【正文】 減確定參數(shù)選擇加X 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，通過按鍵。 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)。 (3) 準(zhǔn)確輸出按鍵值（或鍵號(hào)），以滿足跳轉(zhuǎn)指令的要求。 (2) 有可靠的邏輯處理辦法。 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。 中國礦業(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。 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。 中國礦業(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。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。 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)的過程，也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過程，即一條條執(zhí)行的指令的過程，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下來，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。 P1 口 只做 I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 ，當(dāng)?shù)刂房偩€。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）。 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) EA/Vpp:內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源。 ① RST（ Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。 (2) PSEN:外 ROM 讀選通信號(hào)。 ① ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址。 : (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。 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)行讀寫操作。 80C51 單片機(jī)的堆棧位于片CY AC F0 RS1 RS0 OV _ P 中國礦業(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 單元開始。 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。 （ 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。 *P：奇偶校驗(yàn)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 表示無溢出。 *RS1 和 RS0：工作寄存器組選擇，如下表所示。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。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。 ALU 主要用于完成二進(jìn)制數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，并通過對(duì)運(yùn)算結(jié)果的判斷影響程序狀態(tài)字寄存器 PSW 中有關(guān)通道 0 驅(qū)動(dòng)器 通道 2 驅(qū)動(dòng)器 RAM地址鎖存器 RAM 通道0 鎖存器 通道2 鎖存器 ROM/ EPROM B 寄存器 程序地址寄存器 緩沖器 PC遞增器 程序計(jì)數(shù)器PC 數(shù) 據(jù) 指 針DPTR VCC 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)。 8051 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 時(shí)鐘電路 SFR 和 RAM ROM CPU 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 并行端口 中斷系統(tǒng) 串行端口 系 統(tǒng) 總 線 時(shí)鐘源 T0 T1 P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 18 圖 單片機(jī)的內(nèi)部組成 8051 單片機(jī)的 CPU CPU就是中央處理器，是單片機(jī)的核心部件，它完成各種運(yùn)算和控制操作， CPU由運(yùn)算器和控制器兩部分組成。 （ 7）中斷控制系統(tǒng)。 （ 5）四個(gè) 8 位可編程的并行 I/O端口，每個(gè)端口既可作輸 入，也可作輸出。 （ 3）片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 ROM。 8051 單片機(jī)的基本組成 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 17 圖 8051 單片機(jī)的基本組成 一個(gè) 8051 單片機(jī)包含下列部件 （ 1）一個(gè) 8 位微處理器 CPU。在實(shí)際應(yīng)用中，針對(duì)不同的需求要選擇合適的單片機(jī)，選擇單片機(jī)時(shí)要注意下幾點(diǎn)： (1)單片機(jī)的基本性能參數(shù)； (2)單片機(jī)的增強(qiáng)功能； (3)單片機(jī)的存儲(chǔ)介質(zhì)； (4)芯片的封裝形 式； (5)芯片工作溫度范圍符合工業(yè)級(jí)、軍品級(jí)還是商業(yè)級(jí)； (6)單片機(jī)的工作電壓范圍； (7)單片機(jī)的抗干擾性能好； (8)單片機(jī)開發(fā)是否支持高級(jí)語言以及編程環(huán)境要好用易學(xué)； 根據(jù)上面的原則和本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，我們選擇了 8051 單片機(jī)作為主控模塊的核心芯片。 對(duì)于明確的應(yīng)用對(duì)象，選擇功能過少的單片機(jī)，會(huì)無法完成控制任務(wù)，中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 16 達(dá)不到要求；選擇功能過強(qiáng)的單片機(jī)，則會(huì)造成資源浪費(fèi)，使產(chǎn)品的性能價(jià)格比下降。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造 就一批又計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。由于單片機(jī)的廣泛使用，因而銷量極大，各大公司的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)更加使其價(jià)格低廉，其性能價(jià)格比極高。為了提高速度和運(yùn)行效率，單片機(jī)已經(jīng)開始使用RISC 流水線和 DSP 等技術(shù)。芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入 /輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 (2) 體積小、價(jià)格低、易于產(chǎn)品化 應(yīng)用系統(tǒng)的印制板減小、安裝簡單方便、接插件減少。 看單片機(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，大致有： 低功耗 CMOS 化 微型單片機(jī) 主流與多品種共存 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 15 單片機(jī)的特點(diǎn) (1) 控制性能好、可靠性高 可對(duì) I/O 端口直接操作，位操作能力更是其它計(jì)算機(jī)無法比擬的。競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果是為單片機(jī)應(yīng)用工程師提供更廣闊的選擇空間，而最終受益的是單片機(jī)產(chǎn)品的消費(fèi)者。隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增長，開發(fā)新產(chǎn)品的思路上以前那種過多注重價(jià)格因素而使新產(chǎn)品開發(fā)上不了檔次的弱點(diǎn)有所改善，開始注意使用當(dāng)前最先進(jìn)的單片機(jī)開發(fā)高檔次產(chǎn)品。這么多種單片機(jī)能進(jìn)入中國市場(chǎng)，這就說明了我們的應(yīng)用工程師已經(jīng)能夠綜合各類單片機(jī)的性能、價(jià)格等方面的一些因素，并結(jié)合實(shí)用對(duì)象進(jìn)行 選擇。韓國及我國臺(tái)灣省的一些公司在引進(jìn)美國技術(shù)的基礎(chǔ)上，以低價(jià)位的兼容產(chǎn)品搶占中國的市場(chǎng)。 總體上看，美國著名公司的單片機(jī)技術(shù)仍處于領(lǐng)先的地位，特別是在高端產(chǎn)品方面，高性能的新穎的單片機(jī)不斷的推出。因此我們需要學(xué)好、掌握 MCS51 系列單片機(jī)技術(shù)?！拔⒖刂破鳌钡姆Q謂更能反應(yīng)單片機(jī)的本質(zhì)。片上還有 8 路 10 位 ADC、 1 路 PWM 輸出及高速 I/O 部件等。芯片內(nèi)集成： 16 位 CPU、8K 字節(jié) ROM、 232 字節(jié) RAM、 5 個(gè) 8 位并口、 1 個(gè)全雙工串行口、 2 個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器?，F(xiàn)在 MCS51 已成為公認(rèn)的單片機(jī)經(jīng)典種類 。尋址范圍 64K，并有控制功能較強(qiáng)的布爾處理器。 特點(diǎn)：存儲(chǔ)器容量小，尋址范圍?。ú淮笥?4K），無串行接口，指令系統(tǒng)功能不算強(qiáng)。 單片機(jī)的發(fā)展過程 （ 1） 單芯片微機(jī)的形成階段 Intel 公司在 1976 年推出了 MCS48 系列單片機(jī)。 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 13 主控模塊 單片機(jī) 單片機(jī)的定義 單片機(jī)是一種把處理器 CPU、只讀存儲(chǔ)器 ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、多種 I/O 口等功能集成到一塊芯片上的完善而小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 ，結(jié)構(gòu)簡單，易于維修。 P,I,D 三個(gè)參數(shù)和參數(shù)的設(shè)定值。 設(shè)計(jì)四個(gè)按鍵，第一個(gè)控制 PID 參數(shù)，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，再做四位的數(shù)碼管顯示電路，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，通過按鍵來修改這些數(shù)值。 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 12 3 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)整體方案 電 源 電 路按 鍵 電 路復(fù) 位 ， 晶振 電 路