【文章內(nèi)容簡介】 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 下面說明各引腳功能：IN0～IN7：8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，用于選通8路模擬輸入中的一路。 ALE：地址鎖存允許信號，輸入端，高電平有效。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換） 。 EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出端，當 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平） 。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入端，高電平有效。當 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHz。 REF（+） 、REF（）：基準電壓。 Vcc：電源，單一+5V。GND：地。（2）ADC0809 接口電路 經(jīng)過溫度信號測量處理電路后所得到的 0—5V 電壓模擬信號要經(jīng)過 AD 轉(zhuǎn)換后才能送給單片機，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換完成后，輸送給單片機的 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 三個端口作為它 IN0IN 八個輸入通道的選擇信號，由于此處只用到了 IN0 通道，所以將此 A、B、C 三個端口全部接地，電路中 ADC0809 的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號引腳 EOC 接在單片機 上，單片機啟動ADC0809 的轉(zhuǎn)換后，延時一段時間，然后程序采取掃描方式檢測 ADC0809 是否轉(zhuǎn)換結(jié)束，單片機然后去檢測 電平，當接收到一個高電平時，發(fā)出一個READ 信號，使得 ADC0809 輸出鎖存緩沖器開放，將數(shù)據(jù)輸送到數(shù)據(jù)線上，從而完成溫度數(shù)字信號的采集過程。 LED 數(shù)碼管顯示模塊 （1）數(shù)碼顯示管 LED 簡介圖 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，它是由若干個發(fā)光二極管組成的。當發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或一個筆畫發(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。當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陽極接在一起，通常此共陽極接正電壓，當某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應(yīng)的段被顯示。本次設(shè)計所用的 LED 數(shù)碼管顯示器為共陽極。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)顯示時取 10mA 為宜，動態(tài)掃描顯示可加大脈沖電流，但一般不超過 40mA。（2）顯示電路用于顯示用戶設(shè)定的溫度、上限溫度、下限溫度和當前溫度值等，精確到小數(shù)點后一位。如圖 11 所示 [7]，單片機的 P2 口輸出段選編碼，、 分別為四位數(shù)碼管的位選編碼。當其中位選編碼輸出低電平時，三極管 8550 導(dǎo)通，使得共陽極數(shù)碼管公共端得到一個高電平，同時 P2 口輸出相應(yīng)的要顯示的數(shù)字共陽極字型碼并通過74HC573 將段碼信號鎖存輸出 [5]。13圖 11 溫度數(shù)碼管顯示 鍵盤電路模塊 鍵盤是用來給用戶提供設(shè)置設(shè)定溫度上限值、下限值、顯示溫度等功能。鍵盤電路如圖 12 所示 [7]。 鍵沒有被按下時， 通過下拉電阻接地，單片機此時檢測的電平是低電平，當有鍵按下時，對應(yīng) 中的引腳與 VCC 接通，單片機此時檢測的電平是高電平。 圖 12 鍵盤電路及功能說明 執(zhí)行電路模塊（1）固態(tài)繼電器原理簡介 固態(tài)繼電器 [4]（Solid State Relay,縮寫 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觸點開關(guān)。用隔離器件實現(xiàn)了控制端與負載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號，達到直接驅(qū)動大電流負載。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。對于控制電壓固定的控制信號，采用阻性輸入電路?？刂齐娏鞅ＷC在大于 5mA。對于大功能鍵：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、個位、十分位這四位的標志加 1 鍵：每按一次鍵，位選標志所指的當前位的值加 1減 1 鍵：每按一次鍵，位選標志所指的當前位的值減 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（如 3~32V）則采用恒流電路，保證在整個電壓變化范圍內(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，實現(xiàn)控制側(cè)與負載側(cè)隔離控制；高頻變壓器耦合是利用輸入的控制信號產(chǎn)生的自激高頻信號經(jīng)耦合到次級，經(jīng)檢波整流，邏輯電路處理形成驅(qū)動信號。 圖 13 繼電器原理圖 輸出電路：SSR 的功率開關(guān)直接接入電源與負載端，實現(xiàn)對負載電源的通斷切換。主要使用有大功率晶體三極管（開關(guān)管Transistor） ，單向可控硅（Thyristor 或 SCR） ，雙向可控硅（Triac） ，功率場效應(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。按負載類型，可分為直流固態(tài)繼電器和交流固態(tài)繼電器。直流輸出時可使用雙極性器件或功率場效應(yīng)管，交流輸出時通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅。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)斷的時機，可分為隨機型交流固態(tài)繼電器和過零型交流固態(tài)繼電器。工作原理（以交流固態(tài) 50A 為例說明 ）：從 DWDW2 上取出的削頂正弦信號經(jīng)反相器 BG1 輸出方波再經(jīng)運算放大器 A 輸出尖峰脈沖信號。尖峰脈沖加15在 D3~D6 的交流對角線與 SCR 的控制極和陰極間，D3~D6 的直流對角線接在光電耦合器的輸出端。當從 A、B 輸入低壓小電流信號時，二極管發(fā)光，光敏管導(dǎo)通，于是從 A 運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 無信號輸入時，光電耦合器 BG2 截止，尖峰脈沖通不過而使 SCR 不能導(dǎo)通。 （2）繼電器接口電路加熱執(zhí)行機構(gòu)的開與關(guān)狀態(tài)由固態(tài)繼電器（Solid State Relay） ，如圖 14所示。當系統(tǒng)采集到溫度信號后與設(shè)定溫度進行比較得到一個偏差，然后通過PID 運算，從單片機 口輸出一個 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 兩觸點閉合，將加熱執(zhí)行機構(gòu)加熱絲連入到交流 220V 回路中，控制加熱機構(gòu)對鍋爐進行加熱動作，與此同時工作指示燈 LED 點亮。PWM 波形低電平期間，SSR 輸入端 IN1 為低電平，從而OUT1 和 OUT2 兩觸點斷開，將加熱執(zhí)行機構(gòu)加熱絲從 220V 回路中切斷，控制加熱機構(gòu)對鍋爐停止加熱，與此同時工作指示燈 LED 點熄滅。 圖 14 固態(tài)繼電器輸出電路 圖 15 報警電路16 報警電路模塊 當溫度高于上限溫度、低于下限溫度或者在誤輸入時，單片機 口給warn 一個低電平信號來導(dǎo)通三極管 8550 以驅(qū)動蜂鳴器和 LED 燈，進行系統(tǒng)聲光報警。當溫度恢復(fù)到設(shè)置范圍內(nèi)后，聲光報警自動撤銷。報警電路 [4]如圖 15所示。5 軟件設(shè)計 開發(fā)工具介紹 單片的使用除了硬件，同樣也要軟件的使用，我們寫匯編程序編程 CPU 可執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，一種是機器匯編。機器匯編通過匯編軟件變?yōu)闄C器碼，用于 MSC51 單片機的匯編軟件有早期的 A51，隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從使用普通匯編語言到高級語言的不斷發(fā)展，Keil 是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機的軟件。Keil c51 匯編，PLM 語言和 C 語言的程序設(shè)計，界面友好。Keil 是美國 keil software 公司出品的 52 系列兼容單片機 c 語言開發(fā)系統(tǒng)。用過匯編語言后再使用 C 語言來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫，與匯編相比，C 語言在功能上，結(jié)構(gòu)上，可讀性，可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生產(chǎn)的匯編代碼，就能體會到 KeilC51DE 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解，在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 程序框圖（1）PID 算法流程圖輸入并采樣、c(k) 計算 u(k)=a0e(k)+a1e(k1)+a2e(k2)計算偏差 e(k)=r(k)c(k)開始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，如果計算機系統(tǒng)采用恒定的采樣周期 T，一旦確定只要使用前后測量三次的偏差值，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 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 運算輸出 PWM 控制SSR采集溫度信號，AD 轉(zhuǎn)換開始是否有按鍵？啟動聲光報警N是否滿足報警條件？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時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、十分位的數(shù)值依次向數(shù)碼管傳送段碼和位碼 開始延時顯示下一位結(jié)束四位是否全部顯示NY是否有按鍵延時 1020ms是否有按鍵按鍵已釋放獲得鍵值，鍵處理結(jié)束NNN