【正文】 )當(dāng)水加熱沸騰后不能自動停止工作。它的工作情況和常規(guī)的熱水壺相比，有下面幾個(gè)方面的特點(diǎn)：1)有三個(gè)按鍵，可用來設(shè)置希望加熱到的溫度即報(bào)警的溫度。2)這個(gè)按鍵還具有啟動電熱水壺開始工作的作用。3)當(dāng)加熱到設(shè)置溫度時(shí)，單片機(jī)會控制停止加熱，并通過蜂鳴器給出聲音提示。第2節(jié) 電熱水壺控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) MCS51單片機(jī)控制的總體介紹硬件設(shè)計(jì)的總電路連接框圖如下圖：圖11 硬件設(shè)計(jì)的總電路連接框圖單片機(jī)控制熱水壺的硬件構(gòu)成包括8051芯片、8255芯片、地址鎖存器等組成的單片機(jī)控制電路、溫度檢測電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、光電隔離電路、鍵盤及顯示電路和溫度加熱電路。并對其中部分電路編制子程序，以及相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。圖221 AD590引腳圖其主要技術(shù)參數(shù)有：1)范圍為55~+150℃。3)經(jīng)過激光平衡調(diào)整，AD590的校準(zhǔn)精度可達(dá)+℃，全溫區(qū)范圍線性度可達(dá)+℃（AD590M）當(dāng)其在10℃溫區(qū)范圍內(nèi)校正后測量，精度可達(dá)+℃，在全溫區(qū)范圍內(nèi)（55~+145℃）使用，精度也可高達(dá)+、1℃。 溫度檢測電路圖222 電源轉(zhuǎn)換電路在介紹溫度檢測電路之前，首先要說明一下電源轉(zhuǎn)換電路。溫度檢測電路由溫度傳感器AD590等組成，直接輸出電流1μA/K，輸出電壓為100mV/℃，經(jīng)運(yùn)算放大器LM358進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)化后，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換通道送到微處理器中，RRR2用于相互配合調(diào)節(jié)溫度測量的滿刻度值。的值為Io乘上10K,以室溫25℃而言,輸出值為在本系統(tǒng)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(jì)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(gè)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(shí)，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(shí)，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(shí)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、AA2（~）接0809的A、B、C三端用來對8路模擬通道進(jìn)行選擇。0809啟動條件如下： （21）因此啟動時(shí)，應(yīng)用寫指令（使），=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(gè)特殊功能寄存器。1個(gè)全雙工串行I/O口。5/6個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級。圖231 8051的引腳圖圖232 單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)圖由圖232可以看到，單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘接入、用戶I/O口外，其余管腳都是為了實(shí)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(shí)鐘電路振蕩電路和單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路一起構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘方式，根據(jù)硬件不同，連接方式分為內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。這個(gè)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(gè)自激振蕩器。本系統(tǒng)中重點(diǎn)講到的是外部時(shí)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(gè)上拉電阻。在本系統(tǒng)里主要用到的是上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位的組合。這時(shí)可在復(fù)位引腳上接一個(gè)去耦電容。（2）在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，為保證復(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(gè)為片內(nèi)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出時(shí)產(chǎn)生的中斷請求（用TF0、TF1做標(biāo)志）；另外一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)中斷級中又有第二類查詢次序的中斷優(yōu)先級結(jié)構(gòu)。 74LS373地址鎖存器芯片介紹由于MCS51單片機(jī)的P0口是分時(shí)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(shí)，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(shí),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241 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。 8255與8051的外部接口電路圖242 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、。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：FF7FH8255的工作方式可由CPU寫入一個(gè)控制字到8255控制字寄存器來選擇。 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(dú)特優(yōu)點(diǎn)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251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。 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(gè)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(gè)電源必須單獨(dú)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(dú)供電，如上圖所示；否則，如果使用同一電源（或共地的兩個(gè)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(dú)供電，可以是單獨(dú)使用不同的電源，也可用DCDC變換的方法往輸出端提供一個(gè)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(gè)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(shí)間的長短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為5~10ms，這是一個(gè)很重要的時(shí)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。 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262雙穩(wěn)態(tài)消抖電路原理圖圖262中用兩個(gè)與非門構(gòu)成一個(gè)RS觸發(fā)器，當(dāng)按鍵為按下時(shí)，輸出為1，當(dāng)按鍵按下時(shí)，輸出為0。這一點(diǎn)很容易通過分析RS觸發(fā)器的工作過程得到驗(yàn)證。如果此時(shí)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(shí)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。 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(diǎn)上，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。平