【文章內(nèi)容簡介】 ，系統(tǒng)設計時把各離散點的速度所需的裝載值固化在系統(tǒng)的EPROM中，系統(tǒng)運行時用查表法查出所需的裝載值，從而大為減少占用CPU運算的時間，提高系統(tǒng)響應速度。 AT89S51高性能8位單片機AT89S51是一個低功耗高性能CMOS 8位單片機，4k Bytes Flash只讀程序存儲器(ROM),512 Bytes 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器(RAM),該微處理器采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)，引腳兼容80C51和80C52芯片，片內(nèi)的Flash存儲器可以像常規(guī)程序存儲器一樣進行燒寫，AT89S51片內(nèi)總共有256字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)區(qū)，而128字節(jié)的內(nèi)部擴展數(shù)據(jù)區(qū)需通過清SFR(8EH)的位1并用MOVX指令訪問，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，另一個256BytesRAM區(qū)與ATMEL之AT89系列8052兼容的單片機是一致的，AT89C51結(jié)合通用的8位微處理器和Flash存儲技術(shù)構(gòu)成功能強大單片微處理器，可提供許多高性能低價位的系統(tǒng)控制應用場合。圖32 AT89S51引腳圖 (1)、AT89S51主要特點： 40個引腳，32kBytes的程序存儲器，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，內(nèi)置時鐘振蕩器,其Flash存儲器，可反復擦寫1000次的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。軟件設置電 源省電模式，睡眠其間，定時/計數(shù)器，串行口和中斷口均停止工作，RAM中的數(shù)據(jù)被“凍結(jié)”，直到下次被中斷激活或硬件復位方可恢復工作。 (2)、AT89S51主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)32k可反復擦寫(1000次）Flash ROM32個雙向I/O口硬件看門狗WDT電路3個16位可編程定時/計數(shù)器時鐘頻率033MHz兩個串行中斷5128bit內(nèi)部RAM2個外部中斷源內(nèi)置時鐘振蕩器中斷激活睡眠模式3級加密位雙重數(shù)據(jù)存儲器軟件設置睡眠和喚醒功能：由單片機的定時器To做16位計數(shù)器（為便于數(shù)據(jù)處理，這里只用低8位計數(shù)值，即寄存器TL0中的值）。一邊記錄脈沖數(shù)量，一邊以厘米為單位由四位數(shù)碼飛管顯示出來。四位數(shù)碼管采用動態(tài)掃描方式顯示。LED數(shù)碼管由發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件。右圖為LED數(shù)碼管外形和引腳圖，其中7只發(fā)光二極管分別對應ag筆段，構(gòu)成“日”字形，另一只發(fā)光二極管DP作為小數(shù)點，因此這種LED顯示器稱為八段數(shù)碼管。（如圖33所示）圖33 LED數(shù)碼管共陽極型LED數(shù)碼管，是將各段發(fā)光二極管的陽極連在一起，作為公共端,應接高電平。a——g、Dp各筆段中，某筆段接低電平時發(fā)光，高電平時不發(fā)光。為了節(jié)省單片機I/O口的數(shù)量，將各位數(shù)碼管的a————。顯示時，由P2口依次輸出各位數(shù)字的筆段碼，、輪流進行，循環(huán)不止，由于循環(huán)的頻率較高（約50Hz），加上人眼的視覺暫留，既保障了各位數(shù)字的對應顯示，又不會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示。本系統(tǒng)需顯示水溫，測量范圍為0~99 0C，用四個八位LED數(shù)碼管顯示。1）LED結(jié)構(gòu)和顯示原理。LED（Light Emitting Diode）顯示器是由發(fā)光二極管作為顯示字段的顯示器件，最常見的是由7段型發(fā)光二極管（a~g7段）和1個圓點型發(fā)光二極管（常以dp表示，主要用來顯示小數(shù)點）組成的LED顯示器，其排列形狀如下圖所示。這種LED顯示器也可稱為7段數(shù)碼顯示器（或8段數(shù)碼顯示器）。LED顯示中的發(fā)光二極管根據(jù)其連接的方法有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。共陰極結(jié)構(gòu)：把各段發(fā)光二極管的陰極連接在一起構(gòu)成公共陰極，如圖a所示。使用時，公共陰極接地，根據(jù)要求需點亮發(fā)光二極管的陽極輸入高電平，不需點亮的發(fā)光二極管的陽極輸入低電平。共陽極結(jié)構(gòu)：把各段發(fā)光二極管的陽極連接在一起構(gòu)成公共陽極，如圖b 所示。使用時，公共陽極接+5V，根據(jù)要求需要點亮發(fā)光二極管的陰極輸入低電平，不需點亮的發(fā)光二極管的陰極輸入高電平。通過控制7個段的發(fā)光二極管的亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其他符號。2）字段碼。為了顯示各個數(shù)字或字符，就需要為LED提供相應的代碼，因為這些代碼是控制各段的亮或滅，供顯示器顯示字形的，所以稱為字段碼（也可以稱為段選碼或字形碼）。七段發(fā)光二極管再加上1個小數(shù)點位，共計8段，因此提供給LED顯示器的字段碼正好1個字節(jié)。各代碼位的對應關(guān)系如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0DpGfedcba下圖所示為共陰極LED所顯示的不同字符的字段碼，測量范圍為0~99 0C，當溫度超出范圍時，顯示器均顯示F。顯示字符共陰極字段碼03FH106H25BH34FH466H56DH67DH707H87FH96FHF71H3）N位LED顯示器。在單片機應用系統(tǒng)中，實際使用的LED顯示器有多個，N位LED顯示器的顯示要從兩個方面來控制：其一是控制N位的字段顯示（即顯示什么字符）；其二是控制字位（即哪一位到哪一位亮）。由LED的顯示原理可知，要使某N位LED顯示器的某一位顯示某個字符，就必須將此字符轉(zhuǎn)換為對應的字段碼來控制該位的8個段，同時，該位的字位線也要控制有效，這要通過一定接口來實現(xiàn)。LED顯示器有兩種顯示方式，即靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。N位LED顯示器有N根字位選線（簡稱：“位選線”）和N*8根字段選線（簡稱：“段選線”）。根據(jù)顯示方式不同，位選線和段選線的連接方式也不同。各種字符的字段碼的獲取方法有兩種：即軟件譯碼和硬件譯碼法。目前通常所用的各種型號的單片機開發(fā)系統(tǒng)或?qū)嶒炑b置普遍采用軟件譯碼。當單片機應用系統(tǒng)中的LED顯示器位數(shù)較多時，為了簡化電路降低成本，本設計采用動態(tài)顯示的方式。動態(tài)顯示方式的接口電路的連接方法是：將所有LED位的段選線（a ~ dp）同名并聯(lián)，即所有a段并聯(lián)，所有b段并聯(lián)。依次類推，然后由一個8位I/O接口來控制各個段，而所有位的位選線則由另外一個相應的I/O接口線來控制。這樣用兩個8位I/O接口就能控制8位LED顯示器。LED顯示器是由電流型控制器件，其工作電流為2mA~20mA，使用時須加限流電阻。本設計中限流電阻選用1K。動態(tài)掃描顯示控制方式就是逐個地循環(huán)點亮各位顯示器，即在某一瞬間，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)（共陽極的為高電平，共陰極的為低電平）其它各位的位選線處于段開狀態(tài)，同時段選線上輸出相應位要顯示字符的字段碼。這樣在每一個瞬間，8位LED中只有選通的那一位LED顯示出字符，而其它7位則是熄滅的。同樣，在下一瞬間，只顯示下1位LED。如此繼續(xù)下去，等8位LED都顯示完畢后，在循環(huán)進行。雖然這些字符是在不同的瞬時輪流點亮的，但由于人眼的視覺殘留效應，看到的是8位穩(wěn)定顯示的字符，與靜態(tài)顯示的效果完全一樣。所以為了簡化電路、降低成本，此系統(tǒng)中采用動態(tài)顯示方式。一線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20是DS1820的更新?lián)Q代產(chǎn)品(由美國DA IIAS公司生產(chǎn))。它具有體積小,分辨率高,轉(zhuǎn)換快等優(yōu)點。由于每片DS18B20 含有唯一的硅串行數(shù), 所以在一條總線上可以掛接多達248≈ 2181014只DS18B20,再加上DS18B20 獨特的單線總線結(jié)構(gòu),決定了DS18B20 特別適合于大型的多路溫度實時測控系統(tǒng)的溫度檢測。溫度實時測控集裝箱的設計, 在實現(xiàn)測控系統(tǒng)的溫度檢測方面就較好地利用了DS18B20 的獨到特點,使系統(tǒng)得到了極大的簡化。（1）DS18B20的特性1）獨特的單線接口方式。DS18B20 在I/O處理器連接時,僅需要一個I/O 口即可實現(xiàn)微處理器同DS18B20的雙向通訊。2）DS18B20支持組網(wǎng)功能,多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的單線上,實現(xiàn)多點測溫。3）DS18B20 的測溫范圍為: 55℃～+125℃,在10℃～+ 85℃時, 其精度為+ 015℃。4）DS18B20的測溫結(jié)果的數(shù)字量位數(shù)從9～12位,可編程進行選擇。數(shù)字化溫度傳感器DS1820測溫范圍為 55～+125 ℃， ℃(9位溫度讀數(shù))，它主要由4個數(shù)據(jù)部件部分組成：64位ROM。溫度傳感器。非易失性的溫度告警觸發(fā)器TH 和TL；高速便箋存儲器64 位ROM用于存儲序列號，其首字節(jié)固定為28H，表示產(chǎn)品類型碼，后6個字節(jié)是每個器件的編碼，最后1個字節(jié)是CRC 校驗碼. 溫度告警觸發(fā)器TH和TL 存儲用戶通過軟件寫入的報警上下限值，高速便箋存儲器由9個字節(jié)組成，其中有2個字節(jié)RAM單元用來存放溫度值前1個字節(jié)為溫度值的補碼低8位，后1個字節(jié)為符號位和溫度值的補碼高3位。（2）DS18B20 測溫原理DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖,如圖34所示。圖34 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖DS18B20 的測溫原理：DS18B20 測量溫度采用了特有的溫度測量技術(shù)，它是通過計數(shù)時鐘周期來實現(xiàn)的，內(nèi)部計數(shù)器對一個受溫度影響的振蕩器的脈沖計數(shù),低溫時,振蕩器的脈沖可以通過門電路。而當?shù)竭_某一設置高溫時, 振蕩器的脈沖無法通過門電路。計數(shù)器設置為 55℃。同時, 計數(shù)器復位在當前的溫度值時, 電路對振蕩器的溫度系數(shù)進行補償, 計數(shù)器重新開始計數(shù)直到回零。如果門電路仍未關(guān)閉, 則系統(tǒng)重復上述過程。（3）DS18B20的操作協(xié)議DS18B20單純通信功能是分時完成的。單線信號包括復位脈沖,響應脈沖,寫“0”,寫“1”,讀“1”。它們有嚴格的時隙概念。系統(tǒng)對DS18B20的操作以ROM命令(5個)和存儲器命令(6個)形式出現(xiàn)。對它的操作協(xié)議是： 初始化DS18B20發(fā)復位脈沖)→發(fā)ROM功能命令→處理數(shù)據(jù)→發(fā)存儲器命令處理數(shù)據(jù)。各種操作都有相應的時序圖。DS18B20在使用時，一般都采用單片機來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。只需將DS18B20 信號線與單片機1位I/O線相連，且單片機的1位I/O線可掛接多個DS18B20，就可實現(xiàn)單點或多點溫度檢測。DS18B20傳感器精度高、互換性好。它直接將溫度數(shù)據(jù)進行編碼，可以只使用一根電纜傳輸溫度數(shù)據(jù)，通信方便，傳輸距離遠且抗干擾性好：與用傳統(tǒng)溫度傳感器組成的多點測溫系統(tǒng)相比可節(jié)省大量電纜，而且系統(tǒng)得以簡化，系統(tǒng)擴充維護十分方便。DS18B20 可以廣泛用于工廠工業(yè)過程、大型糧倉、釀酒廠，食品加工廠的溫度檢測以及賓館、儀器儀表室等處的溫度檢測和控制。ADC0832引腳圖（圖35）:ADC0832 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性強，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。學習并使用ADC0832 可是使我們了解A/D轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機技術(shù)水平的提高。ADC0832 具有以下特點： 8位分辨率； 雙通道A/D轉(zhuǎn)換； 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容； 5V電源供電時輸入電壓在0~5V之間； 工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時間為32μS； 一般功耗僅為15mW； 8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC 多種封裝； 商用級芯片溫寬為0176。C to +70176。C，工業(yè)級芯片溫寬為?40176。C to +85176。C；芯片圖：圖35 ADC0832程序:程序占用資源有累加器A，工作寄存器R7,通用寄存器B 和特殊寄存器CY。通道功能寄存器和轉(zhuǎn)換值共用寄存器B。在使用轉(zhuǎn)換子程序之前必須確定通道功能寄存器B 的值，其賦值語句為“MOV B,data”（00H~03H）。運行轉(zhuǎn)換子程序后的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)值被放入B 中。子程序退出后即可以對B 中數(shù)據(jù)處理。 （relay）的工作原理和特性 當輸入量(如電壓、電流、溫度等)達到規(guī)定值時，使被控制的輸出電路導通或斷開的電器?？煞譃殡姎饬?如電流、電壓、頻率、功率等)繼電器及非電量(如溫度、壓力、速度等)繼電器兩大類。具有動作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點。廣泛應用于電力保護、自動化、運動、遙控、測量和通信等裝置中。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。電磁繼電器的工作原理和特性電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。熱敏干簧繼電器的工作原理和特性熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測和控制溫度的新型熱敏開關(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏干簧繼電器不用線圈勵磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動開關(guān)動作。恒磁環(huán)能否向干簧管提供磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。 固態(tài)繼電器（SSR）的工作原理和特性固態(tài)繼電器是一種兩個接線端為輸入端，另兩個接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實現(xiàn)輸入輸出的電隔離。固態(tài)繼電器按負載電源類型可分為交流型和直流型。按開關(guān)型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。 繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)額定工作電壓是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。直流電阻是指繼電器中線圈的直