【正文】 上的壓降一般不影響測量精度；不需要溫度補(bǔ)償和專門的線性電路。電壓經(jīng)過四個二極管兩兩導(dǎo)通整流濾波后，再經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換芯片 7805 就可以將原來交流 220V的電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓為+5V，即可以得到報警電路和溫度檢測電路所需要的電壓值。 圖 213溫度檢測電路 當(dāng)傳感器 AD590 所處溫區(qū)發(fā)生 1℃的溫度變化時，流過其所在回路的電流即產(chǎn)生 1μ A的變化，則其輸出電壓的變化為 ： Δ V0=1μ A/℃ *100KΩ =100mV/℃ AD590 的輸出電流值說明如下： 其輸出電流是以絕對溫度零度 (273℃ )為基 準(zhǔn) ,每增加 1℃ ,它會增加 1μA輸出電流 ,因此在室溫 25℃ 時 ,其輸出電流 Io=(273+25)=298μA。 量測 Vo 時 ,不可分出任何電流 ,否則量測值會不 準(zhǔn) 。 [8] 在本論文中通過溫度集成器 AD590 對外部 55~+150℃范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行采樣，在 AD590的兩端分別接地和接電源，得到一定的 壓差，因此會得到相應(yīng)的工作電壓，其輸出電流會隨溫度變化而變化。 A/D 轉(zhuǎn)換器電路原理和電路接口圖 A/D 轉(zhuǎn)換一般都設(shè)置在前向通道中，它將外界輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成計算機(jī)數(shù)據(jù)總線能接受的數(shù)字量。要選擇好的 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片，選擇 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的原則從轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度、模擬信號輸入通道數(shù)以及成本、供貨來源等全面考慮。一般來說， A/D 轉(zhuǎn)換芯片輸入的模擬電壓都有規(guī)定的要求，如 0~+5V， 0~+10V， 0~+2V 等，因此要考慮到傳感器輸出信號與之匹配。其主要原理為：將一待轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號 U1n 與一個推測信號 Ur 相比較，根據(jù)推測信號大于還是小于 輸入信號來決定增大還是減少該推測信號相等時，向 D/A 轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)字就是對應(yīng)模擬輸入量的數(shù)字量。若模擬輸入信號 U1n 小于推測信號 U1，則比較器輸出為零，并使該位清零；若模擬輸入信號 U1n 大于推測信號 U1，比較器輸出為 1，并使該位保持位 1。此時， D/A 轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入即為對應(yīng)模擬輸入信號的數(shù)字量，將此數(shù)字輸入就完成了 A/D 轉(zhuǎn)換過程。 雙列直插 28 引腳封裝。 ADC0809 引腳功能說明如下： IN0—— IN7： 8 路輸入通道的模擬量輸入端。 ALE： 地址鎖存允許。 START： 為啟動控制輸入端。 EOC： 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端，高電平有效。 COLCK：時鐘輸入端。 D0—— D7： 8 位數(shù)字輸出段。 GND：接地端。用地址線低 8 位 A0、 A A2（ ~）接 0809 的 A、 B、 C 三端用來對 8 路模擬通道進(jìn)行選擇。 0809 啟動條件為 START= ，因此啟動時，應(yīng)用寫指令（使 WR=1），并且要保證地址線 =0，其端口地址為 DFFFH。在由于 A/D0809 具有鎖存的 TTL 三態(tài)輸出，它的八條數(shù)據(jù)線和 8051 的八條數(shù)據(jù)線相連，采用線性選址法，其口地址為 DFFFH。A， B， C 地址線上的信息由 ALE 上升沿打入地址鎖存器 74LS373。 128/256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存貯器。 二十多個特殊功能寄存器。 1 個全雙工串行 I/O 口。 5/6 個中斷源， 2 個優(yōu)先級。 圖 221 8051的引腳圖 12 圖 222 單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)圖 由圖 222 可以看到，單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時鐘接入、用戶 I/O 口外，其余管腳都是為了實現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。 2． 數(shù)據(jù)總線（ DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為 8 位，由 P0 口提供。 振蕩電路和時鐘電路 振蕩電路和單片機(jī)內(nèi)部的時鐘電路一起構(gòu)成了單片機(jī)的時鐘方式，根據(jù)硬件不 同，連接方式分為內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。本論文中重點講到的是外部時鐘方式。因此，只需將外部振蕩器的信號接至引腳 XTAL2，而把內(nèi)部反相 放大器的輸入端 XTAL1 引腳接地。另外，由于 XTAL2 端的邏輯電平不是 TTL的，故還需要接一個上拉電阻 。在本論文里主要用到的是上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位的組合。這時可在復(fù)位引腳上接一個去耦電容。 （ 2） 在實際應(yīng)用系統(tǒng)中，為了保證復(fù)位電路可靠地工作，常將 RC 電路接施密特電路后再接入單片機(jī)復(fù)位端，特別適合于應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)場干擾大，電壓波動大的工作環(huán)境。兩個為片內(nèi)的定時器 /計數(shù)器溢出時產(chǎn)生的中斷請求（用 TF0、 TF1 做標(biāo)志）；另外一個為片內(nèi)串行口產(chǎn)生的中斷請求（ TI 或 RI）。 MCS51 的中斷具有兩級優(yōu)先級，每一個中斷源都可以通過對中斷優(yōu)先級寄存器 IP 中的相應(yīng)位置或清 0，編程為兩級中斷中的任一級 —— 高優(yōu)先級和低優(yōu)先級，置 1 為 高優(yōu)先級，清 0 為低優(yōu)先級。高優(yōu)先級中斷不能被任何中斷所中斷。另一個則指出正在服務(wù)于 低優(yōu)先級中斷，并阻止除高優(yōu)先級中斷以外的其他中斷的響應(yīng)。因此，在每一個中斷級中又有第二類查詢次序的中斷優(yōu)先級結(jié)構(gòu)。 15 74LS373 地址鎖存器芯片介紹 由于 MCS51單片機(jī)的 P0口是分時復(fù)用的地址 /數(shù)據(jù)總線 ,因此在進(jìn)行程序存儲器擴(kuò)展時，必須利用地址鎖存器將地址信號從地址 /數(shù)據(jù) 總線中分離開來。但用的最多的是 74LS373。 當(dāng)用 74LS373 作為地址鎖存器時 ,它們的鎖存控制端 G 和 STB 可直接與單片機(jī)的鎖存控制信號端 ALE 相連 ,在 ALE 下降沿進(jìn)行地址鎖存。還有地址鎖存器和多路轉(zhuǎn)換的地址 /數(shù)據(jù)總線，可直接與 MCS51 單片微機(jī)相連接。 圖 231 8255的引腳圖 AD0— AD7：三態(tài)地址 /數(shù)據(jù)總線。 IO/M： RAM/IO 口選擇信號輸入端。 RD：讀選通信號輸入端。 WR：寫選通信號輸入段。 RESET：復(fù)位信號輸入段。 PA0— PA7： A 口的 I/O 線、 I/O 方向由命令字編程設(shè)定。 PC0— PC7： C 口的 I/O 線，或 A 口和 B 口的狀態(tài)控制信號線。 Vcc： +5V電源線。 8255 片內(nèi) 256*8 位靜態(tài) RAM，在速度上與 MCS51 完全匹配。 17 8255 與 8051 的外部接口電路 圖 232 8255與 8051的外部接口電路 由 上圖可以看出 8051 通過地址鎖存器與 8255 相連， 8255 的片選信號 CS 及口地址選擇線 A0、 A1 分別由 8051 的 、 、 經(jīng)地址鎖存器 74LS373 后提供。 8255 的復(fù)位端與 8051 的復(fù)位端相連，都接到 8051 的復(fù)位電路上。 8255 的編程如下： 各端口地址是： A 口地址： FF7CH B 口 地址： FF7DH C 口地址： FF7EH 控制口地址： FF7FH 8255 的工作方式可由 CPU寫入一個控制字到 8255 控制字寄存器來選擇。 18 單片機(jī)的抗干擾電路 光電隔離抗干擾的簡介 單片機(jī)測控系統(tǒng)的開關(guān)信號，往往是通過芯片給出的低壓電流如 TTL 電平信號，這種電平信號一般不能直接驅(qū)動外設(shè)，而需經(jīng)接口 轉(zhuǎn)換等手段處理后才能用于驅(qū)動設(shè)備開啟或關(guān)閉，如不加隔離可能會串到測控系統(tǒng)中造成系統(tǒng)誤動作或損壞：因此在接口處理中亦應(yīng)包括隔離技術(shù)。最常見的隔離器件是光電隔離器。工程上常用的隔離方法有光電隔離器、變壓器、繼電器和集成組件等，而光電隔離器有獨特優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用。 光電隔離器的原理電路 GaAs 紅外發(fā)光二極管 光敏三極管 圖 241光電隔離器的原理電路 在圖示的電路中，它是 GaAs 紅外發(fā)光二極管和光敏三極管組成。光敏三極管接收光以后便導(dǎo)通。利用這種特性即可達(dá) 到開關(guān)控制的目的。 19 光電隔離的電路 在一般微機(jī)控制系統(tǒng)中，由于大都采用 TTL 電平，不能直接驅(qū)動發(fā)光二極管，所以通常加一個驅(qū)動區(qū)，如 7406 和 7407 等。 需要注意的是光電隔離器的輸入輸出端兩個電源必須單獨供電，即用于驅(qū)動發(fā)光管的電源與驅(qū)動光敏管的電源不應(yīng)是共地的電源，對于隔離后的輸出通道必須單獨供電，如上圖所示；否則，如果使用同一電源（或共地的兩個電源）外部干擾信號可能通過電源串到系統(tǒng)中來，當(dāng)然，這里講的單獨供電，可以是單獨使用不同的電源，也可用 DCDC 變換的方法往輸出端提供一個與光電輸入端隔離的電源。利用光電隔離器也可完成電平轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換后的輸 出電平與其供電電壓值有關(guān)，而與光隔輸入端無關(guān)。一個電壓信號通過機(jī)械的斷開、閉合過程。因而，在閉合和斷開的瞬間均伴隨著一連串的抖動，抖動時間的長短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為 5~10ms，這是一個很重要的時間參數(shù)，在很多場合都要用到。 按鍵的閉合與否，反應(yīng)在電壓的上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，所以通過電平的高低狀態(tài)的檢測，便可確認(rèn)按鍵按下沒有。 21 按鍵接口電路的消抖措施 消除按鍵抖動影響通常有硬件、軟件兩種方法。 雙穩(wěn)態(tài)消抖的原理： 圖 252雙穩(wěn)態(tài)消抖電路原理圖 圖 252 中用兩個與非門構(gòu)成一個 RS 觸發(fā)器，當(dāng)按鍵為按 下時，輸出為 1，當(dāng)按鍵按下時，輸出為 0。這一點很容易通過分析 RS 觸發(fā)器的工作過程得到驗證。如果此時按下按鍵，即使按鍵在 a 位置因彈性而產(chǎn)生瞬間抖動，形成一連串的抖動波形，即與非門 1 輸入端出現(xiàn)了一 連串的高和低電平，由于與非門 2 的輸入端在按鍵沒有到達(dá) b 位置時始終是 0，所以無論與非門 1 輸入端的信號電平怎么變化，與非門 1 輸出端 OUT1的輸出恒為 1。同樣，在松開按鍵的過程中，只要一接通 a，輸出為 1，在接通a 的過程中，即使產(chǎn)生了彈性抖動，只要按鍵 不與按鍵 b 發(fā)生接觸， RS 觸發(fā)器的輸出將保持不變。 22 矩陣鍵盤的概述 1． 矩陣鍵盤的工作原理 ： 按鍵設(shè)置在行 、 列線交點上 ， 行 、 列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端 。 平時無按鍵動作時 ， 行線處于高電平狀態(tài) ， 而當(dāng)有按鍵按下時 ， 行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定 。 這一點是識別矩陣鍵盤按鍵是否被按下的關(guān)鍵所在 .由于矩陣鍵盤中 行、列線為多用鍵共用 ， 各按鍵均影響該鍵所在行和列的電平 。 2． 按鍵的識別方法 矩陣鍵盤按鍵的識別方法分兩步進(jìn)行：第一步，識別鍵盤有無鍵被按下；第二步，如果有鍵被按下，識別出具體的按鍵。 識別具體按鍵的方法 是（亦稱為掃描法）：逐行置零電平，其余各列置為高電平，檢查各行線電平的變化，如果某行電平由高電平變?yōu)榱汶娖剑瑒t可確定此行此列交叉點處的按鍵被按下。 CPU 在忙于各項工作任務(wù)時 ,如何兼顧鍵盤的輸入 ， 取決于鍵盤的工作方式 。 通常 ， 鍵盤工作方式有三種 ， 即 ： 編程掃描、定時掃描和中斷掃描 。 而在執(zhí)行鍵入命令或處理輸入數(shù)據(jù)過程中 ， CPU將不再響應(yīng)鍵入要求 ， 直到 CPU返回重新掃描鍵盤為止 。 8255A 的 A0、 A1 上， CS 與 相接， WR、 RD 分別與 8051 的WR、 RD 相連。在單片機(jī)應(yīng)用 系統(tǒng)中通常使用的是 7段 LED。 圖 253 LED顯示器引腳圖 共陰極 LED 顯示塊的發(fā)光二極管陰極共地。 通常的 7 段 LED 顯示塊中有 8 個發(fā)光二極管，故也有人叫做 8 段顯示器。 7 段顯示塊與單片機(jī)接口非常容易。 8 位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符，通常將控制發(fā)光二極管的 8 位字節(jié)數(shù)據(jù)成為段選碼。 2． LED 顯示器的顯示方式 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用 LED 顯示塊構(gòu)成 N 位 LED 顯示器。根據(jù)顯示方式不同，為選線與段選線的連接方法不同。 LED 顯示器由靜態(tài)現(xiàn)實與動態(tài)顯示兩種方式。 8 位 LED 動態(tài)顯示電路只需要兩個 8 位 I/O 口。由于所有位的段選碼皆由一個 I/O 控制，因此，在每個瞬間， 8 位 LED 只可能顯示相同的字幅。即在每一瞬間只使某一位顯示相應(yīng)字符。如此輪流，使每位顯示該位應(yīng)顯示字符，并保持延時一段時間，以保存視覺暫留效果?，F(xiàn)實的亮 24 度同驅(qū)動電流大小、電亮?xí)r間和關(guān)斷時間有關(guān)，調(diào)整電流大小和時間參數(shù)（掃描頻率），可以控制 LED 顯示亮度并穩(wěn)定顯示。在實際運用中，如果直接驅(qū)動 LED 或者LED 驅(qū)動器的輸出沒有加限流電阻，一般應(yīng)該串聯(lián)一個 100 的限流電阻。通過 8255的掃描輸出經(jīng) 2021 來實現(xiàn)位選，用來顯示設(shè)定的溫度值和當(dāng)前的溫度值，以便進(jìn)行調(diào)節(jié)。初始時，將列選擇線置為高電平，當(dāng)有按鍵按下時，列選擇線的電位取決于列選擇線，通過相應(yīng)行的電平狀態(tài)判斷有無按鍵按下，可以通過鍵 盤的配合來調(diào)節(jié)溫度的設(shè)定值。 單片機(jī) 8051 的 端輸出的觸發(fā)信號，經(jīng) 7407 后，送到光電耦合器 4N25。當(dāng) 端輸出低電平時， 7407 輸出低電平， 4N25 的輸入電流約為 18mА，輸出端的電流大 А，經(jīng)晶體管 9013 放大后，雙向可控硅門極的電流可達(dá) 200 mА，雙向可控硅導(dǎo)通，電熱器加熱。 過零檢測電路由變壓器 B 的其中一個繞組 L3 和電容器 C2 組成。