【正文】 48路驅動4路驅動PA0PA7+5VPB4PB7PB0PB3接地圖27 鍵盤與顯示電路但在本次設計中，按鍵較少，故而選擇獨立式按鍵。先逐位查詢每根I/O口線的輸入狀態(tài)，如某一根I/O口線輸入為低電平，則可確認該I/O口線所對應的按鍵已按下，然后，再轉向該鍵的功能處理程序。當I/O口線內(nèi)部有上拉電阻時，外電路可不接上拉電阻。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O口線，因此，在按鍵較多時，I/O口線浪費較大，不宜采用。獨立式按鍵是直接用I/O口線構成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態(tài)。在本系統(tǒng)中，雖然只有四個按鍵，但考慮到系統(tǒng)外部電路已經(jīng)比較復雜了，采用軟件去抖方式。為了克服按鍵觸點機械抖動所致的檢測誤判，必須采取去抖動措施，可從硬件、軟件兩方面予以考慮。閉合穩(wěn)定鍵按下前沿抖動后沿抖動圖25 按鍵觸點的機械抖動在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導致判斷出錯。機械式按鍵再按下或釋放時，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩(wěn)定下來。按鍵結構與特點微機鍵盤通常使用機械觸點式按鍵開關，其主要功能是把機械上的通斷轉換成為電氣上的邏輯關系。對于一組鍵或一個鍵盤，總有一個接口電路與CPU相連。鍵輸入原理在單片機應用系統(tǒng)中，除了復位按鍵有專門的復位電路及專一的復位功能外，其它按鍵都是以開關狀態(tài)來設置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。編碼鍵盤主要是用硬件來實現(xiàn)對鍵的識別，非編碼鍵盤主要是由軟件來實現(xiàn)鍵盤的定義與識別。目前，微機系統(tǒng)中最常見的是觸點式開關按鍵。 按鍵的分類按鍵按照結構原理可分為兩類，一類是觸點式開關按鍵，如機械式開關、導電橡膠式開關等；另一類是無觸點開關按鍵，如電氣式按鍵，磁感應按鍵等。針對數(shù)碼管顯示亮度偏低的情況，可采用提高掃描速度（如由20ms改為10ms）,或適當延長單只數(shù)碼管導通的時間（如導通延時時間由1ms改為2ms）等措施來彌補，但其帶來的后果是顯示程序占用CPU的時間更多，導致CPU利用率更加下降。根據(jù)圖中IO/、與單片機的連接可知，可以確定命令/狀態(tài)字A口、B口、C口、計數(shù)值低8位寄存器及高6位和方式寄存器地址分別為：0100H、0101H、0102H、0103H、0104H、0105H 。以單片機內(nèi)部RAM的30H~35H單元作為顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，六位數(shù)碼管段碼的獲取及每位數(shù)碼管的顯示時間均由顯示子程序完成；采用定時器中斷方式實現(xiàn)動態(tài)掃描，每隔20ms掃描一次，每位數(shù)碼管點亮的時間為1ms。由8155的A口控制段碼輸出，C口控制位碼輸出，采用定時器中斷方式實現(xiàn)動態(tài)掃描，每隔20ms掃描一次，每位數(shù)碼管點亮的時間為1ms。用MCS51系列單片機構建數(shù)碼管動態(tài)顯示系統(tǒng)時常采用8155可編程I/O擴展接口。采用動態(tài)顯示方式比較節(jié)省I/O口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時，CPU要依次掃描，占用CPU較多的時間。通常，各位數(shù)碼管的段選線相應并聯(lián)在一起，由一個8位的I/O口控制；各位的位選線（公共陰極或陽極）由另外的I/O口線控制。每個數(shù)碼管的8個字段分別與一個8位I/O口地址相連，I/O口只要有段碼輸出，相應字符即顯示出來，并保持不變，直到I/O口輸出新的段碼。2．靜態(tài)顯示接口1）靜態(tài)顯示概念靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時，相應的發(fā)光二極管恒定導通或恒定截止。ALT4：A口、B口為選通輸入/輸出。ALT3：A口為選通輸入/輸出，B口為基本輸入/輸出。在ALT1～ALT4的不同方式下，A口、B口及C口的各位工作方式如下：ALT1：A口，B口為基本輸入/輸出，C口為輸入方式。當C口作為狀態(tài)控制信號時，其每位線的作用如下：PC0：AINTR（A口中斷請求線）PC1：ABF（A口緩沖器滿信號）PC2：（A口選通信號）PC3：BINTR（B口中斷請求線）PC4：BBF（B口緩沖器滿信號）PC5：（B口選通信號）表21 8155芯片的I/O口地址AD7～AD0選擇I/O口A7A6A5A4A3A2A1A0000011001100010101命令/狀態(tài)寄存器A口B口C口定時器低8位定時器高6位及方式8155的I/O工作方式選擇是通過對8155內(nèi)部命令寄存器設定控制字實現(xiàn)的。8155的A口、B口可工作于基本I/O方式或選通I/O方式。當＝0，IO/＝0時，選中8155片內(nèi)RAM，這時8155只能作片外RAM使用，其RAM的低8位編址為00H～FFH；當＝0，IO/＝1時，選中8155的I/O口，其端口地址的低8位由AD7～AD0確定，如表66所示。VCC：＋5V電源。TIMER IN：定時/計數(shù)器脈沖輸入端。PB0～PB7：8位通用I/O口，功能同A口。因此，P0口輸出的低8位地址信號不需外接鎖存器。ALE：地址鎖存信號。IO/：8155的RAM存儲器或I/O口選擇線。：寫選通信號，控制對8155的寫操作，低電平有效。單片機與8155之間的地址、數(shù)據(jù)、命令與狀態(tài)信息都是通過這個總線口傳送的。AD0～AD7：三態(tài)的地址/數(shù)據(jù)總線。8155簡介（1）8155各引腳功能說明如下：RST：復位信號輸入端，高電平有效。發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)狀態(tài)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。 (a) 上電自動復位 (b) 按鈕復位圖24 復位電路 數(shù)碼顯示環(huán)節(jié)設計單片機應用系統(tǒng)最常用的顯示器是LED（發(fā)光二極管顯示器）和LCD（液晶顯示器），這兩種顯示器可顯示數(shù)字、字符及系統(tǒng)的狀態(tài)，它們的驅動電路簡單、易于實現(xiàn)且價格低廉，因此，得到廣泛應用。本文是采用按鈕復位，電路如圖2–4所示。在外部晶體上選用晶體振蕩器，為提高頻率穩(wěn)定性，CXCX2都為30pF。故對外部信號的占空比沒什么要求，但高電平持續(xù)時間和低電平持續(xù)時間應大于20ns.(3)本設計方案由于對上述兩種方案的分析，在本設計中選擇內(nèi)部時鐘方式。在CHMOS電路中，因內(nèi)部時鐘引入端取反相放大器的輸入端（即與非門的一個輸入端），故采用外部與HMOS型有所不同，外部信號接至XTAL1，而XTAL2可不接地。HMOS型單片機的外部振蕩信號源的接入方法：外部振蕩信號接至XTAL2，而內(nèi)部的反相放大器的輸入端XTAL1應接地。（2）外部時鐘方式外部時鐘方式是利用外部振蕩信號源直接接入XTALXTAL2。在設計印刷電路板時，晶體或陶瓷諧振器和電容應盡可能靠盡單片機芯片安裝，以減少寄生電容，更好是保證諧振器穩(wěn)定和可靠地工作。（1） 內(nèi)部時鐘方式利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTALXTAL2引腳上外接定時元件，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輸出的時鐘信號。51系列單片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種。其引腳圖如圖2－1所示。AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。確定了系統(tǒng)中的單片機、存儲器分配及輸入/輸出方式就可大體確定出單片機應用系統(tǒng)的基本組成。每當鍋爐的實際溫度高于所設定的上限值或低于下限時，單片機會發(fā)出信號驅動聲光報警。經(jīng)8155輸出的信號送到LED數(shù)碼顯示器顯示。此信號送到單片機里，由單片機發(fā)出的控制信號分別送到EPPROM X504顯示接口8155。輸出控制部分主要是數(shù)碼管顯示控制。 數(shù)據(jù)采集部分能完成對被測信號的采樣，可以實現(xiàn)采集信號的放大及A/D轉換，并自動進行零漂校正，同時按設定值、所測溫度值、溫度變化速率，自動進行PID參數(shù)自整定和運算，并輸出0～10mA控制電流，配以主回路實現(xiàn)溫度的控制。能對0～1000 186。故而，對鍋爐的溫度控制十分重要，也是十分必要的。如果鍋爐內(nèi)的溫度過高，那么將會有爆炸的危險，國內(nèi)這樣的生產(chǎn)事故也是經(jīng)常發(fā)生的，這將給生產(chǎn)和人們的日常生活帶來無法估量的損失?；趩纹瑱C的工業(yè)鍋爐爐溫控制系統(tǒng)設計畢業(yè)論文第1章 緒 論 問題的提出 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是非常重要的技術參數(shù)，特別在生產(chǎn)化肥的一些化肥廠，對溫度參數(shù)都有不同程度的要求。在本系統(tǒng)中，溫度對的控制對象——鍋爐來說，是主要的參數(shù)。如果溫度過低，根本就達不到產(chǎn)品的工藝要求。 系統(tǒng)的功能 本系統(tǒng)的功能主要有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、輸出控制。c范圍內(nèi)的電加熱鍋爐的溫度進行精密測量，同時，四位LED顯示器直接跟蹤顯示被控對象的溫度值，準確度高，顯示清晰，穩(wěn)定可靠，使用方便。數(shù)據(jù)處理分為預處理、功能性處理、抗干擾等子功能。工作流程是：當由傳感器（由熱敏電阻來實現(xiàn)）傳來模擬信號，經(jīng)放大電路放大之后，送到AD574A A/D轉換器，轉換為數(shù)字信號。程序指令由EPPROM X5045送到單片機。系統(tǒng)可通過四個按鍵來設置上下限溫度值等,存入EPPROM中。單片機數(shù)據(jù)采集控制電路傳感器電熱鍋爐顯示電路越限報警按鍵控制圖11 系統(tǒng)的原理框圖第2章 系統(tǒng)硬件電路的設計本單片機應用系統(tǒng)結構是以單片機為核心外部擴展相關電路的形式。 單片機系統(tǒng)的硬件設計 單片機的選擇 在本系統(tǒng)中，考慮到系統(tǒng)的功能需求和目前市場上的單片機應用情況以及與學習的8051單片機的兼容情況，選定MCS51系統(tǒng)的AT89S51。AT89S51具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。圖21 AT89S51引腳圖 時鐘電路的設計單片機雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種是外部時鐘方式。最常用的內(nèi)部時鐘方式是采用外接晶體（在頻率穩(wěn)定性要求不高而希望盡可能廉價時，可選擇陶瓷諧振器）和電容組成的并聯(lián)諧振回路，不論是HMOS還是CHMOS型單片機其并聯(lián)諧振回路及參數(shù)相同，如圖22所示CX2CX1晶振AT89S51XTAL1 XTAL2VSS 圖22 使用片內(nèi)振蕩器的時鐘電路 ~12MHz之間選擇，電容值無嚴格要求，但在電容值取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CXCX2可在20pF~100pF之間取值，但在60pF~70pF時振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。為了提高溫度穩(wěn)定性，應采用NPO電容。由于HMOS和CHMOS單片機內(nèi)部時鐘進入的引腳不同（CHMOS型單片機由XTAL1進入，HMOS型單片機由XTAL2進入），其外部振蕩信號源接入的方式也不同。由于XTAL2端的邏輯電平不是TTL的，故建議外接一個上拉電阻。外部振蕩信號通過一個2分頻的觸發(fā)器而成為內(nèi)部的時鐘信號。電路如圖23所示。C230pFXTAL1XTAL2VSS30pFAT89S51C1 圖23 本設計的時鐘電路 復位電路的設計51系列單片機通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種。當按鈕按下后，RESET引腳端出現(xiàn)低電平，只要RESET端保持10ms以上低電平，就能使單片機有效地復位。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。由于本系統(tǒng)中沒有顯示字符，故而選擇數(shù)碼管就可以滿足要求了。復位后，3個I/O口均為輸入方式。與單片機的低8位地址/數(shù)據(jù)總線（P0口）相連。：讀選通信號，控制對8155的讀操作，低電平有效。：片選信號線，低電平有效。當IO/＝0時，則選擇8155的片內(nèi)RAM，AD0～AD7上地址為8155中RAM單元的地址（00H～FFH）；當IO/＝1時，選擇 8155的I/O口，AD0～AD7上的地址為8155 I/O口的地址。8155內(nèi)部設有地址鎖存器，在ALE的下降沿將單片機P0口輸出的低8位地址信息及，IO/的狀態(tài)都鎖存到8155內(nèi)部鎖存器。PA0～PA7：8位通用I/O口，其輸入、輸出的流向可由程序控制。PC0～PC5：有兩個作用，既可作為通用的I/O口，也可作為PA口和PB口的控制信號線，這些可通過程序控制。TIMER OUT：定時/計數(shù)器輸出端。（2）8155的地址編碼及工作方式在單片機應用系統(tǒng)中，8155是按外部數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址的，為16位地址，其高8位由片選線提供，＝0，選中該片。這時，A、B、C口的口地址低8位分別為01H、02H、03H（設地址無關位為0）。C口可工作于基