【正文】 口是專 門供用戶使用的 I/O口 ， 是準(zhǔn)雙向口。不擴(kuò)展外部存儲器時 ， P2口也可以作為用戶 I/O口線使用 ， P2口也是準(zhǔn)雙向口。作為第一功能使用時操作同 P1 口。 2) 控制口線 ： PSEN (片外取控制 )、 ALE( 地址鎖存控制 )、 EA (片外儲器選擇 )、 RESET (復(fù)位控制 )。 AT89C51有間歇和掉電兩種工作模 式。這種狀態(tài)可被任何一個中斷所終止或通過硬件復(fù)位。該芯片內(nèi) RAM和特殊功能寄存器值保持不變 ， 直到掉電模式被終止。 8 9 C 5 11234567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 0 2 12 22 32 42 52 62 72 82 93 03 13 23 33 43 53 63 73 83 94 0 P 1 . 0P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7P 1 . 1P 3 . 0P 3 . 1P 3 . 2P 3 . 3P 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7R X DT X D0IN T1IN TT 0T 1WRRDX T A L 1X T A L 2CCVP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7/PPE A V/A L E P R O GP S E NP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 0/PDR S T VG N D 圖 22 AT89C51管腳圖 5 表 21 P3雙功能口功 能表 第一功能標(biāo)記 第二功能 RXD 串行輸入口 TXD 串行輸出口 P3. 2 INT0 外部中斷 0輸入 P3. 3 INT1 外部中斷 1輸入 P3. 4 T0 定時 /計時器 0外部輸入 P3. 5 T1 定時 /計時器 0外部輸入 P3. 6 WD 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 P3. 7 RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 89C51 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)有 5 個中斷請求源，用戶可以用軟件屏蔽所有的中斷請求，也可以用軟件使 CPU 接收中斷請 求，每一中斷源可用軟件獨(dú)立地控制為開中斷或關(guān)中斷。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器 , 除電源共用 外 ,四組運(yùn)放相互獨(dú)立。兩個信號輸入端中 ,Vi（ ）為反相輸入端 ,表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的位相反 。 LM324 的 引腳排列見圖 6 （圖表 ） （ 圖表 ） LM324 作反相交流放大器 電路見附圖 。電路無需調(diào)試。 （圖 ） 放大器電壓放大倍數(shù) Av 僅由外接電阻 Ri、 Rf 決定： Av=Rf/Ri。按圖中所給數(shù)值 , Av=10。一般情況下先取 Ri 與信號源內(nèi)阻相等 ,然后根據(jù)要求的放大倍數(shù)在選定 Rf。 LM324 應(yīng)用 作測溫電路 感溫探頭采用一只硅三極管 3DG6，把它接成二極管形式。運(yùn)放 A1 連接成同相直流放大形式，溫度越高，晶體管 BG1 壓降越小，運(yùn)放 A1 同相輸入端的電壓就越低， 輸出端的電壓也越低。在 A1 輸出端接上測量或處理電路，便可對溫度進(jìn)行指示或進(jìn)行其它自動控制。 DS18B20 的管腳排列如圖 所示， DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端； GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地，見圖 ）。C~+125176。C 范圍內(nèi) ,精度為177。C 。 2176?，F(xiàn)場溫度直接以 “ 一線總線 ”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。176?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。 DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價格比也非常出色！ DS1822與 DS18B20 軟件兼容，是 DS18B20的簡化版本。2176。 繼 “ 一線總線 ” 的早期產(chǎn)品后， DS1820開辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。 9 光刻 ROM中的 64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。光刻 ROM的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就 可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。 這是 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20的兩個 8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面 5位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 可得到實(shí)際溫度； 如果溫度小于0，這 5位為 1，測到的數(shù)值 需要取反加 1再乘于 即可得到實(shí)際溫度。在使用 PL/M、 C等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對 DS1820操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。當(dāng)單總線上所掛 DS1820超過 8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。 (4)在 DS1820 測溫程序設(shè)計中，向 DS1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS1820 的返回信號，一旦某個 DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS1820 時，將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)。 測溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接 VCC和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。 11 74LS373 74LS373是一種 8D鎖存器，具有三態(tài)驅(qū)動輸出，其引腳電路圖如下： . 引腳圖中 Dn輸入端； Qn輸出端； OE、 LE為控制端，該片如何工作由功能表定，表中 L為低電平、 H為高電平、 Z為高阻抗（相當(dāng)開路）179。 I/O 接口電路 8255A (1）總線接口部分 /CS —— A A0 —— /RD —— /WR —— 片選線 端口選擇線（選片內(nèi)四個端口寄存器） 讀信號線 寫信號線 輸入 （ 2）內(nèi)部邏輯部分 Z 179。 H H H L L L L L L L L H L H H H L Qn Dn LE OE 12 （ 3）外設(shè)接口部分 可由編程決定三個端口的功能 輸入 輸出 其它 A口 8 位鎖存 / 緩沖 8位鎖存 雙向 B口 8 位鎖存 / 緩沖 8位鎖存 C口 8 位鎖存 / 緩沖 8位鎖存 可分 成兩組分別作 A口、 B口的選通聯(lián)絡(luò)線 8255A的端口操作 A1 A0 選中 0 0 PA口 0 1 PB口 1 0 PC口 1 1 控制寄存器 二、 8255A的工作方式及方式選擇 8255A的工作方式 （ 1）方式 0 —— 基本輸入 /輸出方式 A口、 B口、 C口均有此方式，無選通， 是單片機(jī)與外部設(shè)備之間的直接數(shù)據(jù)通道。 各聯(lián)絡(luò)信號線的意義： /STB —— IBF —— INTR —— INTE —— /OBF —— /ACK —— 輸入選通信號，外設(shè)發(fā)來。 PC3 ~ PC7 作聯(lián)絡(luò)線 此時， PB 口可以是方式 0；也可以是方式 1（ PC0 ~ PC1作聯(lián)絡(luò)線）。有兩個控制字： （ 1）方式選擇控制字 “ 1” —— 方式控制標(biāo)志位 D D5—— 決定 A組的工作方式， 0 0 —— 方式 0 0 1 —— 方式 1 1 179。 D3 —— PC7 ~ PC4 的傳輸方向 ， 1 —— 入， 0 —— 出。 D1 —— B口的傳輸方向， 1 —— 入， 0 —— 出。 14 （ 2） PC口置位 /復(fù)位控制字 “0” —— 標(biāo)志位。 D D D1—— 位 選擇位， 000 ~ 111 分別對應(yīng) PC7 ~ PC0。 3 太陽能熱水器中央控制器的硬件設(shè)計 前端模擬電路設(shè)計 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個量的測量時首先要解決的問題。測量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。因?yàn)?，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大?。槐粶y位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價格能否承受，還是自行研制。因?yàn)橹挥徐`敏度高時，與被測量變化對應(yīng)的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡減少從外界引入的串?dāng)_信號。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。在選擇傳感器時，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。當(dāng)所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。在選擇傳感器之前，應(yīng)對其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。 如果測量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的； 如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求 [11]。 溫度傳感器選用 本系統(tǒng)采用接觸式溫度傳感器 DS18B20。C~+125176。C 范圍內(nèi) ,精度為 177。C。 2176?，F(xiàn)場溫度直接以 “一線總線 ”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。查詢法是在單片機(jī)把啟動命令送到 ADC 之后，執(zhí)行別的程序，同時對 ADC的狀態(tài)進(jìn)行查詢，以檢查 ADC 變換是否已經(jīng)結(jié)束，如查詢到變換已結(jié)束，則讀入轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)據(jù)。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換器變換結(jié)束并向單片機(jī)發(fā)出中斷請求信號時，單片機(jī)響應(yīng)此中斷請求，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，然后返回原程序 [14]。本系統(tǒng)就是采用中斷 控制法。 將 ADC0809 作為外擴(kuò)的并行 I/O 口，由 和 WR 端的脈沖同時有效時啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，通道選擇端與 A、 B、 C 分別與地址線 A0、 AA2 相連。 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后， EOC 向 89C51的 INT1 端輸入一個高電平，既向單片機(jī)產(chǎn)生一個外部中斷 1 信號 。 鍵盤輸入應(yīng)解決的問題 1．鍵盤輸入的特點(diǎn) 鍵盤的實(shí)質(zhì)是一組開關(guān)的集合。一個電壓信號通過機(jī)械觸點(diǎn)的斷開、閉合過程，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個按鍵開關(guān)在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時也不會一下斷開。 2．消除按鍵抖動 1) 硬件消除抖動一般采用雙穩(wěn)態(tài)消抖 電路。如果按鍵較多硬件電路將無法勝任，因此常采用軟件的方法進(jìn)行消抖。 3．鍵盤接口的工作原理 常見的鍵盤接口分為獨(dú)立式鍵盤接口和矩陣式鍵盤接口兩種。矩陣式鍵盤接口是適用于按鍵數(shù)量較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。從圖中可以看出，在按鍵數(shù)量較多的場合 ，矩陣鍵盤與獨(dú)立式按鍵相比，要節(jié)省很多 I/O 口線。行線通過上拉電阻接到正 +5V。列線如果為低電平，這行線電平為低；列線電平如果為高，則行線電平也高。由于矩陣鍵盤中行、列線為多鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在的電平。 2）按鍵的識別方法 按鍵識別的方法主要有掃描法、線反轉(zhuǎn)法和鍵盤編碼。 LED 顯示器工作原理 LED 顯示器有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種方式。所以稱為靜態(tài)顯示。也正是因?yàn)槿绱?，靜態(tài)顯示的亮度比較高。而各共陽極或共陰極分別由相應(yīng)得 I/O 線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時選通。 鍵盤 /顯示電路 系統(tǒng)鍵盤顯示接口采用 8279 芯片，用硬件完成鍵盤與顯示器掃描[4]。 4 鍵盤。鍵盤以中斷方式工作。顯示器采用 4 個 LED 數(shù)碼管，系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)經(jīng) AT89C51 單片機(jī)處理后通過 I/O 口送到驅(qū)動電路， LED 顯示甲烷氣體現(xiàn)場濃度。 8279 芯片外接 4179。 SL0SL2 經(jīng) 74LS138(1)譯碼低四位掃描控制位選口，顯示字符的段選碼由 8279 芯片的一個 4位輸出口 OUB03 同步輸出實(shí)現(xiàn)，并且經(jīng) 74LS06