【文章內容簡介】 雜圖形，且清晰度叫高。其功耗比 LED 發(fā)光二極管低大約 3 個數(shù)量級，但是壽命比 LED 發(fā)光二極管少大約 2 個數(shù)量級。 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 需要交流驅動結構復雜。 方案二：采用發(fā)光二極管顯示器（ LED）。一個 LED 顯示器只能顯示一個字符或者字段，功耗比 LCD 高，但壽命長、響應速度快、本身可以發(fā)光、在黑暗條件下可以直接使用、采用直流驅動，結構簡單。 由于本設計所顯示的字符僅僅為數(shù)字，不顯示復雜字符，所以采用方案二。 報警電路方案的 確定 本設計采用聲光報警。當單片機接受到報警信號時，驅動 LED 發(fā)光二極管發(fā)出紅色報警燈光，同時驅動 蜂 鳴器發(fā)出警報聲音。 總體方案框圖 根據(jù)設計任務的要求，本系統(tǒng)包括液體點滴速度的測速模塊、液體點滴速度的控制模塊、液體液位檢測模塊、鍵盤輸入模塊、顯示模塊和報警模塊六個部分。 系統(tǒng)的總體 貴州大學 本科畢業(yè)論文（設計） 第 6 頁 方案框圖如圖 21 所示 圖 21 總體方案框圖 由紅外測速模塊檢測出液體的實際點滴速度，由鍵盤輸入控制者要求的點滴速度，由顯示模塊顯示出 鍵盤輸入的值和實際點滴速度的值，由速度調控模塊根據(jù)鍵盤輸入的值調節(jié)實際點滴速度，由液面檢測模塊檢測液位是否低于設定的液位，根據(jù)液面檢測模塊發(fā)出的信號通過單片機控制報警系統(tǒng)報警。 貴州大學 本科畢業(yè)論文（設計） 第 7 頁 第三張 硬件的設計 8031 單片機簡介 8031 單片機的組成及結構 1. 中央處理器（ CPU） 中央處理器是單片機的核心部分，是單片機的大腦和心臟，主要完成運算和控制功能。 8031 的 CPU 是一個字長為 8 位的中央處理單元，即他對數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進行的。 2. 定時器 /計數(shù)器 8031 共有 2 個 16 位的定時器 /計數(shù)器，可以實現(xiàn)定時和計數(shù)功能。 3. 并行 I/O 口 8031 有 4 個 8 位的 I/O 口，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入、輸出。 4. 串行口 8031 有 1 個全雙工的可編程串行口，以實現(xiàn)單片機和其他設備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。 5. 時鐘電路 8031 內部有時鐘電路，但晶振和微調電容需要外接。時鐘電路為單片機產生時鐘脈沖序列。 6. 中斷系統(tǒng) 8031 的中斷系統(tǒng)功能較強，可以滿足一般控制系統(tǒng)的需要。它共有 5 個中斷源： 2個外部中斷源，即 2 個定時 /計數(shù)中斷， 1 個串行口中斷。 8031 單片機的引腳定義及 功能 8031 單片機采用 40 腳雙列之插封裝式，如圖 31 所示。 貴州大學 本科畢業(yè)論文（設計） 第 8 頁 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 單片機是高性能單片機，因為受到引腳數(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. 時鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）：接外部晶體的一端。在片內它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該引腳接地；對于 CHMOS 單片機，此引腳作為驅動器。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體的另一端。在片內它是一個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。若采用外部時鐘電路，對于 CHMOS 單片機，該引腳輸入外部時鐘脈沖；對于 CHMOS 單片機，此引腳應懸浮。 3. 控制信號引腳 RST、 /ALE PROG 、 PSEN 、 /EAVpp RST（ 9 腳）：單片機剛接上電源時，其內部各寄存器處于隨機狀態(tài)，在該引腳輸入 貴州大學 本科畢業(yè)論文（設計） 第 9 頁 24 個時鐘周期寬度以上的 高電平將使單片機復位（ RESET）。 /ALE PROG （ 30 腳）：訪問片外存儲器時， ALE 作鎖存擴展地址低位字節(jié)的控制信號（稱允許鎖存地址）。平時不訪問片外存儲器時，該端以 1/6 的時鐘振蕩頻率固定輸出正脈沖，共定時或者其他需要使用；在訪問片外存儲器時會丟失一個脈沖。 ALE 端的負載驅動能力為定時或者其他需要使用。 PSEN （ 29 腳）：在訪問片外程序存儲器時，此端輸出負脈沖作為存儲器讀選信號。CPU 在向片外存儲器取指令期間， PSEN 信號在 12 個時鐘周期中兩次生效。不過在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號不出現(xiàn)。 PSEN 端可以驅動 8 個低功耗高速 TTL 負載。 /EAVpp （ 31 腳）：當 EA 端輸入高電平時， CPU 從片內程序存儲器地址 0000H 單元開始執(zhí)行程序。當?shù)刂烦?4K 時，將自動執(zhí)行片外程序存儲 器的程序。當 EA 輸入低電平時， CPU 僅訪問片外程序存儲器。 4. 輸入 /輸出引腳（ P0、 P P2 和 P3 端口引腳） P0、 P P2 和 P3 是 4 個寄存器，也稱為 4 個端口，是 8031 單片機與外界聯(lián)系的 4個 8 位雙向并行 I/O 口。由于數(shù)據(jù)在傳輸過程中， CPU 需要對接口電路中輸入 /輸出數(shù)據(jù)的寄存器進行讀寫操作，所以在單片機中對這些寄存器像存儲單元一樣進行編址。通常把接口電路中這些已經編址并能進行讀寫操作的寄存器稱為端口，或者簡稱為口。 （ 29 32 腳）： P0 口是一個 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口。在訪問片外存儲器時，它分時提供低 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，簡寫為 07AD AD 。 （ 1 8 腳）： P1 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 （ 21 28 腳）： P2 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。在訪問片外存儲器時，它輸出高 8 位地址，即 8 15AA。 （ 10 17 腳）： P3 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。在整個系統(tǒng)中，這 8 個引腳還具有專門的第二功能，如表 31 所示。 貴州大學 本科畢業(yè)論文（設計） 第 10 頁 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（定時器 /計數(shù)器 0 的外部輸入） T1（定時器 /計數(shù)器 1 的外部輸入） WR（片外數(shù)據(jù)存儲器寫選通控制輸出） RD （片外數(shù)據(jù)存儲器 讀選通控制輸出） 存儲器的擴展 因為 8031 內部沒有 ROM，而 RAM 只有 256B，所以需要擴展程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。 存儲器的尋址 存儲器尋址是通過對地址線 進行適當連接，使存儲器中任一單元都對應惟一的尋址地址。存儲器尋址分兩步，即存儲器芯片的尋址和芯片內部存儲單元的尋址。在存儲器尋址問題中，對于芯片內部存儲單元的選擇方法很簡單，就是把存儲器芯片的地址線和相應的系統(tǒng)地址線按位相接。 程序存儲器的擴展 程序存儲器擴展時，一般擴展容量都大于 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。程序存儲器所需要的地址線數(shù)決定于其容量 貴州大學 本科畢業(yè)論文（設計） 第 11 頁 的大小，當程序存儲器為 2KB 時地址線為 11 根， 4KB 時為 12 根，依次類推。 1. 27128 簡介 本設計擴展的的存儲器 容量大小為 16KB， 因為 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 8031 發(fā)出低 14 位地址信息時，分別選中 27128 片內 16KB 存儲器中各單元。 27128 的 CE 引腳為片選信號輸入端，低電平有效，表示選中該芯片。當外部程序存儲器采用單片電路時，其片選端可以直接接地。，本設計中將片選信號端 CE 接 8031單片機的 引腳。 27128 的 OE 引腳為輸出使能端，與單片機的 PSEN 端相連。當 PSEN 有效時，把27128 中的指令或者數(shù)據(jù)通過 P0 口線讀入 8031 單片機中。 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 簡介 因為 8031 單片機的 P0 口為地址線和數(shù)據(jù)線共用的 I/O 口，所以在進行程序存儲器 貴州大學 本科畢業(yè)論文（設計） 第 12 頁 的擴展時，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， 使用時分別和 8031 的 相連。 Q0 Q7 為輸出端，使用時和 27128 的 A0 A7 相連。 OE 為三態(tài)允許控制端，當 OE 為低電平時， O0 O7 為正常邏輯狀態(tài)，可以用來驅動負載，當 OE 為高電平時， O0 O7 為高阻狀態(tài)，不能驅動負載。 G 鎖存允許端，使用時和 8031 的 ALE 引腳相連，每當 ALE 下跳變時， 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)存儲器的擴展 8031 的擴展系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)存儲器最大可以擴展 64K，由于面向控制，實際需要擴展 貴州大學 本科畢業(yè)論文（設計） 第 13 頁 容量不大。常用芯片有 611 6264 等。 數(shù)據(jù)存儲器空間地址同程序存儲器一樣，由 P2 提供高 8 位地址， P0 口分時提供低8 位地址和 8 位 雙向數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)存儲器的讀和寫由 RD （ ）和 WR（ ）信號控制，而程序存儲器由讀選通信號 PSEN 控制。所以兩者雖然 共處同一地址空間，但由于控制信號不同，故不會發(fā)生總線沖突。 1. 6116 簡介 本設計擴展的的數(shù)據(jù)存儲器容量大小為 2KB，因為 102 2 1024?? ，所以地址線為 10根