【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實(shí)可靠。外，本畢業(yè)論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。本畢業(yè)論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。的能力；③研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；

　　

【正文】 GND ～ 堆棧指針SP ACC TMP2 PSW 通道 3 鎖存器 通道 1 鎖存器 通道 1 驅(qū)動(dòng)器 通道 3 驅(qū)動(dòng)器 TMP1 SCON TMOD PCON TCON TL0 TH1 TH0 TL1 IE SBUF(TX/RX) IP 中斷、串行口和定時(shí)器邏輯 振蕩器 ～ RST EA ALE PSEN XTAL2 XTAL1 ALU (+5V) 指令 寄存器 定時(shí)和 控制邏輯 指令 譯碼器 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 19 位的狀態(tài)。 PSW: D7 D0 *CY：進(jìn)位標(biāo)志。在進(jìn)行加法或減法運(yùn)算時(shí)，若運(yùn)算結(jié)果的最 高位有進(jìn)位或借位， CY=1，否則 CY=0，在執(zhí)行位操作指令時(shí)， CY 作為位累加器。 *AC：輔助進(jìn)位標(biāo)志。在進(jìn)行加法或減法運(yùn)算時(shí)，若低半字節(jié) 向高半字有進(jìn)位或借位， AC=1，否則 AC=0， AC 還作為 BCD 碼運(yùn)算調(diào)整時(shí)的判別位。 *F0：用戶標(biāo)志。 *RS1 和 RS0：工作寄存器組選擇，如下表所示。 表 1 RE0,RE1 選擇 RS1 RS0 工作寄存器組 片內(nèi) RAM 地址 0 0 第 0組 00H07H 0 1 第 1組 08H0FH 1 0 第 2組 10H17H 1 1 第 3組 18H1FH *OV：溢出標(biāo)志。當(dāng)兩個(gè)帶符號(hào)的單字節(jié)數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，結(jié)果超出 128～ +127 的范圍時(shí)， OV=1，表示有溢出，否則 OV=0 表示無(wú)溢出。 *PSW 中的 D1 位為保留位，對(duì)于 8051 來(lái)說(shuō)沒(méi)有意義，對(duì)于 8052 來(lái)說(shuō) 為用戶標(biāo)志，與 F0 相同。 *P：奇偶校驗(yàn)標(biāo)志。每條指令指行完畢后，都按照累加器 A 中“ 1”的 個(gè)數(shù)來(lái)決定 P 值，當(dāng)“ 1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)， P=1，否則 P=0。 （ 2）控制器 控制器包括程序計(jì)數(shù)器 PC、指令寄存器、指令譯碼器、數(shù)據(jù)指針 DPTR、堆棧指針 SP、緩沖器以及定時(shí)與控制電路等?？刂齐娐吠瓿芍笓]控制工作，協(xié)調(diào)單片機(jī)各部分正常工作。 程序計(jì)數(shù)器 PC：當(dāng)一條指令按 PC 所指向的地址從程序存儲(chǔ)器中取出之后， PC 的值就會(huì)自動(dòng)增量，即指向下一條指令。 堆棧指針 SP：是用來(lái)指示堆棧的起始地址。 80C51 單片機(jī)的堆棧位于片CY AC F0 RS1 RS0 OV _ P 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 20 內(nèi) RAM 中，而且屬于“上長(zhǎng)型”堆棧，復(fù)位后 SP 被初始化為 07H 單元，使得堆棧實(shí)際上由 08H 單元開(kāi)始。 指令譯碼器：當(dāng)指令送入指令譯碼器后，由譯碼器對(duì)該指令進(jìn)行譯碼，CPU根據(jù)譯碼器輸出的電平信號(hào)使定時(shí)控制的電路產(chǎn)生執(zhí)行該指令所需要的各種控制信號(hào)。 數(shù)據(jù)指針寄存器 DRTR：它是一個(gè) 16 位的寄存器，由高位字節(jié) DPH 和低位字節(jié) DPL 組成，用來(lái)存放 16 位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地 址，便于對(duì)片外 64kB的數(shù)據(jù) RAM 區(qū)進(jìn)行讀寫(xiě)操作。 單片機(jī)的引腳 簡(jiǎn)介 單片機(jī)的 40 個(gè)引腳大致可分為 4 類：電源、時(shí)鐘、控制和 I/O 引腳。 : (1) VCC 芯片電源，接 +5V； (2)VSS 接地端； : XTAL XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 3. 控制線 : 控制線共有 4 根， （ 1） ALE/PROG:地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編程脈沖。 ① ALE 功能：用來(lái)鎖存 P0 口送出的低 8 位地址。 ② PROG 功 能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 (2) PSEN:外 ROM 讀選通信號(hào)。 (3) RST/VPD:復(fù)位 /備用電源。 ① RST（ Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。 ② VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。 (4) EA/Vpp:內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源。 ① EA 功能：內(nèi)外 ROM 選擇端。 ② Vpp 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，施加編程電源 Vpp。 4. I/O 線 : 80C51 共有 4 個(gè) 8 位并行 I/O 端口： P0、 P P P3 口，共 32 個(gè)引腳。P3 口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線）。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 21 引腳功能 四個(gè) I/O口 P0 口有三個(gè)功能 ，當(dāng)數(shù)據(jù)總線。 ，當(dāng)?shù)刂房偩€。 ，可做一般的 I/O 使用，但內(nèi)部無(wú)上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。 P1 口 只做 I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 P2 口有兩個(gè)功能 ， 當(dāng)作地址總線使用； I/O 口使用，其內(nèi)部有上拉電阻； 圖 8051 單片機(jī)的引腳圖 RST/VPD RXD/ TXD/ INT0/ INT1/ T0/ T1/ WR/ RD/ XTAL2 XTAL1 VSS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 8051 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 21 22 23 24 VCC EA/Vpp ALE/PROG PSEN 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 22 P3 口有兩個(gè)功能 除了作為 I/O 使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來(lái)設(shè)置，有內(nèi)部 EPROM 的單片機(jī)芯片（例如 8751），為寫(xiě)入程序需提供專門(mén)的編程脈沖和編程電源，這些信號(hào)也是由信號(hào)引腳的形式提供的。 即： 編程脈沖： 30 腳（ ALE/PROG） 編程電壓（ 25V）： 31 腳（ EA/Vpp） 8051 單片機(jī)的工作原理 單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它任務(wù)的過(guò)程，也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程，即一條條執(zhí)行的指令的過(guò)程，指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫(xiě)下來(lái)，這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問(wèn)題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機(jī)能識(shí)別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存 放在具有存儲(chǔ)功能的部件 —— 存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器是由許多存儲(chǔ)單元（最小的存儲(chǔ)單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個(gè)房間的被分配到了唯一一個(gè)房間號(hào)一樣，每一個(gè)存儲(chǔ)單元也必須被分配到唯一的地址號(hào)，該地址號(hào)稱為存儲(chǔ)單元的地址，這樣只要知道了存儲(chǔ)單元的地址，就可以找到這個(gè)存儲(chǔ)單元，其中存儲(chǔ)的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。 程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個(gè)部件能 追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計(jì)數(shù)器 PC（包含在 CPU 中），在開(kāi)始執(zhí)行程序時(shí)，給 PC 賦予程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令， PC 在中的內(nèi)容就會(huì)自動(dòng)增加，增加量由本條指令長(zhǎng)度決定，可能是 2或 3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 23 4 電路設(shè)計(jì) 電源電路設(shè)計(jì) 本次論文的電源電路用 7805 穩(wěn)壓電源。 圖 7805 的引腳圖 7805 是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片了，它使用方便，用一個(gè)很簡(jiǎn)單的電路就可以輸入一個(gè)直流穩(wěn)壓電源了，它的輸出電壓正好為 +5v，剛好 符合 51 單片機(jī)運(yùn)行所需的電壓。 它的三個(gè)引腳：其中 1 接整流器輸出的正電壓， 2 為公共地也就是負(fù)極，3 是 +5v 電壓。 圖 7805 穩(wěn)壓電源電路 用 7805 實(shí)現(xiàn)的全橋整流電路 如果輸入端的是 220V的話，那么 N1： N2=1： 。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 24 VI1VO3GND2U17 8 0 5C11 0 0 u fC21 0 0 u fT R 1T RA N 2 P 2 SB R 12 W 0 2 G( + ) 圖 7805 的整流電路 2 2 0 v 交 流 電 全 橋 整 流 穩(wěn) 壓7 8 0 5 穩(wěn) 壓5 v 直 流 電 輸 出 圖 整流電路原理圖 變壓器后面是由四個(gè)二極管組成的一個(gè)橋式整流電路。這個(gè)電路輸入的是 220v 的交流電，經(jīng)過(guò)全橋整流穩(wěn)壓后輸出穩(wěn) 定的 +5v 直流電。 特點(diǎn)是方便實(shí)用，輸出電壓穩(wěn)定最大輸出電流為 1A，電路能帶動(dòng)一定的負(fù)載。 按鍵電路設(shè)計(jì) 一個(gè)完善的鍵盤(pán)控制程序應(yīng)具備如下功能： (1) 檢測(cè)是否有按鍵按下，并采取硬件或軟件措施，消除鍵盤(pán)按鍵機(jī)械 觸點(diǎn)抖動(dòng)的影響。 (2) 有可靠的邏輯處理辦法。每次只處理一個(gè)按鍵，其間對(duì)任何按鍵的 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 25 操作對(duì)系統(tǒng)不產(chǎn)生影響，而且無(wú)論一次按鍵時(shí)間有多長(zhǎng)，系統(tǒng)僅執(zhí) 行一次按鍵功能程序。 (3) 準(zhǔn)確輸出按鍵值（或鍵號(hào)），以滿足跳轉(zhuǎn)指令的要求。 本次論文是用四個(gè)按鍵控制的，第一個(gè)控制 PID 參數(shù) (控制輸出 P,I,D)，第二個(gè)實(shí)現(xiàn)加功能鍵，第三個(gè)實(shí)現(xiàn)減功能鍵 ，最后一個(gè)作為確定鍵。 單片機(jī)控制系統(tǒng)中，一般可能只需要幾個(gè)功能鍵，此時(shí)，可采用獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)。 獨(dú)立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它 I/O 口線的狀態(tài)。 減確定參數(shù)選擇加X(jué) T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29R S T9P 0. 0/ A D 039P 0. 1/ A D 138P 0. 2/ A D 237P 0. 3/ A D 336P 0. 4/ A D 435P 0. 5/ A D 534P 0. 6/ A D 633P 0. 7/ A D 732P 2. 7/ A 1 528P 2. 0/ A 821P 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 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P 3. 0/ R X D10P 3. 1/ T X D11P 3. 2/ I N T 012P 3. 3/ I N T 113P 3. 4/ T 014P 3. 7/ R D17P 3. 6 / W R16P 3. 5/ T 115U2A T 80 C 5 1R147 kR247 kR347 kR447 k 圖 系統(tǒng)按鍵電路 顯示電路的設(shè)計(jì) 本次論文中對(duì)于顯示部分，我們用四位數(shù)碼管顯示，一位顯示 PID 三個(gè)參數(shù)（可以以 P、 I、 D 顯示），另三位作為數(shù)字顯示，就是三個(gè)參數(shù)（比例系數(shù)， 積分時(shí)間常數(shù)、微分時(shí)間常數(shù)）的設(shè)定數(shù)值，通過(guò)按