鍋爐水位儀設(shè)計(jì)

內(nèi)容提要本文主要設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的鍋爐液位控制系統(tǒng)，它以AT89S51單片機(jī)作為核心控制器，通過(guò)AT89S51單片機(jī)，電位器式傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)碼管顯示等硬件系統(tǒng)和軟件設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)具有液位檢測(cè)報(bào)警和控制雙重功能.本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中主要有水位檢測(cè)、按鍵控制、水位控制、顯示部分、故障報(bào)警等幾部分組成來(lái)實(shí)現(xiàn)液位控制。主要用液位傳感器檢測(cè)液位，用三個(gè)控制按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)按健控制，用三位7段LED顯示器來(lái)完成顯示部分，用MOC3041雙向可控硅來(lái)控制水泵的開(kāi)關(guān)，用壓力傳感器檢測(cè)鍋爐內(nèi)部壓力，并且通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換把這些信號(hào)送入單片機(jī)中。把這些信號(hào)與單片機(jī)中內(nèi)部設(shè)定的值相比，以判斷單片機(jī)是否需要進(jìn)行相應(yīng)的操作，即是否需要開(kāi)啟水泵，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的控制,從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)自動(dòng)控制液位的目的。本設(shè)計(jì)用單片機(jī)控制易于實(shí)現(xiàn)鍋爐液位、溫度和壓力的控制,而且有造價(jià)低、程序易于調(diào)試、一部分出現(xiàn)故障不會(huì)影響其他部分的工作、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：AT89S51單片機(jī),液位控制，顯示，報(bào)警目錄第一章緒論...............................................................41.1鍋爐液位控制的背景.................................錯(cuò)誤！未定義書簽。1.2鍋爐液位控制國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況.........................錯(cuò)誤！未定義書簽。1.2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展概況.................................錯(cuò)誤！未定義書簽。1.2.2國(guó)外發(fā)展概況.................................錯(cuò)誤！未定義書簽。1.3本課題研究目的及意義................................................41.4系統(tǒng)簡(jiǎn)介...........................................................4第二章.主要芯片介紹........................................................62.1單片機(jī)STC89C52介紹.................................................62.1.1STC89C52單片機(jī)的外部引腳說(shuō)明.................................62.1.2STC89C52RC單片機(jī)的中斷系統(tǒng)...................................62.1.3選擇使用STC89C52RC的原因.....................................82.2芯片74LS164介紹...................................................102.2.174LS164的引腳圖及引腳功能：.................................112.2.274LS164的內(nèi)部功能圖........................................112.2.374LS164的真值表.............................................122.2.474LS164有如下特點(diǎn)：.........................................122.3模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D0809.................................................132.3.1ADC0809的邏輯結(jié)構(gòu)...........................................132.3.2ADC0809的通道選擇...........................................132.3.3ADC0809的引腳圖及各引腳作用.................................142.4溫度傳感器DS18B20.................................................152.4.1DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳圖...................................152.4.2DS18B20技術(shù)性能描述.......................................162.4.3DS18B20的溫度處理過(guò)程.......................................172.5LED數(shù)碼管顯示...................................................192.5.1LED數(shù)碼管顯示器的結(jié)構(gòu).....................................192.5.2LED數(shù)碼管顯示器的顯示段碼...................................192.5.3LED顯示器的參數(shù)............................................21第三章．鍋爐液位控制的硬件設(shè)計(jì)............................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的總體方案及框圖.......................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.1.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)總體方案.........................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體框圖...........................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2鍵盤控制電路設(shè)計(jì)..................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)......................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.4顯示電路的設(shè)計(jì)....................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.4.1靜態(tài)顯示.....................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.4.2動(dòng)態(tài)顯示.....................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.4.3該設(shè)計(jì)中顯示電路的選擇.......................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.5液位控制電路的設(shè)計(jì)................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.5.1液位控制電路的工作原理及液位控制狀態(tài)圖.......錯(cuò)誤！未定義書簽。3.5.2液位控制的控制電路...........................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.5.3液位控制中的“虛假水位”.....................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.6測(cè)溫電路及溫度傳感器的選擇........................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.6.1溫度傳感器的選擇.............................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.6.2溫度檢測(cè)電路.................................錯(cuò)誤！未定義書簽。第四章.軟件設(shè)計(jì)及試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果和討論.......................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.1系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)....................................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2試驗(yàn)調(diào)試及運(yùn)行結(jié)果.................................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2.1硬件調(diào)試.....................................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2.2軟件調(diào)試.....................................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2.3軟硬件實(shí)時(shí)調(diào)試...............................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2.4系統(tǒng)實(shí)際調(diào)試結(jié)果.............................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.3試驗(yàn)中遇到的問(wèn)題及討論.............................錯(cuò)誤！未定義書簽。論文小結(jié)..................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。致謝......................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn)..................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。附錄一設(shè)計(jì)程序清單.....................................錯(cuò)誤！未定義書簽。附錄二電路原理圖.......................................錯(cuò)誤！未定義書簽。附錄三硬件實(shí)物圖.......................................錯(cuò)誤！未定義書簽。第一章緒論1.1本課題研究目的及意義在現(xiàn)代社會(huì)中，隨著工業(yè)的發(fā)展，居民生活區(qū)的集中熱力供應(yīng)量的需求也越來(lái)越大，蒸汽鍋爐的容量不斷提高，對(duì)操作過(guò)程要求更加嚴(yán)格，鍋爐的液位控制直接影響人們自身和設(shè)備的安全。液位過(guò)低可能使鍋爐出現(xiàn)干燒現(xiàn)象，液位過(guò)高又會(huì)使鍋爐蒸汽壓力過(guò)高，發(fā)生危險(xiǎn)，傳統(tǒng)的液位控制不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離的集中控制，自動(dòng)化程度低，調(diào)節(jié)精度差等缺點(diǎn)，且單靠人工操作已不能適應(yīng)，控制系統(tǒng)改造的必要性隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,被控對(duì)象越來(lái)越復(fù)雜,人們對(duì)控制精度的要求不斷提高。由于被控對(duì)象和過(guò)程的非線性、時(shí)變性,多參數(shù)間的強(qiáng)耦合、隨機(jī)干擾等因素,使得建立被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型變得很困難。在這些復(fù)雜的系統(tǒng)面前,傳統(tǒng)的控制方法無(wú)法滿足控制精度,而且系統(tǒng)穩(wěn)定性差。更好地對(duì)鍋爐進(jìn)行自動(dòng)化控制，同時(shí)隨著單片機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，利用單片機(jī)及其外圍芯片實(shí)現(xiàn)鍋爐液位控制已經(jīng)成為可能，而且也成為一種發(fā)展的趨勢(shì)，單片機(jī)不僅有體積小，安裝方便，功能較齊全等優(yōu)點(diǎn)，而且有很高的性價(jià)比，因此應(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)燃燒與給水系統(tǒng)的自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)，將保證鍋爐正常供氣供水，維持穩(wěn)定系統(tǒng)，保證安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文即是用單片現(xiàn)的一種鍋其有較高的實(shí)用價(jià)值和優(yōu)越性。1.4系統(tǒng)簡(jiǎn)介本課題的研究對(duì)象為鍋爐的液位，對(duì)其液位進(jìn)行控制?；舅枷胧且訟T89S51作為控制器，通過(guò)AT89S51單片機(jī)，電位器式傳感器（DS18B20）和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC0809）等硬件系統(tǒng)和軟件設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)具有液位報(bào)警和控制的雙重功能，同時(shí)也具有壓力和溫度顯示控制的功能,并對(duì)溫度和壓力值交替進(jìn)行顯示。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括以下幾部分：AT89S51芯片為核心控制器，液位數(shù)據(jù)采集，鍵盤顯示部分、A/D變換部分、報(bào)警部分、液位控制等部分組成?？蓪?shí)現(xiàn)的具體功能如下：（1）當(dāng)液位低至給定的下限液位時(shí)，啟動(dòng)水泵對(duì)鍋爐進(jìn)行加水，同時(shí)水泵工作狀態(tài)指示燈亮2個(gè)，表明水泵以中速在加水。（2）當(dāng)液位高至給定上限的液位時(shí)，停止水泵對(duì)鍋爐進(jìn)行加水，水泵工作狀態(tài)指示燈全滅，表明水泵停止工作。（3）當(dāng)由于某種特殊原因，液位低于下下限水位時(shí)，仍沒(méi)有啟動(dòng)水泵進(jìn)行加水，則達(dá)至極低水位時(shí)，再次啟動(dòng)水泵進(jìn)行加水，并進(jìn)行報(bào)警。（4）當(dāng)液位高于上上限水位時(shí)，停止水泵加水，并進(jìn)行報(bào)警。（5）有消除報(bào)警按鈕，當(dāng)有報(bào)警時(shí)操作人員在知道的情況下可以按下其其消除報(bào)警并去做相應(yīng)的處理工作。（6）有緊急停止按鈕，在遇到緊急情況時(shí)可以停止系統(tǒng)的運(yùn)行。（7）采用雙向可控硅來(lái)控制水泵的開(kāi)與關(guān)，比電機(jī)控制簡(jiǎn)單。（實(shí)際設(shè)計(jì)中用三個(gè)發(fā)光二極管來(lái)表示水泵的開(kāi)度，即流量。）第二章.主要芯片介紹2.1AT89S51單片機(jī)介紹AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲(chǔ)單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。2.1.1AT89S51單片機(jī)的外部引腳說(shuō)明AT89S51單片機(jī)有40個(gè)引腳，采用雙列直插（DIP）方式封裝，其引腳圖如圖2-1所示。圖2-1AT89S51的管腳圖AT89S51單片機(jī)的40個(gè)管腳中有2個(gè)專用于電源的引腳。2個(gè)外接晶體的引腳，4個(gè)控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及32條輸入輸出I/O引腳。按引腳功能分為4個(gè)部分?jǐn)⑹鰝€(gè)引腳的功能。VCC：電源電壓輸入端。GND：電源地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口除了作為普通I/O口，還有第二功能：P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（T0定時(shí)器的外部計(jì)數(shù)輸入）P3.5T1（T1定時(shí)器的外部計(jì)數(shù)輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。I/O口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器。只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。89C51的P0、P1、P2、P3口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口。除了P1口外P0、P2、P3口都還有其他的功能。RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：地址鎖存允許/編程脈沖信號(hào)端。當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時(shí)ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，低電平有效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。EA/VPP：外部程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)允許。當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。2.1.2AT89S51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)1中斷：程序執(zhí)行過(guò)程中，允許外部或內(nèi)部事件通過(guò)硬件打斷程序的執(zhí)行，使其轉(zhuǎn)向?yàn)樘幚韮?nèi)部事件的中斷服務(wù)程序中去；完成中斷服務(wù)的程序后，CPU繼續(xù)原來(lái)被打斷的程序，這樣的過(guò)程稱為中斷過(guò)程。2中斷源：能產(chǎn)生中斷的外部和內(nèi)部事件。89S51有5個(gè)中斷源：(1)INT0：外部中斷0請(qǐng)求，低電平有效。通過(guò)P3.2引腳輸入。(2)INT1：外部中斷1請(qǐng)求，低電平有效。通過(guò)P3.3引腳輸入。(3)T0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出中斷請(qǐng)求。(4)TI：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出中斷請(qǐng)求。(5)TXD/RXD：串行口中斷請(qǐng)求。當(dāng)串行口完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收時(shí)，便請(qǐng)求中斷。每一個(gè)中斷源都對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，它們?cè)O(shè)置在特殊功能寄存器TCON和SCON中。當(dāng)這些中斷源請(qǐng)求中斷時(shí)，相應(yīng)的標(biāo)志分別有TCON和SCON中的相應(yīng)位來(lái)鎖存。389S51中斷系統(tǒng)有以下4個(gè)特殊功能寄存器：（1）定時(shí)器控制寄存器TCON（用6位）；（2）串行口控制寄存器SCON（用2位）；（3）中斷允許寄存器IE；（4）中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP。其中，TCON和SCON只有一部分用于中斷控制。通過(guò)對(duì)以上各特殊功能寄存器的各位進(jìn)行置位或復(fù)位等操作，可實(shí)現(xiàn)各種中斷控制功能。4中斷的響應(yīng)過(guò)程及中斷矢量地址中斷處理過(guò)程可分為3個(gè)階段：中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回。89C51的CPU在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間順序采樣每個(gè)中斷源，CPU在下一個(gè)機(jī)器周期S6期間按優(yōu)先級(jí)順序查詢中斷標(biāo)志。如查詢到某個(gè)中斷標(biāo)志為1，則將在接下來(lái)的機(jī)器周期S1期間按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行中斷處理。中斷系統(tǒng)通過(guò)硬件自動(dòng)將相應(yīng)的中斷矢量地址裝入PC，以便進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。表2既是各個(gè)中斷源對(duì)應(yīng)的中斷矢量地址。中斷服務(wù)程序從矢量地址開(kāi)始執(zhí)行，一直到返回指令RETI為止。RETI指令的操作一方面告訴中斷系統(tǒng)該中斷服務(wù)程序已執(zhí)行完畢，另一方面把原來(lái)壓入堆棧保護(hù)斷點(diǎn)地址從棧頂彈出，裝入程序寄存器PC，使程序返回到被中斷的程序斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行。5在編寫中斷服務(wù)程序時(shí)應(yīng)注意：（1）在中斷矢量地址單元處存放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令（如LJMP××××H），使中斷程序可靈活的安排在64KB程序存儲(chǔ)器的任何空間。（2）在中斷服務(wù)程序中，用戶應(yīng)注意用軟件保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，以免中斷返回后丟失原寄存器、累加器中的信息。（3）若要在執(zhí)行當(dāng)前中斷程序時(shí)禁止更高優(yōu)先級(jí)中斷，則可先用軟件關(guān)閉CPU中斷或禁止某中斷源中斷，在中斷返回前在開(kāi)放中斷。2.1.3選擇使用AT89S51的原因AT89S51具有完整的輸入輸出、控制端口、以及內(nèi)部程序存儲(chǔ)空間。與我們通常意義上的微機(jī)原理類似，可以通過(guò)外接A/D，D/A轉(zhuǎn)換電路及運(yùn)放芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器傳送信息的采集，且能夠提供以點(diǎn)陣或LCD液晶及外接按鍵實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，能對(duì)內(nèi)部眾多I/O端口連接步進(jìn)電機(jī)對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行精確操控，具有強(qiáng)大的工控能力。2.2芯片74LS164介紹74LS164是一個(gè)串行輸入并行輸出的移位寄存器,并帶有清除端。其中，Q0—Q7為并行輸出端，常用于擴(kuò)展并行口，A、B為串行數(shù)據(jù)輸入端，CLOCK為時(shí)鐘端，CLEAR為清除端。當(dāng)清除端（CLEAR）為低電平時(shí)，輸出端（QA－QH）均為低電平。串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)。當(dāng)A、B任意一個(gè)為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時(shí)鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下Q0為低電平。當(dāng)A、B有一個(gè)為高電平，則另一個(gè)就允許輸入數(shù)據(jù)，并在CLOCK上升沿作用下決定Q0的狀態(tài)。2.2.174LS164的引腳圖及引腳功能：圖2-274LS164的引腳圖CLEAR(9腳):高電平有效,低電平時(shí)使所有輸出(Qa～Qh)為低電平。Clock(8腳):上升沿輸出移位，其余狀態(tài)保持。A(1腳)/B(2腳)輸入：邏輯與關(guān)系，即全高為高，見(jiàn)低為低。QA—QH輸出：并行輸出口。2.2.274LS164的內(nèi)部功能圖圖2-374LS164的內(nèi)部功能圖74LS164的內(nèi)部實(shí)質(zhì)上是8個(gè)SR觸發(fā)器。2.2.374LS164的真值表表2-374LS164的真值表H－高電平L－低電平X－任意電平↑－低到高電平跳變。QA0、QB0、QH0－規(guī)定的穩(wěn)態(tài)條件建立前的電平。QAn、QGn－時(shí)鐘最近的↑前的電平2.2.474LS164有如下特點(diǎn)：（1）串行輸入帶鎖存。（2）時(shí)鐘輸入,串行輸入帶緩沖。（3）異步清除。（4）最高時(shí)鐘頻率可高達(dá)36Mhz（5）功耗：10mW/bit（6）74系列工作溫度：0°Cto70°C（7）Vcc最高電壓：7V；輸入最高電壓：7V（8）最大輸出驅(qū)動(dòng)能力：高電平：－0.4mA低電平：8mA2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D08092.3.1ADC0809的邏輯結(jié)構(gòu)ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，采用CMOS工藝制造。它由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成（見(jiàn)圖2-5）。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。圖2-5ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.3.2ADC0809的通道選擇地址鎖存與譯碼電路完成對(duì)A、B、C3個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道的選擇。通道選擇如表2-4所示：表2-4ADC00809的通道選擇2.3.3ADC0809的引腳圖及各引腳作用ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝，其引腳排列見(jiàn)圖2-6。圖2-6AD0809的管腳圖（1）IN0－IN7：8條模擬量輸入通道。ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)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。（2）ADDA、ADDB、ADDC：模擬通道地址線。這3根地址線用于對(duì)模擬通道進(jìn)行選擇，其譯碼關(guān)系如表所示，ADDA為低位地址，ADDC為高位地址。（3）ALE:地址鎖存信號(hào)。對(duì)應(yīng)于ALE上跳沿時(shí)，ADDA、ADDB、ADDC地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。（4）START:轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。在START信號(hào)上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清0；在START下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。在A/D轉(zhuǎn)換期間，START信號(hào)應(yīng)保持低電平。該信號(hào)可簡(jiǎn)寫為ST。（5）D0~D7:數(shù)據(jù)輸出線。該數(shù)據(jù)輸出線為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線直接相連。（6）OE:輸出允許信號(hào)。它用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。OE=0時(shí)輸出數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)；OE=1時(shí)輸出允許。（7）CLK:時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，通常使用頻率為500kHZ的時(shí)鐘信號(hào)。（8）EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)。當(dāng)EOC=0時(shí)，表示正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1時(shí)，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。實(shí)際使用中該狀態(tài)信號(hào)既可以作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，還可以作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。（9）Vef：參考電壓。參考電壓作為逐次逼近的基準(zhǔn)，并用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較。其典型值為+5V(Vref(+)=+5V、Vref(-)=0)。2.4溫度傳感器DS18B20DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO－92小體積封裝形式；溫度測(cè)量范圍為－55℃～＋125℃,可編程為9位～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。這些特點(diǎn)使DS18B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。2.4.1DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳圖DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-7所示，主要由4部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。該裝置信號(hào)線高的時(shí)候，內(nèi)部電容器儲(chǔ)存能量通由1線通信線路給片子供電，而且在低電平期間為片子供電直至下一個(gè)高電平的到來(lái)重新充電。DS18B20的電源也可以從外部3V-5.5V的電壓得到。圖2-7DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20的管腳排列如圖2-8所示，DQ為數(shù)字信號(hào)輸入／輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端。該圖引自《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)》圖2-8DS18B20的管腳排列2.4.2DS18B20技術(shù)性能描述(1)獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。(2)測(cè)溫范圍－55℃～＋125℃，固有測(cè)溫分辨率0.5℃。(3)支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。(4)工作電源:3～5V/D.C；在使用中不需要任何外圍元件。(5)測(cè)量結(jié)果以9～12位數(shù)字量方式串行傳送。(6)適用于DN15～25,DN40～DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫。(7)PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。2.4.3DS18B20的溫度處理過(guò)程DS18B20的初始化（1）先將數(shù)據(jù)線置高電平“1”。（2）延時(shí)（該時(shí)間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點(diǎn)）。（3）數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。（4）延時(shí)750微秒（該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從480到960微秒）。（5）數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。（6）延時(shí)等待（如果初始化成功則在15到60毫秒時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由DS18B20所返回的低電平“0”。據(jù)該狀態(tài)可以來(lái)確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無(wú)限的進(jìn)行等待，不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時(shí)控制）。（7）若CPU讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平“0”后，還要做延時(shí)，其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出的高電平算起（第（5）步的時(shí)間算起）最少要480微秒。（8）將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結(jié)束。其時(shí)序如圖2-9所示：該圖引自《單片微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)》圖2-9初始化時(shí)序DS18B20的寫操作（1）數(shù)據(jù)線先置低電平“0”。（2）延時(shí)確定的時(shí)間為15微秒。（3）按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。（4）延時(shí)時(shí)間為45微秒。（5）將數(shù)據(jù)線拉到高電平。（6）重復(fù)上（1）到（6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。（7）最后將數(shù)據(jù)線拉高。DS18B20的寫操作時(shí)序圖如圖2-10所示。該圖引自《單片微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)》圖2-10寫時(shí)序DS18B20的讀操作（1）將數(shù)據(jù)線拉高“1”，延時(shí)2微秒。（2）將數(shù)據(jù)線拉低“0”，延時(shí)15微秒。（3）將數(shù)據(jù)線拉高“1”，延時(shí)15微秒。（4）讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到1個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。（5）延時(shí)30微秒。DS18B20的讀操作時(shí)序圖如圖2-11所示。該圖引自《單片微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)》圖2-11讀時(shí)序2.5LED數(shù)碼管顯示2.5.1LED數(shù)碼管顯示器的結(jié)構(gòu)LED顯示器是一種由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也可稱為數(shù)碼管。單片機(jī)系統(tǒng)中通常使用8段LED數(shù)碼顯示器，其外形及引腳如圖2-12（a）所示，由圖可見(jiàn)8段LED顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成。其中7個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光二極管排列成“日”字形，另一個(gè)圓點(diǎn)形的發(fā)光二極管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示各種數(shù)字，包括A～F在內(nèi)的部分英文字母和小數(shù)點(diǎn)“．”等字樣。HYPERLINK"/retype/zoom/9568e6959b89680202d82566?pn=19&x=0&y=174&raww=5