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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)(微控制器)燃?xì)鉄崴骺刂破髟O(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2025-06-12 20:48 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 復(fù)慢,積分時(shí)間往下降 曲線波動(dòng)周期長(zhǎng),積分時(shí)間再加長(zhǎng) 曲線振蕩頻率快,先把微分降下來(lái) 動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢。微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng) 理想曲線兩個(gè)波,前高后低 4 比 1 一看二調(diào)多分析,調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙 第 10 頁(yè) 4 燃?xì)鉄崴飨到y(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 元器件的選擇 單 片機(jī)的選擇 ( 1)單片機(jī)芯片的選擇 MCS5 一 51 系列單片機(jī)及其兼容機(jī)在國(guó)內(nèi)擁有廣泛的用戶。目前,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上,Intel 公司生產(chǎn)的 MCS5一 51系列單片機(jī)已少見,代之以其它公司生產(chǎn)的 MCS一51 系列兼容單片機(jī)。 在 Ateml 公司的系列產(chǎn)品中,常用的 AT89C 系列單片機(jī)己經(jīng)停產(chǎn),因此 AT89S系列單片機(jī)的價(jià)格比 AT89C系列單片機(jī)低,而且 AT89S系列單片機(jī)相對(duì)于 AT89C系列單片機(jī)新增不少功能,性能有了較大提升。 AT89S 系列單片機(jī)價(jià)格便宜、性能可靠,所以采用 AT89S51 單片機(jī)作為處理芯片。 ( 2) 單片機(jī)管腳使用的說明 AT89S51 是一個(gè)有 40個(gè)引腳的芯片,引腳配置如圖 22 所示。與 8031 相比,AT89S51 自帶 4K的 ROM和 128B 的 RAM,因此編寫中小型系統(tǒng)就無(wú)需任何硬件進(jìn)行擴(kuò)展。 圖 22 AT89S51 引腳配置 89S51 相對(duì)于 89C51 增加的新功能包括: 新增加很多功能,性能有了較大提升,價(jià)格卻基本不變,甚至比 89C51 更低! 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙 第 11 頁(yè) ISP 在線編程功能,這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于改寫單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。是一個(gè)強(qiáng)大易用的功能。 工作頻率為 33MHz,大家都知道 89C51 的極限工作頻率只有 24M,就是說 S51具有更高工作頻率,從而具有了更快的計(jì)算速度。 具有雙工 UART 串行通道。 內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器,不再需要像 89C51 那樣外接看門狗計(jì)時(shí)器單元電路。 雙數(shù)據(jù)指示器。 電源關(guān)閉標(biāo)識(shí)。 全新的加密算法,這使得對(duì)于 89S51 的解密變?yōu)椴豢赡?,程序的保密性大大加?qiáng),這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯。 兼容性方面:向下完全兼容 51全部字系列產(chǎn)品。比如 805 89C51 等等早期 MCS51兼容產(chǎn)品。也就是說所有教科書、 網(wǎng)絡(luò)教程上的程序(不論教科書上采用的單片機(jī)是 8051 還是 89C51 還是 MCS51 等等),在 89S51 上一樣可以照常運(yùn)行,這就是所謂的向下兼容。 顯示器件的選擇 顯示器件有液晶模塊、數(shù)碼管等等;液晶模塊又分為三類 :數(shù)顯液晶模塊、點(diǎn)陣字符液晶模塊、圖形液晶模塊。 數(shù)碼管 雖然價(jià)格便宜,但數(shù)碼管里面的 發(fā)光二極管基本上屬于電流敏感器件,其正向壓降的分散性很大, 并且還與溫度有關(guān),為了保證數(shù)碼管具有良好的亮度均勻度,就需要使其具有恒定的工作電流,且不能受溫度及其它因素的影響。另外,當(dāng)溫度變化時(shí)驅(qū)動(dòng)芯片還要 能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電流 的大小以實(shí)現(xiàn)色差平衡溫度補(bǔ)償。即使是短時(shí)間的電流過載也可能對(duì)發(fā)光管造成永久性的損壞 。 顯示包括設(shè)定溫度和實(shí)時(shí)溫度的顯示,并且要顯示 4 位,如果用數(shù)碼管則會(huì)占用單片機(jī)太多的端口,那樣可能要進(jìn)行端口擴(kuò)展,這樣就要用到其它擴(kuò)展芯片,造成成本的上升,并且數(shù)碼管容易受到干擾,特別是對(duì)溫度測(cè)量這種精度要求較高的顯示,容易產(chǎn)生不穩(wěn)定,造成更大的誤差,所以決定選用功能強(qiáng)大不易受到干擾的液晶 LCD1602 顯示。 ( 1) LCD1602A 液顯及其引腳說明: 溫度顯示采用 LCD1602,以降低對(duì)單片機(jī)端口數(shù)的 要求 ,同時(shí)也降低系統(tǒng)的功耗 .時(shí)間控制電路和鍵盤輸入 ,1602A 可以顯示 2 行 16 個(gè)字符,有 8 位數(shù)據(jù)總線D0D7,和 RS、 R/W、 EN 三個(gè)控制端口,工作電壓為 5V,并且?guī)в凶址麑?duì)比桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙 第 12 頁(yè) 度調(diào)節(jié)和背光。 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口,其中 : 第 1 腳: VSS 為地電源 第 2 腳: VDD 接 5V 正電源 第 3 腳: V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端,接正電源時(shí)對(duì)比度最弱,接地電源時(shí)對(duì)比度最 高,對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “鬼影 ”,使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度 第 4 腳: RS 為寄存器選擇,高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄 存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 5 腳: RW 為讀寫信號(hào)線,高電平時(shí)進(jìn)行讀操作,低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS 和 RW 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址,當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào),當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳: E 端為使能端,當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí),液晶模塊執(zhí)行命令。第 7~ 14 腳: D0~ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15~ 16 腳: 15 腳接 VCC, 16 接 GND,作背光用。 ( 2) LCD1602 的指令控制: 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令,如表 21 所示, 表 21 指令表 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L 置功能 0 0 0 0 1 DL N F 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙 第 13 頁(yè) 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址( AGG) 置數(shù)據(jù)存貯器地 址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址( ADD) 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址( AC) 寫數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM 1 0 要寫的數(shù) 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù) 它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。(說明: 1 為高電平、 0 為低電平) 指令 1:清顯示,指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 指令 2:光標(biāo)復(fù)位,光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3:光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D:光標(biāo)移動(dòng)方向,高電平右移,低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效 ,低電平則無(wú)效 指令 4:顯示開關(guān)控制。 D:控制整體顯示的開與關(guān),高電平表示開顯示,低電平表示關(guān)顯示 C:控制光標(biāo)的開與關(guān),高電平表示有光標(biāo),低電平表示無(wú)光標(biāo) B:控制光標(biāo)是否閃爍,高電平閃爍,低電平不閃爍 指令 5:光標(biāo)或顯示移位 S/C:高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字,低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 指令 6:功能設(shè)置命令 DL:高電平時(shí)為 4 位總線,低電平時(shí)為 8 位總線 N:低電平時(shí)為單行顯示,高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示 5x7 的點(diǎn)陣字符,高電平時(shí)顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符 指令 7:字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置指令 8: DDRAM 地 址設(shè)置 指令 9:讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF:為忙標(biāo)志位,高電平表示忙,此時(shí)模塊不能接收命令 或者數(shù)據(jù),如果為低電平表示不忙。 指令 10:寫數(shù)據(jù) 指令 11:讀數(shù)據(jù) 數(shù)字溫度傳感器的選擇 采用集成器件 DS18B20, DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器,具有 3引腳 TO- 92 小體積封裝形式;溫度測(cè)量范圍為- 55℃ ~+ 125℃ ,可編程為 9 位~ 12 位 A/D轉(zhuǎn)換精度,測(cè)溫分辨率可達(dá) ℃ ,被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出;其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入,也可采用寄生電 源方式產(chǎn)生;多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)到 3 根或 2 根線上, CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信,占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使 DS18B20 非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。 DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1- Wire,即單總線器件,具有線路簡(jiǎn)單,體積小的特點(diǎn)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng),具有線路簡(jiǎn)單,在一根通信線,可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì),十分方便。 DS18B20 產(chǎn)品的特點(diǎn) ( 1)、只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。 ( 2)、在 DS18B20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。 ( 3)、實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。 ( 4)、測(cè)量溫度范圍在- 55。 C到+ 125。 C之間。 ( 5)、數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從 9位到 12位選擇。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙 第 14 頁(yè) ( 6)、內(nèi)部有溫度上、 下限告警設(shè)置。 DS18B20 的引腳介紹 TO- 92 封裝的 DS18B20 的引腳排列見圖 1,其引腳功能描 述見表 1。 (底視圖)圖 1 表 1 DS18B20 詳細(xì)引腳功能描述 序號(hào) 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號(hào) 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下,也可以向器件提供電源。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí),此引腳必須接地。 DS18B20 的使用方法 由于 DS18B20 采用的是 1- Wire 總線協(xié)議方式,即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸,而對(duì) AT89S51 單片機(jī)來(lái)說,硬件上并不支持單總線協(xié)議,因此,我們必須采用軟件的方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì) DS18B20 芯片的訪問。 由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫數(shù)據(jù),因此,對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。 DS18B20 有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序:初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備,單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開始,如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù),在進(jìn)行寫命令后,主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 DS18B20 的復(fù)位時(shí)序 DS18B20 的讀時(shí)序 對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)序分為讀 0 時(shí)序和讀 1 時(shí)序兩個(gè)過程。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙 第 15 頁(yè) 對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)序是從主機(jī)把單總線拉低之后,在 15秒之內(nèi)就得 釋放單總線,以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 DS18B20 在完成一個(gè)讀時(shí)序過程,至少需要 60us 才能完成。 DS18B20 的寫時(shí)序 對(duì)于 DS18B20 的寫時(shí)序仍然分為寫 0時(shí)序和寫 1時(shí)序兩個(gè)過程。 對(duì)于 DS18B20 寫 0 時(shí)序和寫 1時(shí)序的要求不同,當(dāng)要寫 0 時(shí)序時(shí),單總線要被拉低至少 60us,保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us之間能夠正確地采樣 IO總線上的“ 0”電平,當(dāng)要寫 1時(shí)序時(shí),單總線被拉低之后,在 15us之內(nèi)就得釋放單總線。 D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換的選擇 DAC0832 是采樣頻 率為八位的 D/A 轉(zhuǎn)換芯片,集成電路內(nèi)有兩級(jí)輸入寄存器,使DAC0832 芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式,以便適于各種電路的需要 (如要求多路 D/A 異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等 )。 一個(gè) 8位 D/A 轉(zhuǎn)換器有 8 個(gè)輸入端(其中每個(gè)輸入端是 8 位二進(jìn)制數(shù)的一位),有一個(gè)模擬輸出端。輸入可有 28=256 個(gè)不同的二進(jìn)制組態(tài),輸出為 256 個(gè)電壓之一,即輸出電壓不是整個(gè)電壓范圍內(nèi)任意值,而只能是 256個(gè)可能值。圖 483是 DAC0832 的邏輯框圖和引腳排列。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙 第 16 頁(yè) 圖 483 D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。若需要相應(yīng)的模擬電壓信號(hào),可通過一個(gè)高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。運(yùn)放的反饋電阻可通過 RFB 端引用片內(nèi)固有電阻,也可外接。 DAC0832 邏輯輸入滿足 TTL電平,可直接與 TTL 電路或微機(jī)電路連接。 DAC0832 引腳功能說明: DI0~DI7:數(shù)據(jù)輸入線, TLL 電平。 ILE:數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線,高電平有效。 CS:片選信號(hào)輸入線,低電平有效。 WR1:為輸入寄存器的寫選通信號(hào)。 XFER:數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)輸入線,低電平有效。 WR2:為 DAC 寄存器寫選通輸入線。 Iout1:電流輸出線。當(dāng)輸入全為 1時(shí) Iout1 最大。 Iout2: 電流輸出線。其值與 Iout1 之和為一常數(shù)。 Rfb:反饋信號(hào)輸入線 ,芯片內(nèi)部有反饋電阻 . Vcc:電源輸入線 (+5v~+15v) Vref:基準(zhǔn)電壓輸入線 (10v~+1
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