【正文】 所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要求：軟件和硬件配合相適，對(duì)硬件的許多部件應(yīng)該有保護(hù)作用，并且軟件設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、明確。為了設(shè)備完善，在設(shè)備選擇中一 定要考慮到抗干擾的問(wèn)題。 抗干擾問(wèn)題在任何一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中都是必須考慮的問(wèn)題。 最后可能造成的干擾就是人為的誤操作或者系統(tǒng)信號(hào)中瞬間的不穩(wěn)定給系統(tǒng)帶來(lái)的干擾。 其次，對(duì)于電源擾動(dòng)帶來(lái)的干擾，設(shè)置了濾波電容。ｓ 。響應(yīng)時(shí)間一般為數(shù) 181。 ② 光電耦合器的發(fā)光二極管是電流驅(qū)動(dòng)器件，動(dòng)態(tài)電阻很小，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)外的噪音干擾信號(hào)形成低阻抗旁路，所以具有很強(qiáng)的抑制噪音能力。并能承受 2022 伏以上的高壓，因而被耦合的兩個(gè)部分可以自成系統(tǒng)，也不需要“共地”。本系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的原因主要有：繼電器動(dòng)作中電火花產(chǎn)生造成的干擾，電 源擾動(dòng)產(chǎn)生的干擾，還有就是外部信號(hào)瞬間波動(dòng)或錯(cuò)誤信號(hào)也可能給系統(tǒng)帶來(lái)一定的干擾。 內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 41 第六章 抗干擾問(wèn)題 所謂干擾，是指由于某種干擾源產(chǎn)生，并通過(guò)一定途徑，侵入電器裝備或調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，對(duì)裝備或系統(tǒng)的正常工作造成某種程度影響的一些動(dòng)態(tài)瞬變訊號(hào)或誤差訊號(hào)。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率、輸出的穩(wěn)定性大小以及振蕩電路起振速度有少許影響， CX1 和 CX2 可在 20pf~100pf 之間取值，但是在 30pf~60pf 時(shí)，振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。 圖 57 8031 時(shí)鐘產(chǎn)生電路 這是一種最常用的時(shí)鐘方式，采用外接晶體和電容組成并聯(lián)諧振回路。它利用芯片內(nèi)部的振蕩電路在 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩，用示波器可以觀察到 XTAL2 引腳輸出的時(shí)鐘信號(hào)。 MCS51 單片機(jī)的時(shí) 鐘產(chǎn)生方式有兩種：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。 內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 40 繼電器選擇 JTX—— 1 型小型繼電器。圖 （ 1） 所示電路為利用光電耦合器連接成的驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作電路，當(dāng) 的電平被清為低電平時(shí)，在發(fā)光二極管中產(chǎn)生電流，于是在對(duì)應(yīng)端產(chǎn)生電流，經(jīng) 7407 驅(qū)動(dòng)后，使 1C 線圈帶電，按照指令的要求動(dòng)作。 精密電源 系統(tǒng)中有好多處用標(biāo)準(zhǔn)電壓的地方，標(biāo)準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路圖如下 ： 內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 39 圖 55（ 1） 電壓產(chǎn)生電路 圖 55（ 2） 5V 電壓產(chǎn)生電路 電路（ 1）為產(chǎn)生 標(biāo)準(zhǔn)電壓的穩(wěn)壓電路，其輸出送入 ADC0809 的 IN1 端，供檢測(cè) ADC0809 工作是否正常（ 模 擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量對(duì)應(yīng)于 80H） 電路（ 2）產(chǎn)生 +15V 和 +5V 工作電源， W7800 系列為穩(wěn)壓管，同 2 個(gè)電容構(gòu)成穩(wěn)壓電路，控制系統(tǒng)中所有需要 +5V 或 +15V 電壓的地方，都由此電路提供。因而為了使系統(tǒng)正常工作，我們要把外部模擬量的輸入轉(zhuǎn)換為小于 5V 的電壓。但是這個(gè)控制電壓并不能滿足微型計(jì)算機(jī)正常工作的電壓要求。經(jīng)過(guò)兩個(gè) D 觸發(fā)器后，8031 的 ALE 信號(hào)的時(shí)鐘頻率就變成了 500KHz，也就能滿足 ADC0809 的時(shí)鐘頻率要求了。其電路圖如下： 圖 52 四分頻電路結(jié)構(gòu)圖 本電路采用 D 觸發(fā)器進(jìn)行分頻。 ADC0809 的選通信號(hào)的是由 8031 的 ALE 信號(hào)來(lái)?yè)?dān)負(fù)的。 若 8031 執(zhí)行指令有誤，則不能在 內(nèi)調(diào)用 PUL 程序，而使 123 輸出高電平，此時(shí) 555定時(shí)器接成的多諧振蕩器開始震蕩，形成方波，方波的正半周加至 8031的 RESET端時(shí)，使 8031 復(fù)位， 8031復(fù)位要 2 個(gè)機(jī)器周期，即 2us因而要求 方波正半周持續(xù)時(shí)間大于 2us，在設(shè)計(jì)中，方波正半周時(shí)間 T2=（ 68K+32K） ** =2us 所以滿足要求。因而只要保證 123處于暫穩(wěn)態(tài)，就可以使之一直輸入低電平，使 555 定時(shí)器接成的多諧振蕩器處于復(fù)位狀態(tài)，從而使 8031的 RESET端處于低電平，也就能保證 8031 系統(tǒng)的正常復(fù)位了。 本設(shè)計(jì)自動(dòng)復(fù)位電路采用“看門狗”電路，它的作用就是當(dāng) CPU 執(zhí)行程序的時(shí)候，每一段時(shí)間內(nèi)有軟件向看門狗電路發(fā)一個(gè)信號(hào)。所以要設(shè)計(jì)自動(dòng)復(fù)位電路。為了避免這一情況發(fā)生，我們接入 560Ω 電阻，可以使進(jìn)入 8031的電流在其允許的安全范圍內(nèi)。當(dāng)某個(gè) LED的另一端接上低電平的時(shí)候，二極管即會(huì)發(fā)光，我們也就知道系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，從而知道內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 35 系統(tǒng)下一步工作。每一路代表一種狀態(tài)。 系統(tǒng)中需要做出報(bào)警顯示的有圖中幾種情況。共陰極 LED顯示塊的發(fā)光二極管陰極共地。 LED顯示塊是發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。這兩種顯示器的成本低廉，配置靈活，與單片機(jī)接口方便。方法是等待按鍵釋放之后，再進(jìn)行按鍵功能的處理操作。根據(jù)前面介紹的掃描法，進(jìn)行逐行置 0 掃描，最后定位按鍵位置。其方法為，在判斷有鍵按下后，用軟件延時(shí)的方法延時(shí)10ms，再判斷鍵盤狀態(tài)，如果仍為有鍵按下狀態(tài)，則認(rèn)為有一個(gè)確定的鍵按下，否則當(dāng)作按鍵抖動(dòng)處理。其方法為 PC 口低 4 位輸出全為 0，讀 PA 口狀態(tài)，內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 34 若 PA0~PA7 為全 1，則說(shuō)明鍵盤無(wú)鍵按下；若不全為 1，則說(shuō)明鍵盤有鍵按下。 本設(shè)計(jì)中用延時(shí) 10ms 子程序進(jìn)行軟件消抖；通過(guò)設(shè)計(jì)處理標(biāo)志來(lái)區(qū)分閉合鍵是否已處理過(guò)；用計(jì)算機(jī)方法得到鍵碼，高 4 位代表行，低 4 位代表列。 8255A 的 A0， A1 端分別接與地址線 A0， A1 上， CS 與 相接， WR 、 RD 分別與 8031 的 WR 和 RD 相連。而在執(zhí)行鍵入命令或處理鍵入數(shù)據(jù)過(guò)程中，CPU 將不在響應(yīng)鍵入要求，直到 CPU 返回重新掃描鍵盤為止。本設(shè)計(jì)采用編程掃描。其原則是既要保證能及時(shí)響應(yīng)按鍵操作，又要不過(guò)多占用 CPU 的工作時(shí)間。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤掃描只是 CPU 的工作內(nèi)容之一， CPU 在忙于各項(xiàng)工作任務(wù)時(shí)，如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。所以，在應(yīng)用系統(tǒng)中經(jīng)常還需要擴(kuò)展片外 I/O 通道。 圖 42 8031 與 6264 連接圖 8031 并行 I/O 口的擴(kuò)展 對(duì) 8031 芯片而言，因?yàn)閮?nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器而需外接存儲(chǔ)器芯片，這就占用了P0 口和 P2 口 ，以作為數(shù)據(jù)和地址總線。 16264 由 74LS138 的輸出 3Y 來(lái)控制片選信號(hào)：其地址為 4000H~5FFFH。 8031 單片機(jī)的 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 擴(kuò)展 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在擴(kuò)展時(shí)，其地址信號(hào)與擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器是一樣的，高八位地址由P2 口提供，低八位地址由 P0 口經(jīng)鎖存器提供 。 12764 由 74LS138 的輸出 0Y 來(lái)控制片選信號(hào)：其地址為 0000H~1FFFH。對(duì) 8031 而言，應(yīng)接低電平，因?yàn)樗鼪](méi)有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 PSEN 為外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，用以控制外部存儲(chǔ)芯內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 32 片的輸出允許引腳。單片機(jī)的 EA 端接地， PSEN 端與外部程序存儲(chǔ)器的輸出允許 OE 連接， ALE 端與鎖存器 CLK 端連接。單片機(jī)的 P0 口和 P2 的 16 根 I/O 線輸出地址信號(hào)。單片機(jī)是系統(tǒng)擴(kuò)展有程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、 I/O 口擴(kuò)展、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器擴(kuò)展、中斷系統(tǒng)擴(kuò)展以及其他特殊功能擴(kuò)展。 內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 31 第四章 8031 單片機(jī)的擴(kuò)展 通常情況下，采用 8031 的最小應(yīng)用系統(tǒng)最能發(fā)揮單片機(jī)體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。只要在 DR 端加上低電平，輸出端 oV 便立即被置成低電平，不受其他輸入端狀態(tài)的影響。 內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 30 圖 313 555定時(shí)器工作原理圖 它由比較器 C1 和 C2 基本 RS 觸發(fā)器以及集電極開路輸出的泄放三極管 Td 三部分組成。下面是 74LS123 的引腳排列圖和真值表： 內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 29 圖 312 74LS123 外部引腳排列圖 表 36 74LS123 譯碼表 555 定時(shí)器 555 定時(shí)器是一種多用途的單片集成電路，利用它能極方便的接成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。真值表如下： 表 35 741B373 的真值表 再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 74LS123 它是 DC 觸發(fā)的多諧振蕩器，其特點(diǎn)是有三種方法控制輸出脈沖的寬度，基本脈沖時(shí)間通過(guò)選擇外部定時(shí) 器電阻和電容值來(lái)確定，一旦觸發(fā)，基本脈沖寬度可通過(guò)對(duì)門控低電平作用（ A）或高電平作用（ B）的輸入端的觸發(fā)使之延長(zhǎng)，或直接清除方法使之縮小。 它的外部引腳和內(nèi)部功能框圖如下 圖 39 74LS373 外部引腳排列圖 圖 310 74LS373 工作原理框圖 內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 28 圖 311 74LS373 引腳圖 74LS373 八所儲(chǔ)器是透明的 D 型鎖存器，即當(dāng)允許端（ G ）是高電平時(shí)， Q 輸出跟隨數(shù)據(jù) D 輸入，當(dāng)允許端（ G ）為低電平時(shí)，輸出端將被鎖存在已經(jīng)建立起的數(shù)據(jù)電平上。 譯碼器 74LS138 通過(guò)對(duì) 8031單片機(jī)的 ， ， 三位地址譯碼，由 74LS138 的輸出來(lái)控制各片選信號(hào)。 內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 25 圖 36 8255A 定義工作方式 0 控制字格式 由控制字中 D4D3D1D04 位的不同取值可定義方式 0 的 16 種工作方式的組合，如表所示。它只完成簡(jiǎn)單的并行輸入 /輸出操作， CPU 可從指定 端口輸入信息，也可向指定端口輸出信息。 圖 35 8255A 置位 /復(fù)位控制字格式 B． 工作方式 （ 1）工作方式 0：這是 8255A 中各端口的基本輸入 /輸出方式。通過(guò)定義工作方式控制字可將 3 個(gè)端口分別定義為 3 種 不同方式的組合，當(dāng)將端口 A 定義為方式 1 或方式 2 或?qū)⒍丝?B 定義為方式 1 時(shí)，要求使用端口 C 的某些位作控制用，這時(shí)需要使用一個(gè)專門的置位 /復(fù)位控制字來(lái)對(duì)控制端口 C 的各位分別進(jìn)行置位 /復(fù)位操作。 用戶可用軟件來(lái)分別定義 3 個(gè)端口的工作方式，可使用的控制字由定義工作方式控制字和置位 /復(fù)位控制字。 表 32 8255A 的讀寫操作控制 A1 A0 RD WR CS 操作 0 0 0 1 0 端口 A? CPU 0 1 0 1 0 端口 B? CPU 1 0 0 1 0 端口 C ? CPU 0 0 1 0 0 CPU ? 端口 A 0 1 1 0 0 CPU ? 端口 B 1 0 1 0 0 CPU ? 端口 C 1 1 1 0 0 CPU ? 控制寄存器 1 1 0 1 0 非法操作 1 1 0 數(shù)據(jù)總線浮空 1 未選該 8255A，數(shù)據(jù)總線浮空 5． 8255A 芯片的控制字及其工作方式 8255A 中各端口可有三種基本工作方式：方式 0—— 基本輸入 /輸出方式；方式 1—— 選通輸入 /輸出方式；方式 2—— 雙向傳送方式。 A1A0=00，選擇端口 A； A1A0=01，選擇端口 B； A1A0=10，選擇端口 C； 內(nèi)蒙 古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 23 A1A0=11，選擇控制字寄存器。 RESET 有效時(shí)，清除 8255A 中所有控制字寄存器內(nèi)容，并將各端口置成輸入方式。 （ 3） RESET—— 復(fù)位信號(hào)。由 CPU 輸入， RD 有效，表示 CPU 讀 8255A，應(yīng)由 8255A 向 CPU 傳送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息。由 CPU 輸入，通常由端口的高位地