【正文】 X7P33X0X7中 南 林 業(yè) 科 技大學 本科畢 業(yè) 設(shè)計 基于 89C51 單片機的 數(shù)字式智能多路巡檢儀的設(shè)計 第 28 頁 附錄 B 數(shù)字式智能多路巡檢儀器件清單 編號 元件名稱 型號及規(guī)格 數(shù)量 1 單片機芯片 AT89C51 1 2 感溫元件 DS18B20 1 3 多路模擬開關(guān) CD4051 1 4 A/D轉(zhuǎn)換芯片 ADC0804 1 5 鎖存器 74HC573 2 6 晶振 12MH 1 7 按鍵 5 8 三極管 C945 1 9 壓電蜂鳴器 1 10 七段數(shù)碼顯示器 LED 6 11 電阻 10Ω 4 12 電阻 10KΩ 6 13 電容 104 1 14 電容 30 pF 2 15 電容 10μF/5V 1 。在此設(shè)計過程中，擴展了知識面，增強了獨立思考和自學的能力，為以后走向工作崗位奠定了基礎(chǔ)。 它的可測范圍廣，適用性強，具有很 大 的實用價值。 圖 15. 鍵盤掃描子程序 流程圖 t0 t1 t2 t3 t4 圖 14. 按鍵延時示意圖 確定鍵號 有鍵按下？ 開始 Y 轉(zhuǎn)至相應(yīng)的程序，執(zhí)行相應(yīng)的功能 N 其它子程序 返回 中 南 林 業(yè) 科 技大學 本科畢 業(yè) 設(shè)計 基于 89C51 單片機的 數(shù)字式智能多路巡檢儀的設(shè)計 第 21 頁 顯示模塊軟件設(shè)計 本 設(shè)計采用 6位數(shù)碼管作為顯示 模塊 ，其中 4位數(shù)碼管用于顯示數(shù)據(jù)， 2位數(shù)碼管顯示功能號或通道號 。為確保 CPU 對鍵的一次閉和僅做一次處理，必須去抖動，這可以分別通過軟件和硬件兩種方法實現(xiàn)。********************************************* 。調(diào)啟動轉(zhuǎn)換子程序 lcall delay1ms 。ADC0804 端口定義 。 中 南 林 業(yè) 科 技大學 本科畢 業(yè) 設(shè)計 基于 89C51 單片機的 數(shù)字式智能多路巡檢儀的設(shè)計 第 16 頁 圖 12. A/D轉(zhuǎn)換流程圖 89C51 要接收 ADC0804 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號。 在此，提出兩種方法來實現(xiàn) ADC0804 的控制信號時 序： （ 1） 主動模式，在這種模式下，控制電路啟動 A/D 轉(zhuǎn)換后，在 INTR 信號的作用下，輸出讀信號，同時從 ADC0804 的數(shù)據(jù)總線上讀入數(shù)據(jù)，之后輸出一個寫信號，開始下一次轉(zhuǎn)換。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)總體軟件設(shè)計 在本程序的設(shè)計中， A/D 轉(zhuǎn)換是通過每次轉(zhuǎn)換完成后 單片機延時接收轉(zhuǎn)換結(jié)果 ，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果送 入 處理器的存儲器中保存；因為在硬件結(jié)構(gòu)時，就采用了獨立鍵盤的結(jié)構(gòu)，所以鍵盤子程序采用查詢方式，以保證處理器始終都在監(jiān)視鍵盤的動作；顯示子程序采用單獨的 子程序，作為主程序的調(diào)用子程序，以保證 LED管的連續(xù)顯示。報警 控制電路如 下 圖所示。 顯示 模塊 中， 單片機 AT89C51 的 端作為數(shù)據(jù)輸出，連接到兩個鎖存器 74HC573 對應(yīng)的輸入端 D0D7。 當發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一段 筆畫成小數(shù)點亮，對共陰極顯示器，將共陰極 COM 接地，在 a_q 段加驅(qū)動信號，當驅(qū)動信號是高電平時，相應(yīng)段發(fā)光；對共陽極顯示器，將共陽極 COM 極接高電平，在 a_q 段幾加驅(qū)動信號，當驅(qū)動信號是低電平時，相應(yīng)段發(fā)光，從而顯示相應(yīng)字符。 圖 6. AT89C51單片機 管腳及 基本 工作 電路圖 鍵盤顯示模塊 本設(shè)計 鍵盤顯示模塊 采用 4個操作按鈕， 6 位數(shù)碼管作為顯示 。單片機工作從復(fù)位開始。 單片機的時鐘信號通常有兩種產(chǎn)生方式：一是內(nèi)部時鐘方式，二是外部時鐘方式。 通常使用 為參考電壓輸入。 所以本設(shè)計選用 CD4051多路開關(guān)，它是一種單 片、 COMS、 8通道開關(guān)。 這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點為： （ 1） 對 ADC 要求高。整個硬件系統(tǒng)分為以下幾個模塊：傳感器 模擬信號采集 處 理模塊， A/D 轉(zhuǎn)換模塊，鍵盤及顯示 模塊， 單片機系統(tǒng) 模塊 及 報警控制模塊 。 熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。 AT89C51 單片機具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠性高，低功耗等特點。 數(shù)字式 智能 多路巡檢儀可以測量多個傳感器數(shù)據(jù)，通過巡回顯示方式，在單臺儀表上可以顯示多個數(shù)據(jù)，因而可有效節(jié)省成本。然而在實際工業(yè)生產(chǎn)活動中 常常包含許多工業(yè)參數(shù)需要測量，如：溫度、濕度、壓力、水位、流量等 ， 單獨使用溫度計、濕度計、壓力計等分別測量溫度、濕度、壓力等等生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝參數(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)生產(chǎn)和 生活的需要。 中 南 林 業(yè) 科 技大學 本科畢 業(yè) 設(shè)計 基于 89C51 單片機的 數(shù)字式智能多路巡檢儀的設(shè)計 第 2 頁 AT89C51 單片機的 結(jié)構(gòu)及 特點 AT89C51 采用 40 引腳的雙列直插式封裝 (DIP)形式，內(nèi)部由 CPU， 4 KB 的 ROM，256B 的 RAM， 2 個 16 位的定時／計數(shù)器 T0 和 T1， 4 個 8 位的 I／ O 端口和一個全雙工串行通信口等部分組成。熱電偶價格便宜，但需要冷端補償、電路設(shè)計復(fù)雜。 硬件總體結(jié)構(gòu)： 硬件部分是整個儀表的重要部分，其設(shè)計的好壞直接影響到整機的性能，本儀器以 AT89C51 單片機為核心。 本系統(tǒng) 采用多路分時的模擬量輸入通道。因此，多路開關(guān)通常是一種具有雙向能力的器件 [4]。 CLK為時鐘輸入信號線 , 因 ADC0804的內(nèi)部有時鐘電路， 只要在外部 “CLK R” 和 “CLK IN” 兩端外接一電阻電容即可產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換所要求的時鐘 ?；倦娐钒ňд耠娐泛蛷?fù)位電路 [7]。 中 南 林 業(yè) 科 技大學 本科畢 業(yè) 設(shè)計 基于 89C51 單片機的 數(shù)字式智能多路巡檢儀的設(shè)計 第 9 頁 復(fù)位是使單片機處于某種確定的初始狀態(tài)。F，R1=10KΩ [7]。 圖 7. 鍵盤 輸入控制電路 表 2. 四個獨立鍵盤對應(yīng)功能表 按鍵 鍵名 功能 S2 模式切換鍵 自動循環(huán)顯示與固定顯示切換 S3 參數(shù)設(shè)定鍵 傳感器參數(shù)設(shè)定 S4 參數(shù)設(shè)定鍵 工程參數(shù)設(shè)定 S5 通道切換鍵 切換固定顯示通道 中 南 林 業(yè) 科 技大學 本科畢 業(yè) 設(shè)計 基于 89C51 單片機的 數(shù)字式智能多路巡檢儀的設(shè)計 第 11 頁 LED 顯示器的簡介 LED 顯示器是由發(fā)光二極管組 成 ，其中 7 個發(fā)光二極管按“ 8”行排列，用于顯示數(shù)字，字母等符號，一個發(fā)光二級管圓點形狀，右下角用于顯示小數(shù)點，LED 顯示器共陰極和共陽極兩種類型。綜合比較靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式，同時結(jié)合本設(shè)計的實際情況，選擇 動態(tài)顯示方式。壓電蜂鳴器的另一端連接電源。當 端的輸出信號發(fā)生變化時，則三極管 C945 將交替的工作于截止、飽和狀態(tài)，形成高低電平的波，從而使壓電蜂鳴器發(fā)出聲音。 （ 2） 在寫信號之后至少要有 100us 的時延，才能輸出讀信號。 A/D 轉(zhuǎn)換被啟動而在 WR 上升沿后 100μ s 完成數(shù)模轉(zhuǎn)換，同時 INTR 自動變?yōu)榈碗娖剑硎颈敬无D(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束。 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 。主程序 lcall Start 。選中 ADC0804 nop clr wr nop setb wr nop setb cs nop 中 南 林 業(yè) 科 技大學 本科畢 業(yè) 設(shè)計 基于 89C51 單片機的 數(shù)字式智能多路巡檢儀的設(shè)計 第 18 頁 ret 。 t1， t3分別是閉和和釋放的抖動時間，抖動時間的長短與按鍵的機械特性有關(guān)，一般為5ms20ms。從而解決了竄鍵的問題。 中 南 林 業(yè) 科 技大學 本科畢 業(yè) 設(shè)計 基于 89C51 單片機的 數(shù)字式智能多路巡檢儀的設(shè)計 第 24 頁 結(jié) 論 數(shù)字式多 路 智能巡檢儀 具有溫度 、濕度、流量等信號的 采集、顯示、簡單的人機對話及報警功能。畢業(yè)設(shè)計是對大學四年所學知識的綜合運用，也是理論走向?qū)嵺`