【正文】 供顯示器的一段和一位點(diǎn)亮?xí)r的電流各內(nèi)部功能寄存器含義如下:(1)停機(jī)寄存器(地址OCH):當(dāng)DO=0時(shí)，MAX721處于停機(jī)狀態(tài)。當(dāng)D0=1時(shí)，處于正常工作狀態(tài)。(2)顯示測(cè)試寄存器(地址OFH):當(dāng)DO=0時(shí)，MAX7219按設(shè)定模式正常工作。當(dāng)D0=1時(shí)，處于測(cè)試狀態(tài)。在該狀態(tài)下，不管MAX7219處于什么模式，全部LED將按最大亮度顯示。(3)亮度寄存器(地址OAH):亮度可以用硬件和軟件兩種方法調(diào)節(jié)。亮度寄存器中的DOD3位可以控制LED顯示器的亮度。(4)掃描界限寄存器(地址OBH):該寄存器中DOD3位數(shù)據(jù)設(shè)定值為07H,設(shè)定值表示顯示器動(dòng)態(tài)掃描個(gè)數(shù)位18。(5)譯碼方式寄存器(地址09H):該寄存器的8位二進(jìn)制數(shù)的各位分別控制8個(gè)LED顯示器的譯碼方式。當(dāng)高電平時(shí)，選擇BCDB譯碼模式，當(dāng)?shù)碗娖綍r(shí)選擇不譯碼模式(即送來數(shù)據(jù)為字型碼)。(6)內(nèi)部RAM 地址0108H分別對(duì)應(yīng)于DIGODIG7MAX7219驅(qū)動(dòng)8位以下LED顯示器MAX7219在驅(qū)動(dòng)8位以下LED顯示器時(shí)，它的DIN, CLK, LOAD端分別接單片機(jī)POP3口中的任意三條口線，注意在三條線上對(duì)地應(yīng)接幾十至幾百pF電容。在PO口作為DIN, CLK. LOAD信號(hào)線時(shí)還應(yīng)接1Okf左右的上拉電阻口在顯示器與微處理器連接線較長(zhǎng)時(shí)還應(yīng)考慮干擾的影響。MAX7219和單片機(jī)的連接如圖57所示。 MAX7219接口電路圖57單片應(yīng)用 單片7219驅(qū)動(dòng)8位LED的原理圖如圖57所示。圖57為一個(gè)靜態(tài)LED顯示器電路。該電路采用帶有高速串行接口的8位LED控制驅(qū)動(dòng)器7219進(jìn)行顯示驅(qū)動(dòng)。圖57 8位LED顯示驅(qū)動(dòng)電路 使用注意事項(xiàng) (1)7219上電后，內(nèi)部RAM清零。顯示前應(yīng)先將亮度寄存器、譯碼模式寄存器及數(shù)據(jù)寄存器賦值。 (2)7219應(yīng)連接共陰式LED顯示器，沒有用的LED顯示器位選引腳可以懸空不接。 (3)其顯示采用掃描方式，使用普通LED亮度可能不足，可選用高亮型號(hào)或超高亮型號(hào)。，應(yīng)使用適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電路。 (4)7219的RST復(fù)位端應(yīng)可靠地接到復(fù)位電路上去。上電復(fù)位信號(hào)寬度要求大于100ms。 (5)級(jí)聯(lián)時(shí)，如果驅(qū)動(dòng)的LED個(gè)數(shù)不足8的倍數(shù)，可把兩片驅(qū)動(dòng)器的掃描界線設(shè)置為相同的值。接口電路 報(bào)警電路 語音報(bào)警電路自動(dòng)撥號(hào)電路主要由模擬電路、脈沖鑒別、忙音解調(diào)和語音電路等部分組成。如圖7所示。當(dāng)警戒范圍內(nèi)出現(xiàn)移動(dòng)人體時(shí)，模擬撥號(hào)電路會(huì)根據(jù)單片機(jī)輸出的信號(hào)對(duì)電話機(jī)進(jìn)行自動(dòng)撥號(hào)。該部分電路主要由集成塊NE555和計(jì)數(shù)/時(shí)譯碼器CD4017以及晶體管和繼電器組成。話機(jī)的模擬摘機(jī)、模擬按下寄存輸出鍵和寄存位置鍵是通過繼電器觸點(diǎn)的閉合完成的。撥號(hào)后反饋回來的信號(hào)有三種：撥號(hào)音、忙音和回鈴音。若是忙音，系統(tǒng)將稍后重新?lián)芴?hào)；若為回鈴音，系統(tǒng)保存原狀，等待對(duì)方摘機(jī)；若為撥號(hào)音，則啟動(dòng)語音電路，送出預(yù)先錄制的語音信號(hào)。脈沖鑒別和忙音解調(diào)電路對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行鑒別。該部分由雙運(yùn)放LM358和解調(diào)器LM567組成。第一級(jí)解調(diào)器解調(diào)450Hz的撥號(hào)音信號(hào)。語音處理集成電路使用專用集成芯片T6668，外接一只256K位動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器41256，比特率選用32K。在對(duì)方摘機(jī)的條件下，錄音信號(hào)從19腳輸出，經(jīng)外功放放大作為報(bào)警語音信號(hào)向?qū)Ψ捷斔?。語音報(bào)警接口電路接口圖58圖 58 語音報(bào)警接口電路接口 T6668語音芯片介紹：T6668語音芯片是日本東芝公司推出的，原設(shè)計(jì)用語錄音電話系統(tǒng)，后來許多音系統(tǒng)都采用它，并已作為單片機(jī)的一種接口芯片。T6668共60個(gè)引腳，扁平封裝。T6668內(nèi)部無數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，需要外接動(dòng)態(tài)RAM（DRAM），以存儲(chǔ)大量的語音數(shù)據(jù)。它自身接口能力達(dá)256K位4即可接256位的DRAM4片共1M位。 T6668的工作方式T6668的工作方式有兩種：一種是手動(dòng)方式；一種是CPU方式。手動(dòng)方式指T6668外接開關(guān)、按鈕，以人工方式操作進(jìn)行錄音或放音工作。CPU方式即利用單片機(jī)CPU，通過命令對(duì)T6668實(shí)現(xiàn)操作與控制，不僅完全達(dá)到手動(dòng)控制功能，而且控制更加靈活方便。T6668的CPU方式共有9種命令：空操作指令：NOP；啟動(dòng)指令：START；停止指令：STOP；比特率設(shè)置命令：CNDT；段號(hào)指定指令：LABEL；讀起始地址指令：ADRD；錄音命令：REC；起始地址設(shè)置命令：ADLD1；終止地址設(shè)置命令：ADLD2。其中ADLDADLD2是三字節(jié)，其他均為單字節(jié)命令，使用T6668時(shí)，單片機(jī)要先把所用的命令字寫入T6668。 T6668的接口電路 T6668語音合成芯片在手動(dòng)方式和CPU 方式都可以和單片機(jī)構(gòu)成系統(tǒng)，但各有其特點(diǎn)。在手動(dòng)方式下，CPU主要對(duì)T6668原手動(dòng)操作口控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)T6668的管理。如存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展、錄音、放音、啟動(dòng)、停止等控制。而在CPU方式下，CPU直接參與對(duì)T6668的全部控制，除了控制原手動(dòng)操作口外，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)已錄制的語音進(jìn)行編輯、加工或由CPU系統(tǒng)的EPROM提供語音參數(shù)。 T6668與89C51的接口電路T6668語音芯片屬于DRAM型，外接動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，同類型還有UM510UM93520等芯片。另外還有SRAM型語音芯片，需要外接靜態(tài)存儲(chǔ)器，該類型芯片有UM5100、TC8830AF、TSP5220等。第六章 軟件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思想 主程序 主程序應(yīng)包括AT89C51本身的初始化。還包括有關(guān)標(biāo)志、暫存單元和顯示緩沖區(qū)清零、T0、INT0、INT1初始化、開中斷、溫度濃度顯示。 信號(hào)分析及調(diào)節(jié)PID參數(shù)的整定方法：在數(shù)字控制系統(tǒng)中，參數(shù)的整定是十分重要的，調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)的好壞直接影響到調(diào)節(jié)品質(zhì)。一般的生產(chǎn)過程都具有較大的時(shí)間常數(shù)，而數(shù)字PID控制系統(tǒng)的采樣周期要小的多，所以數(shù)字調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定，完全可以按照模擬調(diào)節(jié)器的各種參數(shù)整定方法進(jìn)行分析和綜合。但是，數(shù)字控制器與模擬調(diào)節(jié)器相比，即除了比例系數(shù)、積分時(shí)間T1和微分時(shí)間外，還有一個(gè)重要的參數(shù)采樣周期T。合理選擇采樣周期T，也是數(shù)字控制系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。采樣周期的確定由香農(nóng)（Shannon）采樣定理可知，當(dāng)采樣頻率的上限為fs2fmax時(shí)，系統(tǒng)可真實(shí)的恢復(fù)到原來的連續(xù)信號(hào)。采樣周期正確地選擇，香農(nóng)采樣定理給出了從采樣信號(hào)恢復(fù)連續(xù)信號(hào)的最低采樣頻率。實(shí)際上由于被控制對(duì)象的物理過程及參數(shù)的變化比較復(fù)雜，致使模擬信號(hào)的最高頻率很難確定，所以常以下述幾個(gè)方面考慮如何選取采樣周期T：①從調(diào)節(jié)品質(zhì)上看，希望采樣周期短，以減小系統(tǒng)純滯后的影響，提高控制精度。通常保證在95%的系統(tǒng)的過度時(shí)間內(nèi)，采樣6次～15次即可。②從快速性和抗干擾性方面考慮，希望采樣周期盡量短，這樣給定值的改變可以迅速地通過采樣得到反映，而不致產(chǎn)生過大的延時(shí)。③從計(jì)算機(jī)的工作量和回路成本考慮，采樣周期T應(yīng)長(zhǎng)些，尤其是回路控制時(shí)，應(yīng)使每個(gè)回路都有足夠的計(jì)算時(shí)間；當(dāng)被控對(duì)象的純滯后時(shí)間較大時(shí)，常選T=（1/41/8）。④ 從計(jì)算精度方面考慮，采樣周期T不應(yīng)過短，當(dāng)主機(jī)字長(zhǎng)較小時(shí)，若T過短，將使前后兩次采樣值差別小，調(diào)節(jié)作用因此會(huì)減弱。另外，若執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度較低，會(huì)出現(xiàn)這種情況，即新的控制量已輸出，而前一次控制卻還沒完成，這樣采樣周期再短也將毫無意義，因此T必須大于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)時(shí)間?？傊绊懖蓸又芷赥的因素很多，應(yīng)該針對(duì)不同情況選擇適當(dāng)?shù)牟蓸又芷赥。表61 采樣周期的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表被調(diào)量采樣周期（秒）備 注流量1～5優(yōu)選1秒壓力3～10優(yōu)選5秒液位6～8優(yōu)選7秒溫度15～20或選純滯后時(shí)間；串級(jí)系統(tǒng)，濃度15～20優(yōu)選18秒根據(jù)表61，系統(tǒng)的采樣周期選為15秒。從理論上講，采樣頻率越高，失真越小。但是從控制器本身而言，大都是依靠偏差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算的。采樣周期T太小時(shí)，偏差信號(hào)也會(huì)過小，此時(shí)計(jì)算機(jī)將會(huì)失去調(diào)節(jié)作用，采樣周期T過長(zhǎng)又會(huì)引起誤差。因此，采樣周期T必須綜合考慮。影響采樣周期T的因素有：（1）加至被控對(duì)象的擾動(dòng)頻率，擾動(dòng)頻率愈高，采樣頻率也應(yīng)響應(yīng)提高，即采樣周期縮短。（2）對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，主要是與被動(dòng)對(duì)象的純滯后及時(shí)間常數(shù)有關(guān)。當(dāng)純滯后比較顯著時(shí)，采樣周期T與純滯后時(shí)間基本相等。(3）數(shù)字控制器所使用的的算式極其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型。如采用大林算法及應(yīng)用啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，其采樣周期比較長(zhǎng)，而最快的無波紋系統(tǒng)及使用步進(jìn)電機(jī)等時(shí)采樣周期就比較短。(4)對(duì)象要求的控制質(zhì)量。一般來說，控制精度要求越高，采樣周期就越短，以減少系統(tǒng)的純滯后。采樣周期的選擇方法有兩種，一是計(jì)算法，二是經(jīng)驗(yàn)法。計(jì)算法由于比較復(fù)雜，特別是被控系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)難以確定，所以 工程上人們用的比較少。工程是人們應(yīng)用的最多的還是經(jīng)驗(yàn)法。所謂經(jīng)驗(yàn)法實(shí)際上就是一種湊試法。根據(jù)人們?cè)诠ぷ鲿r(shí)間中積累的經(jīng)驗(yàn)以及被控對(duì)象的特點(diǎn)、參數(shù)，先粗選一個(gè)采樣周期T，送入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)對(duì)被控對(duì)象的實(shí)際控制效果，反復(fù)修改T，直到滿意為止。6．2 流程圖 主程序流程圖，如圖61。 圖61 主程序流程圖 采樣程序流程圖，如圖62。 圖62 采樣程序流程圖 濾波程序流程圖（1） 數(shù)字濾波的優(yōu)點(diǎn)數(shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要增加硬設(shè)備，所以可靠性高，穩(wěn)定性好。數(shù)字濾波可以對(duì)頻率很低（）的信號(hào)實(shí)現(xiàn)濾波，克服了模擬濾波器的缺陷。模擬濾波器通常每個(gè)通道都有，而數(shù)字濾波器則可以多個(gè)通道共用，從而降低成本。數(shù)字濾波器可以根據(jù)信號(hào)的不同，采用不同的濾波方法或?yàn)V波參數(shù)，具有靈活、方便、功能強(qiáng)的特點(diǎn)。由于數(shù)字濾波器具有以上優(yōu)點(diǎn)，所以數(shù)字濾波在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得致函廣泛的應(yīng)用。（2）數(shù)字濾波的常用方法是：算術(shù)平均濾波程序、滑動(dòng)平均值濾波程序、擾平均值濾波（復(fù)合濾波）、程序判斷濾波。程序判斷濾波根據(jù)濾波方法不同，可分限幅濾波和限速濾波兩種：限幅濾波，限速濾波。（3） 幾種濾波方法比較以上介紹了幾種常用的數(shù)字濾波程序。隨著策機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字濾波方法將越來越完善，讀者可根據(jù)需要編寫出更多的數(shù)字濾波程序。每種濾波程序都有其各自的特點(diǎn)，可根據(jù)具體的測(cè)量參數(shù)進(jìn)行合理的利用。在具體選用濾波方法時(shí)需從幾個(gè)說方面加以考慮： 濾波效果一般說來，對(duì)于變比較緩慢的參數(shù)如溫度，可選用程序判斷濾波以及一階滯后渺茫 皮方法比較好：而對(duì)于變化較快的脈沖參靈敏，則可選用算術(shù)平均和加權(quán)平均濾波方法，而且極圈平均濾波方法比算術(shù)平均方法更好。濾波時(shí)間在考慮波波效果的前提下，應(yīng)盡量采用執(zhí)行時(shí)間比較短的程序，如果策機(jī)的時(shí)間允許，則可采用效果較好的復(fù)合濾波程序。需要說明的是，數(shù)字濾波固然是消除微機(jī)控制系統(tǒng)干擾的好方法，但一定要注意，并不是在任何一個(gè)系統(tǒng)種都需要進(jìn)行數(shù)字濾波。有時(shí)不適當(dāng)?shù)牟捎脭?shù)字濾波反而適得其反，造成不良影響。如在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，采用數(shù)字濾波有進(jìn)會(huì)把偏差值濾掉，因而使系統(tǒng)失去調(diào)節(jié)作用于。因此，在設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，要不要數(shù)字濾波，或者到底采用哪一種形式的濾波方法，一定要根據(jù)實(shí)驗(yàn)后確定，絕對(duì)不能照搬硬套。微機(jī)控制系統(tǒng)常直接放在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，會(huì)受到很嚴(yán)重的干擾，可以采用濾波的方法來消除干擾。這里采用中值濾波，就是連續(xù)三次取樣，取中間值作為本次取樣值。三次取樣值分別入在2CH，2DH，2EH中，取中間值放在累加器A中，同時(shí)也轉(zhuǎn)存在2AH單元內(nèi)，以備進(jìn)行溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換用。 圖63 濾波程序流程圖 PID算法流程圖圖64 PID算法流程圖 電機(jī)流程圖主要模塊有3個(gè)：時(shí)間確定模塊，按鈕處理模塊，火災(zāi)處理模塊。時(shí)間確定模塊就是要確定3個(gè)時(shí)間：防火門的全程下降時(shí)間，全程上升時(shí)間和防火門由頂下降到中位所需時(shí)間，但不包括發(fā)生火災(zāi)時(shí)防火門在中位的暫停時(shí)間。這3個(gè)時(shí)間是防火門運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)對(duì)防火門進(jìn)行具有一定智能動(dòng)態(tài)跟蹤和控制所必須的。按鈕處理模塊，就是要求當(dāng)按“上”、“下”、“?！比粹o中的任何一個(gè)時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)都能作相應(yīng)的處理?；馂?zāi)處理模塊，是當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)系統(tǒng)根據(jù)工作模式的預(yù)先設(shè)置，采用相應(yīng)的處理模式，以切斷火勢(shì)曼延的通道，并妥善解決被困人員的逃生問題。 時(shí)間確定模塊。 圖65 時(shí)間確定模塊首先，要靠人把接在PB4上的按鈕撥向“時(shí)間確定”一側(cè)，即通過PB4把低電平送入單片機(jī)。然后按“上”按鈕，使防火門上升到頂端；之后，再按“下” 按鈕，使防火門開始全程下降；防火門觸碰到底端的行程開關(guān)時(shí)，停。單片機(jī)的計(jì)時(shí)系統(tǒng)記下這一全程下降時(shí)間。再按“上”按鈕，使防火門開始全程上升，防火門觸碰到頂端的行程開關(guān)時(shí)，停。單片機(jī)的計(jì)時(shí)系統(tǒng)記下這一全程上升時(shí)間。再按“下”按鈕，防火門下降。當(dāng)防火門下降到我們認(rèn)為比較合理的可以作為“中位”的位置時(shí)，按下“停”按鈕，防火門停單片機(jī)計(jì)時(shí)系統(tǒng)記下這一從頂下降到中位的時(shí)間。“中位”不一定指的是門從頂?shù)降渍虚g的位置。對(duì)于一扇2M高的門來說，；?；馂?zāi)發(fā)生，煙霧二步降模式