畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

第1章緒論1.1課題背景及研究意義鍋爐是一種熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備，老式的鍋爐由鍋和爐兩大主體和保證其安全經(jīng)濟(jì)持續(xù)運(yùn)行的附件，儀表附屬設(shè)備，自控和保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成，水在鍋（鍋筒）中不停被爐里燃料燃燒釋放出來(lái)的能量加熱，溫度升高并產(chǎn)生帶壓蒸汽，由于水的沸點(diǎn)隨壓力的升高而升高，鍋是密封的，水蒸氣在里面的膨脹受到限制而產(chǎn)生壓力形成熱動(dòng)力（嚴(yán)格的說(shuō)鍋爐的水蒸氣是水在鍋筒中定壓加熱至飽和水再汽化形成的）作為一種能源廣泛使用。鍋爐廣泛用于生產(chǎn)和生活之中[1]。老式的鍋爐都使用燒煤的措施進(jìn)行加熱，這種方式加熱不僅對(duì)空氣污染嚴(yán)重，并且在加熱時(shí)需要用人工進(jìn)行燃料的運(yùn)送與添加，一旦加入燃料過(guò)多，水溫會(huì)升的過(guò)快導(dǎo)致開鍋，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致鍋爐爆炸，導(dǎo)致人身財(cái)產(chǎn)的損害，對(duì)于目前國(guó)內(nèi)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，很少有地區(qū)對(duì)此進(jìn)行改善，而本設(shè)計(jì)提出一種新型的鍋爐加熱與壓力控制措施，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，全自動(dòng)加熱、控溫、節(jié)能環(huán)境保護(hù)，本設(shè)計(jì)摒棄老式的燃料加熱措施，而使用電熱的方式，這樣通過(guò)微控制器可以對(duì)水溫進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，不僅節(jié)省能源，還能到達(dá)精確的溫度控制，在控制系統(tǒng)中又加入了壓力控制環(huán)節(jié)，這樣整個(gè)系統(tǒng)就到達(dá)了全自動(dòng)智能化水平。根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)際狀況和環(huán)境保護(hù)上的考慮和規(guī)定，燃煤鍋爐由于污染并且效率不高，已經(jīng)逐漸被淘汰；燃油和燃?xì)忮仩t也存在著燃料供應(yīng)不以便和安全性等問(wèn)題。因此在人口密集的居民區(qū)、旅館、醫(yī)院和學(xué)校，電加熱鍋爐完全能替代燃煤、燃油、燃?xì)忮仩t[2]。1.2鍋爐壓力監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)實(shí)狀況1.2.1國(guó)外研究發(fā)展和現(xiàn)實(shí)狀況在國(guó)外，鍋爐的自動(dòng)化控制從上世紀(jì)三、四十年代就開始了，當(dāng)時(shí)大都為單參數(shù)儀表控制，進(jìn)入上世紀(jì)五十年代后，美國(guó)、前蘇聯(lián)等國(guó)家都開始進(jìn)行對(duì)鍋爐的操作和控制的深入研究。但由于當(dāng)時(shí)科技發(fā)展的局限性，對(duì)鍋爐的控制重要停留在使用汽動(dòng)儀表的階段，并且大多數(shù)鍋爐只是檢測(cè)工藝參數(shù)，不進(jìn)行自動(dòng)控制。到上世紀(jì)六十年代，在發(fā)達(dá)國(guó)家，鍋爐的控制重要以電動(dòng)單元組合儀表檢測(cè)與控制，還是以檢測(cè)報(bào)警為主，控制為輔助功能。1.2.2國(guó)內(nèi)研究發(fā)展和現(xiàn)實(shí)狀況在國(guó)內(nèi)，由于經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件的限制，中小企業(yè)鍋爐設(shè)備水平一直比較落后，大多數(shù)中小型鍋爐水平基本上停留在手動(dòng)和簡(jiǎn)樸儀表操作的水平，80年代中后期，伴隨先進(jìn)的控制技術(shù)引入我國(guó)的鍋爐控制，鍋爐的計(jì)算機(jī)控制得到了很大的發(fā)展。至90年代，鍋爐的自動(dòng)化控制己成為一種熱門領(lǐng)域，運(yùn)用單片機(jī)、可編程序控制器、工業(yè)計(jì)算機(jī)以及引進(jìn)的國(guó)外控制設(shè)備開發(fā)的多種控制系統(tǒng)，己逐漸用于對(duì)原有鍋爐的技術(shù)改造中，并向與新建爐體配套的方向發(fā)展，許多新的控制措施，諸如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制等自動(dòng)控制的最新成果也在鍋爐自動(dòng)控制中得到了嘗試和應(yīng)用.但由于控制技術(shù)單一，或控制算法的建模往往不能反應(yīng)真實(shí)的鍋爐燃燒狀況，導(dǎo)致在工程實(shí)踐中并不怎么成功，不能產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益，挫傷了顧客在工業(yè)鍋爐上用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的積極性。1.3鍋爐的應(yīng)用鍋爐作為重要的動(dòng)力設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于化工、煉油、發(fā)電等工業(yè)生產(chǎn)中，同步鍋爐又是工業(yè)生產(chǎn)及采暖供熱中一次能源轉(zhuǎn)換為二次能源的重要設(shè)備。從某種意義上講，鍋爐控制效果的好壞對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和人民的生活質(zhì)量有著直接的影響。由于鍋爐自身具有多輸入、多輸出并且各個(gè)參數(shù)之間還具有互相關(guān)聯(lián)性的特點(diǎn)，因此對(duì)鍋爐的控制一直是各國(guó)技術(shù)人員不停探索研究的一種重要課題。老式的鍋爐控制系統(tǒng)大多采用手動(dòng)操作或儀表控制，控制精度低，生產(chǎn)效果差。操作者與管理層之間的通信基本上采用電話聯(lián)絡(luò)，管理層難于及時(shí)全面理解控制現(xiàn)場(chǎng)的狀況，信息不僅反饋時(shí)間長(zhǎng)并且有遺漏，管理時(shí)效性差，企業(yè)的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益低，不能滿足企業(yè)的發(fā)展需要[3]。鍋爐參數(shù)監(jiān)控，是過(guò)程控制的經(jīng)典實(shí)例。鍋爐微計(jì)算機(jī)控制，是近年來(lái)開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，它是微型計(jì)算機(jī)軟、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，我國(guó)既有中、小型鍋爐30多萬(wàn)臺(tái)，每年耗煤量占我國(guó)原煤產(chǎn)量的1/3，目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處在能耗高、揮霍大、環(huán)境污染等嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。提高熱效率，減少耗煤量，用微機(jī)進(jìn)行控制是一件具有深遠(yuǎn)意義的工作[4]。1.4本論文重要研究?jī)?nèi)容目前，世界計(jì)算機(jī)市場(chǎng)上出現(xiàn)了專門應(yīng)用于工業(yè)控制的一系列單片機(jī)產(chǎn)品，單片機(jī)以其價(jià)格廉價(jià)、重量輕、體積小、功耗低、功能強(qiáng)的特點(diǎn)，在工業(yè)控制的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中得到越來(lái)越廣泛的關(guān)注，單片機(jī)既可以完畢多種常規(guī)的控制，還可以充足運(yùn)用控制理論的最新研究成果狀況下結(jié)合被控對(duì)象的特性，選擇愈加先進(jìn)的控制措施，來(lái)獲得更好的控制效果。目前，由于家用鍋爐設(shè)備屬于批量制造生產(chǎn)，而一整套完備的控制系統(tǒng)是每臺(tái)鍋爐所必需的，針對(duì)小型鍋爐的這些特點(diǎn)，更結(jié)合產(chǎn)品的成產(chǎn)成本考慮，以單片機(jī)為關(guān)鍵器件構(gòu)成的控制系統(tǒng)成為了最為理想的選擇。同步，單片機(jī)以其完備的控制功能、優(yōu)秀的運(yùn)算能力、完善的外部接口電路等一系了特點(diǎn)，適應(yīng)了中小型鍋爐控制系統(tǒng)需要。同步在選用外圍芯片時(shí)，應(yīng)盡量考慮某些較為經(jīng)典的、易于替代和擴(kuò)展的電路和芯片，并建立在減少生產(chǎn)成本的前提下。傳感器重要選擇些基于單總線構(gòu)造的ICSl220型壓力傳感器，使用以便，體積小，并且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。系統(tǒng)在軟件這塊重要采用模塊化的程序構(gòu)造。主程序作為控制程序，為整個(gè)系統(tǒng)軟件的一條主線，其他功能模塊均采用子程序調(diào)用、查詢等方式，這樣使得擴(kuò)充和調(diào)試愈加以便。本次論文是由壓力傳感器檢測(cè)信號(hào)，然后由放大電路放大為0～5V電信號(hào)，再由A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最終傳給單片機(jī)，當(dāng)超過(guò)初始設(shè)定的上限值時(shí)，發(fā)生報(bào)警，提醒工作人員處理；當(dāng)壓力低于初始設(shè)定的下限時(shí)同樣發(fā)生報(bào)警，提醒工作人員處理。

第2章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)構(gòu)造總框圖鍋爐壓力控制系統(tǒng)的主控部分由單片機(jī)構(gòu)成。通過(guò)按鍵電路進(jìn)行壓力報(bào)警值的設(shè)定，并對(duì)鍋爐的壓力進(jìn)行采集及處理，然后與報(bào)警值比較，當(dāng)壓力值不小于壓力上限(報(bào)警)值時(shí)就報(bào)警，停止加熱。當(dāng)壓力少于壓力下限值時(shí)，發(fā)生報(bào)警，重新啟動(dòng)進(jìn)行加熱處理。以此反復(fù)對(duì)鍋爐壓力控制。同步為結(jié)合實(shí)際需要，本系統(tǒng)亦對(duì)鍋爐內(nèi)氣壓進(jìn)行控制。圖2-1所示是其系統(tǒng)構(gòu)造框圖。壓力傳感器檢測(cè)壓力傳感器檢測(cè)INA128放大電路A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路STC89C52單片機(jī)LCD1602顯示按鍵報(bào)警圖2-1系統(tǒng)構(gòu)造總框圖壓力檢測(cè)：壓力檢測(cè)是用壓力傳感器檢測(cè)鍋爐內(nèi)的氣壓，然后由傳感器將檢測(cè)到的壓力變?yōu)殡娦盘?hào)傳出來(lái)。放大電路：由于由壓力傳感器傳出來(lái)的電信號(hào)不一定是0～5V電信號(hào)，因此這里要做一種放大電路，就是將傳感器給出的電信號(hào)放大到對(duì)應(yīng)的倍數(shù)，到達(dá)輸出電信號(hào)對(duì)應(yīng)的伏數(shù)。A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換：由于壓力傳感器輸出的是模擬信號(hào)，而單片機(jī)中接受的是數(shù)字信號(hào)，因此這時(shí)應(yīng)當(dāng)做一種A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，將壓力傳感器輸出的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后傳送到單片機(jī)。按鍵：這里的按鍵就是用來(lái)設(shè)壓力上限值和下限值的。LCD1602顯示：這里要的是LCD1602液晶顯示屏。就是將壓力傳感器檢測(cè)到的壓力顯示但液晶顯示屏上。報(bào)警：本次設(shè)計(jì)采用的是蜂鳴器做報(bào)警電路，由壓力傳感器檢測(cè)到的壓力在LCD1602液晶顯示屏上，當(dāng)壓力值超過(guò)設(shè)定的上限值時(shí)，要報(bào)警。提醒工作人員處理。當(dāng)壓力不不小于下限值時(shí)，蜂鳴器同樣報(bào)警，提醒工作人員處理。STC89C52單片機(jī)：這里單片機(jī)是一種處理器作用。壓力傳感器接受到的信號(hào)傳給放大器，放大器將電信號(hào)放大后傳給A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)處理傳給LCD1602液晶顯示屏上顯示出來(lái)。當(dāng)超過(guò)上限值或下限值時(shí)，蜂鳴器發(fā)生報(bào)警，提醒工作人員處理。2.2本次設(shè)計(jì)方案的選擇本次設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的鍋爐壓力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，鍋爐壓力檢測(cè)的是鍋爐中氣壓的大小。通過(guò)壓力傳感器的作用給出一種電信號(hào)，然后給單片機(jī)，單片機(jī)給出一種信號(hào)，再LCD1602液晶顯示屏上顯示出來(lái)，當(dāng)超過(guò)設(shè)定的壓力值，報(bào)警提醒，提醒工作人員處理。如下有兩種方案，從中選擇一種比較合理的方案。方案一：數(shù)字壓力傳感器是一種集成A/D轉(zhuǎn)換一起的壓力傳感器。數(shù)字壓力傳感器檢測(cè)到一種電信號(hào)，然后傳給單片機(jī)中，單片機(jī)通過(guò)處理顯示在LCD1602液晶顯示屏上，當(dāng)超過(guò)設(shè)定的壓力值時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，提醒工作人員處理。方案二：模擬量的壓力傳感器器ICS1220系列檢測(cè)鍋爐中的壓力，檢測(cè)到一種電信號(hào)，傳給INA128放大電路中，通過(guò)INA128放大電路放大輸出0～5V的電信號(hào)，然后進(jìn)入A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后再傳播給單片機(jī)中，然后單片機(jī)在LCD1602顯示屏中顯示出壓力，當(dāng)壓力超過(guò)設(shè)定壓力值時(shí)，發(fā)生報(bào)警，提醒工作人員處理。比較這兩種方案，首先在學(xué)校里學(xué)到的知識(shí)諸多都是要做A/D轉(zhuǎn)換電路的，尚有諸多都是做模擬信號(hào)輸出的；另一方面，考慮到方案一種數(shù)字壓力傳感器的價(jià)格比較貴，那些都是工業(yè)上使用的壓力傳感器，并且作為學(xué)生考慮到有充足的資源。而模擬量的傳感器價(jià)格是比較廉價(jià)的，尚有ICS1220系列的傳感器是體積比較小的，用著也非常以便。最終，選擇模擬量的壓力傳感器的那種方案，故選擇方案二。

第3章硬件電路設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)的選擇方案一：AT89C51是美國(guó)ATMEL企業(yè)生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS型8位單片機(jī)，器件采用ATMEL企業(yè)的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容原則MCS-51指令系統(tǒng)，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。其片內(nèi)的4K程序存儲(chǔ)器是FLASH工藝的，這種單片機(jī)對(duì)開發(fā)設(shè)備的規(guī)定很低，開發(fā)時(shí)間也大大縮短。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)我們的勞動(dòng)成果。AT89C51目前的售價(jià)比8031低，市場(chǎng)供應(yīng)也很充足。AT89C51可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增長(zhǎng)系統(tǒng)的可靠性，減少系統(tǒng)的成本。只要程序長(zhǎng)度不不小于4K，四個(gè)I/O口所有提供應(yīng)顧客?？捎?V電壓編程，并且擦寫時(shí)間僅需l0ms。AT89C51芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了以便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。PO口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，由于只有該口能直接用于對(duì)外部存儲(chǔ)器的讀/寫操作[5]。方案二：STC89C52單片機(jī)的指令系統(tǒng)和AT89C51系列的完全兼容。AT89C51不帶ISP下載，要用下載器才行，STC89C52可以用你的USB轉(zhuǎn)串口下載，下載軟件可以到STC廠家網(wǎng)上去下。STC單片機(jī)執(zhí)行指令的速度很快，大概是AT的3～30倍，因此在AT上好使的程序在STC上不一定好用，最經(jīng)典的例子就是那些對(duì)時(shí)序有嚴(yán)格規(guī)定的模塊，例如IIC，DS18B20、DS1302等的時(shí)序。再者，由于執(zhí)行速度的加緊，非定期器控制的精確延時(shí)也會(huì)受到一定影響，用STC時(shí)注意得加長(zhǎng)延時(shí)，大概是AT的10～30倍。片機(jī)對(duì)工作環(huán)境的規(guī)定比較低，電壓低于5伏時(shí)仍然正常工作，甚至3伏到4伏之間都還可以工作，然而這樣的環(huán)境下AT肯定不行了，因此當(dāng)一種系統(tǒng)用STC單片機(jī)好用，但用AT的單片機(jī)不工作時(shí)，直接查最小系統(tǒng)，看單片機(jī)的供電與否正常[6]。比較這兩種方案，由于在學(xué)校期間學(xué)過(guò)數(shù)字電路、單片機(jī)原理、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，綜合考慮單片機(jī)的各部分資源和作為學(xué)生可以獲得的資源，通過(guò)對(duì)比本次設(shè)計(jì)規(guī)定，我選擇用STC系列芯片完畢。并且學(xué)校也提供了對(duì)應(yīng)的硬件操作平臺(tái)，實(shí)際操作起來(lái)比較以便，故STC為更合理的選擇。STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash容許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有機(jī)靈的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的處理方案，如圖3-1所示。STC89C52具有如下原則功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定期器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定期器/計(jì)數(shù)器，一種6向量2級(jí)中斷構(gòu)造，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。此外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，容許RAM、定期器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保留，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一種中斷或硬件復(fù)位為止。重要性能：與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz

、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器

、32個(gè)可編程I/O口線

、三個(gè)16位定期器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定期器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符。如圖3-1所示STC89C52單片機(jī)管腳圖。圖3-1STC89C52單片機(jī)圖GNE(20腳):接地。VCC（40腳）:主電源+5V。XTAL1（19腳）:接外部晶體的一端。在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該端引腳必須接地；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。XTAL2（18腳）:接外部晶體的另一端。在片內(nèi)它是一種振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率是晶體振蕩頻率。若需采用外部時(shí)鐘電路，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸浮。RST（9腳）:單片機(jī)剛接上電源時(shí)，其內(nèi)部各寄存器處在隨機(jī)狀態(tài)，在該腳輸入24個(gè)時(shí)鐘周期寬度以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位（RESET）。PSEN（29腳）:當(dāng)訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，該端口輸出負(fù)脈沖信號(hào)作為存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。CPU在向片外存儲(chǔ)器取指令期間，PSEN信號(hào)在12個(gè)時(shí)鐘周期中會(huì)生效兩次。另首先，在訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效PSEN信號(hào)不會(huì)出現(xiàn)。PSEN端口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載?？梢愿鶕?jù)PSEN、ALE和XTAL2三個(gè)輸出端口與否有信號(hào)輸出，來(lái)判斷80C51與否處在工作狀態(tài)。ALE/PROG（30腳）:當(dāng)訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，該端口輸出負(fù)脈沖信號(hào)作為存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。CPU在向片外存儲(chǔ)器取指令期間，PSEN信號(hào)在12個(gè)時(shí)鐘周期中會(huì)生效兩次。另首先，在訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效PSEN信號(hào)不會(huì)出現(xiàn)。ALE/PROG端同樣可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。EA/VPP（31腳）:當(dāng)EA端口輸入高電平時(shí)，CPU從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址0000H單元開始執(zhí)行程序。當(dāng)?shù)刂烦^(guò)4KB時(shí)，將自動(dòng)執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)EA端口輸入低電平時(shí)，CPU只訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器。在對(duì)87C51EPROM編程時(shí)，該引腳用于施加編程電壓VPP。輸入/輸出引腳：1.P0.0—P0.7(32腳—39腳)：P0口是一種漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I/O口。作為漏極開路的輸出端口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。P0口有三個(gè)功能：外部擴(kuò)充存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線（A1～A7）；不擴(kuò)充時(shí)，可做一般I/O口使用，但內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。2.P1.0—P1.7（1腳—8腳）：P1口是一種帶內(nèi)部上接電阻的準(zhǔn)雙向I/O口。P1的每一位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。在P1口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向P1口鎖存器（地址90H）寫入全1，此時(shí)P1引腳由內(nèi)部上接電阻接成高電平。P1.0和P1.1多了T/C2的復(fù)用。3.P2.0—P2.7（21腳—26腳）：P2口是一種帶內(nèi)部上接電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。P2口每一位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P2口有兩個(gè)功能：擴(kuò)充外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線（A8~A15）使用。做一般I/O口使用，其內(nèi)部有上拉電阻。4.P3.0—P3.7（10腳—17腳）：P3口是一種帶內(nèi)部上接電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。P3口每一位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P3口與其他I/O口有較大區(qū)別，每個(gè)引腳還具有專門功能,除了作為I/O口使用外（內(nèi)部有上拉電阻），尚有某些特殊功能，由特殊寄存器來(lái)設(shè)置。如表3-1所示。表3-1P3口的第二功能表接口第二功能P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口)P3.2INT0(外部中斷0)P3.3INT1(外部中斷1)P3.4T0(計(jì)時(shí)器0外部輸入)P3.5T1(計(jì)時(shí)器1外部輸入)P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，指的是用至少的元件構(gòu)成的單片機(jī)并且可以正常工作的系統(tǒng)，對(duì)本次設(shè)計(jì)使用單片機(jī)來(lái)說(shuō)，最小系統(tǒng)一般應(yīng)當(dāng)包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)，晶振電路以及復(fù)位電路。如圖3-2所示。圖3-2單片機(jī)最小系統(tǒng)圖3.2.1晶振電路設(shè)計(jì)晶振值取12MHz(由于可以精確地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通訊的場(chǎng)所)。如下圖3-3所示。圖3-3晶振電路圖晶振是給單片機(jī)提供工作信號(hào)脈沖的，這個(gè)脈沖就是單片機(jī)的工作速度。例如12M晶振。單片機(jī)工作速度就是每秒12M。單片機(jī)內(nèi)部也有晶振，接外部晶振可以獲得更穩(wěn)定的頻率。由于晶振與單片機(jī)的腳XTAL1和腳XTAL2構(gòu)成的振蕩電路中會(huì)產(chǎn)生偕波(也就是不但愿存在的其他頻率的波),這個(gè)波對(duì)電路的影響不大,但會(huì)減少電路的時(shí)鐘振蕩器的穩(wěn)定性。為了電路的穩(wěn)定性起見(jiàn),ATME企業(yè)只是提議在晶振的兩引腳處接入兩個(gè)10pf～50pf的瓷片電容接地來(lái)削減偕波對(duì)電路的穩(wěn)定性的影響,因此晶振所配的電容在10pf～50pf之間都可以的。因此圖中C2和C3電容為22pF，是有起振作用和削減偕波對(duì)電路的穩(wěn)定性的影響。3.2.2復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)上電后，在其9腳（RESET）出現(xiàn)24個(gè)振蕩周期以上的高電平后，單片機(jī)內(nèi)部初始復(fù)位。為了保證單片機(jī)正常復(fù)位，必需使其第9腳上出現(xiàn)的高電平保持2μs以上。復(fù)位電路如圖3-4所示。圖3-4復(fù)位電路圖復(fù)位電路通電時(shí)，電容C1兩端相稱于短路，RESET引腳上為高電平，然后電源通過(guò)電阻R1對(duì)電容C1充電，RESET端電壓慢慢下降，降到一定電壓值如下，即為低電平，單片機(jī)開始正常工作。圖中的電阻R1起到一種限流作用。當(dāng)按下復(fù)位按鍵的時(shí)候，為了防止電路中的電流過(guò)大，燒壞電路，因此加一種電阻R1，這樣有限制電流過(guò)大的作用。而電容C1是對(duì)電路進(jìn)行濾噪和去耦，減少電源電壓波動(dòng)的干擾和電路自身產(chǎn)生的噪聲對(duì)電路其他部分的影響。3.3放大電路設(shè)計(jì)INA128是低功耗高精度的通用儀表放大器它們通用的3運(yùn)放3-opamp設(shè)計(jì)和體積小巧使其應(yīng)用范圍廣泛反饋電流Current-feedback輸入電路雖然在高增益條件下(G=100時(shí)200kHz)也可提供較寬的帶寬，單個(gè)外部電阻可實(shí)現(xiàn)從1至10000的任一增益選擇INA128提供工業(yè)原則的增益等式gainequation。INA128用激光進(jìn)行修正微調(diào)具有非常低的偏置電壓(50mV)溫度漂移0.5μV/℃和高共?？酥圃贕=100時(shí)120dB其電源電壓低至±2.25V且靜態(tài)電流只有700uA是電池供電系統(tǒng)的。理想選擇內(nèi)部輸入保護(hù)能經(jīng)受±40V電壓而無(wú)損壞，INA128的封裝為8引腳塑料DIP和SO-8表面襯底封裝規(guī)定溫度范圍為-40℃至+85℃，尚有對(duì)應(yīng)的雙配置INA128[7]。INA128特性如下：1.低偏置電壓最大50μV；2.低溫度漂移最大0.5μV/℃；3.低輸入偏置電流最大5nA；4.高共模抵制CMR最小120dB；5.輸入保護(hù)至±40V；6.寬電源電壓范圍±2.25至±18V；7.低靜態(tài)電流700μA； 8.8引腳塑料DIP和SO-8封裝。INA128放大電路如下圖3-5所示。圖3-5INA128放大電路圖1、8腳跨接的電阻就是用來(lái)調(diào)整放大倍率，4、7腳需提供正負(fù)相等的工作電壓，2、3腳輸入要放大的電壓，并從6腳輸出放大的電壓值。5腳則是參照基準(zhǔn)，假如接地，則6腳的輸出即為與地之間的相對(duì)電壓。圖中2、3管腳是輸入電壓管腳就是接ICS1220系列壓力傳感器輸出的電壓，1、8管腳接電阻R2為50千歐，這是一種放大倍數(shù)（也就是增益）。而INA128的4、7管腳接兩個(gè)電容C4和C5都是為0.1uF,這是對(duì)電路中電壓的穩(wěn)定，尚有對(duì)芯片INA128有保護(hù)作用。而6管腳就要接到A/D轉(zhuǎn)換電路上，起到一種輸出放大的電壓值。3.4A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)PCF8591是一種單片集成、單獨(dú)供電、低功耗、8-bitCMOS數(shù)據(jù)獲取器件。PCF8591具有4個(gè)模擬輸入、1個(gè)模擬輸出和1個(gè)串行I2C總線接口。PCF8591的3個(gè)地址引腳A0,A1和A2可用于硬件地址編程，容許在同個(gè)I2C總線上接入8個(gè)PCF8591器件，而無(wú)需額外的硬件。在PCF8591器件上輸入輸出的地址、控制和數(shù)據(jù)信號(hào)都是通過(guò)雙線雙向I2C總線以串行的方式進(jìn)行傳播[8]。

PCF8591的功能包括多路模擬輸入、內(nèi)置跟蹤保持、8-bit模數(shù)轉(zhuǎn)換和8-bit數(shù)模轉(zhuǎn)換。PCF8591的最大轉(zhuǎn)化速率由I2C總線的最大速率決定。PCF8591特性如下：?jiǎn)为?dú)供電；PCF8591的操作電壓范圍2.5V～6V；低待機(jī)電流；通過(guò)I2C總線串行輸入/輸出；PCF8591通過(guò)3個(gè)硬件地址引腳尋址；PCF8591的采樣率由I2C總線速率決定；4個(gè)模擬輸入可編程為單端型或差分輸入；自動(dòng)增量頻道選擇；PCF8591的模擬電壓范圍從VSS到VDD；PCF8591內(nèi)置跟蹤保持電路；8-bit逐次迫近A/D轉(zhuǎn)換器；通過(guò)1路模擬輸出實(shí)現(xiàn)DAC增益。PCF8591是具有I2C總線接口的8位A/D及D/A轉(zhuǎn)換器。有4路A/D轉(zhuǎn)換輸入，1路D/A模擬輸出。這就是說(shuō)，它既可以作A/D轉(zhuǎn)換也可以作D/A轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換為逐次比較型。引腳圖如下圖3-6所示。圖3-6PCF8591引腳圖AIN0～AIN3：模擬信號(hào)輸入端。A0～A3：引腳地址端。VDD、VSS：電源端(2.5～6V)。SDA、SCL：I2C總線的數(shù)據(jù)線、時(shí)鐘線。OSC：外部時(shí)鐘輸入端，內(nèi)部時(shí)鐘輸出端。EXT：內(nèi)部、外部時(shí)鐘選擇線，使用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)EXT接地。AGND：模擬信號(hào)接地。AOUT：D/A轉(zhuǎn)換輸出端。VREF：基準(zhǔn)電源端。PCF8591采用經(jīng)典的I2C總線接口器件尋址措施，即總線地址由器件地址、引腳地址和方向位構(gòu)成。飛利蒲企業(yè)規(guī)定A/D器件地址為1001。引腳地址為A2A1A0，其值由顧客選擇，因此I2C系統(tǒng)中最多可接23=8個(gè)具有I2C總線接口的A/D器件。地址的最終一位為方向位R，當(dāng)主控器對(duì)A/D器件進(jìn)行讀操作時(shí)為1，進(jìn)行寫操作時(shí)為0?？偩€操作時(shí)，由器件地址、引腳地址和方向位構(gòu)成的從地址為主控器發(fā)送的第一字節(jié)。因此PCF8951的A/D轉(zhuǎn)換電路如下圖3-7所示。圖3-7PCF8951A/D轉(zhuǎn)換電路圖PCF8951的A/D轉(zhuǎn)換電路中，是由PCF8951芯片中的數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL與所選的單片機(jī)連接的，他們分別接到單片機(jī)的P2.1、P2.0引腳上。而圖中的電位器可以不用連接，這只是一種調(diào)整芯片的。在PCF8951中控制字節(jié)用于實(shí)現(xiàn)器件的多種功能，如模擬信號(hào)由哪幾種通道輸入等?？刂谱止?jié)寄存在控制寄存器中?？偩€操作時(shí)為主控器發(fā)送的第二字節(jié)。其格式如下所示：其中：D1、D0兩位是A/D通道編號(hào)：00通道0，01通道1，10通道2，11通道3D2自動(dòng)增益選擇（有效位為1），D5、D4模擬量輸入選擇：00為四路單數(shù)入、01為三路差分輸入、10為單端與差分派合輸入、11為模擬輸出容許有效。當(dāng)系統(tǒng)為A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，模擬輸出容許為0。模擬量輸入選擇位取值由輸入方式?jīng)Q定：四路單端輸入時(shí)取00，三路差分輸入時(shí)取01，單端與差分輸入時(shí)取10，二路差分輸入時(shí)取11。最低兩位時(shí)通道編號(hào)位，當(dāng)對(duì)0通道的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)取00，當(dāng)對(duì)1通道的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)取01，當(dāng)對(duì)2通道的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)取10，當(dāng)對(duì)3通道的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)取11。在進(jìn)行數(shù)據(jù)操作時(shí)，首先是主控器發(fā)出起始信號(hào)，然后發(fā)出讀尋址字節(jié)，被控器做出應(yīng)答后，主控器從被控器讀出第一種數(shù)據(jù)字節(jié)，主控器發(fā)出應(yīng)答，主控器從被控器讀出第二個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，主控器發(fā)出應(yīng)答,一直到主控器從被控器中讀出第n個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，主控器發(fā)出非應(yīng)答信號(hào)，最終主控器發(fā)出停止信號(hào)。1.器件地址一般都使用的0X90，，就是把a(bǔ)1～a3都接地了。2.D2自動(dòng)增益選擇（有效位為1）設(shè)定1的時(shí)候，可以持續(xù)讀出四個(gè)數(shù)據(jù)，就是四個(gè)通道的數(shù)據(jù)。3.啟動(dòng)ad轉(zhuǎn)換的時(shí)候，緊接著讀出來(lái)的數(shù)據(jù)，不是目前的數(shù)據(jù)而是前一次保留的數(shù)據(jù)，因此可以根據(jù)需要來(lái)選擇是不是拋掉。4.持續(xù)讀數(shù)據(jù)（0x04）的時(shí)候你可以首先把第一種數(shù)據(jù)拋掉，然后持續(xù)讀出來(lái)5個(gè)數(shù)據(jù)就可以了，數(shù)據(jù)背面的4個(gè)就是需要的數(shù)據(jù)。5.可以進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換（0x40），轉(zhuǎn)化男的時(shí)候滿值255標(biāo)示5V，0標(biāo)示0V。6.數(shù)據(jù)符合I2C通訊模式。3.5按鍵電路設(shè)計(jì)按鍵在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一種很關(guān)鍵的部件，它能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)、發(fā)送命令等功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的重要手段。按鍵鍵控制有矩陣式和獨(dú)立式兩中。這次設(shè)計(jì)的按鍵是獨(dú)立式的，兩個(gè)按鍵的一種腳分別接到正5V電源上，此外兩個(gè)腳分別接到單片機(jī)的P1.1、P1.2引腳上。按鍵電路如下圖3-8所示。圖3-8按鍵電路圖對(duì)于鍵的識(shí)別，可以采用程序掃描的措施?？紤]到本設(shè)計(jì)實(shí)際需要的按鍵較少，因此選擇采用獨(dú)立式按鍵接口電路。它是將每個(gè)獨(dú)立按鍵按一對(duì)一的方式直接接到單片機(jī)的I/O口上，通過(guò)程序掃描查詢方式實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)系統(tǒng)交互的。在程序查詢方式下，通過(guò)I/O端口讀入按鍵狀態(tài)，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的I/O端口變?yōu)榈碗娖?，這樣通過(guò)讀I/O口的狀態(tài)判斷與否有按鍵按下。而圖中這兩個(gè)按鍵是設(shè)鍋爐壓力上限和下限的，設(shè)計(jì)這個(gè)電路可以使下面的報(bào)警電路打下基礎(chǔ)[9]。3.6報(bào)警電路在壓力的檢測(cè)過(guò)程中報(bào)警電路是必不可少的，而在電路設(shè)計(jì)中就要一種蜂鳴器一種管腳接地，其他一種管腳與單片機(jī)連接這樣就可以實(shí)現(xiàn)，下圖中蜂鳴器一種腳接地，另一種腳接到單片機(jī)的P1.3引腳上。如下圖3-9所示。圖3-9報(bào)警電路圖在鍋爐壓力檢測(cè)中，我們?cè)O(shè)定一種上限值，一種下限值，當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到鍋爐內(nèi)的壓力不小于上限，然后通過(guò)放大電路，放大為0～5V電壓信號(hào)，再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳到單片機(jī)中，然后由單片機(jī)將信號(hào)給蜂鳴器，蜂鳴器這時(shí)候就響，然后報(bào)警，這樣就提醒工作人員要對(duì)鍋爐壓力進(jìn)行處理了。反之，當(dāng)壓力低于下限值時(shí)，會(huì)做同樣的處理。3.7壓力傳感器檢測(cè)設(shè)計(jì)壓力傳感器芯片的性能受溫度的影響非常大，重要體現(xiàn)為零點(diǎn)和敏捷度隨溫度變化而發(fā)生漂移。1220型是通過(guò)溫度賠償?shù)墓鑹鹤枋綁毫鞲衅?，采用雙列直插封裝構(gòu)造，合用規(guī)定成本低，性能優(yōu)越，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好的應(yīng)用領(lǐng)域。通過(guò)激光修正的電阻實(shí)現(xiàn)了0～50℃的溫度賠償，還提供一種激光修正的電阻用于調(diào)整差動(dòng)放大器的增益來(lái)校正傳感器的壓力敏捷度變化，使具有良好的互換性，互換性誤差僅為±1％。從0～2psi至0～100psi量程范圍內(nèi)均有表壓，差壓和絕壓產(chǎn)品[10]。ICSl220系列具有如下長(zhǎng)處：1.放大、校準(zhǔn)和溫度賠償；2.多級(jí)壓力非線性修正；3.直接輸出經(jīng)放大校準(zhǔn)的模擬信號(hào)；4.輸出與輸入電壓成正比；5.溫補(bǔ)范圍為0～70℃，滿足絕大部分顧客的需求；6.有表壓、差壓和絕壓配置，有微壓和低壓等量程。ICSl220傳感器性能參數(shù)如下表3-2所示：表3-2ICS1220傳感器性能參數(shù)表參數(shù)最小值經(jīng)典值最大值單位滿量程輸出49.55050.5mV零點(diǎn)輸出-22mV非線性-0.1±0.050.1％Span遲滯-0.5±0.010.05％Span輸入輸出電阻250044006000Ω量程溫度誤差-0.5±0.30.5％Span零點(diǎn)溫度誤差-0.5±0.10.5％Span零點(diǎn)熱遲滯±0.1％Span供電電壓1.235V響應(yīng)時(shí)間1.0ms輸出噪音1.0μVp-p長(zhǎng)期穩(wěn)定性±0.1％Span過(guò)載壓力3XRated賠償溫度050℃工作溫度-40+125℃貯存溫度-50+150℃重量3grams應(yīng)變片可以將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的變化，為了顯示于記錄應(yīng)變的大小，還要將電阻的變化再轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，因此需要有專用的測(cè)量電路，一般采用直流電橋和交流電橋。壓力傳感器的電路如圖3-10所示。圖3-10ICS1220系列傳感器接線圖壓力傳感器在檢測(cè)壓力時(shí)，要接外加電路，這里壓力傳感器的1、3腳分別是信號(hào)輸出管腳，它們分別接到放大器INA128的2(IN-)、3(IN+)腳上，2、6腳接地腳，4、5腳是供電腳接到正五伏電壓上供電。由于應(yīng)變片的電橋電路的輸出信號(hào)一般比較微弱，因此目前大部分電阻應(yīng)變式傳感器的電橋輸出端與直流放大器相連電橋的輸出電壓于應(yīng)變成線性關(guān)系。若相鄰兩橋臂的應(yīng)變極性一致，即同為輸出電壓為兩者之差，若不一樣步，則輸出電壓為兩者之和。若相對(duì)兩橋臂的極性一直，輸出電壓為兩者之和，反之則為兩者之差。電橋供電電壓U越高，輸出電壓Uo越大[11]。3.8電源電路設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)中應(yīng)用的多種模塊都需要電源的供電，因此這里做一種USB供電的電路設(shè)計(jì)。在USB供電的電路中，電壓從VCCin進(jìn)入然后通過(guò)一種電阻和一種LED燈回到接地。這里電阻選擇的是1K的電阻，這只是一種保護(hù)作用，尚有假如要以便斷開，這里可以加入一種自鎖開關(guān)，不過(guò)這里設(shè)計(jì)不加，只需要插供電的端口就可以直接亮了，并且，只要各個(gè)模塊需要供電的地方往這個(gè)USB供電電路中一插就可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的供電了。尚有設(shè)計(jì)一種USB供電電路的好處防止各個(gè)模塊供電的比較多，屆時(shí)候插在供電端比較麻煩，得需要諸多的插座才能滿足，因此要設(shè)計(jì)一種USB供電電路。這里的電阻是保護(hù)LED燈的作用，防止那個(gè)LED燈被燒壞。如下圖3-11所示。圖3-11電源電路圖3.9LCD液晶顯示電路設(shè)計(jì)液晶顯示屏LCD（LiquidCrystalDisplay）廣泛應(yīng)用于微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，與LED相比，具有功率低，抗干擾能力強(qiáng)，體積小，價(jià)格低廉等長(zhǎng)處。此外，LCD在大小和形狀上愈加靈活，接口簡(jiǎn)樸，不僅可以顯示數(shù)字、字符，并且可以顯示文字和圖形。字符和數(shù)字的簡(jiǎn)樸顯示，不能滿足圖形曲線和文字顯示的規(guī)定。點(diǎn)陣式LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示多種圖形、曲線及文字，并且可以實(shí)現(xiàn)屏幕上下左右滾動(dòng)、動(dòng)畫、分區(qū)開窗口、反轉(zhuǎn)、閃爍等功能，用途十分廣泛。目前，伴隨液晶技術(shù)的突破，液晶顯示屏的質(zhì)量有了很大的提高，品種也在不停推陳出新，不僅有多種規(guī)模的黑白液晶顯示屏，尚有絢麗多彩的彩色液晶顯示屏。在點(diǎn)陣式液晶顯示屏中，把控制驅(qū)動(dòng)電路與液晶點(diǎn)陣集成在一起，構(gòu)成一種顯示模組，可與八位微處理器接口直接連接，不僅使用以便，并且價(jià)格也比較廉價(jià)[12]。3.9.1LCD1602的引腳及接線1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位構(gòu)成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一種字符，每位之間有一種點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正由于如此因此它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。LCD1602(如下圖3-12所示)分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，與否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差異[13]。LCD1602的重要技術(shù)參數(shù)：1.顯示容量:16×2個(gè)字符；2.芯片工作電壓:4.5～5.5V；3.工作電流:2.0mA(5.0V)；4.模塊最佳工作電壓:5.0V；5.字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。圖3-12LCD1602接線圖LCD1602液晶顯示屏的接法是1、3、16腳接地；2、15角接正5V電源；剩余的4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14腳分別接到單片機(jī)的P2.4、P2.5、P2.6、P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7引腳上。其實(shí)LCD1602顯示屏的3管腳是接一種調(diào)光滑動(dòng)變阻器的，不過(guò)這里選擇接地就是對(duì)比度最高。1602字符型LCD一般有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來(lái)的2條線是背光電源線。VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全同樣。LCD1602引腳接口如下：第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示屏對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一種10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令[14]。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。3.9.2LCD1602的指令闡明及時(shí)序1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如下表3-3所示。表3-31602控制指令表序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（闡明：1為高電平、0為低電平）。指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移S:屏幕上所有文字與否左移或者右移。高電平表達(dá)有效，低電平則無(wú)效。指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表達(dá)開顯示，低電平表達(dá)關(guān)顯示C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表達(dá)有光標(biāo)，低電平表達(dá)無(wú)光標(biāo)B：控制光標(biāo)與否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示F:低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址BF：為忙標(biāo)志位，高電平表達(dá)忙，此時(shí)模塊不能接受命令或者數(shù)據(jù)，假如為低電平表達(dá)不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。3.9.3LCD1602的RAM地址映射及原則字庫(kù)表液晶顯示是一種慢顯示屏件，因此在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表達(dá)不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符[15]。如下圖3-13是1602的內(nèi)部顯示地址。圖3-13LCD1602內(nèi)部顯示地址圖模塊的忙標(biāo)志為低電平，表達(dá)不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖3-13是1602的內(nèi)部顯示地址。在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無(wú)需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊與否處在忙的狀態(tài)。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不一樣的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一種字符均有一種固定的代碼，例如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A”。

第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)總流程圖的設(shè)計(jì)由于模塊化程序的設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)用程序即可實(shí)現(xiàn)所用功能，寫程序時(shí)，調(diào)用程序前即系統(tǒng)運(yùn)行首要先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。然后對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，對(duì)按鍵事件做出對(duì)應(yīng)的反應(yīng)。接下來(lái)看接受數(shù)據(jù)，然后數(shù)據(jù)處理，再判斷壓力值與否超過(guò)設(shè)定的壓力值，要與否還得返回按鍵值那從新操作，假如超過(guò)設(shè)定壓力值，這時(shí)蜂鳴器報(bào)警。接著返回來(lái)循環(huán)。根據(jù)所畫的原理圖(如附錄1所示)設(shè)計(jì)出如下程序流程圖。主程序流程圖如圖4-1所示。開始開始系統(tǒng)初始化取按鍵值按鍵值處理數(shù)據(jù)處理否是與否超過(guò)壓力設(shè)定值？接受數(shù)據(jù)蜂鳴器報(bào)警圖4-1主程序流程圖4.2壓力檢測(cè)程序流程圖設(shè)計(jì)如圖4-2為壓力檢測(cè)主程序流程圖，單片機(jī)先初始化，啟動(dòng)放大電路和A/D轉(zhuǎn)換，等待傳感器接受的檢測(cè)數(shù)據(jù)，單片機(jī)計(jì)算與否接受完畢，如是等待放大電路和A/D轉(zhuǎn)換，如否返回繼續(xù)等待接受。放大電路和A/D接受與否完畢，如是計(jì)算符合報(bào)警條件否，如否則返回。報(bào)警檢測(cè)如是則啟動(dòng)報(bào)警，如否則顯示成果。最終返回。單片機(jī)初始化單片機(jī)初始化啟動(dòng)放大電路和A/D轉(zhuǎn)換等待接受檢測(cè)數(shù)據(jù)接受完畢？等待信號(hào)放大和A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)放大和A/D轉(zhuǎn)換完畢？符合報(bào)警條件？輸出成果啟動(dòng)報(bào)警是否是否是否返回圖4-2信號(hào)檢測(cè)流程圖4.3外部中斷程序流程圖如圖4-3所示為外部中斷子程序流程圖，首先要設(shè)定外部中段入口，然后關(guān)閉外部中斷，下一步單片機(jī)讀取壓力值，輸出成果，然后外部開中斷，最終返回。外部中斷入外部中斷入關(guān)外部中斷輸出成果讀取壓力值開外部中斷返回圖4-3外部中斷流程圖

第5章系統(tǒng)分析與調(diào)試5.1程序編寫的思緒該系統(tǒng)重要是由壓力傳感器給一種信號(hào)，然后將這個(gè)信號(hào)處理后，轉(zhuǎn)給放大器中，通過(guò)放大后的電壓值，再傳給A/D轉(zhuǎn)換電路中，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后傳給單片機(jī)中，而單片機(jī)給LCD1602液晶顯示屏中，在LCD1602中我們要定義如下子函數(shù)：LCD1602液晶寫命令子函數(shù)、LCD1602液晶寫數(shù)據(jù)子函數(shù)、LCD1602液晶初始化子函數(shù)。而最終超過(guò)壓力上限值時(shí)，給與報(bào)警。程序清單如附錄2所示。5.2程序開發(fā)和燒錄本設(shè)計(jì)是在KeilC環(huán)境下開發(fā)的，KeilC軟件支持C語(yǔ)言的編程及調(diào)試，運(yùn)用以便，是做C語(yǔ)言畢業(yè)設(shè)計(jì)者的首選。設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是安裝和學(xué)習(xí)使用這個(gè)軟件，在簡(jiǎn)樸的學(xué)習(xí)和理解KeilC后，我們便可在此環(huán)境下開始了對(duì)帶錄音功能的電子琴的設(shè)計(jì)工作。在編譯完KeilC后，再運(yùn)用STC_ISP_V480軟件燒錄到開發(fā)板上，實(shí)現(xiàn)實(shí)物與程序的連接。KeilC程序運(yùn)行如圖5-1所示。圖5-1KeilC運(yùn)行圖在編譯完KeilC后，再運(yùn)用STC_ISP_V480軟件燒錄到開發(fā)板上，實(shí)現(xiàn)實(shí)物與程序的連接。在燒錄前要對(duì)STC_ISP_V480進(jìn)行某些必要的設(shè)置。第一步：設(shè)置MCUType為STC89C52RC；第二步：打開編寫好并編譯的程序文獻(xiàn)，它是以.hex為后綴的文獻(xiàn)；第三步：選擇對(duì)應(yīng)的COM端口，（可在我的電腦的設(shè)備管理處查看COM選項(xiàng)）；第四步：點(diǎn)擊Download下載，等提醒。請(qǐng)給MCU上電時(shí)，打開開發(fā)板上的開關(guān)，它就自行燒錄了。如下圖5-2所示。圖5-2程序燒錄運(yùn)行圖在完畢對(duì)程序的調(diào)試及燒錄之后，還需要對(duì)其進(jìn)行演示，把開發(fā)板與電腦連上，設(shè)置好對(duì)應(yīng)的接口，完畢供電及下載。按下按鍵在設(shè)定上限值和設(shè)定好下限值，然后在鍋爐中檢測(cè)壓力值，當(dāng)檢測(cè)到壓力時(shí)，將信號(hào)傳給放大器，放大器將電壓值放大為0～5V，然后啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這時(shí)將這個(gè)信號(hào)傳給單片機(jī)，然后單片機(jī)通過(guò)處理給液晶顯示屏，將這個(gè)壓力值顯示在液晶顯示屏上，要是超過(guò)設(shè)定的上限值，單片機(jī)會(huì)給一種信號(hào)給報(bào)警電路，報(bào)警電路接受后就發(fā)生報(bào)警，這時(shí)提醒工作人員要對(duì)鍋爐內(nèi)的壓力進(jìn)行處理了。就是到達(dá)這種效果以告誡這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的成功。5.3系統(tǒng)的調(diào)試和分析本設(shè)計(jì)的程序采用的是C程序設(shè)計(jì)，C語(yǔ)言的明顯特點(diǎn)是用二進(jìn)制來(lái)編寫程序,程序的各個(gè)部分除了必要的信息交流外彼此之間互相獨(dú)立。這種構(gòu)造化方式可使程序?qū)哟吻逦?

便于使用、維護(hù)以及調(diào)試。C語(yǔ)言是以函數(shù)形式提供應(yīng)顧客的,這些函數(shù)可以便的調(diào)用,并具有多種循環(huán)、條件語(yǔ)句控制程序流向,從而使程序完全構(gòu)造化。雖然C語(yǔ)言也是強(qiáng)類型語(yǔ)言，但它的語(yǔ)法比較靈活，容許程序編寫者有較大的自由度。系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，并且兩者是密不可分的。我們?cè)O(shè)計(jì)好的硬件電路和軟件程序，只有通過(guò)聯(lián)合調(diào)試，才能驗(yàn)證其對(duì)的性；軟硬件的配人狀況以及