電熱水壺控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

南通農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）課題名稱(chēng) 電熱水壺控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)及班級(jí)應(yīng)用電子技術(shù)電子3092學(xué)號(hào)0962302223姓名戚光利指導(dǎo)老師顧誠(chéng)甦電熱水壺控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要本論文設(shè)計(jì)介紹了MCS-51系列單片機(jī)為控制芯片，對(duì)電熱水壺工作進(jìn)行控制的方法。通過(guò)電加熱電路對(duì)水進(jìn)行加熱，并對(duì)水的溫度進(jìn)行采樣，采樣信號(hào)通過(guò)ADC0809各數(shù)字量送入單片機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)微機(jī)處理后，結(jié)合鍵盤(pán)控制實(shí)現(xiàn)LED顯示，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)水的溫度的控制和超過(guò)水溫的報(bào)警系統(tǒng)。單片機(jī)控制熱水壺的硬件構(gòu)成包括8051芯片、8255芯片、地址鎖存器等組成的單片機(jī)控制電路、溫度檢測(cè)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、光電隔離電路、鍵盤(pán)及顯示電路和溫度加熱電路。整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵電路是單片機(jī)控制電路，完成信號(hào)的輸入和輸出的轉(zhuǎn)換，即可將溫度檢測(cè)電路采樣的輸入信號(hào)通過(guò)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(guò)控制器控制溫度，同時(shí)當(dāng)水加熱超過(guò)指定的溫度以后，蜂鳴器工作報(bào)警。關(guān)鍵詞單片機(jī)溫度控制控制器DesignofcontrolsystemforelectricheatingkettleAbstractThethesisintroductsthemethodofusetheseriesofMCS-51one-chipcomputerwhichisthecontrolchiptocontroltheworkofkettleheatwithelectricenergy.Throughelectricheatedcircle,thewaterwillbeheated,thensamplethetemperatureofthewater.ThesamplingsignalwillsetthemimictothesystemofsinglechipcomputerthroughADC0809,afterisprocessedbythecomputerandcontrolledbythekeyboard,itwillbeshowedbyLEDmonitor,atthesametime,the systemcancontrolthetemperaturebeyondthesetting,thesystemofalarmwillrun.Thehardwareoftheone-chipcomputercontrolsthethermoswhichincludes8051chips,8255chips,one-chipcomputercontrolcircuitthataddresslatch,etc.makeuptemperature-measurecircuit,circuitischangesbyA/D,light-electricityandisolationcircuit,keyboardandshowscircuit、temperatureheatedcircuit.Thekeycircuitofthewholesystemisacontrolcircuitofone-chipcomputer,finishtheinputandoutputofthesignalconversion,canmeasuretemperaturesampledsignalofinputcircuitwhichwilldealwithafterprocessingthensettodisplayandshowtogoontooutputtingthroughA/DconverterADC0809,andcancontrolthetemperaturethroughthekeyboard,afterheatingandexceedingdesignatedtemperatureinwater,atthesametime,thebuzzerissoundsoastoalarm.KeywordsOne-chipcomputerTemperaturecontrolController.目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1引言 1\o"CurrentDocument"2電熱水壺控制系統(tǒng)總體概述 2\o"CurrentDocument"2.1電熱水壺的工作情況 2\o"CurrentDocument"MCS-51單片機(jī)控制的總體介紹 2\o"CurrentDocument"3電熱水壺控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 3\o"CurrentDocument"3.1溫度檢測(cè)電路和A/D轉(zhuǎn)換器的電路 3\o"CurrentDocument"3.2單片機(jī)8051芯片介紹和主要電路 8\o"CurrentDocument"8255輸出口擴(kuò)展 14\o"CurrentDocument"單片機(jī)的抗干擾電路 16\o"CurrentDocument"鍵盤(pán)及顯示電路 18\o"CurrentDocument"3.6加熱電路和報(bào)警裝置 23\o"CurrentDocument"4電熱水壺控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 254.1總的程序設(shè)計(jì)框圖 25\o"CurrentDocument"8255的程序設(shè)計(jì) 26\o"CurrentDocument"4.3鍵盤(pán)和顯示接口電路程序設(shè)計(jì) 27全文結(jié)論 34\o"CurrentDocument"致謝 35\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 361引言Intel公司在MCS-48系列單片微機(jī)的基礎(chǔ)上，采用HMO技術(shù)，研制出了8位高檔的MCS-51系列產(chǎn)品微機(jī)。該微機(jī)型在性能上有了很大的改進(jìn)和提高：片內(nèi)程序存貯器容量擴(kuò)大了一倍，外部程序存貯器的尋址空間擴(kuò)大到64K字節(jié)。片內(nèi)數(shù)據(jù)存貯器擴(kuò)大了一倍，外部數(shù)據(jù)存貯器的空間達(dá)到64K字節(jié)。并行I/O口線增加到32,且可進(jìn)行位處理。MCS-51設(shè)有兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，且可程序設(shè)定多種工作方式。設(shè)有一個(gè)全雙工串行I/O口，可程序設(shè)定4種工作方式，設(shè)有4個(gè)8位的通用工作寄存器區(qū)，可適應(yīng)多級(jí)中斷和子程序嵌套的情況，這樣可避免寄存器內(nèi)容進(jìn)行棧保護(hù)操作，提高了中斷響應(yīng)速度，加速了子程序的調(diào)用，設(shè)有兩個(gè)內(nèi)部中斷源和兩個(gè)外部中斷源，一個(gè)串行口中斷源，可程序設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí)，堆棧位置可允許設(shè)定，深度可在允許范圍內(nèi)選用。MCS-51旨令系統(tǒng)增強(qiáng)了加，減，乘，除，比較，堆棧操作，因而運(yùn)算功能大大加強(qiáng)。所設(shè)置的靈活的跳轉(zhuǎn)指令，不僅能充分滿足了實(shí)際應(yīng)用的需要，而且可盡量減少程序存貯空間的占用，MCS-51內(nèi)部設(shè)有可直接進(jìn)行位尋址的存貯器、位處理旨令、位處理累加和運(yùn)算器等，因而為一種功能極強(qiáng)的位處理機(jī)。這為控制方面的應(yīng)用和邏輯運(yùn)算提供了很大方便。從以上可見(jiàn)，MCS-51系列單片微機(jī)具有很強(qiáng)的功能，使用范圍廣，既可構(gòu)成功能很強(qiáng)的復(fù)雜系統(tǒng)，也可組成較簡(jiǎn)單的應(yīng)用系統(tǒng)。目前，單片機(jī)在家電，工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，為了適應(yīng)不同產(chǎn)品對(duì)單片機(jī)的不同要求，半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出了各種規(guī)格的單片機(jī)。本文介紹了一種以MCS-51系列單片機(jī)為控制芯片，對(duì)電熱水壺工作進(jìn)行控制的方法。溫度檢測(cè)電路由熱電偶、運(yùn)算放大器，溫度傳感器AD590等組成，直接輸出電流（1卩A/K）經(jīng)運(yùn)算放大器LM358進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)化后，可得到電壓輸出，輸出電壓為100mV/C，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換通道送到微處理器中。A/D轉(zhuǎn)換一般都設(shè)置在前向通道中，它將外界輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)總線能接受的數(shù)字量。工程上常用的隔離方法有光電隔離器、變壓器、繼電器和集成組件等，而光電隔離器有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。由于該器件是通過(guò)電——光——電這種轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出設(shè)備進(jìn)行控制的，彼此之間沒(méi)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)。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行表明，該方案安全、可靠，完全能夠滿足實(shí)際需要。2電熱水壺控制系統(tǒng)總體概述電熱水壺的工作情況對(duì)于常規(guī)的電熱水壺，只要接通電源，就開(kāi)始加熱，直到水沸騰后通過(guò)蒸汽來(lái)產(chǎn)生聲音報(bào)警。這種設(shè)計(jì)有下面幾個(gè)方面的不足：如水壺中沒(méi)水，電源誤接通時(shí)也會(huì)一直加熱，容易引起事故。當(dāng)只需要加熱到沸點(diǎn)以下某一溫度時(shí)，不能及時(shí)給出聲音報(bào)警信號(hào)。當(dāng)水加熱沸騰后不能自動(dòng)停止工作。針對(duì)以上不足，在本設(shè)計(jì)方案中，用MC-51單片機(jī)作為控制芯片，管理整個(gè)電熱水壺的工作情況，構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，而且增加了三個(gè)按鍵和六位數(shù)碼管顯示。它的工作情況和常規(guī)的熱水壺相比，有下面幾個(gè)方面的特點(diǎn)：有三個(gè)按鍵，可用來(lái)設(shè)置希望加熱到的溫度即報(bào)警的溫度。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(huì)增加1度，整個(gè)溫度設(shè)置值在20—100度之間循環(huán)。這個(gè)按鍵還具有啟動(dòng)電熱水壺開(kāi)始工作的作用。當(dāng)每次電源接通后，只有按鍵按下過(guò)之后，電熱水壺才開(kāi)始加熱，這樣，可以防止電源誤接通時(shí)電熱水壺一直加熱，引發(fā)事故。當(dāng)加熱到設(shè)置溫度時(shí)，單片機(jī)會(huì)控制停止加熱，并通過(guò)蜂鳴器給出聲音提示。三位數(shù)碼管在設(shè)置溫度操作時(shí)顯示當(dāng)前設(shè)置的溫度，另三位數(shù)碼管其余時(shí)間實(shí)時(shí)顯示電熱水壺中水的實(shí)際溫度。MCS-51單片機(jī)控制的總體介紹硬件設(shè)計(jì)的總電路連接框圖如下圖：光電隔離光電隔離加熱< 80518255電路盤(pán)顯電鍵和示路度測(cè)路

溫檢電度測(cè)路

溫檢電ADC0809圖1-1硬件設(shè)計(jì)的總電路連接框圖單片機(jī)控制熱水壺的硬件構(gòu)成包括 8051芯片、8255芯片、地址鎖存

器等組成的單片機(jī)控制電路、溫度檢測(cè)電路、 A/D轉(zhuǎn)換電路、光電隔離電路、鍵盤(pán)及顯示電路和溫度加熱電路。整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵電路是單片機(jī)控制電路，是整個(gè)控制的核心，完成信號(hào)的輸入和輸出的轉(zhuǎn)換，即可將溫度檢測(cè)電路采樣的輸入的信號(hào)通過(guò)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(guò)鍵盤(pán)對(duì)溫度進(jìn)行控制，如此同時(shí)當(dāng)水加熱超過(guò)指定的溫度以后，蜂鳴器工作報(bào)警。并對(duì)其中部分電路編制子程序，以及相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。3電熱水壺控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)溫度檢測(cè)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。CANCAN圖2-1-1AD590引腳圖其主要技術(shù)參數(shù)有：測(cè)溫范圍為-55~+150C。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1卩A/。K,即溫度每變化1C,其輸出電流變化1卩A;它以熱力學(xué)溫標(biāo)零點(diǎn)作為零輸出點(diǎn)，因此在25C時(shí)，其輸出電流為298.2卩A精度：經(jīng)過(guò)激光平衡調(diào)整，AD590的校準(zhǔn)精度可達(dá)+和-0.5C,全溫區(qū)范圍線性度可達(dá)+和-0.3C(AD590M當(dāng)其在10C溫區(qū)范圍內(nèi)校正后測(cè)量，精度可達(dá)+和-0.1C，在全溫區(qū)范圍內(nèi)(-55~+145C)使用，精度也可高達(dá)+、-1C由于AD590是一種電流型的溫度傳感器，因此具有較強(qiáng)的抗干擾能力，適用于計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量和控制，遠(yuǎn)距離信號(hào)傳遞時(shí)，可采用一般的雙絞線來(lái)完成，其電阻比較大，因此不需要精密電源對(duì)其供電，長(zhǎng)導(dǎo)線上的壓降一般不影響測(cè)量精度；不需要溫度補(bǔ)償和專(zhuān)門(mén)的線性電路。溫度檢測(cè)電路圖2-1-2電源轉(zhuǎn)換電路在介紹溫度檢測(cè)電路之前，首先要說(shuō)明一下電源轉(zhuǎn)換電路。電壓經(jīng)過(guò)四個(gè)二極管兩兩導(dǎo)通整流濾波后，再經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片7805就可以將原來(lái)交流220V的電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓為+5V,即可以得到報(bào)警電路和溫度檢測(cè)電路所需要的電壓值。溫度檢測(cè)電路由溫度傳感器AD590等組成，直接輸出電流1卩A/K，輸出電壓為100mV/C，經(jīng)運(yùn)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，R6R5R2用于相互配合調(diào)節(jié)溫度測(cè)量的滿刻度值。當(dāng)傳感器AD590所處溫區(qū)發(fā)生1C的溫度變化時(shí)，流過(guò)其所在回路的電流即產(chǎn)生1卩A的變化，則其輸出電壓的變化為： △V0=gA/C*100KQ=100mV/CAD590的輸出電流值說(shuō)明如下：其輸出電流是以絕對(duì)溫度零度(-273C)為基準(zhǔn),每增加1C,它會(huì)增加1譏輸出電流,因此在室溫25C時(shí),其輸出電流10=(273+25)=298卩AVo的值為Io乘上10K,以室溫25C而言，輸出值為2.98V(10KX298卩A)。量測(cè)Vo時(shí)，不可分出任何電流,否則量測(cè)值會(huì)不準(zhǔn)。AD590的輸出電流I=(273+T)卩A(T為攝氏溫度),因此量測(cè)的電壓V為(273+T)卩AX0K=(2.73+T/100)V。[8]在本論文中通過(guò)溫度集成器AD590對(duì)外部-55~+150C范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行采樣，在AD590的兩端分別接地和接電源，得到一定的壓差，因此會(huì)得到相應(yīng)的工作電壓，其輸出電流會(huì)隨溫度變化而變化。電流 1卩A/K其輸出電壓為100mV/C，經(jīng)運(yùn)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(guò)微處理器處理即可送到LED顯示器顯示溫度。A/D轉(zhuǎn)換器電路原理和電路接口圖A/D轉(zhuǎn)換一般都設(shè)置在前向通道中，它將外界輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)總線能接受的數(shù)字量。在前向通道必須配置A/D轉(zhuǎn)換電路時(shí)，首先考慮的是能否選用帶有A/D的單片機(jī)，本論文中無(wú)法選擇單片機(jī)片內(nèi)有A/D部件，則必須在前向通道中配置A/D接口。要選擇好的A/D轉(zhuǎn)換器芯片，選擇A/D轉(zhuǎn)換芯片的原則從轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度、模擬信號(hào)輸入通道數(shù)以及成本、供貨來(lái)源等全面考慮。選擇不同的A/D轉(zhuǎn)換芯片，與單片機(jī)的接口電路要求不同，必須依芯片對(duì)控制電路的要求設(shè)置，接口電路必須滿足這些要求。一般來(lái)說(shuō)，A/D轉(zhuǎn)換芯片輸入的模擬電壓都有規(guī)定的要求，如0~+5V,0~+10V0~+2V等，因此要考慮到傳感器輸出信號(hào)與之匹配。本論文中采用逐次逼近法A/D轉(zhuǎn)換器電路原理。其主要原理為：將一待轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號(hào)U1n與一個(gè)推測(cè)信號(hào)Ur相比較，根據(jù)推測(cè)信號(hào)大于還是小于輸入信號(hào)來(lái)決定增大還是減少該推測(cè)信號(hào)相等時(shí)，向D/A轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)字就是對(duì)應(yīng)模擬輸入量的數(shù)字量。其“推測(cè)”值的算法如下：使二位進(jìn)制計(jì)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(shí)，都要進(jìn)行測(cè)試。若模擬輸入信號(hào) U1n小于推測(cè)信號(hào)U1,則比較器輸出為零，并使該位清零；若模擬輸入信號(hào) U1n大于推測(cè)信號(hào)U1,比較器輸出為1,并使該位保持位1。無(wú)論哪種情況，均應(yīng)繼續(xù)比較下一位，直到最末位為止。此時(shí)，D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入即為對(duì)應(yīng)模擬輸入信號(hào)的數(shù)字量，將此數(shù)字輸入就完成了A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程。1.A/D轉(zhuǎn)換器的引腳說(shuō)明:ADC0809是CMO集成電路8位單片A/D轉(zhuǎn)換器。雙列直插28引腳封裝。片內(nèi)有8路模擬開(kāi)關(guān)、模擬開(kāi)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(shù)狀電子開(kāi)關(guān)、逐次逼近寄存器SAR三態(tài)輸出鎖存，緩沖器、控制與時(shí)序電路等。ADC0809引腳功能說(shuō)明如下：IN0——IN7:8路輸入通道的模擬量輸入端。ABC口：8路模擬開(kāi)關(guān)的三位地址輸入端，用來(lái)選擇8路模擬輸入的一路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ALE地址鎖存允許。ALE有效將三位地址A、B、C鎖存到地址鎖存器中。START為啟動(dòng)控制輸入端。它與ALE可以接在一起，當(dāng)通過(guò)程序加上一個(gè)正脈沖便立即開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端，高電平有效。在此輸出端供給一個(gè)有效信號(hào)則打開(kāi)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。COLCK時(shí)鐘輸入端。CLOCKS600kHZ時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間位100us。D0——D7：8位數(shù)字輸出段。Vcc:電源輸入端。GND接地端。2.A/D轉(zhuǎn)換的連接電路及應(yīng)用

STS1乙Is■I1I￡g￥ISTS1乙Is■I1I￡g￥IR3hIA24nS-ok4irn>nES-4花LE1PSEH5nIF詁pBi.a?Lpkpj-0E-3A3I■5c-3p30Ss■3S呂■3Q心圖2-1-4AD轉(zhuǎn)換的連接電路由圖2-1-4可以看出ADC0809寸鐘CLK由8051ALE信號(hào)提供，ALE信號(hào)頻率為f/6。用地址線低8位A0A1、A2(P0.0~P0.2)接0809的A、B、C三端用來(lái)對(duì)8路模擬通道進(jìn)行選擇。EOC經(jīng)非門(mén)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(dòng)下一次轉(zhuǎn)換。0809啟動(dòng)條件為START=,因此啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)用寫(xiě)指令(使WR=1，并且要保證地址線P2.6=0,其端口地址為DFFFHADC0809專(zhuān)換器將信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再將數(shù)字信號(hào)傳入8051進(jìn)行微處理，通過(guò)LED顯示溫度。在由于A/D0809具有鎖存的TTL三態(tài)輸出，它的八條數(shù)據(jù)線和8051的八條數(shù)據(jù)線相連，采用線性選址法，其口地址為DFFFH通道地址A，B，C由數(shù)據(jù)總線DBQDB2DB2提供。A,B，C地址線上的信息由ALE上升沿打入地址鎖存器74LS373單片機(jī)8051芯片介紹和主要電路MCS-51單片微機(jī)8051內(nèi)部部件和接口電路

MCS-5單片微機(jī)8051內(nèi)部包含如下部件:8位CPU振蕩器和時(shí)鐘電路4K/8K字節(jié)的程序存貯器。128/256字節(jié)的數(shù)據(jù)存貯器?？蓪ぶ吠獠砍绦虼尜A器和數(shù)據(jù)存貯器，各64K字節(jié)二十多個(gè)特殊功能寄存器。32線并行I/O口。1個(gè)全雙工串行I/O口。2/3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。5/6個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)。具有位尋址功能，有較強(qiáng)的布爾處理能力。-j543-j543Tu1311■*311.&rWyi7I0nIa3*3*_r-G1r5*5tf7rlEEt::盟二爲(wèi)E圖2-2-18051圖2-2-18051的引腳圖TT?圖2-2-2單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)圖TT?圖2-2-2單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)圖由圖2-2-2可以看到，單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘接入、用戶I/O口外，其余管腳都是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。這些引腳構(gòu)成了MCS-51單片機(jī)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(chǔ)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。2?數(shù)據(jù)總線（DB：數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由P0口提供?？刂瓶偩€（CB：由四根獨(dú)立控制線RESETEAALEPSeN組成。振蕩電路和時(shí)鐘電路振蕩電路和單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路一起構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘方式，根據(jù)硬件不同，連接方式分為內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。MCS-51單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)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。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。 這是MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘方式。本論文中重點(diǎn)講到的是外部時(shí)鐘方式。圖2-2-3外部時(shí)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(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。因此，只需將外部振蕩器的信號(hào)接至引腳XTAL2而把內(nèi)部反相放大器的輸入端XTAL1引腳接地。通常接的外部信號(hào)一般為頻率低于 12MHZ勺方波信號(hào)。另外，由于XTAL2端的邏輯電平不是TTL的，故還需要接一個(gè)上拉電阻。單片機(jī)的復(fù)位電路?復(fù)位電路的復(fù)位類(lèi)型通常單片機(jī)復(fù)位操作有上電復(fù)位、信號(hào)復(fù)位、運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位。在本論文里主要用到的是上電復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位的組合。?主要復(fù)位電路(1)上電復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位組合電路：在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)使用上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，最常用的上電復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位組合電路為:RESET200XVss圖2-2-4上電復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位組合電路在這兩種簡(jiǎn)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(huì)造成單片機(jī)錯(cuò)誤復(fù)位，但會(huì)引起內(nèi)部某些寄存器錯(cuò)誤復(fù)位。這時(shí)可在復(fù)位引腳上接一個(gè)去耦電容。如果應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重，或整個(gè)系統(tǒng)干擾嚴(yán)重，引起單片機(jī)復(fù)位，可采用屏蔽的辦法解決，如加屏蔽網(wǎng)或移動(dòng)位置等。（2）在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，為了保證復(fù)位電路可靠地工作，常將 RC電路接施密特電路后再接入單片機(jī)復(fù)位端，特別適合于應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)干擾大，電壓波動(dòng)大的工作環(huán)境。RESET圖RESET圖2-2-5抗干擾上電復(fù)位中斷優(yōu)先級(jí)8051單片機(jī)提供了5個(gè)中斷源，其中兩個(gè)為中斷源，由INTO、INT1輸入;I/O設(shè)置中斷請(qǐng)求信號(hào)，或掉電故障等異常事件中斷請(qǐng)求信號(hào)都可作為外部中斷源連INTO、INT1。兩個(gè)為片內(nèi)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出時(shí)產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求（用TFOTF1做標(biāo)志）；另外一個(gè)為片內(nèi)串行口產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求（TI或RI）。這些中斷請(qǐng)求源分別由MCS-51的特殊功能寄存器TCOb和SCO的相應(yīng)位鎖存。MCS-51的中斷具有兩級(jí)優(yōu)先級(jí)，每一個(gè)中斷源都可以通過(guò)對(duì)中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP中的相應(yīng)位置或清0,編程為兩級(jí)中斷中的任一級(jí)一一高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)，置1為高優(yōu)先級(jí)，清0為低優(yōu)先級(jí)。低優(yōu)先級(jí)可以被高優(yōu)先級(jí)所中斷，但不能被另一個(gè)低優(yōu)先級(jí)中斷所中斷。高優(yōu)先級(jí)中斷不能被任何中斷所中斷。為了實(shí)現(xiàn)這些規(guī)定，中斷系統(tǒng)中設(shè)有兩個(gè)不可尋址的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器，其中一個(gè)用來(lái)指出正在服務(wù)于高優(yōu)先級(jí)中斷，并阻止其他所有中斷的響應(yīng)。另一個(gè)則指出正在服務(wù)于低優(yōu)先級(jí)中斷，并阻止除高優(yōu)先級(jí)中斷以外的其他中斷的響應(yīng)。當(dāng)同時(shí)接受到幾個(gè)優(yōu)先級(jí)相同的中斷請(qǐng)求時(shí)，則由內(nèi)部查詢次序來(lái)確定響應(yīng)哪一個(gè)中斷請(qǐng)求。因此，在每一個(gè)中斷級(jí)中又有第二類(lèi)查詢次序的中斷優(yōu)先級(jí)結(jié)構(gòu)。處理器響應(yīng)中斷時(shí)，先置相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器（該觸發(fā)器指出CPU開(kāi)始處理的中斷優(yōu)先級(jí)別）然后執(zhí)行一個(gè)硬件子程序的調(diào)用使控制轉(zhuǎn)移查詢次序如下：2.TFO （定時(shí)器0溢出中斷） OOOBH3.IE1 （外中斷INT1） 0013HTF1 （定時(shí)器1溢出中斷） OO1BHRI+TI （串行口中斷） OO23H6.TF2+EXF26.TF2+EXF2（定時(shí)器2溢出中斷）最低優(yōu)先級(jí)OO2BH這種“同級(jí)內(nèi)的優(yōu)先級(jí)”，僅用來(lái)解決相同優(yōu)先級(jí)中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷的情況，而不能中斷正在執(zhí)行的同優(yōu)先級(jí)的中斷。74LS373地址鎖存器芯片介紹由于MCS-51單片機(jī)的PO口是分時(shí)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線，因此在進(jìn)行程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)，必須利用地址鎖存器將地址信號(hào)從地址 /數(shù)據(jù)總線中分離開(kāi)來(lái)。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(hào)為ALE但用的最多的是74LS373靈 評(píng)圖2-2-674LS373圖2-2-674LS373的結(jié)構(gòu)圖當(dāng)三態(tài)門(mén)的使能信號(hào)線OE為低電平時(shí),三態(tài)門(mén)處于導(dǎo)通狀態(tài),允許1Q~8（輸ilsgsilsgs出到0UT1~0UT當(dāng)0E端為高電平時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)斷開(kāi)，輸出線OUT1~OUT處于浮空狀態(tài).G稱(chēng)為數(shù)據(jù)打入線，當(dāng)74LS373用作地址鎖存器時(shí)，首先應(yīng)使三態(tài)門(mén)的使能信號(hào)0E為低電平,這時(shí),當(dāng)G輸入端為高電平時(shí)，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(shí)，輸入端（1D~8D）的數(shù)據(jù)鎖入1Q~8C的8位鎖存器中。當(dāng)用74LS373作為地址鎖存器時(shí)，它們的鎖存控制端G和STB可直接與單片機(jī)的鎖存控制信號(hào)端ALE相連，在ALE下降沿進(jìn)行地址鎖存。8255輸出口擴(kuò)展8255的引腳介紹8255是可編程RAM/IO擴(kuò)展器，片內(nèi)有256*8位靜態(tài)RAM2個(gè)8位和1個(gè)6位可編程并行I/O接口，以及1個(gè)14位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。還有地址鎖存器和多路轉(zhuǎn)換的地址/數(shù)據(jù)總線，可直接與MCS-51單片微機(jī)相連接。因此還是MCS-51應(yīng)用系統(tǒng)最適用的擴(kuò)展器件。03335圖2-3-18255的引腳圖AD0-AD7三態(tài)地址/數(shù)據(jù)總線。連接CPU的底8位地址/數(shù)據(jù)總線IO/M:RAM/IO口選擇信號(hào)輸入端CS片選信號(hào)輸入端，8255為CS低電平有效RD讀選通信號(hào)輸入端。低電平有效。WR寫(xiě)選通信號(hào)輸入段。低電平有效。RESET復(fù)位信號(hào)輸入段。高電平有效，并初始化 3個(gè)I/O口為輸入方式。PA0-PA7:A口的I/O線、I/O方向由命令字編程設(shè)定。PB0-PB7:B口的I/O線、I/O方向由命令字編程設(shè)定。PC0-PC7C口的I/O線，或A口和B口的狀態(tài)控制信號(hào)線。由命令字編程設(shè)定。Vcc：+5V電源線。Vss:接地線。8255片內(nèi)256*8位靜態(tài)RAM在速度上與MCS-51完全匹配。當(dāng)IO/M=0時(shí),CPU對(duì)8255的RAMS行讀寫(xiě)，尋址范圍為OOH—0FFH8255與8051的外部接口電路圖2-3-28255與8051的外部接口電路由上圖可以看出8051通過(guò)地址鎖存器與8255相連，8255的片選信號(hào)CS及口地址選擇線A0A1分別由8051的P0.7、P0.0、P0.1經(jīng)地址鎖存器74LS373后提供。故8255的A、BC口及控制口地址分別為FF7CHFF7DHFF7EHFF7FH8255的復(fù)位端與8051的復(fù)位端相連，都接到8051的復(fù)位電路上。必須根據(jù)外圍設(shè)備的類(lèi)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(xiě)入操作口。8255的編程如下：各端口地址是：A口地址：FF7CH B 口地址：FF7DHC口地址：FF7EH 控制口地址：FF7FH8255的工作方式可由CPU寫(xiě)入一個(gè)控制字到8255控制字寄存器來(lái)選擇。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81Ho單片機(jī)的抗干擾電路光電隔離抗干擾的簡(jiǎn)介單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，往往是通過(guò)芯片給出的低壓電流如 TTL電平信號(hào)，這種電平信號(hào)一般不能直接驅(qū)動(dòng)外設(shè)，而需經(jīng)接口轉(zhuǎn)換等手段處理后才能用于驅(qū)動(dòng)設(shè)備開(kāi)啟或關(guān)閉，如不加隔離可能會(huì)串到測(cè)控系統(tǒng)中造成系統(tǒng)誤動(dòng)作或損壞：因此在接口處理中亦應(yīng)包括隔離技術(shù)。在開(kāi)關(guān)量輸出通道中，為防止現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾或工頻電壓會(huì)通過(guò)輸出通道反串到測(cè)控系統(tǒng)，一般需采取通道隔離技術(shù)。最常見(jiàn)的隔離器件是光電隔離器。因?yàn)楣庑盘?hào)的傳送不受電場(chǎng)、磁場(chǎng)的干擾，可以有效地隔離電信號(hào)。工程上常用的隔離方法有光電隔離器、變壓器、繼電器和集成組件等，而光電隔離器有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。光電隔離器的種類(lèi)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(lái)看，都是一樣的，即都通過(guò)電——光——電這種轉(zhuǎn)換，利用“光”這一環(huán)節(jié)完成隔離功能。光電隔離器的原理電路GaAs紅外發(fā)光二極管 光敏三極管圖2-4-1光電隔離器的原理電路當(dāng)發(fā)光二在圖示的電路中，它是GaAs紅外發(fā)光二極管和光敏三極管組成極管有正向電流通過(guò)時(shí)，即產(chǎn)生人眼看不見(jiàn)的紅外光，其光譜范圍為當(dāng)發(fā)光二1000nm光敏三極管接收光以后便導(dǎo)通。而當(dāng)該電流撤去時(shí)， 發(fā)光二極管熄滅,三極管截止。利用這種特性即可達(dá)到開(kāi)關(guān)控制的目的。由于該器件是通過(guò)電一光電這種轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出設(shè)備進(jìn)行控制的，彼此之間沒(méi)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)。343光電隔離的電路在一般微機(jī)控制系統(tǒng)中，由于大都采用TTL電平，不能直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，所以通常加一個(gè)驅(qū)動(dòng)區(qū)，如7406和7407等。圖2-4-2光電隔離的電路當(dāng)輸出TTL電平為低電平時(shí)，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(shí)， 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。需要注意的是光電隔離器的輸入輸出端兩個(gè)電源必須單獨(dú)供電，即用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光管的電源與驅(qū)動(dòng)光敏管的電源不應(yīng)是共地的電源，對(duì)于隔離后的輸出通道必須單獨(dú)供電，如上圖所示；否則，如果使用同一電源（或共地的兩個(gè)電源）外部干擾信號(hào)可能通過(guò)電源串到系統(tǒng)中來(lái)，當(dāng)然，這里講的單獨(dú)供電，可以是單獨(dú)使用不同的電源，也可用DC-DC變換的方法往輸出端提供一個(gè)與光電輸入端隔離的電源如果從通斷功能來(lái)看，光電隔離器其實(shí)是一隔離開(kāi)關(guān)。利用光電隔離器也可完成電平轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換后的輸出電平與其供電電壓值有關(guān)，而與光隔輸入端無(wú)關(guān)。圖2-4-3總電路框圖鍵盤(pán)及顯示電路3.5.1鍵盤(pán)輸入特點(diǎn)按鍵所用開(kāi)關(guān)為機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)，均利用了機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷。一個(gè)電壓信號(hào)通過(guò)機(jī)械的斷開(kāi)、閉合過(guò)程由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開(kāi)時(shí)也不會(huì)一下斷開(kāi)。因而，在閉合和斷開(kāi)的瞬間均伴隨著一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為5~10ms這是一個(gè)很重要的時(shí)間參數(shù)，在很多場(chǎng)合都要用到。按鍵的穩(wěn)定閉合時(shí)間由操作人員的按鍵動(dòng)作持續(xù)時(shí)間決定，一般為十分之幾秒到幾秒時(shí)間。按鍵的閉合與否，反應(yīng)在電壓的上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，所以通過(guò)電平的高低狀態(tài)的檢測(cè)，便可確認(rèn)按鍵按下沒(méi)有。為了確保按鍵的狀態(tài)，必須消除按鍵抖動(dòng)的影響，這也是按鍵抗干擾的主要的一個(gè)方面。按鍵接口電路的消抖措施消除按鍵抖動(dòng)影響通常有硬件、軟件兩種方法。本論文采用雙穩(wěn)態(tài)消抖的硬件消抖方法。

雙穩(wěn)態(tài)消抖的原理:圖2-5-2雙穩(wěn)態(tài)消抖電路原理圖圖2-5-2中用兩個(gè)與非門(mén)構(gòu)成一個(gè)RS觸發(fā)器，當(dāng)按鍵為按下時(shí)，輸出為1,當(dāng)按鍵按下時(shí)，輸出為0。此時(shí)即使由于按鍵的機(jī)械性能使按鍵因彈性抖動(dòng)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)電路的狀態(tài)不會(huì)發(fā)生改變，輸出保持為0,不會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)的波形。這一點(diǎn)很容易通過(guò)分析RS觸發(fā)器的工作過(guò)程得到驗(yàn)證。設(shè)按鍵首先處于a位置，此時(shí)RS觸發(fā)器的與非門(mén)輸出端OUT偽高電平1,與非門(mén)2的輸出端OUT2為0,此輸出引入到與非門(mén)1的一個(gè)輸入端，會(huì)把與非門(mén)1鎖住，使其固定輸出為1。如果此時(shí)按下按鍵，即使按鍵在a位置因彈性而產(chǎn)生瞬間抖動(dòng)，形成一連串的抖動(dòng)波形，即與非門(mén) 1輸入端出現(xiàn)了一連串的高和低電平，由于與非門(mén)2的輸入端在按鍵沒(méi)有到達(dá)b位置時(shí)始終是0,所以無(wú)論與非門(mén)1輸入端的信號(hào)電平怎么變化，與非門(mén)1輸出端0UT1的輸出恒為1當(dāng)按鍵到達(dá)b時(shí)，一旦與非門(mén)2的輸出端呈現(xiàn)低電平時(shí)，RS觸發(fā)器將出現(xiàn)狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)，此時(shí)，0UT2端輸出為1，OUT1端輸出為0，OUT1又引回與非門(mén)2的一個(gè)輸入端，鎖住與非門(mén)2，保證其輸出恒為1，這樣即使按鍵出現(xiàn)抖動(dòng)，也不會(huì)影響0UT2的輸出，因此0UT1的輸出也恒為0。同樣，在松開(kāi)按鍵的過(guò)程中，只要一接通a,輸出為1,在接通a的過(guò)程中，即使產(chǎn)生了彈性抖動(dòng)，只要按鍵不與按鍵b發(fā)生接觸，RS觸發(fā)器的輸出將保持不變。通過(guò)以上分析，可知，如果在按鍵信號(hào)輸入端加上一個(gè)RS觸發(fā)器就可以剔除按鍵抖動(dòng)產(chǎn)生的干擾。矩陣鍵盤(pán)的概述1．矩陣鍵盤(pán)的工作原理：按鍵設(shè)置在行、列線交點(diǎn)上，行、列線分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。行線通過(guò)上拉電阻接到+5V上。平時(shí)無(wú)按鍵動(dòng)作時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。列線電平如果為低,則行線電平為低，列線電平如果為高，則行線電平亦為高。這一點(diǎn)是識(shí)別矩陣鍵盤(pán)按鍵是否被按下的關(guān)鍵所在.由于矩陣鍵盤(pán)中行、列線為多用鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在行和列的電平。因此個(gè)按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將、列線信號(hào)配合起來(lái)并作適當(dāng)?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。2．按鍵的識(shí)別方法矩陣鍵盤(pán)按鍵的識(shí)別方法分兩步進(jìn)行：第一步，識(shí)別鍵盤(pán)有無(wú)鍵被按下；第二步，如果有鍵被按下，識(shí)別出具體的按鍵。識(shí)別鍵盤(pán)有無(wú)鍵按下的方法是有鍵被按下，如果沒(méi)有變化，則說(shuō)明無(wú)鍵被按下（實(shí)際編程時(shí)應(yīng)考慮按鍵抖動(dòng)的影響，通?？偸遣捎密浖訒r(shí)的方法進(jìn)行消抖處理）。識(shí)別具體按鍵的方法是（亦稱(chēng)為掃描法）：逐行置零電平，其余各列置為高電平，檢查各行線電平的變化，如果某行電平由高電平變?yōu)榱汶娖剑瑒t可確定此行此列交叉點(diǎn)處的按鍵被按下。3．鍵盤(pán)的工作方式單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤(pán)掃描只是CPU的工作內(nèi)容之一。CPU在忙于各項(xiàng)工作任務(wù)時(shí)，如何兼顧鍵盤(pán)的輸入，取決于鍵盤(pán)的工作方式。鍵盤(pán)的工作方式的選取應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中CPUX作的忙，閑情況而定?其原則是既要保證能及時(shí)響應(yīng)按鍵操作，又要不過(guò)多占用CPU的工作時(shí)間。通常，鍵盤(pán)工作方式有三種，即：編程掃描、定時(shí)掃描和中斷掃描。CPU對(duì)鍵盤(pán)的掃描采用程序控制方式，一旦進(jìn)入鍵掃描狀態(tài)，則反復(fù)地掃描鍵盤(pán)，等待用戶從鍵盤(pán)上輸入命令或數(shù)據(jù)。而在執(zhí)行鍵入命令或處理輸入數(shù)據(jù)過(guò)程中，CPU將不再響應(yīng)鍵入要求，直到CPU返回重新掃描鍵盤(pán)為止。由圖2-5-4可見(jiàn)鍵盤(pán)采用編程掃描方式工作，PB口輸出逐行掃描信號(hào)，PA口輸入8位列信號(hào)，均為低電平有效。8255A的A0A1上,CS與P2.7相接，WRRD分別與8051的WRRD相連。LED顯示原理及顯示方式LED顯示器結(jié)構(gòu)LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是7段LED這種顯示塊有共陰極和共陽(yáng)極兩種圖2-5-3LED顯示器引腳圖共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管陰極共地。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；共陽(yáng)極LED顯示塊的發(fā)光二極管陽(yáng)極并接。7段顯示塊與單片機(jī)接口非常容易。只要將一個(gè)8位并行輸出口語(yǔ)顯示塊的發(fā)光二極管因交相聯(lián)即可。8位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符，通常將控制發(fā)光二極管的8位字節(jié)數(shù)據(jù)成為段選碼。共陽(yáng)極于共陰極的段選碼互為補(bǔ)數(shù)。LED顯示器的顯示方式在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用LED顯示塊構(gòu)成N位LED顯示器。N根LED顯示器由N根位選線和8*N根段選線。根據(jù)顯示方式不同，為選線與段選線的連接方法不同。段選線控制字符選擇，為選線控制顯示位的亮、暗。LED顯示器由靜態(tài)現(xiàn)實(shí)與動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。LED動(dòng)態(tài)顯示方式的原理在多位LED顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在疫區(qū)，由一個(gè)8位I/O口控制，形成段選線的多路復(fù)用，而共陰極點(diǎn)火供養(yǎng)幾點(diǎn)分別由相應(yīng)的I/O口線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。8位LED動(dòng)態(tài)顯示電路只需要兩個(gè)8位I/O口。其中一個(gè)控制段選碼，另一個(gè)控制位選。由于所有位的段選碼皆由一個(gè)I/O控制，因此，在每個(gè)瞬間，8位LED只可能顯示相同的字幅。要向每位顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方法。即在每一瞬間只使某一位顯示相應(yīng)字符。在此瞬間，段選控制輸出相應(yīng)字符段選碼，位選控制I/O口在該顯示位送入選通電平（共陰極送低電平、共陽(yáng)極送高電平）以保證該位顯示相應(yīng)字符。如此輪流，使每位顯示該位應(yīng)顯示字符，并保持延時(shí)一段時(shí)間，以保存視覺(jué)暫留效果。動(dòng)態(tài)顯示方式需要較大的驅(qū)動(dòng)電流，所以一般都是通過(guò)驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)LED的?，F(xiàn)實(shí)的亮度同驅(qū)動(dòng)電流大小、電亮?xí)r間和關(guān)斷時(shí)間有關(guān)，調(diào)整電流大小和時(shí)間參數(shù)（掃描頻率），可以控制LED顯示亮度并穩(wěn)定顯示。當(dāng)LED選定后，要實(shí)測(cè)它工作點(diǎn)的正向壓降，以便正確的選用限流電阻；同時(shí)，電流密度影響LED的壽命，電流密度越大，發(fā)光亮度越高，對(duì)壽命的影響就越大，因此，LED的驅(qū)動(dòng)電流要有所限值，最大值不能超過(guò)最大正向電流。在實(shí)際運(yùn)用中，如果直接驅(qū)動(dòng)LED或者LED驅(qū)動(dòng)器的輸出沒(méi)有加限流電阻，一般應(yīng)該串聯(lián)一個(gè)100的限流電阻。系統(tǒng)應(yīng)用對(duì)于顯示部分，從8255輸出的顯示信息經(jīng)74LS373鎖存緩沖，用來(lái)對(duì)LED的各段進(jìn)行段選，各位LED顯示器采用共陰極接法，通過(guò)控制陰極的電位來(lái)實(shí)現(xiàn)各位的選通。通過(guò)8255的掃描輸出經(jīng)2003來(lái)實(shí)現(xiàn)位選，用來(lái)顯示設(shè)定的溫度值和當(dāng)前的溫度值，以便進(jìn)行調(diào)節(jié)。鍵盤(pán)部分采用 1X3鍵盤(pán)矩陣，列回復(fù)信號(hào)送至8255的PCO口，連接后仍作為列選擇線；行選擇線則是與顯示部分的位選線共用。初始時(shí)，將列選擇線置為高電平，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，列選擇線的電位取決于列選擇線，通過(guò)相應(yīng)行的電平狀態(tài)判斷有無(wú)按鍵按下，可以通過(guò)鍵盤(pán)的配合來(lái)調(diào)節(jié)溫度的設(shè)定值?！鰊?HISTDf?A屆aLEl±-3+-5.kTTrr^am-HTrTK1?3f5.bTM圖2-5-43.6 加熱電路和報(bào)警裝置3.6.1加熱電路鍵盤(pán)和顯示器接口電路的接線圖8O&1的陀0口SO5丄的丄NTl^UIMTOn圖2-6-1加熱電路圖電熱器件由雙向可控硅KS控制，KS由光電耦合器4N25和晶體管9013觸發(fā)。單片機(jī)8051的P2.0端輸出的觸發(fā)信號(hào)，經(jīng)7407后，送到光電耦合器4N25P2.0端輸出高電平時(shí)，4N25沒(méi)有電流輸入，晶體管T截止，雙向晶閘管KS關(guān)斷，電熱器不加熱。當(dāng)P2.0端輸出低電平時(shí)，7407輸出低電平，4N25的輸入電流約為18mA，輸出端的電流大3.6mA，經(jīng)晶體管9013放大后，雙向可控硅門(mén)極的電流可達(dá)200mA,雙向可控硅導(dǎo)通，電熱器加熱。電阻R3的作用是限制觸發(fā)電流，當(dāng)雙向可控硅KS的功率較小時(shí)，R3的值可由30Q改為100Q。過(guò)零檢測(cè)電路由變壓器B的其中一個(gè)繞組L3和電容器C2組成°L3產(chǎn)生2.5V的交流電壓，通過(guò)C2交連到INT0和INT1端。INT0是過(guò)零檢測(cè)端，它可對(duì)過(guò)零的上升信號(hào)檢測(cè)而產(chǎn)生中斷；INT1也是過(guò)零檢測(cè)端，它可對(duì)過(guò)零的下降信號(hào)檢測(cè)而產(chǎn)生中斷。把INTO和INT1產(chǎn)生的中斷綜合處理，即可得到電源電壓過(guò)零的時(shí)刻。選用不同的電熱器件，啟動(dòng)的過(guò)程也不一樣。對(duì)于電阻率不隨溫度變化的電熱器件，可以直接啟動(dòng)，即在電壓過(guò)零時(shí)觸發(fā)雙向可控硅KS對(duì)于電阻率隨溫度變化的電熱器件，通常使用降壓?jiǎn)?dòng)方式，即開(kāi)始通電時(shí)，電壓逐漸上升，使電熱器的工作電流在KS允許的范圍以內(nèi)。過(guò)一定的時(shí)間后，電熱器件的工作電壓才達(dá)到額定電壓。報(bào)警裝置首先通過(guò)按鍵對(duì)要達(dá)到的溫度進(jìn)行設(shè)定，通過(guò)加熱裝置對(duì)水進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱溫度達(dá)到或超過(guò)設(shè)定值時(shí)，將加熱信號(hào)送到8051中，通過(guò)微處理器處理后，輸出到P1口報(bào)警，并通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器或蜂鳴器報(bào)警。圖2-6-2報(bào)警裝置的硬件電路圖4電熱水壺控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)總的程序設(shè)計(jì)框圖本系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)沒(méi)有高難度的技巧和算法，但作為一個(gè)實(shí)用系統(tǒng)，對(duì)其可靠性有較高的要求。單片機(jī)的I/O口方向是可編程的，在程序中應(yīng)正確設(shè)置其方向，保證單片機(jī)的正常工作。關(guān)于詳細(xì)程序清單在此省略，圖3-1給出了主程序流程圖，顯示部分控制是通過(guò)定時(shí)器中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的初始化加熱14磊庫(kù)衆(zhòng)擇So 按健外理停止加熱初始化加熱14磊庫(kù)衆(zhòng)擇So 按健外理停止加熱?嗨器響（主〕圖3-1主程序流程圖8255的程序設(shè)計(jì)4.2.18255的程序的初始化8255的編程如下：由第四章可得8255各端口地址是:A口地址：FF7CHB口地址：FF7DHC口地址：FF7EH 控制口地址：FF7FHC口作為輸假設(shè)要求8255工作方式0,且A口作為輸出，BC口作為輸入，則工作程序如下：MOVX@DPTR,A ;方式控制字一控制寄存器MOVDPTR,#0FF7CH ;A口地址—DPTRMOVXA,@DPTR ;從A口讀數(shù)據(jù)MOVDPTR,#0FF7DH ;B口地址—DPTRMOVA,DATA1 ;要輸出的數(shù)據(jù)DATA為AMOVX@DPTR,A ;將DATA1送B口輸出MOVDPTR,#0FF7EH ;C口地址—DPTRMOVA,DATA2 ;DATA2—AMOVX@DPTR,A ;將DATA2送C口輸出422 對(duì)端口C的置位/復(fù)位8255的C口8位中的任一位，均可用指令來(lái)置位或復(fù)位。例如，如果想把C口的第6位PC5置1,相應(yīng)的控制字為:00001011B=0BH程序如下：MOVDPTR,#0FF7FH :控制口地址—DPTRMOVA,#0BH ;控制字—AMOVX@DPTR,A ;控制字—控制口;PC5=1如果想把C口的第6位PC5復(fù)位，相應(yīng)的控制字為：00001010B=0AH程序如下：MOVDPTR,#0FF7FH ;控制口地址—DPTRMOVDPTR,#0FF7FH控制寄存器地址—DPTRMOVA,#0AH控制字—A

MOVX@DPTR,A控制字送到控制口MOVX@DPTR,A控制字送到控制口;PC5=0鍵盤(pán)和顯示接口電路程序設(shè)計(jì)4.3.1 鍵盤(pán)和顯示器的程序設(shè)計(jì)8255在MCS-5仲片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛用于連接外部設(shè)備，如打印機(jī)、鍵盤(pán)、顯示器以及作為控制信息的輸入、輸出口。

6位顯示完否?6位顯示完否?圖3-2程序框圖程序如下:PAPB口為輸出，PC口為輸DIS: PAPB口為輸出，PC口為輸入MOVDPTR，#FF7CH;8255命令口地址送DPTRMOVX@DPTR，A ;寫(xiě)命令MOVR0，#50H;50~55H 單元存6個(gè)顯示數(shù)據(jù)MOVR3 ，#7FH; 第1位LED的位選碼7FHMOVA ，R3AGAINMOVDPTR#7F01H;指向PADMOVX@DPTR，A;位選碼送PADMOVA ，@R0;取顯示數(shù)據(jù)MOVDPTR，#DSEG;取段選碼表首址MOVCA ，@A+DPTR;取段選碼MOVDPTR，#7F02H;指向PB口MOVX@DPTR，A;段選碼送PB口ACALLDL1ms；延時(shí)1msINCR0;指向下一顯示數(shù)據(jù)單兀RRA;未完，調(diào)整為下一位選碼MOVR3,AAJMPAGAIN;繼續(xù)顯示下一位OUTRET;子程序返回DSEGDB3FH，06H,5BH;顯示0,1,2DB4FH，66H,6DH;顯示3,4,5DB77H，7CH39H;顯示A,B,CDB5EH，79H,71H;顯示D,E,FDL1msMOVR7,#01H;延時(shí)1ms子程序DL0MOVR6,#0FFHDL1: DJNZR6,DL1DLNZR7,DL0RET4.3.2 鍵盤(pán)掃描子程序JNBACC.O,OUT;6位顯示完，轉(zhuǎn)OUT本方案中用延時(shí)10ms子程序進(jìn)行軟件消抖；通過(guò)設(shè)置處理標(biāo)志來(lái)區(qū)分閉合鍵是否已處理過(guò)。圖3-3程序流程圖6列完否?r調(diào)全列置零掃描子程序卩有按鍵否?1f調(diào)顯示子程序延時(shí)約10ms1F調(diào)全列置零掃描子程序FY確有按鍵?調(diào)顯示子程序并熄滅顯示器定位鍵號(hào)調(diào)全列置零掃描子程序按鍵釋放?在掃描鍵盤(pán)的過(guò)程中應(yīng)兼顧顯示器的顯示。程序如下:返回輸入MOVDPTR ，#FF7FH；控制字地址送DPTRMOVX@DPTR，A；向8255輸出控制字BEGIN：ACALLDIS；調(diào)顯示