【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 雜圖形，且清晰度叫高。其功耗比 LED 發(fā)光二極管低大約 3 個(gè)數(shù)量級(jí)，但是壽命比 LED 發(fā)光二極管少大約 2 個(gè)數(shù)量級(jí)。 LCD 本身不能直接發(fā)光，需要依靠外界光反射才能顯示字符，所以在黑暗條件下需要加背光。此外 LCD 需要交流驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 方案二：采用發(fā)光二極管顯示器（ LED）。一個(gè) LED 顯示器只能顯示一個(gè)字符或者字段，功耗比 LCD 高，但壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快、本身可以發(fā)光、在黑暗條件下可以直接使用、采用直流驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 由于本設(shè)計(jì)所顯示的字符僅僅為數(shù)字，不顯示復(fù)雜字符，所以采用方案二。 報(bào)警電路方案的 確定 本設(shè)計(jì)采用聲光報(bào)警。當(dāng)單片機(jī)接受到報(bào)警信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng) LED 發(fā)光二極管發(fā)出紅色報(bào)警燈光，同時(shí)驅(qū)動(dòng) 蜂 鳴器發(fā)出警報(bào)聲音。 總體方案框圖 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，本系統(tǒng)包括液體點(diǎn)滴速度的測(cè)速模塊、液體點(diǎn)滴速度的控制模塊、液體液位檢測(cè)模塊、鍵盤(pán)輸入模塊、顯示模塊和報(bào)警模塊六個(gè)部分。 系統(tǒng)的總體 貴州大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 6 頁(yè) 方案框圖如圖 21 所示 圖 21 總體方案框圖 由紅外測(cè)速模塊檢測(cè)出液體的實(shí)際點(diǎn)滴速度，由鍵盤(pán)輸入控制者要求的點(diǎn)滴速度，由顯示模塊顯示出 鍵盤(pán)輸入的值和實(shí)際點(diǎn)滴速度的值，由速度調(diào)控模塊根據(jù)鍵盤(pán)輸入的值調(diào)節(jié)實(shí)際點(diǎn)滴速度，由液面檢測(cè)模塊檢測(cè)液位是否低于設(shè)定的液位，根據(jù)液面檢測(cè)模塊發(fā)出的信號(hào)通過(guò)單片機(jī)控制報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。 貴州大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 7 頁(yè) 第三張 硬件的設(shè)計(jì) 8031 單片機(jī)簡(jiǎn)介 8031 單片機(jī)的組成及結(jié)構(gòu) 1. 中央處理器（ CPU） 中央處理器是單片機(jī)的核心部分，是單片機(jī)的大腦和心臟，主要完成運(yùn)算和控制功能。 8031 的 CPU 是一個(gè)字長(zhǎng)為 8 位的中央處理單元，即他對(duì)數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進(jìn)行的。 2. 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 8031 共有 2 個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)功能。 3. 并行 I/O 口 8031 有 4 個(gè) 8 位的 I/O 口，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入、輸出。 4. 串行口 8031 有 1 個(gè)全雙工的可編程串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。 5. 時(shí)鐘電路 8031 內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但晶振和微調(diào)電容需要外接。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列。 6. 中斷系統(tǒng) 8031 的中斷系統(tǒng)功能較強(qiáng)，可以滿足一般控制系統(tǒng)的需要。它共有 5 個(gè)中斷源： 2個(gè)外部中斷源，即 2 個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)中斷， 1 個(gè)串行口中斷。 8031 單片機(jī)的引腳定義及 功能 8031 單片機(jī)采用 40 腳雙列之插封裝式，如圖 31 所示。 貴州大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 8 頁(yè) p 1. 01p 1. 34p 1. 67p 1. 78p 1. 12R S T9R X D / P 3 .010T X D / P 3. 111I N T 0 / P 3 .212I N T 1 / P 3 .313T 0/ P 3. 414T 1/ P 3. 515W R / P 3 .616R D / P 3 .717X T A L 218X T A L 119P 2. 1 / A 922P 2. 2 / A 1 023P 2. 3 / A 1 124P 2. 4 / A 1 225P 2. 5 / A 1 326P 2. 6 / A 1 427P 2. 7 / A 1 528P S E N29A L E / P R O G30E A / V p p31P 0. 7 / A D 732P 0. 6 / A D 633P 0. 5 / A D 534P 0. 3 / A D 336P 0. 0 / A D 039p 1. 23p 1. 45p 1. 56V c c40P 0. 1 / A D 138P 0. 2 / A D 237P 0. 4 / A D 435P 2. 0 / A 821V s s20 圖 31 8031 引腳圖 8031 單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭艿揭_數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。引腳的名稱和功能如下： 1. 主電源引腳 Vss 和 Vcc Vss（ 20 腳）：接地引腳 Vcc（ 40 腳）：主電源，接 +5V 2. 時(shí)鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）：接外部晶體的一端。在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于 HMOS 單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于 CHMOS 單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)器。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體的另一端。在片內(nèi)它是一個(gè)振蕩電路反相放大電路的輸出端，振蕩電路的頻率是晶體振蕩頻率。若采用外部時(shí)鐘電路，對(duì)于 CHMOS 單片機(jī)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖；對(duì)于 CHMOS 單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸浮。 3. 控制信號(hào)引腳 RST、 /ALE PROG 、 PSEN 、 /EAVpp RST（ 9 腳）：?jiǎn)纹瑱C(jī)剛接上電源時(shí)，其內(nèi)部各寄存器處于隨機(jī)狀態(tài)，在該引腳輸入 貴州大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 9 頁(yè) 24 個(gè)時(shí)鐘周期寬度以上的 高電平將使單片機(jī)復(fù)位（ RESET）。 /ALE PROG （ 30 腳）：訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 作鎖存擴(kuò)展地址低位字節(jié)的控制信號(hào)（稱允許鎖存地址）。平時(shí)不訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，該端以 1/6 的時(shí)鐘振蕩頻率固定輸出正脈沖，共定時(shí)或者其他需要使用；在訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)會(huì)丟失一個(gè)脈沖。 ALE 端的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力為定時(shí)或者其他需要使用。 PSEN （ 29 腳）：在訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，此端輸出負(fù)脈沖作為存儲(chǔ)器讀選信號(hào)。CPU 在向片外存儲(chǔ)器取指令期間， PSEN 信號(hào)在 12 個(gè)時(shí)鐘周期中兩次生效。不過(guò)在訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)不出現(xiàn)。 PSEN 端可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè)低功耗高速 TTL 負(fù)載。 /EAVpp （ 31 腳）：當(dāng) EA 端輸入高電平時(shí)， CPU 從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址 0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行程序。當(dāng)?shù)刂烦?4K 時(shí)，將自動(dòng)執(zhí)行片外程序存儲(chǔ) 器的程序。當(dāng) EA 輸入低電平時(shí)， CPU 僅訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器。 4. 輸入 /輸出引腳（ P0、 P P2 和 P3 端口引腳） P0、 P P2 和 P3 是 4 個(gè)寄存器，也稱為 4 個(gè)端口，是 8031 單片機(jī)與外界聯(lián)系的 4個(gè) 8 位雙向并行 I/O 口。由于數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中， CPU 需要對(duì)接口電路中輸入 /輸出數(shù)據(jù)的寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)操作，所以在單片機(jī)中對(duì)這些寄存器像存儲(chǔ)單元一樣進(jìn)行編址。通常把接口電路中這些已經(jīng)編址并能進(jìn)行讀寫(xiě)操作的寄存器稱為端口，或者簡(jiǎn)稱為口。 （ 29 32 腳）： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 端口。在訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，它分時(shí)提供低 8 位地址和 8 位雙向數(shù)據(jù)，故這些 I/O 口線有地址線 /數(shù)據(jù)線之稱，簡(jiǎn)寫(xiě)為 07AD AD 。 （ 1 8 腳）： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 （ 21 28 腳）： P2 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。在訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高 8 位地址，即 8 15AA。 （ 10 17 腳）： P3 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。在整個(gè)系統(tǒng)中，這 8 個(gè)引腳還具有專(zhuān)門(mén)的第二功能，如表 31 所示。 貴州大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 10 頁(yè) 表 31 3 口各位的第二功能 P3 口的各位 第二功能 RXD（串行口輸入） TXD（串行口輸出） 0INT （外部中斷 0 輸入） 1INT （外部中斷 1 輸入） T0（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 的外部輸入） T1（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 的外部輸入） WR（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通控制輸出） RD （片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 讀選通控制輸出） 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 因?yàn)?8031 內(nèi)部沒(méi)有 ROM，而 RAM 只有 256B，所以需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 存儲(chǔ)器的尋址 存儲(chǔ)器尋址是通過(guò)對(duì)地址線 進(jìn)行適當(dāng)連接，使存儲(chǔ)器中任一單元都對(duì)應(yīng)惟一的尋址地址。存儲(chǔ)器尋址分兩步，即存儲(chǔ)器芯片的尋址和芯片內(nèi)部存儲(chǔ)單元的尋址。在存儲(chǔ)器尋址問(wèn)題中，對(duì)于芯片內(nèi)部存儲(chǔ)單元的選擇方法很簡(jiǎn)單，就是把存儲(chǔ)器芯片的地址線和相應(yīng)的系統(tǒng)地址線按位相接。 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)，一般擴(kuò)展容量都大于 256B，因此，除了由 P0 提供低 8 位 地址線之外，還需要由 P2 口提供若干地址線。程序存儲(chǔ)器所需要的地址線數(shù)決定于其容量 貴州大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 11 頁(yè) 的大小，當(dāng)程序存儲(chǔ)器為 2KB 時(shí)地址線為 11 根， 4KB 時(shí)為 12 根，依次類(lèi)推。 1. 27128 簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)擴(kuò)展的的存儲(chǔ)器 容量大小為 16KB， 因?yàn)?142 16 1024?? ，所以地址線為 14 根，芯片為 EPROM 芯片 27128。 27128 的引腳圖如圖 32 所示 。 A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1 021A 1 123A 1 22A 1 326D011D112D213D315D416D517D618D719CE20OE22Vcc28GND14 圖 32 27128 的引腳圖 A0 A13 為 27128 的 14 根地址線， 分別和 8031 的 和 相連 。當(dāng) 8031 發(fā)出低 14 位地址信息時(shí)，分別選中 27128 片內(nèi) 16KB 存儲(chǔ)器中各單元。 27128 的 CE 引腳為片選信號(hào)輸入端，低電平有效，表示選中該芯片。當(dāng)外部程序存儲(chǔ)器采用單片電路時(shí)，其片選端可以直接接地。，本設(shè)計(jì)中將片選信號(hào)端 CE 接 8031單片機(jī)的 引腳。 27128 的 OE 引腳為輸出使能端，與單片機(jī)的 PSEN 端相連。當(dāng) PSEN 有效時(shí)，把27128 中的指令或者數(shù)據(jù)通過(guò) P0 口線讀入 8031 單片機(jī)中。 Vcc 引腳為 27128 的電源引腳，接 +5V 電源。 GND 引腳為 27128 的接地端。 2. 74LS373 簡(jiǎn)介 因?yàn)?8031 單片機(jī)的 P0 口為地址線和數(shù)據(jù)線共用的 I/O 口，所以在進(jìn)行程序存儲(chǔ)器 貴州大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 12 頁(yè) 的擴(kuò)展時(shí)，需要用到地址鎖存器 74LS373。 74LS373 的引腳圖如圖 33 所示。 D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719G11OE1GND10V c c20 圖 33 74LS373 的引腳圖 D0 D7 為數(shù)據(jù)輸入端， 使用時(shí)分別和 8031 的 相連。 Q0 Q7 為輸出端，使用時(shí)和 27128 的 A0 A7 相連。 OE 為三態(tài)允許控制端，當(dāng) OE 為低電平時(shí)， O0 O7 為正常邏輯狀態(tài)，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載，當(dāng) OE 為高電平時(shí)， O0 O7 為高阻狀態(tài)，不能驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 G 鎖存允許端，使用時(shí)和 8031 的 ALE 引腳相連，每當(dāng) ALE 下跳變時(shí)， 74LS373鎖存低 8 位地址線 A0 A7，并輸出供系統(tǒng)使用。 Vcc 引腳為 74LS373 的電 源引腳，接 +5V 電源。 GND 引腳為 74LS373 的接地端。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 8031 的擴(kuò)展系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器最大可以擴(kuò)展 64K，由于面向控制，實(shí)際需要擴(kuò)展 貴州大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 13 頁(yè) 容量不大。常用芯片有 611 6264 等。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間地址同程序存儲(chǔ)器一樣，由 P2 提供高 8 位地址， P0 口分時(shí)提供低8 位地址和 8 位 雙向數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀和寫(xiě)由 RD （ ）和 WR（ ）信號(hào)控制，而程序存儲(chǔ)器由讀選通信號(hào) PSEN 控制。所以兩者雖然 共處同一地址空間，但由于控制信號(hào)不同，故不會(huì)發(fā)生總線沖突。 1. 6116 簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)擴(kuò)展的的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量大小為 2KB，因?yàn)?102 2 1024?? ，所以地址線為 10根