【正文】 對(duì)于過(guò)熱蒸汽鍋爐，這能實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)熱蒸汽溫度的控制。保證 了生產(chǎn)的安全，達(dá)到降低油耗，提高自動(dòng)化水平的目的。 鍋爐控制系統(tǒng)的過(guò)程控制機(jī) 本系統(tǒng)采用專(zhuān)用設(shè)計(jì)方式。利用芯片，設(shè)計(jì)出一個(gè)專(zhuān)用系統(tǒng)。它的配置包括 CPU，采用單片機(jī) MC51 系列的 8031 芯片 [22]。外部擴(kuò)展 ROM 為 2732，外部 RAM 采用芯片 6116， D/A 轉(zhuǎn)換采用 DACO832， A/D 轉(zhuǎn)換采用 ADC0809。 芯片介紹與連接 簡(jiǎn)介 MCS51 單片機(jī)為 40 腳芯片。其引腳功能可分為三部分： （ 1） I/O 口線： P0、 P P P3 共 4 個(gè) 8 位口。 （ 2）控制總線： PSEN ，片外取指控制； ALE，地址鎖存控制； EA 片外存儲(chǔ)器選擇； RESET：復(fù)位控制。 （ 3）電源及時(shí)鐘： VCC、 VSS、 XTAL XTAL2 其應(yīng)用特性如下： I/O 口線不能都用作用戶 I/O 口線，除 805 8751 外，其它可以完全為用戶使用的只有 P1，以及作為多功能使用的 P3 口。 I/O 口中， P0 口可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 門(mén)電路， P P P3 口只能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 門(mén)電路。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 18 P8 口具有雙重功能。 擴(kuò)展 在 MCS51 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，外部程序存儲(chǔ)器有單獨(dú)的地址編號(hào)（ 0000H－ FFFFH）、雖然與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址重疊，但不會(huì)被占用，它使用單獨(dú)的控制信號(hào)和指 令。程序存儲(chǔ)器的指令，讀取控制是由 PSEN 控制，讀取數(shù)據(jù)用 MOVC 查表指令。 MCS51 單片機(jī)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，所使用的控制信號(hào)有： ALE 低 8 位地址鎖存控制， PSEN 外部程序存儲(chǔ)器“讀取”控制。程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)，一般擴(kuò)展容易大于 256 字。因此， EPROM 片內(nèi)地址線除了由 P0 口線鎖存器提供低 8 位地址線外，需要由 P2 口提供若干地址線。當(dāng) EPROM 為 IK 字節(jié)時(shí)，地址線為 11 根（ 2k＝ 211）， 4k 字節(jié)時(shí)需 12 根（ 4k=212）以此類(lèi)推。 外部存儲(chǔ)器使用與程序存儲(chǔ)器不同的信號(hào)，故而它們的地址可重疊。任何擴(kuò)展的 I/O 口以及設(shè)備均占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器控制線使用 WR 和 RD，不用 PSEN ，故兩者地址總線和數(shù)據(jù)總線可以并聯(lián)使用。 它的外部數(shù)據(jù)操作簡(jiǎn)單。累加器 A 和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳遞操作，可通過(guò)以下兩句指令來(lái)實(shí)現(xiàn)： movx＠ Ri A:累加器中數(shù)據(jù)送片外； movxA，＠ Ri ：片外數(shù)據(jù)送累加器中。 或 movx ＠ DPTR,A ； movx A ＠ DPT。 圖 31 6116 管腳功能 6116VccA 8A 9OEA 10O 7O 6O 5O 4O 3A 7A 6A 5 A 4 A 3A 2 A 1 O 0 O 1 O 2 GNDA 0 CEWE長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 19 6116 是 2K*8 位靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片 ,采用 CMOS 工藝制造 ,單一 +5V 供電 ,額定 功耗 160mW,典型存取時(shí)間 200ns,24 線雙列直插式封裝，其引腳功能說(shuō)明如下： A0～ A10：地址輸入線 O0～ O7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線，有時(shí)用 D0～ D7表示 CE ：片選信號(hào)輸入端，低電平有效 OE：讀選通信號(hào)輸入線，低電平有效 WE：寫(xiě)選通信號(hào)輸入線，低電平有效 Vcc：工作電源輸入引腳，＋ 5V GND：線路地 由于構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)所使用芯片較多，故使用二個(gè) 38 譯碼器，由二個(gè) 74LS138構(gòu)成譯碼器擴(kuò)展使用， 74LS138 的管腳功能如圖 32 所示： 圖 32 74LS138 管腳功能 對(duì)于 74LS138，只有在 G1高電平， G2A、 G2B 都為低電平時(shí)， 74LS138 才能譯碼輸出，輸出真值表如下表所示 : 74 LS 138VccA B C E1E2E 3Y 7GNDY 0 Y 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 20 表 31 74LS138 輸出真值表 G1 G2A G2B C B A Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 其 他 X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 鎖存器使用 74LS373 和 74LS273。 74LS373 用于鎖存 RAM 和 EPROM 的低 8 位地址線。而 74LS273 用于開(kāi)關(guān)量輸出，即報(bào)警鎖存。 74LS373 的 1 管腳功能如圖 33 所示。 7 4 L S 3 7 3V c cEQ 0D 0D 1Q 1Q 2D 2D 3Q 3G N DQ 7D 7Q 6D 6Q 5D 5Q 4D 4G 圖 33 74LS373 管腳功能 MCS51 單片機(jī)共有四個(gè) 8 位并行 I/O 口，但這些口并不能完全提供給用戶使用。只有對(duì)于片內(nèi)有 ROM 和 EPROM 的單片機(jī) 8051 和 8751，在不使用外部擴(kuò)展時(shí)，才允許這四個(gè) I/O 口作為用戶 I/O 使用。然而對(duì)于大多數(shù)使用 8031 以及 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 21 使用 8051 和 8751 需外部擴(kuò)展時(shí)， MCS51 提供給用戶使用的 I/O 口只有 P1 口和部分 P3 口線，因此大部分 MCS51 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中都不可避免地要進(jìn)行 I/O 擴(kuò)展。 在應(yīng)用系統(tǒng)中，擴(kuò)展的 I/O 口采用與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相同的尋址方法。 EPROM 2732 的容量為 4K 8 位。 4K表示有 4 1024（ 22 210=212）個(gè)存儲(chǔ)單元，8 位表示每個(gè)單元存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的寬度是 8 位。前者確定了地址線的位數(shù)是 12位（ A0～A11），后者確定了數(shù)據(jù)線的位數(shù)是 8 位（ O0～ O7） ，目前除了串行存儲(chǔ)器之外，一般情況下我們使用的都是 8 位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）。 2732 單一 +5V 供電，最大靜態(tài)工作電流為 100mA，維持電流為 35mA，讀出時(shí)間最大為 250ns。 2732 的封裝形式為 DIP24，管腳如圖 34所示。 圖 34 EPROM 2732 管腳及說(shuō)明 其中 A0～ A11： 地址線 O0～ O7： 數(shù)據(jù)線 CE ： 片選線 OE /VPP： 輸出允許 /編程高壓 除了 12 條地址線和 8條數(shù)據(jù)線之外， CE 為片選線，低電平有效，也就是說(shuō)，只有當(dāng) CE 為低電平時(shí)， 2732 才被選中，否則， 2732 不工作。 OE /VPP為雙功能管腳，當(dāng) 2732 用作程序存儲(chǔ)器時(shí)，其功能是允許讀數(shù)據(jù)出來(lái)；當(dāng)對(duì) EPROM 編程（也稱(chēng)為固化程序）時(shí)，該管腳用于高電壓輸入，不同生產(chǎn)廠家的芯片編程電壓也有不同。當(dāng)我們把它作為程序存儲(chǔ)器使用時(shí)， 不必關(guān)心其編程電壓。 A71A62A53A44A35A26A17A08O09O110O211GND12O313O414O515O616O717CE18A 1019O E /V P P20A 1121A922A823V C C242732長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 22 鍵盤(pán)和顯示器 1. 鍵盤(pán) 鍵盤(pán)是由若干個(gè)按鍵組成的開(kāi)關(guān)矩陣，它是最簡(jiǎn)單的單片機(jī)輸入設(shè)備，通過(guò)鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)或命令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話。鍵盤(pán)上閉合鍵的識(shí)別是由專(zhuān)用硬件實(shí)現(xiàn)的，稱(chēng)為編碼鍵盤(pán)，靠軟件實(shí)現(xiàn)的稱(chēng)為非編碼鍵盤(pán)。本系統(tǒng)中，采用 4 4 鍵盤(pán)。 4 4 的鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)如圖 35所示，圖中行線通過(guò)電阻接 +5V，當(dāng)鍵盤(pán)上沒(méi)有健閉合時(shí)，所有的行線和列線斷開(kāi)，行線 XO～ X3 呈高電平。當(dāng)鍵盤(pán)上某一個(gè)鍵閉合時(shí)，該健所對(duì)應(yīng)的行線與列線短路。例如， 6號(hào)鍵按閉合時(shí)，行線 Xl 和列線 Y2 短路，此時(shí) Xl的電 平由 Y2 的電平所決定，如果把行線接到微機(jī)的輸人口，列線接到微機(jī)的輸出口，則在微機(jī)的控制下，使列線 Y0 為低電平 (0)，其余三根列線 Y YY3 都為高電平。然后微機(jī)通過(guò)輸人口讀行線的狀態(tài)，如果 X0、 X X X3 都為高電平，則 Y0 這一列上沒(méi)有鍵閉合，如果讀出的列線狀態(tài)不全為高電平，則為低電子的行線和 Y0 相交的鍵處于閉合狀態(tài)；如果 Y0 這一列上沒(méi)有鍵閉合，接著使列線Y1 為低電平，其余列線為高電平。用同樣的方法檢查 Y1這一列上有無(wú)鍵閉合，以此類(lèi)推，最后使列線 Y3 為低電平，其余的列線為高電平，檢查 Y3 這一列上是否 有健閉合。這種逐行逐列地檢查鍵盤(pán)狀態(tài)的過(guò)程稱(chēng)為對(duì)鍵盤(pán)的一次掃描。 圖 35 行列鍵盤(pán)原理電路圖 鍵盤(pán)中有無(wú)鍵按下是由列線送入掃描字，行線讀入行線狀態(tài)來(lái)判斷的。其方法 8279D 0D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 15 . 1 K * 4+ 5 V長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 23 是：給所有 I/O 口線內(nèi)置低電平，然后將行線電平狀態(tài)讀入累加器 A 中，如有鍵 按下，總會(huì)有一根行線電平被拉至低電平，從而使行輸入不全為 1。 鍵盤(pán)中哪一個(gè)鍵按下是由列線送入低電平后，檢查行輸入狀態(tài)，其方法是：依次給列線送低電平，然后檢查所有行線，如果全為 1，則所按下之鍵不在此列。如果不全為 1，則所按鍵必在此列。而 且所按鍵是在與 0 電平行線相交的點(diǎn)上的那個(gè)鍵。鍵盤(pán)上每一個(gè)鍵都有一個(gè)鍵值，鍵值賦值最直接的辦法是將行、列線按二進(jìn)制順序排列。當(dāng)某一鍵按下時(shí)，鍵盤(pán)掃描程序執(zhí)行到該列置 0 電平，讀出各行狀態(tài)為非全 1，這時(shí)的行列數(shù)據(jù)組合成鍵值。 2. 顯示器 本系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)采用 LED 顯示器。 LED 示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的輸出器件。它是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成的，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫(huà)發(fā)亮?？刂撇煌M合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。常用的 LED 顯示器有 7段和“米”字段之分。這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極兩種。 如圖 23所示。共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)極LED 顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起，通常此公共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。 使用 LED 顯示器時(shí)，為了顯示數(shù)字或符號(hào)，要為 LED 顯示器提供代碼，因?yàn)檫@些代碼是通過(guò)個(gè)段的亮與滅來(lái)為顯示不同字型的，因此稱(chēng)之為段碼。 LED 的顯示方式有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí) ，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止，例如 7段顯示器 a、 b、 c、 d、e、 f 導(dǎo)通， 8截止，顯示 0。這種顯示方式每一位都需要有一個(gè) 8位輸出口控制。三位顯示器的接口邏輯。靜態(tài)顯示時(shí)，較小的電流能得到較高的亮度且字符不閃爍，所以可由 I/O 接口芯片的輸出口直接驅(qū)動(dòng)。在單片機(jī)串行口方式 0應(yīng)用中，也是采用靜態(tài)顯示方法。用靜態(tài)顯示所需的 I/O 太多，一般采用動(dòng)態(tài)顯示方法。 所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮顯示器各個(gè)位 (掃描 )，對(duì)于顯示器的每一位來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。利用人的視覺(jué)暫留功能可以看到整個(gè)顯示，但必須保證掃描速 度足夠快，字符才不閃爍。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 24 示。若顯示器的位數(shù)不大于 8位，則控制顯示器公共極電位只需一個(gè) I/O 口 (稱(chēng)為 掃描口 )，控制顯示器的各位所顯示的字型也需一個(gè) 8 位口 (稱(chēng)為段數(shù)據(jù)口 )。 A/D 通道 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換（簡(jiǎn)稱(chēng) A/D 轉(zhuǎn)換）是微型機(jī)控制系統(tǒng)的重要接口之一。在微型機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)測(cè)量濕度、壓力、流量、重