【文章內(nèi)容簡介】 跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST 應(yīng)保持低電平。 EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng) EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 OE 為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝ 1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)； OE＝ 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。 D7－ D0 為數(shù)字量輸出線。 CLK 為時(shí)鐘輸入信號線。因 ADC0809 的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為 500KHZ， VREF（＋）， VREF（－）為 參考電壓輸入。 ADC0809 應(yīng)用說明 ： （ 1） ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與 AT89S51 單片機(jī)直接相連。 （ 2） 初始化時(shí)，使 ST 和 OE 信號全為低電平。 （ 3） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 A， B， C 端口上。 （ 4） 在 ST 端給出一個(gè)至少有 100ns 寬的正脈沖信號。 （ 5） 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù) EOC 信號來判斷。 （ 6）當(dāng) EOC 變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給 OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。 單片機(jī)的接 口電路設(shè)計(jì) ADC0809 與 80c51 單片機(jī)的硬件接口 原理圖如下 所示 。 其中 通 道地址接了低三位數(shù)據(jù)線，所以通道地址必須鎖存； AD_CLK 是 ADC0809 的時(shí)鐘輸入端，時(shí)鐘頻率選 500kHz 為宜， /AD_CS 需手工連接到地址譯碼輸出輸出之一連接，以得到適當(dāng)?shù)幕刂罚?EOC 是 ADC0809 上得轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，這里被直接引出，供查詢法讀取 A/D 轉(zhuǎn)換的碼， 程序中采用以下指令 : MOVX @DPTR, A DPTR 是 A/D 轉(zhuǎn)換電路在 MCS51 系統(tǒng)中的操作地址，由上述 /AD_CS 于 18 區(qū)的地址譯碼決定。該指令在鎖存通道號的同時(shí)也啟動 A/D 轉(zhuǎn)換因?yàn)?ADC0809 的 ALE 和 START 是連在一 起的。 上述指令執(zhí)行后，啟動相應(yīng)通道的一次 A/D 轉(zhuǎn)換過程： EOC 隨即變低，大約 80~100μ s 后， EOC 變高，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。再執(zhí)行以下指令： 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 10 MOVX A, @DPTR 則 A/D 碼被讀入 CPU 中的累加器 A 圖 ADC0809 接線原理圖 溫度傳感器 PT100 是一個(gè)溫度傳感器，是一種穩(wěn)定性和線性性都比較好的鉑絲熱電阻傳感器，可以工作在200℃ ～ +850℃的范圍。 電阻式溫度檢測器（ RTD， resistance temperature detector）是一種物質(zhì)材料做成的電阻，它會隨 溫度的上升而改變電阻值，如果它隨溫度的上升而電阻值也跟著上升就稱之為正點(diǎn)阻系數(shù)。大部分電阻式溫度檢測器是以金屬做成的，其中白金（ Pt）作成的電阻式溫度檢測器最為穩(wěn)定 ，耐酸堿、不會變質(zhì)最受工業(yè)界采用。 PT100 溫度傳感器是一種以白金（ Pt）做成的電阻式溫度檢測器，屬于正電阻系數(shù)，其電阻和溫度的變化關(guān)系式如下： R=Ro（ 1+α T），其中α =， Ro 為 100Ω（在 0℃的電阻值）， T 為攝氏溫度，因此白金做成的電阻式溫度檢測器又稱之為 PT100。 Vo= 100(1+)=+T/1000。 測量 Vo 時(shí)，不可分出任何電流，否則測量值會不準(zhǔn) 。電路分析由于一般電源供應(yīng)較多 零件后，電源是帶雜訊的，因此我們使用齊納二極體作為穩(wěn)壓零件，由于 齊納二極體的作用，使得 1K 的電阻和 5K 的可變電阻之電壓和為 ，靠 5K 的可變電阻的調(diào)整可決定電晶體的射（集極）極電流，而我們須將集極電流調(diào)整為 ，使得量測電壓 V 如箭頭所示為 +T/1000。其后的非反向放大器，輸入電阻幾乎無限大，同時(shí)又放大 10 倍，使得運(yùn)算放大器輸出為 +T/100。 6V 齊納二極體的作用如 齊納二極體的作用，我們利用它調(diào)出 ，因此電壓追隨器的輸出電壓 V1 亦為 。其后差動放大器之輸出為 Vo=10（ V2V1） =10（ +T/） =T/10，如果現(xiàn)在室溫為 25℃則輸出電壓為。 工作原理： 傳感器的接入非常簡單，從系統(tǒng)的 5V 供電端僅僅通過一支 3K92 的電阻就連接到 PT100 了，這種東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 11 接法通常會引起嚴(yán)重的非線性問題，但是由于有了單片機(jī)的軟件校正作為后盾，因此就簡化了傳感器的接入方式。 溫度檢測部分 本設(shè)計(jì)對線包線路進(jìn)行檢測，其檢測電路如圖 所示 。 圖 PT100 溫度采集原理圖 其中 W7 為調(diào)零電阻， W8 為調(diào)滿量程電阻， R53為精密電阻， OP07 運(yùn)算放大器是 TTL 雙極低噪聲，低功耗精密運(yùn)算放大器，具有精度高、漂移率低等特點(diǎn)，其放大倍數(shù)為 R56+（ R59+W8） /W8。根據(jù) PT100所測得的溫度為 0℃時(shí)，其熱電阻阻值為 100，當(dāng)溫度傳感器 PT100 測得溫度為 200℃時(shí)，熱電阻阻值為 ，調(diào)節(jié)滑動變阻器 W8，使 0P07 的輸出為 +5V。 傳感器是把物理信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，溫度傳感?PT100 是把溫度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮柚档母?變。通過集成運(yùn)算放大器輸出相應(yīng)的電壓值，但是由于電壓的傳送消耗很大，遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，大大降低了傳輸效率，而電流對外接干擾不敏感，因此通常情況下，運(yùn)用變送器把電壓信號轉(zhuǎn)換為 420mA 的電流信號進(jìn)行傳輸。有很好的抗干擾能力。所以，當(dāng)溫度測為 0℃時(shí)， OP07 的輸出端為 0，調(diào)節(jié) W9 是的流過R72 的電流為 4mA，當(dāng)所測溫度為 200℃時(shí)， OP07 的輸出為 +5V，流過 R72 的電流為 20mA。 人機(jī)交換部分 數(shù)碼管顯示以及指示燈是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換的主要器件。使用的六位數(shù)碼管顯示電路。采用 6 只共陽（紅色） LED 數(shù)碼管， 已經(jīng)過驅(qū)動。字型端口 a～ g， Dp 恰好是 8 位，低電平對應(yīng)的筆畫發(fā)光。可以選試驗(yàn)儀上任何一個(gè)端口來控制。 值得推薦的是 MCS— 51 的 P0 口，該口相當(dāng)于 OC 門，作其它端口功能時(shí)它必須加上上拉電阻，而這里接受灌電流，不加上拉電阻也可控制。 數(shù)碼管的共陽極各有一只三極管控制通斷，三極管的基極連接接線端子的名稱從高位到低位分別為東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 12 DIGH,DIG4，? ,DIG1， DIGL。 位的通斷可以由另一個(gè)端口（只需 6 位）來控制，低電平選中相應(yīng)的位使其發(fā)光。 在單片機(jī)方式下，如果 P0 口作字型（筆畫）控制， ～ 作位選擇， 則容易構(gòu)成一個(gè)六位的顯示部件，并用于多項(xiàng)試驗(yàn)。 動態(tài)顯示以一定的時(shí)間間隔，循環(huán)地在各位顯示預(yù)期的內(nèi)容，如果交替的速度足夠快，利用視覺殘留 的生理現(xiàn)象，就可以使人們主觀上感覺到各位的內(nèi)容是同時(shí)顯示的。人類的視覺殘留現(xiàn)象約為 20ms左右，所有位的顯示循環(huán)在 20ms 左右完成時(shí)合適的。 動態(tài)顯示中，循環(huán)顯示就是要求 CPU 交替地向數(shù)碼管送數(shù)。做好顯示任務(wù)在定時(shí)中斷中完成，這樣 CPU 的主程序就可以執(zhí)行其他任務(wù)，數(shù)碼管原理圖如圖 所示。 圖 數(shù)碼管原理圖 在使用數(shù)碼管顯示的同時(shí)用到 8255 芯片 的顯示 功能來實(shí)現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的顯示其芯片引腳如下： RESET:復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端處于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有 I/O 口均被置成輸入方式。 CS:芯片選擇信號線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí) ,即 /CS=0 時(shí) ,表示芯片被選中，允許 8255 與 CPU進(jìn)行通訊 。/CS=1 時(shí) ,8255 無法與 CPU 做數(shù)據(jù)傳輸 . RD:讀信號線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低跳變沿時(shí) ,即 /RD 產(chǎn)生一個(gè)低脈沖且 /CS=0 時(shí) ,允許 8255 通過數(shù)據(jù)總線向 CPU 發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即 CPU 從 8255 讀取信息或數(shù)據(jù)。 WR:寫 入信號，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低跳變沿時(shí) ,即 /WR 產(chǎn)生一個(gè)低脈沖且 /CS=0 時(shí) ,允許 CPU 將數(shù)據(jù)或控制字寫入 8255。 D0～ D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線， 8255 與 CPU 數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng) CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過它實(shí)現(xiàn) 8 位數(shù)據(jù)的讀 /寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過數(shù)據(jù)總線傳送。 8255 具有 3 個(gè)相互獨(dú)立的輸入 /輸出通道端口，用 +5V 單電源供電，能在以下三種方式下工作。 方式 0： 基本輸入輸出方式； 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 13 方式 1： 選通輸入 /出方式； 方式 2： 雙向選通輸入 /輸出方式； PA0～ PA7:端口 A 輸入輸出線，一個(gè) 8 位的數(shù) 據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器， 一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 工作于三種方式中的任何一種； PB0～ PB7:端口 B 輸入輸出線，一個(gè) 8 位的 I/O 鎖存器， 一個(gè) 8 位的輸入輸出緩沖器。 不能工作于方式二； PC0～ PC7:端口 C 輸入輸出線，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器， 一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口 C 可以通過工作方式設(shè)定而分成 2 個(gè) 4 位的端口， 每個(gè) 4 位的端口包含一個(gè) 4 位的鎖存器，分別與端口 A 和端口 B 配合使用，可作為控制信號輸出或狀態(tài)信號輸入端口。 39。不能工作于方式一或二。 A1,A0:地址選擇線 ,用來選擇 8255 的 PA 口 ,PB 口 ,PC 口和控制寄存器 . 當(dāng) A1=0,A0=0 時(shí) ,PA 口被選擇 。 當(dāng) A1=0,A0=1 時(shí) ,PB 口被選擇 。 當(dāng) A1=1,A0=0 時(shí) ,PC 口被選擇 。 當(dāng) A1==1 時(shí) ,控制寄存器被選擇 。 圖 8255 引腳圖 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 14 電源部分 電源在智能儀器中具有特殊地位，一方面它為系統(tǒng)提供正常工作所需要的電能；另一方面，它是各種電磁干擾傳輸?shù)闹匾ǖ馈榱送怀鲭娫吹闹匾?，把電源作為智能溫度控制器的一個(gè)子系統(tǒng)。在整個(gè)溫控器有幾個(gè)不同等級的電壓，它們分別是首先對輸入的 220V 進(jìn)行整流， 再通過電容濾波和 7805等穩(wěn)壓器得到主板上各個(gè)芯片所需的直流電壓 ，其原理圖如圖 所示 。在整個(gè)硬件電路設(shè)計(jì)中考慮到干擾的存在，采用了一系列的保護(hù)措施，如光電隔離 。 圖 電源電路 原理圖 其中使用了的 三端穩(wěn)壓集成電路 lm7805 具有 組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜 等優(yōu)點(diǎn)。 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 15 第三章 軟件的設(shè)計(jì) 軟件上 ，在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)多種功能，并保證控制精度，軟件設(shè)計(jì)必須實(shí)現(xiàn)功能占 CPU 時(shí)間的分配上做到有主有次，既要保證完整性，又要保證實(shí)時(shí)性。溫度控制器在軟件上采用 C51 開發(fā)，用模塊化結(jié)構(gòu)。首先進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲區(qū)的設(shè)置 。標(biāo)志 位設(shè)置，接著是主程序，首先是主要初始化工作，以及延時(shí)程序的設(shè)定。其主程序流程圖如下： 圖 主程序流程圖 其中初始化后鎖存完成， ALE 端口數(shù)據(jù)輸入 A/D 轉(zhuǎn)換開始 ， EOC 轉(zhuǎn)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換完成 EOC轉(zhuǎn)換為高電平，此時(shí)控制 OE 端口打開三態(tài)鎖存，對 數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。 中斷流程圖如下