【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 /RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 冰箱檢測(cè)裝置溫度控制模塊設(shè)計(jì) 8 P3：口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 運(yùn)算器 (1)算術(shù)／邏輯部件 ALU：用以完成 +、 、 *、 / 的算術(shù)運(yùn)算及布爾代數(shù)的邏輯運(yùn)算，并通過(guò)運(yùn)算結(jié)果影響程序狀態(tài)寄存器 PSW的某些位，從而為判斷、轉(zhuǎn)移、十進(jìn)制修正和出錯(cuò)等提供依據(jù)。 (2)累加器 A：在算術(shù)／邏輯運(yùn)算中存放一個(gè)操作數(shù)或結(jié)果，在與外部存儲(chǔ)器和 I/O接口打交道時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送都要經(jīng)過(guò) A 來(lái)完成。 (3)寄存器 B：在 *、 / 運(yùn) 算中要使用寄存器 B 。乘法時(shí)， B 用來(lái)存放乘數(shù)以及積的高字節(jié)；除法時(shí)， B 用來(lái)存放除數(shù)及余數(shù)。不作乘除時(shí)， B 可作通用寄存器使用。 (4)程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器 PSW：用來(lái)存放當(dāng)前指令執(zhí)行后操作結(jié)果的某些特征，以便為下一條指令的執(zhí)行提供依據(jù)。 中斷系統(tǒng) 8051 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)用，其基本特點(diǎn)是：有 5 個(gè)固定的可屏蔽中斷源， 3個(gè)在片內(nèi)， 2 個(gè)在片外，它們?cè)诔绦虼鎯?chǔ)器中各有固定的中斷入口地址，由此進(jìn)入中斷服務(wù)程序； 5 個(gè)中斷源有兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，可形成中斷嵌套； 2 個(gè)特殊功能寄存器用于中斷控制和條件設(shè)置的編程。 5 個(gè)中斷源的符號(hào)、名稱及產(chǎn)生的條件如下 : INT0：外部中斷 0，由 P3． 2 端口線引入，低電平或下跳沿引起。 INT1：外部中斷 1，由 P3． 3 端口線引入，低電平或下跳沿引起。 T0：定時(shí)器／計(jì)數(shù)器 0 中斷，由 T0 計(jì)滿回零引起。 T1：定時(shí)器／計(jì)數(shù)器 l 中斷，由 T1 計(jì)滿回零引起。 TI／ RI：串行 I／ O 中斷，串行端口完成一幀字符發(fā)送／接收后引起。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由電源、復(fù)位、振蕩電路以及擴(kuò)展部分等部分組成。最小系統(tǒng)原理圖如圖所示。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 32 AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng) 此 最小系統(tǒng)中的電源供電模塊的電源可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的 USB 口供給，也可使用外部穩(wěn)定的 5V 電源供電模塊供給。 單片機(jī)復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 上外接電阻和電容，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時(shí)間必須大于單片機(jī)的兩個(gè)機(jī)器周期。具體數(shù)值可以由 RC 電路計(jì)算出時(shí)間常數(shù)。 單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過(guò)電子調(diào)整頻率的方法保持同步。 晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系 統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來(lái)提供。 STC89C51 使用 的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機(jī)內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容即可，電容容量一般在 15pF 至 50pF 之間。 熱電阻測(cè)溫電路 在傳統(tǒng)的模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償問(wèn)題、多點(diǎn)測(cè)量切換誤差問(wèn)題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差問(wèn)題等技術(shù)問(wèn)題，才能夠達(dá)到較高的測(cè)量精度。我們?cè)跒楸錅y(cè)溫系統(tǒng)中，為了克服上面提到的三個(gè)問(wèn)題，我們采用 三線制平衡電橋法在熱電阻測(cè)量。本文分析了測(cè)量熱電阻平衡電橋法中存在的問(wèn)題，提出了恒壓分冰箱檢測(cè)裝置溫度控制模塊設(shè)計(jì) 10 壓式三線制測(cè)量方法，分析了測(cè)量電路產(chǎn)生誤差的原因及影響因素，推導(dǎo)并建立了待測(cè)電阻的影響參數(shù)及公式，設(shè)計(jì)了完整的測(cè)量電路，包括信號(hào)放大器和 A/D 轉(zhuǎn)換器以及與單片機(jī)的接口電路。取得了良好的測(cè)溫效果。 PT100 簡(jiǎn)介 熱電阻是利用鉑絲的電阻值隨著溫度的變化而變化這一基本原理設(shè)計(jì)和制作的，按0℃時(shí)的電阻值 R(℃ )的大小分為 10 歐姆（分度號(hào)為 Pt10）和 100 歐姆（分度號(hào)為 Pt100）等，測(cè)溫范圍均為 200~850℃ .10 歐姆鉑熱電阻的感溫原件是用較粗的鉑絲繞制而成，耐溫性能明顯優(yōu)于 100 歐姆的鉑熱電阻，只要用于 650℃以上的溫區(qū)： 100 歐姆鉑熱電阻主要用于 650℃以下的溫區(qū)，雖也可用于 650℃以上溫區(qū)，但在 650℃以上溫區(qū)不允許有 A級(jí)誤差。 100 歐姆鉑熱電阻的的分辨率比 10 歐姆鉑熱電阻的分辨率大 10 倍，對(duì)二次儀表的要求相應(yīng)地一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此在 650℃以下溫區(qū)測(cè)溫應(yīng)盡量選用 100 歐姆鉑熱電阻。 就結(jié)構(gòu)而言，鉑熱電阻還可以分為工業(yè)鉑熱電阻和鎧裝鉑熱電阻。工業(yè)鉑熱電阻也叫裝配鉑熱電阻，即是將鉑熱電阻感溫元件焊上引線組裝在一端 封閉的金屬管或陶瓷管內(nèi)，再安裝上接線盒而成；鎧裝鉑熱電阻是將鉑熱電阻元件，過(guò)渡引線，絕緣粉組裝在不銹鋼管內(nèi)再經(jīng)模具拉實(shí)的整體，具有堅(jiān)實(shí)，抗震，可繞，線徑小，使用安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。 熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號(hào)通過(guò)引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它一次儀表上。工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)有較大的影響，目前熱電阻的引線主要有三種方式 。 二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來(lái)引出電阻信號(hào)的方式叫二線制：這種引線方法很簡(jiǎn)單，但 由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻 r， r 大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長(zhǎng)度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)合 三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過(guò)程控制中的最常用的。 四線制：在熱電阻的根部?jī)啥烁鬟B接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流 I，把 R 轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào) U，再通過(guò)另兩根引線把 U 引至 二次儀表 。可見(jiàn)這種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測(cè)。 熱電阻采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導(dǎo)線電阻引起的測(cè)量誤差。這是因?yàn)闇y(cè)量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其連接導(dǎo)線（從熱電阻到中控室）也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 溫度變化，造成測(cè)量誤差。采用三線制，將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導(dǎo)線線路電阻帶來(lái)的測(cè)量誤差。 本系 統(tǒng)使用的熱電阻 PT100 的三線制接法測(cè)量電路如圖： 圖 33 熱電阻測(cè)溫電路 熱電阻測(cè)量電路的輸出電壓僅與電流和熱電阻 RT 有關(guān)，與 R 無(wú)關(guān)，消除了由導(dǎo)線電阻引入的測(cè)量誤差．恒流源電流，對(duì)測(cè)量精度有直接影響，本設(shè)計(jì)采用由 LM358 構(gòu)成的精密恒流源電路，如圖所示． 冰箱檢測(cè)裝置溫度控制模塊設(shè)計(jì) 12 圖 34 恒流源電路 由運(yùn)算放大關(guān)系得輸出恒定電流 I如下式： RURI? (41) A/D 轉(zhuǎn)換器 現(xiàn)代自動(dòng)控制系統(tǒng)中需要測(cè)量和控制的參數(shù)往往都是連續(xù)變化的模擬信號(hào)，如溫度，壓力，流量，速度等。這些物理量和控制參數(shù)往往都是連續(xù)變化的電壓和電流，因此，必須將其變換成數(shù)字量（即需經(jīng)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換），才能被數(shù)字計(jì)算機(jī)所識(shí)別。這些數(shù)字量在計(jì)算機(jī)內(nèi)經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理，可以得到一個(gè)數(shù)字形式的控制量，將這些控制量經(jīng)過(guò)數(shù) /模轉(zhuǎn)換器，變成模擬電壓或電流信號(hào)，再送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的設(shè)備動(dòng)作，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。 TLC549 的主要特點(diǎn) TLC549 是采用 IinCMOSTM 技術(shù)并以開(kāi)關(guān)電容逐次逼近原理工作的 8位串行 A／ D芯片，可與通用微處理器、控制器通過(guò) I／ O CLOCK、 CS、 DATA OUT 三條口線進(jìn)行串行接口。 TLC549 具有 4MHz 的片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長(zhǎng)為 17μ s，允許的最高轉(zhuǎn)換速率為 40000 次 /s?？偸д{(diào)誤差最大為177。 0． 5LSB，典型功耗值為 6 mW。 TLC549 采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，由于其 VREF接地時(shí)， (VREF+)(VREF)≥ 1 V，故可用于較小信號(hào)的采樣， 此外，該芯片還單電源 3～ 6v 的供電范圍?？傊?， TLC549 具有控制口線少，時(shí)序簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換速度快，功耗低，價(jià)格便宜等特 TLC549 的極限參數(shù)如下： ◇電源電壓： 6． 5 V： ◇輸入電壓范圍： ～ VCC： +： ◇輸出電壓范圍： ～ VCC： +0． 3 V； ◇峰值輸入電流（任一輸人端）：177。 10 mA； ◇峰值輸人電流 (所有輸入端 )：177。 30mA ◇工作溫度： TLC549C： 0℃～ 70~C ◇ TLC549I： 40℃～ 85℃ ◇ TLC549M． 55C～ 125℃ 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 TLC549 芯片的工作原理 TLC549 帶有片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘，該時(shí)鐘與 I／ O CLOCK 是獨(dú)立工作的，無(wú)需特殊的速度或相位匹配。當(dāng) CS 為高時(shí)，數(shù)據(jù)輸 DATA OUT 端處于高阻狀態(tài)，此時(shí) I／ O CLOCK不起作用。這種 CS 控制作用允許在同時(shí)使用多片 TLc549 時(shí)，共用 I／ O CLOCK，以減少多路 (片 )A／ D 使用時(shí)的 I／ O 控制端口。一組通常的控制時(shí)序操作如下： (1)將 Cs 置低，內(nèi)部電路在測(cè)得 CS 下降沿后，在等待兩個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘上升沿和一個(gè)下降沿后，再確認(rèn)這一變化，最后自動(dòng)將前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位 (D7)位輸出到 DATAOUT端； (2)在前四個(gè) I／ O CLOCK 周期的下降沿依次移出第 4 和第 5 個(gè)位 (D6， D5，D4， D3)，片上采樣保持電路在第 4 個(gè) I／ O CLOCK 下降沿開(kāi)始采樣模擬輔人： (3)接下來(lái)的 3 個(gè) I/O CLOCK 周期的下降沿可移出第 8(D2， D1， D0)各轉(zhuǎn)換位； (4)最后，片上采樣保持電路在第 8個(gè) I／ OCLOCK 周期的下降沿將移出第 8(D2，D1， D0）各轉(zhuǎn)換位。然后使保持功能持續(xù) 4 個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期，接著開(kāi)始進(jìn)行 32 個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期的 A／ D 轉(zhuǎn)換。在第 8 個(gè) I／ O CLCOK 后 ,CS 必須為高或 I／ O CLOCK 保持低電平這種狀態(tài)需要維持 36 個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完成。如果 CS為低時(shí)， I／ O CLOCK 上出現(xiàn)一個(gè)有效干擾脈沖，則微處理器，控制器將與器件的 I／ O時(shí)序失去同步；而在 CS 為高時(shí)若出現(xiàn)一次有效低電平，則將使引腳重新初始化，從而脫離原轉(zhuǎn)換過(guò)程。在 36 個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期結(jié)束之前，實(shí)施步驟 (1)～ (4)，可重新啟動(dòng)一次新的 A／ D 轉(zhuǎn)換，與此同時(shí)，正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換將終止。但應(yīng)注意，此時(shí)的輸出是前一次的轉(zhuǎn)換結(jié)果而不是正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換結(jié)果。若要在特定的時(shí)刻采樣模擬信號(hào)，則應(yīng)使第 8 個(gè) I／ O CLOCK 時(shí)鐘的下降沿與該時(shí)刻對(duì)應(yīng)。因?yàn)樾酒m在第 4 個(gè) I／ O CLOCK 時(shí)鐘的下降沿開(kāi)始采樣，卻在第 8 個(gè) I／ O CLOCK 的下降沿才開(kāi)始保存。 本系統(tǒng)以 8 位 A／ D 轉(zhuǎn)換芯片 TLC549 為核心部件。它適臺(tái)完成單通道 8 位轉(zhuǎn)換，即比較適合在速度要求不高時(shí)，組成一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 TLC549 芯片可以方便地與具有外圍串行接口 (SPI)的單片機(jī)連接使用。按照 TC549 嚴(yán)格的時(shí)序，它在完成 A/D 轉(zhuǎn)換后，其串行輸出的 A0～ A7 二進(jìn)制數(shù)據(jù)可由時(shí)序控制，并串行輸出到申入并出的移位寄存器。將該寄存器的 8 位數(shù)據(jù)與微處 理器的數(shù)據(jù)總線相連，即可完成效據(jù)傳遞。由此設(shè)計(jì)如下圖： 冰箱檢測(cè)裝置溫度控制模塊設(shè)計(jì) 14 圖 35 A/D轉(zhuǎn)換電路 RS485 接口 RS485 簡(jiǎn)介 RS485 接口芯片已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器、儀表、多媒體網(wǎng)絡(luò)、機(jī)電一體化產(chǎn)品等諸多領(lǐng)域?？捎糜?RS485 接口的芯片種類也越來(lái) 越多。如何在種類繁多的接口芯片中找到最合適的芯片，是擺在每一個(gè)使用者面前的一個(gè)問(wèn)題。 RS485 接口在不同的使用場(chǎng)合，對(duì)芯片的要求和使用方法也有所不同。使用者在芯片的選型和電路的設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮哪些因素，由于某些芯片的固有特性，通信中有些故障甚至還需要在軟件上作相應(yīng)調(diào)整，如此等等。希望本文對(duì)解決 RS485 接口的某些常見(jiàn)問(wèn)題有所幫助。 RS485 接口標(biāo)準(zhǔn) 傳輸方式：差分 傳輸介質(zhì)：雙絞線 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)數(shù)： 32 最遠(yuǎn)通信距離： 1200m 共模電壓最大、最小值： +12V； 7V 差分輸入范圍： 7V～ +12V