【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫入“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，作為輸入。在讀/寫外部存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸入高八位地址信號(hào)A15A8。當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)P2口接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口是內(nèi)部帶有弱上拉電阻的標(biāo)準(zhǔn)雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。作輸入引腳使用前，先向P3口鎖存器輸入“1”，使P3口引腳被上拉成高電平。P3口除了作為一般的I/O引腳使用外，還具有第二功能。P3口作為一些特殊功能口，如下所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時(shí)器0外部輸入） T1（記時(shí)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）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)。RESET：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。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/PRDG：低八位地址鎖存信號(hào)。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，用ALE/PRDG下降沿從P0口輸出的低八位地址信息A7A0,以便隨后將P0口作為數(shù)據(jù)總線使用。在正常情況下，ALE/PRDG輸出信號(hào)恒為1/6振蕩頻率，并可用作外部時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。在外部程序存儲(chǔ)器取指令期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。EA/VPP：外部程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)，低電平有效。在復(fù)位期間CPU檢測(cè)并鎖存EA/VPP引腳電平狀態(tài)，當(dāng)該引腳為高電平時(shí)，從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器取指令，只有當(dāng)程序計(jì)數(shù)器PC超出片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址編碼范圍時(shí)，才轉(zhuǎn)到外部程序存儲(chǔ)器取指令；當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，一律從外部程序存儲(chǔ)器取指令。X1：片內(nèi)晶振電路反向振蕩放大器的輸入端，接CPU內(nèi)部時(shí)鐘工作電路。X2：片內(nèi)晶振電路反向振蕩器的輸出端。 各外圍接口電路芯片簡(jiǎn)介A/D轉(zhuǎn)換器（A/DC0832）在數(shù)字電路里，電平只有高和低兩種狀態(tài)，比如5V和0V，對(duì)應(yīng)著1和0；模擬電路里，電平則理論上有無數(shù)個(gè)狀態(tài)，比如0V、…等等。A/DC0832轉(zhuǎn)換器可以將模擬電平值在數(shù)字電路里表達(dá)出來。ADC0832具有以下特點(diǎn)： 8位分辨率；雙通道A/D轉(zhuǎn)換；輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；5V電源供電時(shí)輸入電壓在05V之間；工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32μS；一般功耗僅為15mW；8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC多種封裝； 商用級(jí)芯片溫寬為0℃ to +70℃，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為40℃ to +85℃ 　　此設(shè)計(jì)選擇8P—DIP形式，： ADC0832引腳圖各引腳功能如下：CS_ 片選使能，低電平芯片使能CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/使用CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/使用GND 芯片參考0點(diǎn)位（地）D1 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。D0 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出CLK 芯片時(shí)鐘輸入Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）LED顯示LED顯示是由發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼顯示器件，其中七只發(fā)光二極管(ag七段)構(gòu)成字型“8”，另外還有一只發(fā)光二極管dp作為小數(shù)點(diǎn)。內(nèi)部為發(fā)光二極管，對(duì)于共陽的接法，可知當(dāng)a～dp段為低電平，公共端為高電平，則發(fā)光顯示。 LED顯示器引腳圖RS232串口通信芯片串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議（不要與通用串行總線Universal Serial Bus或者USB混淆）。大多數(shù)計(jì)算機(jī)包含兩個(gè)基于RS232的串口。串口同時(shí)也是儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議；很多GPIB兼容的設(shè)備也帶有RS232口。同時(shí)，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。典型的RS232信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在+5～+15V，負(fù)電平在5～15V電平。當(dāng)無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為TTL，從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從TTL電平到RS232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平在+3～+12V與3～12V。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。RS232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為3～7kΩ。所以RS232適合本地設(shè)備之間的通信。:Pin No. Signal 1DCD2TxD3RxD4DSR5GND6DTR7CTS8RTS9 RS232串口 調(diào)節(jié)器硬件原理圖： 數(shù)字調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)框圖 硬件具體設(shè)計(jì) A/D轉(zhuǎn)換器及轉(zhuǎn)換過程 ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在15V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多個(gè)器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。：　 A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)電路ADC0832的控制引腳CS、CLK、DO、DI占用了PP3P37三個(gè)個(gè)I/O口。其中，DO和DI共用一條數(shù)據(jù)線。 V/I轉(zhuǎn)換電路由于D/A轉(zhuǎn)換器輸出的電壓信號(hào)不適于遠(yuǎn)距離傳輸，所以應(yīng)將其轉(zhuǎn)換成不僅適于遠(yuǎn)傳，而且不易受干擾的電流信號(hào)，即需通過V/I轉(zhuǎn)換器輸出4—20mA的控制信號(hào)去控制。V/I轉(zhuǎn)換電路是用來將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與電壓成正比的電流信號(hào)。它不僅要求輸出電流與輸入電壓具有線性關(guān)系，而且要求輸出的電流隨負(fù)載電阻變化所引起的變化量不超過允許值，即轉(zhuǎn)換器具有恒流性能。，它由運(yùn)算放大器和晶體管VV2組成。V1構(gòu)成反相放大級(jí)，V2構(gòu)成電流輸出級(jí)。 V/I轉(zhuǎn)換電路 鍵盤部分設(shè)計(jì) 矩陣式鍵盤常應(yīng)用在按鍵數(shù)量比較多的系統(tǒng)之中。這種鍵盤由行線和列線組成，按鍵設(shè)置在行、列結(jié)構(gòu)的交叉點(diǎn)上，行列線分別連在按鍵開關(guān)的兩端。行線通過上拉電阻接至電源，以使無鍵按下時(shí)行線處于高電平狀態(tài)，鍵盤矩陣與微型計(jì)算機(jī)的連接，應(yīng)用最多的方法是采用I/O接口芯片。 鍵盤處理程序的關(guān)鍵是如何識(shí)別鍵碼，微型計(jì)算機(jī)對(duì)鍵盤控制的辦法是“掃描”，鍵盤處理程序的關(guān)鍵是如何識(shí)別鍵碼。根據(jù)微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行掃描的方法又可分程控掃描法、定時(shí)掃描法以及中斷掃描法三種。多數(shù)使用中斷掃描法這種辦法的實(shí)質(zhì)是：當(dāng)沒有鍵入操作時(shí)，CPU不對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，以節(jié)省出大量時(shí)間對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理。一旦鍵盤輸入，即刻向CPU申請(qǐng)中斷。CPU 響應(yīng)中斷后，立刻轉(zhuǎn)到響應(yīng)的中斷服務(wù)程序，對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，判別鍵盤上閉合鍵的鍵號(hào)，并做相應(yīng)的處理。若無鍵按下，CPU執(zhí)行主程序或處理其他事務(wù)。這樣節(jié)省了大量的空掃描時(shí)間，進(jìn)而提高了計(jì)算機(jī)的工作效率。： 按鍵原理圖這里的按鍵設(shè)計(jì)稍微有點(diǎn)不同，一般來說，按鍵是一端接在單片機(jī)的I/O口上，另一端接地，當(dāng)按下時(shí)，I/O口就可以檢測(cè)到低電平，從而來判斷是否有按下。而在此次設(shè)計(jì)中，采用了矩陣的接法，把多個(gè)按鍵（接在P20～P23）的接地端連在一起，分別接在P2P25上面，這種復(fù)用的設(shè)計(jì)方法可縮減I/O口的使用量，這里占用6個(gè)I/O口可以得到8個(gè)按鍵，如果再增加兩列，變成44的設(shè)計(jì)，則只用8個(gè)I/O口就有16個(gè)按鍵。我們一般稱P20～P23為行，而P24～P25為列。 顯示部分設(shè)計(jì)在各類儀表中，常用的顯示元件有：發(fā)光二極管顯示器（LED）、液晶顯示器（LCD）、熒光管顯示器、簡(jiǎn)易的CRT接口等。LED是各類儀表中最常用的顯示元件。LED常用的顯示方法有兩種，分別為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，根據(jù)LED數(shù)碼管內(nèi)各筆段LED發(fā)光二極管的連接方式，可將LED數(shù)碼管分為共陰極和共陽極兩大類。對(duì)于顯示，本設(shè)計(jì)使用4位7段數(shù)碼管顯示各種參數(shù)及其設(shè)定，采用動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)顯示任務(wù)。： 顯示電路原理圖從圖可以看出，數(shù)碼管段a～g、dp共8個(gè)位接在單片機(jī)的P0口對(duì)應(yīng)的8個(gè)位上，～，這是一種四個(gè)數(shù)碼管合為一體的結(jié)構(gòu)，所有段口是并在一起的，每個(gè)數(shù)碼管位控制單獨(dú)一條引腳。每個(gè)數(shù)碼管位控制由一只三極管來完成，當(dāng)三極管基極為低電平時(shí)導(dǎo)通，5V電壓加到數(shù)碼管的公共端。 串口通信部分設(shè)計(jì)串口通信的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位（bit）發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。盡管比按接收數(shù)據(jù)的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡(jiǎn)單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。比如IEEE488定義并行通行狀態(tài)時(shí)，規(guī)定設(shè)備線總長(zhǎng)不得超過20米，并且任意兩個(gè)設(shè)備間的長(zhǎng)度不得超過2米；而對(duì)于串口而言，長(zhǎng)度可達(dá)1200米（RS485）。典型地，串口用于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成：（1）地線，（2）發(fā)送，（3）接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)在另一根線上接收數(shù)據(jù)。其他線用于握手，但是不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)。： 串口通信原理圖第四章 通用數(shù)字調(diào)節(jié)器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)方案 軟件設(shè)計(jì)原理通用數(shù)字調(diào)節(jié)器最終目的是根據(jù)給定值與測(cè)量值之間的偏差進(jìn)行PID控制。輸入信號(hào)即被控對(duì)象參數(shù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送給CPU，在CPU中與設(shè)定值比較，然后進(jìn)行PID運(yùn)算，得到的結(jié)果經(jīng)運(yùn)算后輸出以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。用鍵盤來控制PID各參數(shù)的大小，用4個(gè)LED來顯示各項(xiàng)數(shù)據(jù)。 軟件設(shè)計(jì)方案軟件的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)器功能的關(guān)鍵，這里可將軟件設(shè)計(jì)劃分為各個(gè)子功能模塊的軟件設(shè)計(jì)和主程序設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。完成主程序的設(shè)計(jì)后，讓用戶根據(jù)實(shí)際需求將若干子程序組合成應(yīng)用的程序，以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)器的運(yùn)算和控制功能,這是主程序應(yīng)完成的任務(wù)。該調(diào)節(jié)器分三部分：數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、控制輸出數(shù)據(jù)輸入：設(shè)計(jì)中，將采樣回來的反饋信號(hào)以電壓的形式送給單片機(jī)。數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、鍵盤設(shè)定、顯示、控制算法（PID數(shù)字算法，用程序?qū)崿F(xiàn)）等?？刂戚敵觯河捎趫?zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通常是模擬的，所以用單片機(jī)集成的D/A完成數(shù)模轉(zhuǎn)換。用C51語言編寫調(diào)節(jié)器程序。系統(tǒng)子程序分為數(shù)據(jù)采樣（模數(shù)轉(zhuǎn)換程序），數(shù)據(jù)處理（按鍵程序、顯示程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序、控制算法程序），控制輸出（數(shù)模轉(zhuǎn)換程序）等等。 軟件總體設(shè)計(jì)方案流程圖軟件設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)主要內(nèi)容。根據(jù)系統(tǒng)功能要求，以系統(tǒng)硬件電路為基礎(chǔ)進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。為了使設(shè)計(jì)的軟件功能明確、閱讀、調(diào)試方便、可靠性好，本設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法來進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)軟件程序主要包括按鍵通道查詢程序、LED顯示程序、A/D轉(zhuǎn)換程序和數(shù)字濾波程序等等。： 主程序流程圖 系統(tǒng)軟件的具體設(shè)計(jì) A/D采樣轉(zhuǎn)換程序 采樣信號(hào)是模擬信號(hào)，單片機(jī)只能接受數(shù)字信號(hào)，所以必須進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換才能進(jìn)行PID運(yùn)算。： 模數(shù)轉(zhuǎn)換程序流程圖 數(shù)字濾波程序在過程控制中，由于環(huán)境因素，被控對(duì)象的測(cè)量會(huì)存在干擾源，所以在線性化之前要先進(jìn)行數(shù)字濾波。數(shù)字濾波通常有以下幾種方法：算術(shù)平