【文章內容簡介】 / R D17X T A L 218X T A L 119G N D20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E / P R O G30E A / V pp31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C40 89 C 5 2 圖 32 AT89C52 引腳圖 基于單片機的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設計 第 14 頁 共 43 頁 AT89C52 的主要管腳功能如下： （ 1） ～ ： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也是地址 /數據總線復用口。 （ 2） ～ ： P1 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 （ 3） ～ ： P2 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 （ 4） ～ ： P3 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙 向 I/O 口。 （ 5） ALE： 地址鎖存控制信號。在系統(tǒng)擴展時， ALE 用于控制把 P0口輸出的低 8 位地址鎖存起來，以實現低位地址和數據的分時傳送。此外，由于 ALE 是以晶振 1／ 6 的固定頻率輸出的正脈沖，因此，可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。 （ 6） PSEN ：外部程序存儲器讀選通信號。在讀外部 ROM 時， PSEN 有效 (低電平 )，以實現外部 ROM 單元的讀操作。 （ 7） EA ：訪問程 序存儲控制信號。當 EA 信號為低電平時，對 ROM 的讀操作限定在外部程序存儲器；當 EA 信號為高電平時，對 ROM 的讀操作是從內部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器。 （ 8） RST：復位信號。當輸入的復位信號延續(xù)兩個機器周期以上的高電平時即為有效，用以完成單片機的復位初始化操作。 （ 9） XTAL1 和 XTAL2：外接晶體引線端。當使用芯片內部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調電容；當使用外部時鐘時，用于接外部 時鐘脈沖信號。 （ 10） VSS：地線。 （ 11） VCC： +5V 電源。 時鐘電路的設計 時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 AT89C52 片內由一個反相放大器構成振蕩器，可以由它產生時鐘。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是內部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。本設計采用前者。單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入為芯片 引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和電容，就 構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器 ，外圍 電路如圖 33 所示。電路中的電容 C1 和C2 常選擇為 30P 左右。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響振華北 科技學院畢業(yè)設計 （論文） 第 15頁 共 43頁 蕩器的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。而外接晶體的振蕩頻率的大小，主要取決于單片機的工作頻率范圍，每一種單片機都有自己的最大工作頻率，外接的晶體振蕩頻率不大于單片機的最大工作頻率即可。此外，如果單片機有串行通信，則應該選擇振蕩頻率除以串行通信頻率可以除盡的晶體。 圖 33 時鐘電路 復位電路的設計 AT89C52 單片機的復位輸入引腳 RET 為 AT89C52 提供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行，即從程序存儲器中的 0000H 地址單元開始執(zhí)行程序。在89C52 的時鐘電路工作后，只要在 RET 引腳上出現兩個機器周期以上的高電平時，單片機內部則初始復位。只要 RET 保持高電平，則 89C52 循環(huán)復位。只有當 RET 由高電平變成低電平以后， 89C52 才從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。 本系統(tǒng)的復位電路是采用按鍵復位的電路， 如圖 33 所示， 是常用復位電路之一。單片機復 位通過按動按鈕產生高電平復位稱手動復位。上電時，剛接通電源，電容 C 相當于瞬間短路， +5V 立即加到 RET 端，該高電平使 89C52 全機自動復位，這就是上電復位；若運行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按動按鈕即可。按下按鈕，則直接把 +5V加到了 RET 端從而復位稱為手動復位。復位后， P0 到 P3 并行 I/O 口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有 SBUF 寄存器狀態(tài)不確定。 工作原理：通電瞬間， RC 電路充電， RST 引腳出現高電平，只要 RST 端保持 10ms以上高電平，就能使單片機有效地復位。 圖 34 復位電路 基于單片機的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設計 第 16 頁 共 43 頁 ADC0809 芯片介紹 ADC0809 是帶有 8 位 A/D 轉換器、 8 路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的 CMOS 組件。它是逐次逼近式 A/D 轉換器，可以和單片機直接接口。 ADC0809 的內部邏輯結構 圖 35 ADC0809的內部邏輯結構 由 上 圖可知， ADC0809 由一個 8 路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個 A/D 轉換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關可選通 8 個模擬通道，允許 8 路模擬量分時輸入，共用 A/D 轉換器進行轉換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉換 完的數字量，當 OE 端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉換完的數據。 ADC0809 引腳功能介紹 圖 36 ADC0809引腳圖 華北 科技學院畢業(yè)設計 （論文） 第 17頁 共 43頁 ADC0809 各腳功能如下： D7D0： 8 位數字量輸出引腳。 IN0IN7： 8 位模擬量輸入引腳。 VCC： +5V 工作電壓。 GND：地。 REF（ +）：參考電壓正端。 REF（ ）：參考電壓負端。 START： A/D 轉換啟動信號輸入端。 ALE：地址鎖存允許信號輸入端。（以上兩種信號用于啟動 A/D 轉換） . EOC：轉換結束信號輸出引腳 ，開始轉換時為低電平，當轉換結束時為高電平。 OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數據輸出鎖存器。 CLK：時鐘信號輸入端（一般為 500KHz） ADC0809 對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是 0－ 5V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線 共 4 條 ， ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當 ALE 線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將 A、 B、 C 三條地址線的地址信號進行鎖存，經譯碼后被選中的通道的模 擬量進轉換器進行轉換。 A、 B 和 C 為地址輸入線，用于選通 IN0－ IN7 上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。 圖 37 ADC0809通道選擇表 數字量輸出及控制線 共 11 條 ， ST 為轉換啟動信號。當 ST 上跳沿時，所有內部寄存器清零；下跳沿時，開始進行 A/D 轉換；在轉換期間， ST 應保持低電平。 EOC 為轉換結束信號。當 EOC 為高電平時，表明轉換結束；否則，表明正在進行 A/D 轉換。 OE 為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數據。 OE＝ 1，輸出基于單片機的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設計 第 18 頁 共 43 頁 轉換得到的 數據； OE＝ 0，輸出數據線呈高阻狀態(tài)。 D7－ D0 為數字量輸出線。 CLK 為時鐘輸入信號線。因 ADC0809 的內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為 500KHZ， VREF（＋）， VREF（－）為參考電壓輸入。 74HC573 芯片介紹 芯片 74HC573 是 8 位三態(tài)鎖存器 . 74HC573 和 74LS373 原理一樣，主要用于數碼管、按鍵等等的控制。 SL74HC573 跟 LS/AL573 的管腳一樣。器件的輸入是和標準 CMOS輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和 LS/ALSTTL 輸出兼容。當鎖存使能端為高時，這些器件的鎖存對于數據是透明的（也就是說輸出同步）。當鎖存使能變低時，符合建立時間和保持時間的數據會被鎖存。 圖 38 74HC573引腳圖 如上圖所示， 0D~7D為數據輸入端 ， 0Q~7Q為數據輸出端 ， LE 為鎖存控制端 ， OE 為使能端 。 其內部原理圖 和真值表 如下： 圖 39 74HC573內部原理圖 華北 科技學院畢業(yè)設計 （論文） 第 19頁 共 43頁 輸入 輸出 輸出使能 鎖存使能 D Q L H H H L H L L L L X 不變 H X X Z 附： x：不用關心 z：高電阻 圖 310 74HC573真值表 基于單片機的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設計 第 20 頁 共 43 頁 溫度傳感器的選擇 溫度是表征物體冷熱程度的物理量 ,它可以通過物體隨溫度變化的某些特性（如電阻、電壓變化等特性）來間接測量，通過研究發(fā)現，金屬鉑 (Pt)的電阻值隨溫度變化而變化 ,并且具有很好的重 現性和穩(wěn)定性，利用鉑的此種物理特性制成的傳感器稱為鉑電阻溫度傳感器， 通常使用的鉑電阻溫度傳感器零度阻值為 100Ω ,電阻變化率為 Ω /℃。鉑電阻溫度傳感器精度高，穩(wěn)定性好，應用溫度范圍廣，是中低溫區(qū)（ 200～650℃）最常用的一種溫度檢測器，不僅廣泛應用于工業(yè)測溫，而且被制成各種標準溫度計（涵蓋國家和世界基準溫度）供計量和校準使用。 其特性與應用：抗震性好，耐高壓，多種溫度型號可選擇，安裝方式多元化，可進行 OEM定做，應用與化纖，橡塑，石油，造紙，水電，食品等設備的過程溫度測量與控制。 本設計采用 PT100溫度傳感器。 圖 41 PT100溫度傳感器 其主要技術參數 測溫元件 K， E， J， T， PT100， Cu50 測溫范圍 50600℃ 1300℃ 精度等級 ClassA： +（ +%t）； CLassB； +（ +%t） 信號輸出： 420 mADC二線制 供電電壓： 24Vdc， 1236Vdc 安裝方式：螺紋安裝，法蘭安裝，活套安裝 應用領域：采用歐美鉑電阻元件，利用鉑電阻的阻值隨溫度變化而變化，并呈一定函數關系的特性來進行測溫。 華北 科技學院畢業(yè)設計 （論文） 第 21頁 共 43頁 壓力傳感器的選擇 壓力傳感器的工作原理， 本質上是惠斯通電橋，這里采用的是最常見的電阻應變片式的壓力傳感器。它得到廣泛應用的原因是溫度特性好，減小溫度變化帶來的誤差。膜片上的壓力使得電橋不平衡，從而產生一個差動的輸出信號，這種結構的基本特性之一是它的差動輸出電壓 U與偏置電壓成正比關系，這種關系隱含壓力測量精度直接決定偏置電源的容限值，當四個橋臂電阻達到相應的關系時，電橋輸出為零，或則就有電壓輸出同時，它也能提供一種溫度補償最通用的方法。 本設計采用 PT112型壓力傳感器 ， PT112系列高溫熔體壓力傳感器是一種基于惠斯登電橋原理而工作的，其耐高溫特性可 以應用于特殊的的工業(yè)，使其成為橡塑，化纖等機械設備中高溫流體壓力測量與控制的理想產品。 圖 42 PT112型壓力傳感器 . 其主要技術參數為 ： 量 程 ： 0～ 450Mpa 綜合精度 ： %FS %FS %FS %FS 輸 出 ： ； ； 4～ 20mA； 0～ 5V； 1～ 5V； 0～ 10V 工作溫度 ： 10～ 200～ 450℃ ； 供電電壓： 傳感器： 10VDC(612VDC) 變送器： 24VDC(9～ 36 V) 負載阻抗：電流型最大 800Ω 電壓 型 50KΩ以上 絕緣電阻：大于 2020MΩ 100VDC 振動影響：對于 20HZ1KHZ的機械振動，輸出變化小于 %FS 基于單片機的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設計 第 22 頁 共 43 頁 密封等級： IP65 信號引出：六芯鍍金進口接插件 螺紋連接： 1/220UNF M20* M22* G1/2 NTP1/4 M16* 其它螺紋可按用戶要求設計 PT112 引進美國最新傳感器技術和全套先進電路及元器件生產的高精度壓傳感器，一體化的不銹鋼外殼封裝和輸出標準信號 .芯片采用特殊進口材質，高穩(wěn)定性壓力傳感器組件，經過高可靠的放大電路及溫度補償， 性能更好。外盒采用全不銹鋼封焊結構，具有良好的防潮能力及優(yōu)異的介質兼容性。該產品有多種接口形式和多種引線 方式，能夠最大限度滿足客戶的需要，適用于工業(yè)設備、水利、化工、 醫(yī)療、電力，空調、金剛石壓機、冶金、車輛制動、樓宇供水等壓力測量與控制。