【正文】 機(jī) 的典型產(chǎn)品。 由于 4K 的 ROM 難以滿足本次設(shè)計(jì)的要求，仍然需要擴(kuò)展外部程序存儲器，編程時同時使用內(nèi)部和外部存儲器需要對 EA 引腳進(jìn)行控制，給編程帶來不必要的麻煩。 液滴檢測方案的比較與選擇 方案一：采用可見光發(fā)光二極管與光敏三極管傳感電路。在輸液器的漏斗外圍繞線圈作為敏感元件，當(dāng)液滴滴下時電感量發(fā)生變化，通過 LC 振蕩電路后輸出變化 的 頻率，經(jīng)過 F/V 轉(zhuǎn)換電路及電壓比較后輸出電平信號來檢測點(diǎn)滴速度。紅外發(fā)光二極管發(fā)出的光亮強(qiáng)度一定，當(dāng)有液滴滴下時，由于液滴的遮擋、反射和散 射作用，接收管接收到的光的強(qiáng)度發(fā)生變化，輸出變化的電壓信號，此電壓信號經(jīng)過放大和整形后被轉(zhuǎn)化為舉行波，送給單片機(jī)計(jì)數(shù)來測量點(diǎn)滴速度。雖然采用超強(qiáng)亮度發(fā)光管可以減少干擾，但功率損耗大 ，而方案二的電路又較為復(fù)雜，相比較下方案三具有傳感器體積小、靈敏度高，外圍電路簡單，性能穩(wěn)定可靠 等優(yōu)點(diǎn)，所以采用方案三。這樣的方法雖然直觀，但存在很多缺點(diǎn)。其次由于滴管是由塑料制成，存在范性變形，在長時間受壓后滴速夾并不能使滴管完全恢復(fù)原形，控制裝置無法保證理想的控制效果。 方案二：對儲液瓶高度的控制 對儲液瓶高度的控制就是通過改變儲液瓶的高度，老控制點(diǎn)滴速度，由于高度的改變與點(diǎn)滴速度基本成線性關(guān)系 [1]，這易于對點(diǎn)滴速度進(jìn)行控制。故我選用此方案來控制點(diǎn)滴速度。由于普通電動機(jī)精確度較差，很難達(dá)到精確控制的目的。 控制信號為數(shù)字信號 ,不在需要數(shù) /模轉(zhuǎn)換 。 綜合考慮題目要求 ,一方面調(diào)節(jié)的步長盡可能的小 ,定位要好 。所以采用第二中方法，用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)來控制儲液瓶 的高度。測出超聲波從發(fā)射聲波到接收聲波所需要的時間，根據(jù)超聲波的聲速及發(fā)射傳感器與液面之間的距離計(jì)算出液位的高度。 方案二：采用紅外對管檢測液位，此方法和液滴的檢測方法原理相同。當(dāng)液面降到紅外對管的安裝位置以下時，接收管接收到的光強(qiáng)度教強(qiáng)，由于前 后光強(qiáng)度的不同，產(chǎn)生高低電平，從而發(fā)出報(bào)警信號。 鍵盤方案的選擇 方案一 ： 采用矩陣式鍵盤 ,此類鍵盤采用矩陣式行列掃描方式 ， 優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)按 鍵較多時可降低占用單片機(jī)的 I/O 口數(shù)目 ,缺點(diǎn)為電路復(fù)雜且會加大編程難度 。 綜合考慮兩種方案及題目要求 ， 方案一需要 7 個 I/O 口 。 采用方案 一。一個 LCD 液晶顯示器可以同時顯示多個字符，有的型號還能顯示復(fù)雜圖形，且清晰度叫高。 LCD 本身不能直接發(fā)光，需要依靠外界光反射才能顯示字符，所以在黑暗條件下需要加背光。 方案二：采用發(fā)光二極管顯示器（ LED）。 由于本設(shè)計(jì)所顯示的字符僅僅為數(shù)字，不顯示復(fù)雜字符，所以采用方案二。當(dāng)單片機(jī)接受到報(bào)警信號時，驅(qū)動 LED 發(fā)光二極管發(fā)出紅色報(bào)警燈光，同時驅(qū)動 蜂 鳴器發(fā)出警報(bào)聲音。 系統(tǒng)的總體 方案框圖如圖 21 所示 圖 21總體方案框圖 由紅外測速模塊檢測出液體的實(shí)際點(diǎn)滴速度，由鍵盤輸入控制者要求的點(diǎn)滴速度，由顯示模塊顯示出鍵盤輸入的值和實(shí)際點(diǎn)滴速度的值，由速度調(diào)控模塊根據(jù)鍵盤輸入的值調(diào)節(jié)實(shí)際點(diǎn)滴速度，由液面檢測模塊檢測液位是否低于設(shè)定的液位，根據(jù)液面檢測模塊發(fā)出的信號通過單片機(jī)控制報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。 8031 的 CPU 是一個字長為 8 位的中央處理單元，即他對數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進(jìn)行的。 3. 并行 I/O 口 8031 有 4 個 8 位的 I/O 口，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入、輸出。 5. 時鐘電路 8031 內(nèi)部有時鐘電路，但晶振和微調(diào)電容需要外接。 6. 中斷系統(tǒng) 8031 的中斷系統(tǒng)功能較強(qiáng)，可以滿足一般控制系統(tǒng)的需要。 8031 單片機(jī)的引腳定義及功能 8031 單片機(jī)采用 40 腳雙列之插封裝式，如圖 31 所示。引腳的名稱和功能如下： 1. 主電源引腳 Vss 和 Vcc Vss（ 20 腳）：接地引腳 Vcc（ 40 腳）：主電源，接 +5V 2. 時鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）：接外部晶體的一端。在采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機(jī)，該引腳接地；對于 CHMOS 單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動器。在片內(nèi)它是一個振蕩電路反相放大電路的輸出端，振蕩電路的頻率是晶體振蕩頻率。 3. 控制信號引腳 RST、 /ALE PROG 、 PSEN 、 /EAVpp RST（ 9 腳）：單片機(jī)剛接上電源時，其內(nèi)部各寄存器處于隨機(jī)狀態(tài)，在該引腳輸入 24 個時鐘周期寬度以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位（ RESET）。平時不訪問片外存儲器時，該端以 1/6 的時鐘振蕩頻率固定輸出正脈沖，共定時或者其他需要使用；在訪問片外存儲器時會丟失一個脈沖。 PSEN （ 29 腳）：在訪問片外程序存儲器時，此端輸出負(fù)脈沖作為存儲器讀選信號。不過在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號不出現(xiàn)。 /EAVpp （ 31 腳）：當(dāng) EA 端輸入高電平時， CPU 從片內(nèi)程序存儲器地址 0000H 單元開始執(zhí)行程序。當(dāng) EA 輸入低電平時， CPU 僅訪問片外程序存儲器。由于數(shù)據(jù)在傳輸過程中， CPU 需要對接口電路中輸入 /輸出數(shù)據(jù)的 寄存器進(jìn)行讀寫操作，所以在單片機(jī)中對這些寄存器像存儲單元一樣進(jìn)行編址。 （ 29 32 腳）： P0 口是一個 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口。 （ 1 8 腳）： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。在訪問片外存儲器時，它輸出高 8 位地址，即 8 15AA。在整個系統(tǒng)中，這 8 個引腳還具有專門的第二功能，如表 31 所示。 存儲器的尋址 存儲器尋址是通過對地址線 進(jìn)行適當(dāng)連接，使存儲器中任一單元都對應(yīng)惟一的尋址地址。在存儲器尋址問題中，對于芯片內(nèi)部存儲 單元的選擇方法很簡單，就是把存儲器芯片的地址線和相應(yīng)的系統(tǒng)地址線按位相接。程序存儲器所需要的地址線數(shù)決定于其容量 的大小，當(dāng)程序存儲器為 2KB 時地址線為 11 根， 4KB 時為 12 根，依次類推。 27128 的引腳圖如圖 32 所示 。當(dāng) 8031 發(fā)出低 14 位地址信息時，分別選中 27128 片內(nèi) 16KB 存儲器中各單元。當(dāng)外部程序存儲器采用單片電路時，其片選端可以直接接地。 27128 的 OE 引腳為輸出使能端，與單片機(jī)的 PSEN 端相連。 Vcc 引腳為 27128 的電源引腳，接 +5V 電源。 2. 74LS373 簡介 因?yàn)?8031 單片機(jī)的 P0 口為地址線和數(shù)據(jù)線共用的 I/O 口，所以在進(jìn)行程序存儲器 的擴(kuò)展時，需要用到地址鎖存器 74LS373。 D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719G11OE1GND10V c c20 圖 33 74LS373的引腳圖 D0 D7 為數(shù)據(jù)輸入端， 使用時分別和 8031 的 相連。 OE 為三態(tài)允許控制端，當(dāng) OE 為低電平時， O0 O7 為正常邏輯狀態(tài)，可以用來驅(qū)動負(fù)載，當(dāng) OE 為高電平時， O0 O7 為高阻狀態(tài)，不能驅(qū)動負(fù)載。 Vcc 引腳為 74LS373 的電源引腳，接 +5V 電源。 數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展 8031 的擴(kuò)展系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)存儲器最大可以擴(kuò)展 64K，由于面向控制，實(shí)際需要擴(kuò)展 容量不大。 數(shù)據(jù)存儲器空間地址同程序存儲器一樣，由 P2 提供高 8 位地址， P0 口分時提供低8 位地址和 8 位 雙向數(shù)據(jù)線。所以兩者雖然 共處同一地址空間，但由于控制信號不同，故不會發(fā)生總線沖突。 6116 的引腳圖如圖 34 所示。和擴(kuò)展程序存儲器時一樣，因?yàn)?8031 單片機(jī)的 P0 口為地址線和數(shù)據(jù)線共用的 I/O 口，所以在進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展時，也需要用到地址鎖存器 74LS37。 根據(jù)以上所述程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器綜合擴(kuò)展電路如圖 35 所示 1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eA2D a t e : 1 6 J u n 2 0 08 S he e t o f F i l e : E : \ 電路圖 2\ 電路圖 .d db D r a w n B y:A08A17A26A35A44A53A62A71A823A922A 1 019CS18OE20WE21D09D110D211D313D414D515D616D717C N D12V c c246116p 1. 01p 1. 34p 1. 67p 1. 78p 1. 12R S T9R X D / P 3 .010T X D / P 3. 111I N T 0 / P 3 .212I N T 1 / P 3 .313T 0/ P 3. 414T 1/ P 3. 515W R / P 3 .616R D / P 3 .717X T A L 218X T A L 119P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E30EA31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 336P 0. 039p 1. 23p 1. 45p 1. 56V c c40P 0. 138P 0. 237P 0. 435P 2. 021V s s208031GNDD03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719G11OE1GND10V c c2074LS373GND+5A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1 021A 1 123A 1 22A 1 326D011D112D213D315D416D517D618D719CE20OE22GND14V c c2827128+5GNDGND+5GND 圖 35程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器綜合擴(kuò)展電路 并行 I/O 口的擴(kuò)展 1. 8031 單片機(jī)共有 4 個 8 位并行 I/O 口，但這些 I/O 口并不能全部供給用戶使用，通常只有 P1 口和部分 P P3 口可以供給用戶使用。 8031 單片 機(jī)中，擴(kuò)展的 I/O 口的尋址方法和存儲器的尋址方法相同，所有擴(kuò)展的 I/O口或者相當(dāng)于 I/O 外設(shè)以及通過擴(kuò)展 I/O 口連接的外設(shè)均與片外數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址，所以對片外 I/O 口的輸入輸出指令就是訪問片外 RAM 的指令。簡單 I/O 口的擴(kuò)展，具有電路簡單、成本低廉、配置靈活的優(yōu)點(diǎn)，但擴(kuò)展的 I/O 口數(shù)有限，不能滿足本設(shè)計(jì)對 I/O 口數(shù)的需求。 2. 8255 的引腳圖，如圖 36 所示 D034D133D232D331D430D529D628D727P A 04P A 13P A 22P A 31P A 440P A 539P A 638P A 737P B 018P B 119P B 220P B 321P B 422P B 523P B 624P B 725P C 014P C 115P C 216P C 317P C 413P C 512P C 611P C 710RD5WR36A09A18R E S E T35CS6Vcc26GND7 圖 36 8255的引腳圖 PA0 PA7 為 A 口， PB0 PB7 為 B 口， PC0 PC7 為 C 口。 D0 D7 用于傳送 CPU 與 8255 之間的命令與數(shù)據(jù)。當(dāng)這個引腳輸入為低電平時，控制 8255 送出數(shù)據(jù)或者狀態(tài)信息到 CPU，即 CPU 對 8255 進(jìn)行讀操作。當(dāng)這個引腳輸入為低電平時，控制把 CPU 輸出的數(shù)據(jù)或者命令寫到 8255，既 CPU 對 8255 進(jìn)行寫操作。當(dāng)此引腳為高電平時，所有 8255 內(nèi)部寄存器都清零。 24 條 I/O 引腳為高阻狀態(tài)。當(dāng)此引腳為低電平時， 8255