【文章內(nèi)容簡介】 上的關。 而在執(zhí)行指令是，CPU 首先要到程序存儲器中取出需要執(zhí)行的指令操作碼，然后譯碼，并在時序電路產(chǎn)生一系列控制訊號去完成指令所規(guī)定的操作。CPU 發(fā)出的時序信號有兩類，一類用于片內(nèi)對各個功能部件的控制，這類信號很多。另一類用于對片外存儲器或 I/O 端口的控制，這部分時序?qū)τ诜治觥⒃O計硬件接口電路至關重要。 晶體振蕩器的振蕩信號從 XTAL2 端送入內(nèi)部時鐘電路，它將該振蕩信號二分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘信號 P1 和 P2 供單片機使用。時鐘信號的周期稱為狀態(tài)時間 S，它是振蕩周期的 2 倍，P1 信號在每個狀態(tài)的前半周期有效，在每個狀態(tài)的后半周期 P2 信號有效。CPU 就是以兩相時鐘 P1 和 P2 為基本節(jié)拍協(xié)調(diào)單片機各部分有效工作的。 復位電路是單片機的初始化操作，只需要給 MCS—的復位引腳 RST 加上大于兩個機器周期（即 24 個始終震蕩周期）的高電平就可以使 MCS—51 復位。復位時，PC 初始化為 0000H，使 MCS—51 單片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。出了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為白兔死鎖狀態(tài)，也需按復位鍵使 RST 引腳為高電平使 MCS—51 重新啟動。 溫度檢測電路的設計在溫度傳感器部分使用DS18B201。溫度信號的采集采用溫度傳感器,由于該部分主要是采集兩個端口的溫度差,因此需要兩只溫度傳感器組成配對傳感器。配對溫度傳感器是指對同一個熱量表，分別用來測量供熱管路系統(tǒng)的入口和出口溫度的兩支溫度傳感器，分別安裝在管路系統(tǒng)的入口和出口，采集系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的溫度并且發(fā)出溫度信號，兩支溫度傳感器在出廠前要經(jīng)過測試篩選，要求具有一致的特性，并配有標記。無論采用何種形式的配對溫度傳感器，都需要根據(jù)最小測量溫差的要求，滿足相應的標準。溫度計一定要有溫度采集，可以采集溫度的途徑很多，在眾多應用于溫室環(huán)境監(jiān)測的溫敏元件中,盡管溫敏電阻成本低,但是后續(xù)電路太復雜, 精度、重復性、可靠性都較差，而且還需要進行溫度的標定。電流型集成溫度傳感器AD590也因為它的輸出是模擬信號,而且輸出信號比較弱，故需要進行后續(xù)放大和A/D轉(zhuǎn)換電路,如果使用普通運放，那么精度難以保證,而測量放大器價格偏高,這樣，系統(tǒng)的成本就提高了。而達拉斯公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20，作為 DS1820的改版可使溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號供微處理器處理，而且外圍電路很簡單，實現(xiàn)方便。由于每片DS18B20 含有唯一的序列號，所以在一條總線上可掛多片 DS18B20 。微處理器可通過一根口線經(jīng)序列號匹配識別后對每一個DS18B20進行讀寫操作，大大節(jié)省了硬件資源，一總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。新一代的數(shù)字溫度傳感器DS18B20體積更小、更經(jīng)濟、更靈活。DS18B20的測量溫度范圍為55176。C~+125176。C，在10~+85176。C范圍內(nèi)精度為177。176。C?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，每一顆自帶地址，大大減少了系統(tǒng)的電纜數(shù)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性，因此得到廣泛使用。所以溫度采集選用了DS18B20單總線數(shù)字溫度傳感器。圖 溫度傳感器部分 流量檢測電路的設計流量計部分采用市場上常用的便攜式超聲波流量計，由于已經(jīng)封裝好的在市場上銷售的流量計，與單片機的接口只能使用 RS232。 RS232 是異步通訊中最廣泛的標準總線，適用于數(shù)據(jù)中端設備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設備（DCE）之間的接口。在微機通訊中，通常使用 的 RS232 接口信號是九根引腳。圖 流量計部分超聲波流量計工作原理如下： 逆流換能器 流量方向 ? 順流換能器 XL D?圖 時差法超聲波流量測量原理用一對超聲波換能器相互交替收發(fā)超聲波，通過測量超聲波在介質(zhì)中的順流和逆流傳播時間之差來間接測量流體的流速，再通過流速來計算流量的一種方法。順流和逆流時間：Tu= ?VCOSL? （21）Td= ? （22）式中 C 為超聲波在介質(zhì)中的聲速，V 為流體介質(zhì)的流動速度。經(jīng)數(shù)學推導得：V= X2? （23）流量 Q= dtVD?4? （24） 顯示電路的設計在顯示部分的設計中，采用數(shù)碼管進行動態(tài)顯示，在動態(tài)顯示時，如果將數(shù)碼管直接與單片機連接，除了硬件電路簡單之外，似乎沒有太多的優(yōu)點。但是當選用專用的數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片時，優(yōu)點就顯現(xiàn)出來了。數(shù)碼管的顯示全部采用動態(tài)掃描方式，都可以連接 8 個數(shù)碼管，控制方式都比較簡單。在設計中，采用 CH451 作為數(shù)碼管驅(qū)動芯片CH451。CH451 是一個整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動和鍵盤掃描控制以。P 監(jiān)控的多功能外圍芯片。CH451 內(nèi)置 RC 振蕩電路，可以動態(tài)驅(qū)動 8 位數(shù)碼管或者 64 位 LED，具有 BCD 譯碼、閃爍、移位等功能；同時還可以進行 64 鍵的鍵盤掃描；CH451 通過可以級聯(lián)的串行接口與單片機等交換數(shù)據(jù)；并且提供上電復位和看門狗等監(jiān)控功能。圖 顯示部分 鍵盤電路的設計在鍵盤部分，由于顯示以及功能的需要，按鍵不少于 12 個，所以使用非編碼式的3*4 矩陣式鍵盤。鍵盤是由若干個按鍵組成的開關矩陣,它是最簡單的單片機輸入設備,通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令,實現(xiàn)簡單的人機對話。鍵盤上閉和鍵的識別是由專用硬件實現(xiàn)的,稱為編碼鍵盤,靠軟件實現(xiàn)的稱為非編碼鍵盤。在此次設計中，由用擴展的 8155 的 PA0 口的低四位和 P0 口的高三位組成 4X3 矩陣結構形式的 12 個鍵組成，考慮到在此次設計中鍵盤的作用僅僅是輸入焓系數(shù)值,并不是時時在用,因此設定了采用中斷方式實現(xiàn), 因此定義十二個鍵,其中兩個功能鍵十個為數(shù)字鍵即可。由于串行顯示管理芯片 CH451 廣泛地應用于智能儀表當中，在具體應用過程中，它接收所要顯示的數(shù)據(jù)并將其顯示在 LED 顯示器上,動態(tài)地掃描管理著顯示，該芯片本身只需 3 根線就可與單片機實現(xiàn)接口，硬件連接簡便，軟件編程容易。尤其用在單片機擔負繁忙數(shù)據(jù)處理任務的系統(tǒng)中，節(jié)省單片機用于顯示掃描的時間，更顯出其優(yōu)越性。圖 8155 芯片及鍵盤第三章 熱量表總體軟件設計 熱量表工作原理 熱量表系統(tǒng)由流量傳感器、供回水溫度傳感器及計算、顯示裝置組成。在熱交換系統(tǒng)中安裝熱量表，配對溫度傳感器分別安裝在熱交換入口和出口管道上。當水流經(jīng)系統(tǒng)時，流量傳感器發(fā)出流量信號，配對溫度傳感器分別檢測出入口和出口溫度信號，積算器采集流量、溫度信號，根據(jù)與溫度相關的熱量系數(shù)和體積、溫差計算出采暖系統(tǒng)所消耗的熱能值，顯示載熱液體從入口至出口所釋放的熱量值。熱量表系統(tǒng)的工作原理圖如圖 供水管道計算測量與通信模塊回水管道 總線 圖 熱量表系統(tǒng)工作原理熱量表安裝在供熱系統(tǒng)的供水管道上，并將溫度傳感器分別裝在進、回水管道上。當熱水以一定溫度從進水管注入一個熱交換器，用戶在通過熱交換獲取能量的同時，熱水便以較低的溫度從回水管流出。一段時間內(nèi)用戶所消耗的熱量為所供熱水的流量和供回水的溫度差的乘積對時間的積分。其計算公式簡化為： Q=K*V*?T （3流量傳感器 供水溫度傳感器K 系數(shù)計算溫差計算總線驅(qū)動硬件乘法器散熱器數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)保存回水溫度傳感器1）式中：Q 為吸收的熱量，K 為熱焓修正系數(shù)(可以通過水的密度與焓值表查詢)，?T 為進回水溫差，V 為熱水體積瞬時流量。實際測量時，當測量的時間間隔 ?t 很小時，水溫的變化很小，可近似認為溫差 ?T 恒定，從而積分式轉(zhuǎn)為累加和 Qn=?iq1=Q 1?n+q （32） 系統(tǒng)資源分配RAM 地 址 分 配 ： 首 地 址 0000H， 末 地 址 1FFFH， 芯 片 6264。ROM 地 址 分 配 ： 首 地 址 0000H， 末 地 址 1FFFH， 芯 片 2764。AT89C51 端 口 分 配 ：P0 口 ： 雙 向 數(shù) 據(jù) 端 口 及 低 8 位 地 址 線 口P2 口 ： 高 8 位 地 址 線 口： 溫 度 傳 感 器 1 輸 入 口： 溫 度 傳 感 器 2 輸 入 口： CH451 控 制 端 1： CH451 控 制 端 2： CH451 控 制 端 3： INT0， 接 收 流 量 信 號： WR 端 ， 寫 控 制 端： RD 端 ， 讀 控 制 端直 接 尋 址 位 分 配34H 定 時 結 束 標 志 位 高 電 平 標 示 己 結 束內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 分 配50H 存 放 溫 度 差 值 結 果53H 存 放 熱 量 累 積 值57H 存 放 流 量 體 積 值 主程序的設計在此次設計中，采用模塊化的編程思想。要實現(xiàn)智能儀表的預期功能，需要編制調(diào)試大量的軟件程序，工作量非常大。這么煩瑣的程序需要采用模塊化方法進行編程，即將一個大的程序分成若干個小的模塊，各個程序模塊可以分別進行設計，從而使