畢業(yè)論文智能溫度巡測儀

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 智能溫度巡測儀 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）誠 信 承 諾 書本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 智能溫度巡測儀 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標注引用、表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 學 號： 作者姓名： 年 月 日xx大學xx學院機電 系 電子信息工程專業(yè)畢 業(yè) 設(shè) 計論 文 任 務 書一、題目及專題：、 題目 智能溫度巡測儀 、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 課題來源：工程應用。 選題依據(jù)： 發(fā)電機的線圈溫度需要監(jiān)測，以保證發(fā)電機的正常運行。熱電偶測溫元件可以

2、解決這一問題。將現(xiàn)場的熱電偶測溫元件接到儀表端子。該儀表對測溫點進行計算并顯示溫度值。 三、本設(shè)計（論文或其他）應達到的要求： （1）了解熱電偶測溫的原理。 （2）熱電偶具有冷端補償功能。有上下限報警，每路報警值分別設(shè)置，每路帶報警記憶提示，報警觸點輸出。 （3）完成巡測儀的軟、硬件設(shè)計。 四、接受任務學生： 班 姓名 五、開始及完成日期：自 年 月 日 至 年 月 日六、設(shè)計（論文）指導（或顧問）：指導教師簽名 簽名 簽名教研室主任學科組組長研究所所長簽名 院長(系主任) 簽名xxxx 年 xx月 xx 日摘要溫度測量與控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等行業(yè)有著廣泛的應用。利用單片機技術(shù)的溫度測控系統(tǒng)

3、以其體積小，可靠性高而被廣泛采用。本文對該測控系統(tǒng)進行了分析設(shè)計。首先，本文針對系統(tǒng)所使用的單片機的性能和發(fā)展情況做了簡單介紹；對系統(tǒng)使用的模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ad7715做了性能方面的簡單說明；同時對測量溫度在-55150之間的集成型恒流測溫元件ad590做了介紹。其次，本文重點對測控硬件、軟件的組成進行了分項、模塊化逐步分析設(shè)計。對各部分的電路一一進行了介紹，最終實現(xiàn)了該系統(tǒng)的硬件電路。繪制了電路原理圖，繪制了印制電路板圖，并將制成的線路板焊接上了元件，完成了硬件調(diào)試。根據(jù)硬件的設(shè)計和測控系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能，本設(shè)計對軟件也進行了一一設(shè)計，并經(jīng)過反復的模擬運行、調(diào)試，修改簡化了軟件系統(tǒng)，最后形成了

4、一套完整的程序系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：單片機；ad7715；ad590；軟件系統(tǒng)；硬件系統(tǒng)abstracttemperature measurement and control in industry, agriculture, national defense and other industries have a wide range of applications. use of microcomputer technology, temperature measurement and control system for its small size, high reliability and

5、are widely used. this article analyzes the control system design. first, this paper used by the system microcontroller performance and a brief description of the development; on the system using the analog / digital conversion chip ad7715 performance made simple instructions; the same time, measure

6、the temperature in the integration between -55 150 constant temperature device ad590 type have been described. secondly, this paper focuses on the measurement and control hardware and software components are also sub-modular analysis and design phase. on the part of the circuit were introduced one b

7、y one, and ultimately the system hardware. draw the circuit diagram, draw a printed circuit board and soldering on circuit boards made of the component, the completion of the hardware debugging. according to the hardware design and control system functions to be achieved, the design of software for

8、the 11 design, and after repeated simulation run, debug, modify, simplify the software system, and finally form a complete process system. keywords: microcontroller; ad7715;ad590;software;hardware system目錄1 緒論11.1 內(nèi)容概要11.2 熱電偶測溫原理簡介11.3 單片機簡介11.4 總體設(shè)計方案22 硬件設(shè)計部分32.1 硬件設(shè)計總體方案32.2 應用到的模塊信息32.2.1 溫度信號采

9、集模塊32.2.2 信號放大模塊52.2.3 a/d轉(zhuǎn)換模塊62.2.4 89c52單片機模塊72.2.5 地址存儲模塊112.2.6 超溫警報模塊122.2.7 開關(guān)控制模塊122.2.8 鍵盤控制顯示模塊132.3原理與計算方法183 軟件設(shè)計部分193.1 總體設(shè)計方案193.2 程序框圖193.3 相關(guān)程序213.3.1 8279的初始化程序213.3.2 8279延時子程序213.3.3 8279時鐘初始化子程序213.3.4 8279顯示子程序223.3.5 89c51讀取數(shù)據(jù)的子程序234 結(jié)論與展望254.1 結(jié)論254.2 不足之處與未來展望25致謝27參考資料28附錄291

10、 緒論1.1 內(nèi)容概要溫度的測量與控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等行業(yè)有著廣泛的應用。單片機的溫度測控系統(tǒng)由于其體積小，可靠性高而被廣泛采用在各個領(lǐng)域。這個智能溫度巡測儀內(nèi)部工作的主要過程是：首先由8279接的鍵盤鍵入的路數(shù)送入89c52單片機，89c52再通過鎖存器（74ls273）、譯碼器（74ls138）選擇路數(shù)，然后進行數(shù)據(jù)采集，檢測到的信號進入放大器進行信號放大，再用模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（4052）進行采樣，然后再經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換器（ad7715）轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號進入單片機（at89c52）處理，通過鍵盤編碼器（8279）接的led液晶屏顯示溫度1、二極管進行報警，以及用打印機進行打印。1.2 熱電偶

11、測溫原理簡介熱電偶是溫度測量中應用最廣泛的溫度器件，他的主要特點就是測溫范圍寬，性能比較穩(wěn)定，同時結(jié)構(gòu)簡單，動態(tài)響應好，更能夠遠傳4-20ma電信號，便于自動控制和集中控制，正應為此，所以我選用熱電偶為主要測溫元件。熱電偶的測溫原理是基于熱電效應。將兩種不同的導體或半導體連接成閉合回路，當兩個接點處的溫度不同時，回路中將產(chǎn)生熱電勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應，又稱為塞貝克效應。閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢有兩種電勢組成；溫差電勢和接觸電勢。溫差電勢是指同一導體的兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢，不同的導體具有不同的電子密度，所以他們產(chǎn)生的電勢也不相同，而接觸電勢顧名思義就是指兩種不同的導體相接觸時，因為他們的電

12、子密度不同所以產(chǎn)生一定的電子擴散，當他們達到一定的平衡后所形成的電勢，接觸電勢的大小取決于兩種不同導體的材料性質(zhì)以及他們接觸點的溫度。目前國際上應用的熱電偶具有一個標準規(guī)范，國際上規(guī)定熱電偶分為八個不同的分度，分別為b，r，s，k，n，e，j和t，其測量溫度的最低可測零下270攝氏度，最高可達1800攝氏度，其中b，r，s屬于鉑系列的熱電偶，由于鉑屬于貴重金屬，所以他們又被稱為貴金屬熱電偶而剩下的幾個則稱為廉價金屬熱電偶。熱電偶的結(jié)構(gòu)有兩種，普通型和鎧裝型。普通性熱電偶一般由熱電極，絕緣管，保護套管和接線盒等部分組成，而鎧裝型熱電偶則是將熱電偶絲，絕緣材料和金屬保護套管三者組合裝配后，經(jīng)過拉伸

13、加工而成的一種堅實的組合體。但是熱電偶的電信號卻需要一種特殊的導線來進行傳遞，這種導線我們稱為補償導線。不同的熱電偶需要不同的補償導線，其主要作用就是與熱電偶連接，使熱電偶的參比端遠離電源，從而使參比端溫度穩(wěn)定。補償導線又分為補償型和延長型兩種，延長導線的化學成分與被補償?shù)臒犭娕枷嗤?，但是實際中，延長型的導線也并不是用和熱電偶相同材質(zhì)的金屬，一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導線代替。補償導線的與熱電偶的連線一般都是很明了，熱電偶的正極連接補償導線的紅色線，而負極則連接剩下的顏色。一般的補償導線的材質(zhì)大部分都采用銅鎳合金。1.3 單片機簡介單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片

14、,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。可以說，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱pc機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭

15、腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型”，如智能型洗衣機等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件。因此，單片機的學習、開發(fā)與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。1.4 總體設(shè)計方案這次設(shè)計主要由硬件電路和軟件電路兩部分組成。其中軟件主要用匯編語言編寫的，而硬件電路主要有模擬和

16、數(shù)字兩部分組成。從功能模塊上來分有：鍵盤控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、信號放大系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換、存儲、溫度控制系統(tǒng)和液晶顯示系統(tǒng)。2 硬件設(shè)計部分2.1 硬件設(shè)計總體方案下圖為該系統(tǒng)的邏輯框圖，在此電路原理圖中,為了使硬件的結(jié)構(gòu)盡量簡單,所以我使用了帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能cmos8位微處理器2-at89c51, 溫度警報控制系統(tǒng)。掃描式鍵盤編碼器芯片8279如圖2.1所示：p1 p389c52單片機p3 p0a/d轉(zhuǎn)換放大電路信號采集系統(tǒng)打印機鍵盤顯示系統(tǒng) 8279led顯示鍵盤74ls273開關(guān)溫度控制報警系統(tǒng)圖2.1 系統(tǒng)邏輯框圖先通過鍵盤進行線路設(shè)置，選通線路控制開關(guān)，

17、進行數(shù)據(jù)采樣，經(jīng)高精度、低漂移放大器放大后進入a/d轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果送入p1口，同時由單片微機控制進行各通道的自動巡測，最后在微機控制下，由led顯示器依次顯示各通道及所測的溫度值，若某通道溫度超限，將產(chǎn)生的報警信號用二極管來顯示。2.2 應用到的模塊信息2.2.1 溫度信號采集模塊集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點，得到廣泛應用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mv/k，溫度0時輸出為0，溫度25時輸出2.982v。電流輸出型的靈敏度一般為1ma/k。ad590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。

18、它的主要特性如下：1、流過器件的電流（ma）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)，即：式中： ir流過器件（ad590）的電流，單位為ma;t熱力學溫度，單位為k。2、ad590的測溫范圍為-55+150。3、ad590的電源電壓范圍為4v30v。電源電壓可在4v6v范圍變化，電流 變化1ma，相當于溫度變化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被損壞。4、輸出電阻為710mw。5、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)，非線性誤差為0.3。ad590測量熱力學溫度、攝氏溫度、兩點溫度差、多點溫度差、多點

19、平均溫度的具體電路，廣泛應用于不同的溫度控制場合。由于ad590精度高價格低不需輔助電源線性好，常用語測溫和熱電偶的冷端補償。ad590是電流型集成溫度傳感器,其輸出電流與環(huán)境絕對溫度成正比,所以可以直接制成絕對溫度儀。ad590有i、j、k、l、m等型號系列其主特性參數(shù)如下： 工作電壓：430v；工作溫度：55150；保存溫度：65175；正向電壓：44v；反向電壓：20v；焊接溫度（10秒）：300；靈敏度：1ak。ad590集成溫度傳感器各引腳功能如表2-1所示：表2-1 ad590引腳功能 引腳編號 符號 功能引腳編號符號功能1u+電源正端2u-電源輸出端3金屬管外殼，一般不用ad59

20、0內(nèi)部電路由2只p-n結(jié)對管組成的溫度敏感器件和恒流源等組成，如圖2.2所示：圖2.2 感溫部分的核心電路基本特性和應用如圖2.3：圖2.3 ad590內(nèi)部的電路圖2.3所示是ad590的內(nèi)部電路， t1t4相當于圖2.2中的t1、t2，而t9，t11相當于圖2.2中的t3、t4。r5、r6是薄膜工藝制成的低溫度系數(shù)電阻，供出廠前調(diào)整之用。t7、t8，t10為對稱的wilson電路，用來提高阻抗。t5、t12和t10為啟動電路，其中t5為恒定偏置二極管。t6可用來防止電源反接時損壞電路，同時也可使左右兩支路對稱。r1，r2為發(fā)射極反饋電阻，可用于進一步提高阻抗。t1t4是為熱效應而設(shè)計的連接方

21、式。而c1和r4則可用來防止寄生振蕩。該電路的設(shè)計使得t9，t10，t11三者的發(fā)射極電流相等，并同為整個電路總電流i的13。t9和t11的發(fā)射結(jié)面積比為8。2.2.2 信號放大模塊實際電路中，從熱電偶輸出的信號最多不過幾十毫伏，而且其中包含工頻，靜電和磁偶合等共模干擾，對這種電路放大就需要放大電路具有很高的共模抑制比以及高增益，低噪聲和高輸出阻抗，因此宜采用測量放大電路。測量放大電器又稱數(shù)據(jù)放大器，儀表放大器和橋路放大器，它的輸入阻抗高，易于與各種信號源匹配，而它的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流及輸入偏置電流小，并且溫漂較小。由于時間溫漂小，因而測量放大器的穩(wěn)定性好。具體電路如圖2.4所示: 圖

22、2.4 信號放大電路當選通電路對第n路選通后，進行測量，測量信號通過兩個電壓跟隨器后，進入放大器進行信號放大，由aa，bb對模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)4052進行選擇，對不同的溫度環(huán)境進行溫度的放大比例的選擇2.2.3 a/d轉(zhuǎn)換模塊 經(jīng)過信號放大器放大后的電壓信號為模擬信號，需要轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號才能為單片機所識別，在本系統(tǒng)中我采用的是美國模擬器件公司（adi）出品的ad7715進行數(shù)摸轉(zhuǎn)換。ad7715采用16腳dip或soic兩種封裝形式，工作溫度范圍可達-4085，其引腳排列與ttl器件相同。各引腳的功能如圖2.5：圖2.5 數(shù)模轉(zhuǎn)換器ad7715sclk：串行時鐘，邏輯輸入；mclk in：器件的

23、主時鐘信號?？捎删д裉峁部捎膳ccmos兼容的時鐘驅(qū)動，此時mclk out引腳懸空。無論采用哪一種時鐘，其頻率必須是1mhz或2.4576mhz；mclk out：當器件的主時鐘信號由晶振提供時，此引腳與mclk in引腳和晶振兩引腳相連。如果mclk in為外部時鐘引腳，mclk out引腳能提供一個反向的時鐘信號，供外電路使用；cs：片選信號，邏輯低有效；reset：邏輯輸入，低電平有效。有效時，可將片內(nèi)的控制邏輯、接口邏輯、校準系數(shù)、數(shù)字濾波器以及模擬調(diào)制器復位到上電狀態(tài)；avdd：模擬正電源，ad77153為3v，ad77155為5v；編程增益：ain，ain：模擬輸入，分別為片內(nèi)

24、可放大器差動模擬輸入的正、負端；ref in()：參考輸入，ad7715參考差動輸入的正端，該端電位必須大于ref in()。ref in()可連接在avdd與agnd之間；ref in()：參考輸入，ad7715參考差動輸入的負端，ref in()可連接在avdd和agnd之間，但ref in()必須小于ref in()；agnd：模擬地。正確操作時，其它引腳的電壓相對agnd應不低于30mv；drdy：邏輯輸出。低電平表明來自ad7715數(shù)據(jù)寄存器新的輸出字是有效的。當完成全部16位的讀操作時，此引腳變成高電平。在輸出更新期間，如果沒有數(shù)據(jù)被讀出，此引腳將持續(xù)500倍tclk in時鐘周期

25、，然后返回高電平。當drdy為高時，能進行讀操作，或者說，當數(shù)據(jù)正在更新時，應當避免從數(shù)據(jù)寄存器中讀數(shù)。數(shù)據(jù)更新結(jié)束后，drdy將再次返回低電平；dout：從片內(nèi)輸出移位寄存器中讀出串行數(shù)據(jù)的串行輸出端。此輸出移位寄存器可含有來自設(shè)定寄存器、通訊寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的信息，具體是哪一個寄存器，取決于通訊寄存器中的寄存器設(shè)定位；din：寫到片內(nèi)輸入移位寄存器串行數(shù)據(jù)的串行輸入端。此數(shù)據(jù)是移到設(shè)定寄存器還是通訊寄存器，取決于通訊寄存器中的寄存器設(shè)定位；dvdd：數(shù)字電源。正常情況是3v或5v；dgnd：數(shù)字地。2.2.4 89c52單片機模塊at89c52采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造

26、，與工業(yè)標準的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。片內(nèi)的flash存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失存儲器編程器來編程。它是一種功能強，靈活性高且價格合理的單片機，可方便地應用在各種控制領(lǐng)域。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel的at89c52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。因此我選擇at89c52。主機選用89系列單片機at89c52來實現(xiàn)，他提供了8k字節(jié)flash閃存， 256字節(jié)內(nèi)部ram，32個i/o口線，3個16位定時/計數(shù)器，一個6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，at8

27、9c52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工作，但允許ram，定時/計數(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他所有部件工作直到下一個硬件復位?？蛇_到運算速度快，控制功能完善。不需要外擴展存儲器，可使系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)更為簡單、實用。其具體特點為：1 與mcs-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容2 8k字節(jié)可重擦寫flash閃存3 1000次擦寫周期4 全靜態(tài)操作：0hz-24mhz5 三級加密程序存儲器6 256x8字節(jié)內(nèi)部ram7 32個可編程i/o口線8 3個16位定時/計數(shù)器9 8個中斷源10 可編程串行u

28、art通道11 低功耗空閑和掉電模式at89c52提供以下標準功能：8k字節(jié)flash閃存，256字節(jié)內(nèi)部ram，32個i/o口線，3個16位定時/計數(shù)器，一個6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，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。空閑方式停止cpu工作，但允許ram，定時/計數(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他所有部件工作直到下一個硬件復位。at89c52的芯片管腳圖如圖2.6所示：圖2.6 at89c52的芯片管腳圖各引腳的功能為：vcc電源電壓gnd地p0口p0

29、口是一組8位漏極開路型雙向i/o口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個ttl邏輯門電路，對端口p0寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，p0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。p1口p1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸出口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引

30、腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。與at89c51不同之處是，p1.0和p1.1還可分別作為定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（p1.0/t2）和輸入（p1.1/t2ex），參見表2-2。flash編程和程序校驗期間，p1接收低8位地址。表2-2 p1.0和p1.1的第二功能引腳號功能特性p1.0t2（定時/計數(shù)器2外部計數(shù)脈沖輸入），時鐘輸出p1.1t2ex（定時/計數(shù)2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制）p2口p2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。對端口p2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因

31、為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。flash編程或校驗時，p2亦接收高位地址和一些控制信號。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口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。對p3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。p3口除了作為一般的i/o口線外，更重要的用途是它的第二功能,參見表2-3。表2-3 (p3.0-p3.7)的第二功能端口引腳第二功能p3.0rxd(串行輸入口)p

32、3.1txd(串行輸出口)p3.2into(外中斷0)p3.3int1(外中斷1)p3.4to(定時/計數(shù)器0)p3.5t1(定時/計數(shù)器1)p3.6wr(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)p3.7rd(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)此外，p3口還接收一些用于flash閃存編程和程序校驗的控制信號。rst復位輸入。當振蕩器工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。ale/prog當訪問外部程存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，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仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲

33、器時將跳過一個ale脈沖。對flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（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，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設(shè)置ale禁止位無效。psen程序儲存允許（psen）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當at89c52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次psen有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次psen信號。ea/vpp外部訪問允許，欲使cpu僅訪問外部程序存儲器（地址00

34、00h-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，復位時內(nèi)部會鎖存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。flash存儲器編程時，該引腳加上+12v的編程允許電源vpp，當然這必須是該器件是使用12v編程電壓vpp。2.2.5 地址存儲模塊地址鎖存器74ls273如圖2.7所示: 圖2.7 地址鎖存器74ls273(1).1腳是復位clr,低電平有效,當1腳是低電平時,輸出腳2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)全部輸出0,即全部復位;(2).當1腳為高電

35、平時,11(clk)腳是鎖存控制端,并且是上升沿觸發(fā)鎖存,當11腳有一個上升沿,立即鎖存輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的電平狀態(tài),并且立即呈現(xiàn)在在輸出腳2(q0)、5(q1)、6(q2)、9(q3)、12(q4)、15(q5)、16(q6)、19(q7)上.74ls273管腳功能：1d8d為數(shù)據(jù)輸入端，1q8q為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作8位地址鎖存器。地址鎖存器74ls273是附清除端子的八重數(shù)據(jù)觸發(fā)器4，包括有單一的軌道輸入的八個觸發(fā)器，這些完全統(tǒng)一的邊沿觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)是利用ttl電路實現(xiàn)一次直接清楚的輸入d觸發(fā)器邏輯來實現(xiàn)的,如表2-4所示:表2-4 各觸發(fā)器功

36、能輸 入輸 出 清除 時鐘 dql h hh lh l lhlq02.2.6 超溫警報模塊聲音是由震動所產(chǎn)生的，一定頻率的震動就產(chǎn)生了一定頻率的聲音。這個實驗是喇叭里發(fā)出滴答一長一短的報警聲音,送出的端口是p2.7輸出1khz,2khz變頻信號報警,每一秒交換一次。接線方法：用一根1pin數(shù)據(jù)線一端插入cpu部分jp53（p2口）的p2.7另外一端插入小喇叭部分的輸入端jp16。利用p2.6輸出高低，控制繼電器的開合，實現(xiàn)對外部裝置的控制?，F(xiàn)代自動控制設(shè)備中，都存在一個電子電路與電氣電路的互相連接問題，一方面要使電子電路的控制信號能夠控制電氣電路的執(zhí)行元件（電動機，電磁鐵，電燈等），另一方面又

37、要為電子線路的電氣電路提供良好的電隔離，以保護電子電路和人身的安全。電子繼電器便能完成這一橋梁作用。繼電器電路中一般都要在繼電器的線圈兩頭加一個二極管以吸收繼電器線圈斷電時產(chǎn)生的反電勢，防止干擾。本電路的控制端為jd，當jd為高電平時，繼電器不工作，當jd為低電平時，繼電器工作，常開觸點吸合。執(zhí)行時，對應的led將隨繼電器的開關(guān)而亮滅。2.2.7 開關(guān)控制模塊模擬開關(guān)是一種三穩(wěn)態(tài)電路，它可以根據(jù)選通端的電平，決定輸人端與輸出端的狀態(tài)。當選通端處在選通狀態(tài)時，輸出端的狀態(tài)取決于輸人端的狀態(tài),當選通端處于截止狀態(tài)時，則不管輸人端電平如何，輸出端都呈高阻狀態(tài)。模擬開關(guān)5在電子設(shè)備中主要起接通信號或斷

38、開信號的作用。由于模擬開關(guān)具有功耗低、速度快、無機械觸點、體積小和使用壽命長等特點，因而，在自動控制系統(tǒng)和計算機中得到了廣泛應用。本系統(tǒng)所使用的模擬開關(guān)如圖2.8所示:圖2.8 模擬開關(guān)4052圖2.9 模擬開關(guān)電路原理圖cd4052是一個雙4選1的多路模擬選擇開關(guān)，該模擬開關(guān)電路由兩個或非門、兩個場效應管及一個非門組成，如圖2.9所示。應用時可以通過單片機對a/b的控制來選擇輸入哪一路，例如：需要從4路輸入中選擇第二路輸入，假設(shè)使用的是y組，那么單片機只需要分別給a和b送1和0即可選中該路，然后進行相應的處理模擬開關(guān)的真值表見表2-5：表2-5 模擬開關(guān)的真值表101100高阻狀態(tài)01高用狀

39、態(tài)2.2.8 鍵盤控制顯示模塊8段led是一種標準件，是工業(yè)控制和自動化儀表中常用的顯示器件。如8279可編程鍵盤與顯示接口芯片。該芯片具有內(nèi)部自動掃描，與計算機接口方便和編程容易等特點，他已成為設(shè)計計算機應用系統(tǒng)，特別是實用性較強的測控系統(tǒng)的優(yōu)選器件之一。但是8段led僅能顯示“0f”的簡單數(shù)碼和少量的幾個字符，為了滿足工業(yè)控制中顯示復雜字符的要求，可以采用段數(shù)更多的led來解決這個問題，比如16段的led。intel8279是一種通用的可編程序的鍵盤、顯示器接口芯片，單片器件就能夠完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。 鍵盤部分提供一種掃描的工作方式，可以和具有64個按鍵的矩陣鍵盤相連接，能對鍵

40、盤不斷掃描，自動消抖，自動識別按下的鍵并給出編碼，能對雙鍵或n鍵同時按下實行保護。顯示部分為發(fā)光二極管、熒光管及其它顯示器提供了按掃描方式工作的顯示接口，它為顯示器提供多路復用信號，可以顯示多達16位的字符或數(shù)字。1.輸入/輸出控制及數(shù)據(jù)緩沖數(shù)據(jù)緩沖器是雙向緩沖器，用于傳送cpu和8279之間的命令或數(shù)據(jù)。a0用于區(qū)別信息的狀態(tài)。 a0=1，輸入：指令，輸出：狀態(tài) ；a0=0，輸入：數(shù)據(jù)，輸出：數(shù)據(jù)。2.控制與定時寄存器及定時控制，控制與定時寄存器用于寄存鍵盤及顯示的工作方式，以及由cpu編程的其它操作方式。 定時控制包括基本的計數(shù)鏈。首級計數(shù)器是一個可編程的n級計數(shù)器，n可在2-31之間由軟

41、件控制，以便從外部時鐘clk得到內(nèi)部所需要的100khz時鐘信號。然后經(jīng)過分頻為鍵盤提供適當?shù)闹鹦袙呙桀l率和顯示的掃描時間。 3.掃描計數(shù)器，掃描計數(shù)器有兩種工作方式。按編碼方式工作時，計數(shù)器作二進制計數(shù)。四位計數(shù)狀態(tài)從掃描線sl0-sl3輸出，經(jīng)外部譯碼器譯碼后，為鍵盤和顯示器提供掃描線。按譯碼方式工作時，掃描計數(shù)器的最低二位被譯碼后，從sl0-sl3輸出。 4.回復緩沖器、鍵盤消抖及控制，來自rl0-rl78根回復線的回復信號，由回復緩沖器緩沖并儲存。 在鍵盤工作方式中，這些線被接到鍵盤矩陣的列線。在逐行掃描時，回復線用來搜索一行中閉合的鍵。當某一鍵閉合時，消振電路就被置位，延時等待100

42、ms之后，再檢驗該鍵是否是連續(xù)保持閉合。若閉合，則該鍵的地址和附加的位移、控制狀態(tài)一起形成鍵盤數(shù)據(jù)被送入8279內(nèi)部的fifo存儲器。鍵盤的數(shù)據(jù)格式如下表2-6：表2-6 鍵盤數(shù)據(jù)格式d7d6d5d4d3d2d1d0控制移位掃描回復控制和位移（d7和d6）的狀態(tài)由兩個獨立的附加開關(guān)決定，而掃描（d5、d4、d3）和回復（d2、d1、d0）則是被按鍵的位置數(shù)據(jù)。d5、d4、d3三位來自掃描計數(shù)器，是按鍵的行編碼，而d2、d1、d0三位則是來自列計數(shù)器，它們是根據(jù)回復信號而確定的列編碼。 在傳感器矩陣方式中，回復線的內(nèi)容直接被送往相應的傳感器ram（即fifo存儲器）。 在選通輸入方式時，回復線的

43、內(nèi)容在cntl/stb線的脈沖上升沿時，被送入fifo存儲器。 5.fifo/傳感器ram及其狀態(tài)，fifo/傳感器ram是一個雙重功能的8x8ram8。在鍵盤或選通工作方式時，它是fifo存儲器。每次新的輸入都順序?qū)懭氲絩am 單元，而每次讀出時，總是按輸入的順序，將最先輸入的數(shù)據(jù)讀出。fifo狀態(tài)寄存器用來存放fiforam的工作狀態(tài)。例如：ram是滿還是空7；其中存有多少字符；是否操作出錯等等。當fifo存儲器不空時，狀態(tài)邏輯將產(chǎn)生irq=1信號，向cpu申請中斷。 在傳感器矩陣方式時，這個存儲器又是傳感器ram。它存放著傳感器矩陣中每一個傳感器的狀態(tài)。在此方式中，若檢索出傳感器的變化，

44、irq信號便變?yōu)楦唠娖?，向cpu請求中斷。 6.顯示ram和顯示地址寄存器，顯示ram用來存儲顯示數(shù)據(jù)。該區(qū)具有16個字節(jié)，也就是最多可以存儲16個字節(jié)的顯示信息。顯示地址寄存器用來積存由cpu進行讀/寫的顯示ram的地址，它可以由命令設(shè)定，也可以設(shè)置成每次讀出或?qū)懭胫笞詣舆f增。8279引線如圖2.10所示：圖2.10 8279芯片引線圖a.d7-d0（數(shù)據(jù)總線）：雙向、三態(tài)總線。b.clk（系統(tǒng)時鐘）：輸入c.reset（復位）：輸入，高電平有效。復位時默認狀態(tài) 16個字符顯示-左入 編碼掃描鍵盤-雙鍵鎖定程序時鐘編程設(shè)定為31d.cs（片選）：輸入，低有效。e.a0（緩沖器地址）：輸入。

45、f.rd（讀信號）和wr（寫信號）：輸入，低有效。g.irq（中斷請求）：輸出，高有效。在鍵盤工作方式中，當fifo/傳感器ram存有數(shù)據(jù)時，irq為高電平。cpu每次從ram讀出數(shù)據(jù)時。irq就變?yōu)榈碗娖?。若ram中仍有數(shù)據(jù)，則irq再次恢復為高電平。 在傳感器工作方式中，每逢檢出傳感器狀態(tài)變化時，irq就出現(xiàn)高電平。sl0sl3（掃描線）：輸出。 rl0rl7（回復線）：輸入。它們是鍵盤矩陣或傳感器矩陣的列信號輸入線。 shift（換檔信號）：輸入，高有效。該信號線用來擴充鍵開關(guān)的功能，可以用作鍵盤的上、下檔功能鍵。在傳感器方式和選通方式中，shift無效。 cntl/stb（控制/選通）

46、：輸入，高電平有效。在鍵盤工作方式時，作為控制功能鍵使用。 在選通方式時，該信號的上升沿可以將來rl0-rl7的數(shù)據(jù)存入fifo存儲器。在傳感器方式，無效。 outa0outa3（a組顯示信號）：輸出。 outb0outb3（b組顯示信號）：輸出。bd（消隱顯示）：輸出，低有效。該輸出信號在數(shù)字切換顯示或使用顯示消隱命令時，將顯示消隱。1. 鍵盤/顯示方式設(shè)置命令命令特征位：d7d6d5=000000ddkkkdd兩位用來設(shè)定顯示方式：008個字符顯示-左入0116個字符顯示-左入108個字符顯示-右入1116個字符顯示-右入所謂的左入就是在顯示時，顯示字符是從左面向右面逐個排列。右入就是顯示

47、字符從右面向左面移動。 所對應的sl編碼最小的為顯示的最高，kkk三位用來設(shè)定鍵盤工作方式：k000編碼掃描鍵盤-雙鍵鎖定；k001譯碼掃描鍵盤-雙鍵鎖定；k010編碼掃描鍵盤-n鍵輪回；k011譯碼掃描鍵盤-n鍵輪回；k100編碼掃描傳感器矩陣；k101譯碼掃描傳感器矩陣；k110選通輸入，編碼顯示掃描；k111選通輸入，譯碼顯示掃描。第一位k沒有任何意義。雙鍵鎖定和n鍵輪回是兩種不同的多鍵同時按下保護方式。雙鍵鎖定為兩鍵同時按下提供保護，在消振周期內(nèi)，如果有兩鍵同時被按下，則只有其中的一鍵彈起，而另一鍵在按下位置時，才能被認可。n鍵輪回為n鍵同時按下提供保護，當有若干個鍵同時按下時，鍵盤掃

48、描能根據(jù)發(fā)現(xiàn)它們的次序，依次將它們的狀態(tài)送入fifo ram。2. 時鐘編程命令001ppppp命令特征位：d7d6d5=001將來自clk的外部時鐘進行ppppp分頻。3. 讀fifo/傳感器ram命令010aixaaa命令特征位：d7d6d5=010，該命令字只在傳感器方式時使用，在cpu讀傳感器ram之前，必須用著條命令來設(shè)定將要讀出的傳感器ram地址。由于傳感器ram的容量是8x8bit，因此需要用命令字中的三位二進制代碼aaa來選址。命令字中的ai為自動增量特征位。若ai=1，則每次讀出傳感器ram后，地址將自動增量（加1），使地址指針指向順序的下一個存儲單元。這樣，下一次讀數(shù)便從下

49、一個地址讀出，而不必重新設(shè)置讀fifo/傳感器ram命令。在鍵盤工作方式中，由于讀出操作嚴格按照先入先出的順序，因此不必使用這條命令。 4. 讀顯示ram命令 011aiaaaa命令特征位：d7d6d5=011，在cpu讀顯示ram之前，該命令字用來設(shè)定將要讀出的顯示ram的地址，四位二進制代碼aaaa用來尋址顯示ram中的一個存儲單元。如果自動增量特征位ai=1，則每次讀出后，地址自動加1，使下一次讀出順序指向下一個地址。 5. 寫顯示ram命令 命令特征位：d7d6d5=100。與前面命令字位相同。100aiaaaa6. 顯示禁止寫入/消隱命令命令特征位：d7d6d5=101。 101xi

50、wiwblbliw用來掩蔽a組和b組（d3對應a組，d2對應b組）。例如，當a組的掩蔽位d3=1時，a組的顯示ram禁止寫入8。因此從cpu寫入顯示器ram的數(shù)據(jù)不會影響a的顯示。這種情況通常在采用雙四位顯示時使用。因為兩個四位顯示器是相互獨立的，為了給其中一個四位顯示器輸入數(shù)據(jù)，而又不影響另一個四位顯示器，因此必須對另一組的輸入實行掩蔽。 bl位是消隱特征，要消隱兩組顯示輸出，必須設(shè)置兩個bl位。若bl=1。則執(zhí)行此命令后，對應組的顯示輸出被消隱。若bl=0，則恢復顯示。 7. 清除命令 110cdcdcdcfca命令特征位：d7d6d5=110，該命令字用來清除fifo ram和顯示ram

51、。d4d3d2三位（cd）用來設(shè)定清除顯示ram的方式。其意義如表2-7所示： 表2-7清除顯示ram表d4d3d2清除方式10x將顯示ram全部清“0”110將顯示ram置20h（即a組=0010 b組=0000）111將顯示ram全部置10不清除（若ca=1，則d3、d2仍有效）d1（cf）位用來清空fifo存儲器。d1=1時，執(zhí)行清除命令后，fifo ram被清空，使中斷irq復位。同時，傳感器ram的讀出地址也被清0；d0（ca）位是總清的特征位，它兼有cd和cf的聯(lián)合有效。在ca=1時，對顯示ram的清除方式由d3d2的編碼決定。清除顯示ram大約需要100us的時間。在此期間，fi

52、fo狀態(tài)字的最高位du=1，表示顯示無效。cpu不能向顯示ram寫入數(shù)據(jù)。 8. 結(jié)束中斷/錯誤方式設(shè)置命令 命令特征位d7d6d5=111。 111exxxx這個命令有兩個不同的應用： a. 作為結(jié)束中斷命令。在傳感器工作方式中，每當傳感器狀態(tài)出現(xiàn)變化時，掃描檢測電路接將其狀態(tài)寫入傳感器ram，并啟動中斷邏輯，使irq變高，向cpu請求中斷。并且禁止寫入傳感器ram。此時，如傳感器ram讀出地址的自動遞增特征沒有置位（ai=0），則中斷請求irq在cpu第一次從傳感器ram讀出數(shù)據(jù)時就被清除。若自動遞增特征已置位（ai=1），則cpu對傳感器ram的讀出并不能清除irq，而必須通過給8279

53、寫入結(jié)束中斷/錯誤方式設(shè)置命令才能使irq變低。因此，在傳感器工作方式中，此命令用來結(jié)束傳感器ram的中斷請求。 b. 作為特定錯誤方式的設(shè)置命令。在8279已被設(shè)定為鍵盤掃描n鍵輪回方式以后，如果cpu給8279又寫入結(jié)束中斷/錯誤方式設(shè)置命令（e=1）。則8279的消振周期內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)有多個鍵被同時按下，則fifo狀態(tài)字中的錯誤特征位s/e將置位。并產(chǎn)生中斷請求信號和阻止寫入fifo ram。 錯誤特征位s/e在讀出fifo狀態(tài)字時被讀出。而在執(zhí)行cf=1的清除命令時被復位。 2.3原理與計算方法首先由溫度采集系統(tǒng)產(chǎn)生一個標準電壓v標i信號，雙刀開關(guān)閉合，外部電壓v標o可以通過測量得到。然后把一個待測電壓v待i信號接入電路，與其對