【文章內(nèi)容簡介】 00H B 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H P0P1 OFFH IP XXX00000B IE 0XX00000B TMOD 00H TCON 00H TL0、TL1 00H TH0、TH1 00H SCON 00H SBUF 不定 PCON 0XXX0000B AT89C51 單片機(jī)的指令系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)與操作指令是一組二進(jìn)制編碼，稱之為機(jī)器語言。計(jì)算機(jī)只能識別和執(zhí)行機(jī)器語言指令。AT89C51 單片機(jī)指令與指令系統(tǒng)共有 111 條指令，從功能上可分成數(shù)據(jù)傳輸類指令、算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算和移位指令、程序控制轉(zhuǎn)移類指令和位操作指令五大類。 傳感器電路設(shè)計(jì) 傳感器概述根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，傳感器定義是：能感受規(guī)定的被測量并按照一定得規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號器件或裝置。傳感器一般由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成。其組成框圖如 所示。圖 傳感器組成框圖敏感元件：它是直接感受被測量并輸出與被測量成確定關(guān)系某一種量的元件。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量。轉(zhuǎn)換電路，上述電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。傳感器按其工作原理可分為物理傳感器、化學(xué)傳感器、生物傳感器。物理傳感器是利用某些變換元件的物理性質(zhì)，及某些動作功能材料的特殊物理性能制成的傳感器?；瘜W(xué)傳感器是利用電化反應(yīng)的原理，把無機(jī)和有機(jī)化學(xué)物質(zhì)成分。濃度等轉(zhuǎn)換為電信號傳感器。生物傳感器是一種利用生物活性物質(zhì)的選擇性來識別和測定生物化學(xué)物質(zhì)傳感器。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和社會進(jìn)步的需要，推動著傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展。目前傳感器技術(shù)的發(fā)展方向主要有開發(fā)新型傳感器、開發(fā)新材料、采用新工藝、集成化多功能化與智能化等幾個方面。 傳感器的基本特性根據(jù)被測量的變化狀態(tài)，可以把傳感器輸入量分為靜態(tài)量和動態(tài)量兩大類。靜態(tài)量指傳感器的輸入量位程序狀態(tài)信號或變化及其緩慢的準(zhǔn)靜態(tài)信號；動態(tài)量指傳感器的輸入量為周期信號、瞬變信號或隨機(jī)信號等時間變化的信號。其中，傳感器的靜態(tài)特性是指傳感器在被測量處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出輸入關(guān)系。傳感器的靜態(tài)特性是在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)工作條件測定的。衡量傳感器靜態(tài)靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)有量程、線性度、遲滯、重復(fù)性、靈敏度、漂移。傳感器的動態(tài)特性是指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。傳感器技術(shù)性能指標(biāo)傳感器動態(tài)性能指標(biāo)量程指標(biāo)：包括測量范圍、過載能力。靈敏度指標(biāo)：包括靈敏度、分辨力、滿量程輸出、輸出輸入阻抗。A. 精度有關(guān)指標(biāo)：包括精度（誤差） 、重復(fù)性、線性、滯后、靈敏度誤差、閥值穩(wěn)定性、 、漂移。B. 動態(tài)性能指標(biāo)：包括固有頻率阻尼系數(shù)、時間常數(shù)、頻響范圍、頻率特性、臨界頻率、臨界速度、穩(wěn)定時間。C. 環(huán)境參數(shù)指標(biāo)、溫度誤差、溫度漂移、溫度系數(shù)、熱滯后。：包括各向沖擊振動的頻率、振幅、加速度、沖擊振動引入的誤差。：包括抗潮濕、抗介質(zhì)腐蝕能力、抗電磁場干擾能力。：包括工作壽命，平均故障時間、保險期、疲勞性能、絕緣電阻耐壓弧性能。D．其他指標(biāo)：a．使用方面：包括供電方式、電壓幅度與穩(wěn)定性功能、各項(xiàng)分布參數(shù)。b．結(jié)構(gòu)方面：名手外形尺寸質(zhì)量、殼體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。c. 要裝連接方面：包括安裝方式、饋成、電纜。改善傳感器性能的技術(shù)途經(jīng)：a．差動技術(shù) 。根據(jù)本設(shè)計(jì)要求選用熱電式傳感器。將被測量變化轉(zhuǎn)換成熱生電動勢傳感器稱熱電式傳感器、熱電式傳感器可將溫度及溫度相關(guān)的信號轉(zhuǎn)化為電量輸出、熱電式傳感器有熱電阻、熱敏電阻、熱電效方式等各種類型。根據(jù)電烤箱特點(diǎn)采用熱電阻傳感器。熱電阻利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度升高而增大的特性來來進(jìn)行了溫度測量的，常用測量范圍為20。C ~ +150。C。隨著其技術(shù)的發(fā)展，其測溫范圍也不斷擴(kuò)大，低溫已可測量 1K~3K,高溫則可測量+1000。C ~+1300。C 熱電阻力傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)有：，熱電阻材料電阻溫度特性穩(wěn)定，重復(fù)性好， 不存在熱電偶參比端誤差問題；，尤其在低溫的方面；；常用的熱電陰材料有鉑、銅、鎳、鐵等。 熱電阻的測量電路及應(yīng)用熱電阻常用接入電橋使用引出線有兩、三線式和四線式三種形式。采用兩線式接法時（如圖 所示 Rt 的接法）引出的導(dǎo)線接于電橋的一個臂上，當(dāng)由于環(huán)境溫度或通以電流引起導(dǎo)成溫度變化時，將產(chǎn)生附加的電阻、引起測量誤差，所以，當(dāng)熱電阻值較小時，常采用三線式、四線式接法，以消除接線電阻和引線電阻影響。三線式接法是將兩條具有相同溫度特性的導(dǎo)成接于相鄰兩橋臂上，此時由于附加電阻引起電阻變化是相同的，根據(jù)電橋特性，電橋輸出將互相抵消。 圖 熱電阻傳感器的接線方式四線式接法 R2=R3 為固定電阻，R1 可調(diào)，熱電阻 Rt,通過電阻為 rrrr4的四要導(dǎo)線和電橋連接，rr4 分別串聯(lián)在相鄰兩橋臂內(nèi)，rr3 與電源去路串聯(lián)，將開關(guān)接通，調(diào)節(jié) R1 使電橋平衡，則：R1+r1=Rt+r4再將開關(guān)接通 B，重新調(diào)整 R1，使電橋達(dá)到新的平衡，則：R1’+r1=Rt+r1兩式相加得：Rt= 239。1R?四線式測量方法比較麻煩，一般用于精度要求較高的場合。 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)（如圖 ）如圖，多路開關(guān)可達(dá)通訊員 89 模擬通道，允許 8 路模擬量分時輸入，共用一個A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對 A、B、C 三個地址供進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道的選擇。8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器是逐次逼近式，由控制時序電路，逐次逼近寄存器，樹狀開關(guān)以及其 256R 電阻下型網(wǎng)絡(luò)等組成輸出鎖存器用于存放和輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量 的引腳及各引腳功能圖 ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖ADC0809 的引腳入各引腳雙引直插式封裝，其引腳排列見圖 所示各引腳功能如下：A、INT—2NO：8 咱模擬量輸入引腳，ADC0809 對輸入模擬量的要求主要有二信號的單極性，電壓范圍 0~+5V；若信號過小還需要進(jìn)行放大。另外，在 A/D 轉(zhuǎn)換的過種中，模擬量輸入值不應(yīng)變化太快，因此，對變化速度快模擬量在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。B、A、B、C:地址線，A 為低位地址，C 為高位地址用于對模擬通道進(jìn)行的選擇。C、ALE：地址鎖存允許信號，在對應(yīng) ALE 跳轉(zhuǎn)，A、B、C 地址狀態(tài)送入地址的鎖存器中。圖 ADC0809 引腳功能圖D、Vref：參考電壓正端參考電壓用來與輸入模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)，其曲型值為+5V（Vref（+）=+5V，Vref()=0）D、START：轉(zhuǎn)換啟動信號。START 上跳轉(zhuǎn)時，所有內(nèi)部寄存器清 0；START 下跳轉(zhuǎn)時，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。E、DT~D0：數(shù)據(jù)輸出線，其為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)數(shù)據(jù)線直接相連。F、DE：輸出允許信號，ADC0809 的內(nèi)部設(shè)有時鐘電路，所需時鐘，信號由外界提供，因此有時鐘信號的引腳。通常使用頻率為 500KHZ 時鐘信號。I、Vcc：+5 電源 AT89C51 單片機(jī)與 ADC0809 接口 路模擬通道選擇:A、B、C 分別接地址鎖存器提供的低三位地址。只要把三位地址寫入 0809 中的地址鎖存器就實(shí)現(xiàn)了模擬通道選擇。對系統(tǒng)來說，地址鎖存器是一個輸出口，為了把三位地址寫入，還要提供口地址。：定時傳輸方式；查詢方式；中斷方式。 放大器電路設(shè)計(jì)傳感器是將待測物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號的輸出。但其輸出的信號通常的都很小，需要進(jìn)行放大。傳感器信號的放大，根據(jù)具體情況可采用分立元件放大器（晶體管放大器）和集成元件放大器（運(yùn)算放大器） 。 交流放大器電路靜態(tài)工作點(diǎn)： ， ,EcIbR?Ib? Ue?交流等效電路： /fzcfz?圖 工作點(diǎn)不穩(wěn)定狀態(tài)放大電路輸入電阻： rsr≈rbe（當(dāng) rbe〈〈Rb 時）輸出電阻： rsc≈ ≈RceRcrs放大倍數(shù)： K39。= fzb???此放大器特點(diǎn)：放大倍數(shù)大。： 由（ ）≈12ReUeb??(2)1EUebRc??交流等效電路： R39。fz1=Rc1//rbe，R39。fz2=Rc2//Rfz輸入電阻： rsr≈rbe2（當(dāng) rbe1〈〈R1//R2 時）輸出電阻： rsc≈Rc放大倍數(shù)： K39。= ≈ （當(dāng) RC1rb2 時）Uscr12?Rfzbe?此放大電路特點(diǎn)：放大倍數(shù)大，工作點(diǎn)穩(wěn)定。： Ub≈ ，Ua=UbUbe，12EcRb? Ie= ，Uce≈EcIc（Re+Rc）eU交流等效電路： R39。fz=Rc//Rfz輸入電阻： rsr=rbe（當(dāng) rbe〈〈Rb1//Rb2）輸出電阻： rsc≈Rc放大倍數(shù)： K39。= Rfzrbe??? 圖 工作點(diǎn)穩(wěn)定狀態(tài) a 類放大器電路此放大電路特點(diǎn)： rsr 較大，|K|〉1 且與晶體管參數(shù)幾乎無關(guān)。圖 工作點(diǎn)穩(wěn)定狀態(tài) b 類放大器電路C．靜態(tài)工作點(diǎn)： Ub 、Uc 同左，但 Ie= ，Uce≈EcIc（Rc+Re+RF）ReUcF?交流等效電路： R39。fz=Rc//Rfz輸入電阻： 12/()srbFbeRr???輸出電阻： （當(dāng) 時）esc eR?放大倍數(shù)： （當(dāng) ）fzKRF??ber??此放大電路特點(diǎn)： 大， 小，srsc1? 圖 工作點(diǎn)穩(wěn)定狀態(tài) c 類放大器電路A. V 共集電極放大電路。靜態(tài)工作點(diǎn)： ,cbbcecEIIUEIRR?????交流等效電路： 輸入電阻 /fzcfz? srbf放大倍數(shù)： (1)fzbeKR??圖 共集電極放大器電路B. 反饋凡是引入反饋以后使放大鏡器的放大倍數(shù)減小的稱為負(fù)反饋。反之凡是引反饋以后使放大倍數(shù)增大的稱為正反饋贈。其中換反饋有電壓串聯(lián)負(fù)反饋贈，電流串聯(lián)負(fù)反饋贈，電壓并聯(lián)負(fù)反饋贈，電流并聯(lián)的負(fù)反饋。 直流放大器電路將緩慢直流量信號進(jìn)行廣大器件稱直流放大器。它與前述交流放大器的區(qū)別是交流放大器級與級之間加了三個隔離的直電流電容（即耦合電容）而直流放大器級與級之間沒有這個電路，故直流放大器又稱直接耦合放大器 運(yùn)算放大器電路在直流差動放大器的輸入端子輸出端之間跨接各種網(wǎng)絡(luò)（如電阻 R電容 C 等） ，使構(gòu)成用來實(shí)現(xiàn)信號組合和運(yùn)算的運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器通常是由放大電路組成，輸入級（第一級）由晶體管 T1 和 T2 組成差動放大鏡電路 T3 和 T4 是 T1 和 T2 的有源負(fù)載。T9 是恒流源，第二級放大電路由晶體管 T5 和 T6 組成，T10 是恒流源（T6 的有源負(fù)載） ，為了獲得輸出阻抗，輸出級（第三級）由晶體管 T7 和 T8 組成，采用互補(bǔ)對稱放大電路。運(yùn)算放大器是一種具有高放大倍數(shù)，深度負(fù)反饋的直流放大器。便于實(shí)現(xiàn)信號的組合和運(yùn)算。有很大靈活性，尤其在線性固體組件出現(xiàn)后，有具有體積小，質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，所以在實(shí)際中應(yīng)用固體組件運(yùn)算放大器所組成的電路是多種多樣的。 理想運(yùn)算放大器的特性： Ad 無限大；； Z 為 0；圖 運(yùn)算放大器電路圖 rf 為；； a—e 的特性不隨環(huán)境溫度的變化而變化； 電路 放大器電路 。 集成運(yùn)算放大器概述在信號放大，信號的運(yùn)算（加、法、乘、除、對數(shù)、反對數(shù)、平方、開方） ，信號的處理（濾波、調(diào)制）以及波形的產(chǎn)生和變換的單元中，運(yùn)算放大器是它們的核心部分， 由多級直接耦合放大電路組成，主要有，總體，偏置電路、單位增益轉(zhuǎn)換、電平轉(zhuǎn)移、恒流反饋、消振補(bǔ)償?shù)冉M成，主要參數(shù)有：差模開環(huán)增益（或差模開環(huán)放大倍數(shù)）AUD、共模開環(huán)增益 AUC、共模抑制比 KCMR、輸入失調(diào)電壓 Vi0 失調(diào)電壓溫度系數(shù)aUi0=dUi0/dT\輸入失調(diào)電流 Ii0=I1I，失調(diào)電流溫度系數(shù) aI10=dI10/dT，單位增益寬帶 fBWG、轉(zhuǎn)換速率 Sr 以及其他參數(shù)。本次設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況采用多級交流放大電路。接線圖見附圖。 鍵盤及顯示電路的設(shè)計(jì) 鍵盤接口電路A. 鍵盤的工作原理：：在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，按鍵都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或能入數(shù)據(jù)的，鍵的半合與否，反映在電壓上就是呈高電平或低電平，如果高電平表示斷開的話，那么低電平就是表示閉合，所以通過電平的高代狀態(tài)的檢測，使可以克認(rèn)按鍵接下與否。：當(dāng)按鍵被迫按下或釋放時，通常伴隨有一定的時間的觸點(diǎn)機(jī)械抖動，然后其獨(dú)占才穩(wěn)定下來，抖動時間一般為 5~10ms，在使用過程，必須去抖措施。去抖有硬件和軟件兩種方法，硬件方法通常采用通過 RS 觸發(fā)器連接按鍵除抖，軟件方法采用昝方法除抖，其過程是在檢測到有按鍵按下時，進(jìn)行一個 10ms 左右的昝程序后，若該鍵仍保持閉合狀態(tài)，則確認(rèn)該鍵處于討債狀態(tài)，同理，在檢測到該鍵釋放后，也應(yīng)珠步驟進(jìn)行確認(rèn)，從而可消除抖動的影響。B. 獨(dú)立工按鍵：獨(dú)立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個按鍵電路，其特點(diǎn)是每個按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線，每個按鍵的工作不會其他 I/O 口線的狀態(tài)C. 矩陣式按鍵：單片機(jī)系統(tǒng)中，若使用按鍵分明，通常采用矩陣式（也稱行列式）鍵盤，如圖 所示：一個 4*4 的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個含有 16 個按鍵的鍵盤。在矩陣式鍵盤中，行