熱電偶性能測(cè)試儀的設(shè)計(jì)

1、裝訂線畢業(yè)項(xiàng)目報(bào)告紙摘要：熱電偶它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)溫范圍大、響應(yīng)也比較快，所以它是一種被廣泛使用的測(cè)溫元件。其實(shí)熱電偶的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,并且它也是一種測(cè)控元件,在一般的工業(yè)生產(chǎn)中有著至關(guān)重要的作用。在現(xiàn)在許多熱電偶的設(shè)計(jì)中都用到了我在大學(xué)里所學(xué)的51單片機(jī)，所以對(duì)于我來(lái)說(shuō)，研究此課題作為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)十分恰當(dāng)。單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)的許多角落，它的廣泛應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)效率，簡(jiǎn)化了勞動(dòng)過(guò)程，對(duì)生產(chǎn)也有了一定的安全作用。同時(shí)單片機(jī)技術(shù)也在應(yīng)用中不斷發(fā)展完善，在性能、功能、集成度以及易用性上都有著顯著的提高。通過(guò)這一次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我可以將所學(xué)的單片機(jī)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、微機(jī)原理、數(shù)字電路、模

2、擬電路等課程作一次完整的應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)于更好的理解掌握有著重要的意義。關(guān)鍵詞：熱電偶 單片機(jī) Abstract ：Thermocouple temperature range of simple structure, large and rapid response, is a widely used temperature measuring devices. But the thermocouple output is nonlinear, and potential differences between individuals, so use prior to each calibrat

3、ion characteristic curve. How fast and accurate determination, thermocouple characteristic curve is worth a research topic.The application of microcontroller measure-control system has been deeply into every corner of industrial production, it's widely enhanced the production efficiency, and sim

4、plifies the process of labor. While in the application of SCM technology unceasing development, performance, function, integration and ease-of-use have improved significantly. Through this time of graduation design, the SCM, computer control technology, microcomputer principle, digital circuits, ana

5、log circuit course as a complete application practice, for a better understanding of master has the vital significance.Keywords: Thermocouple microcontroller目 錄一、緒論1.1概述1.2簡(jiǎn)介1.3 目的 二、設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)2.1 基本原理2.2 種類和結(jié)構(gòu)三、熱電偶性能測(cè)試儀的總體設(shè)計(jì)3.1 課題分析3.1.1 設(shè)計(jì)要求與分析 3.1.2 系統(tǒng)的組成3.1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1.4 單片機(jī)的選擇.3.2 AT89C51單片機(jī).3.2.1 8

6、9C51的概況. 封裝與引腳定義3.2.3 運(yùn)算器. 復(fù)位電路及單片機(jī)的工作方式 空閑節(jié)電模式 控制器. 掉電模式.3.3 器件選擇 放大器3.3.2 A/D轉(zhuǎn)換器3.3.3 串行接口器件.四、 熱電偶性能測(cè)試儀的硬件設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī)電路設(shè)計(jì).4.2 通道設(shè)計(jì). 溫度檢測(cè)與信號(hào)放大電路4.2.2 A/D轉(zhuǎn)換器 串行接口.4.3 操作控制面板設(shè)計(jì). 按鍵電路. LCD接口電路4.4 控制執(zhí)行電路設(shè)計(jì).4.5 綜合設(shè)計(jì).4.6 開(kāi)發(fā)工具介紹.五、 結(jié)論5.1 熱電偶性能參數(shù)測(cè)試儀.5.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)果5.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)所達(dá)的目的謝辭.參考文獻(xiàn).第一章 緒論1.1 概述熱電偶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)溫范圍大、響

7、應(yīng)快，是一種廣泛使用的測(cè)溫元件。但熱電偶的輸出電勢(shì)是非線形的，且個(gè)體間存在差異，因此使用前需要逐一標(biāo)定特性曲線。如何快速準(zhǔn)確地測(cè)定熱電偶特性曲線，是一個(gè)值得研究的課題。單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)的每一個(gè)角落，它的廣泛應(yīng)用大大提高了生產(chǎn)效率，簡(jiǎn)化了勞動(dòng)過(guò)程。同時(shí)單片機(jī)技術(shù)也在應(yīng)用中不斷發(fā)展完善，在性能、功能、集成度以及易用性上都有著顯著的提高。通過(guò)這一次畢業(yè)設(shè)計(jì)，得以將所學(xué)的單片機(jī)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、微機(jī)原理、數(shù)字電路、模擬電路等課程作一次完整的應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)于更好的理解掌握有著重要的意義。1.2 簡(jiǎn)介為了方便的檢測(cè)熱電偶的特性曲線，現(xiàn)在我嘗試?yán)米约核鶎W(xué)知識(shí)以及查詢的一些資料來(lái)設(shè)計(jì)單片

8、機(jī)熱電偶性能參數(shù)測(cè)試儀，總結(jié)它的功能，以便更好的闡述我的設(shè)計(jì)內(nèi)容： 可以實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫的可測(cè)可控，它的測(cè)溫要求在這里是精確到2，控溫的方式有兩種是自動(dòng)和手動(dòng)調(diào)節(jié)。這里如果加入軟件編程就可以測(cè)定0500時(shí)熱電偶的溫度熱電勢(shì)對(duì)應(yīng)曲線，并且能顯示在LCD屏上；帶RS232串口輸出功能，可以向電腦輸出特性曲線圖并打印1.2 設(shè)計(jì)目的為了完成本次設(shè)計(jì)，我在工作及閑暇時(shí)間學(xué)習(xí)熱電偶測(cè)溫的基本原理和它的測(cè)控系統(tǒng)的方法，其實(shí)最重要的是我必須將自己所了解的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用到此項(xiàng)設(shè)計(jì)當(dāng)中。我的基本思想是采用一個(gè)我已經(jīng)標(biāo)定的分度和特性曲線的熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)電偶，根據(jù)此電偶輸出電勢(shì)對(duì)爐溫進(jìn)行檢測(cè)和控制，同時(shí)檢測(cè)待測(cè)電偶的

9、輸出電勢(shì)，將該值與標(biāo)準(zhǔn)電偶測(cè)得爐溫對(duì)應(yīng)逐點(diǎn)顯示在液晶顯示屏上，即為特性曲線。通過(guò)軟件的編程我們可以設(shè)置它的最高溫度為500度。這樣當(dāng)溫度升到500時(shí)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)切斷加熱電源，通過(guò)RS-232串口可向電腦輸出該特性曲線圖并打印。液晶屏顯示內(nèi)容包括工作模式（自動(dòng)/手動(dòng)），當(dāng)前爐溫?cái)?shù)值，輸出電勢(shì)數(shù)值。鍵盤(pán)控制部分包括以下幾個(gè)按鈕：工作模式切換，爐溫+/-、打印、復(fù)位。第二章 基礎(chǔ)2.1 基本原理1823年塞貝克發(fā)現(xiàn)，把兩種不同的金屬組成閉合回路，且使其兩接觸點(diǎn)處溫度不同，回路中就會(huì)產(chǎn)生電流，把這個(gè)物理現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)，亦稱熱電效應(yīng)。將兩種不同導(dǎo)體材料A和B，兩端連接在一起組成回路，一端溫度為T(mén)0，

10、一端溫度為T(mén)（若T>T0），則如圖微安表上會(huì)有一定讀數(shù)；若將T0觸點(diǎn)分開(kāi)，則端口產(chǎn)生一個(gè)與溫度T、T0及導(dǎo)體材料A、B有關(guān)的電EAB（T，T0），這個(gè)電勢(shì)就是塞貝克電勢(shì)。利用這一原理，在工程上可以用熱電偶將溫度變化轉(zhuǎn)化為電勢(shì)差的變化，從而將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，方便了測(cè)量也提高了精度。2.2 種類和結(jié)構(gòu)根據(jù)熱電偶的工作原理，在我們看來(lái)似乎只要是兩種不同的金屬材料就可以制成熱電偶，但為了保證熱電偶的可靠性和它的一個(gè)測(cè)量精度，在一棒工業(yè)中熱電偶材料必須具備以下特性：1在測(cè)量范圍內(nèi)，它的熱電性質(zhì)必須穩(wěn)定，并且要有足夠的物理化學(xué)穩(wěn)定性，不易氧化和腐蝕。2熱電勢(shì)要足夠大，這樣才便于我們測(cè)量，并且熱

11、電勢(shì)和溫度為單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，最好是線性關(guān)系。3電阻溫度系數(shù)小，電導(dǎo)率高。4材料的復(fù)制性好，機(jī)械強(qiáng)度高，易制成標(biāo)準(zhǔn)分度，工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。第三章 熱電偶性能測(cè)試儀的總體設(shè)計(jì)3.1 課題分析 設(shè)計(jì)要求與分析熱電偶使用前需要有一個(gè)標(biāo)定的特性曲線。本次設(shè)計(jì)本著方便檢測(cè)大批量熱電偶的特性曲線的目的，需要開(kāi)發(fā)一套單片機(jī)自動(dòng)控制裝置，實(shí)現(xiàn)可以對(duì)爐溫進(jìn)行控制，待測(cè)熱電偶特性曲線屏幕實(shí)時(shí)顯示，可打印輸出。標(biāo)定范圍從0到500下待測(cè)電偶的輸出電勢(shì)與爐溫對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線，爐溫可手動(dòng)調(diào)節(jié)，最小分度2。該系統(tǒng)屬于單片機(jī)溫度測(cè)控系統(tǒng)。在任何單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，都是從盡量快速，盡量準(zhǔn)確，盡量完整的獲得數(shù)字形式的數(shù)據(jù)開(kāi)始的，因此，

12、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為溝通模擬域與數(shù)字域的橋梁起著非常重要的作用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展，特別是微處理器及高速A/D轉(zhuǎn)換器的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變革。原來(lái)由小規(guī)模集成的數(shù)字邏輯電路及硬件程序控制器組成的采集系統(tǒng)被微處理器控制的采集系統(tǒng)所代替。因?yàn)橛晌⑻幚砥魅ネ瓿沙绦蚩刂疲瑪?shù)據(jù)處理及大部分邏輯操作，使系統(tǒng)的靈活性和可靠性大大的提高，系統(tǒng)的硬件成本和系統(tǒng)的重建費(fèi)用大大的降低。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由信號(hào)調(diào)理電路，采樣保持電路，A/D，單片機(jī)組成，該系統(tǒng)加上可控硅控制裝置即構(gòu)成了測(cè)控系統(tǒng)。 系統(tǒng)的組成一.信號(hào)調(diào)理電路 信號(hào)調(diào)理電路是傳感器與A/D之間的橋梁，也是測(cè)控系統(tǒng)中重要組成部分。

13、主要功能是：（1） 可以將我們?nèi)粘＝?jīng)常碰到的一些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。（2） 有時(shí)候我們的某些測(cè)量信號(hào)可能不是電壓量，比如說(shuō)熱電阻等等，這些非電壓量信號(hào)必須變?yōu)殡妷盒盘?hào)，還有些信號(hào)是弱電壓信號(hào)，如熱電偶信號(hào)，這是我們必須對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行放大，濾波。（3） 在有些時(shí)候系統(tǒng)會(huì)收到許多不明的外在因素干擾，這時(shí)候我們必須得減少這些干擾。 綜上所述，非電量的轉(zhuǎn)換，對(duì)一些信號(hào)進(jìn)行放大，或者說(shuō)是減少它的一些外在因素的干擾，我們必須加入調(diào)理電路來(lái)實(shí)現(xiàn)更好的采集信號(hào)資源。信號(hào)調(diào)理電路包括電橋，放大，濾波，隔離等電路。根據(jù)不同的調(diào)理對(duì)象，采用不同的電路。 信號(hào)放大電路通常由運(yùn)放承擔(dān)，運(yùn)放的選擇主要考慮精度要求，速

14、度要求，幅度要求及共模抑制要求。 濾波和限幅電路通常采用二極管，穩(wěn)壓管，電容等器件。用二極管和穩(wěn)壓管的限幅方法會(huì)產(chǎn)生一定的非線性且靈敏度下降，這可以通過(guò)后級(jí)增益調(diào)整和非線性校正補(bǔ)償。此外，由于限幅值比最大值輸入值高，當(dāng)使用多路開(kāi)關(guān)時(shí)，某一路超限時(shí)可能影響其他路，需要選用優(yōu)質(zhì)模擬開(kāi)關(guān)如AD7501。 共模電壓的存在對(duì)模擬信號(hào)的處理有影響。隔離是克服共模干擾影響的有效措施。常用的隔離方法有：光電隔離，采用隔離放大器等。二.模-數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）ADC是計(jì)算機(jī)同外界交換信息所必須的接口器件，因?yàn)樗芸紤]指標(biāo)有：分辨率，轉(zhuǎn)換時(shí)間，精度，電源，輸入電壓范圍，工作環(huán)境，數(shù)字輸出特性，價(jià)格等。常用的A/D轉(zhuǎn)

15、換器有：AD574，AD0809，TLC2543，MC14433。三.基本微處理系統(tǒng)單片機(jī)構(gòu)成了基本的微處理系統(tǒng)，它完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取，處理及邏輯控制，數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)等。常見(jiàn)的單片機(jī)芯片有8031、8051、8751、8098等。四.可控硅控制裝置電爐的電源采用交流電，應(yīng)使用可控硅，通過(guò)對(duì)可控硅導(dǎo)通角的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱功率的控制。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行分析，該系統(tǒng)被控量是溫度。該系統(tǒng)可分為數(shù)字和模擬兩部分，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器和雙向可控硅組成一個(gè)數(shù)字模擬混合系統(tǒng)。數(shù)字部分是單片機(jī)控制器，模擬部分包括被控對(duì)象（電爐）、傳感器、放大器等模擬環(huán)節(jié)。這里我介紹一下熱電偶工作的大致流程：一路從已標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)熱電

16、偶上讀出熱電勢(shì)，放大后送A/D，經(jīng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信放大A/DA/D光隔驅(qū)動(dòng)單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶待測(cè)熱電偶電源LCD顯示按鍵輸入串口輸出圖3.1 單片機(jī)熱電偶性能參數(shù)測(cè)試儀硬件原理框圖 電 爐放大號(hào)后送入單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)存貯的分度表計(jì)算出電爐溫度，該值作為待測(cè)特性曲線的橫軸數(shù)據(jù)送LCD；另一路則讀出待測(cè)熱電偶上熱電勢(shì)，放大經(jīng)單片機(jī)處理后作為待測(cè)曲線的縱軸數(shù)據(jù)送LCD。根據(jù)這兩組數(shù)據(jù)LCD實(shí)時(shí)顯示待測(cè)熱電偶特性曲線。默認(rèn)工作模式為從啟動(dòng)裝置電爐即開(kāi)始加熱，到達(dá)設(shè)定溫度后自動(dòng)切斷加熱。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫的可控，用雙向可控硅驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)可控硅調(diào)壓，對(duì)爐溫、LCD顯示的操作通過(guò)按鍵輸入，同時(shí)為了方便將特性曲線打印出

17、來(lái)以及同計(jì)算機(jī)通訊，還需要有一個(gè)串行接口。 單片機(jī)的選擇本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，對(duì)數(shù)據(jù)處理的速度、精度等要求不高，因此可以選用早期型號(hào)的芯片，以降低成本。主要考慮以下幾個(gè)方面：1.從運(yùn)行速度方面來(lái)講：我的設(shè)計(jì)因?yàn)楸容^建檔所以沒(méi)有特殊要求，最基本的8031即可滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的要求。2.考慮到存貯空間，其實(shí)主要是主程序、熱電偶分度表、子程序等估算大小需要4K空間。3.單片機(jī)的內(nèi)部資源也不需要太多，整個(gè)系統(tǒng)主要與單片機(jī)相連的是液晶屏、鍵盤(pán)、A/D，所以大約需要1520個(gè)I/O口。4.對(duì)于保密性的話，也沒(méi)有特別要求，可以考慮使用帶程序加密的單片機(jī)5.單片機(jī)的選擇最重要的是它的可用性，最好選擇比較成熟，貨

18、源充足，性價(jià)比較高的單片機(jī)就好了。 根據(jù)以上的分析要求，我決定選用51系列單片機(jī)，該系列應(yīng)用成熟，片源豐富，價(jià)格低廉，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，很適合本次設(shè)計(jì)。 方案一：INTEL公司的8751，8751與8051基本一樣，但8751片內(nèi)有4k的EPROM，用戶可以將自己編寫(xiě)的程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)的EPROM中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用，EPROM的改寫(xiě)同樣需要用紫外線燈照射一定時(shí)間擦除后再燒寫(xiě)。方案二：ATMEL公司的89C51， 8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的4K程序存儲(chǔ)器是FLASH工藝的，這種工藝的存儲(chǔ)器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫(xiě)。為了便于在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)程序修改，必須采用可直接擦寫(xiě)FLASH存儲(chǔ)器的8

19、9C51，制成成品批量生產(chǎn)時(shí)則可考慮使用8751甚至8051。不過(guò)從成本來(lái)看，89C51與8751等幾乎沒(méi)有區(qū)別。3.2 AT89C51單片機(jī)89C51的概況MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品有8051，8031，80C51，80C31等。它們的結(jié)構(gòu)基本相同，其主要差別反映在片內(nèi)存儲(chǔ)器的配置上有所不同。其中，89C51是ROM型單片機(jī)，內(nèi)含4KB的ROM程序存儲(chǔ)器；8751內(nèi)含4KB的可編程EPROM程序存儲(chǔ)器；而8031則為無(wú)ROM型單片機(jī)，使用時(shí)需外接程序存儲(chǔ)器。1.CPU CPU是單片內(nèi)部機(jī)的核心部件，是單片機(jī)的指揮和控制中心。從功能上看，CPU可分為運(yùn)算器和控制器兩大部分。2.RAM R

20、AM為單片機(jī)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。其存儲(chǔ)空間包括隨機(jī)存儲(chǔ)器區(qū)，寄存器區(qū)，特殊功能寄存器及位尋址區(qū)3.ROMROM為單片機(jī)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。用于存放處理程序。4.并行I/O口P0P3口是4個(gè)8位并行I/O口，每個(gè)口既可以作為輸入，也可以作為輸出。單片機(jī)在與外部寄存器及I/O端口設(shè)備交換信息的時(shí)候，必須由P0P3口完成。P0P3口提供CPU訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器所需的地址總線，數(shù)據(jù)總線及控制總線。P0P3口作為輸出時(shí)，數(shù)據(jù)可以鎖存，輸入時(shí)具有緩沖功能。每個(gè)口既可以同步傳送8位數(shù)據(jù)，又可以按位尋址傳送其中一位數(shù)據(jù)，使用十分方便。5.定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)/計(jì)數(shù)器用于定時(shí)和對(duì)外部時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)它對(duì)具有固定時(shí)間間隔的內(nèi)部

21、機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，它是定時(shí)器；當(dāng)它對(duì)外部事件所產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，它是計(jì)數(shù)器。6.中斷系統(tǒng)MCS-51系列單片機(jī)有5個(gè)中斷源，中斷處理系統(tǒng)靈活，方便，使單片機(jī)處理問(wèn)題的靈活性和工作效率大大提高。7.串行接口串行接口提供對(duì)數(shù)據(jù)各位按序一位一位地傳送。89C51中的串行接口是一個(gè)全雙工通信接口，即能同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。8.時(shí)鐘電路OSCCPU執(zhí)行指令的一系列動(dòng)作都是在時(shí)序電路的控制下一拍一拍進(jìn)行的，時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)中最基本的時(shí)間單位。封裝與引腳定義由于89C51單片機(jī)為高性能單片機(jī)，受引腳數(shù)目的限制，所以不少引腳具有雙重功能。各引腳的含義和功能：1.主電源引腳Vcc和VssVcc:接

22、主電源+5VVss：電源接地端2.時(shí)鐘電路引腳XTAL1和XTAL23.控制信號(hào)引腳(1)RST/VPD RST/VPD為復(fù)位/備用電源輸入端。(2)ALE/PROG為低八位地址鎖存使能輸出/編程脈沖輸入端。(3)PSENPSEN為外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)，即讀選通信號(hào)，可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。CPU在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器的時(shí)候，在每個(gè)機(jī)器周期，PSEN信號(hào)兩次有效。(4)EA/VPP為外部程序存儲(chǔ)器允許訪問(wèn)/編程電源輸入。EA=1時(shí)，CPU從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始讀取指令。當(dāng)程序計(jì)數(shù)器PC的值超過(guò)0FFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令。當(dāng)EA=0時(shí)，CPU僅訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器。4.并

23、行I/O口P0P4端口引腳(1) P0是一個(gè)8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口。P0口可用作通用I/O口使用，但在端口進(jìn)行輸入操作前，應(yīng)先向端口的輸出鎖存器寫(xiě)“1”。在CPU訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)。P0口自動(dòng)作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用，分時(shí)向外部存儲(chǔ)器提供低8位地址和傳送8位雙向數(shù)據(jù)信號(hào)。(2) P1口是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。當(dāng)P1輸出高電平時(shí)，能向外部提供拉電流負(fù)載，因此不需要再外接上拉電阻。當(dāng)端口用作輸入時(shí)，也應(yīng)該先向端口的輸出鎖存器寫(xiě)入“1”然后再讀取端口數(shù)據(jù)。在EPROM編程和驗(yàn)證程序時(shí)，它用來(lái)輸入低8位地址。P1口能夠驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。(3)P2口是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8

24、位準(zhǔn)雙向I/O口。當(dāng)CPU訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，P2口自動(dòng)用于輸出高8位地址，與P1口的低8位地址一起形成外部程序存儲(chǔ)器的16位地址總線。此時(shí)，P2口不再作為通用I/O口。P2口也能夠驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。在EPROM編程和驗(yàn)證程序時(shí)，它用來(lái)接收高8位地址。(4)P3口P3口是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位多功能雙向I/O口。P3口除了作通用I/O端口外，其主要功能是它的各位還具有的第二功能。無(wú)論P(yáng)3口作為通用輸入口還是作第二輸入功能口使用，相應(yīng)位的輸出鎖存器和第二輸出功能端都應(yīng)置“1”。P3口也能夠驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P3的第二功能是作為控制端口使用的。P3口的第二功能相當(dāng)于PC機(jī)中CP

25、U的控制線引腳。 表3.1 AT89C51單片機(jī)P3口特殊功能端口引腳第二功能P3.0RXD (串行輸入口)P3.1TXD (串行輸入口)P3.2INTO (外中斷扣)P3.3INT1 （外中斷1）P3.4T0 (定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)P3.5T1 （定時(shí)/計(jì)數(shù)器1）P3.6WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通)P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）.運(yùn)算器運(yùn)算器的功能是進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳送等操作。它包括算術(shù)邏輯單元 ALU、累加器 ACC、暫存寄存器、程序狀態(tài)字 PSW 以及 B 寄存器和布爾處理器等。（1）算術(shù)邏輯單元 ALU 算術(shù)邏輯單元 ALU 用來(lái)完成基本的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算，運(yùn)

26、算結(jié)果送累加器 ACC 和 B 寄存器等，運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)送程序狀態(tài)字 PSW 的相應(yīng)標(biāo)志位。（2）累加器 A 累加器 A 是最常用的具有特殊用途的 8 位寄存器，也可記作 ACC，專門(mén)用來(lái)存放操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果 （3）暫存寄存器 暫存寄存器用來(lái)暫存數(shù)據(jù)和狀態(tài)，便于數(shù)據(jù)的傳送和運(yùn)算。（4） B 寄存器 B 寄存器是專門(mén)用于乘法和除法運(yùn)算的 8 位寄存器。在乘法運(yùn)算中，兩個(gè)操作數(shù)分別取自 A、B，乘積的低 8位存于 A，高 8位存于 B；在除法運(yùn)算中，被除數(shù)取自 A，除數(shù)取自 B，運(yùn)算后商存于 A 中，余數(shù)存于 B 中。（5）程序狀態(tài)字 程序狀態(tài)字 PSW 是一個(gè) 8 位標(biāo)志寄存器，用來(lái)存放指令執(zhí)行

27、后的有關(guān)狀態(tài)信息。PSW 中各位狀態(tài)一般是在指令執(zhí)行過(guò)程中形成，但也可以由用戶根據(jù)需要通過(guò)指令加以設(shè)定，各標(biāo)志位的定義見(jiàn)表2.1。表2.1 程序狀態(tài)字各位定義位序位序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0標(biāo)志CYACF0RS1RS0OVP1） CY （carry）：進(jìn)位標(biāo)志位，也可記為 C，用來(lái)表示加、減法運(yùn)算時(shí)最高位有無(wú)進(jìn)位或借位，若有進(jìn)位或借位 CY =1，否則 CY =0，通常由硬件自動(dòng)完成。在 CPU 進(jìn)行位操作時(shí)，CY 又可被認(rèn)為是位累加器，它的作用相當(dāng)于 CPU 中的字節(jié)累加器 A。2） AC：輔助進(jìn)位標(biāo)志，若在進(jìn)行加、減法運(yùn)算時(shí)產(chǎn)生低 4

28、位向高 4位進(jìn)位或借位，則 AC =1；否則 AC =0。3） F0：用戶標(biāo)志位，用戶可根據(jù)程序執(zhí)行的需要通過(guò)軟件來(lái)置位或清除該位，用戶程序?qū)υ撐贿M(jìn)行檢測(cè)以控制程序的流向。4） RS1、RS0：工作寄存器選擇位，8051共有 8個(gè) 8位工作寄存器 R0 R7，可以用軟件來(lái)置位或清除，以確定當(dāng)前使用的工作寄存器組，用戶可以通過(guò)改變 RS1 和 RS0的狀態(tài)來(lái)決定 R0 R7的實(shí)際物理地址。RS1、RS0與工作寄存器 R0 R7的物理地址之間的關(guān)系見(jiàn)表2.2。表2.2 RS1、RS0與工作寄存器地址之間的關(guān)系 RS1RS0選中的工作寄存器組R0R7地址000組00H-07H011組08H-0FH1

29、02組10H-17H113組18H-1FH5） OV：溢出標(biāo)志位，用來(lái)指示運(yùn)算過(guò)程中是否發(fā)生溢出。若在執(zhí)行運(yùn)算指令過(guò)程中累加器 A 中運(yùn)算結(jié)果超出了 8位帶符號(hào)數(shù)所能表示的范圍 （-128 +127），則 OV 位由硬件自動(dòng)置 1，有溢出，表示運(yùn)算結(jié)果錯(cuò)誤；否則 OV 為 0，無(wú)溢出，表示運(yùn)算結(jié)果正確。6） P：奇偶標(biāo)志位，用來(lái)表示累加器 A 中 1的個(gè)數(shù)的奇偶性，若累加器 A 中 1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則 P 為 1，否則 P 為 0。在串行通信中常用奇偶檢測(cè)的方法來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸是否出錯(cuò)。 3.2.4 復(fù)位電路及單片機(jī)的工作方式時(shí)鐘電路工作以后，在RESET 輸入端出現(xiàn)兩個(gè)周期（10ms）以上的高

30、電平，AT89C51 被初始化復(fù)位。復(fù)位后，各特殊功能寄存器的初始狀態(tài)如表3.2 所示。P0 口P3 口輸出高電平，初值07H被寫(xiě)入堆棧指針SP，程序計(jì)數(shù)器和其他特殊功能寄存器被清0，但復(fù)位不會(huì)影響MCS-51 內(nèi)部RAM的狀態(tài)。只要RESET 始終保持高電平，MCS-51 將循環(huán)復(fù)位，在復(fù)位有效期間，ALE、PSEN 也輸出高電平，RESET 輸入端返回低電平后，CPU 從0 開(kāi)始執(zhí)行程序。 表3.2 復(fù)位后特殊功能寄存器初始狀態(tài)寄存器復(fù)位后的內(nèi)存寄存器復(fù)位后的內(nèi)存PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPIR

31、0000HTL100HP0-P30FFHSCON00HIPXXX0 0000BSBUF不定IE0XX0 0000BPCON0XXX XXXXBMCS-51 通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位兩種復(fù)位方式，其電路如圖2.7 所示。通電瞬間，在RC 電路的充電過(guò)程中，RESET 端出現(xiàn)正脈沖，只要RESET 端保持10ms 以上的高電平，就能使單片機(jī)有效地復(fù)位，從而實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位。在圖3.6 的復(fù)位電路中，RC 的參數(shù)通常由實(shí)驗(yàn)調(diào)整。在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中，若有外部擴(kuò)展的I/O 口電路，也需要初始復(fù)位，如果它們的復(fù)位端同單片機(jī)的復(fù)位端相連，由于復(fù)位時(shí)間和復(fù)位電平不完全一致，就會(huì)使系統(tǒng)初始化失敗。外部接口

32、電路的復(fù)位也可以不和單片機(jī)的復(fù)位端相連接，采用獨(dú)立的上電自動(dòng)復(fù)位電路。如果RC 電路接施密特電路輸入端，施密特電路輸出端接單片機(jī)和外圍接口復(fù)位端，則能使系統(tǒng)可靠地同步復(fù)位。 圖3.4 復(fù)位電路示意圖當(dāng)采用6MHz 的晶振時(shí)，圖中的CR 選22F，為1K，便能可靠地實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位。在圖（b）的開(kāi)關(guān)復(fù)位電路中，RR1 取常數(shù)200左右，只要KR 閉合，RESET 端為高電平，復(fù)位有效。3.2.5 空閑節(jié)電模式 AT89C51有兩種可用軟件編程的省電模式，它們是空閑模式和掉電工作模式。這兩種方式是控制專用寄存器PCON（即電源控制寄存器）中的PD（PCON.1）和IDL（PCON.0）位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

33、PD是掉電模式，當(dāng)PD=1時(shí)，激活掉電工作模式，單片機(jī)進(jìn)入掉電工作狀態(tài)。IDL是空閑等待方式，IDL=1，激活空閑工作模式，單片機(jī)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，如需同時(shí)進(jìn)入兩種工作模式，即PD和IDL同時(shí)為一，則先激活掉電模式。 在空閑工作模式狀態(tài)，CPU保持睡眠狀態(tài)而片內(nèi)外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時(shí)，片內(nèi)RAM和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變?？臻e模式可由任何允許的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位終止。 終止空閑工作模式的方法有兩種，其一是任何一條被允許的中斷事件被激活，IDL被硬件清楚，即刻終止空閑工作模式。程序會(huì)首先響應(yīng)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序并緊隨RETI（中斷返回）指令后，下一

34、條要執(zhí)行的指令就是使單片機(jī)進(jìn)入空閑模式那條指令后面一條程序。其二是通過(guò)硬件復(fù)位也可將空閑模式終止。需要注意的是，當(dāng)由硬件復(fù)位來(lái)終止空閑工作模式時(shí)，CPU通常是從空閑模式那條指令的下一條指令開(kāi)始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個(gè)機(jī)器周期（24各時(shí)鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止CPU訪問(wèn)片內(nèi)RAM，而允許訪問(wèn)其他端口。為了避免可能對(duì)端口產(chǎn)生意外寫(xiě)入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應(yīng)是一條對(duì)端口或?qū)ν獠看鎯?chǔ)器的寫(xiě)入指令。 控制器控制器是單片機(jī)的指揮控制部件，由程序計(jì)數(shù)器 PC、指令寄存器 IR、指令譯碼器ID、定時(shí)控制電路等組成。（1）程序計(jì)數(shù)器 PC 程序計(jì)數(shù)器

35、PC 是一個(gè) 16位專用寄存器，可對(duì) 64KB 程序存儲(chǔ)器直接尋址，用來(lái)存放將要執(zhí)行的下一條指令的地址。改變 PC 中的內(nèi)容便可改變程序的執(zhí)行方向。PC 是一個(gè)獨(dú)立的寄存器，隨時(shí)指向?qū)⒁獔?zhí)行的指令的地址，具有自動(dòng)加1的功能，但本身無(wú)具體的物理地址。（2）指令寄存器 IR 和指令譯碼器 ID 指令寄存器用來(lái)存放指令代碼。當(dāng) CPU 執(zhí)行指令時(shí)，從程序存儲(chǔ)器中讀取的指令代碼經(jīng)指令寄存器送入譯碼器，譯碼后由定時(shí)控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，以完成指令所規(guī)定的操作。（3）定時(shí)控制電路 定時(shí)控制電路是控制器的核心，由它產(chǎn)生 CPU 的操作時(shí)序。 掉電模式在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最

36、后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。推出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變RAM中的內(nèi)容，在Vcc恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無(wú)效，且必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。 空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài)模式程序存儲(chǔ)器ALEPSENP0P1P2P3空閑模式內(nèi)部11數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)空閑模式外部11浮空數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)掉電模式內(nèi)部00數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)掉電模式外部00浮空數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)3.3 器件選擇方案論證 放大器 方案一：前級(jí)選用自穩(wěn)零高精度斬波運(yùn)放ICL7650，后級(jí)則選用通用運(yùn)放LM741，主要完成反相功能，ICL76

37、50 輸入端的鉗位二極管起保護(hù)作用，避免輸入線路故障時(shí)或瞬態(tài)尖峰干擾損壞運(yùn)放。方案二：前級(jí)選用美國(guó)公司的自校準(zhǔn)信號(hào)放大器，后級(jí)則選用通用運(yùn)放LM324完成反相。內(nèi)有兩個(gè)自校準(zhǔn)運(yùn)放通道，對(duì)溫漂零漂可進(jìn)行自校準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)比較，由于本次設(shè)計(jì)輸入信號(hào)有兩路，而TLC4502能夠?qū)陕沸盘?hào)進(jìn)行處理，可以減少元件，縮小制版占用空間，簡(jiǎn)化電路，因此選擇方案二搭建信號(hào)放大電路。 3.3.2 A/D轉(zhuǎn)換器方案一：A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809， ADC0809是帶有8：1多路模擬開(kāi)關(guān)的8位A/D轉(zhuǎn)換芯片，所以它可有8個(gè)模擬量的輸入端，由芯片的A，B，C三個(gè)引腳來(lái)選擇模擬通道中的一個(gè)。方案二：A/D轉(zhuǎn)換器采用AD57

38、4，它具有12位的輸出精度，高于本系統(tǒng)的要求，AD574的DB0DB11是12個(gè)輸出端，它與單片機(jī)的I/O口相連時(shí)較麻煩。 方案三：A/D轉(zhuǎn)換器采用MC14433，它滿足本系統(tǒng)的要求。MC14433的輸出端與單片機(jī)相連時(shí)，可以直接連接到單片機(jī)的I/O口，連接方便。唯一的不足是價(jià)格較高，每片大約6元，而ADC0809每片不足2元。 方案二、三中的AD574、MC14433或者價(jià)格較高，或者在與單片機(jī)的I/O口連接時(shí)電路復(fù)雜，因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇方案一中的ADC0809，它能滿足系統(tǒng)的要求，成本低廉，而且硬件電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單。 串行接口器件 方案一：PC機(jī)配有標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口，單片機(jī)輸出的是T

39、TL電平。因此，單片機(jī)與PC機(jī)之間通訊時(shí)，需要電平轉(zhuǎn)換。RS-232電平轉(zhuǎn)換芯片有MC1489，MC1488。MC1488內(nèi)有三個(gè)與非門(mén)和一個(gè)相反器，供電電壓為+15V-15V或者+12V-12V，輸入為T(mén)TL電平，輸出為RS-232電平。MC1489內(nèi)部有四個(gè)相反器，輸入為RS232電平，輸出為T(mén)TL電平。 方案二：采用MAX232作為單片機(jī)與PC之間通訊的橋梁。MAX232的優(yōu)點(diǎn)是：一片芯片可以完成發(fā)送轉(zhuǎn)換和接收轉(zhuǎn)換的雙重功能：?jiǎn)我浑娫?5V供電。 方案一中的MC1488和MC1489，完成電平轉(zhuǎn)換時(shí)電路設(shè)計(jì)麻煩，比較容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，而且功能不如MAX232齊全。所以選擇方案二中的MAX23

40、2作為電平轉(zhuǎn)換的芯片，它不僅在功能上能滿足本系統(tǒng)的要求，且電路設(shè)計(jì)與連接比較簡(jiǎn)單。第四章 熱電偶性能測(cè)試儀的硬件設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用AT89C51 單片機(jī)作為核心器件，如圖， P0.0-P0.7作為單片機(jī)的輸出部分，接LCD，P1.0-P1.2作為單片機(jī)的輸入部分，接按鍵。RXD、TXD用于串行接口部分。 圖4.1 單片機(jī)接口電路單片機(jī)的晶振采用外接12M晶振。4.2 通道設(shè)計(jì) 溫度檢測(cè)與信號(hào)放大電路前級(jí)選用放大器，后級(jí)選用運(yùn)放LM324。（查詢資料可知）內(nèi)有兩個(gè)自校準(zhǔn)運(yùn)放通道。其通道的原理圖如圖3.3所示。通電后，上電復(fù)位電路開(kāi)始工作，通過(guò)控制邏輯電路啟動(dòng)自校準(zhǔn)過(guò)程。首先激活

41、振蕩器以提供逐次逼近算法的時(shí)鐘信號(hào),同時(shí)斷開(kāi)、，并接通、。此時(shí),運(yùn)算放大器輸入端短路,輸出為失調(diào)電壓,該電壓經(jīng)到片內(nèi)并通過(guò)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后,存入寄存器內(nèi),然后再通過(guò)片內(nèi)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后送到運(yùn)算放大器內(nèi)進(jìn)行失調(diào)對(duì)消。經(jīng)過(guò)若干個(gè)時(shí)鐘周期后,失調(diào)電壓逐次逼近零點(diǎn),此時(shí)控制邏輯電路自動(dòng)斷開(kāi)和，并接通和，校準(zhǔn)過(guò)程即告結(jié)束。經(jīng)校準(zhǔn)后，運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓的誤差為零，因此，就可以像一般的運(yùn)算放大器一樣使用了。 圖4.2 TLC4502片內(nèi)通道原理圖只要不斷電,校準(zhǔn)后的失調(diào)調(diào)零信息就可一直保存在逐次逼近寄存器中。圖4.3 熱電偶放大電路4.2.2 A/D轉(zhuǎn)換器由于本系統(tǒng)采集的是溫度信號(hào)，對(duì)轉(zhuǎn)換速度要求不高，故8位A/

42、D 轉(zhuǎn)換器ADC0809可滿足要求。ADC0809是帶有8：1多路模擬開(kāi)關(guān)的8位A/D轉(zhuǎn)換芯片，所以它可有8個(gè)模擬量的輸入端，由芯片的A，B，C三個(gè)引腳來(lái)選擇模擬通道中的一個(gè)。A，B，C三端分別與89C51的P1.0P1.2相接。地址鎖存信號(hào)(ALE)和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)（START），由P2.7和/WR或非得到。輸出允許，由P2.7和/RD或非得到。時(shí)鐘信號(hào)，可有89C51的ALE輸出得到，不過(guò)當(dāng)采用12M晶振時(shí)，應(yīng)該先進(jìn)行四分頻，以滿足ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)必須小于640K的要求。本系統(tǒng)采用AT89C51 的P 0口與ADC0809相連 4.4 單片機(jī)與ADC0809連接原理圖 串行接口89C

43、51芯片內(nèi)有一個(gè)全雙工的串行口，該串行口和其他標(biāo)準(zhǔn)串行口芯片一樣，輸入輸出均為T(mén)TL電平。這種以TTL電平傳輸數(shù)據(jù)的方式，抗干擾性差，傳輸距離短。為了提高串行通訊的可靠性，增大通訊距離，一般采用標(biāo)準(zhǔn)串行接口，如RS-232C、RS-422A、RS-485等標(biāo)準(zhǔn)串行接口。 RS-232C的機(jī)械指標(biāo)規(guī)定：RS-232C接口通向外部的連接器（插針插座）是一種“D”型25針插座。在微機(jī)通訊中，通常被使用的RS-232C接口只有九根引腳，見(jiàn)下表。 表4.1 常用RS-232引腳功能引腳號(hào)符號(hào)方向功能2TXD輸出發(fā)送數(shù)據(jù)3RXD輸入接收數(shù)據(jù)4RTS輸出請(qǐng)求發(fā)送5CTS輸入清除發(fā)送6DSR輸入數(shù)據(jù)通訊設(shè)備準(zhǔn)

44、備好7GND信號(hào)地8DCD輸入數(shù)據(jù)載體檢測(cè)20DTR輸出數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好22RI輸出振鈴提示RS-232C采用負(fù)邏輯，即：邏輯“1”：-3V-15V；邏輯“0”：+3V+15V。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)傳輸?shù)淖畲箝L(zhǎng)度為30米，最高傳輸速率為20KB/S。 由于TTL電平和RS-232C電平互不兼容，所以兩者接口時(shí)，還必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。MAX232的優(yōu)點(diǎn)是： 一片芯片可以完成發(fā)送轉(zhuǎn)換和接受轉(zhuǎn)換的雙重功能； 單一電源+5V供電。 MAX232的管腳說(shuō)明： C1+，C1-，C2+，C2-：外接電容端。 R1IN，R2IN：2路RS-232電平信號(hào)接收輸入端。 R1OUT，R2OUT：2路轉(zhuǎn)換后的TTL

45、電平接收信號(hào)輸出端，送單片機(jī)的RXD接收端。 T1IN，T2IN ：2路TTL電平發(fā)送輸入端，接單片機(jī)的TXD發(fā)送端。 T1OUT，T2OUT：2路轉(zhuǎn)換后的發(fā)送RS-232電平信號(hào)輸出端，接傳輸線。 V+：經(jīng)電容接+5V電源。 V-：經(jīng)電容接地。MAX232的芯片引腳如圖。表 4.2 MAX232芯片電氣特性電氣特性參數(shù)范圍帶37K負(fù)載時(shí)驅(qū)動(dòng)器輸出電平邏輯1：-3V-15V邏輯0：+3V+15V不帶負(fù)載時(shí)驅(qū)動(dòng)器的輸出電平-25V+25V驅(qū)動(dòng)器通斷時(shí)的輸出阻抗>300輸出短路電流<0.5A驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換速率<30V/S接收器輸入阻抗3K7K接收器輸入電壓允許范圍-25V+25V輸入

46、開(kāi)路時(shí)接收器的輸出邏輯1輸入經(jīng)300接地時(shí)接收器的輸出邏輯1+3V輸入時(shí)接收器的輸出邏輯0-3V輸入時(shí)接收器的輸出邏輯1最大負(fù)載電容2500PF 圖 4.5 MAX232芯片引腳配置 圖 4.6 MAX232芯片與串口連接電路 MAX232芯片連接電路如圖4.6所示。4.3 操作控制面板設(shè)計(jì) 按鍵電路圖4.7 74HC148邏輯圖和引腳圖本系統(tǒng)提供了8個(gè)按鍵，16分別對(duì)應(yīng)以下功能：電爐加熱/停止、溫度+、溫度、自動(dòng)手動(dòng)方式切換、環(huán)境溫度設(shè)置、與PC通信，另有兩個(gè)鍵暫時(shí)未定義。為了防止有多個(gè)按鍵同時(shí)按下造成錯(cuò)誤，接優(yōu)先編碼器74HC148。在數(shù)字系統(tǒng)中，特別是在單片機(jī)系統(tǒng)中，常常要控制幾個(gè)工作對(duì)

47、象，例如要控制打印機(jī)、顯示器、輸入鍵盤(pán)等。當(dāng)某個(gè)部件需要實(shí)行操作時(shí)，必須先送一個(gè)信號(hào)給主機(jī)（稱為服務(wù)請(qǐng)求），經(jīng)主機(jī)識(shí)別后再發(fā)出允許操作信號(hào)（稱為服務(wù)響應(yīng)），這里會(huì)有幾個(gè)部件同時(shí)發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求的可能，而在同一時(shí)刻只能給其中一個(gè)部件發(fā)出允許操作信號(hào)。因此，必須根據(jù)輕重緩急，規(guī)定好這些控制對(duì)象允許操作的先后次序，即優(yōu)先級(jí)別。識(shí)別這類請(qǐng)求信號(hào)的優(yōu)先級(jí)別并進(jìn)行編碼的邏輯部件稱為優(yōu)先編碼器。74HC148邏輯圖和引腳圖如圖4.7，功能表如下表： 圖4.7 按鍵接口電路 LCD接口電路本系統(tǒng)采用南亞圖形液晶模塊LMA97S005AD，該模塊為128×64的點(diǎn)陣液晶LCD，該器具有顯示清晰，集成控制芯

48、片，外圍電路簡(jiǎn)單、占用單片機(jī)口線少、占用CPU 時(shí)間短及顯示字形豐富的特點(diǎn)，是一種適合單片機(jī)使用的顯示芯片。LCD顯示裝置LCD驅(qū)動(dòng)器LCD控制器 圖4.11 LCD內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖表4.4 LMA97S005AD接腳資料：接腳編號(hào)接腳符號(hào)電平功能或規(guī)格1Vss（輸入）0V接地，0V2Vdd5.0V接電源3VO-反視度調(diào)整。LCD操作電壓4D/IH/L寄存器選擇。1：數(shù)據(jù)，0：指令5R/WH/L讀/寫(xiě)選擇。1：讀，0：寫(xiě)6EH.HàL使能信號(hào)7-14DB0DB7H/L數(shù)據(jù)腳15CS1HIC1片選信號(hào)（左半屏）16CS2HIC2片選信號(hào)（右半屏）17RSTL復(fù)位信號(hào)18VEE-18.0VL

49、CD負(fù)壓驅(qū)動(dòng)器19NC空腳20NC空腳接腳說(shuō)明：（1）腳1為接地，腳2為5V電源輸入（2）V0腳3為L(zhǎng)CD反視調(diào)整電壓，可直接或串接數(shù)K電阻與第18腳VEE連接?；蚩山右豢烧{(diào)電阻在腳2及VEE，令可調(diào)點(diǎn)接V0即可。（3）第4腳D/I為數(shù)據(jù)/指令寄存器，第5腳為讀/寫(xiě)線，此兩腳搭配如下：D/IR/W運(yùn)作方式11由輸出寄存器讀取數(shù)據(jù)，內(nèi)部運(yùn)作先將顯示RAM放入輸出寄存器10將數(shù)據(jù)寫(xiě)入輸入寄存器，內(nèi)部運(yùn)作則將輸入寄存器寫(xiě)入顯示RAM01忙碌信號(hào)及狀態(tài)數(shù)據(jù)讀取00指令寄存器 （4）腳6E為使能腳，E需由高電位變?yōu)榈碗娢粫r(shí)，數(shù)據(jù)才能有效轉(zhuǎn)移。（5）第7腳到第14腳為數(shù)據(jù)排線（6）第15腳（CS1）和第1

50、6腳（CS2），這兩腳為芯片選擇腳。 如果CS1=1,CS2=0，左半屏64×64點(diǎn)有效 如果CS1=0,CS2=1，右半屏64×64點(diǎn)有效（7）第17腳（RST）為重置腳，關(guān)機(jī)后，送低脈沖可重置HD61202芯片，當(dāng)RST為低電位時(shí)，只有讀取狀態(tài)指令能被執(zhí)行。（8）第18腳（VEE）為L(zhǎng)CD驅(qū)動(dòng)電路，約為10V18V，本模塊已有負(fù)壓產(chǎn)生電路，不必由外部提供負(fù)壓。在本系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)輸入引腳DB0DB7接AT89C51的P0.0P0.7口，CS1、CS2片選引腳接P1.6、P1.7，使能端E接T1，RD、WR分別接RD、WR口。4.4控制執(zhí)行電路設(shè)計(jì)圖4.12 MOC3061MOC3061器件是紅外LED加上帶過(guò)零檢測(cè)的光敏雙向晶閘管組成的復(fù)合器件，結(jié)構(gòu)見(jiàn)左圖。輸入部分是一砷化鎵二極管，此