【文章內(nèi)容簡介】 上的關(guān)。 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(shí)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(shí)序信號有兩類，一類用于片內(nèi)對各個(gè)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(shí)序?qū)τ诜治?、設(shè)計(jì)硬件接口電路至關(guān)重要。 晶體振蕩器的振蕩信號從 XTAL2 端送入內(nèi)部時(shí)鐘電路，它將該振蕩信號二分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘信號 P1 和 P2 供單片機(jī)使用。時(shí)鐘信號的周期稱為狀態(tài)時(shí)間 S，它是振蕩周期的 2 倍，P1 信號在每個(gè)狀態(tài)的前半周期有效，在每個(gè)狀態(tài)的后半周期 P2 信號有效。CPU 就是以兩相時(shí)鐘 P1 和 P2 為基本節(jié)拍協(xié)調(diào)單片機(jī)各部分有效工作的。 復(fù)位電路是單片機(jī)的初始化操作，只需要給 MCS—的復(fù)位引腳 RST 加上大于兩個(gè)機(jī)器周期（即 24 個(gè)始終震蕩周期）的高電平就可以使 MCS—51 復(fù)位。復(fù)位時(shí)，PC 初始化為 0000H，使 MCS—51 單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。出了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為白兔死鎖狀態(tài)，也需按復(fù)位鍵使 RST 引腳為高電平使 MCS—51 重新啟動(dòng)。 溫度檢測電路的設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)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(biāo)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(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。溫度計(jì)一定要有溫度采集，可以采集溫度的途徑很多，在眾多應(yīng)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(fù)雜, 精度、重復(fù)性、可靠性都較差，而且還需要進(jìn)行溫度的標(biāo)定。電流型集成溫度傳感器AD590也因?yàn)樗妮敵鍪悄M信號,而且輸出信號比較弱，故需要進(jìn)行后續(xù)放大和A/D轉(zhuǎn)換電路,如果使用普通運(yùn)放，那么精度難以保證,而測量放大器價(jià)格偏高,這樣，系統(tǒng)的成本就提高了。而達(dá)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(shí)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(gè)DS18B20進(jìn)行讀寫操作，大大節(jié)省了硬件資源，一總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)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(jì)、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。現(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(shè)計(jì)流量計(jì)部分采用市場上常用的便攜式超聲波流量計(jì)，由于已經(jīng)封裝好的在市場上銷售的流量計(jì)，與單片機(jī)的接口只能使用 RS232。 RS232 是異步通訊中最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線，適用于數(shù)據(jù)中端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間的接口。在微機(jī)通訊中，通常使用 的 RS232 接口信號是九根引腳。圖 流量計(jì)部分超聲波流量計(jì)工作原理如下： 逆流換能器 流量方向 ? 順流換能器 XL D?圖 時(shí)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(shí)間之差來間接測量流體的流速，再通過流速來計(jì)算流量的一種方法。順流和逆流時(shí)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(dòng)速度。經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)得：V= X2? （23）流量 Q= dtVD?4? （24） 顯示電路的設(shè)計(jì)在顯示部分的設(shè)計(jì)中，采用數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，在動(dòng)態(tài)顯示時(shí)，如果將數(shù)碼管直接與單片機(jī)連接，除了硬件電路簡單之外，似乎沒有太多的優(yōu)點(diǎn)。但是當(dāng)選用專用的數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)芯片時(shí)，優(yōu)點(diǎn)就顯現(xiàn)出來了。數(shù)碼管的顯示全部采用動(dòng)態(tài)掃描方式，都可以連接 8 個(gè)數(shù)碼管，控制方式都比較簡單。在設(shè)計(jì)中，采用 CH451 作為數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片CH451。CH451 是一個(gè)整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)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(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng) 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(shí)還可以進(jìn)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(jī)等交換數(shù)據(jù)；并且提供上電復(fù)位和看門狗等監(jiān)控功能。圖 顯示部分 鍵盤電路的設(shè)計(jì)在鍵盤部分，由于顯示以及功能的需要，按鍵不少于 12 個(gè)，所以使用非編碼式的3*4 矩陣式鍵盤。鍵盤是由若干個(gè)按鍵組成的開關(guān)矩陣,它是最簡單的單片機(jī)輸入設(shè)備,通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令,實(shí)現(xiàn)簡單的人機(jī)對話。鍵盤上閉和鍵的識別是由專用硬件實(shí)現(xiàn)的,稱為編碼鍵盤,靠軟件實(shí)現(xiàn)的稱為非編碼鍵盤。在此次設(shè)計(jì)中，由用擴(kuò)展的 8155 的 PA0 口的低四位和 P0 口的高三位組成 4X3 矩陣結(jié)構(gòu)形式的 12 個(gè)鍵組成，考慮到在此次設(shè)計(jì)中鍵盤的作用僅僅是輸入焓系數(shù)值,并不是時(shí)時(shí)在用,因此設(shè)定了采用中斷方式實(shí)現(xiàn), 因此定義十二個(gè)鍵,其中兩個(gè)功能鍵十個(gè)為數(shù)字鍵即可。由于串行顯示管理芯片 CH451 廣泛地應(yīng)用于智能儀表當(dāng)中，在具體應(yīng)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(dòng)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(jī)實(shí)現(xiàn)接口，硬件連接簡便，軟件編程容易。尤其用在單片機(jī)擔(dān)負(fù)繁忙數(shù)據(jù)處理任務(wù)的系統(tǒng)中，節(jié)省單片機(jī)用于顯示掃描的時(shí)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(shè)計(jì) 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(jì)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(dāng)水流經(jīng)系統(tǒng)時(shí)，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(guān)的熱量系數(shù)和體積、溫差計(jì)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(jì)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(jìn)、回水管道上。當(dāng)熱水以一定溫度從進(jìn)水管注入一個(gè)熱交換器，用戶在通過熱交換獲取能量的同時(shí)，熱水便以較低的溫度從回水管流出。一段時(shí)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(shí)間的積分。其計(jì)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(jì)算溫差計(jì)算總線驅(qū)動(dòng)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(jìn)回水溫差，V 為熱水體積瞬時(shí)流量。實(shí)際測量時(shí)，當(dāng)測量的時(shí)間間隔 ?t 很小時(shí)，水溫的變化很小，可近似認(rèn)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(shí) 結(jié) 束 標(biāo) 志 位 高 電 平 標(biāo) 示 己 結(jié) 束內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 分 配50H 存 放 溫 度 差 值 結(jié) 果53H 存 放 熱 量 累 積 值57H 存 放 流 量 體 積 值 主程序的設(shè)計(jì)在此次設(shè)計(jì)中，采用模塊化的編程思想。要實(shí)現(xiàn)智能儀表的預(yù)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(jìn)行編程，即將一個(gè)大的程序分成若干個(gè)小的模塊，各個(gè)程序模塊可以分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而使