【正文】 。上電復(fù)位后，設(shè)置溫度初值為20度，每按一下按鍵，溫度設(shè)置值就會增加1度，整個溫度設(shè)置值在20—100度之間循環(huán)。當(dāng)每次電源接通后，只有按鍵按下過之后，電熱水壺才開始加熱，這樣，可以防止電源誤接通時電熱水壺一直加熱，引發(fā)事故。4. 三位數(shù)碼管在設(shè)置溫度操作時顯示當(dāng)前設(shè)置的溫度，另三位數(shù)碼管其余時間實時顯示電熱水壺中水的實際溫度。整個系統(tǒng)的關(guān)鍵電路是單片機控制電路，是整個控制的核心，完成信號的輸入和輸出的轉(zhuǎn)換，即可將溫度檢測電路采樣的輸入的信號通過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，并可以通過鍵盤對溫度進(jìn)行控制，如此同時當(dāng)水加熱超過指定的溫度以后，蜂鳴器工作報警。3 電熱水壺控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 溫度檢測電路和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212 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。Vo的值為Io乘上10K,以室溫25℃而言,(10K298μA)。量測Vo時,不可分出任何電流,否則量測值會不準(zhǔn)。AD590的輸出電流I=(273+T)μA(T為攝氏溫度),因此量測的電壓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，首先考慮的是能否選用帶有A/D的單片機，本論文中無法選擇單片機片內(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，與單片機的接口電路要求不同，必須依芯片對控制電路的要求設(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”值的算法如下：使二位進(jìn)制計數(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，都要進(jìn)行測試。無論哪種情況，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路模擬開關(guān)、模擬開關(guān)的地址鎖存與譯碼電路、比較器 、256R電阻T型網(wǎng)絡(luò)、樹狀電子開關(guān)、逐次逼近寄存器SAR、三態(tài)輸出鎖存，緩沖器、控制與時序電路等。A、B、C口：8路模擬開關(guān)的三位地址輸入端，用來選擇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)通過程序加上一個正脈沖便立即開始A/D轉(zhuǎn)換。在此輸出端供給一個有效信號則打開三態(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，轉(zhuǎn)換時間位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時鐘CLK由8051ALE信號提供，ALE信號頻率為f/6。EOC經(jīng)非門與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，并啟動下一次轉(zhuǎn)換。ADC0809轉(zhuǎn)換器將信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再將數(shù)字信號傳入8051進(jìn)行微處理，通過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8051芯片介紹和主要電路 MCS51單片微機8051內(nèi)部部件和接口電路MCS5單片微機8051內(nèi)部包含如下部件：8位CPU振蕩器和時鐘電路4K/8K 字節(jié)的程序存貯器。可尋址外部程序存貯器和數(shù)據(jù)存貯器，各64K字節(jié)。32線并行I/O口。2/3個16位定時器/計數(shù)器。具有位尋址功能，有較強的布爾處理能力。這些引腳構(gòu)成了MCS51單片機片外三總線結(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）?？刂瓶偩€（CB）：由四根獨立控制線RESET、EA、ALE、組成。MCS51單片機芯片內(nèi)部有一個用于構(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單片機的內(nèi)部時鐘方式。圖223外部時鐘方式電路圖由上面的圖我們可以看到引腳XTAL2就是內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。通常接的外部信號一般為頻率低于12MHZ的方波信號。 單片機的復(fù)位電路1．復(fù)位電路的復(fù)位類型通常單片機復(fù)位操作有上電復(fù)位、信號復(fù)位、運行監(jiān)視復(fù)位。2．主要復(fù)位電路（1）上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位組合電路：在單片機系統(tǒng)設(shè)計過程中，經(jīng)常會使用上電復(fù)位和手動復(fù)位，最常用的上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位組合電路為：圖224上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位組合電路在這兩種簡單復(fù)位電路中，干擾容易串人復(fù)位端，在大多數(shù)情況下，不會造成單片機錯誤復(fù)位，但會引起內(nèi)部某些寄存器錯誤復(fù)位。如果應(yīng)用現(xiàn)場干擾嚴(yán)重，或整個系統(tǒng)干擾嚴(yán)重，引起單片機復(fù)位，可采用屏蔽的辦法解決，如加屏蔽網(wǎng)或移動位置等。圖225抗干擾上電復(fù)位 中斷優(yōu)先級8051單片機提供了5個中斷源，其中兩個為中斷源，由INT0、INT1輸入；I/O設(shè)置中斷請求信號，或掉電故障等異常事件中斷請求信號都可作為外部中斷源連INT0、INT1。這些中斷請求源分別由MCS51的特殊功能寄存器TCON和SCON的相應(yīng)位鎖存。低優(yōu)先級可以被高優(yōu)先級所中斷，但不能被另一個低優(yōu)先級中斷所中斷。為了實現(xiàn)這些規(guī)定，中斷系統(tǒng)中設(shè)有兩個不可尋址的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器，其中一個用來指出正在服務(wù)于高優(yōu)先級中斷，并阻止其他所有中斷的響應(yīng)。當(dāng)同時接受到幾個優(yōu)先級相同的中斷請求時，則由內(nèi)部查詢次序來確定響應(yīng)哪一個中斷請求。處理器響應(yīng)中斷時，先置相應(yīng)的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器（該觸發(fā)器指出CPU開始處理的中斷優(yōu)先級別）然后執(zhí)行一個硬件子程序的調(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 0003H2．TF0 （定時器0溢出中斷） 000BH3．IE 1 （外中斷INT1） 0013H4．TF1 （定時器1溢出中斷） 001BH5．RI+TI （串行口中斷） 0023H6．TF2+EXF2 （定時器2溢出中斷） 最低優(yōu)先級 002BH這種“同級內(nèi)的優(yōu)先級”，僅用來解決相同優(yōu)先級中斷源同時請求中斷的情況，而不能中斷正在執(zhí)行的同優(yōu)先級的中斷。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，地址鎖存信號為ALE。圖226 74LS373的結(jié)構(gòu)圖當(dāng)三態(tài)門的使能信號線OE為低電平時,三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài),允許1Q~8Q輸出到OUT1~OUT8,當(dāng)OE端為高電平時,輸出三態(tài)門斷開,輸出線OUT1~,當(dāng)74LS373用作地址鎖存器時,首先應(yīng)使三態(tài)門的使能信號OE為低電平,這時,當(dāng)G輸入端為高電平時,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,輸入端(1D~8D)的數(shù)據(jù)鎖入1Q~8Q的8位鎖存器中。 8255輸出口擴展 8255的引腳介紹8255是可編程RAM/IO擴展器，片內(nèi)有256*8位靜態(tài)RAM，2個8位和1個6位可編程并行I/O接口，以及1個14位可編程定時器/計數(shù)器。因此還是MCS51應(yīng)用系統(tǒng)最適用的擴展器件。連接CPU的底8位地址/數(shù)據(jù)總線。CS：片選信號輸入端，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，CPU對8255的RAM進(jìn)行讀寫，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。在開關(guān)量輸出通道中，為防止現(xiàn)場強電磁干擾或工頻電壓會通過輸出通道反串到測控系統(tǒng)，一般需采取通道隔離技術(shù)。因為光信號的傳送不受電場、磁場的干擾，可以有效地隔離電信號。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看，都是一樣的，即都通過電——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時，即產(chǎn)生人眼看不見的紅外光，其光譜范圍為700—1000nm。而當(dāng)該電流撤去時，發(fā)光二極管熄滅，三極管截止。由于該器件是通過電——光——電這種轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)對輸出設(shè)備進(jìn)行控制的，彼此之間沒有電氣連接，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，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，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。如果從通斷功能來看，光電隔離器其實是一隔離開關(guān)。圖243總電路框圖 鍵盤及顯示電路 鍵盤輸入特點按鍵所用開關(guān)為機械彈性開關(guān)，均利用了機械觸點的合、斷。 圖251 鍵盤抖動波形圖由于機械觸點的彈性作用，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。按鍵的穩(wěn)定閉合時間由操作人員的按鍵動作持續(xù)時間決定，一般為十分之幾秒到幾秒時間。為了確保按鍵的狀態(tài)，必須消除按鍵抖動的影響，這也是按鍵抗干擾的主要的一個方面。本論文采用雙穩(wěn)態(tài)消抖的硬件消抖方法。此時即使由于按鍵的機械性能使按鍵因彈性抖動而產(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