【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 單片機的指令系統(tǒng)控制計算機與操作指令是一組二進制編碼，稱之為機器語言。計算機只能識別和執(zhí)行機器語言指令。AT89C51 單片機指令與指令系統(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)運算指令、邏輯運算和移位指令、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 傳感器概述根據(jù)國家標準，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，把無機和有機化學(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)標準工作條件測定的。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)性能指標傳感器動態(tài)性能指標量程指標：包括測量范圍、過載能力。靈敏度指標：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：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：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、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：a．使用方面：包括供電方式、電壓幅度與穩(wěn)定性功能、各項分布參數(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。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 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行比較，作為逐次逼近的基準，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（運算放大器） 。 交流放大器電路靜態(tài)工作點： ， ,EcIbR?Ib? Ue?交流等效電路： /fzcfz?圖 工作點不穩(wěn)定狀態(tài)放大電路輸入電阻： rsr≈rbe（當 rbe〈〈Rb 時）輸出電阻： rsc≈ ≈RceRcrs放大倍數(shù)： K39。= fzb???此放大器特點：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 rbe1〈〈R1//R2 時）輸出電阻： rsc≈Rc放大倍數(shù)： K39。= ≈ （當 RC1rb2 時）Uscr12?Rfzbe?此放大電路特點：放大倍數(shù)大，工作點穩(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 rbe〈〈Rb1//Rb2）輸出電阻： rsc≈Rc放大倍數(shù)： K39。= Rfzrbe??? 圖 工作點穩(wěn)定狀態(tài) a 類放大器電路此放大電路特點： rsr 較大，|K|〉1 且與晶體管參數(shù)幾乎無關(guān)。圖 工作點穩(wěn)定狀態(tài) b 類放大器電路C．靜態(tài)工作點： 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 時）esc eR?放大倍數(shù)： （當 ）fzKRF??ber??此放大電路特點： 大， 小，srsc1? 圖 工作點穩(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： ,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)負反饋贈，電流串聯(lián)負反饋贈，電壓并聯(lián)負反饋贈，電流并聯(lián)的負反饋。 直流放大器電路將緩慢直流量信號進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)成用來實現(xiàn)信號組合和運算的運算放大器，運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，采用互補對稱放大電路。運算放大器是一種具有高放大倍數(shù)，深度負反饋的直流放大器。便于實現(xiàn)信號的組合和運算。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，所以在實際中應(yīng)用固體組件運算放大器所組成的電路是多種多樣的。 理想運算放大器的特性： Ad 無限大；； Z 為 0；圖 運算放大器電路圖 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 。 集成運算放大器概述在信號放大，信號的運算（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)計根據(jù)實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 鍵盤接口電路A. 鍵盤的工作原理：：在單片機應(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，使可以克認按鍵接下與否。：當按鍵被迫按下或釋放時，通常伴隨有一定的時間的觸點機械抖動，然后其獨占才穩(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)珠步驟進行確認，從而可消除抖動的影響。B. 獨立工按鍵：獨立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根 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