畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于8031單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1

1、i基于 8031 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們需要對(duì)各種加熱爐、熱處理爐、烘干箱溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。采用單片機(jī)來(lái)對(duì)他們控制不僅具有控制方便，簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。本設(shè)計(jì)以 mcs-51 單片機(jī)為基礎(chǔ)，結(jié)合溫度傳感變送器、a/d 轉(zhuǎn)換器、led 顯示器等，組成一個(gè)基于 mcs-51 系列中 8031 單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)本設(shè)計(jì)，對(duì)烘干箱的溫度進(jìn)行檢查與控制。溫度控制誤差2。烘干時(shí)顯示實(shí)時(shí)溫度，顯示精確到 1。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，烘干箱，溫度控制，過(guò)程控制系統(tǒng)iibase on 8031 singlech

2、ip temperature control system designabstract with the development of the national economy, there is a need for a riety of furnace ,heat treatment furnace, drying box temperature monitoring and control. single-chip computer to control not only has control of their convenience, simplicity and flexibil

3、ity advantages, but also substantial increase in temperature was charged with technical indicators, which can greatly improve the quality and quantity of products. the mcs-51 design is based on single-chip, combined with temperature sensing transducer, a / d converter, led display and so on, based o

4、n the formation of a mcs-51 series of 8031 single-chip temperature control system for the design, the temperature of the drying box to check and control. temperature control error 2 . display real-time temperature of drying, indicating accurate to 1 . key words: microcontroller, dry box, temperature

5、 control, process control system.目錄iii前 言1第 1 章 緒 論21.1 概述21.2 單片機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介21.2.1 單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展21.2.2 單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用3第 2 章 元器件介紹52.1 單片機(jī)系統(tǒng)主機(jī)的選擇52.1.1 單片機(jī)的主流系列及機(jī)型選擇52.1.2 8031 單片機(jī)特點(diǎn)52.1.3 總線(xiàn)結(jié)構(gòu)82.2 溫度傳感器92.3 2e prom2864a 介紹102.4 adc0809 介紹122.4.1 adc0809 轉(zhuǎn)換器及其接口電路122.4.2 adc0809 引腳介紹142.5 七段碼 led 顯示器162.5.1 led 數(shù)碼管編碼

6、方式182.5.2 靜態(tài)顯示方式192.5.3 動(dòng)態(tài)掃描顯示方式19第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)213.1 主機(jī)213.2 溫度檢測(cè)電路223.3 溫度控制233.4 溫度的設(shè)定233.5 溫度顯示電路243.6 報(bào)警電路243.7 電爐控制電路243.8 硬件原理圖24第 4 章 軟件設(shè)計(jì)25iv4.1 工作流程254.2 功能模塊254.3 資源分配254.4 功能軟件設(shè)計(jì)264.4.1 主程序和中斷服務(wù)子程序264.4.2 鍵盤(pán)管理模塊284.4.3 顯示模塊314.4.4 溫度檢測(cè)模塊324.4.5 溫度控制模塊344.4.6 溫度越限報(bào)警模塊35總 結(jié)38謝 辭39參考文獻(xiàn)40附 圖1前

7、 言在工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開(kāi)關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。其中，溫度控制也越來(lái)越重要。在工業(yè)生產(chǎn)的很多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類(lèi)加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。采用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對(duì)溫度的控制問(wèn)題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的控制問(wèn)題。單片機(jī)是一種集 cpu、ram、rom、i/o 接口和中斷系統(tǒng)等部分于一體的器件，只需要外加電源和晶振就可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信息的處理和控制。因此，單片機(jī)廣泛用于現(xiàn)代工業(yè)控制中。本論文側(cè)重介紹“單片

8、機(jī)溫度控制系統(tǒng)”的軟件設(shè)計(jì)及相關(guān)內(nèi)容。論文的主要內(nèi)容包括：采樣、濾波、鍵盤(pán)、led 顯示和報(bào)警系統(tǒng)，加熱控制系統(tǒng)，單片機(jī)mcs-51 的開(kāi)發(fā)以及系統(tǒng)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)等。作為控制系統(tǒng)中的一個(gè)典型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)綜合運(yùn)用了微機(jī)原理、自動(dòng)控制原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、鍵盤(pán)顯示技術(shù)等諸多方面的知識(shí)，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次綜合測(cè)試。2第 1 章 緒 論1.1 概述隨著現(xiàn)代工業(yè)的逐步發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度、壓力、流量和液位是四種最常見(jiàn)的過(guò)程變量。其中，溫度是一個(gè)非常重要的過(guò)程變量。例如：在冶金工業(yè)、化工工業(yè)、電力工業(yè)、機(jī)械加工和食品加工等許多領(lǐng)域，都需要對(duì)各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐的

9、溫度進(jìn)行控制。然而，用常規(guī)的控制方法，潛力是有限的，難以滿(mǎn)足較高的性能要求。采用單片機(jī)來(lái)對(duì)它們進(jìn)行控制不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈活性大的優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被測(cè)溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對(duì)溫度的控制問(wèn)題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的控制問(wèn)題。1.2 單片機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介1.2.1 單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展所謂單片機(jī)是指在一個(gè)集成芯片中，集成微處理器、存儲(chǔ)器、基本的 i/0 接口以及定時(shí)/計(jì)數(shù)、通信部件，即在一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的基本功能。1970 年微型計(jì)算機(jī)研制成功之后，隨著就出現(xiàn)了單片機(jī)(即單片微型計(jì)算機(jī))。美國(guó) intel 公司 1971 年生產(chǎn)的 4 位

10、單片機(jī) 4004 和 1972 年生產(chǎn)的雛形 8 位單片機(jī)8008，特別是 1976 年 mcs-48 單片機(jī)問(wèn)世以來(lái)，在短短的二十幾年間，經(jīng)歷了四次更新?lián)Q代，其發(fā)展速度大約每二、丁三年要更新一代、集成度增加一倍、功能翻一番。其發(fā)展速度之快、應(yīng)用范圍之廣，己達(dá)到了驚人的地步。盡管日前單片機(jī)的品種很多，但其中最具典型性的當(dāng)數(shù) intel 公司的 mcs-51 系列單片機(jī)。mcs-51 是在 mcs-48 的基礎(chǔ)上于 80 年代初發(fā)展起來(lái)的，雖然它仍然是 8 位的單片機(jī)，但其功能有很大的增強(qiáng)。由于 philips, atmel, welbord, lg 等近百家ic 制造商都主產(chǎn) 51 系列兼容產(chǎn)

11、品，具有品種全、兼容性強(qiáng)、軟硬件資料豐富等特點(diǎn)。因此，mcs- 51 應(yīng)用非常廣泛，成為繼 mcs-48 之后最重要的單片機(jī)品種。直到現(xiàn)在 mcs-51 仍不失為單片機(jī)中的牡流機(jī)型。國(guó)內(nèi)尤以 intel 的 mcs-51 系列單片機(jī)應(yīng)用最廣。由于 8 位單片機(jī)的高性能價(jià)格比估計(jì)近十年內(nèi)，8 位單片機(jī)仍3將是單片機(jī)中的主流機(jī)型。1.2.2 單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和在控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，以及設(shè)備向小型化、智能化發(fā)展，作為高新技術(shù)之一的單片機(jī)以其體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低廉、使用靈活等優(yōu)勢(shì)，顯示出很強(qiáng)的生命力。它和一般的集成電路相比有較好的抗干擾能力，對(duì)環(huán)境的溫度和濕度都有較好的適應(yīng)性，

12、可以在工業(yè)條件下穩(wěn)定工作。且單片機(jī)廣泛地應(yīng)用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，提高它們的測(cè)量速度和測(cè)量精度，加強(qiáng)控制功能。如 mcs-51 系列單片機(jī)控制的“船舶航行狀態(tài)自動(dòng)記錄儀” 、“煙葉水分測(cè)試儀” 、 “智能超聲波測(cè)厚儀”等。單片機(jī)也廣泛地應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，例如對(duì)下 sid 卜各種窯爐的溫度、酸度、化學(xué)成分的測(cè)量和控制。將測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮其數(shù)據(jù)處理功能和實(shí)時(shí)控制功能，使系統(tǒng)工作處于最佳狀態(tài)，提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。從航空航天、地質(zhì)石油、冶金采礦、機(jī)械電子、輕工紡織等行業(yè)的分布系統(tǒng)與智能控制以及機(jī)電一體化設(shè)備和產(chǎn)品，到郵電通信、日用設(shè)備和器械，

13、單片機(jī)都發(fā)揮了巨大作用。 其應(yīng)用大致可分為以下兒方面:1機(jī)電一體化設(shè)備的控制核心機(jī)電一體化是機(jī)械設(shè)備發(fā)展的方向。單片機(jī)的出現(xiàn)促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，它作為機(jī)電產(chǎn)品的控制器，充分發(fā)揮其自身優(yōu)點(diǎn)，大大強(qiáng)化了機(jī)器的功能，提高了機(jī)器的自動(dòng)化、智能化程度。最典型的機(jī)電產(chǎn)品機(jī)器人，每個(gè)關(guān)節(jié)或動(dòng)作部位都是個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)采集單元大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，要求數(shù)據(jù)采集的同步性和實(shí)時(shí)性要好。使用單片機(jī)作為系統(tǒng)的前端采集單元，由主控計(jì)算機(jī)發(fā)出采集命令，再將采集到的數(shù)據(jù)逐一送到主計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。如有些氣象部門(mén)、油田采油部門(mén)以及電廠(chǎng)等均可采用這樣的系統(tǒng)。3分布控制系統(tǒng)的前端控制器在直接控制級(jí)的計(jì)算

14、機(jī)分布控制系統(tǒng)(dcs)中，單片機(jī)作為過(guò)程控制中每一分部操作或控制的控制器，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、反饋計(jì)算、控制輸出，并在上位機(jī)命令的指揮下進(jìn)行相應(yīng)協(xié)調(diào)工作。4第 2 章 元器件介紹2.1 單片機(jī)系統(tǒng)主機(jī)的選擇2.1.1 單片機(jī)的主流系列及機(jī)型選擇1intel 公司的 mcs-48(8 位機(jī))：8 位 cpu，并行 i/o 口，8 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器尋址范圍不大于 4k，且無(wú)串行口，屬于初級(jí)單片機(jī)，功能小，易于控制。2intel 公司的 mcs-51(8 位機(jī))：多級(jí)中斷處理系統(tǒng)，8 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。ram,rom 尋址范圍可達(dá) 64k 字節(jié)，且?guī)в写?i/o 口，此類(lèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛。且貨源充足

15、，其在國(guó)內(nèi)的主流的地位有可能穩(wěn)定一個(gè)相當(dāng)時(shí)期。3intel 公司的 mcs-96（16 位機(jī))：多級(jí)中斷處理系統(tǒng)。16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。并行 i/o 口擴(kuò)展，且?guī)в写锌冢瑢儆诟邫n單片機(jī)，功能強(qiáng)大，性能穩(wěn)定，是今后單片機(jī)發(fā)展的主體方向。因考慮頻率的顯示程序中需使用串行輸出，而 mcs-48 系列無(wú)串行口，且尋址范圍過(guò)小，故不易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能，mcs-51 系列單片機(jī)功能全面 ，可靠性高，容易達(dá)到產(chǎn)品的性能指標(biāo)，且貨源充足，性能價(jià)格比較高。mcs-96 雖功能強(qiáng)大 ，但本次設(shè)計(jì)頻率計(jì)軟件對(duì)單片機(jī)性能要求較低，且 mcs-96 價(jià)格昂貴故 mcs-51 系列能基本滿(mǎn)足要求，是首要選擇。mcs-51

16、 系列中又以 8031、8051、8751 為代表。它們之間最大的差別在于片內(nèi) rom 的供應(yīng)狀態(tài)。在 8051 和 8751 中，片內(nèi)有 4k 字節(jié)的 rom/eprom,而8031 片內(nèi)無(wú) rom/eprom,故如選擇 8031，片外必須擴(kuò)展 eprom，由于 8031相對(duì) 8051、8751 供應(yīng)狀態(tài)相對(duì)充足，且性?xún)r(jià)比較高，故本設(shè)計(jì)中選用 8031 單片機(jī)作為控制芯片。2.1.2 8031 單片機(jī)特點(diǎn)8031 單片機(jī)采用 40 引腳雙列直插封裝（dip）形式，對(duì)于 cmos 單片機(jī)除采用 dip 形式外，還采用方形封裝工藝。mcs-51 單片機(jī)引腳及總線(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。5圖 2-

17、1 mcs-51 單片機(jī)引腳及總線(xiàn)結(jié)構(gòu)(a) 管腳圖；(b)8031 引腳功能分類(lèi)由于受到引腳數(shù)目的限制，所以有一些引腳具有第二功能。在單片機(jī)的 40條引腳中，有兩條專(zhuān)用于主電源的引腳，兩條外接晶體的引腳，四條控制和其它電源復(fù)用引腳，32 條輸入/輸出引腳。下面分別說(shuō)明這些引腳的名稱(chēng)和功能：1主電源引腳：vcc 和 vss vcc（40 腳）：正常操作、對(duì) eprom 編程和驗(yàn)證時(shí)接+5v 電源。 vss（20 腳）：接電源地。2時(shí)鐘電路引腳：xtal1 和 xtal2xtal1（19 腳）：內(nèi)部晶體振蕩電路的反相放大器的輸入端。使用內(nèi)部振蕩電路時(shí)接外部石英晶體和微調(diào)電容的一端；使用外部時(shí)鐘時(shí)

18、，該引腳接地6xtal2（18 腳）：內(nèi)部晶體振蕩電路的反相放大器的輸出端。使用內(nèi)部振蕩電路時(shí)，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端；使用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳用于輸入外部時(shí)鐘脈沖。3控制信號(hào)引腳： rst/vpd（9 腳） ，rst 為復(fù)位信號(hào)輸入端，在該引腳上保持兩個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)部 ram 備用電源輸入端。當(dāng)主電源 vcc 一旦發(fā)生掉電或電壓降低到一定值時(shí)，可通過(guò) vpd 是為單片機(jī)內(nèi)部 ram 提供電源，以保護(hù)片內(nèi) ram 中的信息不丟失，使主電源恢復(fù)后能繼續(xù)正常運(yùn)行。4ale/ （30 腳）：地址鎖存器使能輸出/編程脈沖端。當(dāng) cpu 訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí) ale 的輸出作為外部鎖存地址的低

19、位字節(jié)的控制信號(hào)，當(dāng)不訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ale 端仍以 1/6 的時(shí)鐘振蕩頻率固定地輸出正脈沖。另外，在對(duì)mcs8051 片內(nèi) eprom 編程（固化）時(shí)，此引腳用于輸入編程脈沖。5(29 腳)：程序存儲(chǔ)允許輸出。是片外部程序存儲(chǔ)器 rom 的讀選通信號(hào)。從片外程序存儲(chǔ)器取數(shù)時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期內(nèi) 激發(fā)兩次（然后，當(dāng)執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器存取時(shí)， 在每次存取片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，有兩個(gè)脈沖是不出現(xiàn)的） 。從內(nèi)程序存取時(shí)不激發(fā) 。對(duì) 8031 而言，訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，將 pc 的十六位地址輸出到 p2 口和p0 口外部的地址寄存儲(chǔ)器后， 產(chǎn)生負(fù)脈沖選通片外程序存儲(chǔ)器。相應(yīng)的存儲(chǔ)單元的指令字節(jié)送到 p0

20、口，供 8031 讀取。6vpp（31 腳）：外部訪(fǎng)問(wèn)允許/編程電源輸入。當(dāng) 端輸入高電平時(shí)，cpu執(zhí)行程序。低 4kb（0000h0fffh）地址范圍內(nèi)，訪(fǎng)問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，在程序計(jì)數(shù)器 pc 的值超過(guò) 4kb 地址時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)ea 輸入低電平時(shí)，cpu 僅訪(fǎng)問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器。7輸入/輸出（i/o）引腳:p0，p1，p2 和 p3。p0 口（p0.0p0.7）：第一功能是作 8 位漏極開(kāi)路型的雙向 i/o 端口；第二功能是在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，分時(shí)作低 8 位地址總線(xiàn)和 8 位數(shù)據(jù)總線(xiàn)使用。在對(duì)8031 片內(nèi) eprom 進(jìn)行編程和效驗(yàn)時(shí)，p0 口用于傳送低 8

21、位地址和編程代碼。p0 口每位都能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) lsttl 負(fù)載。p1 口（p1.0p1.7）：作內(nèi)部帶上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 i/o 口線(xiàn)。p1 口每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) lsttl 負(fù)載。p2 口（p2.0p2.7）：第一功能是作內(nèi)部帶上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 i/o 端口；第二功能是在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，作高 8 位地址總線(xiàn)。在對(duì) 8031 片內(nèi) eprom7進(jìn)行編程和效時(shí),p2.7、p2.6 用于操作方式控制，p2.3p2.0 接收高 4 位地址（4kb eprom 需 12 位地址 p2 口每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) lsttl 負(fù)載。p3 口（p3.0p3.7）：p3 口是 8 位準(zhǔn)雙向 i/

22、o 端口，它是一個(gè)復(fù)用功能口。作為第一功能 使用時(shí)，為普通 i/o 口，作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義如表2-1。表 2-1 p3 口各線(xiàn)的第二功能表p3 口特殊功能說(shuō)明p3.0rxd串行輸入口p3.1txd串行輸出口p3.2外部中斷 0 請(qǐng)求輸入線(xiàn)p3.3外部中斷 1 請(qǐng)求輸入線(xiàn)p3.4t0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0 外部計(jì)數(shù)脈沖輸入線(xiàn)p3.5t1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 外部計(jì)數(shù)脈沖輸入線(xiàn)p3.6 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)脈沖輸出線(xiàn)p3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)讀脈沖輸出線(xiàn)2.1.3 總線(xiàn)結(jié)構(gòu)1地址總線(xiàn)：地址總線(xiàn)寬度為 16 位。2數(shù)據(jù)總線(xiàn)：總線(xiàn)寬度為 8 位，由 p0 口提供 p0.0p0.7。3控制總線(xiàn)：由 p3

23、口第二功能狀態(tài)和 4 根獨(dú)立控制線(xiàn)組成。主要性能：內(nèi)部程序存儲(chǔ)器：4kb內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：128b外部程序存儲(chǔ)器：可擴(kuò)展到 64kb。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：可擴(kuò)展到 64kb。并行口輸入/輸出線(xiàn)：32 根（4 個(gè)端口，每個(gè)端口 8 根） 。定時(shí)/計(jì)數(shù)器：2 個(gè) 16 位可編程的定時(shí)計(jì)數(shù)器。8串行口：全雙工，二根。寄存器區(qū)：在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的 128kb 中劃出一部分作為寄存器區(qū)，分為四個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū) 8 個(gè)通用寄存器。中斷源：5 個(gè)中斷源，2 個(gè)優(yōu)先級(jí)別。布爾處理機(jī)：即位處理機(jī)，對(duì)某些單元的某位做單獨(dú)處理指令系統(tǒng)（系統(tǒng)時(shí)鐘為 12mhz 時(shí)）：大部分指令執(zhí)行時(shí)間為 1us；少部分指令執(zhí)行時(shí)間為 2us;

24、 只有乘、除指令的執(zhí)行時(shí)間為 4us。 2.2 溫度傳感器在本次的設(shè)計(jì)中，我所采用的是熱電阻。熱電阻測(cè)溫的基礎(chǔ)是大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻率溫度升高而增大，具有正的溫度系數(shù)。在工業(yè)上廣泛應(yīng)用的熱電阻溫度計(jì)一般用來(lái)測(cè)量-200+500范圍的溫度，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展熱電阻溫度計(jì)的測(cè)量范圍低溫端可達(dá) 1k 左右，高溫端可測(cè)到 1000。熱電阻溫度計(jì)的特點(diǎn)是精度高，適宜于測(cè)低溫。在 560以下的溫度測(cè)量時(shí)，它的輸出信號(hào)比熱電偶容易測(cè)量。（1）純金屬是熱電阻的主要制造材料，熱電阻的材料應(yīng)具有以下的特性：電阻溫度系數(shù)要大而且穩(wěn)定，電阻值與溫度之間應(yīng)具有良好的線(xiàn)性關(guān)系。電阻率高，熱容量小，反應(yīng)速度快。材料的復(fù)現(xiàn)性

25、和工藝性好，價(jià)格低。在測(cè)溫范圍內(nèi)化學(xué)物理特性穩(wěn)定。（2）鉑電阻目前，在工業(yè)中應(yīng)用最廣的鉑和銅，并已制作成標(biāo)準(zhǔn)溫?zé)犭娮?。鉑電阻的特點(diǎn)是精度高，穩(wěn)定性好，性能可靠。鉑在氧化性氣氛中，甚至在高溫下的物理、化學(xué)性質(zhì)都非常穩(wěn)定。因此鉑被公認(rèn)為是目前制造熱電阻的最好材料。鉑電阻與溫度之間的關(guān)系接近于線(xiàn)性，在 0630.74范圍內(nèi)可用下式表示:rt=r0(1+at+bt2) 。在-1900范圍內(nèi)為 rt=r0(1+at+bt2+ct3)。該式中，r0、rt 為溫度 0 時(shí)鉑電阻的電阻值，t 為任意溫度，a、b、c 為溫度系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定，a=3.9684*10-3/，b=-5.847*10-7/，c=-4.

26、22*10-12/。由上面的兩個(gè)式子可以看出，當(dāng) r0 值不同時(shí)，在同樣的溫度下，其 rt 值也不同。目前國(guó)內(nèi)統(tǒng)一設(shè)9計(jì)的一般工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻值 r0 有 100 歐和 500 歐兩種，并將電阻值 rt 與溫度t 的相應(yīng)關(guān)系統(tǒng)一列成表格稱(chēng)其為鉑電阻的分度表，分度號(hào)分別用 pt100 和 pt500表示。鉑電阻在常用的熱電阻中準(zhǔn)確度最高，國(guó)際溫標(biāo) its-90 中還規(guī)定，將具有特殊構(gòu)造的鉑電阻作為 13.5033k-961.78標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)來(lái)使用。鉑電阻廣泛應(yīng)用于-200850范圍內(nèi)的溫度測(cè)量，工業(yè)中通常在 600以下。2.3 2864a 介紹2e prom電擦除電可編程只讀存儲(chǔ)器是近年來(lái)被廣泛應(yīng)

27、用的一種新產(chǎn)品。其2e prom優(yōu)點(diǎn)是能使 cpu 在線(xiàn)修改其中的數(shù)據(jù)，并可在斷電情況下保存數(shù)據(jù)，集 eprom和 ram 功能一體。intel2864a 是 8k8 位，單5v 供電，最大工作電流為 140ma，2e prom維持電流 60ma，其 24 腳的管腳及原理圖見(jiàn)圖 2-2。由于片內(nèi)設(shè)有編程所需的高壓脈沖產(chǎn)生電路，因此無(wú)需外加編程電源和寫(xiě)入脈沖。圖 2-2 2864a 管腳及原理框圖(a) 管腳；(b) 原理圖2864a 有 4 種工作方式，如表 2-2 所示。10表 2-2 2864a 工作方式控 制 腳方 式ceoewei/i/0o7o讀 出llh輸出信息寫(xiě) 入lhl數(shù)據(jù)輸出維

28、 持hxx高 阻禁止寫(xiě)xlx禁止寫(xiě)xxh1維持和讀出方式：2864a 的維持和讀出方式與普通 eprom 完全相同。2寫(xiě)入方式：2864a 提供了兩種數(shù)據(jù)寫(xiě)入操作方式，即字節(jié)寫(xiě)入和頁(yè)面寫(xiě)入。3數(shù)據(jù)查詢(xún)方式：數(shù)據(jù)查詢(xún)方式是指用軟件來(lái)檢測(cè)寫(xiě)操作中的“頁(yè)存儲(chǔ)”周期是否完成。在“頁(yè)存儲(chǔ)”期間，如進(jìn)行寫(xiě)操作，讀出的是最后寫(xiě)入的字節(jié)，若芯片的轉(zhuǎn)儲(chǔ)工作未完成，則讀出數(shù)據(jù)的高位是原來(lái)寫(xiě)入字節(jié)最高位的反碼，據(jù)此，cpu 可判斷芯片的編程是否結(jié)束。2846a 與 8031 的接口電路如圖 2-3 所示。11圖 2-3 2864a 與 8031 的接口電路2.4 adc0809 介紹a/d 轉(zhuǎn)換電路很多,選擇 a/

29、d 轉(zhuǎn)換器件主要從速度.精度和藹價(jià)格等方面行考慮,根據(jù) a/d 轉(zhuǎn)換器的工作原理，可以分為下面的三種類(lèi)型：并行 a/d 變換器：速度高，價(jià)格也很昂貴，用于高速（如視頻處理場(chǎng)合） 。逐次逼近型 a/d 轉(zhuǎn)換器：精度速度價(jià)格方面比較折衷，是最常用的一種a/d 轉(zhuǎn)換器。雙積分型 a/d 轉(zhuǎn)換器：精度高，抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格低，但是速度慢，常用于測(cè)量?jī)x表等場(chǎng)合。2.4.1 adc0809 轉(zhuǎn)換器及其接口電路adc0809 是 8 位 cmos 逐次逼近式 a/d 轉(zhuǎn)換器。內(nèi)部有 8 路模擬量輸入通道和 8 位數(shù)字量輸出的 a/d 轉(zhuǎn)換器，它是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品，是目前國(guó)內(nèi)最廣泛的 8 位通用的 a

30、/d 轉(zhuǎn)換的芯片。啟動(dòng)信號(hào)為脈沖啟動(dòng)方式，最大可調(diào)誤差為1lsb。adc0809 內(nèi)部設(shè)有時(shí)鐘電路，故 clk 時(shí)鐘需由外部輸入。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖 2-4 所示。12圖 2-4 adc0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)片內(nèi)帶有鎖存功能的 8 路模擬多路開(kāi)關(guān)，可對(duì) 8 路輸入模擬信號(hào)分時(shí)轉(zhuǎn)換，具有多路開(kāi)關(guān)的地址譯碼和鎖存電路、8 位 a/d 轉(zhuǎn)換器和三態(tài)輸出鎖存器等。在時(shí)鐘脈沖的同步下,控制邏輯先使 n 位寄存器的 d7 位置 1(其余位為 0),此時(shí)該寄存器輸出的內(nèi)容為 80h,此值經(jīng) dac 轉(zhuǎn)換為模擬量輸出 vn,與待轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號(hào) vin 相比較,若 vin 大于等于 vn,則比較器輸出為 1.

31、于是在時(shí)鐘脈沖的同步下,保留 d7=1,并使下一位 d6=1,所得新值(c0h)再經(jīng) dac 轉(zhuǎn)換得到新的vn,再與 vin 比較,重復(fù)前述過(guò)程.反之,若使 d7=1 后,經(jīng)比較,若 vin 小于 vn,則使d7=0,d6=1,所得新值 vn 再與 vin 比較,重復(fù)前述過(guò)程.依次類(lèi)推,從 d7 到 d0 都比較完畢,轉(zhuǎn)換便結(jié)束.轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí),控制邏輯使 eoc 變?yōu)楦唠娖?表示 a/d 轉(zhuǎn)換結(jié),此時(shí)的 d7d0 即為對(duì)應(yīng)于模擬輸入信號(hào) vin 的數(shù)字量。如圖 2-5 所示 adc0809與 8031 的接口電路。圖 2-5 adc0809 與 8031 的接口電路132.4.2 adc0809

32、 引腳介紹adc0809 采用雙列直插式封裝，共有 28 條引腳，如 2-6 圖所示。圖 2-6 adc0809 引腳圖1. in0-in7in0in7 為 8 路模擬電壓輸入線(xiàn)，用于輸入被轉(zhuǎn)換的模擬電壓2. adda，addb，addc三位地址輸入端。八路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換選擇同由 abc 決定。a 為低位，c 為高位。a、b、c 三位地址的輸入與 8 路通道的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:表 2-3 a、b、c 三位地址的輸入與 8 路通道的對(duì)應(yīng)關(guān)系abc 三位地址的輸入與 8 路通道的對(duì)應(yīng)關(guān)系c00001111地址編b0011001114碼a01010101選中通道in0in1in2in3in4in5in6i

33、n73. clk外部時(shí)鐘輸入端，時(shí)鐘頻率高，a/d 轉(zhuǎn)換速度快。允許范圍為 10-1280khz，典型值為 640khz，此時(shí)，a/d 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 10us。通常由 mcs-51 型單片機(jī) ale 端直接或分頻后與其相連。當(dāng) mcs-51 型單片機(jī)無(wú)讀寫(xiě)外，ram 操作時(shí)，ale 信號(hào)固定為 cpu 時(shí)鐘頻率的 1/6，若單片機(jī)外接的晶振為 6mhz，則1/6 為 1mhz，a/d 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 64us。4. d0-d7數(shù)字量輸出端，a/d 轉(zhuǎn)換的結(jié)果由這幾個(gè)端口輸出。5. oea/d 轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出允許控制端，當(dāng) oe 端為高電平時(shí)，允許將 a/d 轉(zhuǎn)換結(jié)果從 d0-d7 端輸出。通常由 mc

34、s-51 型單片機(jī)的 rd 端和 adc0809 片選端（例如p2.0）,通過(guò)或非門(mén)與 adc0809 的 oe 端相連接。當(dāng) dptr 為 feffh，且執(zhí)行“movx a，dptr” 指令后，rd 和 p2.0 均有效，或非后產(chǎn)生高電平，使adc0809 的 oe 端有效，adc0809 將 a/d 轉(zhuǎn)換的結(jié)果送入數(shù)據(jù)總線(xiàn) p0 口，cpu在讀入中。6. ale地址鎖存允許信號(hào)。八路模擬通道地址由 a，b，c 輸入在 adc0809 的 ale信號(hào)有效時(shí)，將該八路地址鎖存。7. start啟動(dòng) a/d 轉(zhuǎn)換信號(hào)。當(dāng) start 端輸入一個(gè)正脈沖時(shí)，立即啟動(dòng) adc0809進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換

35、。start 端與 ale 端連在一起，由 msc-51 型單片機(jī) wr 和adc0809 片選端（例如 p2.0） 。通過(guò)或非門(mén)連接，當(dāng) dptr 為 fef8h 時(shí)，執(zhí)行“movx dptr,a”指令后，將啟動(dòng) adc0809 模擬通道 0 的 a/d 轉(zhuǎn)換。fef8hfeffh 分別為八路模擬輸入通道的地址。執(zhí)行 movx 寫(xiě)指令，并非真的將 a 中的內(nèi)容寫(xiě)進(jìn) adc0809 中，adc0809 中沒(méi)有一個(gè)寄存器，能容納的 a 中的內(nèi)容。adc0809 的輸入通道是 in0in7，輸出通道是 d0d7，因此，執(zhí)行：“movx dptr,a”指令與 a 中內(nèi)容無(wú)關(guān)，但 dptr 地址應(yīng)指向

36、當(dāng)前 a/d 的通道地址。158. eoca/d 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng) adc0809 啟動(dòng) a/d 轉(zhuǎn)換后，eoc 輸出低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束后，eoc 輸 出高電平，表示可以讀取 a/d 轉(zhuǎn)換的結(jié)果。該信號(hào)取反后若與mcs-51 型單片機(jī)引腳 int0 或 int1 連接，可引發(fā) cpu 中斷，在中斷服務(wù)程序中讀 a/d 轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)，若與 mcs-51 型單片機(jī)兩個(gè)中斷源已用完，則 eoc也可與 p1 口或 p3 口的一條端線(xiàn)相連，不采用中斷方式，采用查詢(xún)方式，查得eoc 為高電平后，再讀入 a/d 轉(zhuǎn)換的值。9. vref+，vref-正負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端。正基準(zhǔn)電壓的典型值為+5v，可與電源電

37、壓+5v 相連，但電源電壓往往有一定的波動(dòng)，將影響 a/d 轉(zhuǎn)換的精度。因此，精度要求較高時(shí)，可用高穩(wěn)定基準(zhǔn)電源輸入。當(dāng)模擬信號(hào)電壓較低時(shí)，基準(zhǔn)電壓也可取低于 5v 的數(shù)值。10. vcc，gndvcc，gnd：正電源電壓端和地端。2.5 七段碼 led 顯示器led 數(shù)碼管是由發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件。圖 2-7(a)為0.5inled 數(shù)碼管的外形和引腳圖，其中七只發(fā)光二極管分別對(duì)應(yīng) ag 筆段構(gòu)成八字形另一只發(fā)光二極管 dp 作為小數(shù)點(diǎn)。因此這種 led 顯示器稱(chēng)為七段數(shù)碼管或八段數(shù)數(shù)碼。led 數(shù)碼管按電路中的連接方式可以分為共陰型和共陽(yáng)型兩大類(lèi)。共陽(yáng)型是將各段發(fā)光二極管

38、的正極連在一起，作為公共端 com，公共端 com 接高電平，ag、dp 各筆段通過(guò)限流電阻接控制端。某筆段控制端低電平時(shí)，該筆段發(fā)光，高電平時(shí)不發(fā)光?？刂颇硯锥喂P段發(fā)光，就能顯示出某個(gè)數(shù)碼或字符。led 的共陰極和共陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)圖如圖 2-7(a) 、(b)、(c) 所示。16(a) (b) (c)圖 2-7 7 段 led 數(shù)碼顯示器(a)符號(hào)和引腳；(b)共陰極；(c)共陽(yáng)極led 數(shù)碼管按其外形尺寸有多種形式，使用較多的是 0.5in 和 0.8in；按顯示顏色也有多種形式，主要有紅色和綠色；按亮度強(qiáng)弱可分為高亮和普亮，指通過(guò)同樣的電流顯示亮度不一樣，這是因發(fā)光二極管的材料不一樣而引起的

39、。led 數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同，根據(jù)其材料不同正向壓降一般為1.52v 額定電流為 10ma，最大電流為 40ma。靜態(tài)顯示時(shí)取 10ma 為宜，動(dòng)態(tài)掃描顯示可加大，可脈沖電流，但一般不超過(guò) 40ma。2.5.1 led 數(shù)碼管編碼方式當(dāng) led 數(shù)碼管與單片機(jī)相連時(shí)，一般將 led 數(shù)碼管的各筆段引腳a、b、g、dp 按某一順序接到 mcs51 型單片機(jī)某一個(gè)并行 i/o 口d0、d1、d7，當(dāng)該 i/o 口輸出某一特定數(shù)據(jù)時(shí)，就能使 led 數(shù)碼管顯示出某個(gè)字符。例如要使共陽(yáng)極 led 數(shù)碼管顯示“0” ，則 abcdef 各筆段引腳為低電平，g 和 dp 為高電平，如 2-4 表

40、所示。表 2-4 共陽(yáng)極 led 數(shù)碼管顯示數(shù)字“0”時(shí)各管段編碼cd7d6d5d4d3d2d1d0字段碼顯示數(shù)dpgfedcba11000000c0h017c0h 稱(chēng)為共陽(yáng) lcd 數(shù)碼管顯示“0”的字段碼，不計(jì)小數(shù)點(diǎn)的字段碼稱(chēng)為七段碼，包括小數(shù)點(diǎn)的字段稱(chēng)為八段碼。led 數(shù)碼管編碼方式按小數(shù)點(diǎn)計(jì)否可分為七段碼和八段碼；按共陰共陽(yáng)可分為共陰字段碼和共陽(yáng)字段碼，不計(jì)小數(shù)點(diǎn)的共陰字段碼與共陽(yáng)字段碼互為反碼；按 a、b、g、dp 編碼順序是高位在前，還是低位在前，又可分為順序字段碼和逆序字段碼。甚至在某些特殊情況下將 a、b、g、dp 順序打亂編碼。下表2-5 為共陰和共陽(yáng) led 數(shù)碼管幾種八段

41、編碼表。表 2-5 共陰和共陽(yáng) led 數(shù)碼管幾種八段編碼共陰順序小數(shù)點(diǎn)暗共陰逆序小數(shù)點(diǎn)暗dp g f e d c b a16 進(jìn)制a b c d e f g dp16 進(jìn)制共陽(yáng)順序小數(shù)點(diǎn)亮共陽(yáng)順序小數(shù)點(diǎn)暗00 0 1 1 1 1 1 13fh1 1 1 1 1 1 0 0fch40hc0 h10 0 0 0 0 1 1 006h0 1 1 0 0 0 0 0 60h79hf9 h20 1 0 1 1 0 1 15bh1 1 0 1 1 0 1 0dah 24ha4 h30 1 0 0 1 1 1 14fh1 1 1 1 0 0 1 0f2h30hb0 h40 1 1 0 0 1 1 066h

42、0 1 1 0 0 1 1 066h19 h99 h50 1 1 0 1 1 0 16dh1 0 1 1 0 1 1 0b6h12 h92 h60 1 1 1 1 1 0 17dh1 0 1 1 1 1 1 0beh02 h82 h70 0 0 0 0 1 1 107h1 1 1 0 0 0 0 0e0h78 hf8 h80 1 1 1 1 1 1 17fh1 1 1 1 1 1 1 0feh00 h80 h90 1 1 0 1 1 1 16fh1 1 1 1 0 1 1 0f6h10 h90 hled 數(shù)碼管顯示電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中可分為靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。2.5.2 靜態(tài)顯示方式

43、此時(shí)，每一位顯示器的字段需要一個(gè) 8 位 i/o 口控制，而且該 i/o 口須有鎖存功能，n 位顯示器就需要 n 個(gè) 8 位 i/o 口，公共端可直接接+5v（共陽(yáng)）或接18地（共陰） 。顯示時(shí)，每一位字段碼分別從 i/o 控制口輸出，保持不變直至 cpu刷新顯示為止。 2.5.3 動(dòng)態(tài)掃描顯示方式當(dāng)要求顯示位數(shù)較多時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路、降低硬件成本，通常采用動(dòng)態(tài)掃描顯示電路。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示電路是將顯示各位的所有相同字段線(xiàn)連在一起，每一位的 a 段連在一起，b 段連在一起g 段連在一起，共 8 段，由一個(gè) 8 位 i/o 口控制，而每一位的公共端（共陽(yáng)或共陰 com）由另一個(gè) i/o 口控制，如

44、圖 7 所示這種連接方式由于將多位字段線(xiàn)連在一起，當(dāng)輸出字段碼時(shí)，由于多門(mén)同時(shí)選通，每一位將顯示相同的內(nèi)容。因此，要想顯示不同的內(nèi)容。必須采取輪流顯示的方式。即在某一瞬間時(shí)，只讓某一位的字位線(xiàn)處于選通狀態(tài)，其他各位的字位線(xiàn)處于開(kāi)斷狀態(tài)，同時(shí)字段線(xiàn)上輸出這一位相應(yīng)要顯示字符的字段碼。在這一瞬時(shí)，只有這一位在顯示，其他幾位暗。同樣在下一瞬時(shí)，單獨(dú)顯示下一樣，這樣依次輪流顯示，循環(huán)掃描。由于人的視覺(jué)滯留效應(yīng)，人們看到的是多位同時(shí)穩(wěn)定顯示。19第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件電路包括主機(jī)、溫度檢測(cè)、溫度控制、人機(jī)對(duì)話(huà)（鍵盤(pán)/顯示/報(bào)警）4 個(gè)主要部分。下面對(duì)各部分電路分述如下。3.1 主機(jī)由于系統(tǒng)控

45、制方案簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)量也不大，因此選用 8031 作為控制系統(tǒng)的核心，外擴(kuò) eprom2764 作為程序存儲(chǔ)器。也可視具體情況換用8051、8052、8751、8752、80c51、89c51、89c52 等。其中，8051、8052、8751、8752 的各個(gè)引腳輸入/輸出電平只與 ttl 電平兼容；89c51、89c52、80c51 各引腳輸入/輸出電平既與 ttl 電平兼容，也與 cmos 電平兼容。圖 3-1 為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。a/d20圖 3-1 電烤箱控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框8031 的晶振頻率為 6 mhz。由于 8031 無(wú)片內(nèi) rom，故 ea 應(yīng)接地，使用片外 rom。8031 的 p0

46、 口為低 8 位地址及數(shù)據(jù)總線(xiàn)的分時(shí)復(fù)用引腳，需要地址鎖存器，將低 8 位的地址鎖存后在接到 2764a 的 a0a7 上。該電路采用 74ls373 作為地址鎖存器，8031 的地址鎖存控制信號(hào)線(xiàn) ale 接鎖存器控制端 g，當(dāng) ale 發(fā)生從高電平向低電平的跳變時(shí)，74ls373 將低 8 位地址鎖存后，p0 與 d0d7 口相連方可作為數(shù)據(jù)線(xiàn)使用。地址鎖存控制信號(hào) ale 為高電平時(shí)，p2 口輸出高 4位地址 pch，p0 口輸出低 8 位地址 pcl；ale 下降為低電平后，p2 口信息保持不變，而 p0 口將通過(guò) d0d7 來(lái)讀取片外 rom 中的指令。因此，低 8 位地址必須在 a

47、le 降為低電平之前由外部地址鎖存器 74ls373 鎖存起來(lái)。在 psen 輸出負(fù)跳變選通片外 rom 后，p0 口轉(zhuǎn)為輸入狀態(tài)，讀入片外 rom 的指令字節(jié)。3.2 溫度檢測(cè)電路這部分包括溫度傳感器、變送器和 a/d 轉(zhuǎn)換三部分。溫度傳感器和變送器的類(lèi)型選擇與被控溫度的范圍及精度等級(jí)有關(guān)。型號(hào)為wzb-003,分度號(hào)為 ba2 的鉑熱電阻適應(yīng)于 0500的溫度測(cè)量范圍，可以滿(mǎn)足本系統(tǒng)的要求。變送器將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換與溫度成正比的電壓，當(dāng)溫度在 0500時(shí)變送器輸出 04.9v 左右的電壓。adc0809 與單片機(jī)的接口電路如圖 14 所示。由于 adc0809 片內(nèi)無(wú)時(shí)鐘，故利用 8031 提

48、供的地址鎖存允許信號(hào) ale 經(jīng) d 觸發(fā)器二分頻后獲得。ale 引腳的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的 1/6，如果單片機(jī)時(shí)鐘頻率為 6mhz，則 ale 引腳的頻率是 1mhz。在經(jīng)二分頻后為 500khz，所以 adc0809 更加能可靠工作。由于 adc0809 具有輸出三態(tài)鎖存器，故其八位數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)可直接與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線(xiàn)相連，單片機(jī)的低 8 位地址信號(hào)在 ale 作用下鎖存在 74ls373 輸出的低 3 位信號(hào)夾道 adc0809 的通道選擇端 a、b、c 上，作為通道編碼。單片機(jī)的p2.7 作為片選信號(hào)，與 wr 進(jìn)行或非操作，得到一個(gè)正脈沖，夾道 adc0809 的21ale 和 sta

49、rt 引腳上。由于 ale 和 start 連接在一起，因此 adc0809 在鎖存通道地址的同時(shí)也啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用單片機(jī)的讀信號(hào) rd 和 p2.7引腳經(jīng)或非門(mén)后產(chǎn)生的正脈沖作為 oe 信號(hào)，用以打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器。顯然，上述操作時(shí)，p2.7 應(yīng)為低電平。adc0809 的 eoc 端經(jīng)反相器連接到單片機(jī)的 p3.3引腳，作為查詢(xún)或中斷信號(hào)。a/d 轉(zhuǎn)換器件的選擇主要取決于溫度的控制精度。本系統(tǒng)要求溫度控制誤差2，采用 8 位 a/d 轉(zhuǎn)換器，其最大量化誤差為1/2（1/255*500）=1，完全能夠滿(mǎn)足精度的要求。這里我們采用 adc0809 作為 a/d 轉(zhuǎn)換器。電路設(shè)計(jì)好

50、后，調(diào)整變送器的輸出，是 0500的溫度變化對(duì)應(yīng)于 04.9v 的輸出，則a/d 轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為 00hfah，即 0250，則轉(zhuǎn)換結(jié)果乘以 2 正好是溫度值。用這種方法一方面可以減少標(biāo)度轉(zhuǎn)換的工作量，另一方面還可以避免標(biāo)度轉(zhuǎn)換帶來(lái)的計(jì)算誤差。3.3 溫度控制電爐控制采用可控硅來(lái)實(shí)現(xiàn)，雙向可控硅和電爐電阻絲串接在交流 220 v 市電回路中。單片機(jī)的 p1.7 口通過(guò)光電隔離器和驅(qū)動(dòng)電路送到可控硅的控制端，由p1.7 口的高低電平來(lái)控制可控硅的導(dǎo)通與斷開(kāi)，從而控制電阻絲的通電加熱時(shí)間。3.4 溫度的設(shè)定溫度的設(shè)定由鍵盤(pán)的按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)。它有獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)和矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)兩種。鍵盤(pán)是由若干個(gè)按鍵

51、組成的，它是單片機(jī)最簡(jiǎn)單的輸入設(shè)備。操作員通過(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(huà)。由于鍵盤(pán)只設(shè)置 3 個(gè)功能鍵，分別是啟動(dòng)、 “十位+”和“個(gè)位+”鍵，由 p1 口低 3 位作為鍵盤(pán)接口，此時(shí)，可采用獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)。利用+1 按鍵可以分別對(duì)預(yù)置溫度的十位和個(gè)位進(jìn)行加 1 設(shè)置，并在數(shù)碼管 led 上顯示當(dāng)前設(shè)置值。連續(xù)按動(dòng)相應(yīng)位的加 1 鍵即可實(shí)現(xiàn) 1535的溫度設(shè)置。按鍵就是一個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)，當(dāng)按鍵按下時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合；當(dāng)按鍵松開(kāi)時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。按鍵在閉合和斷開(kāi)時(shí)，觸電會(huì)存在抖動(dòng)現(xiàn)象。22按鍵的抖動(dòng)時(shí)間一般為 510ms，抖動(dòng)可能造成一次按鍵的多次處理問(wèn)題。應(yīng)采取措施消除抖動(dòng)的影響。

52、消除辦法有多種，常用軟件延時(shí) 10ms 的方法。在按鍵較少時(shí)，常采用圖（b）所示的去抖電路。當(dāng)按鍵未按下時(shí)，輸出為“1” ；當(dāng)按鍵按下時(shí)，輸出為“0” ，即使在 b 位置時(shí)因抖動(dòng)瞬時(shí)斷開(kāi)，只要按鍵不回 a 位置，輸出就會(huì)仍保持為“0”狀態(tài)。當(dāng)按鍵多時(shí)，常采用軟件延時(shí)的辦法。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，先延時(shí) 10ms，然后再檢測(cè)按鍵的狀態(tài)，若仍是閉合狀態(tài)，則認(rèn)為真正有鍵按下。當(dāng)檢測(cè)到按鍵釋放時(shí)，亦需要做同樣的處理。3.5 溫度顯示電路本系統(tǒng)設(shè)有 2 位 led 數(shù)碼顯示器，停止加熱是顯示設(shè)定溫度，啟動(dòng)加熱時(shí)顯示當(dāng)前溫室溫度采用串行口擴(kuò)展的靜態(tài)顯示電路作為顯示接口電路。溫度值采用 led 數(shù)碼靜

53、態(tài)串行輸出顯示，每 30s 刷新一次顯示值。為了不再擴(kuò)展并行 i/o口，本例利用串行口的移位功能，擴(kuò)展為 2 位靜態(tài)顯示電路。led2 顯示十位溫度值，led1 顯示個(gè)位溫度值。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用 led 數(shù)碼管是一種較好的選擇。led 數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單易行。3.6 報(bào)警電路報(bào)警功能由蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)由于意外因素導(dǎo)致溫室溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，p1.6 口送出的低電平經(jīng)反向器驅(qū)動(dòng)蜂鳴器鳴叫報(bào)警。3.7 電爐控制電路電路控制采用可控硅來(lái)實(shí)現(xiàn)，雙向可控硅和電爐電阻絲串接在交流 220v 市點(diǎn)回路中。單片機(jī)的 p1.7 口通

54、過(guò)光電隔離器和驅(qū)動(dòng)電路送到可控硅的控制端，由p1.7 口的高低電平來(lái)控制可控硅的導(dǎo)通和斷開(kāi)， 控制電阻絲的通電加熱時(shí)間。對(duì)使用 scr 的電路，在 scr 陽(yáng)極加上正向電壓后，還必須在門(mén)極與陰極之間加上觸發(fā)電壓，scr 才能從阻斷轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通，習(xí)慣稱(chēng)為觸發(fā)控制，提供這個(gè)觸23發(fā)電壓的電路稱(chēng)為 scr 的觸發(fā)電路。它決定每個(gè) scr 的觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)刻，是 scr裝置中不可缺少的一個(gè)重要組成部分?？刂齐娐泛椭饕娐返母綦x通常是必要的，隔離可有光耦或脈沖變壓器實(shí)現(xiàn)。3.8 硬件原理圖見(jiàn)附圖第 4 章 軟件設(shè)計(jì)4.1 工作流程烤箱在上電復(fù)位后先處于停止加熱狀態(tài)，這時(shí)可以用“+1”鍵設(shè)定預(yù)置溫度，顯示器顯示

55、預(yù)定溫度；溫度設(shè)定好后就可以按啟動(dòng)鍵啟動(dòng)系統(tǒng)工作了。溫度檢測(cè)系統(tǒng)不斷定時(shí)檢測(cè)當(dāng)前溫度，并送往顯示器顯示，達(dá)到預(yù)定值后停止加熱并顯示當(dāng)前溫度；當(dāng)溫度下降到下限（比預(yù)定值低 2）時(shí)再啟動(dòng)加熱。這樣不斷重復(fù)上述過(guò)程，使溫度保持在預(yù)定溫度范圍之內(nèi)。啟動(dòng)后不能再修改預(yù)置溫度，必須按復(fù)位/停止鍵回到停止加熱狀態(tài)再重新設(shè)定預(yù)置溫度。4.2 功能模塊根據(jù)上面對(duì)工作流程的分析，系統(tǒng)軟件可以分為以下幾個(gè)功能模塊：(1) 鍵盤(pán)管理：監(jiān)測(cè)鍵盤(pán)輸入，接收溫度預(yù)置，啟動(dòng)系統(tǒng)工作。(2) 顯示：顯示設(shè)置溫度及當(dāng)前溫度。(3) 溫度檢測(cè)及溫度值變換：完成 a/d 轉(zhuǎn)換及數(shù)字濾波。24(4) 溫度控制：根據(jù)檢測(cè)到的溫度控制電爐

56、工作。(5) 報(bào)警：當(dāng)預(yù)置溫度或當(dāng)前爐溫越限時(shí)報(bào)警。4.3 資源分配為了便于閱讀程序，首先給出單片機(jī)資源分配情況。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的分配與定義見(jiàn)表 4-1。表 4-1 溫度控制軟件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分配表地 址功 能名 稱(chēng)初始化值50h51h當(dāng)前檢測(cè)溫度，高位在前temp1temp000h52h53h預(yù)置溫度，高位在前st1st000h54h56hbcd 碼顯示緩沖區(qū)，百位、十位、個(gè)位t100，t10，t00h57h58h二進(jìn)制顯示緩沖區(qū)，高位在前bt1，bt000h59h7fh堆棧區(qū)psw.5報(bào)警允許標(biāo)志f0=0 時(shí)禁止報(bào)警；f0=1 時(shí)允許報(bào)警f00程序存儲(chǔ)器：eprom2764 的地址范圍為 0000

57、h1fffh25i/o 口：p1.0p1.3鍵盤(pán)輸入；p1.6、p1.7報(bào)警控制和電爐控制。a/d 轉(zhuǎn)換器 0809：通道 0通道 7 的地址為 7ff8h7fffh，使用通道 0。4.4 功能軟件設(shè)計(jì)4.4.1 主程序和中斷服務(wù)子程序主程序采用中斷嵌套方式設(shè)計(jì)，各功能模塊可直接調(diào)用。主程序完成系統(tǒng)的初始化，溫度預(yù)置及其合法性檢測(cè)，預(yù)置溫度的顯示及定時(shí)器 0 設(shè)置。定時(shí)器 0中斷服務(wù)子程序是溫度控制體系的主體，用于溫度檢測(cè)、控制和報(bào)警（包括啟動(dòng)a/d 轉(zhuǎn)換、讀入采樣數(shù)據(jù)、數(shù)字濾波、越限溫度報(bào)警和越限處理、輸出可控硅的控制脈沖等） 。中斷由定時(shí)器 0 產(chǎn)生，根據(jù)需要每隔 15 s 中斷一次，即每

58、 15 s 采樣控制一次。但系統(tǒng)采用 6 mhz 晶振，最大定時(shí)為 130 ms，為實(shí)現(xiàn) 15 s 定時(shí)，這里另行設(shè)了一個(gè)軟件計(jì)數(shù)器。主程序和中斷服務(wù)子程序的流程圖如圖 4-5 所示。0115 syn0026圖 4-5 系統(tǒng)程序總體結(jié)構(gòu)框圖主程序 main ：（數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的定義和初始化部分從略） org 0000h ajmpmain org 000bh ajmppt0 org 0030hmain： mov sp，#59h ； 設(shè)定堆棧指針 mov tmod，#01h ； 定時(shí)器 0 初始化mov tl0，#0b0h ； 定時(shí)器定時(shí)時(shí)間 100 ms movth0，#3ch movr7，#150

59、；置 15 s 軟計(jì)數(shù)器初值 acallkin；調(diào)鍵盤(pán)管理子程序 setbet0；允許定時(shí)器 0 中斷 setbea；開(kāi)中斷 setbtr0；啟動(dòng)定時(shí)器 0 sjmp$定時(shí)器 0 中斷服務(wù)子程序 pt0：pt0： movtl0，#0b0hmovth0，#3ch ；重置定時(shí)器 0 初值djnzr7，back ；15 s 到否，不到返回movr7，#150 ；重置軟計(jì)數(shù)器初值acall tin ；溫度檢測(cè)mov bt1，temp1 ；當(dāng)前溫度送顯示緩沖區(qū)mov bt0，temp0 acall disp ；顯示當(dāng)前溫度27acall cont ；溫度控制 lcall alarm ；溫度越限報(bào)警bac

60、k：reti4.4.2 鍵盤(pán)管理模塊上電或復(fù)位后系統(tǒng)處于鍵盤(pán)管理狀態(tài)，其功能是監(jiān)測(cè)鍵盤(pán)輸入，接收溫度預(yù)置和啟動(dòng)鍵。程序設(shè)有預(yù)置溫度合法檢測(cè)報(bào)警，當(dāng)預(yù)置溫度超過(guò) 500時(shí)會(huì)報(bào)警并將溫度設(shè)定在 500。鍵盤(pán)管理子程序流程圖如圖 4-1 所示。圖 4-1 鍵盤(pán)管理子程序流程圖ap1.10p1.20p1.30p1.00100a10a1aaaynynnyyynnnyny28鍵盤(pán)管理子程序 kin：kin： acal chk ；預(yù)置溫度合法性檢測(cè) mov bt1，st1 mov bt0，st0 ；預(yù)置溫度送顯示緩沖區(qū) lcall disp ；顯示預(yù)置溫度kin0： acall key ；讀鍵值 jz ki