【正文】 雜，對于主機任務(wù)繁重之情況，采用 8279 可編程鍵盤管理接口芯片構(gòu)成編碼式鍵盤系統(tǒng)是很實用的方案。非編碼鍵盤：只簡 單地提供鍵盤的行列與矩陣，其他操作如鍵的識別，決定按鍵的讀數(shù)等 都 靠軟件完成，故硬件較為簡單，但占用 CPU 較多時廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 18 間。非編碼鍵盤有：獨立式按鍵結(jié)構(gòu)、矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)。 本設(shè)計采用的是非編碼獨立連接式的鍵盤。 在 非編碼鍵盤系統(tǒng)中，鍵閉合和鍵釋放的信息的獲取，鍵抖動的消除，鍵值查找及一些保護措施的實施等任務(wù)，均由軟件來完成。 單片 機 應(yīng)用系統(tǒng)中 ，鍵盤掃描只是 CPU 的工作內(nèi)容之一。 CPU 忙于各項任務(wù)時，如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式?？紤]儀表系統(tǒng)中 CPU 任務(wù)的份量，來確定鍵盤的工作方式。 鍵盤的工作方式選取的原則是：既要保證能及時響應(yīng)按鍵的操作，又不過多的占用CPU 的工作時間。鍵盤的工作方式有：查詢方式（編程掃描，定時掃描方式）、中斷掃描方式。 獨立式按鍵接口就是各按鍵相互獨立，每個按鍵單獨占用一根 I/O 口線，每根 I/O口線的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他 I/O 口線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵被按下了。優(yōu)點 就是 電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單 ；缺點就是每 個按鍵需占用一根 I/O 口線，在按鍵數(shù)量較多時， I/O 口浪費大，電路結(jié)構(gòu)顯得復(fù)雜。因此，此鍵盤是用于按鍵較少或操作速度較高的場合。 本設(shè)計中由于所用鍵盤不多，所以采用獨立連接式的查詢式鍵盤就能夠滿足設(shè)計要求。 鍵盤接口與鍵盤程序的根本任務(wù)就是要檢測有沒有鍵按下？按下的是那個位置的鍵？鍵值是多少？在本次設(shè)計中采用了軟件掃描的方法 。通過對鍵盤接口 和 的查詢判斷是否有鍵按下。 本次設(shè)計采用了軟件去抖動的方法。 當(dāng)有鍵按下時，按鍵的觸點在閉合和斷開時均會產(chǎn)生抖動，這時 觸點的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如果不妥善處理，將會使按鍵命令的錯誤執(zhí)行和重復(fù)執(zhí)行。采用軟件延時的方法來避開抖動階段，這一延時過程一般大于 5ms。 控制電路 在本設(shè)計中，被測溫度信號經(jīng)采樣處理后，還需要通過單片機系統(tǒng)的 口輸出用以控制保溫箱的溫度，通過這種方式達到控制的目的?？刂频姆绞街饕心M量控制和開關(guān)量控制。本系統(tǒng)采用的是開關(guān)量控制。所謂的開關(guān)量控制就是通過控制設(shè)備的“開”或“關(guān)”狀態(tài)的時間來達到控制的目的。 由于輸出設(shè)備往往需要大電壓來控制，而單片機系統(tǒng)輸出的為 TTL 電平，這種電平不能直接驅(qū) 動外部設(shè)備的開啟和關(guān)閉。另一方面，許多外部設(shè)備在開關(guān)過程中會產(chǎn)生很強的電磁干擾信號，如果不隔離會使系統(tǒng)進行錯誤的處理。因此在開關(guān) 量 的輸出控制MCS51 單片機測溫系統(tǒng)的設(shè)計 19 過程中要考慮到兩個問題，一要隔離；二要放大。 本設(shè)計采用繼電器作為控制電路的主要器件，繼電器具有一定的隔離作用，在繼電器前面加一個三極管用以放大輸出信號就可以驅(qū)動繼電器的閉合和斷開，從而實現(xiàn)弱電控制強電的效果。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流控制較大電流的一種開關(guān)。故在 電路中起自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中 ,繼電器經(jīng)常被用來控制執(zhí)行機構(gòu) , 特別是應(yīng)用在一些耐潮、耐腐蝕、防爆的特殊裝置中 。 固態(tài)繼電器和 MCS51 系列 單片機組成的控制系統(tǒng) , 具 有抗干擾性強、編程簡單、系統(tǒng)兼容性好等特點 ,具有非常廣闊的應(yīng)用前景。繼電器一般由通電線圈和觸 電 組成。當(dāng) 線圈通電時，由于磁場作用，使開關(guān)觸電閉合。當(dāng)不通電時，則開關(guān)觸點 斷開。一般線圈可用直流低電壓控制（ +5V， +9V， +12V）。 繼電器的特性參數(shù)包括輸入和輸出參數(shù)， 主要的參數(shù)為 額定輸入電壓 、 額定輸出電流 、 浪涌 電流 。 根據(jù)輸入電壓參數(shù)值大小，可確定工作電壓大小。如采用 TTL 或 CMOS等邏輯電平控制時， 采用有足夠帶載能力的低電平驅(qū)動，并盡可能使 “ 0” 電平低于 V。如在噪聲很強的環(huán)境下工作，不能選用通、斷電壓值相差小的產(chǎn)品，必需選用通、斷 點 壓值相差大的產(chǎn)品， (如選接通電壓為 8 V或 12 V的產(chǎn)品 )這樣不會因噪聲干擾而造成控制失靈 。 本設(shè)計就是采用 直流 驅(qū)動電壓為 +5V的繼電器 。 繼電器控制電路 如圖 所示： 廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 20 開始 初始化溫度參數(shù) 采樣當(dāng)前溫度 當(dāng)前溫度和設(shè)定溫度送顯示緩沖 設(shè)定溫度 當(dāng)前溫度 繼電器閉合 繼電器斷開 維持狀態(tài) 讀鍵盤 鍵值？ 向上鍵 向下鍵 設(shè)定溫度減 1 設(shè)定溫度加 1 無鍵按下 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 本次單片機溫控系統(tǒng)的 功能是由硬件電路配合軟件來實現(xiàn)的，當(dāng) 硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了 。系統(tǒng) 軟件的功能 又 可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件，它是整個控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)行 軟件，它是用來完成各種實質(zhì)性的功能如測量、顯示 等 功能 。每一個 執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。本文將各執(zhí)行模塊一一列出， 各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。本系統(tǒng)程序設(shè)計包括溫度采集子程序、顯示子程序、標(biāo)度轉(zhuǎn)換資程序、鍵盤子程序、控制子程序。 程序 流程圖如圖 所示。 小于 等于 2 大于等于 2 圖 系統(tǒng)流程圖 MCS51 單片機測溫系統(tǒng)的設(shè)計 21 顯示子程序 顯示模塊包括數(shù)制轉(zhuǎn)換和 LED 串口靜態(tài)顯示兩部分。顯示內(nèi)容包括當(dāng)前溫度 和設(shè)定溫度兩個參數(shù)。在數(shù)制轉(zhuǎn)換程序中將十六進 制數(shù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)數(shù)據(jù)，各分為十位數(shù)和個位數(shù)。在編寫顯示程序時，先送高 位再送低位。顯示模塊程序流程圖 如圖 所示 圖 顯示模塊程序流程圖 控制子程序 本設(shè)計采用 作為輸出控制口。當(dāng)設(shè)定溫度比當(dāng)前溫度高 2℃ 以上時， 置 1，使其輸出高 電平，用以驅(qū)動繼電器，使繼電器閉合，保溫 箱開始加熱。當(dāng)設(shè)定溫度比當(dāng)前溫度低 2℃ 以下時， 置零，使繼電器斷開，保溫箱停止加熱。控制 程序流程圖如圖 所 示 廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 22 圖 控制程序流程圖 鍵盤子程序 鍵盤是人與微機打交道的主要設(shè)備，從系統(tǒng)監(jiān)控軟件的設(shè)計角度來看，僅僅通過鍵盤掃描，讀取當(dāng)前時刻的鍵盤狀態(tài)是不夠的，還有不少問題需要解決，否則，在操作鍵盤時就容易引起誤操作和操作失控等現(xiàn)象。 在 非編碼鍵盤系統(tǒng)中，鍵閉合和鍵釋放的信息的獲取，鍵抖動的消除，鍵值查找及一些保護措施的實施等任 務(wù)，均由軟件來完成。非編碼鍵盤的鍵輸入程序應(yīng)完成的基本任務(wù) ： ① 監(jiān)測有無鍵按下；鍵的閉合與否，反映在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，所以通過電平的高低狀態(tài)的檢測，便可確認按鍵按下與否 。 ② 判斷是哪個鍵按下。 ③ 完成鍵處理任務(wù)。 按鍵的觸點在閉合和斷開時均會產(chǎn)生抖動，這時觸點的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如不妥善處理，將會使按鍵命令的錯誤執(zhí)行或重復(fù)執(zhí)行。在這里采用軟件延時的方法來避開抖動階段，這一延時程序一般大于 5ms。 在第一次檢測到 有鍵按下時，執(zhí)行一段延時子程序后，再確認電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài) 電平，則確認真正有開始 存當(dāng)前溫度 進位清零 存設(shè)定溫度 溫度比較 置 1 清零 繼電器閉合 繼電器斷開 維持狀態(tài) MCS51 單片機測溫系統(tǒng)的設(shè)計 23 鍵按下，進行相應(yīng)處理工作，消除了抖動的影響。 這種消除抖動影響的軟件措施是切實可行的。 鍵盤子程序流程圖如 圖 所示。 圖 鍵盤子程序流程圖 Y N 初始化地址參數(shù) 去抖動 查表讀鍵值 等待鍵釋放 得 鍵碼 調(diào)整表指針調(diào)整鍵碼 開始 比較相同？ 返回 鍵入？ 廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 24 5 結(jié)論 本設(shè)計本著方便、實用性、易于擴展的指導(dǎo)思想，采用 AT89C51為中央處理器加上各種外圍電路構(gòu)成了整個單片機控制 系統(tǒng)。 在設(shè)計中 運用溫度傳感器采集溫度，通過轉(zhuǎn)換、處理與設(shè)定值進行比較， 得到控制信號用以控制保溫箱 的溫度，實現(xiàn)了保溫箱溫度顯示和控制功能 。 本次設(shè)計的具體步驟如下： 系統(tǒng)整體設(shè)計，根據(jù)設(shè)計要求，選擇合理可行的設(shè)計總體方案，實現(xiàn)系統(tǒng)功能。 元件選擇，根據(jù)需求分析選擇電子元器件，以達到設(shè)計的目的。 硬件設(shè)計，用 Protel軟件畫好電路原理圖。 軟件設(shè)計，畫好程序流程圖，設(shè)計主程序和子程序。 焊接電路板，把電子元件焊接到做好的電路板上，對電路進行檢查。 在仿真器上對系統(tǒng)進行軟、硬件調(diào)試，修改錯誤或改進缺陷，找出硬件錯誤。 對整個系統(tǒng)進行聯(lián)合調(diào)試，使系統(tǒng)達到本次設(shè)計的設(shè)計要求。 （結(jié)論寫得太少 ，不深刻 ，也沒有對后續(xù)工作的一個展望 ） MCS51 單片機測溫系統(tǒng)的設(shè)計 25 參考文獻 [1] 張開生 ， 郭國法 ． MCS51 單片機溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 [J]． 微計算機信息 ． 2021， 7． [2] 張 洵 ， 劉理天 ． 半導(dǎo)體溫度傳感器研究進展綜述 [J]． 傳感器與微 機 系統(tǒng) ． 2021， 05． [3] 張建波，韓崧．淺談溫度測量的發(fā)展現(xiàn)狀 [J]．計測技術(shù)． 2021， 12． [4] 李新剛 ， 于巍巍 ． 智能電加熱溫控系統(tǒng)的研制 [J]． 機械工程師 ． 2021， 7． [5] 高國強．單片機在溫度檢測中的應(yīng)用 [J]．天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報． 2021， 5． [6] Temperature Control． Control. pdf． 2021, 4． [7] 胡漢才．單片機原理及系統(tǒng)設(shè)計 [M]． 北京： 清華大學(xué)出版社． 2021， 2． [8] 李朝青．單片機原理及接口技術(shù) [M]． 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社． 2021． [9] 秦曾煌．電工學(xué) [M]． 北京： 高等教育出版社． 2021， 7． [10] 費業(yè)泰．誤差理論與數(shù)據(jù)處理 [M]． 北京： 機械工業(yè)出版社． 2021， 6． [11] 楊欣榮．智能儀器原理、設(shè)計與發(fā)展 [M]．長沙：中 南大學(xué)出版社． 2021． [12] 江思敏，姚鵬翼，胡榮． Protel 電路設(shè)計教程 [M]． 北京： 清華大學(xué)． 2021． [13] 郭天祥 .新概念 51 單片機 C 語言教程 [M]. 北京： 電子工業(yè)出版社 . 2021. 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