【正文】 00000D I 0 D I 7C SX F E RW R 1W R 20 8 3 2V c cI L EV R E FR f bI o 1I o 2A G N DD G N D+V c c8 0 3 1P 0 P 7P 2 7W RV s s。 具體按鍵功能如圖 319 所示 。采用軟件查詢方法來設(shè)計，低電平有效，各按鍵開關(guān)均采用上拉電阻，確保在按鍵斷開時各 I/O 口用確定的高電平。 27 圖 317 0832和 8031連接示意圖 圖 318 RC5電動執(zhí)行器 3． 3 外圍設(shè)備電路的設(shè)計 外圍電路的設(shè)計包括鍵盤電路的設(shè)計 和 顯示器電路的設(shè)計 。典型應(yīng)用在與蝶閥、球閥、旋塞閥及其它旋轉(zhuǎn)類閥門的配套。其圖如圖 3－ 18 所示 。即， DAC0832 的口地址為 7FFFH。 其中， CS 和 XFER 都與 8031 的高地址線 P27 相連。它適用于系統(tǒng)只有一路 D/A 轉(zhuǎn)換或雖然是多路轉(zhuǎn)換但不要求同步輸出時采用。 AGND：模擬信號地，最好與基準(zhǔn)電壓共地。 Vcc：電源輸入端，可在 +5 +15V 范圍內(nèi)。 Ｉ out2 ： D/A 轉(zhuǎn)換器電流輸出 2端，Ｉ out2 +Ｉ out1 =常數(shù)。當(dāng) XFER =0， WR2 =0 時，輸入寄存器狀態(tài)傳入 8位 DAC 寄存器中。 XFER ：數(shù)據(jù)傳送控制，低電平有效。 WR1 ：第一級輸入寄存器寫選通控制，低電平有效。 CS ：片選端，當(dāng) CS 為低電平時，本芯片被選中。 一、 DAC0832 的結(jié)構(gòu) [21] DAC0832 的結(jié)構(gòu) 引腳如圖所示 316所示。 如圖 315 所示， 由 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC080 I/V 變換電路和β射線傳感器夠成了本系 統(tǒng)的輸入通道。適合紙張定量設(shè)計的要求。 檢測電路的設(shè)計如下圖 314 所示。測量線路常用振動電容器調(diào)制的高輸入阻抗靜電放大器。如果電流的正 確范圍是 010mA，就能正確得到 05V電壓，滿足設(shè)計要求，其結(jié)構(gòu)圖如 313 所示。 有源 I/V變換主要是利用有源器件運算放大器和電阻組成 [18]。 I/V 變換分為無源 I/V 變換， 有源 I/V 變換和專用I/V轉(zhuǎn)換電路。 312 ADC0809和 8031的連接圖 三、 V/I 變換電路的設(shè)計 D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE117 4L S 3 73I N 026m s b 2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714l s b 2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f ( )16E N A B L E9S T A R T6r e f ( + )12C L O C K10A D C 08 0 9E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D108 03 1C L K3D2SD4CD1Q5Q61 / 2 7 4 L S 7 4 A+ 24 為了提高了信號遠(yuǎn)距離傳送過程中的抗干擾能力， 減少了信號的衰減，另一方面也為了與檢測儀表連接提供方便，采用電流傳送信號。使 ALE、START 有效，鎖存通道號并啟動 A/D 轉(zhuǎn)換。圖 312 為 8031 單片機與 ADC0809 接口圖，該電路即 采用 查詢方式。 IN1 IN5 IN6 ADDB ALE EOC 22 27 28LSB REF(－ ) OK CLK 1 28 2 27 3 26 4 25 5 24 6 23 7 22 8 21 9 20 10 19 11 18 12 17 13 16 14 15 IN2 IN3 IN4 IN7 IN0 ADDA ADDC START 21MSB 23 24 25 26 VCC REF(+) GND 23 表 311 被選的通道號 INT0 INT1 INT2 INT3 INT4 INT5 INT6 INT7 CBA 000 001 010 011 100 101 110 111 的技術(shù)指標(biāo)有： 單一電源， +5V 供電，模擬輸入范圍為 05V 分辨率為 8位 最大不可調(diào)誤差： ADC0809177。 一、 A/D 轉(zhuǎn)換器 [15] 本系統(tǒng)的 A/D 轉(zhuǎn)換器采用 ADC0809。 圖 39 8031最小系統(tǒng) 3． 2 輸入輸出通道的設(shè)計 微型計算機控制系統(tǒng)是用于工業(yè)現(xiàn)場的控 制裝置，其中一個重要環(huán)節(jié)就是聯(lián)系微型計算機和生產(chǎn)過程的輸入輸出通道。當(dāng)采用 6MHz時鐘時， CR取 22uF、 R1 取 220 歐姆、 R2取 1K 歐姆可靠的上電復(fù)位及手動復(fù)位。 復(fù)位電路如圖 38所示。表 38 中各寄存器復(fù)位時的狀態(tài)決定了單片機內(nèi)有關(guān)功能部件的初始狀態(tài)。由表中可以看出，復(fù)位時 SP=07H，而 4 個 I/O 端口 P0P3 的引腳均為高電平，這在某些控制應(yīng)用中，要考慮 P0P3引腳的高電平對接在這些引腳上外部電路的影響。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為擺脫死鎖狀 態(tài)，也需按復(fù)位鍵使RST引腳為高電平使 8031重新啟動 [14]。 3． 1． 5 復(fù)位系統(tǒng)的設(shè)計 復(fù)位是單片機的初始化操作，只需給 8031 的復(fù)位引腳 RST 加上大于 2 個機器周期（即 24 個時鐘振蕩周期）的高電平就可使 8031 復(fù)位。但反過來運行速度快對存儲器的要求速度也就越高，對印制電路板（也稱印刷電路板）的工藝 要求也越高，即要求線間的寄生電容要小；晶振和電容應(yīng)盡可能安裝的與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定、可靠的工作。晶振的振蕩范圍通常是在 之間。 圖 36 內(nèi)部時鐘 振蕩電路 c 1 c 2 XTAL 1 XTAL 2 MCS 51 至內(nèi)部時鐘電路 20 電路中的電容 C1和 C2典型值通常選擇為 30 pF 左右。 MCS51 單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該增益反向放大器的輸入端為芯片引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2 。 程序存儲器有單獨的地址編號，雖然與數(shù)據(jù)存儲器地址重疊，但不會被占用；用單獨的控制信號和命令，程序存儲器的指令，數(shù)據(jù)讀取控制不同數(shù)據(jù)存儲器的 RD 控制和 MOVX 指令，而是由 PSEN 控制，讀取數(shù)據(jù)用 MOVC 查表指令。當(dāng) EA=0 時，只訪問外部程序存儲器，不論片內(nèi)有無程序存儲器，因此在擴展并開始使用外部程序存儲時 ，必須是 EA 接地。 ALE 用于鎖存 P0 口輸出的低 8 位地址數(shù)據(jù)的控制線。 PSEN 用于片外程序存儲器的“讀”數(shù)控制。系統(tǒng)擴展用控制線有 WR， RD， PSEN， ALE， EA。 如圖 35 所示 8031 訪問外部程序存儲器所使用的控制信號有： ALE 低 8 位地址鎖存控制； PSEN 外部程序存儲器“讀取”控制。當(dāng) PSEN 有效時，把 27128 中的指令送上 P0 口線。使用片外存儲器， EA 必須接地 。 NC ：無用端。 Vcc ： +5V，芯片的工作電壓輸入端。 PGM ：編程時，加編程脈沖的輸入端。 D7D0：數(shù)據(jù)線引腳。 A015：地址線引腳。 74LS373 作為 8031 外部的一個擴展輸入口，接口電路如圖 33所示。 OE Q0 D0 D1 Q1 Q2 D2 D3Q3 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 Vcc Q7 D7 D6 Q6 Q5 D5 D4 Q4 LE 17 （ 2） LE=0 時，觸發(fā)器時鐘無效，則 Qin+1 =Qin (鎖存不會改變 ) 根據(jù)分析可知： OE 接地，長期處于兩態(tài)。 LE— 脈沖使能控制端 （ 1）若 LE=1 時，各觸發(fā)器可根據(jù)輸入（ Di） 改變輸出（ Qi）。 （ 2）若 OE =0 時，鎖存器開放輸出（ 2態(tài)） Q7～ Q0→ A7～ A0(低 8 位地址 )。 使用 74LS373（三態(tài)八 D 鎖存器）作為低 8 位地址（ A7～ A0） 鎖存器，控制信號為 ALE，輸入地址信號來自 I/O 口 P0，其引腳圖如 圖 32所示。然后作為數(shù)據(jù)總線 D7～ D0。 I/O 接口 P0 為雙向數(shù)據(jù)總線（ D7～ D0） 和低 8位地址 (A7～A0)利用分時操作，來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)總線和地址總線的 [28]。 74LS373 在 MCS― 51 的 8031 單片機中，為用戶提供 16 位地址總線。 16 3． 1． 2 地址鎖存器 74LS373 程序存儲器擴展時需要一 個 地址鎖存信號。因此在擴展外部程序存儲器，必須 使 EA 接地。因此，它可用作對外輸出信號的時鐘，或用于定時目的。 ALE（地址鎖存控制）：當(dāng)訪問外部程序存儲器時，用于鎖存 P0 口輸出的低 8位地址數(shù)據(jù)總線，通 常 ALE 在 P0 口輸出地址期間用下降沿控制鎖存信號來鎖存地址數(shù)據(jù)。若采用外部時鐘振蕩 器時，該引腳接受時鐘振蕩器的信號，即把此信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。如果采用外接晶體振蕩器是，此引腳應(yīng)接地。該引腳內(nèi)部是一個反向放大器的輸入端。 2個時鐘引腳也可外接獨立的晶體振蕩器。 （ 2） VSS（ 20 引腳）：接地。 二、電源及時鐘引腳 電源引腳 電 源引腳接入單片機的電源。連接外部存儲器時作為高 8位地址線，在編程和校驗時接收高地址和信號。 P1 口： 8位準(zhǔn)雙向 I/O 端口，為用戶使用的 I/O 口線，在編程和校驗時接低8位地址，任一位可以獨立地輸入 /輸出。 3． 1． 1 8031 單片機的引腳結(jié)構(gòu) 8031 單片機為 40引腳芯片如圖 31所示，按其功能可分為三部分 [27]： 圖 31 8031 的引腳結(jié)構(gòu) 一、 I/O 口引腳 P0 口： 8位雙向 I/O 端口，連接外部存儲器時作為低 8位地址和 8位數(shù)據(jù)線。 3． 1 8031 單片機的最小系統(tǒng) 控制系統(tǒng)采用功能較強的 MCS51 系列中的 8031 單片機 。 圖 23 系統(tǒng)總方框圖 顯 示 器 鍵 盤 8 0 3 1 最 小 系 統(tǒng) D/A轉(zhuǎn)換器 電動執(zhí)行器 A/D 轉(zhuǎn)換器 電源 I/V轉(zhuǎn)換 報警系統(tǒng) 傳感器 14 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 硬件系統(tǒng)是控制單元與機械系統(tǒng)、各種檢測元件相連接的接口電路。因此我們選用蜂鳴器報警。 2． 3． 3 報警系統(tǒng) 在單片機測控系統(tǒng)發(fā)生故障或處