【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)的外部時(shí)鐘電路 圖 CHMOS 型單片機(jī)的外部時(shí)鐘電路 電源電路 在水位控制系統(tǒng)中，本單元為系統(tǒng)提供 +5V 的工作電源。從 220V 的交流電通過整流橋、濾波后得到 +5V 的系統(tǒng)工作電源，如圖 所示。 單片機(jī)的電源電路 傳感器 傳感器來自“感覺”一詞。人們用視覺、聽覺、嗅覺和觸覺等器官感受外界的有關(guān)信息，如物體的大小、形狀和顏色，感覺到的聲音、氣味等。在視覺情況下，絕不是靠眼 睛本身進(jìn)行感覺，而是從眼睛進(jìn)入的外界刺激信號(hào)通過神經(jīng)傳送到大腦，由大腦感知物體的大小和顏色，然后由大腦提供命令信號(hào)支配行動(dòng)。聽覺和嗅覺也完全一樣。然而要是大腦受到這些刺激，首先必須有接受外界刺激的“五官”人的“五官”可以稱之為傳感器。它們的基本功能是首先接收外界的刺激信號(hào)然后產(chǎn)生作用于各種神經(jīng)傳送信號(hào)的能量，最后再傳送大腦。 傳感器是一種能感受被測(cè)物體物理量并將其轉(zhuǎn)化為便于傳輸或處理的電信號(hào)的裝置，在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中，傳感器得到了廣泛應(yīng)用，各種信息的采集離不了各種傳感器，傳感器的基本功能在于能感受外界的各種“ 刺激”并作出迅速反映。本設(shè)計(jì)當(dāng)中我們采用的水位探測(cè)傳感器。 傳感器使用 SY9411LD 型變送器，它內(nèi)部含有 1 個(gè)壓力傳感器和相應(yīng)的放大電路。壓力傳感器是美國(guó) SM 公司生產(chǎn)的 5552 型 OEM 壓阻式壓力傳感器，其有全溫度補(bǔ)償及標(biāo)定（ 070 度），傳感器經(jīng)過特殊加工處理，用堅(jiān)固的耐高溫塑料外殼封裝。其引腳分布如圖 所示。 1 腳為信號(hào)輸出（ ）； 2 腳為信號(hào)輸出（ ）； 3 腳為激勵(lì)電壓； 4 腳為地； 5 腳為信號(hào)輸出（ +）； 6 腳為信號(hào)輸出（ +）。 在水箱底部安裝 1 根直徑為 5mm 的軟管，一端安裝在水箱底部；另一端與傳感器連 接。水箱水位高度發(fā)生變化時(shí)，引起軟管內(nèi)壓變化，然后傳感器把壓轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，輸送到 A/D 轉(zhuǎn)化器。 [10]。 圖 單片機(jī)和 PC 連接框圖 圖 串行通信原理圖 鍵盤電路 P1 口作為鍵盤電路，連接一個(gè) 4*4 鍵盤。結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 鍵盤電路 水位顯示電路 顯示電路如圖 所示。 圖 4. 顯示電路 液位顯示采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，范圍從 0999 單位可自定 ，選擇的數(shù)碼管是 7 段共陰極連接，型號(hào)是 LDS18B20。在這里使用到了 74，它是一個(gè) 8 位的 D觸發(fā)器，在單片機(jī)系 統(tǒng)中經(jīng)常使用，可以作為地址數(shù)據(jù)總線擴(kuò)展的鎖存器，也可以作為普通的 LED 的驅(qū)動(dòng)器件，由于單獨(dú)使用 HEF4511B 七段譯碼驅(qū)動(dòng)顯示器來完成數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)顯示，圖 。 A/D 轉(zhuǎn)化電路在控制器中起主導(dǎo)作用，用它將傳感器輸出的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能處理的數(shù)字量。該控制器采用 CMOS 工藝制造的逐步逼近式 8 位 A/D轉(zhuǎn)換器芯片 ADC0809。在使用時(shí)可選擇中斷、查詢和延時(shí)等待 3 種方法編制 A/D轉(zhuǎn)換程序。在接線時(shí)先經(jīng)過運(yùn)算放大器和分壓電路把傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器。 ADC0809 是由一個(gè) 8 路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖存器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)化完的數(shù)據(jù)。 ADC0809的引腳圖 ADC0809 的引腳圖如圖 所示。 ADC0809 芯片為 28 引腳為雙列直插式封裝， 對(duì) ADC0809 主要信號(hào)引腳的功能說明如下： IN7IN0――模擬量輸入通道 ALE―― 地址鎖存允許信號(hào)。對(duì)應(yīng) ALE 上跳沿， A、 B、 C 地址狀態(tài)送入地址鎖存器。 START――轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。 START 上升沿時(shí)，復(fù)位 ADC0809； START 下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在 A/D 轉(zhuǎn)換期間， START 應(yīng)保持低電平。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)寫為 ST。 圖 ADC0809 引腳圖 B、 C――地址線。通道端口選擇線， A 為低地址， C 為高地址，引腳圖中為ADDA、 ADDB 和 ADDC。其地址狀態(tài)與通道對(duì)應(yīng)關(guān)系表見 41 CLK――時(shí)鐘信號(hào)。 ADC0809 的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào) 引腳。通常使用頻率為 500KHZ 的時(shí)鐘信號(hào) EOC――轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。 EOC 0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換； EOC 1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。 D7D0――數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。 D0 為最低位， D7 為最高 OE――輸出允許信號(hào)。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 OE 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻； OE 1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 Vcc― +5V 電源。 Vref――參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為 +5V（ Vref+ +5V, Verf 5V） ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖如 所示。 表 41 為通道選擇表。 圖 ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖 A/D 轉(zhuǎn)換電路原理圖 另外在設(shè)計(jì)過程中預(yù)留了串行口，供進(jìn)一步開發(fā)使用。 A/D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn) A/D 轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。 A/D 轉(zhuǎn)換電路原理如圖 所示。 圖 A/D 轉(zhuǎn)換電路原理圖 A/D 轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的 和固定的。例如ADC0809 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 128uS，相當(dāng)于 6MHz 的 MCS51 單片機(jī)共 64 個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序， A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 查詢方式 A/D 轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如 ADC0809 的 EOC 端。因此可以用查詢方式，測(cè)試 EOC 的狀態(tài)，即可確定轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（ EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 不管采用上述哪種方式，只要一旦確定了轉(zhuǎn)換 完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以 RD 信號(hào)時(shí)有效， OE 信號(hào)既有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受 [13]。 電機(jī)控制 設(shè)計(jì)采用交流過零型固態(tài)繼電器，它有過零時(shí)開啟，負(fù)載電流過零時(shí)關(guān)斷的特性。它的最大接通、關(guān)斷時(shí)間是半個(gè)電源周期，在負(fù)載上可得到一個(gè)完整的正弦波形。它相應(yīng)地減少了對(duì)負(fù)載的沖擊，而在相應(yīng)的控制回路中產(chǎn)生的射頻干擾也大大減少。當(dāng)控制端輸入低電平時(shí)， SSR 導(dǎo)通，控制電動(dòng)機(jī)開始工作上水；當(dāng)控制端輸入高電平時(shí)， SSR 截止，電動(dòng)機(jī)停止工作并停止上水。這樣便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱水位的 控制 [14]，其控制電路圖如圖 所示。 圖 電機(jī)控制電路圖 看門狗電路 Watchdog（監(jiān)控定時(shí)器）技術(shù)是一個(gè)與 CPU 構(gòu)成閉合回路的定時(shí)器，是抗干擾和可靠性措施之一。 在由單片機(jī)構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中由于單片機(jī)的工作常常會(huì)受到來自外界電磁場(chǎng)的干擾造成程序的跑飛而陷入死循環(huán) ,程序的正常運(yùn)行被打斷由單片機(jī)控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài)發(fā)生不可預(yù)料的后果所以出于對(duì)單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的考慮便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測(cè)單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的芯片俗稱看 watchdog 。 看門狗電路的應(yīng)用，使單片機(jī)可以在無人狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作其工作原理是看門狗芯片和單片機(jī)的一個(gè) I/O引腳相連該 I/O引腳通過程序控制它定時(shí)地往看門狗的這個(gè)引腳上送入高電平 或低電平這一程序語句是分散地放在單片機(jī)其他控制語句中間的一旦單片機(jī)由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)時(shí)寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行這個(gè)時(shí)候看門狗電路就會(huì)由于得不到單片機(jī)送來的信號(hào)便在它和單片機(jī)復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個(gè)復(fù)位信號(hào)使單片機(jī)發(fā)生復(fù)位即程序從程序存儲(chǔ)器的起始位置開始執(zhí)行這樣便實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的自動(dòng)復(fù)位 看門狗 ,又叫 watchdog timer 是一個(gè)定時(shí)器電路一般有一個(gè)輸入叫喂狗 kicking the dog or service the dog 一個(gè)輸出到 MCU 的 RST 端 MCU 正常工作的時(shí)候每隔一端時(shí)間輸出一個(gè)信號(hào)到喂狗端給 WDT 清