【正文】 要選擇集成度高、抗干擾能力強(qiáng)功耗小 的電子器件。 單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)主要包括以下四個(gè)方面的內(nèi)容 。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電磁干擾控制的一般方法 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的干擾源分為內(nèi)部干擾源和外部干擾源。 。 電磁干擾的形成因素 電池干擾由電磁干擾源發(fā)射經(jīng)過(guò)耦合途徑傳輸?shù)奖桓蓴_設(shè)備（敏感設(shè)備）因此形成電磁干擾的要素有：電磁干擾源、傳輸通到、敏感設(shè)備。一方面，這是由于當(dāng)前電子技術(shù)正朝著高速、高靈敏度、高集程度方面發(fā)展，增加了現(xiàn)代電子設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生電磁干擾的可能性；另一方面，使用隨著自動(dòng)化技術(shù)裝備的廣泛使用，形成了電子設(shè)備和大功率強(qiáng)電設(shè)備在同一場(chǎng)合共存和使用的局面，惡化了電子電路工作的外部電磁環(huán)境。 圖 數(shù)碼管與單片機(jī)接口 抗干擾電路設(shè)計(jì) 隨著強(qiáng)電弱電設(shè)備在通信計(jì)算機(jī)自動(dòng)化等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符。動(dòng)態(tài)方式顯示時(shí)，各數(shù)碼管分時(shí)輪流選通，要使穩(wěn)定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時(shí)刻只選通一位數(shù)碼 管。通常各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起由 8位的 I/O口控制。 4. 動(dòng)態(tài)顯示接口 動(dòng)態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管。較小的電流即可獲得較大的亮度。 3. 靜態(tài)顯示接口 靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。共陰極數(shù)碼管的 8個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。 2. 數(shù)碼管工作原理 共陽(yáng)極數(shù)碼管的 8個(gè)發(fā)光二級(jí)管的陽(yáng)極（二極管正端）連接在一起。 電烤箱溫度控制系統(tǒng) 18 圖 矩陣式鍵盤與單片機(jī)接口 LED 顯示器接口電路 常用的 LED 顯示器有 LED 狀態(tài)顯示器（俗稱發(fā)光二極管） LED 七段顯示器（俗稱數(shù)碼管和 LED 十六段顯示器，發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)顯示；數(shù)碼管用于數(shù)字顯示； LED 十六段顯示器，用于字符顯示） 1．?dāng)?shù)碼管結(jié)構(gòu) 數(shù)碼管由 8個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱字段）構(gòu)成，通過(guò)不同組合可用來(lái)顯示數(shù)字 09.字符 AF 及小數(shù)點(diǎn)“ .”。 定時(shí)掃描方式就是每隔一段時(shí)間對(duì)鍵盤掃描一次，它利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生一定時(shí)間的定時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到就產(chǎn)生定時(shí)溢出中斷， CPU 響應(yīng)中斷后對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，并左有鍵按下時(shí)，識(shí)別出該鍵，再執(zhí)行該鍵的功能程序定時(shí)掃 為提高 CPU 工作效率，可采用中斷掃描工作方式其工作過(guò)和如下：當(dāng)無(wú)鍵接下時(shí)，CPU 處理自己的工作，當(dāng)有鍵接下時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求， CPU 轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤掃描子程序，并識(shí) 別鍵號(hào) 。其中，矩陣式鍵盤有以下幾種工作方式： 編程掃描是 CPU 完成其他工作的空余時(shí)間，調(diào)用鍵盤掃描子程序來(lái)響應(yīng)鍵盤輸入的要求，在執(zhí)行鍵功能程序時(shí)， CPU 不再響應(yīng)鍵輸入要求，直到 CPU 重新掃描鍵盤為止。矩陣式鍵盤中，行列式分別電烤箱溫度控制系統(tǒng) 17 連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端，行式通過(guò)二伴電阻接到 +5V 上，當(dāng)無(wú)鍵按下時(shí)，行式于高電平狀態(tài)，當(dāng)有鍵按下時(shí)，行列式將貫通，此時(shí) 掃 描方式的硬件電路與編程掃描方式相同 。去抖有硬件和軟件兩種方法，硬件方法通常采用通過(guò) RS 觸發(fā)器連接按鍵除抖，軟件方法采用昝方法除抖，其過(guò)程是在檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，進(jìn)行一個(gè) 10ms 左右的昝程序后，若該鍵仍保持閉合狀態(tài)，則確認(rèn)該鍵處于討債狀態(tài)，同理，在檢測(cè)到該鍵釋放后，也應(yīng)珠步驟進(jìn)行確認(rèn)，從而可消除抖動(dòng)的影響。 (a)二線式接法 (b)三線式接法 (d)四線式接法 圖 的接法 鍵盤及顯示電路的設(shè)計(jì) 鍵盤接口電路 1. 鍵盤的工作原理 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，按鍵都是以開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)設(shè)置控制功能或能入數(shù)據(jù)的，鍵的半合與否，反映在電壓上就是呈高電平或低電平，如果高電平表示斷開(kāi)的話，那么低電平就是表示閉合，所以通過(guò)電平 的高代狀態(tài)的檢測(cè)，使可以克認(rèn)按鍵接下與否 。 熱電阻力傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)有： A 測(cè)量精度高，熱電阻材料的電阻溫度特性穩(wěn)定，重復(fù)性好，不存在熱電偶參比端誤差問(wèn)題 B測(cè)量范圍較寬，尤其在 低溫方面 C易于在自動(dòng)測(cè)量或遠(yuǎn)距離測(cè)量中使用 常用的熱電陰材料有鉑、銅、鎳、鐵等 熱電阻的測(cè)量電路及應(yīng)用 電烤箱溫度控制系統(tǒng) 16 熱電阻常用接入電橋使用引出線有兩、三線式和四線式幾種形式。 C 1300。 C。 熱電阻利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度升高而增大的特性來(lái)來(lái)進(jìn)行了溫度測(cè)量的，常用測(cè)量范圍為 20。 將被測(cè)量變化轉(zhuǎn)換成熱生電動(dòng)勢(shì)的傳感器 稱熱電式傳感器、熱電式傳感器可將溫度及溫度相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電量輸出、熱電式傳感器有熱電阻、熱敏電阻、熱電效方式等各種類型 。 C其他環(huán)境參數(shù)：包括抗 D 結(jié)構(gòu)方面：名手外形尺寸質(zhì)量、殼體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等 E 要裝連接方面：包括安裝方式、饋成、電纜等 （二）改善傳感器性能的技術(shù)途經(jīng) A差動(dòng)技術(shù) B平均技術(shù) C零示法和微差法 D閉環(huán)技術(shù) E屏蔽隔離子干擾抑制 F補(bǔ)償修正技術(shù) G穩(wěn)定性處理。 4)環(huán)境參數(shù)指標(biāo) A 溫度指標(biāo)包括工作溫度范圍、溫度誤差、溫度漂移、溫度系數(shù)、熱滯后等。 C 精度有關(guān)指標(biāo)： 包括精度（誤差）、重復(fù)性、線性、滯后、靈敏度誤差、閥值穩(wěn)定性、 漂移等。 （一）傳感器的技術(shù)性能指標(biāo) 1） 傳感器的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) A 量程指標(biāo)：包括測(cè)量范 圍、過(guò)載能力等。傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。傳感器的靜態(tài)特性是在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)工作條件測(cè)定的。靜態(tài)量指?jìng)鞲衅鞯妮斎肓课怀绦驙顟B(tài)信號(hào)或變化及其緩慢的準(zhǔn)靜態(tài)信號(hào)；動(dòng)態(tài)量指?jìng)鞲衅鞯妮斎肓繛橹芷谛盘?hào)、瞬變信號(hào)或隨機(jī)信號(hào)等時(shí)間變化的信號(hào)。目前傳感器技術(shù)的發(fā)展方向主要有開(kāi)發(fā)新型傳感器，開(kāi)發(fā)新材料，采用新工藝，集成化多功能化與智能化等幾個(gè)方面。 生物傳感器是一種利用生物活性物質(zhì)的選擇性來(lái)識(shí)別和測(cè)定生物化學(xué)物質(zhì)的傳感器。 化學(xué)傳感器是利用電化反應(yīng)原理，把無(wú)機(jī)和有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的成分。 傳感器按其工作原理可分為物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器三大類 。它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量。 被測(cè)量 → 敏感元件 → 轉(zhuǎn)換元件 → 轉(zhuǎn)換電路 → 電量 圖 傳感器組成框圖 敏感元件，它是直接感受被測(cè)量并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一種量的元件。 傳感器一般由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成。傳感器是獲取自然、生產(chǎn)、科研領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。接線圖見(jiàn)附圖。 電烤箱溫度控制系統(tǒng) 13 圖 運(yùn)算放大器電路圖 理想運(yùn)算放大器的特性： ① 開(kāi)環(huán)增益 Ad 無(wú)限大； ② 輸入阻抗無(wú)限大； ③ 輸出阻抗 Z為 0； ④ 輸入電壓的失調(diào)電壓 rf為； ⑤ 帶寬無(wú)限大； ⑥ 上述 ① — ⑤ 的特性不隨環(huán)境溫度的變化而變化； A 反饋型 號(hào)放大電路 B 加法放大電路 C 減法放大電路 D 積分電路 E對(duì)數(shù)放大電路F 乘法器電路 G 除法器電路 H比較器電路 I 整流器電路 J 限頻器電路 K 數(shù)據(jù)放大器電路 L 弱電流放大器 M 電荷放大器電路 三 集成運(yùn)算放大器概述 在信號(hào)的放大，信號(hào)的運(yùn)算（加、法、乘、除、對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)、平方、開(kāi)方），信號(hào)的處理（濾波、調(diào)制）以及波形的產(chǎn)生和變換的單元中，運(yùn)算放大器是它們的核心部分， 由多級(jí)直接耦合放大電路組成的，主要有，總體，偏置電路、單位 增益轉(zhuǎn)換、電平轉(zhuǎn)移、恒流反饋、消振補(bǔ)償?shù)冉M成，主要參數(shù)有：差模開(kāi)環(huán)增益（或差模 開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)） AUD、共模開(kāi)環(huán)增益 AUC、共模抑制比 KCMR、輸入失調(diào)電壓 Vi0 失調(diào)電壓溫度系數(shù)aUi0=dUi0/dT\輸入失調(diào)電流 Ii0=I1I，失調(diào)電流溫度系數(shù) aI10=dI10/dT，單位增益寬帶 fBWG、轉(zhuǎn)換速率 Sr以及其他參數(shù)。有很大的靈活性，因此它們不僅僅電子模擬計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵部件，而且在自動(dòng)控制系統(tǒng)測(cè)量裝置中得到廣泛應(yīng)用。 運(yùn)算放大器是一種具有高放大倍數(shù)，深度負(fù)反饋的直流放大器。它與前述交流放大器的區(qū)別是交流放大器級(jí)與級(jí)之間加了三個(gè)隔離直電流電容（即耦合電容）而直流放大器級(jí)與級(jí)之間沒(méi)有這個(gè)電路，故直流放大器又稱直接耦合放大器 二 運(yùn)算放大器電路 在直流差動(dòng)放大器的輸入端子輸出端之間跨接各種網(wǎng)絡(luò)（如電阻 R電容 C等），使構(gòu)成用來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)組合和運(yùn)算的運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器通常是由放大電路組成，輸入級(jí)（第一級(jí)）由 晶體管 T1和 T2 組成差動(dòng)放大鏡電路 T3 和 T4 是 T1和 T2 的有源負(fù)載。傳感器的 信號(hào)放大，根據(jù)具體情況可采用分立元件放大器（晶體管放大器）和集成元件放大器（運(yùn)算放大器）兩種。 2. 數(shù)據(jù)的傳輸方式 A 定時(shí)傳輸方式 B 查詢方式 電烤箱溫度控制系統(tǒng) 12 C 中斷方式 圖 ADC0809 與單片機(jī)的連接 放大器電路設(shè)計(jì) 傳感器是將待測(cè)的物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。只要把三位地址寫入 0809 中的地址鎖存器就實(shí)現(xiàn)了模擬通道選擇。該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可以作為中斷請(qǐng)求信號(hào)時(shí)使用。通常使用頻率為 500KHZ 的時(shí)鐘信號(hào)。 電烤箱溫度控制系統(tǒng) 11 圖 ADC0809 引腳功能圖 ④、 START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。另外，在 A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)種中，模擬量輸入的值不應(yīng)變化太快，因此，對(duì)變化速度快的模擬量在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。 輸出鎖存器用于存放和輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量 。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì) A、 B、 C三個(gè)地址供進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇。 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)（如 圖 ） 。當(dāng) 74LS373 用作地址鎖存器時(shí)，應(yīng)使 OE 為低電平，此時(shí)鎖存使能端 C 為高電平時(shí)，輸電烤箱溫度控制系統(tǒng) 10 出 Q0~Q7 狀態(tài)與輸入端 D1~D7 狀態(tài)相同；當(dāng) C 發(fā)生負(fù)的跳變時(shí)，輸入端 D0~D7 數(shù)據(jù)鎖入 Q0~Q7。 鎖存端 LE 由高變低時(shí)，輸出端 8 位信息被鎖存，直到 LE 端再次有效。 74LS373 74ls373 是常用的地址鎖存器芯片，它實(shí)質(zhì)是一個(gè)是帶三態(tài)緩沖輸出的 8D觸發(fā)器，在 單片機(jī) 系統(tǒng)中為了擴(kuò)展外部 存儲(chǔ)器 ， 通常需要一塊 74ls373 芯片 . 圖 74ls373 引腳圖 (1)1 腳是輸出使能 (OE),是低電平有效 ,當(dāng) 1腳是高電平時(shí) ,不管輸入 1 1 1 18 如何 ,也不管 11 腳 (鎖存控制端 ,G)如何 ,輸出 2(Q0)、 5(Q1)、 6(Q2)、9(Q3)、 12(Q4)、 15(Q5)、 16(Q6)、 19(Q7)全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài) (或者叫浮空狀態(tài) )。計(jì)算機(jī)只能識(shí)別和執(zhí)行機(jī)器語(yǔ)言指令。復(fù)位分為上電復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。即單字節(jié)單機(jī)器周期指令、單字節(jié)雙機(jī)器周期指令、單字節(jié)四機(jī)器周期指令，雙字節(jié)單機(jī)器指令、雙字節(jié)雙機(jī)器周期指令和三字節(jié)雙機(jī)器周期指令。圖 2 26所示。 P3 口的輸出驅(qū)動(dòng)由與非門 3 和 V1 組成，比 P0、 P P2 口結(jié)構(gòu)多 了一個(gè)緩沖器 口除了可為通用準(zhǔn)雙向 I/O 接口外，每一根線還具有第二功能。其具有通用 I/O 接口或高 8 位地址總線輸出兩種功能，所以其輸出驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)比 P1 口輸出驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)多了一個(gè)輸出模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) MUX 和反相器 。 口。 P1口為準(zhǔn)雙向口，它在結(jié)構(gòu)上與 P0口的區(qū)別在與輸出驅(qū)動(dòng)部分。 P0 口 是一個(gè)三態(tài)雙向口，可作為地址 /數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口，也可作為通用 I/O接口。 如圖 。 單片機(jī)的并行 I/O 端口 AT89C51 單片機(jī)有 4 個(gè) 8 位并行 I/O 端口（ P0、 P P P3）每個(gè)端口都各有 8 條I/O口線，每條 I/O 口線都獨(dú)立地用作輸入輸出，在具有片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中， P2口送出高 8位地址， P0 口分時(shí)送出低 8位地址和 8 位數(shù)據(jù)。 ④ EA/VPP 片外程序存儲(chǔ)器選用端。 ② PSEN 片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端低電平有效。 P3 口的每一個(gè)引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。 P3口除作為準(zhǔn)雙向口使用外。 ④ P3 口： 統(tǒng)稱為 P3口。也可 作為片外存儲(chǔ)器的高 8位地址線。是 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口線。 P1口作為通用的 I/O口使用。 ② P1 口： 統(tǒng)稱為 P1口。在不接片外存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展 I/O 口時(shí)，可作為準(zhǔn)雙向輸入 /輸出口。 ① PO 口： 統(tǒng)稱為 PO 口是 8 位雙向 I/O 口線。對(duì) CHMOS 單片機(jī) XTAL1 腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端， XTAL2 腳空不接。 XTAL2:接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。 主電源引腳兩根： VCC 接 +5V 電源正端； VSS 接 +5V電源地端。同時(shí)受到引 腳數(shù)目的限制，所以有部分引腳具有第二功能。但為 44 個(gè)引腳，其中 4 個(gè)引腳是不使用的。 AT89C51 單片機(jī) 40 個(gè)引腳及總線結(jié)構(gòu)圖如下所示。用來(lái)協(xié)調(diào)單片機(jī)各部分正常工作。它先以主振頻率為基準(zhǔn)發(fā)出 CPU的時(shí)序?qū)χ噶钸M(jìn)行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號(hào)。狀態(tài)寄存器共有進(jìn)位標(biāo)志位 C