【正文】 果 , 這些都為改進(jìn)和發(fā)展造紙機(jī)流漿箱邁出了可喜的步伐。接著，系統(tǒng)的闡述了 微控制器 MCS— 51 單片機(jī)的 基本結(jié)構(gòu)、工作原理 、系統(tǒng)配置 。在此基礎(chǔ)上，畫出程序流程圖，設(shè)計(jì) 出流漿箱開(kāi)口度測(cè)量顯示的程序。 第 二 章 開(kāi)口度測(cè)量顯示 的硬件系統(tǒng) 本課題要求 設(shè)計(jì) 流漿箱開(kāi)口度電子測(cè)量顯示裝置， 采用 MCS51 系列單片機(jī)（ 89C51）為核心，測(cè)量對(duì)象為任意寬幅的流漿箱開(kāi)度 。 （ 6）系統(tǒng)工作電源： 24VDC 對(duì)于開(kāi)口度的測(cè)量，可以建立 XY平面坐標(biāo)系，以其中一個(gè)頂點(diǎn)作為原點(diǎn)，通過(guò)機(jī)械裝置，將探針連接在原點(diǎn)的對(duì)角側(cè)。 總體設(shè)計(jì) 思路 硬件部分采用單片機(jī) AT89C51作為 CPU 主控制 ,電路主要由 檢測(cè) 采集電路、信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大 電路 和 數(shù)碼 顯示電路 3 個(gè)部分組成。 信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路主要是由 74LS245 實(shí)現(xiàn)。其系統(tǒng)總體電路如圖 21 所示。 結(jié)合設(shè)計(jì)要求的 實(shí)現(xiàn)測(cè)量顯示精度 和流漿箱開(kāi)口度的范圍，在 0~8cm 的長(zhǎng)度內(nèi)均勻分布 80跟銅線， 銅線接地。探針外圍電路如圖 22 所示。 由此，可以設(shè)計(jì)出用于模擬仿真的探針電路如圖 23 所示 ，其中開(kāi)關(guān)模擬的是金屬探頭， 接地的線 模擬的是銅線 。 對(duì)于驅(qū)動(dòng)芯片，有以下幾種方案： 方案一： 采用 74LS244 芯片。單向的內(nèi)部有 8 個(gè)三態(tài)驅(qū)動(dòng)器，分成兩組，分別由控制端 1G 和 2G控制 ， 74LS244 沒(méi)有鎖存的功能。 8086/8088 數(shù)據(jù)和 地址總線 采用 分時(shí)復(fù)用 操作方法，即用同一總線既傳輸數(shù)據(jù)又傳輸?shù)刂贰? 方案二：采用 74LS245 芯片。 74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。 74LS245芯片具備鎖存功能，可以將該時(shí)刻的電平狀態(tài)鎖定傳給單片機(jī)，方便判斷狀態(tài)，故驅(qū)動(dòng)芯片選擇 74LS245. 當(dāng) 片選 端 CE 低電平時(shí)， 74LS245 被選中，處于工作狀態(tài)。 當(dāng) CE 為高電平時(shí)， A、B均為高阻態(tài)。 驅(qū)動(dòng)芯片與外圍檢測(cè)電路的連接如圖 24 所示： 數(shù)碼顯示 電路 設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該裝置要求能夠 實(shí)時(shí)顯示流漿箱開(kāi)口度，對(duì)于顯示模塊，有以下幾種方案。 方案二： 采用 LCD 液晶顯示屏 ,液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大 ,可顯示大量文字 ,圖形 ,顯示多樣 ,清晰可見(jiàn) ,但是價(jià)格相對(duì)較高，需要的接口線較多，會(huì)給調(diào)試帶來(lái)諸多不便，故不用此種作為顯示。因此，此設(shè)計(jì) 采用 LED數(shù)碼管 作為顯示模塊。 （ 1） 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)： 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的 字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端 口，而且功耗更低。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 為了充分利用單片機(jī)的 I/O 口，選擇 數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)芯片選擇MAX7219。芯片上包括 BCD 碼譯碼器、多位掃描電路、段驅(qū)動(dòng)器、位驅(qū)動(dòng)器、內(nèi)含 88 位靜態(tài) RAM ,用于存放顯示數(shù)據(jù) ， 只需外接一個(gè)電阻就可為所有的 LED 提供段電流。此外它還支持多片 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 7219 串聯(lián)方式，這樣 MCU 就可以通過(guò) 3 根線（即串行數(shù)據(jù)線、串行時(shí)鐘線和芯片選通線）控制更多的數(shù)碼管顯示。 圖 24 MAX7219 的外部引腳分配 各引腳的功能為： DIN：串行數(shù)據(jù)輸入端 DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出端，用于級(jí)連擴(kuò)展 LOAD：裝載數(shù)據(jù)輸入 CLK：串行時(shí)鐘輸入 DIG0~DIG7： 8 位 LED 位選線，從共陰極 LED 中吸入電流 SEG A~SEG G,DP:7 段驅(qū)動(dòng)和小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng) ISET:通過(guò)一個(gè) 10k 電阻和 Vcc相連，設(shè)置段電流 MAX7219 內(nèi)部的寄存器如圖 25，主要有：譯碼控制寄存器、亮度控制寄存器、掃描界限寄存器、關(guān)斷模式寄存器、測(cè)試控制寄存器。 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 25 MAX7219 內(nèi)部的相關(guān)寄存器 (1)譯碼控制寄存器（ X9H） 如圖 26 所示， MAX7219 有兩種譯碼方式： B譯碼方式和不譯碼方式。實(shí)際應(yīng)用中可以按位設(shè)置選擇 B譯碼或是不譯碼方式。設(shè)置小數(shù)點(diǎn) (SEG DP)的 D7與編碼方式，點(diǎn)亮?xí)r， D7 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 置 1，熄滅時(shí)， D7 置 “0” 即可 。 圖 27 顯示器與寄存器數(shù)據(jù)位的對(duì)應(yīng)關(guān)系 （ 2） 掃描界限寄存器（ XBH） 如圖 28 所示，此寄存器用于設(shè)置顯示的 LED 的個(gè)數(shù)（ 1~8），比如當(dāng)設(shè)置為0xX4 時(shí)， LED 0~5 顯示。 （ 5） 顯示測(cè)試寄存器（ XFH） 用于設(shè)置 LED 是測(cè)試狀態(tài)還是正常工作狀態(tài)，當(dāng)測(cè)試狀態(tài)時(shí)（最低位 D0=1）各位顯示全亮，正常工作狀態(tài) (D0=0)。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。MAX7129 的控制字格式如圖 29。在 CLK 脈沖作用下， DIN 的數(shù)據(jù)以串行方式依次移入內(nèi)部 16位寄存器，然后在一個(gè) LOAD 上升沿作用下，鎖存到內(nèi)部的寄存器中。工作時(shí)序圖見(jiàn)圖 210。 CPLD 技術(shù) 如上文所述，使用的驅(qū)動(dòng)芯片數(shù)量較多，這必然會(huì)使 裝置的體積規(guī)模較大，從而使裝置的應(yīng)用場(chǎng)合受到限制，為了得到體積更小的裝置，因 此需要對(duì)信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大電路進(jìn)行 CPLD 封裝。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開(kāi)發(fā) 軟件 平 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 臺(tái)，用原理圖、硬件描述語(yǔ)言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過(guò)下載電纜（ “ 在系統(tǒng) ” 編程 ）將代碼傳送到目標(biāo) 芯片 中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的 數(shù)字系統(tǒng) 。它們大多采用 COMS EPROM/EEPROM 和快閃存儲(chǔ)器等編程技術(shù)，因而具有高密度、高速度和低功耗等特點(diǎn)?？删幊踢壿嫼陠卧獌?nèi)部主要包括與或陣列、可編程發(fā)器和多路選擇器等電路，能獨(dú)立的配置為時(shí)序或組合工作方式。可編程連線陣列的作用是在各邏輯宏單元之間以及邏輯宏單元和 I/O 單元之間提供靈活的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。