單片機控制的液壓、油溫檢測報警系統(tǒng)設計

1、PAGE 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc397675378 前 言 PAGEREF _Toc397675378 h 1 HYPERLINK l _Toc397675379 1方案論證與設計 PAGEREF _Toc397675379 h 2 HYPERLINK l _Toc397675380 1.1采用純硬件的閉環(huán)控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc397675380 h 2 HYPERLINK l _Toc397675381 1.2采用單片機與高精度傳感器結合的方式 PAGEREF _Toc397675381 h 2 HYPERLINK l _Toc3

2、97675382 2電路分析 PAGEREF _Toc397675382 h 3 HYPERLINK l _Toc397675383 2.1單片機選擇 PAGEREF _Toc397675383 h 3 HYPERLINK l _Toc397675384 2.1.1 AT89C51單片機特性 PAGEREF _Toc397675384 h 3 HYPERLINK l _Toc397675385 2.1.2 AT89C51單片機管腳 PAGEREF _Toc397675385 h 3 HYPERLINK l _Toc397675386 2.2 壓力傳感器選擇 PAGEREF _Toc397675

3、386 h 4 HYPERLINK l _Toc397675387 2.2.1 AK-1C-2 PAGEREF _Toc397675387 h 4 HYPERLINK l _Toc397675388 2.2.2 AK-1C-2主要技術指標 PAGEREF _Toc397675388 h 5 HYPERLINK l _Toc397675389 2.2.3 AK-1C-2電氣連接 PAGEREF _Toc397675389 h 5 HYPERLINK l _Toc397675390 2.2.4 AK-1C-2外形 PAGEREF _Toc397675390 h 6 HYPERLINK l _Toc

4、397675391 2.3 溫度傳感器 PAGEREF _Toc397675391 h 6 HYPERLINK l _Toc397675392 2.3.1 K型熱電偶 PAGEREF _Toc397675392 h 6 HYPERLINK l _Toc397675393 2.3.2 K型熱電偶測溫原理 PAGEREF _Toc397675393 h 7 HYPERLINK l _Toc397675394 2.3.3 K型熱電偶的元件配合使用 PAGEREF _Toc397675394 h 8 HYPERLINK l _Toc397675395 2.3.4 K型熱電偶與MAX6675連接 PAG

5、EREF _Toc397675395 h 9 HYPERLINK l _Toc397675396 2.4.放大電路 PAGEREF _Toc397675396 h 9 HYPERLINK l _Toc397675397 2.4.1電路放大倍數(shù) PAGEREF _Toc397675397 h 10 HYPERLINK l _Toc397675398 2.4.2放大電路 PAGEREF _Toc397675398 h 10 HYPERLINK l _Toc397675399 2.5 A/D轉換電路 PAGEREF _Toc397675399 h 10 HYPERLINK l _Toc3976754

6、00 2.5.1 ADC0809主要特性 PAGEREF _Toc397675400 h 10 HYPERLINK l _Toc397675401 2.5.2 ADC0809 內部邏輯結構 PAGEREF _Toc397675401 h 10 HYPERLINK l _Toc397675402 2.5.3 ADC0809 引腳結構 PAGEREF _Toc397675402 h 11 HYPERLINK l _Toc397675403 2.5.4 ADC0809 各腳功能 PAGEREF _Toc397675403 h 11 HYPERLINK l _Toc397675404 2.5.5 AD

7、C0809 輸入模擬量要求 PAGEREF _Toc397675404 h 12 HYPERLINK l _Toc397675405 2.5.6 ADC0809通道選擇表 PAGEREF _Toc397675405 h 12 HYPERLINK l _Toc397675406 2.5.7 ADC0809 應用說明 PAGEREF _Toc397675406 h 13 HYPERLINK l _Toc397675407 2.5.8地址鎖存器74ls373 PAGEREF _Toc397675407 h 13 HYPERLINK l _Toc397675408 2.5.9引腳功能 PAGEREF

8、_Toc397675408 h 13 HYPERLINK l _Toc397675409 2.5.10 ADC0809連接圖 PAGEREF _Toc397675409 h 14 HYPERLINK l _Toc397675410 2.6數(shù)碼管顯示及電路 PAGEREF _Toc397675410 h 14 HYPERLINK l _Toc397675411 2.6.1 八位七段數(shù)碼管外形 PAGEREF _Toc397675411 h 15 HYPERLINK l _Toc397675412 2.6.2 MAX7221介紹 PAGEREF _Toc397675412 h 15 HYPERLI

9、NK l _Toc397675413 2.7按鍵及其電路 PAGEREF _Toc397675413 h 17 HYPERLINK l _Toc397675414 2.7.1獨立式非編碼鍵盤接口 PAGEREF _Toc397675414 h 18 HYPERLINK l _Toc397675415 2.8報警電路 PAGEREF _Toc397675415 h 18 HYPERLINK l _Toc397675416 2.9電源 PAGEREF _Toc397675416 h 19 HYPERLINK l _Toc397675417 3 單片機程序 PAGEREF _Toc397675417

10、 h 20 HYPERLINK l _Toc397675418 3.1匯編語言 PAGEREF _Toc397675418 h 20 HYPERLINK l _Toc397675419 3.2 C語言 PAGEREF _Toc397675419 h 20 HYPERLINK l _Toc397675420 3.2.1基本特性 PAGEREF _Toc397675420 h 20 HYPERLINK l _Toc397675421 3.3溫度報警系統(tǒng) PAGEREF _Toc397675421 h 21 HYPERLINK l _Toc397675422 3.4壓力報警系統(tǒng) PAGEREF _T

11、oc397675422 h 22 HYPERLINK l _Toc397675423 結束語 PAGEREF _Toc397675423 h 23 HYPERLINK l _Toc397675424 參考文獻 PAGEREF _Toc397675424 h 24 HYPERLINK l _Toc397675425 附錄 總電路圖 PAGEREF _Toc397675425 h 25 PAGE 26 前 言隨著社會的發(fā)展，溫度和壓力的測量及控制變得越來越重要。溫度和壓力是生產(chǎn)過程及科學實驗中普遍而且重要的物理參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)過程中為了高效的進行生產(chǎn)，必須對生產(chǎn)工藝過程中的主要參數(shù)，如溫度、壓力、

12、流量等進行有效的控制。其中，溫度和壓力的控制在生產(chǎn)過程中占有相當大的比例。準確的測量和有效的控制溫度是優(yōu)質、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的重要條件。在工業(yè)的研制和成產(chǎn)中，為了保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運行并提高控制精度，采用微電子技術是重要的途徑。它的作用主要是改善勞動條件，節(jié)約能源，防止生產(chǎn)和設備事故，以獲得好的技術指標和經(jīng)濟效益。本次設計題目旨在控制和檢測液壓系統(tǒng)的液壓和液壓油的溫度，以防系統(tǒng)的壓力或者油溫的變化而導致的系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。液壓油油溫過高的危害：液壓油黏度、容積效率和液壓系統(tǒng)工作效率均下降，泄漏增加，甚至使機械設備無法正常工作。液壓系統(tǒng)的零件因過熱而膨脹，破壞了相對運動零件原來正常的配合間隙，

13、導致摩擦阻力增加、液壓閥容易卡死，同時，使?jié)櫥湍ぷ儽?、機械磨損增加，結果造成泵、閥、馬達等的精密配合面因過早磨損而使其失效或報廢。加速橡膠密封件老化變質，壽命縮短，甚至喪失其密封性能，使液壓系統(tǒng)嚴重泄漏。油液汽化、水分蒸發(fā)，容易使液壓元件產(chǎn)生穴蝕；油液氧化形成膠狀沉積物，易堵塞濾油器和液壓閥內的小孔，使液壓系統(tǒng)不能正常工作。液壓系統(tǒng)壓力失常對液壓系統(tǒng)工作性能的影響：液壓系統(tǒng)不能實現(xiàn)正確的工作循環(huán)，特別是在壓力控制的順序動作回路中。執(zhí)行部件處于原始位置不動作，液壓設備根本不能工作。出現(xiàn)噪聲，執(zhí)行運動部件速度顯著降低，甚至產(chǎn)生爬行。因此，對于液壓系統(tǒng)的壓力和油溫的檢測具有重要的實際意義。1方案論

14、證與設計實現(xiàn)溫度控制的方法主要有以下兩種：1.1采用純硬件的閉環(huán)控制系統(tǒng)該控制的優(yōu)點在于速度較快，但可靠性較差，控制精度比較低、靈活性小、線路復雜、調試、安裝都不方便，且要實現(xiàn)題目所有的要求難度較大。1.2采用單片機與高精度傳感器結合的方式即用單片機完成人機界面，系統(tǒng)控制，信號分析處理，由前端溫度傳感器和壓力傳感器完成信號的采集與轉換。這種方案克服了方案一的缺點，所以本次設計是基于單片機和溫度、壓力傳感器實現(xiàn)對溫度和壓力的控制。系統(tǒng)整體框圖1.1如下：按鍵輸入AT89C按鍵輸入AT89C51壓力傳感器濾波及信號放濾波及信號放大電路A/D轉換顯示顯示溫度溫度傳感器濾波及信號放濾波及信號放大電路A

15、/D轉換報警器報警器圖1.1系統(tǒng)整體框圖整個系統(tǒng)擬采用壓力傳感器和溫度傳感器對所需的信號進行采集，當獲取所需的信號之后，經(jīng)過對信號的濾波和放大電路的放大號，傳輸至A/D轉換器進行A/D轉換，將采集到的模擬信號轉化為數(shù)字信號，最后將數(shù)字信號讀入8051單片機內，經(jīng)過單片機的數(shù)據(jù)處理后，最后將處理后的結果顯示出來。在系統(tǒng)中，設置按鍵電路，當按鍵按下，向單片機輸入信號，單片機接收信號后，可改變預設的壓力和油溫值，使系統(tǒng)能夠在不同的狀況下工作，增加了系統(tǒng)的靈活性。系統(tǒng)中還設計有顯示電路部分，經(jīng)單片機處理后的數(shù)據(jù)，可由顯示模塊將所測量的壓力和油溫顯示出來，增強了系統(tǒng)的實用性。此外，當所測量的油溫或壓力超

16、出了預設值之后，系統(tǒng)會自動觸發(fā)報警裝置，向外界發(fā)出警報。合理性論證：在系統(tǒng)的設計過程中，經(jīng)檢查，系統(tǒng)的原理是可行的。2電路分析2. = 1 * Arabic 1單片機選擇單片機的選擇在整個系統(tǒng)中至關重要，需要滿足大內存、高速率、通用性、價格便宜等要求。在本次的設計中，選擇最常用到的51系列單片機。AT89 C51是一種低功耗、高性能的8位單片機，片內含有4KB的掩膜ROM，用于存放程序和原始數(shù)據(jù)；內部數(shù)據(jù)存儲器包括RAM（1282.1.1 AT89C51單片機特性（1）片內含有兩個16位的定時器/計數(shù)器，用于實現(xiàn)定時或計數(shù)功能，并以其定時或計數(shù)結果對單片機進行控制；（2）有4個8位并行I/O口

17、（P0、P1、P2、P3），以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出；（3）內部含有5個中斷源，即外中斷2個，定時/計數(shù)中斷2個，串行中斷1個；（4）內部有時鐘電路，為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列；2.1.2 AT89C51單片機管腳(1)4個8位的并行輸入/輸出口P0.0P0.7/P1.0P1.7/P2.0P2.7/P3.0P3.7。（2）地址鎖存控制信號ALE，用于控制把P0口輸出的低8位地址送入鎖器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時傳送。（3）外部程序存儲器讀選通信號PSEN,Z在讀外部ROM時有效，實現(xiàn)外部ROM單元的讀操作；（4）訪問程序存儲器控制信號EA，當為低電平時，對ROM的讀操作是針對外部程序

18、存儲器的；當信號為高電平時，對ROM的讀操作是從內部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。（5） 復位信號RST，當輸入的復位信號延續(xù)2個機器周期以上高電平時即為有效，用于完成單片機的復位操作；（6）外界晶體引線端XTAL1和XTAL2，當使用芯片內部時鐘時，用于外接石英晶體諧振器和微調電容；當使用外部時鐘時，用于接入外部時鐘脈沖信號；(7) 地線GND和電源接口VCC；單片機引腳圖如圖2.1所示： 圖2.1 AT89C51引腳圖 = 2 * Arabic 2.2 壓力傳感器選擇2.2.1 AK-1C-2 = 1 * GB3 外殼和膜片一體結構，體積小，平膜片感壓； = 2 * GB3 性

19、能穩(wěn)定可靠，量程范圍廣； = 3 * GB3 不銹鋼材料，耐腐蝕，安裝使用方便； = 4 * GB3 連接螺紋：M201.5 (可提供用戶要求的各種機械連接方式，最小外形尺寸：10)； = 5 * GB3 適用于各種動態(tài)、靜態(tài)、一般腐蝕氣體、液體的壓力測量。2.2.2 AK-1C-2主要技術指標表2.1 AK-1C-2主要技術指標主 要 技 術 指 標測量范圍AK-1C-200.1,0.2,0.5,1,2,5,10,15,20,25,30,40,50,60MPa輸出靈敏度 0.50.8mV/V 基本誤差0.2; 0.3; 0.5%F.S 線性誤差L0.2; 0.3; 0.5%F.S 回程誤差H

20、0.2; 0.3; 0.5%F.S 重復性R0.2; 0.3; 0.5%F.S 工作溫度-10+60溫度補償范圍室溫+60零點溫度影響0.3%F.S/10 輸出溫度影響0.3%F.S/10 激勵電壓512VDC絕緣電阻1000M/100VDC輸入電阻35020 輸出電阻35020 零點輸出05%F.S 安全過負荷率120%F.S 2.2.3 AK-1C-2電氣連接 表2.2 AK-1C-2電氣連接電 氣 連 接 方 式連接方式插頭座號導線顏色輸入(電源)正端1紅輸出信號正端2藍輸出信號負端3白輸入(電源)負端4黃 2.2.4 AK-1C-2外形圖2.2 傳感器外形2.3 溫度傳感器溫度傳感器采

21、用K型熱電偶。 圖2.3 K型熱電偶實物圖2.3.1 K型熱電偶K型熱電偶具有線性度好，熱電動勢較大，靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻性較好，抗氧化性能強，價格便宜等優(yōu)點。可以直接測量各種生產(chǎn)中從0到1300范圍的液體蒸汽和氣體介質以及固體的表面溫度。K型熱電偶通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線盒等主要部件組成。2.3.2 K型熱電偶測溫原理熱電偶測溫必須由熱電偶、連接導線及顯示儀表三部分組成。圖2.4是最簡單的熱電偶測溫示意圖。圖2.4 HYPERLINK /picview/1693034/1693034/0/a6c7d71710e45f5cc83d6d14.html?fr=lemma o 查看圖片

22、t _blank 熱電偶溫度計示意圖按右圖組成的熱電偶蕊及測溫電偶絲1 ，如果將熱電偶的熱端加熱，使得冷、熱兩端的溫度不同，則在該熱電偶回路中就會產(chǎn)生熱電勢，這種物理現(xiàn)象就稱為熱電現(xiàn)象(即熱電效應)。在熱電偶回路中產(chǎn)生的電勢由溫差電勢和接觸電勢兩部分組成。接觸電勢：它是兩種電子密度不同的導體相互接觸時產(chǎn)生的一種熱電勢。當兩種不同的導體A和B相接觸時，假設導體A和B的電子密度分別為Na和Nb并且NaNb，則在兩導體的接觸面上，電子在兩個方向的擴散率就不相同，由導體A擴散到導體B的電子數(shù)比從B擴散到A的電子數(shù)要多。導體A失去電子而顯正電，導體B獲得電子而顯負電。因此，在A、B兩導體的接觸面上便形成

23、一個由A到B的靜電場，這個電場將阻礙擴散運動的繼續(xù)進行，同時加速電子向相反方向運動，使從B到A的電子數(shù)增多，最后達到動態(tài)平衡狀態(tài)。此時A、B之間也形成一電位差，這個電位差稱為接觸電勢。此電勢只與兩種導體的性質相接觸點的溫度有關，當兩種導體的材料一定，接觸電勢僅與其接點溫度有關。溫度越高，導體中的電子就越活躍，由A導體擴散到B導體的電子就越多，接觸面處所產(chǎn)生的電動勢就越大，即接觸電勢越大。(1)熱電偶安裝注意點：熱電偶應盡量垂直裝在水平或垂直管道上，安裝時應有保護套管，以方便檢修和更換。熱電偶的冷端應處在同一環(huán)境溫度下，應使用同型號的補償導線，且正負要接對。測量管道內溫度時，元件長度應在管道中心

24、線上(即保護管插入深度應為管徑的一半)。溫度動圈表安裝時，開孔尺寸要合適，安裝要美觀大方。高溫區(qū)使用耐高溫電纜或耐高溫補償線。要根據(jù)不同的溫度選擇不同的測量元件。一般測量溫度大于100時，應選擇熱電偶，小于100時選擇熱電阻。接線要合理美觀，表針指示要正確。2.3.3 K型熱電偶的元件配合使用此處選擇MAX6675來配合使用。（1） MAX6675簡介：MAX6675是美國MAXIM公司生產(chǎn)的帶有冷端補償、線性校正、熱電偶斷線檢測的串行K型熱電偶模數(shù)轉換器 ,它的溫度分辨能力0.25 ,冷端補償范圍為 -20 +80 ,工作電壓為3.05.5V。其引腳如圖2.5所示：圖2.5 MAX6675引

25、腳圖（2）MAX6675引腳功能如表2.3所示:表2.3 MAX6675引腳功能 （3）MAX6675測溫范圍01024，主要功能特點如下：直接將熱電偶信號轉換為數(shù)字信號。具有冷端補償功能。簡單的SPI串行接口與單片機通訊。12位A/D轉換器、0.25分辨率。單一+5V的電源穩(wěn)壓器電壓。熱電偶斷線檢測。工作溫度范圍-20（4）工作原理：MAX6675為8腳SO封裝，它內置一個12位AD轉換器，兩個放大冷端補償電路以及參考電平發(fā)生器。來自K型熱電偶的熱電勢與引腳T、T連接，號經(jīng)兩級放大器放大和濾波處理后，成為與芯片內的AD轉換器相匹配的電平信號對于K型熱電偶，其“熱電勢溫度”關系是固定的，MAX

26、6675正是利用測量熱電勢大小來獲知溫度數(shù)據(jù)的。另外，熱電偶的輸出熱電勢只與工作端（通常稱為熱端）和考端（通常稱為冷端）的溫差有關，因此當冷端（即MAX6675所在的環(huán)境）的溫度變時，MAX6675是通過內置的冷端補償?shù)碾娐穪韺崿F(xiàn)冷端補償?shù)?。它將溫度的變化轉換相應的電平信號，有了這個電平信號和熱電偶的輸出熱電勢，便能得知測量端的絕對度值。測溫時，將引腳CS置低電平，同時在SCK引腳上輸入一串脈沖信號便能從SO腳處讀得溫度數(shù)據(jù)，一串完整的溫度數(shù)據(jù)需要16個脈沖信號，每一下降沿輸出一位據(jù)，從最高位（D15）開始，D14D3為相應的溫度數(shù)據(jù)位（5）主要特點：自帶冷端補償電路，能將K型熱電偶的輸出熱電

27、勢轉換為12位溫度值，分辨率為025，溫度數(shù)據(jù)通過SPI（串行同步通信）接口發(fā)送給單片機。當供電電壓為33V，其在0700時精度為2，7001 000時精度為4252.3.4 K型熱電偶與MAX6675連接圖2.6 K型熱電偶與MAX6675連圖2.4.放大電路2.4.1電路放大倍數(shù)放大電路的作用是將壓力傳感器采集到的信號進行放大，再傳輸?shù)紸DC0809內，電路圖如下：壓力傳感器的應變電阻為橋式連接，從傳感器輸出端取出的電流要變換為差動電壓輸出，因此，要采用阻抗高、僅放大差動電壓的放大電路，在本次設計中，采用通用運放LM324構成測量放大器。根據(jù)機電一體化的知識，可算出放大電路的放大倍數(shù)為：。

28、（式2.1）2.4.2放大電路 圖2.7 放大電路2.5 A/D轉換電路本次設計中采用的A/D轉換器型號為ADC0809，ADC0809是M美國國家半導體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式 HYPERLINK /view/990260.htm t _blank A/D轉換器。其內部有一個8通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉換,目前國內應用最廣泛的8位通用A/D芯片。 2.5.1 ADC0809主要特性 ADC0809 是帶有8 位A/D 轉換器、8 路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS 組件。它是逐次逼近式A/D 轉換

29、器，可以和單片機直接接口。2.5.2 ADC0809 內部邏輯結構由圖2.8可知，ADC0809 由一個8 路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D 轉換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關可選通8 個模擬通道，允許8 路模擬量分時輸入，共用A/D 轉換器進行轉換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D 轉換完的數(shù)字量，當OE 端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉換完的數(shù)據(jù)。 圖2.8 ADC0809 的內部邏輯結構2.5.3 ADC0809 引腳結構圖2.9 ADC0809引腳2.5.4 ADC0809 各腳功能D7-D0：8 位數(shù)字量輸出引腳。IN0-IN7：8 位模擬量輸入引腳。VCC：+

30、5V 工作電壓。GND：地。REF（+）：參考電壓正端。REF（-）：參考電壓負端。START：A/D 轉換啟動信號輸入端。ALE：地址鎖存允許信號輸入端。（以上兩種信號用于啟動A/D 轉換）.EOC：轉換結束信號輸出引腳，開始轉換時為低電平，當轉換結束時為高電平。OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。CLK：時鐘信號輸入端（一般為500KHz）。A、B、C：地址輸入線。2.5.5 ADC0809 輸入模擬量要求信號單極性，電壓范圍是05V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線：4 條，其

31、功能如表3 所示：ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當ALE 線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A，B，C 三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉換器進行轉換。A，B 和C 為地址輸入線，用于選通IN0IN7 上的一路模擬量輸入。2.5.6 ADC0809通道選擇表表2.4 ADC0809地址輸入和控制線 2.5.7 ADC0809 應用說明（1）ADC0809 內部帶有輸出鎖存器，可以與AT89C（2）初始化時，使ST 和OE 信號全為低電平。（3）送要轉換的哪一通道的地址到A，B，C 端口上。（4）在ST 端給出一個至少有100ns 寬的正脈沖信號。（5）是否

32、轉換完畢，我們根據(jù)EOC 信號來判斷。（6）當EOC 變?yōu)楦唠娖綍r，這時給OE 為高電平，轉換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機了2.5.8地址鎖存器74ls373 圖2.10地址鎖存器74ls3732.5.9引腳功能D0D7 數(shù)據(jù)輸入端OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效）LE 鎖存允許端Q0Q7 輸出端表2.5 74ls373 引腳功能 74ls373 的輸出端 Q0Q7 可直接與總線相連。當三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時，Q0Q7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅動負載或總線。當 OE 為高電平時，Q0Q7 呈高阻態(tài)，即不驅動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內部的邏輯操作不受影響。當鎖存允許端 LE 為高電平時，

33、Q 隨數(shù)據(jù) D 而變。當 LE 為低電平時，D 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當 LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。2.5.10 ADC0809連接圖 圖2.11 ADC0809連接圖2.6數(shù)碼管顯示及電路 顯示器普遍地用于直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)，按照材料及產(chǎn)品工藝，單片機應用系統(tǒng)中常用的顯示器有： 發(fā)光二極管LED顯示器、液晶LCD顯示器、CRT顯示器等。信息顯示技術隨著信息社會的發(fā)展而變得越來越重要，在信息顯示技術中，液晶顯示器件與其他類型的顯示器相比有如下優(yōu)點：平面型顯示，體積小，重量輕，便于攜帶；驅動電壓低，功耗小；工作壽命長，可

34、在5萬小時以上；不含有害射線，對長期在液晶顯示器件周圍工作的人體健康無危害；被動顯示，不易被強光沖刷，外界光越強則顯示越清晰，可以在明亮環(huán)境下顯示；易于驅動，能用大規(guī)模集成電路驅動，電路接口簡單等優(yōu)點。此次設計使用8位七段數(shù)碼管。數(shù)碼管分為共陰極和共陽極兩類，對于共陽極數(shù)碼管，八個發(fā)光二極管的陰極連接在一起作為公共端，陽極作為段驅動端分別命名為a,b,c,d,e,f,g和dp。當公共端是低電平時，段驅動端是高電平時，相應端的二極管點亮發(fā)光，共陽極數(shù)碼管正好相反。在此設計中，使用共陰極數(shù)碼管。2.6.1 八位七段數(shù)碼管外形 圖2.12 （8位七段數(shù)碼管）2.6.2 MAX7221介紹(1) MA

35、X7221是MAXIM公司生產(chǎn)的串行輸入/輸出共陰極數(shù)碼管顯示驅動芯片，一片MAX7221可驅動8個7段（包括小數(shù)點共8段）數(shù)字LED、LED條線圖形顯示器、或64個分立的LED發(fā)光二級管。該芯片具有10MHz傳輸率的三線串行接口可與任何微處理器相連，只需一個外接電阻即可設置所有LED的段電流。它的操作很簡單，MCU只需通過模擬SPI三線接口就可以將相關的指令寫入MAX7221的內部指令和數(shù)據(jù)寄存器，同時它還允許用戶選擇多種譯碼方式和譯碼位。此外它還支持多片7221串聯(lián)方式，這樣MCU就可以通過3根線（即串行數(shù)據(jù)線、串行時鐘線和芯片選通線）控制更多的數(shù)碼管顯示。在電路中用到了MAX7221，它

36、是共陰顯示驅動芯片，僅占用了單片機的三只引腳， 更重要的是，在它輸出所有顯示內容中，單片機不需要像以前的數(shù)碼管顯示案例那樣高速刷新數(shù)碼管，因而大大節(jié)?。?對單片機時間的占用。(2) MAX7221圖片及引腳圖2.13 MAX7221 引腳圖(3)引腳功能DIN：串行數(shù)據(jù)輸入端DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出端，用于級連擴展LOAD：裝載數(shù)據(jù)輸入CLK：串行時鐘輸入DIG0DIG7：8位LED位選線，從共陰極LED中吸入電流SEG ASEG G DP 7段驅動和小數(shù)點驅動ISET： 通過一個10k電阻和Vcc相連，設置段電流(4)連接電路 圖2.14 數(shù)碼管連接電路2.7按鍵及其電路 鍵盤是單片機系統(tǒng)中一

37、個很重要的部件，為了輸入數(shù)據(jù)、查詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，都需要用到鍵盤，鍵盤是人工干預計算機的主要手段。根據(jù)按鍵的識別方法鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。對于編碼鍵盤鍵盤上閉合鍵的識別由專門的硬件譯碼器實現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編號或鍵值。對于非編碼鍵盤，沒有專門的硬件譯碼器，其按鍵的識別和產(chǎn)生由軟件完成，該類鍵盤成本較低，切實使用靈活。鍵盤中的每個按鍵都是一個常開開關電路，是利用機械觸電來實現(xiàn)按鍵的閉合和釋放。在按鍵的使用過程中，有兩點現(xiàn)象需要特別注意，就是按鍵抖動現(xiàn)象和按鍵連擊現(xiàn)象。抖動現(xiàn)象由于彈性作用的影響，按鍵的機械觸點在閉合和斷開的瞬間都會有抖動的現(xiàn)象。即不能馬上實現(xiàn)按鍵的完全閉合和斷開，從而

38、使輸入電壓信號也出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，抖動的時間長短由按鍵的機械特性決定一般為5ms10ms。按鍵的抖動會引起按鍵命令的錯誤執(zhí)行或重復執(zhí)行，所以為了確保CPU對鍵的閉合僅處理一次，必須去除鍵抖動。去抖動處理有硬件和軟件兩種方法。硬件方法就是加去抖動電路，可避免抖動。為了節(jié)省硬件電路一般采用軟件延時的辦法來避免抖動階段，即第一次檢測到鍵閉合后先不做相應動作，而是執(zhí)行一個延時程序，產(chǎn)生5ms10ms的延時，讓前沿抖動消失后再次檢測鍵的狀態(tài)，若仍保持閉合狀態(tài)，則確認為真正有鍵按下。當檢測到有鍵釋放后，也同樣要延時5ms10ms，等待后延抖動消失后才能轉入該鍵的處理程序，只有這樣才能保證當鍵按下一次時，CPU

39、僅作一次相應處理。連擊的處理當按鍵在一次按下的過程中，其功能程序被反復多次執(zhí)行的現(xiàn)象，好像按鍵被多次按下一樣，這種現(xiàn)象稱為連擊。連擊通常情況下是不允許出現(xiàn)的，即每次按鍵僅響應一次。為實現(xiàn)此目的通常的做法是：當判斷出某鍵被按下時，就立刻去執(zhí)行該按鍵的相應的功能程序，然后僅當判斷出按鍵被釋放后才返回。改變以上各步驟的次序也是可以實現(xiàn)的，如當判斷出某鍵按下時不立即就去執(zhí)行該鍵的功能程序，而等判斷出該鍵被釋放后，在去執(zhí)行相應程序，然后返回。2.7.1獨立式非編碼鍵盤接口很多實際應用系統(tǒng)均為采用較少幾個按鍵組成的非編碼鍵盤，每一個鍵對應I/O口的一個口線，各鍵是相互獨立的，當某個鍵按下時，該鍵所對應的口

40、位由高電平變?yōu)榈碗娖?，CPU訪問并查詢所有按鍵口線，即識別是哪一個鍵按下。這種鍵盤的優(yōu)點是電路簡單；缺點是按鍵較多時占用較多的I/O要求通過按鍵的輸入來確定油溫和油壓的最大值，從而確定報警電路的安全值，該過程通過編程實現(xiàn)。再要確定某個最大值時，按下相應的按鈕開關，從而使P1口的相關位變?yōu)榈碗娖?，在從單片機的存儲器中調用已經(jīng)預存的最大值，即可。鍵盤是有若干獨立的鍵組成，鍵的按下與釋放是通過機械觸點的閉合與斷開來實現(xiàn)的，因機械觸點的彈性作用，在閉合與斷開的瞬間有一個抖動過程。抖動必須消除，去抖動的方法主要有兩種;硬件消抖，軟件消抖。此處采用軟件消抖，即利用單片機程序延時，消除抖動干擾，而采用獨立鍵

41、盤使程序更簡單。 圖2.15 按鍵連接電路2.8報警電路如圖2.16，當接收到來自單片機P2.3口的輸出信號后，三極管Q1導通，報警器會發(fā)出警報聲。 圖2.16 報警器連接電路2.9電源在單片機或其他元件中，有的需要提供5V和12V的電壓，而我們平常生活中的電壓是220V的，所以就需要就其變壓至5V和12V。其變壓電路如圖2.17：圖2.17 電源電路3 單片機程序3.1匯編語言匯編語言是直接面向處理器（Processor）的程序設計語言。處理器是在指令的控制下工作的，處理器可以識別的每一條指令稱為機器指令。每一種處理器都有自己可以識別的一整套指令，稱為指令集處理器執(zhí)行指令時，根據(jù)不同的指令采

42、取不同的動作，完成不同的功能，既可以改變自己內部的工作狀態(tài)，也能控制其它外圍電路的工作狀態(tài)。匯編語言包括兩個部分:語法部分和編譯器。語法部分提供與機器指令相對應的助記符 ，方便指令的書寫和閱讀。當然，匯編語言的符號可以被人類接受，但不能被處理器識別，為此，還要由匯編語言編譯器將這些助記符轉換成機器指令。不同的處理器有不同的指令集。正是因為這個原因，每一種處理器都會有自己專屬的匯編語言語法規(guī)則和編譯器。即使是同一種類型的處理器，也可能擁有不同的匯編語言編譯器。一個明顯的例子是INTEL x86系列的處理器，圍繞它就開發(fā)出好多種編譯器來，如MASM、NASM、FASM、TASM和AT&T等。而且，

43、這每一種編譯器，都使用不同的語3.2 C語言 C語言是一種計算機 HYPERLINK /subview/17674/13521310.htm t _blank 程序設計語言，它既具有 HYPERLINK /view/14900.htm t _blank 高級語言的特點，又具有 HYPERLINK /view/49.htm t _blank 匯編語言的特點。它由美國 HYPERLINK /view/37115.htm t _blank 貝爾實驗室的Dennis M. Ritchie于1972年推出，1978年后，C語言已先后被移植到大、中、小及 HYPERLINK /view/2592184.htm t _blank 微型機上，它可以作為工作系統(tǒng)設計語言，編寫 HYPERLINK /view/25302.htm t _blank 系統(tǒng) HYPERLINK /view/330120.htm t _blank 應用程序，也可以作為應用程序設計語言，編寫不依賴 HYPERLINK /view/1024731.htm t _blank 計算機硬件的應用程序。它的應用范圍廣泛，具備很強的 HYPERLINK