【文章內(nèi)容簡介】 行程序。初始復位將 不改變 RAM 的狀態(tài)， 8051 的初始態(tài)如下 ： 表 寄存器初始狀態(tài) 特殊功能寄存器 初始態(tài) 特殊功能寄存器 初始態(tài) ACC PSW 07H DPL IP IE TMOD SCON P0P3 00H 00H 00H 00H xxx00000B 0x00000B 00H xxxxxxxxB 1111111B B SP TH0 TL0 TH1 TL1 TCON SBUF PCON 00H 07H 00H 00H 00H 00H 00H 00H 0xxxxxxxB 8051 的復位方式 分為手動和自動復位。 RESET/Vpd是 一 個 復用腳， 在 Vcc掉電期間，可以使用后備電源使單片機 RAM 數(shù)據(jù)不丟失。 8 0 5 1R E S E TR E S E T 8 0 5 1V c c V c cS W2 2 u1 K91 K4 7 0 R2 2 u9上 電 自 動 復 位 手 動 復 位 電 路 圖 復位電路 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 系統(tǒng)硬件設計 8 Pin30:ALE/ 當訪問外部程序器時， ALE(地址鎖存 )的輸 出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時， ALE 端將有一個 1/6 時鐘頻率的正脈沖信號， 確定單片機是否工作， 也可以當作一個時鐘向外輸出。 而且 當訪問外部程序存儲器， ALE 會跳過一個脈沖。 如果單片機是 EPROM，在編程其間 ,prog 將用于輸入編程脈沖。 Pin29: 當訪問外部程序存儲器時 ,此腳輸出負脈沖選通信號， PC的 16 位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 P0 和 P2 口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到 P0 口上，由 CPU 讀入并執(zhí)行。在編程時， EA/Vpp腳還需加上 21V的編程電壓。 液位傳感器設計 在鍋爐液位控制系統(tǒng)中 ,傳感器的選擇是非常重要的 ,傳感器是能感受規(guī)定的被測量 ,并按照一定的規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置 ,它通常由敏感元件和轉換元件組成 ,它的性能直接影響到整個檢測系統(tǒng) ,對檢測精確度起著重要的作用。 傳感器的種類很多 ,有溫度傳感器 ,加速度傳感器 ,光學傳感器 ,壓力傳感器的 ,本設計主要采用的是由高亮二級管和光敏三級管所組成的液位傳感器來對液位進行控制，又用光電式傳感器和壓電式傳感器來對溫度和壓力進行檢測 ,在把檢測的電信號輸入到單片機進行分析 ,這個設計的 重點是液位的控制 ,所以下面我要對液位傳感器進行設計。 采用的是四對高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器，這種液位傳感器如下圖 1 2 3 4ABCD4321DCBALED1K1KGND設 計班 級指導教師日 期遼寧工程技術大學電氣與控制工程學院曹 德 寶自動化 0 3 6閻 馨20xx 年 6 月 24 日鍋爐液位控制系統(tǒng) 圖 液位傳感器 由圖 可知，液位傳感器的主要元件是 高亮二極管和光敏三極管 ,它們都屬于光電元件 ,光電元件主要采用的是 光電效應 ,光電效應分外光電效應、內(nèi)光電效應和光生伏特效應 , 光電效應的原理是 PN 結加反向電壓時，反向電流的大小取決于 P 區(qū)和 N 區(qū)中少數(shù)載流子的濃度，當光照 PN 結時，光子能量 h大于材料的禁帶寬度，在 PN 結及其附近產(chǎn)生光生電子、空穴對，從而使 P區(qū)和 N 區(qū)少數(shù)載流 子濃度增加， 載流子 在外加反向電壓和 PN 結內(nèi)電場作用下定向運動，分別在兩個方向上渡越 PN 結，使反向電流明顯增攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 系統(tǒng)硬件設計 9 大。如果入射光照 強 度變化，光生電子 及 空穴對的濃度將相應變動，通過外電路的光電流強度也會隨之變動 。 光敏二極管 的作用 就把光信號轉換成了電信號。 圖 光敏三極管的結構示意圖 圖 基本電路 而光敏三極管有兩個 PN 結，因而可以獲得電流增益，它比光敏二極管具有更高的靈敏度 ,也是把光信號轉化成電信號。 光敏三級管是由高亮二極管進行發(fā)光 的 , 高亮二極管是一種把電能轉變成光能的半導體器件。它的原理和光敏二極管相似 ,也是產(chǎn)生光電效應。只不過原理正好相反 ,當有電流導體內(nèi)部產(chǎn)生光電流 ,照射在 PN 結上 ,在內(nèi)部產(chǎn)生光電流 , 它具有體積小、功耗低、壽命長、響應快、機械強度高等優(yōu)點，并能和集成電路相匹配。因此，廣泛地用于計算機、儀器儀表和自動控制設備中。 水位檢測是通過四對高亮二極管和光敏三極管分別安裝在四個不同的位置，由上至下四個輸出端口分別接單片機的 、 、 、 口，實時對鍋爐里的水位進行檢測。當水位到達某一光敏三極管的位置時 ，其輸出端口就向單片機輸出高電平；當水位低于此光敏三極管的位置時，其輸出端口就向單片機輸出低電平。由上至下的第一個位置為水位上限報警線，即當水位高于此位置時，開水房控制系統(tǒng)就會自動報警，提醒工作人員注意，加水電磁閥有可能出故障；第二個位置是自動停止加水線，即當水位高于此位置時，控制系統(tǒng)會自動關閉加水電磁閥，停止加水；第三個位置是自動加水線，即當水位低于此位置時，控制系統(tǒng)會自動接通加水電磁閥，開水加水；第四個位置是水位下限報警線，即當水位低于此位置時，開水房控制系統(tǒng)就會自動報警，提醒工作人員注意，加水電磁閥可 能出故障。 ADC0809A/D 轉換器 A/D 是把模擬信號轉換成數(shù)字信號 ,把由傳感器傳來的液位控制的模擬信號轉換成數(shù)字信號 ,然后再通過 8051單片機的分析處理進行 LED顯示和液位、壓力和溫度的報警 。 D／ A 轉換基本原理 D／ A轉換器的功能是將 數(shù)字信號轉換成模擬信號 。 使每一個二進制信號產(chǎn)生一個相應的電流 ，電流的大小 則 正比于相應的二進制位的權。輸入二進制數(shù)據(jù) D7～ DO 控制 電子開關組，當某 一位為 “1” 時，則電子開關閉合，基準電壓 Vin 接電阻解碼網(wǎng)絡，使μ AEV+I Φ結構示意圖和圖形符號 基本電路a ) b)EU 0ceIcR LNNPa)結構示意圖 b)基本電路μ AEV+I Φ結構示意圖和圖形符號 基本電路a )b)EU 0ceIcR LNNPa)結構示意圖 b)基本電路攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 系統(tǒng)硬件設計 10 某一支路電阻上有電流流過。當某一位為 “ 0” 時，則電子開關斷開，該支路電阻上無電流流過。加權電阻解碼網(wǎng)絡各支路的電阻值與二進制數(shù)據(jù) D7～ DO 的 “ 權 ” 相對應，“ 權 ” 大的電阻值小， “ 權 ” 小的電阻值大。因此各支路的電流不僅決定于輸入數(shù)字量的值 (0或 1)，還決定于 “ 權 ” ，各支路的電流如下： 式（ ） 因此，總電流為 Iou 70 1 2 3 4 5 6 7 8 0 2 ( 2 4 )2 r e f io u t iiVI I I I I I I I I DR ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? 該總電流經(jīng)電流轉換器后有 : 708 0 22 r e f io u t o u t iiVV R I D E N?? ? ? ? ? ? ? ?? 其中 70 8 0, 2 (2 6)2ref i iiVE N D???? 由式（ ）看出，盡管使用的網(wǎng)絡結構不同，但對于 D／ A轉換器的輸入輸出來說是等效的。就 8 位 D／ A 轉換器而言，每一數(shù)字輸入位所代表的輸出模擬量是其相鄰的 2倍，這樣就組成二進制數(shù)字量到模擬量的轉換器。 0008811 1 178222222r e f r e fr e f r e fVVIDRRVVI D DRR? ? ???? ? ??? 12 2 268222re f re fVVI D DRR? ? ??? 33 3 35844 4 44855 5 53866 6 62877 7 718222222.222.2.222re f re fre f re fre f re fre f re fre f re fVVI D DRRVVI D DRRVVI D DRRVVI D DVVI D DRR? ? ???? ? ???? ? ???? ? ?? ? ??? 式（ ） 式（ ） 式（ ） 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 系統(tǒng)硬件設計 11 D／ A 轉換芯片的主要性能指標如下 : ① 分辨率。 信號的敏感程度 數(shù)字量的數(shù)位表示 ， 分辨率為 n 位的 D／ A 轉換器，可以對滿量程的 1／ 2n的增量做出 反饋 。 ② 相對精度。 在 校準前提下有效刻度內(nèi)模擬量的輸出與理論值之差，用 ISB 來表示和該偏差相對滿刻度的百分比 。 ③ 轉換時間。數(shù)字變化量是滿刻度時，達到終值 177。LSB ／ 2 所需要的時間，通常為幾十納秒至幾微秒。 ④ 非線性誤差。通常給出在一定溫度下的最大非線性度，一般為 ％～ ％。 其工作 步驟 是：比較開始時，首先對二進制計數(shù)器的最高位置 “1” ，然后進行轉換 和 比較判斷。 如果 模擬輸入 Uin 大于 Ui，比較器輸出為 1，輸出鎖存器的最高位保持為 1。 依照此方法從低到高依次進行比較 。將數(shù)字信號轉換成模擬信號來完成 A/D 轉換 ?？偣残枰貜瓦@種過程 n次。 ADC0809 轉換芯片 本次設計 的 A／ D 轉換實驗硬件是由 ADC0809 轉換芯片和四個可變電位器組成的。ADC0809 是 8位 8通路逐次逼近式 A／ D 轉換器，輸入電壓在 (O～ 5)V，最大不可調(diào)誤差小 177。1LSB 。 ADC0809 芯片的引腳圖如圖 26 所示。 8 路模擬通道 要 能 正常 工作，首先通過地址譯碼鎖存器選通所要開通的 8路模擬通道中的一路開關，將模擬信號 進行 A/D 的轉換，轉換后的數(shù)據(jù)放到三態(tài)數(shù)據(jù)鎖存器中 ，由 CPU 讀取 后由 CPU 啟動新一次 的地址譯碼，重復以上完成新一次的 A/D 轉換。下圖為 ADC0809 芯片的引腳圖。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN u m b e r R e vi s i o nS i z eL e t t e rD a t e : 1 9 J u n 2 00 7 S he e t o f F i l e : E : \ 曹德寶 \ 2 2\ B A C K U P ~ 1 11 11 . B k p D r a w n B y :I N 026m s b2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714l s b 2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f ( )16E N A B L E9S T A R T6r e f ( + )12C L O C K10A D C 0 80 9 圖 ADC0809 芯片的引腳圖 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 系統(tǒng)硬件設計 12 鍵盤及顯示接口 采用三位 7 段 LED 顯示器， LED 顯示器是單片機應用中最常用的輸出部件，它是由若干發(fā)光二極管組成，當發(fā)光二極管導通時，相應的一個點或一個筆畫發(fā)光，不同組合的二極管導通，就能顯示出各種字符。用 LED 是因為它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、光電轉換效能高、壽命長的特點。 LED（發(fā)光二極管）最早出現(xiàn)在 19 世紀 60 年代，現(xiàn)在我們可以經(jīng)常在 電氣和電子設備上看到這些