-智能電鍋爐本科學(xué)位論文

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線(xiàn)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙PAGEPAGEII目錄TOC\o"1-3"\u第1章緒論 11.1課題背景 11.2國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 21.3使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)鍋爐控制的優(yōu)點(diǎn) 2第2章鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 32.1控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo) 32.2控制系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)介及系統(tǒng)框圖 32.3研究方案及預(yù)期結(jié)果 42.3.1系統(tǒng)硬件總體方案 42.3.2軟件總體方案 42.3.3設(shè)計(jì)的研究進(jìn)程 5第3章鍋爐控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 63.1單片機(jī)電路選擇 63.1.1AT89C52的特點(diǎn)與性能 63.1.2AT89C52的引腳功能與編程 73.2鍋爐儲(chǔ)水溫度采集及補(bǔ)償電路 123.3室內(nèi)供暖溫度采集電路 143.4缺水保護(hù)電路 143.5漏電及水過(guò)熱保護(hù)電路 153.6顯示電路的設(shè)計(jì) 163.7鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì) 183.8A/D轉(zhuǎn)換電路 193.8.1ADC0809轉(zhuǎn)換器 193.8.2各引腳功能說(shuō)明 193.8.3ADC0809工作過(guò)程描述 203.9AT89C52與AT24C01A的接口設(shè)計(jì) 213.10電源及繼電器板 213.10.1固態(tài)繼電器概述及特點(diǎn) 213.10.2固態(tài)繼電器主要參數(shù)與選用 213.11看門(mén)狗電路 233.12蜂鳴電路設(shè)計(jì) 263.13壓力檢測(cè)電路 26第4章?tīng)t控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 294.1系統(tǒng)程序流程圖 294.2主函數(shù)設(shè)計(jì) 294．3運(yùn)行子函數(shù) 30第5章結(jié)論 32致謝 33參考文獻(xiàn) 34┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線(xiàn)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙共34頁(yè)第3頁(yè)第1章緒論1.1課題背景目前我國(guó)的燃燒鍋爐的數(shù)量眾多,我國(guó)現(xiàn)有中、小型鍋爐30多萬(wàn)臺(tái),每年耗媒量占我國(guó)原煤產(chǎn)量的四分之一,目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費(fèi)大、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。國(guó)家在第10到第11個(gè)五年計(jì)劃的科技創(chuàng)新指南中,對(duì)光電一體化、資源與環(huán)境、新能源與高效節(jié)能的指導(dǎo)性課題中明確指出:需要自動(dòng)化程度高、節(jié)能潛力大、提高安全系數(shù)、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、價(jià)格低的新型測(cè)控裝置。要求節(jié)約率達(dá)到百分之5以上,裝置投資的回收期在1年以?xún)?nèi),采暖鍋爐為3年以?xún)?nèi)。如小型鏈條式工業(yè)鍋爐用的是新型測(cè)控裝置。因此這個(gè)課題有現(xiàn)實(shí)的意義且市場(chǎng)的前景良好。鍋爐微機(jī)控制,是近年來(lái)新開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù),它是微型計(jì)算機(jī)軟件、硬件、自動(dòng)控制、鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物,工業(yè)鍋爐采用的是微機(jī)控制和原有的儀表控制,微機(jī)控制有以下明顯優(yōu)勢(shì):直觀而集中的顯示鍋爐各運(yùn)行參數(shù),能顯示液位、壓力、溫度狀態(tài)。在運(yùn)行中可以隨時(shí)方便的修改各種各樣的運(yùn)行參數(shù)的控制值,并修改系統(tǒng)的控制參數(shù),可以方便的改變液位、壓力、溫度的上限、下限。提高鍋爐的熱效率,采用計(jì)算機(jī)控制后熱效率可以比以前提高百分之5到百分之10,據(jù)統(tǒng)計(jì),120噸的鍋爐,全年平均負(fù)荷為百分之70左右,以平均熱效率提高百分之5計(jì)算,全年節(jié)約800噸。鍋爐系統(tǒng)中包含鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和給水泵等大功率電動(dòng)機(jī),由于鍋爐本身特性和選型的因素,這些風(fēng)機(jī)大部分不會(huì)滿(mǎn)負(fù)荷輸出的,原有的方式采用閥門(mén)和擋板控制流量,浪費(fèi)非常嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和給水泵進(jìn)行微機(jī)控制可以平均節(jié)電達(dá)到百分之30到百分之40左右。作為鍋爐控制系統(tǒng)裝置,其主要任務(wù)是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,減少勞動(dòng)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用計(jì)算機(jī)控制的鍋爐系統(tǒng)有十分周到的安全機(jī)制,可以置多點(diǎn)的聲光報(bào)警和自動(dòng)連鎖停爐,杜絕人為疏忽造成的重大事故。綜合以上的種種優(yōu)點(diǎn)可以預(yù)見(jiàn)采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是行業(yè)的大勢(shì)所趨。單片機(jī)是在一塊芯片上集成了一片微型計(jì)算機(jī)所需的CPU、存儲(chǔ)器、輸入、輸出等部件。單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái),性能不斷提高和完善,體積小、速度快、功耗低的特點(diǎn)使它的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。一般,工業(yè)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境差,干擾強(qiáng),利用單片機(jī)控制就能克服這些缺點(diǎn),因此單片機(jī)在控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,使用單片機(jī)控制鍋爐是很好的選擇。1.2國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀目前我國(guó)在單片機(jī)測(cè)控裝置研究、生產(chǎn)、應(yīng)用中,取得了很大的成績(jī),總結(jié)了很多經(jīng)驗(yàn),但是各行業(yè)仍處于發(fā)展期,經(jīng)調(diào)查,更多科研究所在這方面開(kāi)展的工作更看重的是理論和算法,數(shù)年來(lái)這方面的研究的論文較多,著重生產(chǎn)實(shí)際的很少。在上海,新型的單片機(jī)測(cè)控裝置與系統(tǒng)研究的生產(chǎn)基礎(chǔ)較雄厚,在生產(chǎn)過(guò)程中需要新型的測(cè)控裝置與系統(tǒng),因此在不斷的努力研究與開(kāi)發(fā)。上海的工程技術(shù)研究人員更著重的是生產(chǎn)實(shí)際研究,對(duì)理論、算法和成果的論文較少;深圳在研制新型的測(cè)控裝置與系統(tǒng)領(lǐng)域也比較有成就,盡管與其他國(guó)家比較尚有差距,但是,深圳的高校、研究院所的最大的特點(diǎn)就是實(shí)際,與生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目無(wú)關(guān)的問(wèn)題基本不去考慮,主要考慮選取什么材料,測(cè)控什么物理量,優(yōu)點(diǎn)是什么,與機(jī)器設(shè)備的通訊接口等等。一些發(fā)達(dá)國(guó)家在單片機(jī)新型系統(tǒng)研究、制造和應(yīng)用上,已積累了很多經(jīng)驗(yàn),奠定了基礎(chǔ),進(jìn)入了國(guó)際市場(chǎng)。我國(guó)在新型測(cè)控裝置與系統(tǒng)研究、制造、應(yīng)用和經(jīng)驗(yàn)上,與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在差距,但是我國(guó)的研究人員已經(jīng)克服很多困難,并在不斷的摸索中前進(jìn),有望在相關(guān)領(lǐng)域趕上甚至超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)水平,這是發(fā)展趨勢(shì)。1.3使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)鍋爐控制的優(yōu)點(diǎn)使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)鍋爐液位控制具有較高的實(shí)用價(jià)值和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。能更好地對(duì)鍋爐進(jìn)行自動(dòng)化控制,測(cè)量溫度時(shí)采取光電耦合器,實(shí)現(xiàn)光電隔離,避免了工作人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)操控,方便了人員對(duì)液位系統(tǒng)的控制,控制方便且系統(tǒng)穩(wěn)定性能好；采用壓力傳感器對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)控，可簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)性能也更穩(wěn)定；單片機(jī)不僅有體積小，安裝方便，功能較齊全等優(yōu)點(diǎn)，而且有很高的性?xún)r(jià)比，應(yīng)用前景廣，同時(shí)有助于發(fā)現(xiàn)可能存在的故障，通過(guò)微機(jī)實(shí)現(xiàn)蒸汽與給水系統(tǒng)的自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)，將保證鍋爐正常供氣供暖，維持穩(wěn)定系統(tǒng)，保證安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文就是采用AT89C52單片機(jī)為核心芯片的一種鍋爐控制系統(tǒng)，具有較高的實(shí)用價(jià)值和優(yōu)越性。本系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)相比大大降低了使用成本,提高了控制運(yùn)行速度。根據(jù)仿真模擬運(yùn)行的結(jié)果表明,該系統(tǒng)能很好的克服“假水位”現(xiàn)象,將鍋爐控制在給定要求的范圍內(nèi),對(duì)壓力不足和壓力過(guò)大進(jìn)行安全報(bào)警,穩(wěn)定性能好,容易操作和控制,保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。第2章鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案2.1控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)為核心的溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)以及水位控制系統(tǒng)，具體的技術(shù)指標(biāo)如下：恒溫溫度控制在0-100℃之間，連續(xù)可調(diào)，誤差在±0.5℃之內(nèi)。LED實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)溫度，用鍵盤(pán)輸入設(shè)定的溫度。水位過(guò)高或過(guò)低時(shí)報(bào)警提示。具有供暖、熱水、定時(shí)啟動(dòng)等功能。漏電、超溫、及報(bào)警功能。壓力范圍及誤差：0～2.5MPa；誤差：≤0.02MPa。本文需要完成以下工作：詳細(xì)分析課題任務(wù)，設(shè)計(jì)鍵盤(pán)電路，單片機(jī)系統(tǒng)，顯示電路，溫度檢測(cè)電路，水位檢測(cè)電路，壓力檢測(cè)電路，報(bào)警電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換等系統(tǒng)。然后根據(jù)課題任務(wù)的要求設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)的硬件原理圖和軟件，并進(jìn)行仿真調(diào)試。2.2控制系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)介及系統(tǒng)框圖整個(gè)控制系統(tǒng)主要由CPU主板繼電器分板以及控制面板組成以及控制面板組成CPU。主板實(shí)現(xiàn)溫度的采集、處理，水位的檢測(cè)、電源的監(jiān)視及報(bào)警電路等功能。繼電器板用于完成功能的切換及顯示功能。CPU主板如圖2.1所示。圖2.1CPU主板硬件框圖傳感器一般輸出的為模擬量，需要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能夠接收的數(shù)字信號(hào)，若模擬信號(hào)太弱，還需經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器放大信號(hào)。鍵盤(pán)輸入的是系統(tǒng)參數(shù)的上、下限極限值，若檢測(cè)到的信號(hào)值出現(xiàn)不在此極限區(qū)間的情況，單片機(jī)就會(huì)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器產(chǎn)生報(bào)警，此時(shí)就需要執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制室內(nèi)環(huán)境相應(yīng)的改變，使得環(huán)境參數(shù)重新回到理想?yún)^(qū)間。2.3研究方案及預(yù)期結(jié)果本設(shè)計(jì)是采用單片機(jī)為核心芯片,及其相關(guān)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的鍋爐液位控制系統(tǒng),在用液位傳感器測(cè)液位的同時(shí),又用光電式隔離器和壓力傳感器對(duì)鍋爐的溫度和壓力進(jìn)行檢測(cè)，CPU循環(huán)檢測(cè)傳感器輸出狀態(tài),并用LED顯示示液位高度,檢測(cè)液位、溫度和壓力等數(shù)據(jù),實(shí)施報(bào)警安全提示,當(dāng)鍋爐液位低于用戶(hù)設(shè)定的值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)泵上水,當(dāng)水位到達(dá)設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉水泵。2.3.1系統(tǒng)硬件總體方案系統(tǒng)的原理是通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809傳到單片機(jī)中,在通過(guò)6位七段LED顯示器顯示出液位的四種狀態(tài)及報(bào)警安全提示。用LED顯示是因?yàn)樗哂酗@示清晰、亮度高、使用電壓低、光電轉(zhuǎn)換效能高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，根據(jù)當(dāng)前的液位值和用戶(hù)設(shè)定的水位決定是否進(jìn)行開(kāi)、關(guān)水泵,需要是否開(kāi)啟和關(guān)閉驅(qū)動(dòng)閥門(mén)的電動(dòng)機(jī)。本設(shè)計(jì)運(yùn)用了多種傳感器,在使用液位傳感器測(cè)液位的同時(shí),我還選用了光電式傳感器和壓電式傳感器來(lái)對(duì)鍋爐的溫度和壓力進(jìn)行測(cè)量,因?yàn)槲覀兯岬降腻仩t常用于供暖,所以溫度的檢測(cè)很重要,至于選用壓力傳感器主要是出于安全考慮的,壓力過(guò)大有可能對(duì)鍋爐造成損害甚至造成爆炸,壓力過(guò)低會(huì)導(dǎo)致鍋爐控制系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。所以我在第三章著重介紹了這些傳感器。2.3.2軟件總體方案水位檢測(cè)是通過(guò)四對(duì)高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器分別安裝在四個(gè)不同的位置，由上至下四個(gè)輸出端口分別接單片機(jī)的I/O口，實(shí)時(shí)對(duì)鍋爐里的水位進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)水位到達(dá)某一光敏三極管的位置時(shí)，其輸出端口就向單片機(jī)輸出高電平；當(dāng)水位低于此光敏三極管的位置時(shí)，其輸出端口就向單片機(jī)輸出低電平。由上至下的第一個(gè)位置為水位上限報(bào)警線(xiàn)，即當(dāng)水位高于此位置時(shí)，開(kāi)水閥控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒工作人員注意，加水電磁閥有可能出故障；第二個(gè)位置是自動(dòng)停止加水線(xiàn)，即當(dāng)水位高于此位置時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉加水電磁閥，停止加水；第三個(gè)位置是自動(dòng)加水線(xiàn)，即當(dāng)水位低于此位置時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)接通加水電磁閥，開(kāi)水加水；第四個(gè)位置是水位下限報(bào)警線(xiàn)，即當(dāng)水位低于此位置時(shí)，開(kāi)水房控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒工作人員注意，加水電磁閥可能出故障。本系統(tǒng)所使用的傳感器性能穩(wěn)定,測(cè)量準(zhǔn)確,大大簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)安裝,具有較高的性?xún)r(jià)比,有較大的工程應(yīng)用價(jià)值,而且利用計(jì)算機(jī)與組態(tài)軟件技術(shù)對(duì)鍋爐生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制有著重要的意義。其優(yōu)越性主要在于：首先，通過(guò)對(duì)鍋爐燃燒過(guò)程進(jìn)行有效控制，使燃燒在充分的情況下進(jìn)行，可以提高燃燒效率。由于工業(yè)鍋爐耗煤量大，燃燒熱效率每提高1％都會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。其次，鍋爐控制過(guò)程的自動(dòng)化處理以及監(jiān)控軟件良好的人機(jī)界面，操作人員在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上能根據(jù)控制效果及時(shí)修正運(yùn)行參數(shù)，這樣能有效地減少工人的疲勞和失誤，提高生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)性、安全性。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用的普及、可靠性的提高及價(jià)格的下降，工業(yè)鍋爐的微機(jī)控制必將得到更加廣泛的應(yīng)用。2.3.3設(shè)計(jì)的研究進(jìn)程本設(shè)計(jì)三章對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件分析,主要介紹了本設(shè)計(jì)所使用的核心芯片AT89C51,重要對(duì)其端口進(jìn)行介紹,介紹其功能與用途,還介紹了溫度傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC0809、執(zhí)行設(shè)備、LED顯示和報(bào)警裝置,介紹了他們的原理、結(jié)構(gòu)和電路連接。我著重介紹了本設(shè)計(jì)所使用的單片機(jī)和傳感器,單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，傳感器的性能在整個(gè)系統(tǒng)中起著非常重要的作用,尤其對(duì)檢測(cè)精確度起著重要的作用,在其中我重點(diǎn)介紹了溫度傳感器,光電式傳感器和壓電式傳感器。第四章我介紹了整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。第3章鍋爐控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)電路選擇圖3.1系統(tǒng)總框圖硬件元器件的選擇，必須考慮到功能的實(shí)現(xiàn)、器件的適時(shí)性、價(jià)格和通用性等幾個(gè)方面。在電路的設(shè)計(jì)中，在實(shí)現(xiàn)所要求功能的基礎(chǔ)上，盡量使電路簡(jiǎn)單。計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生加快了人類(lèi)改造世界的步伐，但是它畢竟體積龐大。單片機(jī)（微控制器）就是在這種情況下誕生的。微控制器，亦稱(chēng)單片機(jī)或者單片微型計(jì)算機(jī)。它是把中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、輸入/輸出端口(1/0)等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按照工業(yè)控制的要求設(shè)計(jì)的，在智能控制系統(tǒng)中，微控制器得到了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)目前己被廣泛地應(yīng)用于家電、醫(yī)療、儀器儀表、工業(yè)自動(dòng)化、航空航天等領(lǐng)域。市場(chǎng)上比較流行的單片機(jī)種類(lèi)主要有Intel公司、Atmel公司和Philip公司的8051系列單片機(jī)，Motorola公司的M6800系列單片機(jī)，Intel公司的MCS96系列單片機(jī),Microchip公司的PIC系列單片機(jī)等。各個(gè)系列的單片機(jī)各有所長(zhǎng)，在處理速度、穩(wěn)定性、I/O能力、功耗、功能、價(jià)格等方面各有優(yōu)劣。這些種類(lèi)繁多的單片機(jī)家族，給我們單片機(jī)的選擇也提供了很大的余地。本設(shè)計(jì)選用AT89C52單片機(jī)，它是一種低功耗、低價(jià)格，高性能8位微處理器。3.1.1AT89C52的特點(diǎn)與性能AT89C52是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。AT89C52系列單片機(jī)主要性能參數(shù)如下：與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容8k字節(jié)可重擦寫(xiě)Flash閃速存儲(chǔ)器1000次擦寫(xiě)周期全靜態(tài)操作：0Hz-24MHz三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器256字節(jié)內(nèi)部RAM32個(gè)可編程I/O口線(xiàn)3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器8個(gè)中斷源可編程串行UART通道低功耗空閑和掉電模式。AT89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線(xiàn)，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。3.1.2AT89C52的引腳功能與編程引腳功能說(shuō)明如圖3.2：Vcc：電源電壓GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，對(duì)端口P0寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用，在訪(fǎng)問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。圖3.2AT89C52單片機(jī)封裝圖P1口：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX），參見(jiàn)表1。引腳號(hào)功能特性P1.0T2(定時(shí)\計(jì)數(shù)器2外部計(jì)數(shù)脈沖輸入),時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)\計(jì)數(shù)器2捕獲\重裝載觸發(fā)和方向控制表1Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口P2寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪(fǎng)問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX@RI指令）時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)P3口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般的I/O口線(xiàn)外，更重要的用途是它的第二功能，如表2所示：表2引腳P3口的第二功能端口引腳號(hào)第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INTO（外中斷0）P3.3/INT1（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）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）此外，P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效。PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。此期間，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP：外部訪(fǎng)問(wèn)允許。欲使CPU僅訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H—FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。AT89C52的存儲(chǔ)器中斷寄存器：AT89C52有6個(gè)中斷源，2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，IE寄存器控制各中斷位，IP寄存器中6個(gè)中斷源的每一個(gè)可定為2個(gè)優(yōu)先級(jí)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：AT89C52有256個(gè)字節(jié)的內(nèi)部RAM，80H-FFH高128個(gè)字節(jié)與特殊功能寄存器（SFR）地址是重疊的，也就是高128字節(jié)的RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它們是分開(kāi)的。當(dāng)一條指令訪(fǎng)問(wèn)7FH以上的內(nèi)部地址單元時(shí)，指令中使用的尋址方式是不同的，也即尋址方式?jīng)Q定是訪(fǎng)問(wèn)高128字節(jié)RAM還是訪(fǎng)問(wèn)特殊功能寄存器。如果指令是直接尋址方式則為訪(fǎng)問(wèn)特殊功能寄存器。例如，下面的直接尋址指令訪(fǎng)問(wèn)特殊功能寄存器0A0H（即P2口）地址單元。MOV0A0H，#data間接尋址指令訪(fǎng)問(wèn)高128字節(jié)RAM，例如，下面的間接尋址指令中，R0的內(nèi)容為0A0H，則訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)字節(jié)地址為0A0H，而不是P2口（0A0H）。MOV@R0，#data堆棧操作也是間接尋址方式，所以，高128位數(shù)據(jù)RAM亦可作為堆棧區(qū)使用。定時(shí)器0和定時(shí)器1：AT89C52的定時(shí)器0和定時(shí)器1的工作方式與AT89C51的相同。定時(shí)器2：定時(shí)器2是一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。它既可當(dāng)定時(shí)器使用，也可作為外部事件計(jì)數(shù)器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON的C/T2位選擇。定時(shí)器2有三種工作方式：捕獲方式，自動(dòng)重裝載（向上或向下計(jì)數(shù)）方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由T2CON的控制位來(lái)選擇。波特率發(fā)生器：當(dāng)T2CON中的TCLK和RCLK置位時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器2作為波特率發(fā)生器使用。如果定時(shí)/計(jì)數(shù)器2作為發(fā)送器或接收器，其發(fā)送和接收的波特率可以是不同的，定時(shí)器1用于其它功能。若RCLK和TCLK置位，則定時(shí)器2工作于波特率發(fā)生器方式。波特率發(fā)生器的方式與自動(dòng)重裝載方式相仿，在此方式下，TH2翻轉(zhuǎn)使定時(shí)器2的寄存器用RCAP2H和RCAP2L中的16位數(shù)值重新裝載，該數(shù)值由軟件設(shè)置。中斷：AT89C52共有6個(gè)中斷向量：兩個(gè)外中斷（INT0和INT1），3個(gè)定時(shí)器中斷（定時(shí)器0、1、2）和串行口中斷。這些中斷源可通過(guò)分別設(shè)置專(zhuān)用寄存器IE的置位或清0來(lái)控制每一個(gè)中斷的允許或禁止。IE也有一個(gè)總禁止位EA，它能控制所有中斷的允許或禁止。定時(shí)器2的中斷是由T2CON中的TF2和EXF2邏輯或產(chǎn)生的，當(dāng)轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，這些標(biāo)志位不能被硬件清除，事實(shí)上，服務(wù)程序需確定是TF2或EXF2產(chǎn)生中斷，而由軟件清除中斷標(biāo)志位。定時(shí)器0和定時(shí)器1的標(biāo)志位TF0和TF1在定時(shí)器溢出那個(gè)機(jī)器周期的S5P2狀態(tài)置位，而會(huì)在下一個(gè)機(jī)器周期才查詢(xún)到該中斷標(biāo)志。然而，定時(shí)器2的標(biāo)志位TF2在定時(shí)器溢出的那個(gè)機(jī)器周期的S2P2狀態(tài)置位，并在同一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)查詢(xún)到該標(biāo)志。Flash存儲(chǔ)器的編程：AT89C52單片機(jī)內(nèi)部有8k字節(jié)的FlashPEROM，這個(gè)Flash存儲(chǔ)陣列出廠(chǎng)時(shí)已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲(chǔ)單元的內(nèi)容均為FFH），用戶(hù)隨時(shí)可對(duì)其進(jìn)行編程。編程接口可接收高電壓（+12V）或低電壓（Vcc）的允許編程信號(hào)。低電壓編程模式適合于用戶(hù)在線(xiàn)編程系統(tǒng)，而高電壓編程模式可與通用EPROM編程器兼容。AT89C52單片機(jī)中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電壓編程方式，用戶(hù)可從芯片上的型號(hào)和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息，見(jiàn)表3。表3頂面標(biāo)記及簽名字節(jié)Vpp=12VVpp=5V頂面標(biāo)記AT89C52XxxxyywwAT89C52xxxx-5yyww簽名字節(jié)(030H)=1EH(031H)=52H(032H)=FFH(030H)=1EH(031H)=52H(032H)=05HAT89C52的程序存儲(chǔ)器陣列是采用字節(jié)寫(xiě)入方式編程的，每次寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)，要對(duì)整個(gè)芯片內(nèi)的PEROM程序存儲(chǔ)器寫(xiě)入一個(gè)非空字節(jié)，必須使用片擦除的方式將整個(gè)存儲(chǔ)器的內(nèi)容清除。圖3.3AT89C52編程電路程程序序校驗(yàn)：如果加密位LB1、LB2沒(méi)有進(jìn)行編程，則代碼數(shù)據(jù)可通過(guò)地址和數(shù)據(jù)線(xiàn)讀回原編寫(xiě)的數(shù)據(jù)，采用如圖3.3的電路。加密位不可直接校驗(yàn)，加密位的校驗(yàn)可通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)器的校驗(yàn)和寫(xiě)入狀態(tài)來(lái)驗(yàn)證。編程方法：在地址線(xiàn)上加上要編程單元的地址信號(hào)。在數(shù)據(jù)線(xiàn)上加上要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)字節(jié)。激活相應(yīng)的控制信號(hào)。在高電壓編程方式時(shí)，將EA/Vpp端加上+12V編程電壓。每對(duì)Flash存儲(chǔ)陣列寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)或每寫(xiě)入一個(gè)程序加密位，加上一個(gè)ALE/PROG編程脈沖。每個(gè)字節(jié)寫(xiě)入周期是自身定時(shí)的，通常約為1.5ms。重復(fù)1—5步驟，改變編程單元的地址和寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，直到全部文件編程結(jié)束。Ready/Busy：字節(jié)編程的進(jìn)度可通過(guò)“RDY/BSY輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)，編程期間，ALE變?yōu)楦唠娖健癏”后，P3.4（RDY/BSY）端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。編程完成后，P3.4變?yōu)楦唠娖奖硎緶?zhǔn)備就緒狀態(tài)。芯片擦除：利用控制信號(hào)的正確組合并保持ALE/PROG引腳10mS的低電平脈沖寬度即可將PEROM陣列（4k字節(jié)）和三個(gè)加密位整片擦除，代碼陣列在片擦除操作中將任何非空單元寫(xiě)入“1”3.2鍋爐儲(chǔ)水溫度采集及補(bǔ)償電路為了達(dá)到測(cè)量高精度的要求,選用溫度傳感器AD590,AD590具有較高精度和重復(fù)性(重復(fù)性?xún)?yōu)于0．1℃,其良好的非線(xiàn)形可以保證優(yōu)于0．1℃的測(cè)量精度,利用其重復(fù)性較好的特點(diǎn),通過(guò)非線(xiàn)形補(bǔ)償,可以達(dá)到0.1℃測(cè)量精度.)超低溫漂移高精度運(yùn)算放大器將溫度一電壓信號(hào)進(jìn)行放大,便于A／D進(jìn)行轉(zhuǎn)換,以提高溫度采集電路的可靠性。AD590是電流型的集成溫度傳感器，AD590是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：流過(guò)器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文）度數(shù)，即：

=1mA/K（3-1）如（3-1）式中：-流過(guò)器件（AD590）的電流，單位mA;T-熱力學(xué)溫度，單位K。AD590的測(cè)溫范圍為-55℃～+150℃。AD590的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V～6V范圍變化，電流變化1mA，相當(dāng)于溫度變化1K。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)被損壞。輸出電阻為710MW。精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線(xiàn)性誤差為±0.3℃。由于AD590精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線(xiàn)性好，常用于測(cè)溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場(chǎng)合?？紤]到本系統(tǒng)的測(cè)溫范圍（0~100攝氏度）的特點(diǎn)，故選用AD590作為測(cè)溫元件。在實(shí)際應(yīng)用中獲得了良好的效果。AD590測(cè)量的是開(kāi)氏溫度，需要補(bǔ)償城攝氏溫度，且有傳感器過(guò)來(lái)的電壓信號(hào)較弱，需要放大后送入AD590溫度補(bǔ)償電路如圖3.4所示。圖3.4AD590溫度補(bǔ)償電路圖中，AD590輸出的電流信號(hào)經(jīng)（本系統(tǒng)取值為=10K）轉(zhuǎn)換成了10mV/℃的電壓輸出信號(hào)，,，，，，等構(gòu)成了溫度補(bǔ)償電路，調(diào)節(jié)使0℃時(shí)的電壓輸出=0，,,,構(gòu)成了放大電路其當(dāng)打倍數(shù)為根據(jù)測(cè)量溫度范圍不同，調(diào)節(jié)電位器得到不同的放大倍數(shù)以防止放大器飽和。3.3室內(nèi)供暖溫度采集電路圖3.5溫度采集電路如圖3.5，室內(nèi)溫度采集電路原理如鍋爐才睡溫度補(bǔ)償電路相似。都是一AD590作為溫度采集元件對(duì)室溫進(jìn)行采集，有調(diào)零放大的作用，再通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC0809進(jìn)行溫度電流信號(hào)轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到采集溫度，調(diào)控水溫的效果。其中放大器有把信號(hào)爭(zhēng)強(qiáng)和調(diào)節(jié)電流正反向的作用，都可以達(dá)到系統(tǒng)所要求的精度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度的控制。3.4缺水保護(hù)電路缺水保護(hù)電路原理圖如圖3.6所示，當(dāng)鍋爐缺水時(shí)，若不及時(shí)切斷電源就會(huì)損壞加熱器甚至發(fā)生事故，系統(tǒng)設(shè)置了缺水自動(dòng)保護(hù)電路，當(dāng)不缺水時(shí)，達(dá)林頓管G1導(dǎo)通，則使得光電藕合器的輸出高電平，74LS06A輸出為低電平，系統(tǒng)正常工作，當(dāng)鍋爐缺水時(shí)，即水位低于A點(diǎn)，水位傳感器的A,B倆點(diǎn)斷開(kāi)，達(dá)林頓管不通，光耦斷開(kāi)，74LS06A輸出高電平，此高電平信號(hào)去繼電器板以斷開(kāi)SSR的電源，保證了人身安全，當(dāng)發(fā)生漏電時(shí)，產(chǎn)生的高電平信號(hào)同時(shí)還進(jìn)行了聲光報(bào)警以通知用戶(hù)采取緊急措施。圖3.6缺水保護(hù)電路3.5漏電及水過(guò)熱保護(hù)電路圖3.7漏電及過(guò)水位保護(hù)電路漏電及過(guò)水位保護(hù)電路如圖3.7所示，加熱器是否漏電直接關(guān)系到用戶(hù)的人身安全問(wèn)題，本系統(tǒng)采用了雙重保護(hù)。一是直接在加熱器的主電路中串接漏電斷路器。二是在控制電路中設(shè)計(jì)了漏電保護(hù)電路，當(dāng)有漏電發(fā)生時(shí)，通過(guò)電位器W1，運(yùn)放TL084輸出電壓信號(hào)，若此電壓信號(hào)大于負(fù)端的電壓參考值時(shí)，比較器LM393輸出高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)直接連向繼電器板，通過(guò)中間繼電器切斷SSR的+5V電源，從而使加熱信號(hào)與220V交流電源斷開(kāi)，本系統(tǒng)能夠保護(hù)只要漏電流ID>10mA時(shí)，即可迅速切斷主電路，從而保證了人身安全，當(dāng)發(fā)生漏電時(shí)，產(chǎn)生的高電平信號(hào)同時(shí)還進(jìn)行聲光報(bào)警以通知用戶(hù)采取緊急措施。為了保證鍋爐中的水不至于沸騰，本系統(tǒng)限定水溫不應(yīng)大于100攝氏度。當(dāng)微機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)到水溫高于100攝氏度時(shí)，馬上發(fā)出一高電平到74LS32的輸入端，通過(guò)中間繼電器立即切斷加熱器電源，同時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，帶用戶(hù)排除故障后，人工按動(dòng)復(fù)位鍵使系統(tǒng)重新投入正常的運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)計(jì)系統(tǒng)正常工作時(shí)，水不會(huì)過(guò)熱。3.6顯示電路的設(shè)計(jì)圖3.8顯示電路74HC595不僅可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管,而且能夠用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED顯示器。在I/O口較為緊張的情況下,對(duì)產(chǎn)品的體積要求不高,并且希望降低成本時(shí),采用這種方案較為理想。74HC595芯片是一種串入并出的芯片,在電子顯示屏制作當(dāng)中有廣泛的應(yīng)用。LED數(shù)碼管簡(jiǎn)介發(fā)光二極管LED是能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的發(fā)光器件，7段LED數(shù)碼管則是在一定形狀的絕緣材料上，利用單只LED組合排列成的“8”字型，分別引出它們的電極，點(diǎn)亮相應(yīng)的筆段來(lái)顯示出0-9的數(shù)字。LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)與特性L(fǎng)ED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類(lèi)，了解這些特性，對(duì)編程是很重要的，不同類(lèi)型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管的外形及內(nèi)部電路如圖3.9所示，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是電源極性不同。將多只LED的陰極連在一起即為共陰式，而將多只LED的陽(yáng)極連在一起即為共陽(yáng)式。以共陰式為例，若把陰極接地，在相應(yīng)段的陽(yáng)極接上正電源，該段即會(huì)發(fā)光。

圖3.9數(shù)碼管外形和內(nèi)部電路LED數(shù)碼管的主要特點(diǎn)如下：能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動(dòng)發(fā)光，能與CMOS、TTL電路兼容；發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短(<0.1μs)，高頻特性好，單色性好，亮度高；體積小，重量輕，抗沖擊性能好；壽命長(zhǎng)，使用壽命在10萬(wàn)小時(shí)以上，甚至可達(dá)100萬(wàn)小時(shí)，成本低。LED數(shù)碼管被廣泛用作數(shù)字儀器儀表、數(shù)控裝置、計(jì)算機(jī)的數(shù)顯器件。LED數(shù)碼管中各段發(fā)光二極管的伏安特性和普通二極管類(lèi)似，只是正向壓降較大，正向電阻也較大。在一定范圍內(nèi)，其正向電流與發(fā)光亮度成正比。由于常規(guī)的數(shù)碼管用電電流只有1～2mA，最大極限電流也只有10～30mA，所以它的輸入端在5V電源或高于TTL高電平(3.5V)的電路信號(hào)相接時(shí)，一定要串加限流電阻，以免損壞器件。74HC595是具有8位移位寄存器和一個(gè)存儲(chǔ)器，三態(tài)輸出功能。移位寄存器和存儲(chǔ)器是分別的時(shí)鐘。數(shù)據(jù)在SHCP的上升沿輸入，在STCP的上升沿進(jìn)入到存儲(chǔ)寄存器中去。如果兩個(gè)時(shí)鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲(chǔ)寄存器早一個(gè)脈沖。移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入（DS），和一個(gè)串行輸出（Q7’），和一個(gè)異步的低電平復(fù)位（MR），存儲(chǔ)寄存器有一個(gè)并行8位的，具備三態(tài)的總線(xiàn)輸出，當(dāng)使能OE時(shí)（為低電平），存儲(chǔ)寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線(xiàn)。Arduino采用的ATmega168芯片帶12個(gè)數(shù)字I/O管腳，其中每個(gè)都可以對(duì)一個(gè)數(shù)字量進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)類(lèi)似于點(diǎn)亮一個(gè)發(fā)光二極管這樣的功能。在實(shí)際的工程應(yīng)用里，有時(shí)我們可能會(huì)遇到需要對(duì)更多的數(shù)字量進(jìn)行控制的場(chǎng)合，比如同時(shí)控制16個(gè)發(fā)光二極管，這時(shí)Arduino自帶的數(shù)字I/O管腳就不夠用了，必須進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)展。其中一種可行的辦法就是借助74HC595這樣一個(gè)8位串入并出移位寄存器，這個(gè)芯片能夠多個(gè)級(jí)連起來(lái)一起使用，因此理論上能夠通過(guò)Arduino上有限的幾個(gè)管腳（最少三個(gè)）產(chǎn)生任意多個(gè)的數(shù)字輸出。Arduino上有限的幾個(gè)管腳（最少三個(gè)）產(chǎn)生任意多個(gè)的數(shù)字輸出。74HC595同數(shù)據(jù)相關(guān)的引腳可以分為三類(lèi)：DS：串行數(shù)據(jù)輸入，接Arduino的某個(gè)數(shù)字I/O引腳。Q0~Q7：8位并行數(shù)據(jù)輸出，可以直接控制七段數(shù)碼管的8個(gè)引腳。Q7′：級(jí)聯(lián)輸出端，與下一個(gè)74HC595的DS相連，實(shí)現(xiàn)多個(gè)芯片之間的級(jí)聯(lián)。74HC595同控制相關(guān)的引腳一共有四個(gè)：SRCLK：移位寄存器的時(shí)鐘輸入。上升沿時(shí)移位寄存器中的數(shù)據(jù)依次移動(dòng)一位，即Q0中的數(shù)據(jù)移到Q1中，Q1中的數(shù)據(jù)移到Q2中，依次類(lèi)推；下降沿時(shí)移位寄存器中的數(shù)據(jù)保持不變。

RCLK：存儲(chǔ)寄存器的時(shí)鐘輸入。上升沿時(shí)移位寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)入存儲(chǔ)寄存器，下降沿時(shí)存儲(chǔ)寄存器中的數(shù)據(jù)保持不變。應(yīng)用時(shí)通常將ST_CP置為低點(diǎn)平，移位結(jié)束后再在ST_CP端產(chǎn)生一個(gè)正脈沖更新顯示數(shù)據(jù)。：重置（RESET），低電平時(shí)將移位寄存器中的數(shù)據(jù)清零，應(yīng)用時(shí)通常將它直接連高電平（VCC）。E：輸出允許，高電平時(shí)禁止輸出（高阻態(tài)）。引腳不緊張的情況下可以用Arduino的一個(gè)引腳來(lái)控制它，這樣可以很方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅的效果。實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以將它直接連低電平（GND）。單片機(jī)與74LS595(8位輸出鎖存移位寄存器)的使用方法：74LS595的數(shù)據(jù)端：QA--QH:八位并行輸出端，可以直接控制數(shù)碼管的8個(gè)段。QH':級(jí)聯(lián)輸出端。我將它接下一個(gè)595的SI端。SI:串行數(shù)據(jù)輸入端。74LS595的控制端說(shuō)明：(10腳):低點(diǎn)平時(shí)將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。通常我將它接Vcc。SRCLK(11腳)：上升沿時(shí)數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。QA-->QB-->QC-->...-->QH；下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變。（脈沖寬度：5V時(shí)，大于幾十納秒就行了。我通常都選微秒級(jí)）RCLK(12腳)：上升沿時(shí)移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，下降沿時(shí)存儲(chǔ)寄存器數(shù)據(jù)不變。通常我將RCK置為低電平，當(dāng)移位結(jié)束后，在RCK端產(chǎn)生一個(gè)正脈沖（5V時(shí)，大于幾十納秒就行了。我通常都選微秒級(jí)），更新顯示數(shù)據(jù)。E(13腳):高電平時(shí)禁止輸出（高阻態(tài)）。如果單片機(jī)的引腳不緊張，用一個(gè)引腳控制它，可以方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅效果。比通過(guò)數(shù)據(jù)端移位控制要省時(shí)省力。3.7鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)鍵盤(pán)是計(jì)算機(jī)不可缺少的輸入設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)的紐帶，借助鍵盤(pán)可以向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入程序、置數(shù)、送操作命令、控制程序的執(zhí)行走向等，所以應(yīng)用極為廣泛。面板上有7個(gè)薄膜按鍵，設(shè)定/運(yùn)行鍵用于控制系統(tǒng)處于控制狀態(tài)或設(shè)定狀態(tài)。在設(shè)定狀態(tài)下，用戶(hù)可以通過(guò)溫度的增減鍵來(lái)提高或降低供暖溫度或熱水溫度，還可以通過(guò)時(shí)間的增減鍵來(lái)設(shè)定定時(shí)開(kāi)啟的時(shí)間。供暖/熱水鍵用于設(shè)定系統(tǒng)處于供暖狀態(tài)或熱水狀態(tài)，另外還有一個(gè)復(fù)位鍵以進(jìn)行人工復(fù)位。操作面板上還設(shè)有報(bào)警指示燈和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈。4位顯示器用來(lái)顯示供暖溫度、熱水溫度或者定時(shí)開(kāi)啟時(shí)間。3.8A/D轉(zhuǎn)換電路ADC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模—數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。3.8.1ADC0809轉(zhuǎn)換器ADC0809概述主要特性8路輸入通道，8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs(時(shí)鐘為640kHz時(shí))，130μs（時(shí)鐘為500kHz時(shí)）單個(gè)＋5V電源供電模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點(diǎn)和滿(mǎn)刻度校準(zhǔn)。工作溫度范圍為-40～＋100攝氏度低功耗，約15mW。ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，它由8路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開(kāi)關(guān)樹(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近。3.8.2各引腳功能說(shuō)明ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖3.10所示。下面說(shuō)明各引腳功能。IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端。2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線(xiàn)，用于選通8路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。START：A／D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。EOC：A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出數(shù)字量。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，＋5V。GND：地。圖3.10ADC0809引腳圖3.8.3ADC0809工作過(guò)程描述首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A／D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線(xiàn)上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。定時(shí)傳送方式對(duì)于一種A/D轉(zhuǎn)換其來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128μs，相當(dāng)于6MHz的MCS-51單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。查詢(xún)方式A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢(xún)方式，測(cè)試EOC的狀態(tài)，即可卻只轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。中斷方式把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述那種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過(guò)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)，OE信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線(xiàn)，供單片機(jī)接受。3.9AT89C52與AT24C01A的接口設(shè)計(jì)由于CPU同一條總線(xiàn)上可尋址8個(gè)AT24C01A,各設(shè)備地址分別由A0，A1和A2來(lái)確定，此處僅需要一片AT24C01A，故設(shè)定其設(shè)備地址為000，即0號(hào)設(shè)備，所以A0，A1，A2都接地。當(dāng)SCK管腳上跳沿變化時(shí)，數(shù)據(jù)輸入到AT24C01A設(shè)備當(dāng)中去，當(dāng)SCK管腳下跳沿變化時(shí)，數(shù)據(jù)從AT24C01A輸出。AT24C01A是一雙線(xiàn)串行CMOS型可擦寫(xiě)的存儲(chǔ)器，主要用來(lái)存儲(chǔ)用戶(hù)的設(shè)定的室溫值、水溫值及定時(shí)開(kāi)啟的時(shí)間，即使突然停電，由于AT24C01A的記憶功能，來(lái)電后系統(tǒng)能按著原來(lái)設(shè)定值正常地運(yùn)行，極大地方便了用戶(hù)。3.10電源及繼電器板繼電器板上分別裝有供微機(jī)使用的專(zhuān)用開(kāi)關(guān)電源以及供模擬電路部分使用的專(zhuān)用電源模塊。在此板上還裝有倆個(gè)中間繼電器。3.10.1固態(tài)繼電器概述及特點(diǎn)固態(tài)繼電器是一種兩個(gè)接線(xiàn)端為輸入端，另兩個(gè)接線(xiàn)端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實(shí)現(xiàn)輸入輸出的電隔離。固態(tài)繼電器按負(fù)載電源類(lèi)型可分為交流型和直流型。按開(kāi)關(guān)型式可分為常開(kāi)型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。3.10.2固態(tài)繼電器主要參數(shù)與選用功率固態(tài)繼電器的特性參數(shù)包括輸入和輸出參數(shù)，下面以北京科通繼電器總廠(chǎng)生產(chǎn)的GX-10F繼電器為例，列出輸入、輸出參數(shù)，根據(jù)輸入電壓參數(shù)值大小，可確定工作電壓大小。如采用TTL或CMOS等邏輯電平控制時(shí)，最好采用有足夠帶載能力的低電平驅(qū)動(dòng)，并盡可能使“0”電平低于0.8V。如在噪聲很強(qiáng)的環(huán)境下工作，不能選用通、斷電壓值相差小的產(chǎn)品，必需選用通、斷電壓值相差大的產(chǎn)品，(如選接通電壓為8V或12V的產(chǎn)品)這樣不會(huì)因噪聲干擾而造成控制失靈。輸出參數(shù)的項(xiàng)目較多，現(xiàn)對(duì)主要幾個(gè)參數(shù)說(shuō)明如下：額定輸入電壓它是指定條件下能承受的穩(wěn)態(tài)阻性負(fù)載的最大允許電壓有效值。如果受控負(fù)載是非穩(wěn)態(tài)或非阻性的，必需考慮所選產(chǎn)品是否能承受工作狀態(tài)或條件變化時(shí)(冷熱轉(zhuǎn)換、靜動(dòng)轉(zhuǎn)換、感應(yīng)電勢(shì)、瞬態(tài)峰值電壓、變化周期等)所產(chǎn)生的最大合成電壓。例如負(fù)載為感性時(shí)，所選額定輸出電壓必須大于兩倍電源電壓值，而且所選產(chǎn)品的阻斷(擊穿)電壓應(yīng)高于負(fù)載電源電壓峰值的兩倍。如在電源電壓為交流220V、一般的小功率非阻性負(fù)載的情況下，建議選用額定電壓為400V—600V的SSR產(chǎn)品；但對(duì)于頻繁啟動(dòng)的單相或三相電機(jī)負(fù)載，建議選用額定電壓為660V—800V的SSR產(chǎn)品。額定輸出電流和浪涌電流額定輸出電流是指在給定條件下(環(huán)境溫度、額定電壓、功率因素、有無(wú)散熱器等)所能承受的電流最大的有效值。一般生產(chǎn)廠(chǎng)家都提供熱降額曲線(xiàn)。如周?chē)鷾囟壬仙瑧?yīng)按曲線(xiàn)作降額使用。浪涌電流是指在給定條件下(室溫、額定電壓、額定電流和持續(xù)的時(shí)間等)不會(huì)造成永久性損壞所允許的最大非重復(fù)性峰值電流。交流繼電器的浪涌電流為額定電流的5-10倍(一個(gè)周期)，直流產(chǎn)品為額定電流的1.5-5倍(一秒)。在選用時(shí)，如負(fù)載為穩(wěn)態(tài)阻性，SSR可全額或降額10%使用。對(duì)于電加熱器、接觸器等，初始接通瞬間出現(xiàn)的浪涌電流可達(dá)3倍的穩(wěn)態(tài)電流，因此，SSR降額20%-30%使用。對(duì)于白織燈類(lèi)負(fù)載，SSR應(yīng)按降額50%使用，并且還應(yīng)加上適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)電路。對(duì)于變壓器負(fù)載，所選產(chǎn)品的額定電流必須高于負(fù)載工作電流的兩倍。對(duì)于負(fù)載為感應(yīng)電機(jī)，所選SSR的額定電流值應(yīng)為電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電流的2—4倍，SSR的浪涌電流值應(yīng)為額定電流的10倍。固態(tài)繼電器對(duì)溫度的敏感性很強(qiáng)，工作溫度超過(guò)標(biāo)稱(chēng)值后，必須降熱或外加散熱器，例如額定電流為10A的JGX—10F產(chǎn)品，不加散熱器時(shí)的允許工作電流只有10A。固態(tài)繼電器選型先了解必要的條件控制電路的電源電壓，能提供的最大電流；被控制電路中的電壓和電流；被控電路需要幾組、什么形式的觸點(diǎn)。選用繼電器時(shí)，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)?？刂齐娐窇?yīng)能給繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩(wěn)定的。查閱有關(guān)資料確定使用條件后，可查找相關(guān)資料，找出需要的繼電器的型號(hào)和規(guī)格號(hào)。若手頭已有繼電器，可依據(jù)資料核對(duì)是否可以利用。最后考慮尺寸是否合適。注意器具的容積。若是用于一般用電器，除考慮機(jī)箱容積外，小型繼電器主要考慮電路板安裝布局。對(duì)于小型電器，如玩具、遙控裝置則應(yīng)選用超小型繼電器產(chǎn)品.繼電器選用線(xiàn)圈直流電壓為12V的。觸點(diǎn)額定電壓為交流220V，額定電流為5V可直接焊接在電路板上的小型中間繼電器。其中一個(gè)繼電器用于控制循環(huán)泵的啟停，另一個(gè)繼電器用來(lái)在緊急情況下切斷電源，以避免事故發(fā)生。3.11看門(mén)狗電路當(dāng)程序因受到干擾而彈飛到一個(gè)臨時(shí)構(gòu)成的死循環(huán)中時(shí)，系統(tǒng)將完全癱瘓。本系統(tǒng)采用MAX813L芯片構(gòu)成WATCHOG系統(tǒng)。在上電過(guò)程、瞬間電壓降壓和瞬間干擾脈沖時(shí)，WATCHOG電路都能正確地給出復(fù)位脈沖信號(hào)，使系統(tǒng)恢復(fù)正常的運(yùn)行狀態(tài)。MAX813L中具有看門(mén)狗計(jì)時(shí)器，若CPU在1.6內(nèi)不能觸發(fā)WDI，那么WDO則變低，RESET端發(fā)出復(fù)位脈沖使CPU復(fù)位，防止了由于意外干擾而引起的程序失控，保證了咕嚕的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。圖3.11看門(mén)狗電路MAX813L芯片及其工作原理MAX813L芯片特點(diǎn)加掉電以及供電電壓下降情況下的復(fù)位輸出復(fù)位脈沖寬度值200ms。獨(dú)立的看門(mén)狗輸出，如果看門(mén)狗輸入在1．6s內(nèi)未被觸發(fā)，其輸出將變?yōu)楦唠娖健?.25V門(mén)限值檢測(cè)器，用于電源故障報(bào)警、電池低電壓檢測(cè)或＋5V以外的電源。門(mén)限電壓為4.65V低電平有效的手動(dòng)復(fù)位輸入。8引腳DIP封裝。MAX813L的引腳及功能MAX813L芯片引腳排列見(jiàn)圖3.12圖3.12芯片引腳排列圖引腳功能及工作原理說(shuō)明手動(dòng)復(fù)位輸入端（）當(dāng)該端輸入低電平保持140ms以上，MAX813L就輸出復(fù)位信號(hào).該輸入端的最小輸入脈寬要求可以有效地消除開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)。與TTL/CMOS兼容。工作電源端（VCC）：接+5V電源。電源接地端（GND）：接0V參考電平。電源故障輸入端（PFI）當(dāng)該端輸入電壓低于1．25V時(shí)，5號(hào)引腳輸出端的信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖?。電源故障輸出端?電源正常時(shí)，保持高電平，電源電壓變低或掉電時(shí)，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?。看門(mén)狗信號(hào)輸入端（WDI）程序正常運(yùn)行時(shí)，必須在小于1．6s的時(shí)間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)，以清除芯片內(nèi)部的看門(mén)狗定時(shí)器。若超過(guò)1．6s該輸入端收不到脈沖信號(hào)，則內(nèi)部定時(shí)器溢出，8號(hào)引腳由高電平變?yōu)榈碗娖健?fù)位信號(hào)輸出端（RST）上電時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生200ms的復(fù)位脈沖；手動(dòng)復(fù)位端輸入低電平時(shí)，該端也產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)輸出。看門(mén)狗信號(hào)輸出端（）正常工作時(shí)輸出保持高電平，看門(mén)狗輸出時(shí)，該端輸出信號(hào)由高變?yōu)榈碗娖?。MAX813L典型電路設(shè)計(jì)基本工作原理工業(yè)環(huán)境中的干擾大多是以窄脈沖的形式出現(xiàn)，而最終造成微機(jī)系統(tǒng)故障的多數(shù)現(xiàn)象為“死機(jī)”。究其原因是CPU在執(zhí)行某條指令時(shí)，受干擾的沖擊，使它的操作碼或地址碼發(fā)生改變，致使該條指令出錯(cuò)。這時(shí)，CPU執(zhí)行隨機(jī)拼寫(xiě)的指令，甚至將操作數(shù)作為操作碼執(zhí)行，導(dǎo)致程序“跑飛”或進(jìn)入“死循環(huán)”。為使這種“跑飛”或進(jìn)入“死循環(huán)”的程序自動(dòng)恢復(fù)，重新正常工作，一種有效的辦法是采用硬件“看門(mén)狗”技術(shù)。用看門(mén)狗程序的運(yùn)行。若程序發(fā)生“死機(jī)”，則看門(mén)狗產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，引導(dǎo)單片機(jī)程序重新進(jìn)入正常運(yùn)行。此外，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)由于諸多大型用電設(shè)備的投入或撤出電網(wǎng)運(yùn)行，往往造成系統(tǒng)的電源電壓不穩(wěn)，當(dāng)電源電壓降低或掉電時(shí)，會(huì)造成重要的數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。若設(shè)法在電源電壓降至一定的限值之前，單片機(jī)快速地保存重要數(shù)據(jù)，將會(huì)最大限度地減少損失。單片機(jī)的掉電工作方式電路原理當(dāng)PD設(shè)置為1時(shí)，激活掉電方式，此時(shí)＝0，與非門(mén)輸出為低電平，時(shí)鐘發(fā)生器停止工作，單片機(jī)內(nèi)所有運(yùn)行狀態(tài)均被停止，只有片內(nèi)RAM和SFR中的數(shù)據(jù)被保存起來(lái)。在單片機(jī)系統(tǒng)中可借助于一定的外部附加電路監(jiān)測(cè)電源電壓，并在電源發(fā)生故障時(shí)及時(shí)通知單片機(jī)（如通過(guò)引發(fā)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)）快速保存重要數(shù)據(jù)，且斷開(kāi)外圍設(shè)備用電電源，使整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的功耗降到最少。當(dāng)電源恢復(fù)正常時(shí)，取消掉電工作方式，通過(guò)復(fù)位單片機(jī)，使系統(tǒng)重新正常工作。圖3.13MAX813L在單片機(jī)系統(tǒng)中的典型應(yīng)用線(xiàn)路圖硬件實(shí)現(xiàn)電路圖圖3.13給出了MAX813L在單片機(jī)系統(tǒng)中的典型應(yīng)用線(xiàn)路圖。此電路可以實(shí)現(xiàn)上電、瞬時(shí)掉電以及程序運(yùn)行出現(xiàn)“死機(jī)”時(shí)的自動(dòng)復(fù)位和隨時(shí)的手動(dòng)復(fù)位；并且可以實(shí)時(shí)地*電源故障，以便及時(shí)地保存數(shù)據(jù)。本電路巧妙地利用了MAX813L的手動(dòng)復(fù)位輸入端。只要程序一旦跑飛引起程序“死機(jī)”，端電平由高到低，當(dāng)變低超過(guò)140ms，將引起MAX813L產(chǎn)生一個(gè)200ms的復(fù)位脈沖。同時(shí)使看門(mén)狗定時(shí)器清0和使引腳變成高電平。也可以隨時(shí)使用手動(dòng)復(fù)位按鈕使MAX813L產(chǎn)生復(fù)位脈沖，由于為產(chǎn)生復(fù)位脈沖端要求低電平至少保持140ms以上，故可以有效地消除開(kāi)關(guān)抖動(dòng)。該電路可以實(shí)時(shí)地*電源故障（掉電、電壓降低等）。圖3.13中R1的一端接未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電源。電源正常時(shí)，確保R2上的電壓高于1．26V，即保證MAX813L的PFI輸入端電平高于1.26V。當(dāng)電源發(fā)生故障，PFI輸入端的電平低于1．25V時(shí)，電源故障輸出端電平由高變低，引起單片機(jī)中斷，CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，保護(hù)數(shù)據(jù)，斷開(kāi)外部用電電路等。圖3.13MAX813L在單片機(jī)系統(tǒng)中的典型應(yīng)用線(xiàn)路圖3.12蜂鳴電路設(shè)計(jì)下列四種情況發(fā)生系統(tǒng)報(bào)警。1)當(dāng)鍋爐達(dá)到上限極限水位時(shí)報(bào)警，爐內(nèi)的水位到達(dá)上限水位時(shí)系統(tǒng)報(bào)警；2)鍋爐內(nèi)壓力過(guò)高報(bào)警，壓力傳感器檢測(cè)到鍋爐內(nèi)壓力過(guò)高時(shí)報(bào)警;3)鍋爐內(nèi)壓力過(guò)低報(bào)警，壓力傳感器檢測(cè)到鍋爐內(nèi)壓力過(guò)低時(shí)報(bào)警;4)循環(huán)泵故障報(bào)警，當(dāng)循環(huán)泵開(kāi)啟后，出水與回水溫度的差值很大，認(rèn)為循環(huán)泵故障，報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。3.13壓力檢測(cè)電路因?yàn)橐獙?duì)壓力過(guò)大或壓力不夠?qū)嵭袌?bào)警,所以要對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)量,我采用的是壓電式傳感器來(lái)對(duì)壓力進(jìn)行檢測(cè),壓電式傳感器是以某些晶體受力后在其表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)為轉(zhuǎn)換原理的傳感器。所謂壓電效應(yīng)是某些晶體，在一定方向受到外力作用時(shí)，內(nèi)部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象，相應(yīng)地在晶體的兩個(gè)表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)外力作用除去時(shí)，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)。當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨著改變，這種現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的物質(zhì)很多，如石英晶體、壓電陶瓷、壓電半導(dǎo)體等。它可以測(cè)量最終能變換為力的各種物理量，例如力、壓力、加速度等。圖3.14壓力檢測(cè)電路壓電式傳感器具有體積小、重量輕、頻帶寬、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)壓電測(cè)試技術(shù)發(fā)展迅速，特別是電子技術(shù)的迅速發(fā)展，使壓電式傳感器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。壓電效應(yīng)和陶瓷壓電式傳感器選?。簤弘娛絺鞲衅鞯幕驹硎俏镔|(zhì)的壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)是某些晶體，在一定方向受到外力作用時(shí)，內(nèi)部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象，相應(yīng)的在晶體的兩個(gè)表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)外力作用除去時(shí)，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)。當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨著改變。具有壓電效應(yīng)的物質(zhì)很多，如石英晶體、壓電陶瓷、壓電半導(dǎo)體等。選取合適的壓電材料是壓電式傳感器的關(guān)鍵，一般應(yīng)考慮以下主要特性進(jìn)行選擇：1)具有較大的壓電常數(shù)。2)壓電元件的機(jī)械強(qiáng)度高、剛度大并具有較高的固有振動(dòng)頻率。3)具有高的電阻率和較大的介電常數(shù)，以減少電荷的泄漏以及外部分布電容的影響。4)具有較高的壓電性能破壞時(shí)的溫度轉(zhuǎn)變點(diǎn)。轉(zhuǎn)變電高可以得到較寬的工作溫度范圍。5)壓電材料的壓電特性隨時(shí)間蛻變，有較好的時(shí)間穩(wěn)定性。我采用的是壓電陶瓷是一種多晶鐵電體，它是具有電疇結(jié)構(gòu)的壓電材料。電疇是分子自發(fā)形成的區(qū)域，它有一定的極化方向。在無(wú)外電場(chǎng)作用時(shí)，各個(gè)電疇在晶體中無(wú)規(guī)則排列，它們的極化效應(yīng)互相抵消。因此，在原始狀態(tài)壓電陶瓷呈現(xiàn)中性，不具有壓電效應(yīng)。當(dāng)在一定的溫度條件下，對(duì)壓電陶瓷進(jìn)行極化處理，即以強(qiáng)電場(chǎng)使電疇規(guī)則排列，這時(shí)壓電陶瓷就具有了壓電性，在極化電場(chǎng)去除后，電疇基本上保持不變，留下了很強(qiáng)的剩余極化。第4章?tīng)t控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用C語(yǔ)言編程，提高了開(kāi)發(fā)效率及控制的靈活性，本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括主函數(shù)和若干個(gè)子函數(shù)。由于篇幅所限不能一一說(shuō)明，支隊(duì)主函數(shù)和部分子函數(shù)驚醒簡(jiǎn)要分析。4.1系統(tǒng)程序流程圖系統(tǒng)主要由單片機(jī)電路模塊，鍵盤(pán)顯示電路模塊，A/D轉(zhuǎn)換電路模塊，報(bào)警電路模塊，顯示模塊，記憶模塊等等組成。主程序主要對(duì)CPU及記憶元件進(jìn)行初始化，讀出記憶存儲(chǔ)的設(shè)定值，點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈，從而進(jìn)入主循環(huán)。在進(jìn)入主循環(huán)后先對(duì)MAX813L進(jìn)行復(fù)位，清零內(nèi)部計(jì)時(shí)器，使計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作。調(diào)鍵盤(pán)掃描子程序，若無(wú)則不修改AT24C01A;若有則修改。然后根據(jù)存儲(chǔ)的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)入相應(yīng)的子程序。主程序流程圖如4.1所示。圖4.1程序流程圖4.2主函數(shù)設(shè)計(jì)主函數(shù)主要是對(duì)AT89C52和AT24C01A進(jìn)行初始化。根據(jù)AT24C01A存儲(chǔ)的設(shè)備狀態(tài)點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈。在進(jìn)入主循環(huán)后，首先對(duì)MAX813L復(fù)位，清零內(nèi)部定時(shí)器，使計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，調(diào)鍵盤(pán)掃描子函數(shù)，判斷有無(wú)按鍵按下，若無(wú)，則不修改AT24C01A；若有，則修改AT24C01A，然后根據(jù)存儲(chǔ)的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)入設(shè)定子函數(shù)。在主程序中首先給定PID算法的參數(shù)值,然后通過(guò)循環(huán)顯示當(dāng)前溫度,并且設(shè)定鍵盤(pán)外部中斷為最高優(yōu)先級(jí),以便能實(shí)時(shí)響應(yīng)鍵盤(pán)處理;軟件設(shè)定定時(shí)器T0為5秒定時(shí),在無(wú)鍵盤(pán)響應(yīng)時(shí)每隔5秒響應(yīng)一次,以用來(lái)采集經(jīng)過(guò)A／D轉(zhuǎn)換的溫度信號(hào);設(shè)定定時(shí)器T1為嵌套在T0之中的定時(shí)中斷,初值由PID算法子程序提供。在主程序中必須