【正文】 只有按鍵按下過(guò)之后，電熱水壺才開(kāi)始加熱，這樣，可以防止電源誤接通時(shí)電熱水壺一直加熱，引發(fā)事故。4. 三位數(shù)碼管在設(shè)置溫度操作時(shí)顯示當(dāng)前設(shè)置的溫度，另三位數(shù)碼管其余時(shí)間實(shí)時(shí)顯示電熱水壺中水的實(shí)際溫度。整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵電路是單片機(jī)控制電路，是整個(gè)控制的核心，完成信號(hào)的輸入和輸出的轉(zhuǎn)換，即可將溫度檢測(cè)電路采樣的輸入的信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809進(jìn)行處理加工后輸出到顯示器進(jìn)行顯示，并可以通過(guò)鍵盤(pán)對(duì)溫度進(jìn)行控制，如此同時(shí)當(dāng)水加熱超過(guò)指定的溫度以后，蜂鳴器工作報(bào)警。3 電熱水壺控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 溫度檢測(cè)電路和A/D轉(zhuǎn)換器的電路 AD590溫度傳感器的概念A(yù)D590是一種二端式的集成溫度傳感器。2. 工作電壓為+4~+30V，由于AD590是一種恒流源形式的溫度傳感器，只需在其二端加上一定工作電壓則其輸出電流隨溫度變化而變化，其線性電流輸出為1μA/。3. 精度：經(jīng)過(guò)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(cè)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(cè)電路圖212 電源轉(zhuǎn)換電路在介紹溫度檢測(cè)電路之前，首先要說(shuō)明一下電源轉(zhuǎn)換電路。溫度檢測(cè)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(cè)量的滿刻度值。Vo的值為Io乘上10K,以室溫25℃而言,(10K298μA)。量測(cè)Vo時(shí),不可分出任何電流,否則量測(cè)值會(huì)不準(zhǔn)。AD590的輸出電流I=(273+T)μA(T為攝氏溫度),因此量測(cè)的電壓V為(273+T)μA 10K= (+T/100)V。電流1μA/K其輸出電壓為100mV/℃，經(jīng)運(yùn)算放大器LM358進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)化后，再送入A/D轉(zhuǎn)換電路中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)微處理器處理即可送到LED顯示器顯示溫度。在前向通道必須配置A/D轉(zhuǎn)換電路時(shí)，首先考慮的是能否選用帶有A/D的單片機(jī)，本論文中無(wú)法選擇單片機(jī)片內(nèi)有A/D部件，則必須在前向通道中配置A/D接口。選擇不同的A/D轉(zhuǎn)換芯片，與單片機(jī)的接口電路要求不同，必須依芯片對(duì)控制電路的要求設(shè)置，接口電路必須滿足這些要求。本論文中采用逐次逼近法A/D轉(zhuǎn)換器電路原理。其“推測(cè)”值的算法如下：使二位進(jìn)制計(jì)數(shù)器中（輸出鎖存器）的每一位從最高位起依次置1，每接一位時(shí)，都要進(jìn)行測(cè)試。無(wú)論哪種情況，均應(yīng)繼續(xù)比較下一位，直到最末位為止。1．A/D轉(zhuǎn)換器的引腳說(shuō)明：ADC0809是CMOS集成電路8位單片A/D轉(zhuǎn)換器。片內(nèi)有8路模擬開(kāi)關(guān)、模擬開(kāi)關(guān)的地址鎖存與譯碼電路、比較器 、256R電阻T型網(wǎng)絡(luò)、樹(shù)狀電子開(kāi)關(guān)、逐次逼近寄存器SAR、三態(tài)輸出鎖存，緩沖器、控制與時(shí)序電路等。A、B、C口：8路模擬開(kāi)關(guān)的三位地址輸入端，用來(lái)選擇8路模擬輸入的一路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ALE有效將三位地址A、B、C鎖存到地址鎖存器中。它與ALE可以接在一起，當(dāng)通過(guò)程序加上一個(gè)正脈沖便立即開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換。在此輸出端供給一個(gè)有效信號(hào)則打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存緩沖器，把轉(zhuǎn)換后的結(jié)果送至外部數(shù)據(jù)線。CLOCK為600kHZ時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間位100us。Vcc: 電源輸入端。2．A/D轉(zhuǎn)換的連接電路及應(yīng)用圖214 A/D轉(zhuǎn)換的連接電路由圖214可以看出ADC0809時(shí)鐘CLK由8051ALE信號(hào)提供，ALE信號(hào)頻率為f/6。EOC經(jīng)非門(mén)與8051 相接，0809與8051采用中斷方式聯(lián)絡(luò)，外部中斷1服務(wù)子程序讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，并啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換。ADC0809轉(zhuǎn)換器將信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再將數(shù)字信號(hào)傳入8051進(jìn)行微處理，通過(guò)LED顯示溫度。通道地址A，B，C由數(shù)據(jù)總線DB0，DB2，DB2提供。 單片機(jī)8051芯片介紹和主要電路 MCS51單片微機(jī)8051內(nèi)部部件和接口電路MCS5單片微機(jī)8051內(nèi)部包含如下部件：8位CPU振蕩器和時(shí)鐘電路4K/8K 字節(jié)的程序存貯器?？蓪ぶ吠獠砍绦虼尜A器和數(shù)據(jù)存貯器，各64K字節(jié)。32線并行I/O口。2/3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。具有位尋址功能，有較強(qiáng)的布爾處理能力。這些引腳構(gòu)成了MCS51單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)：1．地址總線（AB）：地址總線寬度為16位，因此，其外部存儲(chǔ)器直接尋址為64K字節(jié)，16位地址總線由P0口經(jīng)地址鎖存器提供低8位地址（A0~A7）；P0口直接提供高8位地址（A8~A15）。控制總線（CB）：由四根獨(dú)立控制線RESET、EA、ALE、組成。MCS51單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這是MCS51單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘方式。圖223外部時(shí)鐘方式電路圖由上面的圖我們可以看到引腳XTAL2就是內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。通常接的外部信號(hào)一般為頻率低于12MHZ的方波信號(hào)。 單片機(jī)的復(fù)位電路1．復(fù)位電路的復(fù)位類型通常單片機(jī)復(fù)位操作有上電復(fù)位、信號(hào)復(fù)位、運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位。2．主要復(fù)位電路（1）上電復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位組合電路：在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)使用上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，最常用的上電復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位組合電路為：圖224上電復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位組合電路在這兩種簡(jiǎn)單復(fù)位電路中，干擾容易串人復(fù)位端，在大多數(shù)情況下，不會(huì)造成單片機(jī)錯(cuò)誤復(fù)位，但會(huì)引起內(nèi)部某些寄存器錯(cuò)誤復(fù)位。如果應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重，或整個(gè)系統(tǒng)干擾嚴(yán)重，引起單片機(jī)復(fù)位，可采用屏蔽的辦法解決，如加屏蔽網(wǎng)或移動(dòng)位置等。圖225抗干擾上電復(fù)位 中斷優(yōu)先級(jí)8051單片機(jī)提供了5個(gè)中斷源，其中兩個(gè)為中斷源，由INT0、INT1輸入；I/O設(shè)置中斷請(qǐng)求信號(hào)，或掉電故障等異常事件中斷請(qǐng)求信號(hào)都可作為外部中斷源連INT0、INT1。這些中斷請(qǐng)求源分別由MCS51的特殊功能寄存器TCON和SCON的相應(yīng)位鎖存。低優(yōu)先級(jí)可以被高優(yōu)先級(jí)所中斷，但不能被另一個(gè)低優(yōu)先級(jí)中斷所中斷。為了實(shí)現(xiàn)這些規(guī)定，中斷系統(tǒng)中設(shè)有兩個(gè)不可尋址的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器，其中一個(gè)用來(lái)指出正在服務(wù)于高優(yōu)先級(jí)中斷，并阻止其他所有中斷的響應(yīng)。當(dāng)同時(shí)接受到幾個(gè)優(yōu)先級(jí)相同的中斷請(qǐng)求時(shí)，則由內(nèi)部查詢次序來(lái)確定響應(yīng)哪一個(gè)中斷請(qǐng)求。處理器響應(yīng)中斷時(shí)，先置相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器（該觸發(fā)器指出CPU開(kāi)始處理的中斷優(yōu)先級(jí)別）然后執(zhí)行一個(gè)硬件子程序的調(diào)用使控制轉(zhuǎn)移查詢次序如下：1．IE0 （外中斷INT0） 最高優(yōu)先級(jí) 0003H2．TF0 （定時(shí)器0溢出中斷） 000BH3．IE 1 （外中斷INT1） 0013H4．TF1 （定時(shí)器1溢出中斷） 001BH5．RI+TI （串行口中斷） 0023H6．TF2+EXF2 （定時(shí)器2溢出中斷） 最低優(yōu)先級(jí) 002BH這種“同級(jí)內(nèi)的優(yōu)先級(jí)”，僅用來(lái)解決相同優(yōu)先級(jí)中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷的情況，而不能中斷正在執(zhí)行的同優(yōu)先級(jí)的中斷。通常,地址鎖存器可使用帶三態(tài)緩沖輸出的八D鎖存器74LS373或8282，也可以使用帶清除端的八D鎖存器74LS273，地址鎖存信號(hào)為ALE。圖226 74LS373的結(jié)構(gòu)圖當(dāng)三態(tài)門(mén)的使能信號(hào)線OE為低電平時(shí),三態(tài)門(mén)處于導(dǎo)通狀態(tài),允許1Q~8Q輸出到OUT1~OUT8,當(dāng)OE端為高電平時(shí),輸出三態(tài)門(mén)斷開(kāi),輸出線OUT1~,當(dāng)74LS373用作地址鎖存器時(shí),首先應(yīng)使三態(tài)門(mén)的使能信號(hào)OE為低電平,這時(shí),當(dāng)G輸入端為高電平時(shí),鎖存器輸出(1Q~8Q)狀態(tài)和輸入端(1D~8D)狀態(tài)相同,當(dāng)G端從高電平返回到低電平(下降沿)時(shí),輸入端(1D~8D)的數(shù)據(jù)鎖入1Q~8Q的8位鎖存器中。 8255輸出口擴(kuò)展 8255的引腳介紹8255是可編程RAM/IO擴(kuò)展器，片內(nèi)有256*8位靜態(tài)RAM，2個(gè)8位和1個(gè)6位可編程并行I/O接口，以及1個(gè)14位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。因此還是MCS51應(yīng)用系統(tǒng)最適用的擴(kuò)展器件。連接CPU的底8位地址/數(shù)據(jù)總線。CS：片選信號(hào)輸入端，8255為CS，低電平有效。低電平有效。低電平有效。高電平有效，并初始化3個(gè)I/O口為輸入方式。PB0—PB7：B口的I/O線、I/O方向由命令字編程設(shè)定。由命令字編程設(shè)定。Vss: 接地線。當(dāng)IO/M=0時(shí)，CPU對(duì)8255的RAM進(jìn)行讀寫(xiě)，尋址范圍為00H—0FFH。故8255的A、B、C口及控制口地址分別為FF7CH、FF7DH、FF7EH、FF7FH。必須根據(jù)外圍設(shè)備的類型選擇8255的操作方式，并在初始化程序中把相應(yīng)控制字寫(xiě)入操作口。方式控制字共有八位，D7位為置方式標(biāo)志，有效為1，假設(shè)要求8255工作方式0，且A口作為輸出，B口作為輸出，C口作為輸入，則可得控制字為81H。在開(kāi)關(guān)量輸出通道中，為防止現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾或工頻電壓會(huì)通過(guò)輸出通道反串到測(cè)控系統(tǒng)，一般需采取通道隔離技術(shù)。因?yàn)楣庑盘?hào)的傳送不受電場(chǎng)、磁場(chǎng)的干擾，可以有效地隔離電信號(hào)。光電隔離器的種類繁多，常用的有發(fā)光二極管/光敏三極管、發(fā)光二極管/光敏復(fù)合晶體管、發(fā)光二極管/光敏電阻，發(fā)光二極管/光觸發(fā)可控硅等，但從其隔離方法這一角度來(lái)看，都是一樣的，即都通過(guò)電——光——電這種轉(zhuǎn)換，利用“光”這一環(huán)節(jié)完成隔離功能。當(dāng)發(fā)光二極管有正向電流通過(guò)時(shí)，即產(chǎn)生人眼看不見(jiàn)的紅外光，其光譜范圍為700—1000nm。而當(dāng)該電流撤去時(shí)，發(fā)光二極管熄滅，三極管截止。由于該器件是通過(guò)電——光——電這種轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出設(shè)備進(jìn)行控制的，彼此之間沒(méi)有電氣連接，因而起到隔離作用，隔離電壓與光電隔離器的結(jié)構(gòu)有關(guān)。圖242光電隔離的電路當(dāng)輸出TTL電平為低電平時(shí)，7406輸出為高電平，發(fā)光二極管截止，光電隔離器處于截止?fàn)顟B(tài)，VO端輸出高電平；而當(dāng)輸出控制電平為高電平時(shí)，7406輸出為低電平，發(fā)光二極管導(dǎo)通，光電隔離器處于導(dǎo)通狀態(tài)，VO端輸出低電平。如果從通斷功能來(lái)看，光電隔離器其實(shí)是一隔離開(kāi)關(guān)。圖243總電路框圖 鍵盤(pán)及顯示電路 鍵盤(pán)輸入特點(diǎn)按鍵所用開(kāi)關(guān)為機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)，均利用了機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷。 圖251 鍵盤(pán)抖動(dòng)波形圖由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開(kāi)時(shí)也不會(huì)一下斷開(kāi)。按鍵的穩(wěn)定閉合時(shí)間由操作人員的按鍵動(dòng)作持續(xù)時(shí)間決定，一般為十分之幾秒到幾秒時(shí)間。為了確保按鍵的狀態(tài)，必須消除按鍵抖動(dòng)的影響，這也是按鍵抗干擾的主要的一個(gè)方面。本論文采用雙穩(wěn)態(tài)消抖的硬件消抖方法。此時(shí)即使由于按鍵的機(jī)械性能使按鍵因彈性抖動(dòng)而產(chǎn)生瞬間不閉合，只要按鍵不返回原始狀態(tài)，雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)不會(huì)發(fā)生改變，輸出保持為0，不會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)的波形。設(shè)按鍵首先