【文章內(nèi)容簡介】 污水水質(zhì)參數(shù)檢測兩部分功能。在污水水質(zhì)參數(shù)檢測中采用MAX187 將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。污水水質(zhì)參數(shù)主要包括PH值、COD、重金屬、色度、瞬時流量和累積流量等。傳感器將采集到的信號經(jīng)放大、濾波,通過8 選1 模擬開關(guān)輸給A/ D 轉(zhuǎn)換器MAX187 ,轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過DOUT 端輸入給單片機。這里我們采用軟件合成的方式模擬SPI 接口將單片機與MAX187 連接,從而完成串行數(shù)據(jù)的A/ D 轉(zhuǎn)換。MAX187 的SCLK、CS、DOUT 端直接與單片機的通用I/ O 口相連,不需要任何接口變換。由于MAX187 參考電源所以只需在REF 電容,用參考電源提供工作電壓。為減少來自電源的干擾,在VDD 端接10μF 的濾波電容。【9】② MAX187 與AT89C51 接口程序MAX187 :SETB CS 　　　。置CS 無效　　　CLR 　SCLK 。SCLK初始化為低NOP NOPCLR CS 。CS 有效ACALL D134NS 。調(diào)延時子程序ACALL D134NS NOP SETB SCLK 　　　　　NOP 　　　　　　CLR SCLK 。轉(zhuǎn)換開始　。片選信號無效,輸出結(jié)束NOP 　　　　　　　　　　　　　MOV R7 , 12 。延時子程序CLR SCLKRLC APUSH ACCMOV 　A ,BRLC AMOV B ,APOP ACCNOPDJNZ R7 ,MAX1871ACALL D134NSSETB CSRETD134NS： MOV R7 , 5MOV A , 0 　。A 累加器清零MOV B , 0MAX1871：SETB SCLK。 串行數(shù)據(jù)輸出　DJNZ R7 ,D134NS1MOV C ,DOUTD134NS1：NOPRET （1） 交流電機的調(diào)速主要分為三類:第一類：串級調(diào)速，這種調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜，而且不容易控制。第二類：變頻器調(diào)速，隨著晶閘管研制成功，交流電機調(diào)速技術(shù)迅速發(fā)展，出現(xiàn)了變頻器，通過改變供電電源的頻率來調(diào)節(jié)異步電動機的轉(zhuǎn)速，這種調(diào)速方式可以獲得很大的調(diào)速范圍，很好的調(diào)速平滑性和足夠的機械特性硬度，但成本高，控制系統(tǒng)復(fù)雜。 第三類: 可控硅移相調(diào)壓調(diào)速, 由能量守恒原理U I = F V ，在外部阻力不變的情況下，改變電壓U的值，速度V也跟著改變，因此只要控制可控硅導(dǎo)通角調(diào)節(jié)輸出電壓就可以達到調(diào)速目的，但這種方法要求觸發(fā)電路發(fā)生相位可變且具有一定幅值的脈沖，而且還要解決觸發(fā)脈沖與主回路電壓之間的同步問題。同時由于工作波形是正弦波，轉(zhuǎn)速與導(dǎo)通角的關(guān)系比較復(fù)雜，利用匯編語言計算編程時有比較大的難度。另外，移相觸發(fā)可控硅調(diào)壓裝置，在可控硅導(dǎo)通瞬間會產(chǎn)生高次諧波，造成電網(wǎng)電壓波形畸變，將影響其他用電設(shè)備和通訊系統(tǒng)的正常工作。（2）本次設(shè)計是在第三類可控硅移相調(diào)壓調(diào)速電路的基礎(chǔ)上選擇了它的升級版可控硅過零調(diào)功調(diào)速電路裝置。可控硅過零調(diào)壓調(diào)速控制電路的原理：理論分析：P = F V ，在外部情況不變即F 保持不變時，在規(guī)定時間內(nèi)電功率P 的變化將使速度V 跟著改變。因此調(diào)電功P 就可達到調(diào)速的目的。過零調(diào)功通過的工作電壓是完整的正弦波形，過零導(dǎo)通且過零截止。過零調(diào)功方式就是通過在給定的時間內(nèi)改變加進負載的交流正弦波個數(shù)來調(diào)節(jié)負載功率的一種控制方法。由于可控硅是在電壓（電流）過零時觸發(fā)導(dǎo)通的，導(dǎo)通時的波形是完整的正弦波或半波，所以不存在可控硅移相調(diào)壓方式所存在的一切缺點。同時也由于可控硅是在電壓過零時導(dǎo)通，其負載浪涌電流和電流變化率都很小，有利于可控硅的安全工作。實現(xiàn)可控硅的過零控制，需要解決兩個問題：（1）要能實現(xiàn)工頻電壓的正負過零檢測；并在過零時產(chǎn)生脈沖信號。（2）過零脈沖信號必須受單片機輸出控制信息控制。從而控制可控硅過零觸發(fā)脈沖的個數(shù)。這兩個問題的解決由軟硬件協(xié)同完成。（3）可控硅過零調(diào)壓調(diào)速控制電路硬件電路 AT89C51單片機的作用：：①工頻電壓的正、負過零檢測。②由單片機發(fā)出的控制電平，去控制門控電路，以控制可控硅的過零觸發(fā)脈沖數(shù)。過零檢測電路：過零檢測電路的最終目標(biāo)是實現(xiàn)在 50HZ 的交流電壓通過零點時取出其脈沖。由于可控硅過零調(diào)功方式是通過控制可控硅導(dǎo)通與關(guān)斷的比值來調(diào)節(jié)輸出功率，相位和移相觸發(fā)的同步脈沖問題都不必考慮，因此輸出的脈沖寬度可以放寬，這也使得電路更易實現(xiàn)。設(shè)計中利用兩個光電耦合器實現(xiàn)過零電路。其電路原理圖及波形如圖1 所示[3] [4]。此電路的工作原理是：交流電源經(jīng)R12 加到兩個反并聯(lián)光電二極管上，在交流電源的正、負半周，二極管1 d 和2 d 輪流導(dǎo)通，從而使T1 和T2 也輪流導(dǎo)通，在導(dǎo)通期間V0 輸出低電平，只有在交流電源過零的瞬間，兩個二極管均截止，V0 輸出高電平，因此V0 端得到周期為10ms 的脈沖信號，該信號送至89c51 的INT0 引腳?！?0】 過零檢測電路及其波形 鍵盤處理部分方案論證矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)與工作原理： 在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如P1口）就可以構(gòu)成4*4=16個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。矩陣式鍵盤的按鍵識別方法：確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種“行掃描法”。行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識別方法。其工作過程如下。判斷鍵盤中有無鍵按下是將全部行線Y0Y3置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。判斷閉合鍵所在的位置 在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 矩陣式鍵盤的特點是把檢測線分成兩組，一組為行線，一組列線，按鍵放在行線和列線的交叉點上。圖27給出了一個44的矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)的鍵盤接口電路，圖中的每一個按鍵都通過不同的行線和列線與主機相連這。44矩陣式鍵盤共可以安裝16個鍵，但只需要8條測試線。當(dāng)鍵盤的數(shù)量大于8時，一般都采用矩陣式鍵盤。在本系統(tǒng)中鍵盤采用矩陣式鍵盤并采用中斷工作方式。鍵盤為44鍵盤，包括0、十個數(shù)字及確認和清除鍵等。采用中斷工作方式提高了CPU的利用效率，沒鍵按下時沒有中斷請求，有鍵按下時，向CPU提出中斷請求，CPU響應(yīng)后執(zhí)行中斷服務(wù)程序，在中斷程序中才對鍵盤進行掃描。圖27 矩陣式按鍵分布圖 圖28 矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)圖 顯示電路選擇部分數(shù)據(jù)顯示是電子秤的一項重要功能，是人機交換的主要組成部分，它可以將測量電路測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過微處理器處理后直觀的顯示出來。數(shù)據(jù)顯示部分可以有以下兩種方案可供選擇：一是 LED數(shù)碼管顯示,二是LCD液晶顯示兩種選擇。在設(shè)計中選擇LED顯示。第2章 系統(tǒng)方案論證與選型第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 微分處理器的發(fā)展本電子皮帶秤的控制系統(tǒng)精度較高，需要的I/O接口也比較多，因此采用AT89C51單片機作為本系統(tǒng)的微處理器。AT89C51是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，40個引腳，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，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口。片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，內(nèi)置功能強大的微型計算機的AT89C51提供了高性價比的解決方案。因此此單片機完全能滿足溫度控制系統(tǒng)的要求。AT89C51的主要特性如下： 壽命達1000寫/擦循環(huán)； 數(shù)據(jù)保留時間：10年； 全靜態(tài)工作：0Hz－24MHz； 三級程序存儲器鎖定； 1288位內(nèi)部RAM； 32可編程I/O線；2個16位定時器/計數(shù)器； 6個中斷源； 可編程串行通道； 低功耗閑置和掉電模式； 1片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。89C51單片機的接法及引腳功能為:VCC（40）：接＋5V電源。 GND（20）：接地。P0口（39－32）：P0口為8位漏極開路雙向I/O口，每個引腳可吸收8個TTL門電流。 P1口（1－8）：P1口是從內(nèi)部提供上拉電阻器的8位雙向I/O口，P1河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院口緩沖器能接收和輸出4個TTL門電流。 P2口（21－28）：P2口為內(nèi)部上拉電阻器的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收和輸出4個TTL門電流。 P3口（10－17）：P3口是8個帶有內(nèi)部上拉電阻器的雙向I/O口，可接收和輸出4個TTL門電流，P3口也可作為AT89C51的特殊功能口。 RST（9）：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位時，要保持RST引腳2個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG（30）：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)，在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6，它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的，要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過1個ALE脈沖。 PSEN（29）：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取值期間，每個機器周期2次PSEN有效，但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這2次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。EA/VPP（31）：當(dāng)EA保持低電平時，外部程序存儲器地址為（0000H－FFFFH）不管是否有內(nèi)部程序存儲器。FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1（19）：反向振蕩器放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2（18）：來自反向振蕩器的輸出。 X5045 EEPROM存儲芯片介紹X5045把四種常用的功能：上電復(fù)位、看門狗定時器、電源電壓監(jiān)控和塊鎖（BLOCK　LOCKTM）保護的串行EEPROM存儲器組成在一個封裝之內(nèi)，降低了系統(tǒng)成本、減少空間增加了可靠性。1. X5045引腳功能介紹X5045引腳功能如表31所示。表31 X5045引腳功能引腳號引腳名說明1CS/WDI片選輸入（低點平有效）2SO串行輸出3WPE2PROM寫保護輸入4GND地5SI串行輸入6SCK串行時鐘輸入7RESET復(fù)位信號輸出8Vcc電源電壓由X5045引腳功能可知：CS/WDI引腳為雙功能，看門狗定時器電路監(jiān)測WDI的輸入來判斷微處理器是否工作正常。在設(shè)定的定時器時間內(nèi)，微處理器必須在WDI引腳上產(chǎn)生一個由高到低的電平變化，以清內(nèi)部定時器，即“喂狗”；否則X5045將產(chǎn)生一個復(fù)位信號。在X5045內(nèi)部的一個控制寄存器中有2位可編程位，決定了定時器時間的長短。微處理器可以通過指令來改變這2個位，從而改變看門狗定時時間的長短?！?1】。 X5045管腳圖2. X5045內(nèi)部部分功能介紹(1) 看門狗看門狗定時器對微處理器提供了獨立的保護系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)故障程序飛車，只要看門狗定時器計時達到其編程的超時極限，RESET 引腳立即自身產(chǎn)生高電平復(fù)位信號。 高電平變化(上升沿)將復(fù)位看門狗定時器。(2) 電壓監(jiān)控當(dāng)電流電壓Vcc降至最小轉(zhuǎn)換點以下，芯片的RESET 引腳立即產(chǎn)生復(fù)位信號，這樣電源接通和關(guān)斷瞬間電源電壓不穩(wěn)定就不會造成系統(tǒng)死機，數(shù)據(jù)誤寫及誤動作等故障。(3) EEPROM 存儲器芯片內(nèi)部的存貯器采用CMOS工藝的4096位串行EEPROM。它的內(nèi)部按5128組織。每個字節(jié)可擦寫10萬次以上，內(nèi)部數(shù)據(jù)可保存100年以上．使用簡單的3線總線串行外設(shè)接口(SPI)，就可對芯片進行讀寫操作，一次最多寫4個字節(jié)。3. X5045芯片的工作原理X5045內(nèi)含一個8位的指令寄存器，對芯片的所有操作都需通過對指令寄存器寫命令來完成，其指令集如表32所示。所有指令、地址和數(shù)據(jù)都是以高位(MSB)在前的方式串行傳送，讀和寫指令的第3位包含了高地址位A8。表 32 X5045指令集指令名指令格式操作WREN0000 0110設(shè)置寫使能鎖存器允許寫WRDI0000 0100復(fù)位寫使能鎖存器禁止寫RDSR0000 0101讀狀態(tài)寄存器WRSR0000 0001寫狀態(tài)寄存器READ0000 A8011從所選地址開始的存貯器中讀出數(shù)據(jù)WRITE0000 A8010把數(shù)據(jù)寫入所選地址開始的存貯器中 74LS374芯片和74LS145芯片介紹74LS374鎖存驅(qū)動芯片引腳說明：【12】D0～D7 數(shù)據(jù)輸入端；OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效）；CP 時鐘輸入端；O0～O7 輸出端。74LS374的輸出端O0～O7可直接與總線相連。當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時，O0～O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。當(dāng) OE 為高電平時，O0～O7呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當(dāng)時鐘端 CP 脈沖上升沿的作用下，端口O隨數(shù)據(jù)端口D而變。由于CP端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善為400mV。 74LS374的引腳圖74LS145芯片的特點74LS145是410位譯碼器/驅(qū)動器，通過接受BCD碼，轉(zhuǎn)譯成適當(dāng)?shù)妮敵隹梢詠眚?qū)動10位顯像管。所以可以說是譯碼器，又是驅(qū)動器。它具有的特點有：1）低功耗，典型的為35mW；2）工作電流可達80mA；3）具有完全解碼輸入邏輯的功能；4）所有輸出無關(guān)于無效的BCD輸入條件。 74LS145的引腳圖 主控電路硬件設(shè)計單片機輸出的開關(guān)信號多為TTL