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正文內(nèi)容

基于89c51單片機(jī)倉庫溫濕度的監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-10-02 15:41 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 圖 311 MC14433A/D轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部邏輯框圖 圖 312 MC14433引腳圖 MC14433 的框圖(圖 311)和引腳(圖 312)功能說明 各引腳的功能如下: 電源及共地端 VDD: 主工作電源 +5V。 VEE: 模擬部分的負(fù)電源端,接 5V。 VAG: 模擬地端。 VSS: 數(shù)字地端。 VR: 基準(zhǔn)電壓。 外界電阻及電容端 RI: 積分電阻輸入端, VX=2V 時(shí), R1=470?; VX=200Mv 時(shí), R1=27K?。 XXX:基于單片機(jī)倉庫溫濕度的監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 C1: 積分電容輸入端。 C1 一般為 。 C0 C02: 外界補(bǔ)償電容端,電容取值約 。 R1/C1: R1 與 C1 的公共端。 CLKI、 CLKO : 外界振蕩器時(shí)鐘調(diào)節(jié)電阻 Rc, Rc 一般取 470 K?左右。 轉(zhuǎn)換啟動(dòng) /結(jié)束信號(hào)端 EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端,正脈沖有效。 DU: 啟動(dòng)新的轉(zhuǎn)換,若 DU 與 EOC 相連,每當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后,自動(dòng)啟動(dòng)新的轉(zhuǎn)換。 過量程信號(hào)輸出端 /OR : 當(dāng) |Vx|?VR,過量程 /OR 輸出低電平。 位選通控制線 DS4DS1: 選擇個(gè) 、 十 、 百 、 千位,正脈沖有效。 DS1 對(duì)應(yīng)千位, DS4 對(duì)應(yīng)個(gè)位。每個(gè)選通脈沖寬度為 18個(gè)時(shí)鐘周期,兩個(gè)相應(yīng)脈沖之間間隔為 2個(gè)時(shí)鐘周期。 ~~~~~~1 / 2 C L K 周 期1 6 4 0 0 個(gè) 時(shí) 鐘 脈 沖 周 期1 8 個(gè) 時(shí) 鐘 脈 沖 周 期E O CD S 1D S 2D S 3D S 4( 最 高 位 ) 1 / 2 位 2 個(gè) 時(shí) 鐘 脈 沖 周 期最 低 位 圖 313 MC14433選通脈沖時(shí)序圖 BCD碼輸出線 Q0Q3: BCD 碼輸出線。其中 Q0 為最低位, Q3 為最高位。當(dāng) DS DS3 和 DS4選通期間,輸出三位完整的 BCD 碼數(shù),但在 DS1 選通期間,輸出端 Q0Q3 除了表示個(gè)位的 0或 1外,還表示了轉(zhuǎn)化值的正負(fù)極性和欠量程還是過量程其含意見表 33。 由表可知 Q3 表示 1/2 位, Q3=“ 0”對(duì)應(yīng) 1,反之對(duì)應(yīng) 0。 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 17 表 33 DS1選通時(shí) Q3~ Q0表示的結(jié)果 Q 2Q 1Q 0 01000011表 示 結(jié) 果千 位 數(shù) 為 0千 位 數(shù) 為 1結(jié) 果 為 正結(jié) 果 為 負(fù)輸 入 過 量 程輸 入 欠Q 31001 Q2 表示極性, Q2=“ 1” 為正極性,反之為負(fù)極性。 Q0=“ 1”表示超量程:當(dāng) Q3=“ 0”時(shí),表示過量程;當(dāng) Q3=“ 1”時(shí),表示欠量程; 三、 MC14433 與 AT89C51 單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) 由于 MC14433 的 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果是動(dòng)態(tài)分時(shí)輸出的 BCD 碼, Q0~ Q3HE DS1~ DS4 都不是總線式的。因此, MCS51 單片機(jī)只能通過并行 I/O 接口或擴(kuò)展 I/O 接口與其相連。對(duì)于 AT89C51 單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)來說, MC14433 可以直接和其 P1 口或擴(kuò)展 I/O 口8155/8255 相連。下面是 MC14433 與 AT89C51 單片機(jī) P1口直接相連的硬件 接口,接口電路如圖 314 所示 圖 314 MC14433 與 AT89C51 單片機(jī) P1 口直接相連的硬件接口 XXX:基于單片機(jī)倉庫溫濕度的監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 單片機(jī) AT89C51 的介紹 為了設(shè)計(jì)此系統(tǒng),我們采用了 AT89C51 單片機(jī)作為控制芯片,在前向通道中是一個(gè)非電信號(hào)的電量采集過程。它由傳感器采集非電信號(hào),從傳感器出來經(jīng)過功率放大過程,使信號(hào)放大,再經(jīng)過模 /數(shù)轉(zhuǎn)換成為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào),再送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的相應(yīng)端口。 一、 介紹 8 位 AT89C51 CHMOS 工藝單片機(jī)被設(shè)計(jì)用于處理高速計(jì)算和快速輸入 /輸出。 MCS51 單片機(jī)典型的應(yīng)用是高速事件控制系統(tǒng)。商業(yè)應(yīng)用包括調(diào)制解調(diào)器,電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng),打印機(jī),影印機(jī),空調(diào)控制系統(tǒng),磁盤驅(qū)動(dòng)器和醫(yī)療設(shè)備。汽車工業(yè)把 MCS51 單片機(jī)用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng),懸掛系統(tǒng)和反鎖制動(dòng)系統(tǒng)。 AT89C51 尤其很好適用于得益于它的處理速度和增強(qiáng)型片上外圍功能集,諸如:汽車動(dòng)力控制,車輛動(dòng)態(tài)懸掛,反鎖制動(dòng)和穩(wěn)定性控制應(yīng)用。由于這些決定性應(yīng)用,市場需要一種可靠的具有低干擾潛伏響應(yīng)的費(fèi)用 效能控制器,服務(wù)大量時(shí)間和事件驅(qū)動(dòng)的在實(shí)時(shí)應(yīng)用需要的集成外圍的能力,具有在單一程序包中高出平均處理功率的中央處理器。擁有操作不可預(yù)測的設(shè)備的經(jīng)濟(jì)和法律風(fēng)險(xiǎn)是很高的。一旦進(jìn)入市場,尤其任務(wù)決定性應(yīng)用諸如自動(dòng)駕駛儀或反鎖制動(dòng)系統(tǒng),錯(cuò)誤將是財(cái)力上所禁止的。重新設(shè)計(jì)的費(fèi)用可以高達(dá) 500K 美元,如果產(chǎn)品族享有同樣內(nèi)核或外圍設(shè)計(jì) 缺陷的話,費(fèi)用會(huì)更高。另外,部件的替代品領(lǐng)域是極其昂貴的,因?yàn)樵O(shè)備要用來把模塊典型地焊接成一個(gè)總體的價(jià)值比各個(gè)部件高幾倍。為了緩和這些問題,在最壞的環(huán)境和電壓條件下對(duì)這些單片機(jī)進(jìn)行無論在部件級(jí)別還是系統(tǒng)級(jí)別上的綜合測試是必需的。 Intel Chandler 平臺(tái)工程組提供了各種單片機(jī)和處理器的系統(tǒng)驗(yàn)證。這種系統(tǒng)的驗(yàn)證處理可以被分解為三個(gè)主要部分。系統(tǒng)的類型和應(yīng)用需求決定了能夠在設(shè)備上執(zhí)行的測試類型。 二、 AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能: 4k 字節(jié) FLASH 閃速存儲(chǔ)器, 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM, 32 個(gè) I/O 口線, 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器,一個(gè) 5 向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu),一個(gè)全雙工串行通信口,片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí), AT89C51 降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種可選的節(jié)電工作模式??臻e方式體制 CPU 的工作,但允許 RAM,定時(shí) /計(jì)數(shù)器,串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容,但振蕩器體制工作并禁止其他所有不見工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位 ,如圖 315。 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 19 圖 315 AT89C51 方框圖 引腳功能說明 (如圖 316) 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 口,也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用。作為輸出口用時(shí),每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路,對(duì)端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí),這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址(低 8 位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用,在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時(shí), P0 口接受指令字節(jié),而在程序校驗(yàn)時(shí),輸出指令字節(jié),校驗(yàn)時(shí),要求外接上拉電阻。 XXX:基于單片機(jī)倉庫溫濕度的監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 圖 316 AT89C51 引 腳圖 P1 口: P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口, P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流) 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫“ 1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作輸入口。作為輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流( IIL)。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間, P1 接受低 8 位地址。 P2 口: P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口, P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流) 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫“ 1”,通過內(nèi)部的 上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作輸入口。作為輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流( IIL)。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位四肢的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(例如執(zhí)行 MOVX @DPTR指令)時(shí), P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù),在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(例如執(zhí)行 MOVX @ RI 指令)時(shí), P2 口線上的內(nèi)容(也即特殊功能寄存器( SFR)區(qū)中 R2 寄存器的內(nèi)容),在整個(gè)訪問期間不改變。 Flash 編程和程序校驗(yàn)時(shí), P2 也接收高位地址和其他控制信號(hào)。 P3 口: P3 是一個(gè) 帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口, P3 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流) 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫“ 1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作輸入口。作為輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流( IIL)。 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 21 存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí), RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG:當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí), ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器, ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的正脈沖信號(hào),因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是,每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程期間,該引腳還用于輸入編程脈沖( PROG)。如有必要,可通過對(duì)特殊功能寄存器( SFR)區(qū)中的 8EH 單元 D0 位置位,可禁止 ALE 操作。該位置位后,只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會(huì)被激活。此外,該引腳會(huì)被微弱拉高,單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí),應(yīng)設(shè)置 ALE 無效。 PSEN:程序存儲(chǔ)允許輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通型號(hào),當(dāng) 89C51 由外部存儲(chǔ)器取指令(或數(shù)據(jù))時(shí),每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效,即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間,當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,這兩次有效的 PSEN 信號(hào)不出現(xiàn)。 EA/VPP:外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器(地址為 0000H— FFFFH), EA 端必須保持低電平(接地)。需注意的是:如果加密位 LB1 被編程,復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平(接 Vcc 端), CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí),該 引腳加上 +12v 的編程允許電源 Vpp,當(dāng)然這必須是該器件使用 12v 編程電壓 Vpp。 XTAL1:振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。 89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器,引腳 XTAL1 和 XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)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,振蕩電路參見圖5。外接石英晶體或陶瓷諧振器及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)電容 C C2 雖沒有十分嚴(yán)格的要求 ,但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性,如果使用石英晶體,我們推薦電容使用 30Pf177。 10 Pf,而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40Pf177。 10Pf。用戶也可以采用外部時(shí)鐘。這種情況下,外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端,即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端 XTAL2 則懸空。 掉電模式: 在掉電模式下,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)。推出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位,復(fù)位后將重新定義全部特殊功 能寄存器但不改變 RAM 中的內(nèi)容,在 Vcc 恢復(fù)到正常工作電平前,復(fù)位應(yīng)無效,且必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。 89C51 的程序存儲(chǔ)器陣列是采用字節(jié)寫入方式編程的,每次寫入一個(gè)字符,要對(duì)整個(gè)芯片的 EPROM 程序存儲(chǔ)器寫入一個(gè)非空字節(jié),必須使用片擦除的方法將整個(gè)存XXX:基于單片機(jī)倉庫溫濕度的監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 儲(chǔ)器的內(nèi)容清楚。 三、 編程方法 編程前,設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號(hào),編程單元的地址加在 P1 口和 P2 口的 — ( 11 位地址范圍為 0000H—— 0FFFH),數(shù)據(jù)從 P0口輸入,引腳 、 和、 的電平設(shè)置見表 6, PSEB 為低電平, RST保持高電平, EA/Vpp 引腳是編程電源的輸入端,按要求加上編程電壓, ALE/PROG引腳輸入編程脈沖(負(fù)脈沖)。編程時(shí),可采用 4— 20MHz 的時(shí)鐘振蕩器, 89C51 編程方法如下:在地址線上加上要編程單元的地址信號(hào)在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。激活相應(yīng)的控制信號(hào)。在高電壓編程方式時(shí),將 EA/Vpp 端加上 +12v 編程電壓。每對(duì) Flash 存儲(chǔ)陣列寫入一個(gè)字節(jié)或每寫入一個(gè)程序加密位,加上一個(gè) ALE/PROG 編程脈沖。改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)
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