【正文】 本部分將介紹 SED1520 的結(jié)構(gòu) 及功能。用來顯示所采集到的各通道數(shù)據(jù)，以及鍵盤輸入的報(bào)警數(shù)據(jù)。 12232A 液晶模塊 與 LED 顯示方式相比 , 液晶顯示器件具有工作電壓低、功耗小 、顯示信息量大、壽命長(zhǎng)、不產(chǎn)生電磁輻射污染 ,而且可顯示復(fù)雜的文字及圖形等優(yōu)點(diǎn) ,特別適合在低功耗設(shè)備中應(yīng)用 ,因此在移動(dòng)通訊、儀器儀表、電子設(shè)備、家用電器等方面有著日益廣泛的應(yīng)用。為防止鋰電池在芯片裝入系統(tǒng)前被耗盡， DS12887 在出廠時(shí)先關(guān)掉了其內(nèi)部的晶振，編程時(shí)必須首先給寄存器 A 的 DV2 DV1 DV0 位寫入 010 以打開晶振，然后讀寄存器 D 以檢查內(nèi)部鋰電池是否有效；接著根據(jù)需要對(duì)寄存器 A、 B 進(jìn)行設(shè)置。 寄存器 C： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 IRQF PF AF UF 0 0 0 0 寄存器 C 的內(nèi)容是周期中斷標(biāo)志位 PF、報(bào)警中斷標(biāo)志位 AF、更新結(jié)束中斷標(biāo)志位 UF 和中斷請(qǐng)求標(biāo)志位 IRQF，它們之間的關(guān)系為 IRQF=PF PIE+AFAIE+UF UIE，只要 IRQF 為 1， /IRQ 引腳輸出就保持低電平，讀寄存器 C 將清除所有標(biāo)志。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論 文 ) 第 19 頁 寄存器 A： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 UIP DV2 DV1 DV0 RS3 RS2 RS1 RS0 UIP 位當(dāng) 其為 0 時(shí)指示更新在 244μs 內(nèi)不會(huì)發(fā)生； DV2 DV1 DV0 當(dāng)其為 010 時(shí)，打開晶振，并允許時(shí)鐘開始計(jì)時(shí)； RS3 RS2 RS1 RS0 用于選擇周期中斷或輸出方波頻率，當(dāng)其分別為 0111000、 100 101 110 11 1111 時(shí)，對(duì)應(yīng)頻率為 512Hz、 256Hz、 128Hz、64Hz、 32Hz、 16Hz、 8Hz、 4Hz、 2Hz。其特點(diǎn)有如下幾 個(gè)方面： 可作為 IBM AT 計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘和日歷 在沒有外部電源的情況下可工作 10 年 自帶晶體振蕩器及電池 可以計(jì)算的 2100 年前的秒、分、小時(shí)、星期、日期、月、年七種日歷信息并帶閏年補(bǔ)償 用二進(jìn)制編碼或 BCD 碼代表日歷和鬧鐘信息 有 12 和 24 小時(shí)兩種制式， 12 小時(shí)帶有 AM 和 PM 提示 可以選用夏令時(shí)模式 可以應(yīng)用于 MOTOROLA 和 INTEL 兩種總線 數(shù)據(jù)和地址總線復(fù)用 內(nèi)建 128 字節(jié) RAM 14 字節(jié)時(shí)鐘控制寄存器 114 字節(jié)通用 RAM 可編程方波輸出 總線兼容中斷 (/IRQ) 三種可編程中斷 時(shí)間性中斷， 可產(chǎn)生每秒一次直到每天一次中斷 周期性中斷 122ms 到 500 ms 時(shí)鐘更新結(jié)束中斷 DS1288 其引腳 分配 如圖 36 所示。用戶可以根據(jù)查詢的結(jié)果來獲知各 I/O 口和定時(shí)器的狀態(tài)，從而決定程序的控制流向。讀出的一定是工作狀態(tài)，各端口狀態(tài)不能靠寫入來改變。 8155 狀態(tài)字的格式如圖 35 所示。狀態(tài)寄存器只使用 7 位，最高位 D7 空出 不用。 中斷允許設(shè)置要進(jìn)行允許中斷的設(shè)置，才可以從中斷請(qǐng)求線上向 CPU 發(fā)出中斷申請(qǐng)信號(hào)。這是因?yàn)?8155 只需向命令狀態(tài)寄存器寫一個(gè)控制命令，沒有第二個(gè)控制字，也就沒有設(shè)立特征位的必要。 8155 的工作方式控制字格式如圖 34 所示。其地址分配如表 34所示： 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論 文 ) 第 15 頁 表 34 8155 端口地址分配表 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 選擇端口 0 0 0 命令 /狀態(tài)寄存器 0 0 1 端口 A 0 1 0 端口 B 0 1 1 端口 C 1 0 0 定時(shí)器低 8 位 1 0 1 定時(shí)器高 8 位 若是對(duì) 8155 的存貯器進(jìn)行讀寫操作，則不必作初始化工作，只需使 IO/M ＝1 即可。 8155 沒有專門用來區(qū)分內(nèi)部端口的地址輸入線。 A 口和 B 口是否工作在中斷方式，除了由 C 口的方式?jīng)Q定是否提供聯(lián)絡(luò)信號(hào)之外，還要在初始化中規(guī)定是否允許 A 口或 B 口中斷。當(dāng)外設(shè)接收并處理完數(shù)據(jù)后，發(fā)出STB 負(fù)脈沖，在變 STB 高之后使 INTR 有效，開始申請(qǐng)中斷，即要求 CPU 發(fā)出下一個(gè)數(shù)據(jù)。讀取數(shù)據(jù)完畢后 (RD 信號(hào)上升沿 )，使 BF 信號(hào)恢復(fù)低電平，一次數(shù)據(jù)輸入結(jié)束。在 STB 信號(hào)恢復(fù)為高電平時(shí)， INTR 信號(hào)變高，向 CPU 申請(qǐng)中斷。在輸入和輸出操作時(shí)，聯(lián)絡(luò)信號(hào)的意義和作用有所不同。當(dāng) C 口工作于 ALT3或者 ALT4 方式時(shí)，可以為 A 口及 B 口提供對(duì)外的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。 8155 的 C 口可以設(shè)置成四種工作方式中的一種，即可以設(shè)為輸入方式、輸出方式、 A 口的控制端口 (只用 C 口三條線，還有三條線為輸出方式 )以及作為 A口和 B 口的控制端口。 二、 8155 I/0 口的工作方式 8155 的 A 口和 B 口都可以工作在輸入方式或輸出方式。 RESET：復(fù)位信號(hào)。 TOUT：定時(shí)器輸出。 TIN：定時(shí)器輸入。 WR ：寫信號(hào)。 RD ：讀信號(hào)。 CE ：片選信號(hào)。因此，只需把這兩者直接相連就可以了。 CPU 通過這 8 條線向 8155 傳送低 8 位地址和 8位數(shù)據(jù)信號(hào)。使用時(shí)，只須將 ALE 引腳和 MCS51 芯片的 ALE 信號(hào)直接相連，就能取得所需的控制信號(hào)。若 IO/M =0，則選擇存貯器；否則，若 IO/M＝ 1，就選擇 I/0 口。 8155 的引腳安排及功能應(yīng)反映以上特點(diǎn)。它的內(nèi)部帶有地址鎖存器，因此，可以和 P0 口直接連接。另外，8155 和 MCS5l 單片機(jī)的連接十分簡(jiǎn)單，甚至不需要一般 MCS51 擴(kuò)展連接中所需的 8D 鎖 存器。因此，它可以彌補(bǔ)市場(chǎng)上缺少的256B 靜態(tài) RAM，從而可滿足 MCS51 系統(tǒng)外擴(kuò) 256 字節(jié) RAM 的需要。 8155 并行 I/O 口擴(kuò)展 模塊 圖 33 8155 引腳圖 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論 文 ) 第 13 頁 。正因?yàn)樗俣鹊?，在?CPU 接口時(shí)要求采用查詢方式或者中斷方式。當(dāng)通道被選中時(shí)，模擬開關(guān)的輸出應(yīng)該和該通道的模擬輸入盡量一致，以避免模擬失真。 8 位模擬開關(guān)的地址輸入和輸入通道的關(guān)系見表 31。 VCC 電源電壓。和轉(zhuǎn)換速率有關(guān)，時(shí)鐘信號(hào)頻率越高，轉(zhuǎn)換速率越快，一般取 500KHZ。 CLOCK 時(shí)鐘信號(hào)。轉(zhuǎn)換一開始， EOC 信號(hào)變低，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí) EOC 返回高電平。高電平有效時(shí)把三個(gè)通道地址信號(hào)送入地址鎖存器，并經(jīng)譯碼器得到地址輸出，以選擇相應(yīng)的模擬輸入通道。加上正脈沖之后， A/D 轉(zhuǎn)換才開始。輸出為 8 位數(shù)字量 DB7DB0。 0809 可以處理 8 路模擬輸出信號(hào)。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論 文 ) 第 11 頁 ADC0809 模塊 圖 32 ADC0809 引腳圖 ADC0809 引腳 如圖 32 所示，它 是 CMOS 工藝的比較型 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，目前在 8 位微機(jī)系統(tǒng)中廣泛使用。 6. 中斷系統(tǒng) MCS51 具備較完善的中斷功能，有五個(gè)中斷源 (兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷 )，可基本滿足不同的控制要求，并具有 2 級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。這時(shí)就需要采用串行通信。 5. 全雙工串行口 SBUF 并行通信一次 可以傳送 8 位或者更多位的數(shù)據(jù)，傳送的速度也快，但是需要的傳輸線的數(shù)目也多。 3) 可以按照規(guī)定的定時(shí)或計(jì)數(shù)值，當(dāng)定時(shí)的時(shí)間或者計(jì)數(shù)終止時(shí)，發(fā)出中斷申請(qǐng)，以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的定時(shí)或計(jì)數(shù)控制。 2) 計(jì)數(shù)器模值是可變的，當(dāng)然計(jì)數(shù)的最大值是有一定限制的，這取決于計(jì)數(shù)器的位數(shù)。使用定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)控制，則 CPU 不必通過等待來實(shí)現(xiàn)延時(shí)，就可以提高 CPU 的效率。 8031內(nèi)部 256 個(gè)字節(jié)被分為兩個(gè)區(qū)域： 00~7FH 是真正的 RAM 區(qū)，可以讀寫各種數(shù)據(jù)，而 80H~FFH 是專門用作 21 個(gè)特殊功能寄存器（ SFR）的區(qū)域。它不但能夠隨時(shí)讀取已存放在其各個(gè)存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)，而且還能夠隨時(shí)寫入新的信息。 CPU 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。 MCS51 系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分以下幾個(gè)部分 : 1. 中央處理器 中央處理器 (CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，主要由運(yùn)算器和控制器組成 運(yùn)算器由 8 位 算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 ALU（ Arithmetic Logic Unit）、 8 位累加器ACC（ Accumulator）、 8 位寄存器 B、程序狀態(tài)字寄存器 PSW（ Program Status Word） 、 8 位暫存寄存器 TMP1 和 8 位暫存寄存器 TMP2 等組成。 單片機(jī)控制模塊 單片機(jī)控制模塊采用 MCS51 單片機(jī)，芯片為 8031，其引腳如圖 31 所示。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論 文 ) 第 9 頁 第三章 系統(tǒng)主要硬件配置 控制系統(tǒng)主要硬件介紹 由系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)可知，控制系統(tǒng)主要用到的硬件模塊有： 單片機(jī)控制模塊，ADC0809 模塊， 8155 I/O 擴(kuò)展模塊， DS12887 時(shí)鐘模塊， LCM12232A 液晶模塊。 4) 控制 模塊 ，對(duì)溫度、液位、壓力、流量進(jìn)行恒定控制，并且在超出報(bào)警 上限或下限是提供聲光報(bào)警。 2) A/D 采樣及信號(hào)轉(zhuǎn)換 模塊 ，將從傳感器采集到的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并且輸出數(shù)字信號(hào)。 9) 流量傳感器模塊，主要用于液位信號(hào)的采集及其電信號(hào)輸出。 7) 液位傳感器模塊，主要用于液位信號(hào)的采集及其電信號(hào)輸出。 5) LCM12232A 液晶模塊，主要用于文字和數(shù)據(jù)顯示。 3) 8155 I/O 擴(kuò)展模塊 ， 由于系統(tǒng) I/O 資源有限，必須進(jìn)行 I/O 口擴(kuò)展。 各個(gè)模塊及功能如下： 1) 單片機(jī)控制模塊，是系統(tǒng)的核心，主要用于系統(tǒng)運(yùn)算和控制。 6） 本系統(tǒng)要求具有模擬量采集， A/D 轉(zhuǎn)換，參數(shù)輸入， LCD 顯示，時(shí)鐘日歷顯示，自動(dòng)報(bào)警等功能。 5） 能夠進(jìn)行液位的控制。 4） 能夠進(jìn)行流量恒定控制，使輸出流量恒定。 3） 能夠進(jìn)行恒壓控制，使水箱壓力輸出恒定。當(dāng)溫度高了的時(shí)候控制繼電器停止加熱，當(dāng)溫度低了的時(shí)候打開繼電器加熱?？?慮到工業(yè)水箱的通用功能和實(shí)際設(shè)計(jì)需要，本系統(tǒng)應(yīng)該具有如下功能： 1） 是一個(gè)獨(dú)立的控制模塊，應(yīng)該具有抗外界干擾能力，并且安裝方便。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論 文 ) 第 6 頁 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 總體功能設(shè)計(jì)分析 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是以工業(yè)水箱作為模型 （其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 21） ，基于單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)其溫度，液位，壓力，流量進(jìn)行控制。 5. 單片機(jī)在人類生活中的應(yīng)用 自從單片機(jī)誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機(jī)、電冰箱、電子玩具、收錄機(jī)等家用電器配上單片機(jī)后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機(jī)在這種系統(tǒng)中往往作為一個(gè)終端機(jī)，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)上，對(duì)現(xiàn) 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論 文 ) 第 5 頁 場(chǎng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量和控制。 4. 單片機(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用 在比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機(jī)系統(tǒng)。例如，在工業(yè)測(cè)控、航空航天、尖端武器、機(jī)器人等各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，都可以用單片機(jī)作為控制器。單片機(jī)作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可大大提高機(jī)器的自動(dòng)化、智能化程度。它的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1. 單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測(cè)量的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。特別是 I C、 SPI 等串行總線的引入，可以