的速度慢一些，但斷電后能夠保存信息。 （ 3） 寫方式 2864A 提供了兩種數(shù)據(jù) 方式：字節(jié)寫入和頁寫入 頁寫入： 2864A 片內(nèi)設(shè)置了 16 字節(jié)的“頁緩沖器”，并將整個存儲器陣列劃分成 512 頁，每頁 16個字節(jié)。據(jù)此， CPU 可判斷 的編程是否結(jié)束。當(dāng)該信號為高電平的時候，外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部 鎖存器，負(fù)跳變時，數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中。系統(tǒng)上電、掉電以及供電電壓降低 時，第⑦腳產(chǎn)生復(fù)位輸出，復(fù)位脈沖寬度的典型值為 200ms，高電平有效，復(fù)位門限的典型值為 。第⑦腳接單片機(jī)的復(fù)位腳 (AT89C51 的第⑨腳 )；第⑥腳與單片機(jī)的 相連。 料位開關(guān) 在料體進(jìn)入料斗式干燥機(jī)后，要能檢測到什么時候到達(dá)滿料狀態(tài)，所以就選用簡單的阻力式傳感器， 阻力式料位傳感器是指物料對機(jī)械運動所呈現(xiàn)的阻擋力。再由電子放大器和移相電路，把檢振元件的信號放大。在測量時不需要大幅度的機(jī)械運動，驅(qū)動功率 小，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、靈敏而可靠。 禁用范圍 高溫、高粘度液體。 適用范圍 中等粘度、腐蝕 性液體。在控制室里的控制電路判斷料位是否越限，并按要求使被控的進(jìn)出料設(shè)備啟停。 為了給音叉提供交變的驅(qū)動力，利用放大電路對壓電元件施加交變電場，靠逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)械力作用在叉體上。把分壓器接到未穩(wěn)壓的直流電源是為了更早地對電源故障告警。 MAX813L 的典型應(yīng)用電路： MAX813L 的典型應(yīng)用電路如圖所示。 MAX813L 有雙列直插和貼片兩種封裝形式，其雙列直插如圖所示，引腳功能如下： 第①腳為手動復(fù)位輸入，低電平有效；第②、②腳分別為電源和地；第④腳為電源故障輸入；第⑤腳為電源故障輸出；第⑥腳為看門狗輸入，第⑦腳為復(fù)位輸出，第⑧腳為看門狗輸出。我們這本設(shè)計中使用 74LS373。 （ 4） 數(shù)據(jù)查詢方式 數(shù)據(jù)查詢是指用軟件來檢測寫操作中的頁存儲周期是否完成。此時，輸出線呈高阻態(tài)，芯片的電流從 140mA 降至維持電流 60mA。 （ 3） EPROM EPROM 是用電信號 編程，用紫外線擦除的只讀存儲器芯片。程序存儲器一般采用自讀存儲器，因為這種存儲器在電源關(guān)斷后，仍能保存程序，在系統(tǒng)上電后， CPU 可取出這些指令予以重新執(zhí)行。有效時，允許 .A1A0：端口控制信號，輸入。 8255A 引腳功能 8255A 共有 40 個引腳，一般為雙列直插 DIP 封裝， 40個引腳可分為與 CPU 連接的數(shù)據(jù)線、地址和控制信號以及與外圍設(shè)備連接的三個端口線。 當(dāng)數(shù)據(jù)傳送不需要聯(lián)絡(luò)信號時，這 3個端口都可以用作輸入口或輸出口。這可通過調(diào)用子程序來解決，當(dāng)系統(tǒng)中有顯示子程序時，調(diào)用幾次顯示子程序也能同時達(dá)到消除抖動的目的。出現(xiàn)這種情況時，就可能有不止一次會得到列信號不為全 1，這時就不容易判斷哪個鍵是真正需要按下的。 只有在某行上有鍵按下時，在這一行上輸入 0（其他行為 1），在列輸出上才能檢測到 0 信號。當(dāng)有按鍵按下時，就會出現(xiàn)鍵的識別、防止抖動以及確定鍵碼等一系列問題。這種鍵盤的使用比較方便，亦不需要編寫很多程序，但使用的硬件較復(fù)雜，在微型計算機(jī)控制系統(tǒng)中使用還不多。本設(shè)計共需 2 個繼電器控制交流接觸器，一個接帶動生產(chǎn)的電動機(jī)。兩片 MC14511B 把 P0 口的高四位和低四位譯碼成十進(jìn)制控制 LED顯示。 .E ： 鎖存允許信號。也正因此如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。如圖所示： LED 數(shù)碼管按電路中的連接方式可 分為共陰型和共陽型兩大類，共陽型是將各段發(fā)光二極管的正極連在一起，作為公共端 COM，公共端 COM 接高電平， a～ g、 Dp 各筆段通過限流電阻接控制端。 （ 031H） =51H 聲明為 AT89C51 單片機(jī)。采用下圖電路。 4. 在高電壓編程方式時，將 /EA/Vpp 端加上 +12V 編程電壓。低電壓編程模式適合于用戶在線編程系統(tǒng)，而高電壓編程模 式可與通用 EPROM 編程器兼容。需要注意的是，當(dāng)有硬件復(fù)位來終止空閑工作模式時， CPU 通常是從激 活空閑模式那條指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個機(jī)器周期（ 24 個時鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止 CPU 訪問片內(nèi) RAM，而允許訪問其它端口。這兩種方式是控制專用寄存器 PCON（即電源控制寄存器）中的 PD（ ）和 IDL（ ）位來實現(xiàn)的。 .XTAL2： 振蕩器 3 放大器的輸出端。 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE操作。 P3口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示： P3口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。 AT89C51 引腳功能說明 .Vcc：電源電壓 .GND：地 .P0 口 ： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口 。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 主電路采用 AT89C51，由于 AT89C51 內(nèi)含 4KB 容量，因此在設(shè)計中不需要外擴(kuò)ROM。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵按下了。按鍵設(shè)置在行列線交點上，行列線分別接到按鍵開關(guān)兩端。由于各位的段選線并聯(lián)，段碼的輸出對各位來說都是相同的，因此，同一時刻，如果各位位選線都處于選通狀態(tài)的話， 4 位 LED 將顯示相 同的字符。各個 LED 的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止。據(jù)此， CPU 可判斷芯片的編程是否結(jié)束。 寫方式 時， CE 為低電平，在 WE 下降沿，地址碼 A0~A12 被片內(nèi)鎖存器鎖存，在上升沿時數(shù)據(jù)被鎖存片內(nèi)還有一個字節(jié)裝載限時定時器，只要時間未到，數(shù)據(jù)可以隨機(jī)地寫入頁緩沖器。 2864A 的四種工作方式： （ 1）維持方式 ： 當(dāng) CE 為高電平時， 2864A 進(jìn)入低功耗維持狀態(tài)。整個傳輸過程中，傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)目是沒有限制的。這因為線“與”邏輯，使 SCL 在低電平時鉗住總線。當(dāng)多個主控器同時企圖控制總線而不丟失信，這叫多主競爭。如果在容器的上下方都裝叉體，可以實現(xiàn)自動進(jìn)料或自動出料的邏輯控制，或者把料位越限信號遠(yuǎn)傳到控制室。當(dāng)粉粒體物料觸及叉體之后，能量消耗在物料顆粒間的摩擦上，迫使振幅急 劇衰減，音叉停振。如電機(jī)軸經(jīng)過曲柄連桿機(jī)構(gòu)變?yōu)橥鶑?fù)運動，則可帶動活塞或平板在容器中做推拉動作，即成推板法。開始探索的觸發(fā)信號可由定時電路周期性地供給，也可以人為地啟動。所以不予采用。 根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)可將容式物位傳感器分為三中：（ 1）適用與導(dǎo)電容器中的絕緣性物料，且容器為立式圓筒形，器壁為一極，沿軸線插入金屬棒為另一極，其間構(gòu)成的電容C 與物位成比例。特別是在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)規(guī)模大，速度高，且常有高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕性或易燃易爆物料，對于物位的監(jiān)視和自動控制更是至關(guān)重要。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，能裝入片內(nèi)的外圍接口電路也可以是大規(guī)模的。比較麻煩，不予采用 8051 是在 8031 的基礎(chǔ)上，片內(nèi)集成有 4K ROM，作為程序存儲器，是一個程序不超過 4K 字節(jié)的小系統(tǒng)。兩個生產(chǎn)線既可單獨運行，也可同時運行。自動控制利用控制裝置使被 控對象的某個參數(shù)自動的按照預(yù)定的規(guī)律運行。 控制系統(tǒng)的控制器有單片機(jī) 89C51 和擴(kuò)展電路組成，單片機(jī)控制繼電器，繼電器控制交流接觸器，又由接觸器控制電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動。也不予采用。功能強(qiáng)大 AT89C51 單片機(jī)可提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。密度是指不含空隙的物料每單位體積的質(zhì)量，即通常的質(zhì)量密度 ? ，如果乘以重力加速度 g，就成為重力密度 r，簡稱為重度。這時在棒壯電極周圍用絕緣支架套裝金屬筒，筒上下開口，或整體上均勻分布多個孔，使內(nèi) 外物位相同。 （ 1）重錘探索法：在容器頂部安裝由脈沖分配器控制的步進(jìn)電機(jī)，此電機(jī)正轉(zhuǎn)時緩緩釋放懸有重錘的鋼索。 但這種方法運用了邏輯電路和數(shù)字技術(shù)，可連續(xù)測量料位值并輸出數(shù)字量，是數(shù)字傳感器，但其采樣是周期性的，對時間而言不連續(xù)，此設(shè)計不予采用。 這類原理構(gòu)成的料位開關(guān)，只能安裝在容器 壁上，安裝高度取決于動作所對應(yīng)的料位值。再由電子放大器和移相電路，把檢振元件的信號放大。在測量時不需要大幅度的機(jī)械運動，驅(qū)動功率小，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、靈敏而可靠。仲裁過程中還要保證總線的信息不丟失。 SCL 保持高電平期間， SDA 由高電平向低電平變化這種狀態(tài)定義為起始信號。 2．串行接口可使用普通兩根 I/O 接口。 （ 3）寫方式 ： 2864A 提供了兩種數(shù)據(jù)寫入方式：頁寫入和字節(jié)寫入。當(dāng)一頁裝載完畢，不再有 WE 信號時，限時定時器將溢出，于是頁存儲操作隨即自動開始。 LED 顯示電路選擇 LED 顯示器是由 N 個 LED 顯示塊拼接成 N 位 LED 顯示器。付出的代價是占用口線較多，若用 I/O 接口，則要占用 4 個 8 位 I/O 口，若用鎖存器接口，則要用 4 片 74LS373 芯片。但也不能太長，因為畢竟要受限于臨界閃爍頻率，而且此時間越長，占用 CPU 時間