【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器各復(fù)位為0，只有當(dāng)R＝1時(shí)，時(shí)鐘脈沖才起作用。Q1－Q8（第3－6和10－13引腳）并行輸出端分別接LED顯示器的dp、g、f、e、d、c、b、a各段對(duì)應(yīng)的引腳上。所謂時(shí)鐘脈沖端，其實(shí)就是需要高、低、高、低的脈沖，在74LS164獲得時(shí)鐘脈沖的瞬間，如果數(shù)據(jù)輸入端（第2腳）是高電平，則就會(huì)有一個(gè)1進(jìn)入到74LS164的內(nèi)部。如果數(shù)據(jù)輸入端是低電平，則就有一個(gè)0進(jìn)入其內(nèi)部。在給出了8個(gè)脈沖后，最先進(jìn)入74LS164的第一個(gè)數(shù)據(jù)就到達(dá)了最高位，然后再來(lái)一個(gè)脈沖，從單片機(jī)RXD端輸出的數(shù)據(jù)就 進(jìn)入到第一片74LS164中，當(dāng)?shù)诙€(gè)8個(gè)脈沖到來(lái)后，第一個(gè)數(shù)據(jù)就進(jìn)入第二片74LS164，而新的第二個(gè)數(shù)據(jù)就進(jìn)入到了第一片74LS164中，這樣依次類推。方案二：8255解決方案8255內(nèi)部有三個(gè)并行數(shù)據(jù)輸入/輸出端口，有兩個(gè)工作方式控制電路，一個(gè)讀寫(xiě)控制邏輯電路，一個(gè)8位數(shù)據(jù)總線緩沖器。8255有3種基本工作方式。方式0（基本I/O方式）：輸出具有鎖存功能，輸入沒(méi)有鎖存功能。方式0適用于無(wú)條件傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備，如讀一組開(kāi)關(guān)狀態(tài)、控制一組顯示燈，不需要應(yīng)答信號(hào)，CPU可以隨時(shí)讀出開(kāi)關(guān)狀態(tài)，隨時(shí)可以把一組數(shù)據(jù)送指示燈顯示。方式1（應(yīng)答I/O方式）：PA口、PB口定義為方式1時(shí)，PC口的某些位為狀態(tài)控制線，其余的線做I/O線。方式1適用于打印機(jī)等具有握手信號(hào)的輸入/輸出設(shè)備。方式2（雙向選通I/O方式）：方式2是方式1輸入和方式1輸出的結(jié)合。方式2僅對(duì)PA口有意義。方式2使PA口成為8位雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線口，既可發(fā)送數(shù)據(jù)又可接收數(shù)據(jù)。PA口為方式2工作時(shí)，PB口仍可作方式0和方式1I/O口，PC口高5位作狀態(tài)控制線。 設(shè)計(jì)中，8255只用來(lái)接三個(gè)數(shù)碼管作為顯示電路。擴(kuò)展8255作顯示電路時(shí)。由于C口只有在方式0時(shí)才用作輸入或者輸出，故采用方式0這種最基本的輸入輸出工作方式。在這種方式下，3個(gè)端口都可以有程序設(shè)定為輸入或者輸出。程序中只要將相應(yīng)的字形數(shù)據(jù)寫(xiě)入8255的PA，PB，PC口，顯示器就顯示出3位字符。 三位靜態(tài)顯示器接口方案三：獨(dú)立鍵盤(pán)與LCD1602顯示獨(dú)立鍵盤(pán)也就是把鍵盤(pán)直接的接入到I/O口上。原理圖如圖27。圖27 獨(dú)立鍵盤(pán)原理圖液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要如果需要顯示字符，那么需要先輸入顯示符的地址，既告訴模塊在什么地方顯示字符， 1602LCD內(nèi)部顯示地址 在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無(wú)需人工干預(yù)。圖29 字符的代碼和字符的圖形對(duì)應(yīng)關(guān)系圖方案四：HD7279鍵盤(pán)顯示電路此方案采用HD7279A，它共有28個(gè)引腳。它是一片具有串行接口的，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管（或64只獨(dú)立）的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片同時(shí)還可連接多達(dá)64鍵盤(pán)矩陣，單片即可完成LED顯示、鍵盤(pán)接口的全部功能。 HD7279內(nèi)部含有譯碼器，可直接接收BCD碼或16進(jìn)制碼，,還具有多種控制指令 ,如消隱,閃爍,左移,右移,，其典型值為R=,C=15pF。復(fù)位端是RESET，其可以保持25ms到復(fù)位結(jié)束并且是有低變到高，通常接+5V電壓就行了。DIG0～DIG7為8個(gè)LED管的位選擇端。SA～SG為L(zhǎng)ED數(shù)碼管a～g段的輸出端,DP為小數(shù)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)端。DIG0～DIG7和SA～SG也分別是64鍵盤(pán)的列線和行線端口，完成鍵盤(pán)掃描、譯碼和鍵碼識(shí)別。HD7279與微處理器僅需4條接口線，其中CS為片選信號(hào)；DATA為串行數(shù)據(jù)端，當(dāng)向HD7279A發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，DATA為輸入端；當(dāng)HD7279A輸出鍵盤(pán)代碼時(shí)，DATA為輸出端；CLK為串行傳送的時(shí)鐘輸入端，其上升沿表示數(shù)據(jù)有；KEY為按鍵信號(hào)輸出端，無(wú)鍵按下時(shí)為高電平；有鍵按下時(shí)變?yōu)榈碗娖讲⒁恢北３值芥I釋放為止。，圖中有三個(gè)數(shù)碼管和九個(gè)鍵盤(pán)，三位數(shù)碼管用來(lái)顯示溫度值。 7279鍵盤(pán)顯示電路方案比較：結(jié)合本次設(shè)計(jì)需用到的鍵盤(pán)數(shù)量與顯示內(nèi)容分析,方案一需占用單片機(jī)口資源較少，但軟件相對(duì)復(fù)雜一些，而方案一與方案二都顯得太過(guò)繁瑣了，用8255也不太經(jīng)濟(jì)了。而方案三I/O少，元件電路簡(jiǎn)潔，同時(shí)有能滿足本設(shè)計(jì)的需要顯示的內(nèi)容也需要控制的按鍵所以選擇方案三。溫度采集電路的核心是溫度傳感器，而當(dāng)前溫度傳感器的種類繁多，有集成溫度傳感器，有熱電阻傳感器，數(shù)字化溫度傳感器等等。溫度傳感器選取的不同就會(huì)有不同的采樣轉(zhuǎn)換電路,以下介紹了三種不同的方案: 方案一：以集成溫度傳感器AD590作為環(huán)境溫度變化的敏感元件它將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電流的變化，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電路將電流信號(hào)變換、放大成0 ～ 5V的電壓信號(hào)后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成8位數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)系統(tǒng)。AD590的工作原理是利用電路能產(chǎn)生一個(gè)與絕對(duì)溫度成正比的電流輸出，而作為絕對(duì)溫度與電流的轉(zhuǎn)換器件。電路制造中利用激光修正技術(shù)對(duì)芯片內(nèi)部電阻進(jìn)行調(diào)整，在25℃（）時(shí)。由于AD590輸出的電模擬量很小，需進(jìn)行放大，運(yùn)算放大器采用斬波自穩(wěn)零集成運(yùn)算放大器ICL7650。其電路原理圖如圖210。圖210 AD590采溫電路在本電路中，177。5V通過(guò)R1，R2，Rw1加在AD590上，當(dāng)溫度變化時(shí)，通過(guò)AD590的電流發(fā)生變化，則R1，Rw1上的壓降變化，從而使運(yùn)放反相輸入端的電壓隨溫度變化。這個(gè)電壓被運(yùn)放放大由⑩腳輸出，再經(jīng)R6，C4濾除干擾信號(hào)后由輸出端輸出V0?？梢?jiàn)V0是隨被測(cè)物體的溫度而變化的。Rw1是調(diào)零電位器，Rw3用于調(diào)節(jié)放大器的輸入失調(diào)，Rw2為滿度調(diào)節(jié)電位器。該電路測(cè)溫范圍為：0～100℃，輸出電壓為0～5V。方案二：采用含溫度傳感器PT100的電橋電路為主的采集電路此電路中采用接觸式溫度傳感器PT100。PT100是國(guó)產(chǎn)的一種軟襯底薄膜熱敏電阻，是表面測(cè)溫的一種良好器件。其主要指標(biāo)如下：（1）0176。C電阻R。=100Ω；（2）允許最大電流Imax≤1Ma；（3）時(shí)間常數(shù)τ≤1s；（4）%；（5）‰（6）測(cè)溫范圍100300176。C. 該熱敏元件的特點(diǎn)是體積小，重量輕，薄而柔軟，可完全和曲面相貼合，適用于平面，狹縫的溫度測(cè)量。其測(cè)溫電路的工作原理：溫度傳感器PT100作為電橋電路的一個(gè)橋臂，電橋在某一溫度時(shí)呈現(xiàn)平衡狀態(tài)，其輸出是為零；當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，PT100的阻值也跟著發(fā)生變化，電橋的平衡被打破，電橋?qū)⑤敵鲆粋€(gè)電壓值，這樣就實(shí)現(xiàn)了溫度信號(hào)到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)變。由于電橋輸出的電壓信號(hào)很小(毫伏級(jí))，所以應(yīng)經(jīng)過(guò)一個(gè)高精度而且放大倍數(shù)也很匹配的運(yùn)放將該信號(hào)進(jìn)行放大。電壓量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)變方法是將放大后的電壓信號(hào)輸入A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，這樣就完成了溫度采集的過(guò)程。應(yīng)當(dāng)注意的是：使用運(yùn)放時(shí)，要考慮到該運(yùn)放的放大倍數(shù)是否能達(dá)到系統(tǒng)的要求，要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)其放大倍數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。其電路原理圖如圖211。圖211 PT100溫度采集電路方案三：用數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度的采集本次設(shè)計(jì)采用的數(shù)字溫度傳感器DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)量元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。其主要性能特點(diǎn)如下:獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信； 多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能； 無(wú)須外部器件； 可以通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，； 零待機(jī)功耗； 溫度以9或12位數(shù)字量讀出； 負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒掉，但不能正常工作。DS18B20的管腳排列如下: DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端； GND為電源地； VDD為外接供電電源輸入端；圖212 DS18B20外形及引腳排列圖 DS18B20的測(cè)溫原理如圖213所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門(mén)，高溫系數(shù)振蕩器來(lái)覺(jué)得計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間，每次開(kāi)始測(cè)量之前，要先把最低溫度值范圍值既55℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別放置到溫度寄存器和減法計(jì)數(shù)器1中，同時(shí)溫度寄存器和減法計(jì)數(shù)器1預(yù)置在最低溫度范圍所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)是由減法計(jì)數(shù)器1進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值，這就是DS18B20的測(cè)溫原理。停止斜率累加器減法計(jì)數(shù)器1減到0計(jì)數(shù)比較器預(yù)置溫度寄存器高溫度系數(shù)振蕩器減法計(jì)數(shù)器2減到0低溫度系數(shù)振蕩器預(yù)置 圖213 DS18B20測(cè)溫原理框圖DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器（如圖214所示）。 圖214 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，其有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫(xiě)時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。DS18B20它與單片機(jī)的硬件接口非常簡(jiǎn)單，如圖215所示，只需占用一個(gè)單片機(jī)雙向I/O口。而在DS18B20的3腳應(yīng)加一個(gè)限流電阻，同時(shí)也能防止干擾的影響。 圖215 DS18B20與單片機(jī)連接圖方案比較：方案一AD590其精度雖高，但采樣電路略顯麻煩：為了控制在輸出0 ～ 5V的電壓，要求有多級(jí)運(yùn)放組成采樣轉(zhuǎn)換電路。方案二使用的PT100非常適合對(duì)常溫的測(cè)量，但其電路也稍顯復(fù)雜，難以保證測(cè)量精度。方案三使用了數(shù)字溫度傳感器DS18B20，其硬件簡(jiǎn)單，測(cè)溫精度高。綜上本次設(shè)計(jì)采用了方案三。方案一：利用蜂鳴器實(shí)現(xiàn) 峰鳴音的報(bào)警接口電路的設(shè)計(jì)只需購(gòu)買(mǎi)市售的壓電式蜂鳴器，然后通過(guò)MCS51的1根口線經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動(dòng)電流，可以使用TTL系列集成電路7404或7407低電平驅(qū)動(dòng)，也可以用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)。在圖中?！?”時(shí)，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；“1”時(shí)，蜂鳴器停止發(fā)聲。如下圖216報(bào)警電路。圖216 報(bào)警電路 方案二：利用LED燈實(shí)現(xiàn)本方案是利用LED燈來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警的功能，每一路都有兩種顏色的LED燈，則共有8個(gè)LED燈，當(dāng)超過(guò)上限的時(shí)一種顏色的LED燈發(fā)亮，超過(guò)下限的時(shí)候則另一種顏色的LED發(fā)亮，此方案在遇到上述的問(wèn)題時(shí)，則不會(huì)分不清楚是哪路超過(guò)上限還是下限，例如當(dāng)?shù)谝宦泛偷诙返臏囟榷汲^(guò)下限設(shè)定的溫度時(shí)候，則第一路和第二路設(shè)定下限的LED燈會(huì)亮起，并且4路上下限的LED燈和每一路上下限的是通過(guò)并聯(lián)聯(lián)起來(lái)的，不會(huì)造成分不清，故，采用此方案。 當(dāng)測(cè)出的溫度與設(shè)定的溫度范圍不符時(shí)，低于設(shè)定溫度，將由加熱控制電路（即溫度控制電路）進(jìn)行調(diào)整，溫度控制電路由以下兩種方案：方案一：可控硅調(diào)功方法溫度的控制電路可以采用可控硅調(diào)整功的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。雙向可控硅它就相當(dāng)于兩個(gè)反相而且并聯(lián)的普通的可控硅，具有正反相都能控制導(dǎo)通的特性，可用作調(diào)溫器。 圖217可控硅調(diào)功器輸出功率與通斷電T關(guān)系對(duì)于這樣的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，單片機(jī)只要輸出能控制可控硅通斷時(shí)間的脈沖作為信號(hào)就可以了，這可用一條功線通過(guò)程序輸出控制脈沖。為了達(dá)到過(guò)零觸發(fā)的目的，需要交流電過(guò)零檢測(cè)電路，此電路輸出對(duì)應(yīng)于50HZ交流電壓過(guò)零時(shí)刻的脈沖作為觸發(fā)雙向可控硅的同步脈沖，是可控硅在交流電壓過(guò)零時(shí)刻觸發(fā)導(dǎo)通，電路如下圖：