【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 像8255這樣的其他接口芯片連接。大多數(shù)情況下，8031是和 ADC0809直接相連的。ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖8所示 [11]。10圖8 ADC0809管腳圖 下面說(shuō)明各引腳功能：IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端。 21～28：8位數(shù)字量輸出端。 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線(xiàn)，用于選通8路模擬輸入中的一路。 ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入端，高電平有效。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns 寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換） 。 EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出端，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平） 。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入端，高電平有效。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出數(shù)字量。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHz。 REF（+） 、REF（）：基準(zhǔn)電壓。 Vcc：電源，單一+5V。GND：地。（2）ADC0809 接口電路 經(jīng)過(guò)溫度信號(hào)測(cè)量處理電路后所得到的 0—5V 電壓模擬信號(hào)要經(jīng)過(guò) AD 轉(zhuǎn)換后才能送給單片機(jī)，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換完成后，輸送給單片機(jī)的 P0 口。11A/D 轉(zhuǎn)換電路如圖 9 所示。圖 9 A/D 轉(zhuǎn)換電路 其中 ADC0809 的 A、B、C 三個(gè)端口作為它 IN0IN 八個(gè)輸入通道的選擇信號(hào)，由于此處只用到了 IN0 通道，所以將此 A、B、C 三個(gè)端口全部接地，電路中 ADC0809 的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)引腳 EOC 接在單片機(jī) 上，單片機(jī)啟動(dòng)ADC0809 的轉(zhuǎn)換后，延時(shí)一段時(shí)間，然后程序采取掃描方式檢測(cè) ADC0809 是否轉(zhuǎn)換結(jié)束，單片機(jī)然后去檢測(cè) 電平，當(dāng)接收到一個(gè)高電平時(shí)，發(fā)出一個(gè)READ 信號(hào)，使得 ADC0809 輸出鎖存緩沖器開(kāi)放，將數(shù)據(jù)輸送到數(shù)據(jù)線(xiàn)上，從而完成溫度數(shù)字信號(hào)的采集過(guò)程。 LED 數(shù)碼管顯示模塊 （1）數(shù)碼顯示管 LED 簡(jiǎn)介圖 10 數(shù)碼顯示管 LED 引腳圖12 LED 數(shù)碼管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件，它是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成的。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫(huà)發(fā)亮，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，常用的 LED 數(shù)碼管有 7 段和“米”字段之分。這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極兩種。共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此共陰極接地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起，通常此共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。本次設(shè)計(jì)所用的 LED 數(shù)碼管顯示器為共陽(yáng)極。LED 數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同，根據(jù)材料不同正向壓降一般為～2V，額定電流為 10mA，最大電流為 40mA。靜態(tài)顯示時(shí)取 10mA 為宜，動(dòng)態(tài)掃描顯示可加大脈沖電流，但一般不超過(guò) 40mA。（2）顯示電路用于顯示用戶(hù)設(shè)定的溫度、上限溫度、下限溫度和當(dāng)前溫度值等，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。如圖 11 所示 [7]，單片機(jī)的 P2 口輸出段選編碼，、 分別為四位數(shù)碼管的位選編碼。當(dāng)其中位選編碼輸出低電平時(shí)，三極管 8550 導(dǎo)通，使得共陽(yáng)極數(shù)碼管公共端得到一個(gè)高電平，同時(shí) P2 口輸出相應(yīng)的要顯示的數(shù)字共陽(yáng)極字型碼并通過(guò)74HC573 將段碼信號(hào)鎖存輸出 [5]。13圖 11 溫度數(shù)碼管顯示 鍵盤(pán)電路模塊 鍵盤(pán)是用來(lái)給用戶(hù)提供設(shè)置設(shè)定溫度上限值、下限值、顯示溫度等功能。鍵盤(pán)電路如圖 12 所示 [7]。 鍵沒(méi)有被按下時(shí)， 通過(guò)下拉電阻接地，單片機(jī)此時(shí)檢測(cè)的電平是低電平，當(dāng)有鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng) 中的引腳與 VCC 接通，單片機(jī)此時(shí)檢測(cè)的電平是高電平。 圖 12 鍵盤(pán)電路及功能說(shuō)明 執(zhí)行電路模塊（1）固態(tài)繼電器原理簡(jiǎn)介 固態(tài)繼電器 [4]（Solid State Relay,縮寫(xiě) SSR） ，是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。用隔離器件實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號(hào)，達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路，隔離（耦合）和輸出電路。輸入電路：按輸入電壓的不同類(lèi)別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入控制電路還具有與 TTL/CMOS 兼容，正負(fù)邏輯控制和反相等功能，可以方便的與 TTL,MOS 邏輯電路連接。對(duì)于控制電壓固定的控制信號(hào)，采用阻性輸入電路?？刂齐娏鞅ＷC在大于 5mA。對(duì)于大功能鍵：選擇修改溫度設(shè)定值、上限值、下限值、顯示溫度位選鍵：選擇修改百位、十位、個(gè)位、十分位這四位的標(biāo)志加 1 鍵：每按一次鍵，位選標(biāo)志所指的當(dāng)前位的值加 1減 1 鍵：每按一次鍵，位選標(biāo)志所指的當(dāng)前位的值減 1確定鍵：保存設(shè)置值并返回到顯示溫度狀態(tài)14的變化范圍的控制信號(hào)（如 3~32V）則采用恒流電路，保證在整個(gè)電壓變化范圍內(nèi)電流在大于 5mA 可靠工作。隔離耦合：固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種：光電耦合通常使用光電二極管—光電三極管，光電二極管—雙向光控可控硅，光伏電池，實(shí)現(xiàn)控制側(cè)與負(fù)載側(cè)隔離控制；高頻變壓器耦合是利用輸入的控制信號(hào)產(chǎn)生的自激高頻信號(hào)經(jīng)耦合到次級(jí)，經(jīng)檢波整流，邏輯電路處理形成驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 圖 13 繼電器原理圖 輸出電路：SSR 的功率開(kāi)關(guān)直接接入電源與負(fù)載端，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電源的通斷切換。主要使用有大功率晶體三極管（開(kāi)關(guān)管Transistor） ，單向可控硅（Thyristor 或 SCR） ，雙向可控硅（Triac） ，功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET） ，絕緣柵型雙極晶體管（IGBT） 。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。按負(fù)載類(lèi)型，可分為直流固態(tài)繼電器和交流固態(tài)繼電器。直流輸出時(shí)可使用雙極性器件或功率場(chǎng)效應(yīng)管，交流輸出時(shí)通常使用兩個(gè)可控硅或一個(gè)雙向可控硅。而交流固態(tài)繼電器又可分為單相交流固態(tài)繼電器和三相交流固態(tài)繼電器。交流固態(tài)繼電器，按導(dǎo)通與關(guān)斷的時(shí)機(jī)，可分為隨機(jī)型交流固態(tài)繼電器和過(guò)零型交流固態(tài)繼電器。工作原理（以交流固態(tài) 50A 為例說(shuō)明 ）：從 DWDW2 上取出的削頂正弦信號(hào)經(jīng)反相器 BG1 輸出方波再經(jīng)運(yùn)算放大器 A 輸出尖峰脈沖信號(hào)。尖峰脈沖加15在 D3~D6 的交流對(duì)角線(xiàn)與 SCR 的控制極和陰極間，D3~D6 的直流對(duì)角線(xiàn)接在光電耦合器的輸出端。當(dāng)從 A、B 輸入低壓小電流信號(hào)時(shí)，二極管發(fā)光，光敏管導(dǎo)通，于是從 A 運(yùn)算放大器中輸出的尖峰脈沖觸發(fā) SCR 導(dǎo)通，角載 RL 得電。A、B 無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，光電耦合器 BG2 截止，尖峰脈沖通不過(guò)而使 SCR 不能導(dǎo)通。 （2）繼電器接口電路加熱執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開(kāi)與關(guān)狀態(tài)由固態(tài)繼電器（Solid State Relay） ，如圖 14所示。當(dāng)系統(tǒng)采集到溫度信號(hào)后與設(shè)定溫度進(jìn)行比較得到一個(gè)偏差，然后通過(guò)PID 運(yùn)算，從單片機(jī) 口輸出一個(gè) PWM 波，PWM 波形的高電平期間，固態(tài)繼電器 SSR 輸入端 IN1 為高電平，從而 OUT1 和 OUT2 兩觸點(diǎn)閉合，將加熱執(zhí)行機(jī)構(gòu)加熱絲連入到交流 220V 回路中，控制加熱機(jī)構(gòu)對(duì)鍋爐進(jìn)行加熱動(dòng)作，與此同時(shí)工作指示燈 LED 點(diǎn)亮。PWM 波形低電平期間，SSR 輸入端 IN1 為低電平，從而OUT1 和 OUT2 兩觸點(diǎn)斷開(kāi)，將加熱執(zhí)行機(jī)構(gòu)加熱絲從 220V 回路中切斷，控制加熱機(jī)構(gòu)對(duì)鍋爐停止加熱，與此同時(shí)工作指示燈 LED 點(diǎn)熄滅。 圖 14 固態(tài)繼電器輸出電路 圖 15 報(bào)警電路16 報(bào)警電路模塊 當(dāng)溫度高于上限溫度、低于下限溫度或者在誤輸入時(shí)，單片機(jī) 口給warn 一個(gè)低電平信號(hào)來(lái)導(dǎo)通三極管 8550 以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和 LED 燈，進(jìn)行系統(tǒng)聲光報(bào)警。當(dāng)溫度恢復(fù)到設(shè)置范圍內(nèi)后，聲光報(bào)警自動(dòng)撤銷(xiāo)。報(bào)警電路 [4]如圖 15所示。5 軟件設(shè)計(jì) 開(kāi)發(fā)工具介紹 單片的使用除了硬件，同樣也要軟件的使用，我們寫(xiě)匯編程序編程 CPU 可執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，一種是機(jī)器匯編。機(jī)器匯編通過(guò)匯編軟件變?yōu)闄C(jī)器碼，用于 MSC51 單片機(jī)的匯編軟件有早期的 A51，隨著單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從使用普通匯編語(yǔ)言到高級(jí)語(yǔ)言的不斷發(fā)展，Keil 是目前最流行開(kāi)發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件。Keil c51 匯編，PLM 語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，界面友好。Keil 是美國(guó) keil software 公司出品的 52 系列兼容單片機(jī) c 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用 C 語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)，與匯編相比，C 語(yǔ)言在功能上，結(jié)構(gòu)上，可讀性，可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生產(chǎn)的匯編代碼，就能體會(huì)到 KeilC51DE 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解，在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 程序框圖（1）PID 算法流程圖輸入并采樣、c(k) 計(jì)算 u(k)=a0e(k)+a1e(k1)+a2e(k2)計(jì)算偏差 e(k)=r(k)c(k)開(kāi)始17 圖 16 PID 算法流程圖增量式 PID 控制算法 [3]公式：??????????????21211 ??????? kekeTkeKkuDp = 1 ?????????????TKKTDPPDP = ????20 ??keakea式中 TaTKDPDPDP ?????????????????2110 ,由上式可以看出，如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用恒定的采樣周期 T，一旦確定只要使用前后測(cè)量三次的偏差值，就可以由上式求出控制量。210,a（2）主程序流程圖 YN Y參數(shù)序號(hào) e(k1) e(k2)調(diào)整 e(k) e(k1)存 u (k)以備輸出 返回系統(tǒng)初始化顯示溫度值，經(jīng) PID 運(yùn)算輸出 PWM 控制SSR采集溫度信號(hào)，AD 轉(zhuǎn)換開(kāi)始是否有按鍵？啟動(dòng)聲光報(bào)警N是否滿(mǎn)足報(bào)警條件？18 圖 17 主程序流程圖 爐溫度控制系統(tǒng)中，主程序的功能主要是實(shí)現(xiàn)初始化，溫度采集 A/D 轉(zhuǎn)換，溫度值。主程序如圖 17 所示。 （3）數(shù)碼管顯示程序流程圖 數(shù)碼管顯示程序流程圖如圖 18 所示，顯示程序的主要功能是實(shí)時(shí)顯示所采集到的溫度。 圖 18 數(shù)碼管顯示流程圖 圖 19 按鍵檢測(cè)與處理流程圖顯示、保存設(shè)定值修改設(shè)定值 修改上限值值修改下限值值提取要顯示的百、十、個(gè)、十分位的數(shù)值依次向數(shù)碼管傳送段碼和位碼 開(kāi)始延時(shí)顯示下一位結(jié)束四位是否全部顯示NY是否有按鍵延時(shí) 1020ms是否有按鍵按鍵已釋放獲得鍵值，鍵處理結(jié)束NNN