【正文】 測(cè)兩部分功能。污水水質(zhì)參數(shù)主要包括 PH值、 COD、重金屬、色度、瞬時(shí)流量和累積流量等。這里我們采用軟件合成的方式模擬 SPI 接口將單片機(jī)與 MAX187 連接 ,從而完成串行數(shù)據(jù)的 A/ D 轉(zhuǎn)換。由于 MAX187 內(nèi)部有 參考電源所以只需在 REF 引腳上接 F 電容 ,用參考電源提供工作電壓。 【 9】 ② MAX187 與 AT89C51 接口程序 MAX187 :SETB CS 。SCLK初始化為低 NOP NOP CLR CS 。調(diào)延時(shí)子程序 ACALL D134NS NOP SETB SCLK NOP 河北聯(lián)合大學(xué) 輕工學(xué)院 14 CLR SCLK 。片選信號(hào)無(wú)效 ,輸出結(jié)束 NOP MOV R7 , 12 。A 累加器清零 MOV B , 0 MAX1871： SETB SCLK。 第二類： 變頻器調(diào)速，隨著晶閘管研制成功，交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)迅速發(fā)展，出現(xiàn)了變頻器，通過(guò)改變供電電源的頻率來(lái)調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種調(diào)速方式可以獲得很大的調(diào)速范圍，很好的調(diào)速平滑性和足夠的機(jī)械特性硬度，但成本高，控制系統(tǒng)復(fù) 雜。同時(shí)由于工作波形是正弦波，轉(zhuǎn)速與導(dǎo)通角的關(guān)系比較復(fù)雜，利用匯編語(yǔ)言計(jì)算編程時(shí)有比較大的難度。 （ 2）本次 設(shè) 計(jì) 是在 第三類可控硅移相調(diào)壓調(diào)速電路的基礎(chǔ)上選擇了它的升級(jí)版 可控硅過(guò)零調(diào)功調(diào)速電路裝置。因此調(diào)電功 P 就可達(dá)到調(diào)速的目的。過(guò)零調(diào)功方式就是通過(guò)在給定的時(shí)間內(nèi)改變加進(jìn)負(fù)載的交流正弦波個(gè)數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載功率的一種控制方法。 同時(shí)也由于可控硅是在電壓過(guò)零時(shí)導(dǎo)通，其負(fù)載浪涌電流和電流變化率都很小，有利于可控硅的安全工作。（ 2）過(guò)零脈沖信號(hào)必須受單片機(jī)輸出控制信息控制。這兩個(gè)問(wèn)題的解決由軟硬件協(xié)同完成。②由單片機(jī)發(fā)出的控 制電平，去控制門(mén)控電路，以控制可控硅的過(guò)零觸發(fā)脈沖數(shù) 。由于可控硅過(guò)零調(diào)功方式是通過(guò)控制可控硅導(dǎo)通與關(guān)斷的比值來(lái)調(diào)節(jié)輸出功率，相位和移相觸發(fā)的同步脈沖問(wèn)題都不必考慮，因此輸出的脈沖寬度可以放寬，這也使得電路更易實(shí)現(xiàn)。其電路原理圖及波形如圖 1 所示 [3] [4]。 【 10】 河北聯(lián)合大學(xué) 輕工學(xué)院 16 圖 過(guò)零檢測(cè)電路及其波形 鍵盤(pán)處理部分方案論證 矩陣式鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)與工作原理： 在鍵盤(pán)中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少 I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。這樣，一個(gè)端口（如 P1口）就可以構(gòu)成 4*4=16 個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤(pán)多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20 鍵的鍵盤(pán)，而直接用端口線則只能多出一鍵（ 9鍵）。 矩陣式鍵盤(pán)的按鍵識(shí)別方法 ： 確定矩陣式鍵盤(pán)上何鍵被按下介紹一種 “ 行掃描法 ” 。其工作 過(guò)程如下。只要有一列的電平為低， 則表示鍵盤(pán)中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的 4 個(gè)按鍵之中。判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即第 2 章 系統(tǒng)方案論證與選型 17 可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。 矩陣式鍵盤(pán)的特點(diǎn)是把檢測(cè)線分成兩組，一組為行線，一組列線，按鍵放在行線和列線的交叉點(diǎn)上。 4 4 矩陣式鍵盤(pán)共可以安裝 16 個(gè)鍵，但只需要 8 條測(cè)試線。 在本系統(tǒng)中鍵盤(pán)采用矩陣式鍵盤(pán)并采用中斷工作方式。采用中斷工作方式提高了 CPU 的利用效率，沒(méi)鍵按下時(shí)沒(méi)有中斷請(qǐng)求，有鍵按下時(shí)，向CPU 提出中斷請(qǐng)求， CPU 響應(yīng)后執(zhí)行中斷服務(wù)程序，在中斷程序中才對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描。數(shù)據(jù)顯示部分可以有以下兩種方案 可供選擇 ：一是 LED 數(shù)碼管顯示 ,二是 LCD液晶顯示兩種選擇。 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 18 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 微分處理器的發(fā)展 本電子皮帶秤的控制系統(tǒng)精度較高，需要的 I/O 接口也比較多，因此采用AT89C51 單片機(jī)作為本系統(tǒng)的微處理器。 片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。 因此此單片機(jī)完全能滿足溫度控制系統(tǒng)的要求。 89C51 單片機(jī)的接法及引腳功能為 : VCC（ 40）： 接 ＋ 5V電源。 P0 口（ 39－ 32）： P0 口為 8位漏極開(kāi)路雙向 I/O 口，每 個(gè) 引腳可吸收8個(gè) TTL 門(mén)電流。 P2 口（ 21－ 28）： P2 口為內(nèi)部上拉電阻器的 8位雙向 I/O口， P2 口緩沖器可接收和輸出 4個(gè) TTL 門(mén)電流。 RST（ 9）：復(fù)位輸入。 ALE/PROG（ 30）：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)，在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 PSEN（ 29）：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 EA/VPP（ 31）：當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，外部程序存儲(chǔ)器地址為（ 0000H－ FFFFH）不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL1（ 19）：反向振蕩器放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 X5045 EEPROM 存儲(chǔ)芯片介紹 X5045 把四種常用的功能：上電復(fù)位、看門(mén)狗定時(shí)器、電源電壓監(jiān)控和塊鎖（ BLOCK LOCKTM）保護(hù)的串行 EEPROM 存儲(chǔ)器組成在一個(gè)封裝之內(nèi)，降低了系統(tǒng)成本、減少空間增加了可靠性。 表 31 X5045引腳功能 引腳號(hào) 引腳名 說(shuō)明 1 CS/WDI 片選輸入（低點(diǎn)平有效） 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 20 2 SO 串行輸出 3 WP E2PROM寫(xiě)保護(hù)輸入 4 GND 地 5 SI 串行輸入 6 SCK 串行時(shí)鐘輸入 7 RESET 復(fù)位信號(hào)輸出 8 Vcc 電源電壓 由 X5045 引腳功能可知： CS/WDI 引腳為雙功能，看門(mén)狗定時(shí)器電路監(jiān)測(cè) WDI的輸入來(lái)判斷微處理器是否工作正常。在 X5045 內(nèi)部的一個(gè)控制寄存器中有 2 位可編程位，決定了定時(shí)器時(shí)間的長(zhǎng)短。 【 11】 其外部管腳圖如圖 。當(dāng)系統(tǒng)故障程序飛車，只要看門(mén)狗定時(shí)器計(jì)時(shí)達(dá)到其編程的超時(shí)極限， RESET 引腳立即自身產(chǎn)生高電平復(fù)位信號(hào)。 (2) 電壓監(jiān)控 當(dāng)電流電壓 Vcc降至最小轉(zhuǎn)換點(diǎn)以下，芯片的 RESET 引腳立即產(chǎn)生復(fù) 位 信號(hào)，這樣電源接通和關(guān)斷瞬間電源電壓不穩(wěn)定就不會(huì)造成系統(tǒng)死機(jī)，數(shù)據(jù)誤寫(xiě)及誤動(dòng)作等故障。 它的內(nèi)河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 21 部按 5128 組織。 3. X5045芯片的 工作原理 X5045內(nèi)含一個(gè) 8位的指令寄存器，對(duì)芯片的所有操作都需通過(guò)對(duì)指令寄存器寫(xiě)命令來(lái)完成， 其 指令集 如 表 32所示 。 表 32 X5045指令集 74LS374 芯片和 74LS145 芯片介紹 74LS374 鎖存驅(qū)動(dòng)芯片引腳說(shuō)明 ： 【 12】 D0～ D7 數(shù)據(jù)輸入端 ； OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效） ； CP 時(shí)鐘輸入端 ； O0～ O7 輸出端 。當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí)， O0～ O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng)時(shí)鐘端 CP 脈沖上升沿的作用下， 端口 O 隨數(shù)據(jù) 端口 D 而變。74LS374 的引腳圖如 所示。所以可以說(shuō)是譯碼器，又是驅(qū)動(dòng)器。 圖 74LS145 的引腳圖 主控電路硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)多為 TTL（ CMOS）電平，這種信號(hào)一般不能直接驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備開(kāi)啟或關(guān)閉。同時(shí)，測(cè)控 動(dòng)作通常適于強(qiáng)電系統(tǒng)聯(lián)系在一起，如本系統(tǒng)中的測(cè)試大功率的電動(dòng)機(jī)、接觸器等，這些在開(kāi)關(guān)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾信號(hào)，如不加以隔離，可能會(huì)使保護(hù)器的保護(hù)作用失效，或是造成誤動(dòng)作，從而影響正常的生產(chǎn)。放大功能的實(shí)現(xiàn)很容易，采用 74LS07 芯片即可。電路如下圖河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 23 。 圖 主控部分電路圖 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 24 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)是一件復(fù)雜的工作，為了把復(fù)雜的工作條理化，就要有相應(yīng)的步驟和方法。這是能否編制出高質(zhì)量程序的關(guān)鍵。 [3] 寫(xiě)程序：根據(jù)程序框圖所表示的算法和步驟，選用適當(dāng)?shù)闹噶钆帕衅饋?lái)，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，即程序。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是對(duì)利用到的控制結(jié)構(gòu)類程序做適當(dāng)?shù)南拗?，特別是限制轉(zhuǎn)向語(yǔ)句 (或指令 )的使用，從而控制了程序的復(fù)雜性，力求程序的上、下文順序與執(zhí)行流程保持一致性，使程序易讀易理解，減少邏輯錯(cuò)誤和易于修改、調(diào)試。 程序的總體設(shè)計(jì) 為了能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能，經(jīng)過(guò)認(rèn)真的分析和整理，以及對(duì)整體功能進(jìn)行細(xì)化、分配，把系統(tǒng)的程序劃分為以下幾個(gè)主要模塊 : 初始化模塊 : 通過(guò)該模塊來(lái)對(duì)堆棧、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、中斷和特殊功能寄存器進(jìn)行賦值，有關(guān)寄存器的清零，以及計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器的初值存放等。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊： MAX187 的 A/D轉(zhuǎn)換 子程序。 顯示碼轉(zhuǎn)換模塊：用來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的二進(jìn)制 AD 值轉(zhuǎn)化為 BCD 碼， BCD碼再轉(zhuǎn)換成分離 BCD碼，分離 BCD 碼最后轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管顯示碼，以便送出顯示，它是顯示處理程序的先遣隊(duì)。 除了上述功能以外，該系統(tǒng)還具有看門(mén)狗功能以及工作狀態(tài)顯示功能等。 【 13】 其流程圖如圖 。 子程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)子程序主要包括電子狗設(shè)計(jì)、 A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)程序設(shè)計(jì)、鍵盤(pán)程序設(shè)計(jì)、顯示程序設(shè)計(jì)、以及中斷程序設(shè)計(jì)等。 初始化 顯示處理 喂看門(mén)狗 按鍵處理子程序 A\D 轉(zhuǎn)換子程序 標(biāo)度交換 數(shù)據(jù) 判斷 控制 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 26 讀時(shí)序 (1) 把 CS拉低以選擇芯片； (2) 發(fā)送 8位的讀 (READ)指令； (3) 送 8位的字節(jié)地址； (4) 將所選定地址的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)移到期 S0線上。每移出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后，字節(jié)地址自動(dòng)增到下一個(gè)較高地址、達(dá)到最高地址時(shí)，地址計(jì)數(shù)器翻轉(zhuǎn)至 00H，無(wú)限循環(huán)下去直到把 CS 置為高電平，可以終止操作 。 圖 讀數(shù)據(jù)時(shí)序 圖 寫(xiě)時(shí)序 在寫(xiě)時(shí)序之前， 必須先發(fā)出 WREN 指令使 “ 寫(xiě)使能 ” 鎖存器置位。 寫(xiě)數(shù)據(jù)到 E2PROM 操作為： (1) 拉低 CS并保持在低電平； (2) 發(fā)送寫(xiě)指令 (WRITE)； (3) 寫(xiě)數(shù)據(jù)可以連續(xù)寫(xiě)多達(dá) 4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。X25045初始化 CALL RDSR JB ,EPST 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 27 ANL A,3CH CJNE A,20H,EW CLR WP SETB EA RET EW: CALL WREN ?？撮T(mén)狗 CALL WRZ SETB CS SJMP EPST WREN: CLR CS 。寫(xiě)子程序 WRZ1: CLR CK RLC A MOV DI,C SETB CK DJNZ R2,WRZ1 CLR CK SETB DO RET RDSR: CLR CS 。讀子程序 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 28 SETB DI SETB DO CLR CK RDZ1: MOV C,DO SETB CK RLC A CLR CK DJNZ R2,RDZ1 RET 動(dòng)態(tài)顯示和按鍵掃描處理程序?qū)崿F(xiàn) 動(dòng)態(tài)顯示 和按鍵掃描處理 ,因?qū)r(shí)間有較高的要求，故定時(shí)中斷服務(wù)程序來(lái)處理。動(dòng)態(tài)顯示功能是在某一瞬間，只讓某一位的字位線處于選通狀態(tài)，即共陰極的為低電平，同時(shí)字段線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字段碼。 同樣在下一瞬時(shí)，只顯示下一位 LED，如此循環(huán)每位 LED。 1ms 的初值要裝入定時(shí)器，然后將程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容 (斷點(diǎn)地址 )壓入堆棧保護(hù)起來(lái)，然后將對(duì)應(yīng)的定時(shí)器 T0 中斷矢量裝入程序計(jì)數(shù)器 PC，使程序轉(zhuǎn)向 T0 中斷矢量地址 000BH，執(zhí)行該中斷服務(wù)程序。指定堆棧起始地址 ?? MOV 8, 20H 。中斷入口，定時(shí)時(shí)長(zhǎng) 10ms MOV TH0, HIGH(655361000) SET RS0 。保存現(xiàn)場(chǎng) PUSH PSW MOV A, R0 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 29 MOVX R0, A MOV A, P2 。按鍵掃描以及抖動(dòng)處理 ORL A, 0F0H XCH A, 17H XCH A, 18H CJNE A, 17H, X CJNE A, 18H, X CPL A MOV 19H, A X: MOV A, 19H