【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 PU響應(yīng)串行口中斷后便立即轉(zhuǎn)入串行口中斷服務(wù)程序執(zhí)行。因此,只要在串行口中斷服務(wù)程序中安排一段對(duì)SCON中RI和TI中斷標(biāo)志位狀態(tài)的判斷程序,便可區(qū)分串行口發(fā)生了接收中斷請(qǐng)求還是發(fā)送中斷請(qǐng)求。（4） 中斷標(biāo)志AT89C51在S5P2時(shí)檢測(cè)(或接收)外部(內(nèi)部)中斷源發(fā)來(lái)的中斷請(qǐng)求信號(hào)后先使相應(yīng)中斷標(biāo)志位置位,然后便在下個(gè)機(jī)器周期檢測(cè)這些中斷標(biāo)志位狀態(tài),以決定是否響應(yīng)該中斷。 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809是位A/D轉(zhuǎn)換芯片，它是采用逐次逼近的方法完成A/D轉(zhuǎn)換的。ADC0809由單+5V電源供電；片內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬多路開(kāi)關(guān)，可對(duì)8路0～5V的輸入模擬電壓分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，完成一次轉(zhuǎn)換約需100181。S；片內(nèi)具有多路開(kāi)關(guān)的地址譯碼器和鎖存器、高阻抗斬波器、穩(wěn)定的比較器，256電阻T型網(wǎng)絡(luò)和樹(shù)狀電子開(kāi)關(guān)以及逐次逼近寄存器。ADC0809是引腳雙列直插式封裝，引腳及其功能（圖22）：1．D7～D0：8位數(shù)字量輸出引腳。2．IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入引腳。3．VCC：+5V工作電壓。4．GND：接地。5．REF（+）：參考電壓正端。6．REF（）：參考電壓負(fù)端。7．START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。8．A、B、C：地址輸入端。9．ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。10．EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。11．OE： 輸出允許控制端，用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。12．CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端，譯碼后可選通IN0～I(xiàn)N7八個(gè)通道中的一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。表21 A、B、C的輸入與被選通道的通道關(guān)系被選中的通道CBAIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7000011110011001101010101圖22 ADC0809的管腳圖本次設(shè)計(jì)所用的運(yùn)算放大器是LM324，而LM324的系列器件為價(jià)格便宜的帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到3伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。它的性能特點(diǎn)是短跑保護(hù)輸出、真差動(dòng)輸入級(jí)、底偏置電流為最大100mA、每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器、具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ?、共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列、輸入端具有靜電保護(hù)功能。運(yùn)算放大器LM324的引腳圖如圖23：圖23運(yùn)算放大器LM324的引腳圖由于本次設(shè)計(jì)中采集電路所采集到的信號(hào)值與我們所預(yù)期的結(jié)果有時(shí)會(huì)有很大的差距，因此信號(hào)值要被真實(shí)地反映出來(lái)，須采用放大電路進(jìn)一步處理。按比例將信號(hào)放大的電路，稱為比例運(yùn)算放大電路，簡(jiǎn)稱比例電路。對(duì)于比例電路，在實(shí)際應(yīng)用中可分為以下幾種，下面也做一些簡(jiǎn)單的介紹。1．反相比例放大器如圖24所示，集成運(yùn)放的同相輸入端通過(guò)電阻R接地，電阻與信號(hào)源串聯(lián)，另一端接到運(yùn)放的反相輸入端，運(yùn)放的輸出端與反相輸入端之間接有電阻，為保證集成運(yùn)放輸入級(jí)兩邊對(duì)稱， （22）比例電路輸出電壓與輸入電壓之間的函數(shù)關(guān)系為： （23） （24）圖24 反向比例電路 注意：反相比例電路的特點(diǎn)是深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路。因此，集成運(yùn)放的反相輸入端為“虛地”點(diǎn)，它的共模輸入電壓可視為零，對(duì)運(yùn)放的共模抑制要求低；比例電路的輸入電阻小，可視為，因此對(duì)輸入電流有一定要求；輸出電阻視為零，在適應(yīng)不同大小負(fù)載的能力較強(qiáng)。2．同相比例放大器如圖25所示，為同相比例電路，為保證電路輸入對(duì)稱仍要求： （25）輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系為： （26） （27）圖25 同相比例電路注意：同相比例電路的特點(diǎn)是深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。電路的輸入電阻很大，可達(dá)100M以上；輸出電阻很小可視為零，因此有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。由于，集成運(yùn)放的共模抑制比要求較高，這是缺點(diǎn)。移位寄存器74LS164的引腳如圖26所示：圖26移位寄存器74LS164引腳圖74LS164為串行輸入、并行輸出移位寄存器，其引腳功能如下：A、B —— 串行輸入端；Q0～Q7 —— 并行輸出端； —— 清除端，低電平有效；CLK —— 時(shí)鐘脈沖輸入端，上升沿有效。多片74LS164串聯(lián)，能實(shí)現(xiàn)多位LED靜態(tài)顯示。每擴(kuò)展一片164就可增加一位顯示。MR接+5V，不清除。圖27數(shù)碼顯示管LED引腳圖LED顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常見(jiàn)的輸出器件，而在單片機(jī)的應(yīng)用上也是被廣泛運(yùn)用的。如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用LED數(shù)碼管是一種較好的選擇。LED數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單易行。 LED數(shù)碼管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件，它是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成的。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫(huà)發(fā)亮，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，常用的LED數(shù)碼管有7段和“米”字段之分。這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極兩種。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此共陰極接地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起，通常此共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。本次設(shè)計(jì)所用的LED數(shù)碼管顯示器為共陽(yáng)極。LED數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同，～2V，額定電流為10MA，最大電流為40MA。靜態(tài)顯示時(shí)取10MA為宜，動(dòng)態(tài)掃描顯示可加大脈沖電流，但一般不超過(guò)40MA。在傳統(tǒng)的模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離的溫度測(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)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)。另外考慮到一般的測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境非常的惡劣，各種干擾信號(hào)較強(qiáng)，模擬信號(hào)很容易受到干擾而產(chǎn)生測(cè)量誤差，影響測(cè)量精度。因此，在溫度測(cè)量系統(tǒng)中，采用抗干擾能力較強(qiáng)的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些問(wèn)題的最有效的方案。在實(shí)際的溫度測(cè)量過(guò)程中被廣泛應(yīng)用，同時(shí)也取得了良好的測(cè)量效果。DS18S20數(shù)字溫度計(jì)的主要特性：1．DS18S20的適應(yīng)電壓范圍更寬，其范圍為：，而且它能夠直接由數(shù)據(jù)線獲取電源(寄生電源)，無(wú)需外部工作電源。2．DS18S20提供了9位攝氏溫度測(cè)量，具有非易失性、上下觸發(fā)門(mén)限用戶可編程的報(bào)警功能。3．DS18S20通過(guò)1Wire174。總線與中央微處理器通信，僅需要單根數(shù)據(jù)線(或地線)。同時(shí)，在使用過(guò)程中，它不需要任何的外圍的元件，全部的傳感元件和轉(zhuǎn)換電路集成在形狀如一只三極管的集成電路內(nèi)。4．DS18S20具有55176。C至+125176。C的工作溫度范圍，在10176。C至+85176。C溫度范圍內(nèi)精度為177。176。C。5．每片DS18S20具有唯一的64位序列碼，這些碼允許多片DS18S20在同一條1Wire總線上工作，因而，可方便地使用單個(gè)微處理器控制分布在大范圍內(nèi)的多片DS18S20器件。6．DS18S20的測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給CPU，同時(shí)還可以傳送給CRC校驗(yàn)碼，它具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)的能力。7．DS18S20具有負(fù)載特性，當(dāng)電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但是不能正常的工作。根據(jù)以上這些特性而從中受益的應(yīng)用包括：HVAC環(huán)境控制、室內(nèi)，設(shè)備或者機(jī)器內(nèi)部的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、過(guò)程監(jiān)控和控制系統(tǒng)。第3章電路設(shè)計(jì)第3章電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用按鍵作為輸入控制，通過(guò)溫度多采樣單元采集溫度信息，經(jīng)過(guò)LM324放大器放大及ADC0809數(shù)模轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換，由主機(jī)AT89C51進(jìn)行處理并將實(shí)際溫度值和設(shè)定溫度值分別顯示在共陽(yáng)極數(shù)碼顯示管LED上。單片機(jī)控制單元，如圖31所示，包括按鍵控制電路，其中按鍵控制電路這一模塊設(shè)置了：“設(shè)置”、“加1”、“右移”、“確定”四個(gè)按鍵，來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。人為地設(shè)定溫度門(mén)限值，使電路在人為設(shè)定的某一溫度值相對(duì)穩(wěn)定的工作。圖31 按鍵控制電路溫度采樣單元，如32所示，用于采集被控對(duì)象的溫度參數(shù)，它由溫度電壓轉(zhuǎn)換、小信號(hào)放大及A/D轉(zhuǎn)換三部分組成。其中，將溫度轉(zhuǎn)化為電量的溫度電壓轉(zhuǎn)換由溫度傳感器熱敏電阻實(shí)現(xiàn)，小信號(hào)放大由橋式放大電路實(shí)現(xiàn)，A/D轉(zhuǎn)換選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809，將采集到的溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為AT89C51能夠處理的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。圖32 溫度采樣單元溫度傳感器：廣義來(lái)講，一切隨溫度變化而物體性質(zhì)亦發(fā)生變化的物質(zhì)均可作為溫度傳感器。例如，我們平常使用的各種材料、元件，其性質(zhì)或多或少地都會(huì)隨其所處的環(huán)境溫度變化而變化，因而它們幾乎都能作為溫度傳感器使用。但是，一般真正能作為實(shí)際中可使用的溫度傳感器的物體一般需要具備下述條件：1．物體的特性隨溫度的變化有較大的變化，且該變化量易于測(cè)量。2．對(duì)溫度的變化有較好的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即對(duì)除溫度外其他物理量的變化不敏感。3．性能誤差及老化小、重復(fù)性好，尺寸小。4．有較強(qiáng)的耐機(jī)械、化學(xué)及熱作用等的特點(diǎn)。5．與被檢測(cè)的溫度范圍和精度相適應(yīng)。6．價(jià)格適宜，適合于批量生產(chǎn)。符合上述條件的常用溫度傳感器有熱電偶、熱電阻、光輻射溫度計(jì)、玻璃溫度計(jì)、半導(dǎo)體集成溫度傳感器等。模數(shù)轉(zhuǎn)換是將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為N位二進(jìn)制數(shù)字輸出信號(hào)的技術(shù)。采用數(shù)字信號(hào)處理能夠方便地實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)的自適應(yīng)算法，完成模擬電路無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，因此，越來(lái)越多的模擬信號(hào)處理正在被數(shù)字技術(shù)所取代。與之相應(yīng)的是，作為模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)之間橋梁的模數(shù)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用日趨廣泛。為了滿足市場(chǎng)的需求，各芯片制造公司不斷推出性能更加先進(jìn)的新產(chǎn)品、新技術(shù)，令人目不暇接。本次設(shè)計(jì)還涉及到數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)，而模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)包括采樣、保持、量化和編碼四個(gè)過(guò)程。1．采樣就是將一個(gè)連續(xù)變化的模擬信號(hào)x(t)轉(zhuǎn)換成時(shí)間上離散的采樣信號(hào)x(n)。根據(jù)奈奎斯特采樣定理，對(duì)于采樣信號(hào)x(t)，如果采樣頻率fs大于或等于2fmax(fmax為x(t)最高頻率成分)，則可以無(wú)失真地重建恢復(fù)原始信號(hào)x(t)。實(shí)際上，由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器器件的非線性失真、量化噪聲及接收機(jī)噪聲等因素的影響采樣速率一般取fs=。通常采樣脈沖的寬度tw是很短的，故采樣輸出是斷續(xù)的窄脈沖。2．要把一個(gè)采樣輸出信號(hào)數(shù)字化，需要將采樣輸出所得的瞬時(shí)模擬信號(hào)保持一段時(shí)間，這就是保持過(guò)程。3．量化是將連續(xù)幅度的抽樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間、離散幅度的數(shù)字信號(hào)，量化的主要問(wèn)題就是量化誤差。假設(shè)噪聲信號(hào)在量化電平中是均勻分布的，則量化噪聲均方值與量化間隔和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗值有關(guān)。4．編碼是將量化后的信號(hào)編碼成二進(jìn)制代碼輸出。這些過(guò)程有些是合并進(jìn)行的，例如，采樣和保持就利用一個(gè)電路連續(xù)完成，量化和編碼也是在轉(zhuǎn)換過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)的，且所用時(shí)間又是保持時(shí)間的一部分。積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器稱雙斜率或多斜率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，是應(yīng)用最為廣泛的轉(zhuǎn)換器類型。雙斜率轉(zhuǎn)換器包括兩個(gè)主要部分：一部分電路采樣并量化輸人電壓，產(chǎn)生一個(gè)時(shí)域間隔或脈沖序列，再由一個(gè)計(jì)數(shù)器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出。雙斜率轉(zhuǎn)換器由1個(gè)帶有輸人切換開(kāi)關(guān)的模擬積分器、1個(gè)比較器和1個(gè)計(jì)數(shù)單元構(gòu)成。積分器對(duì)輸入電壓在固定的時(shí)間間隔內(nèi)積分，該時(shí)間間隔通常對(duì)應(yīng)于內(nèi)部計(jì)數(shù)單元的最大計(jì)數(shù)。時(shí)間到達(dá)后將計(jì)數(shù)器復(fù)位并將積分器輸入連接到反極性(負(fù))參考電壓。在這個(gè)反極性信號(hào)作用下，積分器被“反向積分”直到輸出回到零，并使計(jì)數(shù)器終止，積分器復(fù)位。 積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣速度和帶寬都非常低，但它們的精度可以做得很高，并且抑制高頻噪聲和固定的低頻干擾(如50 Hz或60 Hz)的能力，使其對(duì)于嘈雜的工業(yè)環(huán)境以及不要求高轉(zhuǎn)換速率的應(yīng)用非常有效。通過(guò)74LS164芯片將主機(jī)處理的溫度信息顯示在LED數(shù)碼管上。圖33則為溫度控制系統(tǒng)的單片機(jī)顯示部分。而顯示部分在整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程中的作用也是很大的。圖33 溫度顯示電路 調(diào)節(jié)執(zhí)行單元 調(diào)節(jié)執(zhí)行單元，如圖34所示，采用實(shí)時(shí)控制的方法，由光電耦合器MOC3041（光電耦合器）和可控硅SCR組成。其中光電耦合器MOC3041的作用是將單片機(jī)系統(tǒng)與可控硅SCR電路隔開(kāi)，避免在高壓過(guò)程中的干擾信號(hào)影響單片機(jī)的運(yùn)行；可控硅SCR的作用是相當(dāng)于一個(gè)固態(tài)的觸點(diǎn)，使之有能力開(kāi)啟或關(guān)斷電爐，從而控制電爐通斷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的實(shí)時(shí)控制。圖34 調(diào)節(jié)執(zhí)行單元 第4章 軟件設(shè)計(jì)第4章 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的軟件部分由主程序流程圖、中斷子程序流程圖、按鍵流程圖和顯示流程圖四部分組成。系統(tǒng)的主程序流程圖如圖41，當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，主程序啟動(dòng)，根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的條件逐步運(yùn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。NY初 始 化處理按鍵、顯示設(shè)定值啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值處理顯示實(shí)際溫度比較設(shè)定溫度值和實(shí)際溫度值是否大于？加 熱開(kāi) 始停 止圖41主程序流程圖 圖42為中斷子程序的流程圖，這個(gè)主要是為了保障整個(gè)軟件程序在運(yùn)行時(shí)可以達(dá)到中斷，從而使系統(tǒng)進(jìn)一步達(dá)到完善。NYYNYNYN關(guān)中斷保護(hù)現(xiàn)象A右移一位讀P1口送至AC=1? C=1? C=1? C=1? 右移一位