【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址(低8位)/數(shù)據(jù)總線，訪問(wèn)期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。P1是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位準(zhǔn)雙向I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL電平。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平作輸入用。對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收低8位地址信息。P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL電平。端口置1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平作輸入用。對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收高8位地址和控制信息。在訪問(wèn)外部程序和16位外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高8位地址。而在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其引腳上的內(nèi)容在此期間不會(huì)改變。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為STC89C52的一些特殊功能口，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(xiě)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)。 ，X1和X2接的是晶振電路，RESET接復(fù)位電路。 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路提供單片機(jī)的時(shí)鐘控制信號(hào)，單片機(jī)時(shí)鐘產(chǎn)生方式有內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。最常用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式，是采用外接晶振和電容組成的。： 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTAL1和引腳XTAL2分別是反相放大器的輸入端和輸出端，由這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自己振蕩器，這種方式形成的時(shí)鐘信號(hào)稱為內(nèi)部時(shí)鐘方式。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時(shí)鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值為30μF。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。 復(fù)位電路計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行的時(shí)候都需要復(fù)位，使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并且從這個(gè)初始狀態(tài)開(kāi)始工作。單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，MCS51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST，高電平有效。MCS51單片機(jī)通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種。復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時(shí)，RC電路充電，RST引腳出現(xiàn)正脈沖，提供復(fù)位信號(hào)直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)，為可靠起見(jiàn)，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)，才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。RC復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能[4]。調(diào)整RC常數(shù)會(huì)令對(duì)驅(qū)動(dòng)能力產(chǎn)生影響。： 復(fù)位電路圖 串口通信電路串口通信的主要功能是完成單片機(jī)與上位機(jī)的通信，便于進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，為將來(lái)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展做好基礎(chǔ)工作。串行通信的主要功能是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)的數(shù)據(jù)交換，當(dāng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析的時(shí)候，可以把數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，使用上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并且將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果又發(fā)送給單片機(jī)[11]。這樣可以大大提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理速度，還可以方便的對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)與外界的數(shù)據(jù)傳送大部分都是串行的，其傳送距離可以從幾米到幾千米。： 報(bào)警電路報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)的是當(dāng)環(huán)境溫度值超過(guò)系統(tǒng)設(shè)置的上限值或者小于系統(tǒng)設(shè)置的下限值時(shí)，都將通過(guò)I/O 口驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警。而單片機(jī)I/O 口輸出的電流無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，所以設(shè)計(jì)了蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，： 顯示電路電子設(shè)計(jì)中常用的輸出顯示設(shè)備有兩種：數(shù)碼管和LCD。數(shù)碼管是現(xiàn)在電子設(shè)計(jì)中普遍使用的一種顯示設(shè)備，每個(gè)數(shù)碼管由七個(gè)發(fā)光二極管按照一定的排列結(jié)構(gòu)組成，根據(jù)七個(gè)發(fā)光二極管的正負(fù)極連接不同，又分為共陰極數(shù)碼管和共陽(yáng)極數(shù)碼管兩種，選擇的數(shù)碼管不同，程序設(shè)計(jì)上也有一定的差別。數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)內(nèi)容比較直觀，通常顯示從0到9中的任意一個(gè)數(shù)字，一個(gè)數(shù)碼管可以顯示一位，多個(gè)數(shù)碼管就可以顯示多位，在顯示位數(shù)比較少的電路中，程序編寫(xiě)，外圍電路設(shè)計(jì)都十分簡(jiǎn)單，但是當(dāng)要顯示的位數(shù)相對(duì)多的時(shí)候，數(shù)碼管操作起來(lái)十分煩瑣，顯示的速度受到限制。液晶顯示屏具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，用戶可以根據(jù)自己的需求，顯示自己所需要的、甚至是自己動(dòng)手設(shè)計(jì)的圖案。當(dāng)需要顯示的數(shù)據(jù)比較復(fù)雜的時(shí)候，它的優(yōu)點(diǎn)就突現(xiàn)出來(lái)了，并且當(dāng)硬件設(shè)計(jì)完成時(shí)，可以通過(guò)軟件的修改來(lái)不斷擴(kuò)展系統(tǒng)顯示能力。外圍驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，顯示能力的擴(kuò)展將不會(huì)涉及到硬件電路的修改，可擴(kuò)展性很強(qiáng)。不足之處在于其價(jià)格比較昂貴，驅(qū)動(dòng)程序編寫(xiě)比較復(fù)雜。由于本設(shè)計(jì)所需要顯示的內(nèi)容比較簡(jiǎn)單，只包括現(xiàn)場(chǎng)溫度值、溫度限定值以及PID系數(shù)的顯示，所以本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示設(shè)備采用LED數(shù)碼管。設(shè)計(jì)中采用4位共陰極LED靜態(tài)顯示方式，選用7段顯示數(shù)碼管。顯示內(nèi)容有溫度值的千位、百位、十位、個(gè)位。由于單片機(jī)不能直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示，所以必須在單片機(jī)與LED164之間加上74LS164。 74LS164管腳圖A和B為74LS64的串行輸入端；QAQH為74LS64的并行輸出端；CLK是串行時(shí)鐘輸入端；CLR是串行輸出清零端；VCC：+5V；GND：接地端。 74LS164功能表輸 入輸 出清除時(shí)鐘ABQAQBQHLLLLHLQA0QB0QH0H↑HHHQAnQGnH↑LLQAnQGnH↑LLQAnQGn，其中ag段用來(lái)顯示數(shù)字或字符的筆畫(huà)，dp顯示小數(shù)點(diǎn)，9引腳作為公共地。一英寸以下的的LED數(shù)碼管內(nèi)，每一筆段含有一只LED發(fā)光二極管，；一英寸及以上的LED數(shù)碼管的每一筆段由多只LED發(fā)光二極管以串、并聯(lián)方式連接而成，筆段導(dǎo)通電壓與筆段內(nèi)包含的LED發(fā)光二極管的數(shù)目、連接方式有關(guān)。在串聯(lián)方式中，確定電源電壓VCC時(shí)，例如4英寸7段LED數(shù)碼顯示器LC4141的每一筆段由四只LED發(fā)光二極管按串聯(lián)方式連接而成，因此導(dǎo)通電壓應(yīng)在78V之間，電源電壓VCC必須取9V以上。 LED數(shù)碼管顯示器數(shù)碼管結(jié)構(gòu)有共陰極和共陽(yáng)極之分。本設(shè)計(jì)采用的是共陰極數(shù)碼管。共陰極公共端接地，高電平有效（燈亮），共陰極數(shù)碼管內(nèi)部發(fā)光二極管的陰極(負(fù)極)都聯(lián)在一起，此數(shù)碼管陰極(負(fù)極)在外部只有一個(gè)引腳。，作為時(shí)鐘輸入端和數(shù)據(jù)端口。 LED顯示電路 按鍵電路按鍵是現(xiàn)階段電子設(shè)計(jì)中最常用、最實(shí)用的輸入設(shè)備。按鍵能夠成為最普遍的輸入設(shè)備，主要是其具備了以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：工作原理、硬件電路連接簡(jiǎn)單、操作實(shí)用性強(qiáng)、價(jià)格便宜，程序編寫(xiě)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：機(jī)械抖動(dòng)比較嚴(yán)重、外型不夠美觀。按鍵部分實(shí)現(xiàn)的主要原理是單片機(jī)讀取與按鍵相連接的I/O口狀態(tài)，來(lái)判定按鍵是否按下，達(dá)到系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置的目的。鍵盤(pán)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的作用是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、命令輸入，是人工干預(yù)的主要手段。獨(dú)立式按鍵就是按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每根I/O口線的按鍵的工作狀態(tài)，不會(huì)影響其他I/O口線上的工作狀態(tài)。各按鍵開(kāi)關(guān)均需要采用了上拉電阻，是為了保證在按鍵斷開(kāi)時(shí)，各I/O有確定的高電平。當(dāng)輸入口線內(nèi)部已有上拉電阻，外電路的上拉電阻可省去。因此，通過(guò)檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易判斷是哪個(gè)按鍵被按下了。優(yōu)點(diǎn)：電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：每個(gè)按鍵需占用一根I/O口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O口浪費(fèi)大，電路結(jié)構(gòu)顯得復(fù)雜。因此，此鍵盤(pán)適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。矩陣式鍵盤(pán)適用于按鍵數(shù)量多的場(chǎng)合，它通常由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。單片機(jī)的鍵盤(pán)檢測(cè)通常有三種方式：查詢、中斷、定時(shí)掃描。查詢和中斷方式同普通的 I/O 傳送是一致的，定時(shí)掃描方式是利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生定時(shí)中斷，在中斷服務(wù)程序中對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描獲得鍵值。在本設(shè)計(jì)中采用的是 4 行*4 列鍵盤(pán)，列線由 ，行線由 。電路中共 16個(gè)按鍵，包括設(shè)置鍵、3 個(gè)溫度參數(shù)和時(shí)間設(shè)置鍵、1個(gè)增加鍵、1個(gè)減小鍵。系統(tǒng)在程序初始化時(shí)控制鍵盤(pán)行線的 ，在判斷電路是否有按鍵按下時(shí)，讀 ，若端口值不是11110000，則說(shuō)明電路中有按鍵按下。然后根據(jù)程序進(jìn)行去抖動(dòng)處理和計(jì)算鍵值。 矩陣式鍵盤(pán)電路圖 D/A轉(zhuǎn)換電路DAC0832的基本原理是把數(shù)字量的每一位按照權(quán)重轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬分量，然后根據(jù)疊加定理將每一位對(duì)應(yīng)的模擬分量相加，輸出相應(yīng)的電流或電壓。DAC0832是一個(gè)8位D/A轉(zhuǎn)換器。單電源供電，從+5V～+15V均可正常工作。基準(zhǔn)電壓的范圍為177。10V；電流建立時(shí)間為1μS；CMOS工藝，低功耗20mW。DAC0832轉(zhuǎn)換器芯片為20引腳，雙列直插式封裝。 DAC0832引腳圖D/A轉(zhuǎn)換電路是一個(gè)R2R T型電阻網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。對(duì)各引腳信號(hào)說(shuō)明如下：(1) DI7～DI0：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入(2) CS：片選信號(hào)（輸入），低電平有效(3) ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許信號(hào)（輸入），高電平有效(4) WR1：寫(xiě)信號(hào)1（輸入），低電平有效上述兩個(gè)信號(hào)控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式；當(dāng)ILE=1和WR1=0時(shí)，為輸入寄存器直通方式；當(dāng)ILE=1和WR1=1時(shí)，為輸入寄存器鎖存方式。(5) WR2：寫(xiě)信號(hào)2（輸入），低電平有效(6) XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)（輸入），低電平有效上述兩個(gè)信號(hào)控制DAC寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式；當(dāng)WR2=0和XFER=0時(shí)，為DAC寄存器直通方式；當(dāng)WR1=1和XFER=0時(shí)，為DAC寄存器鎖存方式。(7) Iout1：電流輸出1(8) Iout2：電流輸出2DAC轉(zhuǎn)換器的特性之一是：Iout1+Iout2=常數(shù)。(9) Rfb—反饋電阻端0832是電流輸出，為了取得電壓輸出，需在電壓輸出端接運(yùn)算放大器，Rfb即為運(yùn)算放大器的反饋電阻端。(10) Vref：基準(zhǔn)電壓，其電壓可正可負(fù),范圍10V～+10V。(11) DGND：數(shù)字地(12) AGND：模擬地 D/A轉(zhuǎn)換電路圖DAC0832有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式、雙緩沖方式。直通方式8位輸入寄存器和8位DAC寄存器都直接處于直通狀態(tài)，8位數(shù)字量到達(dá)DI0～DI7，就立即進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，從輸出端得到轉(zhuǎn)換的模擬量。 適用：?jiǎn)温份敵銮覕?shù)據(jù)輸入總線無(wú)需和其他電路共享的情況。單緩沖方式內(nèi)部?jī)蓚€(gè)鎖存器的一個(gè)處于直通狀態(tài)，另一個(gè)處于受控制狀態(tài)，DAC0832就工作于單緩沖方式。一般控制輸入寄存器，DAC寄存器處于直通方式。適用：總線方式，是DA轉(zhuǎn)換器常用的方式且DA轉(zhuǎn)換器只有一路，或是多路但是不同步雙緩沖方式內(nèi)部?jī)蓚€(gè)寄存器均受控制，轉(zhuǎn)換分兩步：(1) CPU分時(shí)控制輸入寄存器，輸入數(shù)據(jù)。 (2) CPU同時(shí)控制各路的DAC寄存器，使得輸入寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)入DAC寄存器，實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出。適用：多片DA轉(zhuǎn)換器同步輸出，必須用雙緩沖模式。第四章 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)思路本部分詳細(xì)介紹了基于STC89C52單片機(jī)的電阻爐溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)功能，可以將系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為若干個(gè)子程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，如溫度采集子程序、PID控制子程序、報(bào)警子程序、顯示子程序、鍵盤(pán)掃描子程序、鍵盤(pán)處理子程序、D/A轉(zhuǎn)換子程序等。采用Keil uVision3集成編譯環(huán)境和C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。本章從設(shè)計(jì)思路、軟件系統(tǒng)框圖出發(fā)，先介紹整體的思路，再逐一分析各模塊程序算法的實(shí)現(xiàn)，最終編寫(xiě)出滿足任務(wù)需求的程序。本系統(tǒng)要完成溫度信號(hào)的采集與控制，需要實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的采集與A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)傳輸?shù)然竟δ堋墓δ苌峡蓪⑵浞譃闇囟刃盘?hào)采集及數(shù)據(jù)處理、人機(jī)交互、執(zhí)行三大部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)軟件流程圖 主程序流程圖在系統(tǒng)軟件中，主程序依次完成系統(tǒng)初始化、爐溫檢測(cè)與處理、PID控制算法、溫度顯示、鍵盤(pán)輸入等，這些都由子程序來(lái)完成。 溫度檢測(cè)與處理子程序溫度信號(hào)采集與處理子程序，主要完成溫度信號(hào)采集與A/D功能、數(shù)據(jù)處理的功能，由芯片MAX6675來(lái)完成。溫度信號(hào)采集子程序主要包括傳感器初始化、單片機(jī)給傳感器寫(xiě)命令、單片機(jī)給傳感器寫(xiě)數(shù)據(jù)、單片機(jī)從傳感器讀數(shù)據(jù)等部分，數(shù)據(jù)處理部分對(duì)該