車(chē)庫(kù)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)_論文.doc

1、吉林師范大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 論 文題目： 車(chē)庫(kù)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng) 學(xué) 號(hào): 0815517 姓 名： 馬寧 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電子信息工程5班 指導(dǎo)教師： 王國(guó)峰 完成日期： 2011。10。15 倉(cāng)庫(kù)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)摘要：本系統(tǒng)主要介紹對(duì)8031的設(shè)計(jì)和使用，AD590溫度傳感器和HS1100/HS1101濕度傳感器的選擇和特點(diǎn)，通過(guò)單片機(jī)對(duì)溫濕度傳感器的檢測(cè)和控制,從而對(duì)溫度和濕度的檢測(cè)和控制，主要闡述本系統(tǒng)的研究過(guò)程和研究方法，在程序設(shè)計(jì)中運(yùn)用了模塊化與結(jié)構(gòu)化結(jié)合的程序設(shè)計(jì)技術(shù)提高了效率節(jié)省了空間也方便了程序的調(diào)試和使用維護(hù)。采用全隔離工作方式,故整個(gè)檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)化程度高， 抗干擾性好， 工

2、作狀態(tài)穩(wěn)定， 可靠,使用方便， 直觀性強(qiáng).可根據(jù)用戶(hù)實(shí)際要求配制，檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部使用單片機(jī),實(shí)現(xiàn)了干溫球法自動(dòng)測(cè)量濕度,大大降低了濕度檢測(cè)成本,使推廣該系統(tǒng)成為可能.檢測(cè)警系統(tǒng)性?xún)r(jià)比高，操作簡(jiǎn)單,可以幫助用戶(hù)管理溫室,解決了溫室溫、濕度的測(cè)量問(wèn)。溫濕度的監(jiān)測(cè)在倉(cāng)庫(kù)管理、生產(chǎn)制造、現(xiàn)代物流、科學(xué)研究以及日常生活中被廣泛應(yīng)用.關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度；濕度；檢測(cè)Warehouse temperature and humidity detection system Abstract： This system mainly introduces the design and application of m

3、icrocomputer 8031， AD590 temperature sensor and HS1100 / HS1101 humidity sensor selection and characteristics, and through the SCM and humidity sensor detection and control of temperature and humidity, thus the detection and control mainly elaborated that this system the research process and the res

4、earch methods， in programming using the modular and structural combination of programming technique improves the efficiency to save a space also facilitate the process of debugging and maintenance. Adopts the isolation， so the whole work style detection monitoring system high degree of automation, a

5、ntijamming good， working state stable， reliable， easy to use, intuitive is strong. According to users actual requirements configuration, detection system for internal use microcontroller, realized the dry WenQiu method of automatic measurement humidity, and greatly reduce the humidity test cost， mak

6、e popularizing this system possible. Detection warning systems costeffective， easy to operate， and can help user management greenhouse， solved greenhouse temperature and humidity measurement asked。 Monitoring of temperature and humidity in warehouse management, manufacturing and modern logistics, sc

7、ientific research and daily life has been widely used. 本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，請(qǐng)勿用作商業(yè)用途本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，請(qǐng)勿用作商業(yè)用途Keywords: SCM, Temperature, Humidity； Detection 目 錄一、 緒論。. 5二、 器件選定 5（一）溫度傳感器。 6（二）濕度傳感器。6（三）信號(hào)采集通道6三、 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。 7（一）溫度傳感器。 7（二)溫度傳感器。. 15（三）溫度傳感器。 。27四、 軟件設(shè)計(jì). . 29五、 總結(jié)。. 。.35參考文獻(xiàn). .36致謝.。37一、緒論(一） 選題背景防潮、防霉、防腐、防

8、爆是車(chē)庫(kù)日常工作的重要內(nèi)容，是衡量車(chē)庫(kù)管理質(zhì)量的重要指標(biāo)。它直接影響到車(chē)庫(kù)的安全和汽車(chē)的使用壽命。為保證日常工作的順利進(jìn)行，首要問(wèn)題是加強(qiáng)車(chē)庫(kù)內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測(cè)工作.但傳統(tǒng)的方法是用與濕度表、毛發(fā)濕度表、雙金屬式測(cè)量計(jì)和濕度試紙等測(cè)試器材,通過(guò)人工進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不符合溫度和濕度要求的車(chē)庫(kù)進(jìn)行通風(fēng)、去濕和降溫等工作。這種人工測(cè)試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，且測(cè)試的溫度及濕度誤差大，隨機(jī)性大。因此我們需要一種造價(jià)低廉、使用方便且測(cè)量準(zhǔn)確的溫濕度測(cè)量?jī)x。（二）設(shè)計(jì)過(guò)程及工藝要求1 基本功能 檢測(cè)溫度、濕度 顯示溫度、濕度 過(guò)限報(bào)警 2 主要技術(shù)參數(shù) 溫度檢測(cè)范圍 ： 30-+50 測(cè)量精度 ： 0.5 濕度

9、檢測(cè)范圍 : 10100RH 檢測(cè)精度 : 1%RH 顯示方式 ： 溫度:四位顯示 濕度：四位顯示 報(bào)警方式 ： 三極管驅(qū)動(dòng)的蜂鳴音報(bào)警二、器件選定當(dāng)將單片機(jī)用作測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)總要有被測(cè)信號(hào)懂得輸入通道,由計(jì)算機(jī)拾取必要的輸入信息。對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)而言，如何準(zhǔn)確獲得被測(cè)信號(hào)是其核心任務(wù);而對(duì)測(cè)控系統(tǒng)來(lái)講，對(duì)被控對(duì)象狀態(tài)的測(cè)試和對(duì)控制條件的監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制的首要環(huán)節(jié),是測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始被測(cè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測(cè)量和控制都將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化測(cè)量和控制,幾乎主要依靠各種傳感器來(lái)檢測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種參量，使設(shè)備

10、和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。（一)溫度傳感器 采用AD590，它的測(cè)溫范圍在55+150之間,而且精度高.M檔在測(cè)溫范圍內(nèi)非線形誤差為±0。3.AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓,因而器件反接也不會(huì)損壞。使用可靠.它只需直流電源就能工作，而且，無(wú)需進(jìn)行線性校正，所以使用也非常方便,借口很簡(jiǎn)單。作為電流輸出型傳感器的一個(gè)特點(diǎn)是，和電壓輸出型相比，它有很強(qiáng)的抗外界干擾能力。AD590的測(cè)量信號(hào)可遠(yuǎn)傳百余米（二)濕度傳感器測(cè)量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周?chē)目諝馕账趾笠鸬奈锢砘蚧瘜W(xué)性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周?chē)?/p>

11、氣的濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進(jìn)行濕度測(cè)量的。1采用HS1100/HS1101濕度傳感器。HS1100/HS1101電容傳感器,在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測(cè)空氣濕度的增大而增大。不需校準(zhǔn)的完全互換性,高可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性,快速響應(yīng)時(shí)間,專(zhuān)利設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸（HS1100）和側(cè)面接觸（HS1101)兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動(dòng)插件和自動(dòng)裝配過(guò)程等。相對(duì)濕度在1%-100%RH范圍內(nèi)；電容量由16pF變到200pF，其誤差不大于±

12、2RH；響應(yīng)時(shí)間小于5S；溫度系數(shù)為0.04 pF/。可見(jiàn)精度是較高的.(三）信號(hào)采集通道的選擇在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，溫度輸入信號(hào)為8路的模擬信號(hào)，這就需要多通道結(jié)構(gòu)。采用多路分時(shí)的模擬量輸入通道，這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點(diǎn)為：1 對(duì)ADC、S/H要求高。2 處理速度慢。3 硬件簡(jiǎn)單,成本低。4 軟件比較復(fù)雜.圖2-1多路分時(shí)的模擬量輸入通道三、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)的高敏感和可控性、溫濕度傳感器可以產(chǎn)生模擬信號(hào)，和A/D模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的性能，我設(shè)計(jì)了以8031基本系統(tǒng)為核心的一套檢測(cè)系統(tǒng)，其中包括A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、復(fù)位電路、溫度檢測(cè)、濕度檢測(cè)、鍵盤(pán)及顯示、報(bào)警電路、系統(tǒng)軟件等部

13、分的設(shè)計(jì)。圖31 系統(tǒng)總體框圖 本設(shè)計(jì)由信號(hào)采集、信號(hào)分析和信號(hào)處理三個(gè)部分組成的。(一） 信號(hào)采集 信號(hào)采集：由AD590、HS1100及多路開(kāi)關(guān)CD4051組成1 溫度傳感器集成溫度傳感器AD590 是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的集成兩端感溫電流源。（1） 主要特性AD590是電流型溫度傳感器，通過(guò)對(duì)電流的測(cè)量可得到所需要的溫度值。AD590的測(cè)溫范圍-55 +150，電源電壓范圍為4V30V,輸出電阻為710M，精度高.根據(jù)特性分擋,AD590的后綴以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密溫度測(cè)量電路，其電路外形如圖32所示，它采用金屬殼3腳封裝,其中1腳為電源正端V；

14、2腳為電流輸出端I0；3腳為管殼，一般不用.集成溫度傳感器的電路符號(hào)如圖32所示。圖3-2 AD590外形（圖1）及電路符號(hào)（圖2）流過(guò)器件的電流（A）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文)度數(shù)，即：I T/T=1A /K 式中:IT 流過(guò)器件(AD590）的電流，單位A。T-熱力學(xué)溫度,單位K。（2） AD590的工作原理在被測(cè)溫度一定時(shí)，AD590相當(dāng)于一個(gè)恒流源，把它和530V的直流電源相連，并在輸出端串接一個(gè)1k的恒值電阻，那么,此電阻上流過(guò)的電流將和被測(cè)溫度成正比，此時(shí)電阻兩端將會(huì)有1mVK的電壓信號(hào)。其基本電路如圖33所示.圖33 AD590內(nèi)部核心電路圖33是利用UBE特性的集成

15、PN結(jié)傳感器的感溫部分核心電路。其中T1、T2起恒流作用,可用于使左右兩支路的集電極電流I1和I2相等;T3、T4是感溫用的晶體管，兩個(gè)管的材質(zhì)和工藝完全相同,但T3實(shí)質(zhì)上是由n個(gè)晶體管并聯(lián)而成,因而其結(jié)面積是T4的n倍。T3和T4的發(fā)射結(jié)電壓UBE3和UBE4經(jīng)反極性串聯(lián)后加在電阻R上,所以R上端電壓為UBE。因此，電流I1為：     I1UBER（KTq）（lnn）R對(duì)于AD590,n8，這樣，電路的總電流將與熱力學(xué)溫度T成正比，將此電流引至負(fù)載電阻RL上便可得到與T成正比的輸出電壓。由于利用了恒流特性，所以輸出信號(hào)不受電源電壓和導(dǎo)線電阻的影響.圖3中的電阻

16、R是在硅板上形成的薄膜電阻，該電阻已用激光修正了其電阻值,因而在基準(zhǔn)溫度下可得到1AK的I值。圖34 AD590內(nèi)部電路圖3-4所示是AD590的內(nèi)部電路，圖中的T1T4相當(dāng)于圖3-3中的T1、T2，而T9，T11相當(dāng)于圖33中的T3、T4.R5、R6是薄膜工藝制成的低溫度系數(shù)電阻，供出廠前調(diào)整之用。T7、T8,T10為對(duì)稱(chēng)的Wilson電路，用來(lái)提高阻抗。T5、T12和T10為啟動(dòng)電路，其中T5為恒定偏置二極管.T6可用來(lái)防止電源反接時(shí)損壞電路，同時(shí)也可使左右兩支路對(duì)稱(chēng).R1,R2為發(fā)射極反饋電阻,可用于進(jìn)一步提高阻抗。T1T4是為熱效應(yīng)而設(shè)計(jì)的連接防式。而C1和R4則可用來(lái)防止寄生振蕩。該

17、電路的設(shè)計(jì)使得T9,T10，T11三者的發(fā)射極電流相等，并同為整個(gè)電路總電流I的13。T9和T11的發(fā)射結(jié)面積比為8：1，T10和T11的發(fā)射結(jié)面積相等.T9和T11的發(fā)射結(jié)電壓互相反極性串聯(lián)后加在電阻R5和R6上,因此可以寫(xiě)出:    UBE（R62 R5)I3R6上只有T9的發(fā)射極電流,而R5上除了來(lái)自T10的發(fā)射極電流外，還有來(lái)自T11的發(fā)射極電流，所以R5上的壓降是R5的23.根據(jù)上式不難看出，要想改變UBE，可以在調(diào)整R5后再調(diào)整R6,而增大R5的效果和減小R6是一樣的，其結(jié)果都會(huì)使UBE減小，不過(guò),改變R5對(duì)UBE的影響更為顯著,因?yàn)樗懊娴南禂?shù)較大。

18、實(shí)際上就是利用激光修正R5以進(jìn)行粗調(diào)，修正R6以實(shí)現(xiàn)細(xì)調(diào)，最終使其在250之下使總電流I達(dá)到1AK.（3） 基本應(yīng)用電路因?yàn)榱鬟^(guò)AD590的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻R1和電位器R2的電阻之和為1k時(shí),輸出電壓V0隨溫度的變化為1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，電阻也有偏差，因此應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的方法為：把AD590放于冰水混合物中，調(diào)整電位器R2，使V0=273.2+25=298。2（mV)。但這樣調(diào)整只保證在0或25附近有較高的精度。 圖3-5 AD590應(yīng)用電路(4) 攝氏溫度測(cè)量電路如圖35所示，電位器R2用于調(diào)整零點(diǎn)，R4用于調(diào)整運(yùn)放LF355的增益。調(diào)整方法如下：

19、在0時(shí)調(diào)整R2，使輸出V0=0,然后在100時(shí)調(diào)整R4使V0=100mV.如此反復(fù)調(diào)整多次，直至0時(shí)，V0=0mV,100時(shí)V0=100mV為止。最后在室溫下進(jìn)行校驗(yàn)。例如,若室溫為25，那么V0應(yīng)為25mV.冰水混合物是0環(huán)境,沸水為100環(huán)境.（5） 多路檢測(cè)信號(hào)的實(shí)現(xiàn) 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)為八路的溫度信號(hào)采集，而MC14433僅為一路輸入，故采用CD4051組成多路分時(shí)的模擬量信號(hào)采集電路，其硬件接口如圖36所示1圖3-6八路分時(shí)的模擬量信號(hào)采集電路硬件接口2 濕度傳感器測(cè)量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周?chē)目諝馕账趾笠鸬奈锢砘蚧瘜W(xué)性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周?chē)?/p>

20、氣的濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進(jìn)行濕度測(cè)量的。下面 介紹HS1100/HS1101濕度傳感器及其應(yīng)用.（1） 特點(diǎn)不需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時(shí)間,專(zhuān)利設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸（HS1100）和側(cè)面接觸（HS1101）兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路,適宜于制造流水線上的自動(dòng)插件和自動(dòng)裝配過(guò)程等。 圖3-7a、濕敏電容工作的溫、濕度范圍 圖3-7b、濕度-電容響應(yīng)曲線。 圖37 曲線圖相對(duì)濕度在1%-100RH范圍內(nèi)；電容量由16pF變到200pF，其誤差不大于

21、7;2%RH;響應(yīng)時(shí)間小于5S；溫度系數(shù)為0.04 pF/?？梢?jiàn)精度是較高的。(2） 濕度測(cè)量電路HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測(cè)空氣濕度的增大而增大。如何將電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)易于接受的信號(hào)，常有兩種方法：一是將該濕敏電容置于運(yùn)方與租蓉組成的橋式振蕩電路中,所產(chǎn)生的正弦波電壓信號(hào)經(jīng)整流、直流放大、再A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；另一種是將該濕敏電容置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之成反比的電壓頻率信號(hào)，可直接被計(jì)算機(jī)所采集。頻率輸出的555測(cè)量振蕩電路如圖3-7所示。集成定時(shí)器555芯片外接電阻R4、R2與濕敏電容C，構(gòu)成了對(duì)

22、C的充電回路。7端通過(guò)芯片內(nèi)部的晶體管對(duì)地短路又構(gòu)成了對(duì)C的放電回路，并將引腳2、6端相連引入到片內(nèi)比較器,便成為一個(gè)典型的多諧振蕩器，即方波發(fā)生器。另外，R3 是防止輸出短路的保護(hù)電阻，R1 用于平衡溫度系數(shù).圖38、頻率輸出的555振蕩電路該振蕩電路兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的交替過(guò)程如下：首先電源Vs通過(guò)R4、R2 向C充電，經(jīng)t充電時(shí)間后,Uc達(dá)到芯片內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，約0.67Vs，此時(shí)輸出引腳3端由高電平突降為低電平，然后通過(guò)R2放電，經(jīng)t放電時(shí)間后，Uc下降到比較器的低觸發(fā)電平，約0。33Vs此時(shí)輸出，此時(shí)輸出引腳3端又由低電平突降為高電平，如此翻來(lái)覆去，形成方波輸出。其中，充放電時(shí)間為 t

23、充電=C(R4+R2）Ln2 t放電=CR2 Ln2因而，輸出的方波頻率為f=1/(t放電+t充電)=1/ C（R4+R2）Ln2可見(jiàn)，空氣濕度通過(guò)555測(cè)量電路就轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之呈反比的頻率信號(hào)，表3-1給出了其中的一組典型測(cè)試值。表3-1、空氣濕度與電壓頻率的典型值（3）多路檢測(cè)信號(hào)的實(shí)現(xiàn) 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)為八路的濕度信號(hào)采集，故采用CD4051組成多路分時(shí)的模擬量信號(hào)采集電路，其硬件接口如圖39所示圖39八路分時(shí)的模擬量信號(hào)采集電路硬件接口 3 多路開(kāi)關(guān)多路開(kāi)關(guān)，有稱(chēng)“多路模擬轉(zhuǎn)換器”.多路開(kāi)關(guān)通常有n個(gè)模擬量輸入通道和一個(gè)公共的模擬輸入端，并通過(guò)地址線上不同的地址信號(hào)把n個(gè)通道中任一通道輸入的模擬

24、信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)有n線到一線的接通功能.反之，當(dāng)模擬信號(hào)有公共輸出端輸入時(shí) ，作為信號(hào)分離器，實(shí)現(xiàn)了1線到n線的分離功能。因此,多路開(kāi)關(guān)通常是一種具有雙向能力的器件。在本設(shè)計(jì)中，由于采用了溫濕度雙量控制，所以在信號(hào)采集中將有兩個(gè)模擬量被提取，這時(shí)選用多路開(kāi)關(guān)就是很必要的。我選用的是CD4051多路開(kāi)關(guān)，它是一種單片、COMS、8通道開(kāi)關(guān)。該芯片由DTL/TTLCOMS電平轉(zhuǎn)換器，帶有禁止端的8選1譯碼器輸入，分別加上控制的8個(gè)COMS模擬開(kāi)關(guān)TG組成。CD4051的內(nèi)部原理框圖如圖310所示。圖 3-10、CD4051的內(nèi)部原理框圖 圖中功能如下：通道線IN/OUT（4、2、5、1、12、15、

25、14、13）:該組引腳作為輸入時(shí)，可實(shí)現(xiàn)8選1功能,作為輸出時(shí)，可實(shí)現(xiàn)1分8功能。XCOM（3)：該引腳作為輸出時(shí)，則為公共輸出端；作為輸入時(shí)，則為輸入端。A、B、C（11、10、9）：地址引腳INH（6）：禁止輸入引腳。若INH為高電平，則為禁止各通道和輸出端OUT/IN接至;若INH為低電平，則允許各通道按表32關(guān)系和輸出段OUT/IN接通。VDD（16）和VSS(8）:VDD為正電源輸入端，極限值為17V；VSS為負(fù)電源輸入端，極限值為17V。VGG(7)；電平轉(zhuǎn)換器電源，通常接+5V或-5V。CD4051作為8選1功能時(shí)，若A、B、C均為邏輯“0”（INH=0），則地址碼00013經(jīng)譯

26、碼后使輸出端OUT/IN和通道0接通.其它情況下，輸出端OUT/IN輸出端OUT/IN和各通道的接通關(guān)系如下 表 32輸入狀態(tài)接通通道 輸入狀態(tài)接通通道INHCBAINHCBA000000101500011011060 010201117001131Xxx均不顯示01004（二)信號(hào)分析與處理信號(hào)分析， 由A/D轉(zhuǎn)換器MC14433、單片機(jī)8031基本系統(tǒng)組成； 信號(hào)處理， 由串行口LED顯示器和報(bào)警系統(tǒng)等組成。 1 A/D轉(zhuǎn)換（1） A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)為了把溫度、濕度檢測(cè)電路測(cè)出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送CPU處理，本系統(tǒng)選用了雙積分A/D轉(zhuǎn)換器MC14433，它精度高，分辨率達(dá)1/1999。

27、由于MC14433只有一路輸入，而本系統(tǒng)檢測(cè)的多路溫度與濕度信號(hào)輸入，故選用多路選擇電子開(kāi)關(guān),可輸入多路模擬量。MC14433 A/D 轉(zhuǎn)換器由于雙積分方法二次積分時(shí)間比較長(zhǎng)，所以A/D轉(zhuǎn)換速度慢，但精度可以做得比較高；對(duì)周期信號(hào)變化的干擾信號(hào)積分為零，抗干擾性能也比較好。目前，國(guó)內(nèi)外雙積分A/D轉(zhuǎn)換器集成電路芯片很多，大部分是用于數(shù)字測(cè)量?jī)x器上。常用的有3.5位雙積分A/D裝換器MC14433和4。5位雙積分A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135（2）MC14433A/D轉(zhuǎn)換器件簡(jiǎn)介MC14433是三位半雙積分型的A/D轉(zhuǎn)換器，具有精度高,抗干擾性能好的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速率低,約110次/秒。在不要求

28、高速轉(zhuǎn)換的場(chǎng)合，例如，在低速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,被廣泛采用.MC14433A/D轉(zhuǎn)換器與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品5G14433完全相同,可以互換。MC14433A/D轉(zhuǎn)換器的被轉(zhuǎn)換電壓量程為199.9mV或1。999V。轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)以BCD碼的形式分四次送出（最高位輸出內(nèi)容特殊，詳見(jiàn)表33）.圖3-11MC14433A/D轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部邏輯框圖 圖3-12 MC14433引腳圖MC14433 的框圖（圖3-11）和引腳(圖312）功能說(shuō)明各引腳的功能如下：電源及共地端VDD： 主工作電源+5V。VEE： 模擬部分的負(fù)電源端，接-5V。VAG： 模擬地端。VSS： 數(shù)字地端.VR: 基準(zhǔn)電壓。外界電阻及電容端RI:

29、積分電阻輸入端，VX=2V時(shí)，R1=470；VX=200Mv時(shí),R1=27K。C1： 積分電容輸入端.C1 一般為0。1µF。 C01、C02： 外界補(bǔ)償電容端，電容取值約0.1µF。 R1/C1： R1 與C1的公共端。CLKI、CLKO ： 外界振蕩器時(shí)鐘調(diào)節(jié)電阻Rc,Rc一般取 470 K左右。轉(zhuǎn)換啟動(dòng)/結(jié)束信號(hào)端EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端,正脈沖有效。DU： 啟動(dòng)新的轉(zhuǎn)換，若DU與EOC相連,每當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，自動(dòng)啟動(dòng)新的轉(zhuǎn)換。過(guò)量程信號(hào)輸出端/OR ： 當(dāng)|VxVR,過(guò)量程/OR 輸出低電平.位選通控制線DS4-DS1： 選擇個(gè)、十、百、千位，正脈沖有效。DS

30、1 對(duì)應(yīng)千位，DS4 對(duì)應(yīng)個(gè)位.每個(gè)選通脈沖寬度為18個(gè)時(shí)鐘周期,兩個(gè)相應(yīng)脈沖之間間隔為2個(gè)時(shí)鐘周期。見(jiàn)圖3-13：BCD碼輸出線：Q0-Q3: BCD碼輸出線。其中Q0為最低位，Q3 為最高位。當(dāng)DS2、DS3和DS4選通期間,輸出三位完整的BCD碼數(shù),但在DS1選通期間，輸出端Q0-Q3 除了表示個(gè)位的0或1外，還表示了轉(zhuǎn)化值的正負(fù)極性和欠量程還是過(guò)量程其含意見(jiàn)表3-3 圖313 MC14433選通脈沖時(shí)序圖表33、DS1選通時(shí)Q3Q0表示的結(jié)果由表可知Q3 表示1/2位，Q3=“0”對(duì)應(yīng)1，反之對(duì)應(yīng)0。 Q2 表示極性，Q2=“1”為正極性,反之為負(fù)極性. Q0=“1”表示超量程：當(dāng)Q3

31、=“0”時(shí)，表示過(guò)量程；當(dāng)Q3=“1”時(shí)，表示欠量程；(3）MC14433與8031單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)由于MC14433的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果是動(dòng)態(tài)分時(shí)輸出的BCD碼,Q0Q3HE DS1DS4都不是總線式的。因此,MCS-51單片機(jī)只能通過(guò)并行I/O接口或擴(kuò)展I/O接口與其相連。對(duì)于8031單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō),MC14433可以直接和其P1口或擴(kuò)展I/O口8155/8255相連。下面是MC14433與8031單片機(jī)P1口直接相連的硬件接口,接口電路如圖314所示圖3-14 MC14433與8031單片機(jī)P1口直接相連的硬件接口1 單片機(jī)8031為了設(shè)計(jì)此系統(tǒng)，我們采用了8031單片機(jī)作為控制芯片，

32、在前向通道中是一個(gè)非電信號(hào)的電量采集過(guò)程。它由傳感器采集非電信號(hào)，從傳感器出來(lái)經(jīng)過(guò)功率放大過(guò)程，使信號(hào)放大，再經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換成為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的相應(yīng)端口。由于8031中無(wú)片內(nèi)ROM，且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也不能滿(mǎn)足要求,，經(jīng)擴(kuò)展2762和6264來(lái)達(dá)到存儲(chǔ)器的要求，其結(jié)果通過(guò)顯示器來(lái)進(jìn)行顯示輸出.（1）8031的片內(nèi)結(jié)構(gòu)8031是有8個(gè)部件組成,即CPU，時(shí)鐘電路,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,并行口（P0P3）串行口,定時(shí)計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)，它們均由單一總線連接并被集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，即組成了單片微型計(jì)算機(jī)，8031就是MCS-51系列單片機(jī)中的一種.（2）8031的引腳圖8031的制作工藝

33、為HMOS，采用40管腳雙列直插DIP封裝，引腳說(shuō)明如下：VCC（40引腳）正常運(yùn)行時(shí)提供電源.VSS（20引腳）接地。XTAL1（19引腳）在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反向放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成了片內(nèi)的震蕩器，可以提供單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào),該引腳也是可以接外部的晶振的一個(gè)引腳，如采用外部振蕩器時(shí),對(duì)于8031而言此引腳應(yīng)該接地。XTAL2（18引腳）在內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向輸入端，當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)， 315 8031引腳圖對(duì)MCS51系列該引腳接收外部震蕩信號(hào)，即把該信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘的輸入端。RST/VPD（9引腳）在振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳加上兩個(gè)機(jī)器周期的電平將單片機(jī)復(fù)位，復(fù)位后應(yīng)使

34、此引腳電平保持不高于0。5V的低電平以保證8031正常工作。在掉電時(shí)，此引腳接備用電源VDD，以保持RAM數(shù)據(jù)不丟失,當(dāng)BVCC低于規(guī)定的值時(shí)，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)時(shí),VPD就向內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供備用電源。ALE/PROG（30引腳）當(dāng)8031訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器,ALE9地址鎖存允許0輸入的脈沖的下沿用于鎖存16位地址的低8位,在不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器的時(shí)候，ALE仍有兩個(gè)周期的正脈沖輸出，其頻率為振蕩器的頻率的1/6,在訪問(wèn)外存儲(chǔ)器的是候，在兩個(gè)周期中，ALE只出現(xiàn)一次，ALE斷可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS TTL負(fù)載，對(duì)于有片內(nèi)EPROM的而言,在EPROM編程期間，此腳用于

35、輸入編程脈沖PROG。(29引腳）此腳輸出為 單片機(jī)內(nèi)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào),在讀取外部指令期間， PSEN非有兩次在每個(gè)周期有效，在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，兩個(gè)有效的PSEN非將不再出現(xiàn)，同樣這個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載./VPP(31引腳)當(dāng)保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問(wèn)內(nèi)部存儲(chǔ)器,當(dāng)PC值超過(guò)0FFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外存儲(chǔ)器。當(dāng)保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，對(duì)8031而言，此腳必須接地。7P0，P1，P2，P3：8031有四個(gè)并行口，在這四個(gè)并行口中,可以在任何一個(gè)輸出數(shù)據(jù)，又可以從它們那得到數(shù)據(jù),故它們都是雙向的，每一個(gè)I/O口內(nèi)部都有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和一個(gè)

36、8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器，各成為SFR中的一個(gè)，因此CPU數(shù)據(jù)從并行I/O口輸出時(shí)可以得到鎖存，數(shù)據(jù)輸入時(shí)可以得到緩沖,但他們?cè)诠δ芎陀猛旧系牟町惡艽?，P0和P2口內(nèi)部均有個(gè)受控制器控制的二選一選擇電路,故它們除可以用做通用I/O口以外還具有特殊的功能,P0口通常用做通用I/O口為CPU傳送數(shù)據(jù)，P2口除了可以用做通用口以外,還具有第一功能,除P0口以外其余三個(gè)都是準(zhǔn)雙向口。8031有一個(gè)全雙工串行口，這個(gè)串行口既可以在程序下把CPU的8位并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)一位一位的從發(fā)送數(shù)據(jù)線發(fā)送出去,也可以把串行數(shù)據(jù)接受進(jìn)來(lái)變成并行數(shù)據(jù)給CPU,而且這種串行發(fā)送和接收可以單獨(dú)進(jìn)行也可以同時(shí)進(jìn)行。8031的 串

37、行發(fā)送和接收利用了P3口的第二功能，利用P3。1做串行數(shù)據(jù)接收線，串行接口的電路結(jié)構(gòu)還包括了串行口控制寄存器SCON，電源及波特率選擇寄存器PCON和串行緩沖寄存器SBUF，他們都屬于SFR,PCON和SCON用于設(shè)置串行口工作方式和確定數(shù)據(jù)發(fā)送和接收,SBUF用于存放欲發(fā)送的數(shù)據(jù)起到緩沖的作用。(3） 8031程序存儲(chǔ)器MCS51系列單片機(jī)的內(nèi)部ROM是不同的,8051有4K的ROM，而8751則是4K光可擦寫(xiě)EPROM，而我們所采用的8031則沒(méi)有片內(nèi)的ROM，但是無(wú)論那種型號(hào)的芯片都可以在片外擴(kuò)展多達(dá)64K的片外程序存儲(chǔ)器，外部程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展的大小以滿(mǎn)足系統(tǒng)要求即可，或有特殊要求或?yàn)榱艘?/p>

38、后升級(jí)方便采用大容量的片外程序存儲(chǔ)器.當(dāng)外接程序存儲(chǔ)器的時(shí)候，單片機(jī)通過(guò)P2口和P0口輸出16位的地址，即可尋址的外部程序存儲(chǔ)器單元的地址，使用ALE作為低8位地址鎖存器信號(hào)，再由P0口讀回指令的代碼，用PSEN非作為外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào).單片機(jī)有一個(gè)程序計(jì)數(shù)器PC，它始終存著CPU要讀取的機(jī)器碼的所在地址，單片機(jī)工作時(shí),PC自動(dòng)加一，此時(shí)程序開(kāi)始順序執(zhí)行,因?yàn)閱纹瑱C(jī)程序 訪問(wèn)空間是64K，故需要16條地址線，當(dāng)接“0”則8031在片外程序存儲(chǔ)器中讀取指令,此時(shí)片外程序存儲(chǔ)器從0000H開(kāi)始編址,因?yàn)?031無(wú)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，故在此系統(tǒng)中必須接地使CPU到外部ROM中去尋址.在程序存儲(chǔ)器中

39、有六個(gè)單元有特定的含義：0000H單元：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位后，PC=0000H即從此處開(kāi)始執(zhí)行指令。0003H單元：外部中斷0入口地址.000BH單元：定時(shí)器0溢出中斷入口地址。0013H單元：外部中斷1入口地址.001BH單元:定時(shí)器溢出中斷入口地址。0023H單元：串行口中斷入口地址。使用時(shí)常在這些入口外安放一條絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指令，使程序跳轉(zhuǎn)到擁護(hù)安排的中斷處理程序的起始地址,或從0000H外執(zhí)行一跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到用戶(hù)設(shè)計(jì)的初始程序入口.(4） 8031數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放運(yùn)算中間的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存、緩沖、標(biāo)志位、待測(cè)程序等功能.片內(nèi)的128B的RAM地址為00H7FH，供用戶(hù)做RAM用，但是在這

40、中間的前32單元,00H1FH即引用地址尋址做用戶(hù)RAM用，常常做工作寄存器區(qū),分做四組，每組由8個(gè)單元組成通用寄存器R0R7，任何時(shí)候都由其中一組作為當(dāng)前工作寄存器，通過(guò)RS0，RS1的內(nèi)容來(lái)決定選擇哪一個(gè)工作寄存器。低128字節(jié)中的20H2FH共16字節(jié)可用位尋址方式訪問(wèn)各位，共128個(gè)位地址,30H7FH共80個(gè)單元為用戶(hù)RAM區(qū)，作堆棧或數(shù)據(jù)緩沖用，片內(nèi)RAM不夠用時(shí)，須擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。此時(shí)單片機(jī)通過(guò)P2口和P0口選出6位地址，使用ALE作低8位的鎖存信號(hào)，再由P0口寫(xiě)入或讀出數(shù)據(jù).寫(xiě)時(shí)用,讀時(shí)用做外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的選通信號(hào)（5） 特殊功能寄存器SFR8031有21個(gè)專(zhuān)用寄存器,他們

41、是用來(lái)管理CPU和I/O口以及內(nèi)部邏輯部件的，在指令中專(zhuān)用寄存器是以存儲(chǔ)單元方式被讀寫(xiě)的,專(zhuān)用寄存器雖有名稱(chēng)，但尋址時(shí)都做專(zhuān)用寄存器用，它們的地址是與片內(nèi)RAM的地址相連的。下面就專(zhuān)用寄存器作以簡(jiǎn)單的介紹：累加器A：在絕大多數(shù)情況下它參與運(yùn)算的一方并存放運(yùn)算的結(jié)果。寄存器B：進(jìn)行乘除運(yùn)算時(shí)，寄存器B有特定的用途,在乘時(shí)存放一個(gè)乘數(shù)以及積的最高位,A中存放另一個(gè)乘數(shù)以及積的低位。除法時(shí)，B中存放除數(shù)及余數(shù)，而在A中存放被除數(shù)和商,其他情況可作為普通寄存器用.堆棧指針SP：在子程序調(diào)用或中斷時(shí)，用來(lái)暫存數(shù)據(jù)和地址，它按先進(jìn)后出的原則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，它是一個(gè)八位寄存器它指出堆棧頂部在片內(nèi)RAM中的位置，系

42、統(tǒng)復(fù)位后，SP變成07H，使堆棧從00單元開(kāi)始。；數(shù)據(jù)指針DPTR：由兩個(gè)字節(jié)組成，DPH字地址由83H，DPL由82H，存放一個(gè)16位的二進(jìn)制數(shù)做地址用.程序狀態(tài)字PSW：七位用來(lái)表征各種標(biāo)志，另一位無(wú)意義。 C AC FO RS1 RS0 OV - PC:進(jìn)位標(biāo)志位，用于表示加減運(yùn)算時(shí)最高位有無(wú)進(jìn)位和借位,在加法運(yùn)算中，若累加器最高位有進(jìn)位則CY=1，否則CY=0，在減法時(shí)則有借位CY=1,否則CY=0，在執(zhí)行算術(shù)邏輯運(yùn)算時(shí)可以被硬件或軟件置位或清除,CPU在進(jìn)行移位操作也會(huì)影響該位.AC：當(dāng)進(jìn)行加法或減法運(yùn)算時(shí)并產(chǎn)生由低四位向高四位的進(jìn)位或借位時(shí)，AC置1,否則清0。若AC=0時(shí)則在加減

43、過(guò)程中A3沒(méi)有向A4進(jìn)位或借位,否則正好相反。F0：F0常不是由機(jī)器來(lái)指令執(zhí)行中形成的，而是用戶(hù)根據(jù)程序的需要進(jìn)行設(shè)置的,這個(gè)位一經(jīng)確定就可通過(guò)軟件測(cè)試來(lái)決定用戶(hù)程序的流向。RS1,RS0:8031有四個(gè)8位工作寄存器R0R7，用戶(hù)可以改變RS1和RS0的狀態(tài)來(lái)決定R0R7的物理地址.OV：用以指示運(yùn)算是否發(fā)生溢出，由機(jī)器執(zhí)行指令自動(dòng)形成,若機(jī)器在執(zhí)行指令過(guò)程中累加器A超過(guò)8位，則OV=1否則為0。P：用來(lái)來(lái)表示累加器A中的值為1的二進(jìn)制位的奇偶數(shù)，若1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)P=1，為偶數(shù)P=0。在串行通信中常用奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)果的正確性。工作方式它的工作方式可以分做復(fù)位，掉電和低功耗方式等.復(fù)位方式

44、當(dāng)MCS-5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST（全稱(chēng)RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位.上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位電路如圖 （316a)中左圖所示.圖中電容C1和電阻R1對(duì)電源十5V來(lái)說(shuō)構(gòu)成微分電路。上電后，保持RST一段高電平時(shí)間，由于單片機(jī)內(nèi)的等效電阻的作用,不用圖中電阻R1，也能達(dá)到上電復(fù)位的操作功能，如圖 （3-16a)中所示。上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開(kāi)關(guān)操作也能使單

45、片機(jī)復(fù)位。常用的上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位電路如圖 （316b）所示。上電后,由于電容C3的充電和反相門(mén)的作用,使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平.當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵K后松開(kāi)，也能使RST為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位的操作。 根據(jù)實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，下面給出這兩種復(fù)位電路的電容、電阻參考值. 圖316 單片機(jī)的復(fù)位電路 圖(316a)中：Cl1030uF，R11kO 圖(3-16b)中：C：1uF，RllkO,R210kO 掉電和低功耗方式人們往往在程序運(yùn)行中系統(tǒng)發(fā)生掉電的故障，使RAM和寄存器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容丟失,使人們丟失珍貴的數(shù)據(jù)而束手無(wú)策，8031有掉電保護(hù)，是先把有用的數(shù)據(jù)保存，

46、再用備用電源進(jìn)行供電。153 存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)在8031芯片的外圍電路中必須對(duì)其進(jìn)行程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展,和根據(jù)系統(tǒng)的需要對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展.8031對(duì)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器均可進(jìn)行0000HFFFFH的64K字節(jié)地址內(nèi)容的有效尋址。在前面我們已經(jīng)講過(guò)8031外擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，P2作高位的地址輸出，P0作低位地址輸出和數(shù)據(jù)線。程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 由于8031無(wú)內(nèi)部ROM ，故擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器地址為0000HFFFFH，考慮系統(tǒng)的需要，我們將8031的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展為4K EPROM，采用2764作為ROM芯片。程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展的容量大于256字節(jié)，故EPROM片內(nèi)地址線除了由P0口經(jīng)地址存儲(chǔ)器提供低8

47、位地址外，還需要由P2口提供若干條地址線，我們選用8K的2764 EPROM，故地址線應(yīng)該是13條，因?yàn)橄到y(tǒng)中只擴(kuò)展一片EPROM，所以不用片選信號(hào),即EPROM 的接地。在程序擴(kuò)展中，我們選用的地址鎖存器是74LS373當(dāng)三態(tài)門(mén)的為低電平時(shí)，三態(tài)門(mén)處于導(dǎo)通狀態(tài)，允許Q端輸出，否則為高電平，輸出為三態(tài)門(mén)斷開(kāi)，輸出端對(duì)外電路呈高阻態(tài)，所以在這里為低電平，這時(shí)當(dāng)G端為高電平時(shí)，鎖存器輸出和輸入的狀態(tài)是相同的，當(dāng)G由高電平下落為低電平時(shí),輸入端1D8D的數(shù)據(jù)鎖入1Q8Q中。當(dāng)2764處于讀方式下和均為低電平有效。當(dāng)VPP=+5V時(shí)，EPROM處于讀工作方式：這時(shí)由給定地址信號(hào)決定被選中存儲(chǔ)器單元信息

48、.被讀出到數(shù)據(jù)輸出端D0D7上。維持方式:當(dāng)為高電平時(shí)，VPP為+5V，EPROM處于低功耗方式，輸出端均為高阻態(tài)，這與輸入無(wú)關(guān)。編程方式：在VPP加上+25V編程電源并在和地端跨接一個(gè)0。1uf的電容以干擾電壓的瞬間對(duì)2764進(jìn)入編程方式，被編程的8位數(shù)據(jù)以并行方式送到數(shù)據(jù)輸出斷編程校驗(yàn).2764與8031的連接如圖317所示圖317 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展在選用芯片擴(kuò)展的同時(shí)要考慮滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求的前提下，使電路簡(jiǎn)化，盡量選擇大容量的芯片，以減少芯片組合的數(shù)量,在芯片型號(hào)的選擇上選用滿(mǎn)足應(yīng)用環(huán)境要求的芯片型號(hào)。二、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展在單片機(jī)中有128 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。但往往在系統(tǒng)的要求下片內(nèi)RAM

49、不能滿(mǎn)足要求，用戶(hù)只有選擇擴(kuò)展片外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，以進(jìn)行存儲(chǔ)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù).根據(jù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集的要求。我們采用8K靜態(tài)RAM6264進(jìn)行擴(kuò)展.與動(dòng)態(tài)RAM相比，靜態(tài)RAM無(wú)須考慮保持?jǐn)?shù)據(jù)而刷新電路，所以擴(kuò)展電路較為簡(jiǎn)單且能滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。6264是8K*8位的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片。它采用CMOS工藝制作,單一的+5V電源供電，額定功耗是200mW，典型存取時(shí)間200ms，為28線雙列直插封裝。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展與程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展類(lèi)似，讀寫(xiě)控制信號(hào)與8031的和相連。P0口通過(guò)74LS373與A0A7相連，P2。0P2.4與A8A12相連，P2。7與相連,P0口與D0D7相連作為數(shù)據(jù)線，同時(shí)CE2接+

50、5V電源，GND接地.如圖318:所示：圖318數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的掉電保護(hù)單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的RAM數(shù)據(jù)是非常容易丟失的，特別是一些珍貴的科研數(shù)據(jù)，一旦丟失后果不堪設(shè)想,因此掉電保護(hù)是必須要做的，一旦電源發(fā)生掉電現(xiàn)象，在掉電的瞬間系統(tǒng)能自動(dòng)保護(hù)RAM中的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)電源恢復(fù)正常供電后能恢復(fù)到掉電前的工作狀態(tài).5 系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路是用來(lái)產(chǎn)生8031單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘信號(hào),8031本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路,為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)，8031在唯一的時(shí)鐘信號(hào)的控制下嚴(yán)格的按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作 ，時(shí)鐘的頻率影響單片機(jī)的速度和穩(wěn)定性.通常時(shí)鐘由于兩種形式:內(nèi)部時(shí)鐘和外

51、部時(shí)鐘。我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式來(lái)為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。8031內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器,該放大器的輸入輸出引腳為XTAL1和XTAL2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容,便構(gòu)成了一個(gè)自激勵(lì)振蕩器電路中的C1、C2的選擇在30PF左右，但電容太小會(huì)影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性。晶振頻率為在1.2MHZ12MHZ之間，頻率越高單片機(jī)的速度就越快，但對(duì)存儲(chǔ)器速度要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的NPO電容，采用的晶振頻率為12MHZ。圖319系統(tǒng)時(shí)鐘（三）顯示與報(bào)警的設(shè)計(jì)1 顯示電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一般都是把鍵盤(pán)和顯示器放在一起考慮。本設(shè)計(jì)是利用8031的

52、串行口實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)/顯示器接口。 當(dāng)8031的串行口未作它用時(shí)，使用8031的串行口來(lái)外擴(kuò)鍵盤(pán)/顯示器。應(yīng)用8031的串行口方式0的輸出方式，在串行口外接移位寄存器74LS164，構(gòu)成鍵盤(pán)/顯示器接口，其硬件接口電路如圖3-20所示:圖中下邊的8個(gè)74LS164：74LS164（0）74LS164（7）作為8位段碼輸出口，74LS138的Y0作為鍵輸入線，Y2作為同步脈沖輸出控制線。這種靜態(tài)顯示方式亮度大，很容易作到顯示不閃爍。靜態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是CPU不必頻繁的為顯示服務(wù),因而主程序可不必掃描顯示器，軟件設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，從而使單片機(jī)有更多的時(shí)間處理其他事務(wù)。圖3-20 鍵盤(pán)及顯示與主機(jī)的硬件接口2 報(bào)警電路在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對(duì)于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)或記過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波,標(biāo)度變換之后，與該參數(shù)上下限給定值進(jìn)行比較，如果高于上限值(或低于下限值）則進(jìn)行報(bào)警,否則就作為采樣的正常值,進(jìn)行顯示和控制。本設(shè)計(jì)采用峰鳴音報(bào)警電路。峰鳴音報(bào)警接口電路的設(shè)計(jì)只需購(gòu)買(mǎi)市售的壓電式蜂鳴器,然后通過(guò)MCS-51的1根口線經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴