【正文】 命令。用于統(tǒng)管數(shù)據(jù)及控制字或狀態(tài)字的所有內外傳送，控制對8255A的讀/寫⑤ 引腳（8條） D0～D7（6條） RESET、A0和A1 （24條） PA0～PAPB0～PBPC0～PC7為24條雙向三態(tài)I/O總線。（2條） VCC為+5V⑵ 8255A的控制字、GND為地線。 8255A有兩種控制字一是控制A口、B口和C口工作方式的方式控制字；二是專門用于控制C口各位置位/復位的控制字。這兩種控制字均寫入控制寄存器中，用控制字的最高位加以區(qū)別。實際上控制寄存器由2個寄存器組成，當送入的字的最高位為1時，該字被送入方式控制字寄存器，若其最高位為0時，則該字被送入C口置位/復位控制字寄存器。① 方式控制字。方式控制字用于確定各端口的工作方式和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较? ，其特征是最高位為1。其中:l D7=1作為工作方式字特征位。l D6D5作為A口工作方式選擇位，00=方式0；01=方式1；1=方式2。l D4作為A口輸入/輸出方向選擇位，1=輸入；0=輸出。l D3作為C口高4位輸入/輸出方向選擇位，1=輸入；0=輸出。l D2作為B口工作方式選擇位，0=方式0；1=方式1。l D1作為B口輸入/輸出方向選擇，1=輸入；0=輸出。l D0作為C口低4位輸入/輸出方向選擇。1=輸入；0=輸出。② C口置位/復位控制字。在某些實際應用的情況下，C口被用來定義控制信號和狀態(tài)信號，例如，C口內的中斷允許觸發(fā)器的開中斷和關中斷的設置等。因此，可以利用C口所具有的可位操作功能和控制寄存器中的置位/復位控制字，對C口的每一位進行置位和復位。其特征是最高位為0。其中：l D7 =0作為置位/復位字的特征位。l D6D5D4：無定義，可任意。l D3D2D1：C口的位選擇，當D3D2D1 從000～111取值時，分別選擇PC7～PC0各位。l D0：置位/復位控制，1=選擇位置位；0=選擇位復位.l 可見C口中的各位可以在編程時通過對控制字寄存器寫入置位/復位字的方法，使之按位操作，實現(xiàn)對外設的位控制。 8255A引腳圖根據(jù)流量顯示儀的功能要求，設置相應的按鍵。當按鍵按下時，可以改變寄存器的內容，從而通過相應的判斷來實現(xiàn)相應的功能。由于單片機的I/O口不夠，我們必須對其進行擴展，在本課題中，選用的是對鍵盤輸入口的擴展，采用的是8255A。本實驗中用4個按鍵來對儀表進行數(shù)據(jù)及命令的輸入，電路中的四個鍵，分別為加一鍵、移位鍵、設定鍵、確定鍵。具體來說就是，對于參數(shù)的設定，在正常計量狀態(tài)下按“確定鍵”進入，通過不斷的按“設定鍵”來設定各級之間的切換。當要設定具體的某一級參數(shù)時，通過“移位鍵”在當前屏幕顯示位之間切換，通過“加一鍵”使當前位上的數(shù)值加一。完成設定以后，應按“確定鍵”退出，回到正常的計量狀態(tài)。電路工作原理:按鍵的一端常為高，當有按鍵按下時相應管腳置低，通過與門產(chǎn)生低電平的有效信號，輸出接單片機中斷引腳INT1，當有中斷請求信號時單片機中斷調用相應中斷子程序送入單片機中進行處理。 鍵盤接口電路在本課題中由于要求，我們選用的是LED數(shù)碼管，LED數(shù)碼管具有耗電省、成本低廉、配置靈活、線路簡單、安裝方便、耐振動、壽命長等眾多優(yōu)點，因此，為方便觀察和監(jiān)視單片機的運行情況，通常把數(shù)碼管作為單片機的輸出設備，用來顯示單片機的鍵輸入值、中間信息及運算結果等。數(shù)碼管通常有共陰極和共陽極兩種結構接法，本文采用共陰極結構，數(shù)碼管的發(fā)光二極管陰極共地，陽極為高電平時點亮。結構如下圖：LED數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。靜態(tài)顯示方式，每一位字段碼分別從I／O控制口輸出，保持不變直至CPU刷新。編程較簡單，但占用I／O口線多，一般適用于顯示位數(shù)較少的場合；動態(tài)顯示方式，在某一瞬時顯示一位，依次循環(huán)掃描，輪流顯示，由于人的視覺滯留效應，人們看到的是多位同時穩(wěn)定顯示。占用I／O端線少，電路較簡單，編程較復雜，CPU要定時掃描刷新顯示。一般適用于顯示位數(shù)較多的場合。本文采用動態(tài)顯示方式。本文采用兩個4位一體LED數(shù)碼管，8根字段引腳不變，另多設4根位選引腳HHHH4，分別控制由低到高的4位數(shù)字的選通信號,本文選用共陰極結構。 數(shù)碼管引腳圖數(shù)碼管動態(tài)顯示是難點，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通H端電路的控制，所以只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的H端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，即動態(tài)驅動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I／O端口，而且功耗更低。在本設計中采用的是由單片機輸出要顯示的數(shù)據(jù)，然后再由NPN三極管進行驅動放大來顯示要顯示的數(shù)字。 LED接口圖 LED引腳接口 本章主要對硬件系統(tǒng)的控制模塊即單片機的選型的設計和鍵盤控制電路以及LED顯示電路的設計，它們是一個系統(tǒng)中使用者能夠操作和看見系統(tǒng)運行的部分，是一個系統(tǒng)當中不可缺少的部分，在本章中詳細的介紹了各個硬件的組成已完成設計的要求。第5章 網(wǎng)絡式電磁流量儀的其他硬件模塊設計在電磁流量計中，傳感器的工作磁場是由勵磁系統(tǒng)產(chǎn)生的。勵磁方式?jīng)Q定了電磁流量計的抗干擾能力大小和零點穩(wěn)定性的好壞。勵磁的方式有：了直流勵磁、工頻正弦波勵磁、低頻矩形波勵磁、低頻三值矩形波勵磁、雙頻矩形波勵磁。低頻三值矩形波勵磁相比正弦波勵磁優(yōu)越。工頻 正 弦 波勵磁技術是利用工頻50Hz正弦波電源給電磁流量傳感器勵磁繞組供電。其主要特點是能夠基本消除電極表面的極化現(xiàn)象，降低電極電化學電勢的影響和傳感器的內阻。另外采用工頻正弦波勵磁技術，其傳感器輸出流量信號仍然是工頻正弦波信號，易于信號放大處理，而且能夠避免直流放大器存在的實際困難，勵磁電源簡單方便。但是 ， 工 頻正弦波勵磁技術的采用會帶來一系列電磁感應干擾和噪聲。首先，電磁感應產(chǎn)生的正交千擾(又稱為變壓器效應)，其干擾幅值與頻率成正比，相位比流量信號滯后900，而且實際中一般又遠遠大于流量信號，因此如何克服正交干擾電勢的影響是正弦波勵磁技術的主要難題。其次，工頻正弦波供電電源存在電源電壓幅值和頻率波動的影響，產(chǎn)生供電電源性干擾。第三，存在電磁感應的渦流效應、靜電感應的分布電容、雜散電流產(chǎn)生同相干擾，且此千擾電勢的頻率和工頻完全一致，并疊加在流量信號之中難以消除，以致電磁流量計零點不穩(wěn)定。雖然采用相敏整流、嚴格的電磁屏蔽和線路補償、電源補償、自動正交抑制系統(tǒng)等技術措施以消除與流量信號頻率一致的工頻干擾電壓，但由于正交電勢的幅值比流量信號電勢幅值大幾個數(shù)量級，正交抑制系統(tǒng)等抗干擾技術措施的任何不完善，都可能引起一部分正交電勢轉化為同相干擾電勢，導致電磁流量計零點不穩(wěn)定，精度難以提高。在此情況下，低頻矩形勵磁技術明顯顯現(xiàn)出優(yōu)勢來。矩形 波 勵 磁技術既具有直流勵磁技術不產(chǎn)生渦流效應、變壓器效應(正交干擾)和同相干擾等優(yōu)點，又具有工頻正弦波勵磁基本不產(chǎn)生極化效應，便于信號放大處理，而能避免直流放大器零點漂移、噪聲、穩(wěn)定性等問題的優(yōu)點，具有較好的抗干擾性能，得以在電磁流量計中廣泛應用。低頻三值 矩形波勵磁技術采用工頻頻率的八分之一為周期，采用正零負零正的規(guī)律變化的勵磁波形。此項勵磁技術的最大特點是能夠通過零值勵磁時進行動態(tài)零點校正，進一步提高了零點穩(wěn)定性。另外，通過一個周期內的四次采樣值，近似認為極化電勢恒定，利用微處理器數(shù)值運算得以消除極化電勢的影響。(V)UT(s) 低頻三值矩形波勵磁示意圖在本課題中所采用的低頻三值矩形勵磁技術，采用低頻三值方波勵磁方式， Hz，使這些干擾基本被忽略，有利于零點測量自校，并提高儀表的準確度，同時采用周期間歇性工作，以降低功耗。勵磁電路由場效應管及控制電路構成。場效應管采用P2口可以控制場效應管的通斷以輸出勵磁電壓。場效應管采用2對互補增強型功率NMOS、PMOS管分別連接勵磁線圈的2個輸入端。P2口作為通用I／0口時，可以被配置成4種不同的I／O類型：標準8051模式、CMOS輸出模式、開漏極輸出模式、輸入模式?？梢栽O置成CMOS輸出模式而直接驅動場效應管。通過設置P2．p2．5電平的高低來控制場效應管的通斷，從而實現(xiàn)三值方波的輸出。 勵磁系統(tǒng)與單片機接口電路 供電模塊設計該系統(tǒng)需要電源提供兩種電壓，+5V和+21V。所以系統(tǒng)通過變壓器，把電壓調至與之接近的電壓，再通過穩(wěn)壓電源78L05把電源穩(wěn)至+5V和+15V。電路說明，單相橋式整流電路由四只二極管組成，其構成原理就是保證在變壓器負邊電壓U2的整個周期內，負載上的電壓和電流方向始終不變。為達到這一目的，就要在U2的正、負半周期內正確引導流向負載的電流。本課題所采用的就是單相橋式整流電路。 78L05描述:78L05是一種固定電壓三端集成穩(wěn)壓器,。此外它們還可以和其它功率轉移器件一起構成大電流的穩(wěn)壓電源,如可驅動輸出電流高達100毫安的穩(wěn)壓器。其卓越的內部電流限制和熱關斷特性使之特別適用于過載的情況。當用于替代傳統(tǒng)的齊納二極管電阻組的時候,其輸出阻抗得到有效的改善,其偏置電流大大減少。78L05特性:　　* 三端穩(wěn)壓器　　* 輸出電流可達到100mA　　* 無需外接元件　　* 內部熱過載保護　　* 內部短路電流限制* 從2004年底開始，提供的各類封裝形式，均為無鉛封裝產(chǎn)品。 電源電路 上電復位電路復位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復位信號。復位時必須使RST引腳加上持續(xù)兩個機器周期(即24個振蕩周期)的高電平。本文采用時鐘頻率為12MHz，每機器周期為1岬，則只需2岬以上時間的高電平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個機器周期執(zhí)行復位。本文采用按鍵復位電路。該電路除具有上電復位功能外，若要復位，只需按上圖中的RESET鍵，此時電源VCC在RsT端產(chǎn)生復位高電平。單片機復位期間不產(chǎn)生ALE信號，即ALE=1。表明單片機復位期間不會有任何取指操作。 復位電路 存儲功能的擴展－I2C總線(1) 在單片機應用系統(tǒng)設計中，由于單片機的I/O端口往往有復用功能，加之引腳數(shù)目的限制，在使用不同的功能時，I/O端口引腳可能不夠用。若所需I/O端口引腳數(shù)目較多則可以考慮進行I/O端口擴展。若所缺I/O端口引腳數(shù)目不多，則可以考慮將并行接口改串行接口；若線路板尺寸不允許，這時也需考慮將并行器件改為串行器件，因為串行器件引腳較少，體積較小。為了簡化集成電路之間的互連，Philips公司開發(fā)出一種標準外圍總線互連接口，稱為“集成電路間總線”或“內部集成電路總線”I2C（InterIC），I2C總線是一個兩線雙向串行總線接口標準。采用這種接口標準的器件只需要使用兩條信號線與單片機進行連接，就可以完成單片機與接口器件之間的信息交互。外圍存儲器本文選擇ATMEL公司AT24C XX系列的Ar24C32芯片，AT24C32是電可擦除串行EEPROM存儲器，簡稱I2 C總線式串行器件。串行器件不僅占用很少的資源和I／O線，而且體積大大縮小，同時具有工作電源寬、抗干擾能力強、功耗低、數(shù)據(jù)不易丟失(掉電數(shù)據(jù)不丟失)和支持在線編程等特點。I 2 C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線，它通過SDA(串行數(shù)據(jù)線)及SCL(串行時鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件，不管是單片機、存儲器、LED驅動器還是鍵盤接口。(2) 采用I2 C總線標準的單片機或IC器件，其內部不僅有I2C接口電路，而且將內部各單元電路按功能劃分為若干相對獨立的模塊，通過軟件尋址實現(xiàn)片選，可以減少器件片選線的連接。CPU不僅能通過指令將某個功能單元電路掛靠或摘離總線，還可對該單元的工作狀況進行檢測，從而實現(xiàn)對硬件系統(tǒng)的既簡單又靈活的擴展與控制。當串行時鐘線SCL為高電平時，串行數(shù)據(jù)線SDA發(fā)生從高電平向低電平的跳變作為總線的起始信號；當串行時鐘線SCL為高電平時，串行數(shù)據(jù)線SDA發(fā)生從低電平向高電平的跳變作為總線的停止信號。 AT24C32啟動停止時序圖（3）AT24C32支持12 C總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議，I2 C總線協(xié)議規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器，任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器，數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時鐘和所有起始停止信號的主器件控制的。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的模式。在本文中，單片機作為主器件，AT24C32作為從器件，在寫操作時，單片機是發(fā)送器，AT24C32是接收器；讀操作時，AT24C32是發(fā)送器，單片機為接收器。主器件通過發(fā)送一個起始信號啟動發(fā)送過程，然后發(fā)送它所要尋址的從器件的地址，8位從器件地址的高4位固定為1010，接下來的3位AAl、A0是AT24C32作為器件被主器件尋址時的地址引腳，對于單總線系統(tǒng)最多可尋址8片AT24C32器件，當這些引腳沒有連接時其默認值為0。地址指令的最低位是讀寫操作的控制位，為l時表示對從器件進行讀操作，為O時表示對從器件進行寫操作。在主器件發(fā)送起始信號和從器件地址字節(jié)后，AT24C32監(jiān)視總線將地址與從器件地址相比較，相符時響應一個應答，信號通過SDA線再根據(jù)讀寫控制位的狀態(tài)進行讀或寫操作。（4）AT4C32容量為4K，即4096字節(jié)(每個字節(jié)為8位)，地址空間為0000H．0FFFH，芯片內部劃分為128頁，每頁32字節(jié)，可以按字節(jié)寫入，也可以按頁寫入數(shù)據(jù)，芯片自帶32字節(jié)的頁緩沖器。主器件通過發(fā)送一個起始信號啟動發(fā)送過程，然后發(fā)送它所要尋址的從器件的地址，8位從器件地址的高4位固定為1010，接下來的3位AAl、。以下是從器件地址的格式如下：1010A2A1A0R/W