溫度傳感與溫度過程控制設(shè)計(jì)

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1、 目 錄 目錄………………………………………………………………………………1 摘 要 …………………………………………………………………………………………3 關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………………3 一 引言…………………………………………………………………………3 二、芯片介紹 2.1 AT89C51介紹………………………………………………………………………………3 2.

2、2 AD0809介紹…………………………………………………………………………………8 2.3 74LS164介紹………………………………………………………………………………11 三、單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng) 3.1 單片機(jī)的時(shí)鐘電路………………………………………………………………………11 3.2 復(fù)位電路和復(fù)位狀態(tài)………………………………………………………………………13 3.3總線結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………………………15 3.4 89C51單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)……………………………………………………………15 四、溫度采集控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 溫

3、度傳感器的分類和應(yīng)用…………………………………………………………………16 4.1.1 模擬溫度傳感器…………………………………………………………………………16 4.1.2 邏輯輸出型溫度傳感器…………………………………………………………………16 4.1.3 數(shù)字式溫度傳感器………………………………………………………………………17 4.2 常用外圍設(shè)備接口電路…………………………………………………………………19 4.3 LED數(shù)碼管顯示接口……………………………………………………………………19 4.3.1 LED數(shù)碼管…………………………………………………………………

4、……………19 4.3.2 LED數(shù)碼管編碼方式……………………………………………………………………20 4.3.3 LED數(shù)碼管顯示方式和典型應(yīng)用電路………………………………………………21 4.4 設(shè)計(jì)說明…………………………………………………………………………………23 4.5流程圖及源程序…………………………………………………………………………24 4.5.1流程圖…………………………………………………………………………………24 4.5.2源程序…………………………………………………………………………………24 4.6 電路圖…………………………………………………………

5、…………………………26 五、溫度過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1 鍵 盤 接 口………………………………………………………………………………33 5.1.1 按鍵開關(guān)去抖動(dòng)問題…………………………………………………………………33 5.1.2 查詢式按鍵及其接口…………………………………………………………………34 5.1.3 鍵盤掃描控制方式……………………………………………………………………35 5.2 控制說明…………………………………………………………………………………35 5.3流程圖及源程序…………………………………………………………………………36 5.3.1流程

6、圖…………………………………………………………………………………37 5.3.2源程序…………………………………………………………………………………37 5.4電路圖……………………………………………………………………………………42 結(jié)束語…………………………………………………………………………………………43 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………43 致謝…………………………………………………………………………………………44 溫度傳感與溫度過程控制設(shè)計(jì) 摘 要 “過程控制”是

7、一門與工業(yè)生產(chǎn)過程聯(lián)系十分密切的學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速前進(jìn)， 過程控制也在日新月民地發(fā)展。 溫度傳感與溫度過程控制是一個(gè)綜合性系統(tǒng)。在本設(shè)計(jì)中溫度通過模擬溫度傳感器（熱敏電阻）進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)放大器放大后進(jìn)入單片機(jī)AT89C51，用ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字量，從P3.0，P3.1口輸出到八段數(shù)碼管LED靜態(tài)顯示部分顯示其溫度。采用獨(dú)立式鍵盤設(shè)定和改變初始值，比較設(shè)定值與輸入溫度值來控制加熱或制冷。加熱器用加熱電阻代替，制冷采用自然冷卻來達(dá)到控制的目的。 Abstract The “ process controls" is a course

8、for and industry production line contact very closely. soon go forward along with the flying of science technique, Process control too in the days new moon people ground development. The temperature spreads to feel to control with temperature process is a synthesize the sex system. At this design

9、the inside temperature to pass the emulation temperature to spread to feel the( hot electric resistance) to proceed to adopt the kind to combine the conversion to electric voltage signal, and was enlarged by enlarger juniors is into the single slice machine AT89C51, use the ADC0809 mold to count the

10、 conversion to proceed the A/ D the conversion to become the arithmetic figure deal, and output eight figureses to take care of the LED the the manifestation the part its temperature of manifestation from the P3.0, P3.1.Adopt the independent type keyboard the enactment with changes initial value, co

11、mparison initial value and input the temperature to is worth to control heat or make cold. the heating apparatus use the heating electric resistance replace, and make the cold adoption nature to cool off purpose that attain the control. 關(guān)鍵詞: 單片機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、芯片、鎖存器、譯碼器、測量變送器，串行通信等 一、引言 溫度控

12、制系統(tǒng)是比較常見的和典型的過程系統(tǒng)，溫度是工業(yè)生產(chǎn)過程中重要的被控參數(shù)之一，在冶金、機(jī)械、食品、化工等各類工業(yè)生產(chǎn)過程中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐，對(duì)工件的熱處理等均需要對(duì)溫度嚴(yán)格控制。當(dāng)今計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在這方面的應(yīng)用，已使溫度控制系統(tǒng)達(dá)到自動(dòng)化、智能化，比過去單純采用電子線路進(jìn)行PID調(diào)節(jié)的控制效果要好的多。 本設(shè)計(jì)是運(yùn)用MCS—51系列中89C51單片機(jī)在采樣、比較和控制方面的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)中，首先介紹了一下在設(shè)計(jì)中用到的一些主要芯片，如AT89C51、AD0809、74LS164等，使讀者在閱讀過程中，對(duì)各個(gè)芯片的具體功能更加清晰；在讀者了解各芯片的基本功能和用法之后再向讀者

13、介紹了關(guān)于本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，加深讀者對(duì)該控制系統(tǒng)的理解。在溫度采集電路設(shè)計(jì)中，以大量的篇幅介紹了溫度采集與變換過程、LED數(shù)碼管顯示接口，并將設(shè)計(jì)的流程圖、源程序及電路圖有序的列出，方便讀者查看與研究；在溫度過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，詳細(xì)的介紹了控制要求及鍵盤接口有關(guān)知識(shí)，也將設(shè)計(jì)的流程圖、源程序及電路圖有序的列出， 擴(kuò)大了知識(shí)面，使讀者能更好的理解本設(shè)計(jì)思想與方法。 二、芯片介紹 2.1 AT89C51介紹 89系列中，典型的單片機(jī)有AT89C51、AT89C2051，AT89S8252等。在這里，以這些單片機(jī)為典型作簡要的介紹，包括它們的主要性能、結(jié)構(gòu)框圖以及引腳功能的說明。 AT89C

14、51的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。 *只在AT89C52中有。 圖2-1 AT89C51結(jié)構(gòu)框圖 AT89C51單片機(jī)還有一種低電壓的型號(hào)，即AT89LV51，除了電壓范圍有區(qū)別之外，其余特性與AT89C51完全一致。 AT89C51是一種低功耗/低電壓、高性能的8位單片機(jī)。片內(nèi)帶有一個(gè)4KB的Flash可編程、可擦除只讀存儲(chǔ)器（EPROM）。它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器（NURAM）技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MSC-51兼容。片內(nèi)的Flash存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常

15、規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器編程器來編程。因此AT89C51/LV51是一種功能強(qiáng)、靈活性高，且價(jià)格合理的單片機(jī)，可方便地應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域。 1） 主要性能 l 4KB可改編程序Ｆlash存儲(chǔ)器（可經(jīng)受1 000次的寫入／擦除）。 l 全靜態(tài)工作：0Hz～24MHz。 l 3級(jí)程序存儲(chǔ)器保密。 l 1288字節(jié)內(nèi)部RAM。 l 32條可編程I/O線。 l 2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。 l 6個(gè)中斷源。 另外，AT89C51是用靜態(tài)邏輯來設(shè)計(jì)的，其工作頻率可下降到0Hz，并提供兩種可用軟件來選擇的省電方式—空閑方式（Idle Mode）和掉電方式（Power Down Mode）。在這空

16、閑方式中，CPU停止工作，而RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，故只保存片內(nèi)RAM中的內(nèi)容，直到下一次硬件復(fù)位為止。 2） 引腳功能說明 圖2-2是AT89C51/LV51的引腳結(jié)構(gòu)圖，有雙列直插封裝（DIP）方式和方形封裝方式。下面分別敘述這些引腳的功能。 (1) 主電源引腳 ① Vcc：電源端。 ② GND：接地端。 (2) 外接晶體引腳XTAL1和XTAL2 ① XTAL1：接外部晶體的一個(gè)引腳。在單片機(jī) 內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反放大器的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接收振蕩器的

17、信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 ② XTAL2：接外部晶體的另一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)懸浮不連接。 (3) 控制或與其他電源復(fù)用引腳RST，ALE/，/Vpp ① RST：復(fù)位輸H入端。當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在該引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 圖2-2 AT89C51/LV51的引腳結(jié)構(gòu) ② ALE/：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ALE端仍以不變

18、的頻率（此頻率為振蕩器頻率的1/6）周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。 在對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（）。 如果需要的話，通過對(duì)專用寄存器（SFR）區(qū)中8EH單元的D0位置數(shù)，可禁止ALE操作。該位置數(shù)后，只有在執(zhí)行一條MOVX或MOVC指令期間，ALE才會(huì)被激活。另外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，該設(shè)定禁止ALE位無效。 ③ ：程序存儲(chǔ)允許（）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。當(dāng)AT89C51/LV51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周

19、期兩次有效（即輸出2個(gè)脈沖）。但在此期間內(nèi)，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。 ④ /Vpp：外部訪問允許端。要使CPU只訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H～FFFFH），則端必須保持低電平（接到GND端）。然而要注意的是，如果保密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)在內(nèi)部會(huì)鎖存端的狀態(tài)。 當(dāng)端保持高電平（接Vcc端）時(shí)，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的程序。 在Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳也用于施加12V的編程允許電源Vpp（如果選用12V編程）。 (4) 輸入/輸出引腳P0.0～P0.7，P1.0～P1.7，P2.0～P2.7和P3.0～P3.7。 ① P0端口（P0.0

20、～P0.7）：P0是一個(gè)8位漏極開路型雙向I/O端口。作為輸出口用時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL輸入，對(duì)端口寫1時(shí)，又可作高阻抗輸入端用。 在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址（低8位）/數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。 在Flash編程時(shí)，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。 ② P1端口（P1.0～P1.7）：P1是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。 在對(duì)Flas

21、h編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P1接收低8位地址。 ③P2端口（P2.0～P2.7）：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P2作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時(shí)，P2送出高8位地址。在訪問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口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不

22、會(huì)改變。 在對(duì)Flash編程和程序校難期間，P2也接收高位地址和一些控制信號(hào)。 ④ P3端口（P3.0～P3.7）：P3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P3作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。 在AT89C51中，P3端口還用于一些復(fù)用功能。 復(fù)用功能如表2-1所列。 在對(duì)Flash編程或程序校驗(yàn)地，P3還接收一些控制信號(hào)。 表2-1 P3各端口引腳與復(fù)用功能表 端口引腳 復(fù)用功能 P3

23、.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P 3.2 （外部中斷0） P 3.3 （外部中斷1） P3.4 T0（定時(shí)器0的外部輸入） P 3.5 T1（定時(shí)器1的外部輸入） P 3.6 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P 3.7 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 2.2 AD0809介紹 ADC0809轉(zhuǎn)換器及其接口 ADC0809是8位CMOS逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。內(nèi)部有8 路模擬量輸入和8 位數(shù)字量輸出的A/D轉(zhuǎn)換器，它是美國國家半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品，是目前國內(nèi)最廣泛的8 位通用的A/D轉(zhuǎn)換的芯片。其結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示 圖2-3 AD

24、C0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ADC0809各管腳功能 ADC0809采用雙列直插式封裝，共有28條引腳，如圖2-4 所示 圖2-4 ADC0809引腳圖 1） IN0--IN7 IN0—IN7為8 路模擬電壓輸入線，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A，B，C決定。A為低位，C為高位 3） CLOCK 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10HZ至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

25、片機(jī)無讀寫外部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） OE A/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至D7端輸出。通常由MCS-51型單片機(jī)的端和ADC0809片選端（例如）,通過或非門與ADC0809的OE端相連接。當(dāng)DPTR為FEFFH，且執(zhí)行“MOVX A，@DPTR” 指令后，和均有效，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)

26、總線P0口，CPU在讀入數(shù)據(jù)。 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。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）。通過或非門連接，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。八路模擬輸入通道的地址是FEF8H至FEFFH。執(zhí)行MOVX寫指令，并非真的將A中的內(nèi)容寫進(jìn)ADC0809 中，AD

27、C0809中沒有寄存器能容納的A中的內(nèi)容。ADC0809的輸入通道是IN0至IN7，輸出通道是D0至D7，因此，執(zhí)行：“MOVX @DPTR,A”指令與A中內(nèi)容無關(guān)，但DPTR地址應(yīng)指向當(dāng)前A/D的通道地址。 8) EOC A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果信號(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)引腳或連接，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口的一條端線相連，不采用中斷方式，采用查詢方式，查得EOC為高電

28、平后，在讀入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，GND 正電源電壓端和接地端。 2.3 74LS164介紹 74LS164串行輸入并行輸出移位寄存器 本設(shè)計(jì)是用74LS164把輸入的串行數(shù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)輸出。 圖2-5 74LS164引腳圖 其引腳圖如圖2-5所示，功能如下：

29、 A， B：串行輸入端 Q0至Q7：并行輸出端 ：清零端，低電平有效 CLK ：時(shí)鐘脈沖輸入端，上升沿有效 三、單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng) 單片微型計(jì)算機(jī)是一個(gè)較小的應(yīng)用系統(tǒng)，但由于系統(tǒng)中有一些功能器件無法集成到芯內(nèi)部，如晶振、復(fù)位電路等，需要在片外加接相應(yīng)的電路。對(duì)于片內(nèi)無程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)，還應(yīng)該配置片外部程序存儲(chǔ)器。 3.1 單片機(jī)的時(shí)鐘電路 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路是一個(gè)高增益反相放大器，引線XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入端和輸出端。單片機(jī)內(nèi)部雖然有振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，外部還需附加電路。MCS-51單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方式有兩種。 (1) 內(nèi)部時(shí)鐘方

30、式 利用其內(nèi)部的振蕩電路在XTAL1和XTAL2引線上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩，用示波器可以觀察到XTAL2輸出的時(shí)鐘信號(hào)。最常用的是在XTAL1和XTAL2之間連接晶體振蕩器與電容構(gòu)成穩(wěn)定的自激震蕩器，如圖3-1所示。 晶振可在1.2~12MHz之間選擇。MCS-51單片機(jī)在通常應(yīng)用情況下，使用振蕩頻率為6MHz的石英晶體振蕩器，而12Hz頻率的晶體主要是在高速串行通信情況下才使用。對(duì)電容值無嚴(yán)格要求，但它的取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小及振蕩電路起振速度有少許影響。C1和C2可在20～100pF之間取值，一般取30pF左右。 (2) 外部時(shí)鐘方式 在由單片機(jī)組成的

31、系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間時(shí)鐘信號(hào)的同步，應(yīng)當(dāng)引入惟一的合用外部振蕩脈沖作為各單片機(jī)的時(shí)鐘。外部時(shí)鐘方式中是把外部振蕩信號(hào)源直接引入XTAL1或XTAL2。由于HMOS和CHMOS單片機(jī)外部時(shí)鐘進(jìn)入的引線不同，其外部振蕩信號(hào)源接入的方式也不同。HMOS型單片機(jī)由XTAL2進(jìn)入，外部振蕩信號(hào)接至XTAL2，而內(nèi)部反相放大器的輸入端XTAL1應(yīng)接地，如圖3-2所示。由于XTAL2端的邏輯電平不是TTL的，故還要接一上拉電阻。CHMOS型單片機(jī)由XTAL1進(jìn)入，外部振蕩信號(hào)接至XTAL1，而XTAL2可不接地，如圖3-3所示。 3.2 復(fù)位電路和復(fù)位狀態(tài) MCS-51單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電

32、路實(shí)現(xiàn)的。MCS-51單片機(jī)工作后，只要在它的RST引線上加載10ms以上的高電平，單片機(jī)就能夠有效地復(fù)位。 (1) 復(fù)位電路 MCS-51單片機(jī)通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位鍵兩種方式。最簡單的復(fù)位電路如圖3-4所示。上電瞬間，RC電路充電，RST引線端出現(xiàn)正脈沖，只要RST端保持10ms以上的高電平，就能使單片機(jī)有效地復(fù)位。在應(yīng)用系統(tǒng)中，有些外圍芯片也需要復(fù)位。如果這些芯片復(fù)位端的復(fù)位電平的要求一致，則可以將復(fù)位信號(hào)與之相連。 3-4 簡單的復(fù)位電路 在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中，為了保證單片機(jī)可靠地工作，常采用“看門狗”監(jiān)視單片機(jī)的運(yùn)行。采用MAX690

33、的復(fù)位電路如圖3-5所示，該電路具有上電復(fù)位和監(jiān)視MCS-51單片機(jī)的P3.3的輸出功能。一旦P3.3不輸出高低電平交替變化的脈沖，MAX690就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一復(fù)位信號(hào)使單片機(jī)復(fù)位。 圖3-5 MAX690組成的復(fù)位電路 (2) 復(fù)位狀態(tài) 復(fù)位電路的作用是使單片機(jī)執(zhí)行復(fù)位操作。復(fù)位操作主要是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從程序存儲(chǔ)器的0000H單元開始執(zhí)行程序。程序存儲(chǔ)器的0003H單元即MCS-51單片機(jī)的外部中斷0的中斷處理程序的入口地址。留出的0000H～0002H 3個(gè)單元地址，僅能夠放置一條轉(zhuǎn)移指令，因此，MCS-51單片機(jī)的主程序的第一條指令通常情

34、況下是一條轉(zhuǎn)移指令。 除PC之外，復(fù)位還對(duì)其他一些特殊功能的寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表5-1所示。利用它們的復(fù)位狀態(tài)，可以減少應(yīng)用程序中的初始化編程。 由表3-1可知，除SP=07H，P0～P3 四個(gè)鎖存器均為FFH外，其他所有的寄存器均為0，很好記憶。記住他們的復(fù)位狀態(tài)，對(duì)于熟悉單片機(jī)的操作，減少應(yīng)用程序中的初始化編程都是十分必要的。 單片機(jī)的復(fù)位不影響片內(nèi)RAM的狀態(tài)（包括通用寄存器Rn）。 表3-1 寄存器的復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TMOD 00H ACC 00H TCON 00H PSW 00H TL

35、0 00H SP 07H TH0 00H DPTR 0000H TL1 00H P0～P3 FFH TH1 00H IP 0xx00000B SCON 00H IE 0xx00000B PCON 0xx00000B P0、P1、P2、P3共有4個(gè)8位并行I/O口，它們引線為：P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7、P3.0～P3.7，共32條引線。這32條引線可以全部用做I/O線，也可將其中部分用做單片機(jī)的片外總線。 ① 控制線 A、ALE地址鎖存允許 當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，輸出信號(hào)ALE用于鎖存P0口輸出的低8位地址A

36、7～A0。ALE的輸出頻率為時(shí)鐘振蕩頻率的1/6。 B、程序存儲(chǔ)器選擇 =0，單片機(jī)只訪問外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)內(nèi)部無程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)8031，必須接地。=1，單片機(jī)訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，若地址超過內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的范圍，單片機(jī)將自動(dòng)訪問外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)內(nèi)部有程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)，應(yīng)接高電平。 C、片外程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 此信號(hào)為讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 D、RST復(fù)位信號(hào)輸入 ② 電源及時(shí)鐘 VSS端接地，VCC端接+5V，XTAL1和XTAL2接晶振或外部振蕩信號(hào)源。 3.3總線結(jié)構(gòu) 單片機(jī)的引線除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘輸入、用戶I/O口外，其余引線都是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展則設(shè)

37、置的，這些引線構(gòu)成了單片機(jī)外部的3總線形式，如圖3-6所示，下面分別予以介紹。 圖3-6 片外3總線結(jié)構(gòu) ① 地址總線 地址總線寬度為16位，由P0口經(jīng)地址鎖存器提供低8位地址（A7～A0），P2口直接提供高8位地址（A15～A8）。 由口的位結(jié)構(gòu)可知，MCS-51單片機(jī)在進(jìn)行外部尋址時(shí)，P0口的8根引線為低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用線。P0口首先將低8位的地址發(fā)送出去，然后再傳送數(shù)據(jù)，因此要用鎖存器將先送出的低8位地址鎖存。MCS-51常用74LS373或8282做地址鎖存器。 ② 數(shù)據(jù)總線 數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由P0口提供。 ③ 控制總線 MCS-51用于外部擴(kuò)展的控制

38、總線除了它自身引出的 控制線RES、、ALE、外，還有由P3口的第二功能引線：外部中斷0和外部中斷1輸入線和，以及外部RAM或I/O端口的讀選通和寫選通信號(hào)和。 3.4 89C51單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng) 圖3-7 89C51單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng) 構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)只要將單片機(jī)接上外部的晶體或時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖3-7所示，這樣構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單可靠，其特點(diǎn)是沒有外部擴(kuò)展，有可供用戶的大量的I/O線。 四、溫度采集控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 溫度傳感器的分類和應(yīng)用 按照溫度傳感器輸出信號(hào)的模式，可大致劃分為三類：數(shù)字式溫度傳感器、邏輯輸出溫度傳感器、

39、模擬式溫度傳感器。 4.1.1 模擬溫度傳感器 傳統(tǒng)的模式溫度傳感器，如熱電偶、熱敏電阻和RTDS對(duì)溫度的監(jiān)控，在一些溫度范圍內(nèi)線性不好，需要進(jìn)行冷補(bǔ)償或引線補(bǔ)償；熱慣性大，響應(yīng)時(shí)間慢。集成模擬溫度傳感器與之相比，具有靈敏度高、線性度好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且它還將驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片IC上，有實(shí)際尺寸小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。常見的模擬溫度傳感器有LM3911、LM335、LM45、AD22103電壓輸出型、AD590電流輸出型。這里主要介紹該類器件的幾個(gè)典型。 1．AD590溫度傳感器 AD590是美國模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器，供電電壓范圍

40、為3~30V，輸出電流223μA（-50C）～423μA(+150C),靈敏度為1μA/C。當(dāng)在電路中串接采樣電阻R時(shí)，R兩端的電壓可作為輸出電壓。注意R的阻值不能取得太大，以保證AD590兩端電壓不低于3V。AD590輸出電流信號(hào)傳輸距離可達(dá)到1km以上。作為一種高阻電流源，最高可達(dá)20MΩ，所以它不必考慮選擇開關(guān)或CMOS多路轉(zhuǎn)換器所引入的附加電阻造成的誤差。適用于多點(diǎn)溫度測量和遠(yuǎn)距離溫度測量的控制。 2．LM135/235/335溫度傳感器 LM135/235/335系列是美國國家半導(dǎo)體公司（NS）生產(chǎn)的一種高精度易校正的集成溫度傳感器，工作特性類似于齊納穩(wěn)壓管，該系列器件靈敏度為1

41、0mV/C,具有小于1Ω的動(dòng)態(tài)阻抗，工作電流范圍從400μA到5mA，精度為1C，LM135的溫度范圍為-55C～+150C，LM235為-40C～+125C，LM335為-40C～+100C。封裝形式有TO-46、TO-92、SO-8。該系列器件廣泛應(yīng)用于溫度測量、溫差測量以及溫度補(bǔ)償系統(tǒng)中。 4.1.2 邏輯輸出型溫度傳感器 在許多應(yīng)用中，我們并不需要測量準(zhǔn)確的溫度值，只關(guān)心溫度是否超出了一個(gè)設(shè)定范圍，一旦溫度超出所規(guī)定的范圍，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，啟動(dòng)或關(guān)閉風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器或其它控制設(shè)備，這種控制在工業(yè)過程控制有時(shí)也叫溫度位式控制，此時(shí)可選用邏輯輸出式溫度傳感器。LM56、MAX6501

42、-MAX6504、MAX6509/6510是其典型代表。 1． LM56溫度開關(guān) LM56是NS公司生產(chǎn)的高精度低壓溫度開關(guān)，內(nèi)置1.25V參考電壓輸出端。最大只能帶50μA的負(fù)載。 電源電壓座2.7~10V，工作電流最大230μA，內(nèi)置傳感器的靈敏度為6.2mV/C，傳感器輸出電壓為6.2mV/CT+395mV。 2． MAX6501/02/03/04溫度監(jiān)控開關(guān) MAX6501/02/03/04是具有邏輯輸出和SOT-23封裝的溫度監(jiān)視器件開關(guān)，它的設(shè)計(jì)非常簡單：用戶選擇一種接近于自己需要的控制的溫度門限（由廠方預(yù)設(shè)在-45C到+115C，預(yù)設(shè)值間隔為10C）。直接將其接入電路即

43、可使用，無需任何外部元件。其中MAX6501/MAX6503為漏極開路低電平報(bào)警輸出，MAX6502/MAX6504為推/拉式高電平報(bào)警輸出，MAX6501/MAX6503提供熱溫度預(yù)置門限（35C到+115C），當(dāng)溫度高于預(yù)置門限時(shí)報(bào)警；MAX6502/MAX6504提供冷溫度預(yù)置門限（-45C到+15C），當(dāng)溫度低于預(yù)置門限時(shí)報(bào)警。對(duì)于需要一個(gè)簡單的溫度超限報(bào)警而又空間有限的應(yīng)用如筆記本電腦、蜂窩移動(dòng)電話等應(yīng)用來說是非常理想的，該器件的典型溫度誤差是5C，最大4C，滯回溫度可通過引腳選擇為2C或10C，以避免溫度接近門限值時(shí)輸出不穩(wěn)定。這類器件的工作電壓范圍為2.7V到5.5V，典型工作電

44、流30μA。 4.1.3 數(shù)字式溫度傳感器 1． MAX6576/76/77數(shù)字溫度傳感器 如果采用數(shù)字式接口的溫度傳感器，上述設(shè)計(jì)問題將得到簡化。同樣，當(dāng)A/D和微處理器的I/O管腳短缺時(shí)，采用時(shí)間或頻率輸出的溫度傳感器也能解決上述測量問題。以MAX6575/76/77系列SOT23封裝的溫度傳感器為例，這類器件可通過單線和微處理器進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的傳送，提供三種靈活的輸出方式，分別為頻率、周期、定時(shí)，并具備0.8C的典型精度，一條線最多允許掛接8個(gè)傳感器，150μA典型電源電流和2.7V到5.5V的寬電源電壓范圍及-45C到+125C的溫度范圍。它輸出的方波信號(hào)具有正比于絕對(duì)溫度的周期，

45、采用6腳SOT-23封裝，僅占很小的板面。該器件通過一條I/O線與微處理器相連，利用微處理器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器測出周期后就可計(jì)算出溫度。 2． 可多點(diǎn)檢測、直接輸出數(shù)字量的數(shù)字溫度傳感器DS1621 DS1621是美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS數(shù)字式溫度傳感器。內(nèi)含兩個(gè)不揮發(fā)性存儲(chǔ)器，可以在存儲(chǔ)器中任意的設(shè)定上限和下限溫度值進(jìn)行恒溫器的溫度控制，由于這些存儲(chǔ)器具有不揮發(fā)性，因而一次寫入后，即使不用CPU也仍然可以獨(dú)立作用。 溫度測量原理和精度，在芯片上分別設(shè)置了一個(gè)振蕩頻率溫度系數(shù)較大的振蕩器（OSC1）和一個(gè)溫度系數(shù)較小的振蕩器（OSC2）。在溫度較低時(shí)，由于OSC2的開門時(shí)間較短，因此

46、溫度測量計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值（n）較??；而當(dāng)溫度較高時(shí)，由于OSC2的開門時(shí)間較長，其計(jì)數(shù)值（m）增大。 如果在上述數(shù)值基礎(chǔ)上再加上一個(gè)同實(shí)際溫度相差的校正數(shù)據(jù)，就可以構(gòu)成一個(gè)高精度的數(shù)字溫度傳感器。該公司將這個(gè)校正值寫入芯片中的不揮發(fā)存儲(chǔ)器中，這樣傳感器輸出的數(shù)字量就可以作為實(shí)際測量的溫度數(shù)據(jù)，而不需要再進(jìn)行校準(zhǔn)。它可以測量的溫度的范圍為-55C~+125C，在0C~+70C范圍內(nèi)，測量精度為0.5C，輸出的9位編碼直接與溫度相對(duì)應(yīng)。 DS1621同外部電路的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)的通信是通過雙向總線來實(shí)現(xiàn)的，由CPU生成串行時(shí)鐘脈沖（SCL），SDA是雙向數(shù)據(jù)線。通過地址引腳A0、A1、A2將8個(gè)不同

47、的地址分配給各器件。通過設(shè)定寄存器來設(shè)置工作方式，并對(duì)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。被測的溫度數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在溫度傳感器寄存器中，高溫（TH）和低溫（TL）閾值寄存器存儲(chǔ)了恒溫器輸出（Tout）的閾值。 現(xiàn)在，各種集成的溫度傳感器的功能越來越專業(yè)化。比如，MAXIM公司近期推出的MAX1619是一種增強(qiáng)型精密遠(yuǎn)端數(shù)字溫度傳感器，能夠監(jiān)測遠(yuǎn)端P-N結(jié)和其自身封裝的溫度，它具有雙報(bào)警輸出；ALERT和OVERT。ALERT用于指示各傳感器的高/低溫狀態(tài)，OVERT信號(hào)等價(jià)于一個(gè)自動(dòng)調(diào)溫器，在遠(yuǎn)端溫度傳感器超上限時(shí)觸發(fā)，MAX1619與MAX1617A完全兼容，非常適合于系統(tǒng)關(guān)斷或風(fēng)扇控制，甚至在系統(tǒng)“死鎖”后仍

48、能正常工作。半邊天這拉斯半導(dǎo)體公司的DS1615是有記錄功能的溫度傳感器，器件中包含實(shí)時(shí)時(shí)鐘、數(shù)字式溫度傳感器、非易失性存儲(chǔ)器、控制邏輯電路以及串行接口電路。數(shù)字溫度傳感器的測量范圍為-40C~+85C，精度為2C，讀取9位時(shí)的分辨率是0.5C，讀取13位時(shí)的分辨率是0.03125C。時(shí)鐘提供的時(shí)間從秒至年月，并對(duì)到2100年以前的閏年作了修正。電源電壓為2.2V~5.5V，8腳SOIC封裝。DS17775是數(shù)字式溫度計(jì)及恒溫控制器集成電路。其中包含數(shù)字溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字寄存器、恒溫控制比較器以及兩線串行接口電路。供電電壓在3V至5V時(shí)的測量溫度精度為2C，讀取9位時(shí)的分辨率是0.

49、5C，讀取13位時(shí)的分辨率是0.03125C。 4.2 常用外圍設(shè)備接口電路 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，通常都要有人機(jī)對(duì)話功能。它包括人對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)與數(shù)據(jù)輸入，以及應(yīng)用系統(tǒng)向人報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果。人對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)及數(shù)據(jù)輸入的外部設(shè)備最常用的是按鈕或鍵盤。如對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)干預(yù)的功能鍵和向系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)的數(shù)字鍵、撥碼盤等。也有非接觸式的，如遙控鍵盤，遠(yuǎn)程開在以及語音輸入接口等。系統(tǒng)向人報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果的外部設(shè)備最常用的有各種報(bào)警指示燈、LED/LCD數(shù)碼管顯示器、CRT顯示器和打印機(jī)。圖4-1為單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)人機(jī)對(duì)話通道配置圖。 圖4-1

50、 微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)人機(jī)對(duì)話通道配置圖 除了人機(jī)對(duì)話通道外，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)需被測信號(hào)輸入通道（也稱前向通道）和控制對(duì)象的輸出通道（也稱后向通道），被測信號(hào)如電壓、電流、溫度、壓力、位移等，一般是模擬量，它需要傳感器檢測、放大變換，然后A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能被CPU接受。對(duì)系統(tǒng)控制對(duì)象，CPU一般只能輸出數(shù)字量，多數(shù)情況下需要將數(shù)字量D/A轉(zhuǎn)換成模擬量，然后去驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。 4.3 LED數(shù)碼管顯示接口 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)接口簡單易行。 4.3.1 LED數(shù)

51、碼管的介紹 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4-2a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)a~g七段構(gòu)成“”字形另一只發(fā)光二極管Dp作為小數(shù)點(diǎn)的顯示。因此這種LED顯示器稱為七段數(shù)碼管或八段數(shù)碼管 圖4-2 LED數(shù)碼管 LED數(shù)碼管按電路中的連接方式可以分為共陰型和共型兩大類，如圖4-2示b、c所示。共陽型是將各段發(fā)光二極管的正極連在一起，作為公共端COM，公共端COM接高電平，a~g、Dp各筆段通過限流電阻接控制端。某筆段控制端為低電平時(shí)，該筆段發(fā)光，高電平時(shí)不發(fā)光?？刂茙锥喂P段發(fā)光，就能顯示出某個(gè)數(shù)碼或字符。共陰型

52、是將各數(shù)碼發(fā)光二極管的負(fù)極連在一起，作為公共端COM接地，某筆段通過限流電阻接高電平時(shí)發(fā)光。 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。 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1.5~2V，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)掃描顯示可加大脈沖電流，但一般不超過40mA。 4.3.2 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

53、段引腳a、b、…、g、Dp按某一順序接到MCS－51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。例如要使共陽極LED數(shù)碼管顯示“0”，則a、b、c、d、e、f各筆段引腳為低電平，g和Dp為高電平，如表4-1所示。 表4-1 共陽極LED數(shù)碼管顯示數(shù)字“0”時(shí)各管段編碼 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 字段碼 顯示數(shù) Dp g f e d c b a 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 0 C0H稱為共陽LCD數(shù)碼管顯示“0”的字段碼，不

54、計(jì)小數(shù)點(diǎn)的字段碼稱為七段碼，包括小數(shù)點(diǎn)的字段稱為八段碼。 LED數(shù)碼管編碼方式有多種，按小數(shù)點(diǎn)計(jì)否可分為七段碼和八段碼；按共陰共陽可分為共陰字段碼和共陽字段碼，不計(jì)小數(shù)點(diǎn)的共陰字段碼與共陽字段碼互為反碼；按a、b、…、g、Dp編碼順序是高低位的前后位置的不同，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。表4-2為共陰和共陽LED數(shù)碼管幾種八段編碼表。 表4-2 共陰和共陽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 共陽順序 小數(shù)點(diǎn)亮 共陽順序 小數(shù)點(diǎn)暗 Dp g f e d c b a 16進(jìn)制

55、 a b c d e f g dp 16進(jìn)制 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 1 0 0 FCH 40H C0 H 1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 0 1 1 0 0 0 0 0 60H 79H F9 H 2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 1 1 0 1 1 0 1 0 DAH 24H A4 H 3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 1 1 1 1 0 0 1 0 F2H 30H B0 H 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 0 1 1 0 0 1 1 0

56、 66H 19 H 99 H 5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 1 0 1 1 0 1 1 0 B6H 12 H 92 H 6 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 1 0 1 1 1 1 1 0 BEH 02 H 82 H 7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 1 1 1 0 0 0 0 0 E0H 78 H F8 H 8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 1 1 1 1 1 1 1 0 FEH 00 H 80 H 9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 1 1 1 1 0 1 1 0 F6H

57、 10 H 90 H 4.3.3 LED數(shù)碼管顯示方式和典型應(yīng)用電路 LED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。 ① 靜態(tài)顯示方式 在靜態(tài)顯示方式下，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）或接地（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。也就是各字段的亮滅狀態(tài)不變。靜態(tài)顯示方式編程較簡單，但占用I/O口線多，即軟件簡單、硬件成本高，一般適用顯示位數(shù)較少的場合。 ② 動(dòng)態(tài)掃描顯示方式 當(dāng)要求顯示位數(shù)較多時(shí)，為了簡化

58、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 或共陰COM）由另一個(gè)I/O口控制，如圖4-3所示。這種連接方式由于將多位字段線連在一起，當(dāng)輸出字段碼時(shí)，由于多片同時(shí)選通，每一片將顯示相同的內(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)，只讓某一片的字位線處于選通狀態(tài)（共陰極LED數(shù)碼管為低電平，共陽極為高電平），其他各片的字位線處于開斷狀態(tài)，同時(shí)字段線上輸出這一位相應(yīng)要顯示字符的字段碼。在這一瞬時(shí)，只有

59、這一位在顯示，其他幾位暗。同樣在下一瞬時(shí)，單獨(dú)顯示下一片，這樣依次輪流顯示，循環(huán)掃描。由于人的視覺滯留效應(yīng)，人們看到的是多位同時(shí)穩(wěn)定顯示。 圖4-3 動(dòng)態(tài)顯示LED數(shù)碼管連接方式 本設(shè)計(jì)為靜態(tài)顯示，電路如圖所示。顯示器由5個(gè)LED數(shù)碼管組成。輸入只有兩個(gè)信號(hào)，它們是串行數(shù)據(jù)線DIN和移位信號(hào)CLK。5個(gè)串/并移位寄存器芯片74LS164首尾相連。每片的并行輸出作為LED數(shù)碼管的段碼。 4.4 設(shè)計(jì)說明 在本設(shè)計(jì)中選用的A/D轉(zhuǎn)換器是ADC0809。ADC0809是一種具有8路模擬量輸入、8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，具有工作速度快，轉(zhuǎn)換精度

60、容易保證等優(yōu)點(diǎn)。且采用CMOS制造工藝，單一+5V電源供電，其性能指標(biāo)能滿足一般的要求，但價(jià)格低廉，便于與微機(jī)連接，故選用此A/D轉(zhuǎn)換器。關(guān)于ADC0809的具體介紹及其接口在前面的8—10頁。另外在移位寄存器選用、溫度傳感器的選用、數(shù)碼管的選用、顯示方式的選擇見于一下幾頁： 本設(shè)計(jì)選用74LS164串行輸入并行輸出移位寄存器 用74LS164把輸入的串行數(shù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)輸出。 圖2-5 74LS164引腳圖 其引腳圖如圖2-5所示，功能如下： B， B：串行輸入端 Q0至Q7：并行輸出端 ：清零端，低電平有

61、效 CLK ：時(shí)鐘脈沖輸入端，上升沿有效 在溫度采集控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中溫度傳感器選用的是一種半導(dǎo)體熱電阻（正溫度系數(shù)的熱敏電阻）。熱敏電阻在工業(yè)現(xiàn)場所適用的溫度范圍比普通的模擬溫度傳感器、數(shù)字式溫度傳感器、邏輯溫度傳感器要過的多，且熱敏電阻具有尺寸小、響應(yīng)速度快、靈敏度高、安裝方便、使用簡單等優(yōu)點(diǎn)，還有熱敏電阻在價(jià)格上與一般的模擬、數(shù)字式、邏輯式溫度傳感器相比要便宜的多，而本次設(shè)計(jì)所需的各種要求及性能指標(biāo)熱敏電阻均能夠滿足。 選定了溫度傳感器，則要對(duì)所采集的溫度在A/D轉(zhuǎn)換后需要顯示，而顯示的方式有多種，由于本次設(shè)計(jì)對(duì)要顯示的內(nèi)容只有簡單的數(shù)字和符號(hào)，用簡單的LED數(shù)碼管就能夠滿足要求，

62、因?yàn)長ED數(shù)碼管具有顯示清晰、成本低廉、配置靈活、與單片機(jī)接口簡單易行。又在顯示方面本次設(shè)計(jì)需顯示的位數(shù)不多，顯示方式編程簡單，這正與靜態(tài)顯示方式的優(yōu)點(diǎn)一致，故選用LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示方式。 下面是靜態(tài)串行顯示的實(shí)現(xiàn)過程 1、靜態(tài)顯示，電路中圖所示。顯示器由5個(gè)共陰極LED數(shù)碼管組成。輸入只有兩個(gè)信號(hào)，它們是串行數(shù)據(jù)線DIN和移位信號(hào)CLK。5個(gè)串/并移位寄存器芯片74LS164首尾相連。每片的并行輸出作為LED數(shù)碼管的段碼。 74LS164的引腳圖如圖所示； 74LS164 74LS164為8位串入并出移位寄存器，1、2為 串行輸入端，Q0～Q7為并行輸出端，CLK為移位時(shí)鐘脈沖，

63、上升沿移入一位；MR為清零端，低電平時(shí)并行輸出為零。 89C51單片機(jī)的P3.0作數(shù)據(jù)串行輸出，P3.1作移位脈沖輸出， 用單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)89C51的RXD、TXD連接到態(tài)顯示模塊74LS164的DIN、CLK端。 為了說明靜態(tài)顯示模塊具有數(shù)據(jù)鎖存功能。 有以下串行顯示源程序，該程序編譯后，全速運(yùn)行程序，5LED顯示“89C51”。程序停止運(yùn)行時(shí)，顯示不變， 具體程序及流程圖如下： N 地址指針設(shè)置 取段碼 段碼左移一位 輸出一位段碼 輸出一個(gè)移位脈沖 N 開 始 取段碼結(jié)束 取段碼結(jié)束 Y Y 四、流程圖及源程序 1、流程圖

64、2、源程序 DBUF0 EQU 30H； 置存儲(chǔ)區(qū)首址 TEMP EQU 40H； 置緩沖區(qū)首址 DIN BIT 0B0H； 置串行輸出口 CLK BIT 0B1H； 時(shí)鐘輸出口 ORG 0000H MOV 30H, #8； 存入顯示數(shù)據(jù) MOV 31H, #9 MOV 32H, #C MOV 33H, #5 MOV 34H, #1 DISP: MOV R0, #DBUF0 MO

65、V R1, #TEMP MOV R2, #5 DP10: MOV DPTR, #SEGTAB ；表頭地址 MOV A, @R0 MOVC A, @A+DPTR ；查表指令 MOV @R1, A INC R0 INC R1 DJNZ R2, DP10 MOV R

66、0, #TEMP ；段碼地址指針 MOV R1, #5 ；段碼字節(jié)數(shù) DP12: MOV R2, #8 ；輸出子程序 MOV A, @R0 ；取段碼 DP13: RLC A ；段碼左移 MOV DIN, C ；輸出一位段碼 CLR CLK ；發(fā)送移位脈沖一位 SETB CLK DJNZ R2, DP13 INC R0 DJNZ R1, DP12 SJMP $ SEGTAB: DB