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第五章硬件设计14
5.1键盘控制输入显示电路14
5.28751与8255的连接15
5.3ADC0804外围电路15
第六章结论16
【谢辞】17
【参考文献】17
第一章前言
电子技术的飞速发展,给人类的生活带来了根本的的变革,特别是随着大规模集成电路的产生而出现了微型计算机,更是将人类社会带入了一个新的时代。
利用微机的强大功能。
人们可以完成各种各样的控制。
然而,微机造价高,对于大多数的工业控制来说,也并不需要微机那样强大的功能,于是单片机就运用而生了。
单片机其实就是一个简化的微机,将微机的CPU,存储器,I/O接口。
定时器/计数器等集成在一片芯片上就是单片机了,它主要用来完成各种控制功能。
相对微机来说,单片机价格低,非常适合于应用在简单的控制场合以降低成本。
另外,单片机是按照工业控制要求设计的,其可靠性很高,可在工业现场复杂的环境下运行。
单片机依靠其高的可靠性和极高的性价比,在工业控制,数据采集,智能化仪表,家用电器等方面得到极为广泛的应用。
现代工业设计,工程建设及日常生活中温度控制都起着重要的作用,早期的温度控制主要用于工厂时间生产中,能起到实时采集温度数据,提高生产效率,产品质量之用。
随着人们生活质量的提高,现代社会中的温度控制不仅应用在工厂生产方面也应用于酒店,厂房以及家庭生活中,在有些应用中,如高精度的生产厂房,对温度的要求极其严格,温度的变化极有可能对生产的产品造成极大的影响。
因此,这就需要一种能够及时检测温度变化以及温度变化的设备,提供温度数据值,使人们对温度的变化做及时的调整,多点温度控制可根据人们不同的应用环境自行设置该环境的温度值,及时反映生产,生活中温度变化使人们能及时看到温度变化的第一手资料,提示人们温度变化情况,协助人们能及时的调整,起到温度报警作用,使温度控制更好的服务于社会生产,生活。
多点温度控制采用具有扩展性速度快特点的8751单片机进行设计,温度采集使用AD590温度传感器,其检测温度范围-55·
C—150·
C,该温度传感器具有非常高的线性输出性能。
利用8位分辨率的ADC0804进行模/数(A/D)转换。
同时采用可编程的8255芯片用于键盘输入扫描,LED数码管显示相对应的温度
第二章总体设计
2.1背景
电子技术的飞速发展,方便人们的生产,生活。
特别是单片机技术的进步,在生产中应用十分广泛,人们设计各种各样的电路来控制生产中的操作。
2.2电路原理图
采用8751单片机芯片,通过P1,P2口与外围电路相连接,外围电路ADC0804转换器,8255芯片分别与8751的P0相关引脚相连接,LED显示专用芯片7447与8751单片机P1引脚连接驱动LED显示工作。
可编程并行接口8255用于键盘4*3输入的控制,ADC0804通过引脚6与AD590温度传感器连接,把模拟量转换成电压值,系统原理图如下:
图1
2.3技术特点
8位处理能力的8751单片机,I/O端口都是双向。
8255可编成并行接口LSI芯片,多功能的I/O器件,可作为电路接口。
ADC08048位逐次逼近A/D转换器。
工作温度0º
C--+70º
C。
AD590温度采集,产生的电流与绝对温度成正比,有非常好的线性输出性
第三章芯片介绍
3.18751芯片
8751单片机有40个引脚,引脚图如下:
图2
.1.1电源引脚
VCC(第40引脚):
接电源+5V
GND(第20引脚):
接电源负极,即接地。
.1.2外接晶振引脚
XTAL1(第19脚):
片内反相放大器输入端
XTAL2(第18脚):
片内反相放大器输出端
.1.3输入输出引脚
P0.0~P0.7(第39—32脚):
P0口的8个引脚。
P0口是一个漏极开路的8位准
双向I/O口,每位驱动8个LSTTL负载。
在访问外部存储器或进行I/O口扩展时,它分时作为低8位地址总线和双向数据总线。
P1.0—P1.7(第1-8脚):
P1口的8个引脚。
P1口是一个8位的准双向I/O口,
每一位可直接驱动4个LSTTL负载。
P2.0-P2.7(第21—28脚):
P2口的8个引脚。
P2口也是一个8位双向I/O口,
每一位可直接驱动4个LSTTL负载,在访问外部存储器时它作为高8位地址总线。
P3.0—P3.7(第10-17脚):
P3口8个引脚。
P3口除作为普通8位准双向I/O口外,还具有第二功能。
P3.0:
RXD(串行输入口,串行通信时,信号由此输入单片机)。
P3.1:
TXD(串行输出口,串行通信时,单片机由此把信号输出)。
P3.2:
/INT0(外部中断0输入口)。
P3.3:
/INT1(外部中断1输入口)
P3.4:
T0(定时器0外部输入口)
P3.5:
T1(定时器1外部输入口)
P3.6;
/WR(片外数据存储器写选通输出口)
P3.7:
/RD(片外数据存储器读选通输出口)
.1.4控制引脚
/PROG(第30引脚):
地址锁存有效信号输出端。
/EA(第31脚):
外部程序存储器选用端。
/PSEN(第29脚):
程序存储允许输出端。
RST(第9脚):
复位信号输入端。
.1.5存储器结构
分为程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)。
片内外统一编址64K字节的ROM,
128(或256)字节的片内的RAM和64K字节的片外RAM。
3.28255可编程并行接口芯片
8255的引脚及说
图3
引脚说明:
(1)D0-D7:
8位三态双向输出/输入通道是8255与CPU接口的数据总线。
(2)RESET:
高电平动作。
复位时,8255的PA,PB,PC口与控制寄存器将被取消,PA,PB,PC口皆为设定为输入口模式。
(3)/CS;
芯片选择。
低电平动作。
当/CS=0时,8255被选择;
/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输。
(4)/RD:
读取使能,低点平动作。
/RD=0,且/CS=0时,CPU从8255读取数
(5)/WR:
写入使能,低点平动作。
/WR=0,且/CS=0时,CPU将数据写入8255
(6)A0,A1:
地址选择线,用来选择8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器。
A1A0
被选中的端口名
00
PA口
01
PB口
10
PC口
11
控制寄存器
(1)PA0-PA7:
8位数据输出锁定/缓冲器及8位输入锁定。
PB0-PB7:
8位数据输入/输出锁定/缓冲器及8位输入缓冲器。
(2)PC0-PC7:
8位数据输出锁定/缓冲器及8位输入缓冲器。
(3)8255控制字
当A1=1,A0=1时,选择控制寄存器,控制字格式由D7决定。
当D7=1时。
控制字代表8255A组和B组的工作模式控制字,而当D7=0时,控制代表PC口位的设定或清除。
可作为PA口与PB口的控制信号。
模式设定控制模式字如下:
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
3.3ADC0804转换器
引脚说明及说明
图4
1.8位COMS逐次逼近型A/D转换器;
2.三态锁定输出;
3.存取时间:
135微妙
4.分辨率:
8位;
5.转换时间:
100微妙;
6.总误差:
1LSB;
7.工作温度:
ADC0804LCN—0度—+70度;
8.ADC0804——-40度—+85度;
/CS:
芯片选择信号
/RD:
外部读取转换结果的控制脚输出信号。
/WR:
用来启动转换的控制输入
CLKIN,CLKR:
时钟输入或者震荡元件(R,C),频率约限制在100KHZ—
1460KHZ,如果使用RC电路则振荡频率为1/(1.1RC)。
/INTR:
中断请求信号输出,低电平动作。
VIN(+),VIN(-):
差动模拟电压输入。
AGND,DGND:
模拟信号以及数字信号的接地。
VREF:
辅助参考电压。
DB0—DB7:
8位数字输出。
VCC:
电源供应以及作为电路的参考电压。
3.4AD590传感器
OPA3OPA2OPA1
图5
功能说明:
第一步;
先调AD590的可变电阻VR1。
如以0º
C为参考值则对应使其电压输出为2.72V;
如以25º
C为参考值,则对应为2.98V
第二步:
设VR2使0º
C时,OPA2的输出为2.73V-2.73V=0V,而25º
C时,OPA2的输出为2.73V-2.98V=-0.25V(反相)(零位调整)。
第三步;
通过OPA3放大5倍,如OPA2的输出-0.25V,则OPA3的输出为1.25V。
根据采集量,计算出温度值:
设温度为4BH,查表为1.5V计算如下:
1.5/5(OPA3)+2.73(OPA2)=3.032V
3.032V/10K=303.2uA
303.2uA-273.uA=30uA→30
3.5LED七段数码管
LED显示器是于发光二极管组成的,用来显示特定的的显示器。
7段数码管发光二极管使用灵活,简单方便,当有电流通过时,相应的发光二极管就点亮;
当电流消灭没有电流时,发光二极管就灭。
同样。
共阳极LED显示器。
就是将所有发光二极管的阳极接到一起,接到电源正极。
这样,当某个发光二极管的阴极加有低电平,该发光二极管即被点亮。
常用7段数码管LED显示器,共阴极和共阳极结构如下图:
图6
通过a,b,c,d,e,f,g,dp各点和公共点的电位,就可以控制个发光二极管的亮暗,而不同的发光的亮暗组合就可以显示不同的数字(dp点是来表示小数点,在显示数字中不起作用)。
比如,要显示“3”,则只需点亮a,b,c,d,g5个发光二极管,而其他均为暗,对于共阴极LED显示器来说,就是在在这些引脚上输入高电平即可。
LED显示器字符段码表如下
这样,当某个发光二极管的阴极加有低电平,该发光二极管即被点。
示字符
共阴极段码
共阳极段码
显示字符
3FH
C0H
C
39H
C6H
1
06H
F9H
D(d)
5EH
A1H
2
5BH
A4H
E
79H
86H
3
4FH
B0H
F
71H
8EH
4
66H
99H
.
80H
7EH
5
6DH
92H
P
73H
82H
6
7DH
U
3EH
C1H
7
07H
F8H
T
31H
CEH
8
7FH
Y
6EH
91H
9
6FH
90H
8.
FFH
00H
A
77H
88H
"
灭"
B(b)
7CH
83H
|
表1
3.6BCD七段译码器7447
7447有4个BCD码输入端A、B、C和D,其中D为最高有效位,A为最低有效位,它们分别与输出端口中的4位相连。
7447的7个输出引脚a~g直接与LED的相应引脚相连,每个段中都串接一个限流电阻,其阻值为100Ω。
当灭灯输入/动态灭灯输出(BI/RBO)开路或为高电平而试灯输入为低电平,则所有输出端都为1。
BI/RBO是线与逻辑,作灭灯输入(BI)或动态灭灯(RBO)之用,或者兼为二者之用。
图7
表2
[1].要求0—15时,灭灯输入(BI)必须开路或保持高电平,如果不要灭十进制数零,则动态灭灯输入(RBI)必须开路或为高电平。
[2].将一低电平直接输入BI端,则不管其他输入为何电平,所有的输出端均输出为低电平。
[3].当动态灭灯输入(RBI)和A,B,C,D输入为低电平而试灯输入为高电平时,所有各段输出都为0,并且动态灭灯输出(RBO)为低电平(响应条件)。
[4].当灭灯输入/动态灭灯输出(BI/RBO)开路或为高电平而试灯输入为低电平,则所有输出端都为1。
表中1=高电平,0=低电平。
第四章程序设计及流程图
4.1LED显示程序
DISP:
SETBP2.0;
A0=1,A1=0。
PB地址
CLRP2.1
MOVA,37H
ADDA,#00H;
D1数据加上74LS138扫描值
MOVX@R0,A;
显示D0
CALLDELAY;
扫描延时
MOVA,36H
ADDA,#10H;
D0数据加上74LS138扫描值
MOVX@R0,A;
显示D1
扫描延时
MOVA,35H
MOVA,34H
MOVA,33H
ADDA,#00H;
MOVA,32H
MOVX@R0,A;
程序流程图
N
图8
第五章硬件设计
5.1键盘控制输入显示电路
8255通过D0—D7与CPU连接,及时实现与8751数据的传输。
通过设置8255
的控制字,使得PB为输出口,PC(0-3)口为键盘行扫描,PC(5-7)口为设定为输入口,作为键盘的列扫描。
PB(0-3)与7447芯片7,1,2,6引脚连接实现扩展。
PB(4-6)与74LS138芯片1,2,3引脚连接。
输出Y0,Y1实现LED的显示。
电路图如下:
图9
5.28751与8255的连接
通过P20,P21分别与A0,A1连接,可以控制8255控制字的的设置,8751的/RD与8255的/RD连接,/WR与/WR连接,实现8751与8255数据的读入和写出,/CS信片片选。
图10
5.3ADC0804外围电路
图11
第六章结论
常用的单片机应用系统,除了CPU和存储器之外,都要用到一些外围电路,以实现人机接口。
便于人们的操作和掌握系统的运行。
本系统就是根据这一原理来设计电路,通过本系统可以像计算机输入数据,传送命令,控制系统的运行,实现多点温度的检测控制。
【谢辞】
指导老师***治学严谨,学识渊博,品德高尚,平易近人,在我做论文期间不仅传授了做学问的秘诀,还传授了做人的准则。
这些都将使我终生受益。
无论是在平时的阶段,还是在论文的选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节,无不得到导师的悉心指导和帮助。
借此机会向导师表示衷心的感谢!
非常感谢学院这些年的栽培!
【参考文献】
1.唐俊翟主编单片机原理与应用冶金工业出版社2003-9-1第一版
2.付家才主编单片机控制工程实践技术化学工业出版社2004-5-1第三版
3.陈丽芳主编单片机原理与控制技术东南大学出版社2003-7-1第二版
4.侯继红主编 ProtelSE实用技术教程 中国电力出版社 2004-9-1第一版
5.沈庆阳主编8051单片机实践与应用清华大学出版社2004-3-5第二版
6.朱定华主编微机原理与借口技术清华大学出版社2004-6-4第一版
7.温冬婵主编汇编语言程序设计清华大学出版社2004-6-2第一版
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