DZ214單片機(jī)控制制冷機(jī)來達(dá)到控制溫度
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長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文1第一章 緒論1.1 選題背景本設(shè)計是利用單片機(jī)控制制冷機(jī)來達(dá)到控制溫度的目的.制冷機(jī)是我國目前各行業(yè)技術(shù)改造和進(jìn)行設(shè)備引進(jìn)所急需的配套設(shè)備,也是提高產(chǎn)品質(zhì)量,企業(yè)升級的重要設(shè)備。廣泛的應(yīng)用與汽車,機(jī)械,紡織,化工,儀器儀表,電子,醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)。在工業(yè)上,壓縮空氣作為一種僅次于電力的第二大動力源,以被廣大企業(yè)界所公認(rèn)壓縮式制冷機(jī):該種制冷機(jī)由電動機(jī)提供機(jī)械能,通過壓縮機(jī)對制冷系統(tǒng)作功。制冷系統(tǒng)利用低沸點(diǎn)的制冷劑,蒸發(fā)時,吸收汽化熱的原理制成的。其優(yōu)點(diǎn)是壽命長,使用方便,目前世界上 91~95%的制冷機(jī)屬于這一類。一般制冷機(jī)的絕大多數(shù)都是壓縮型。吸收型屬于少數(shù)。壓縮型的制冷機(jī)中的液體制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā),變成制冷劑氣體。這氣體被活塞和氣缸組成的壓縮機(jī)壓縮后導(dǎo)入冷凝器中,在這里氣體再被冷凝器成為液體制冷劑。壓縮機(jī)中電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動,氣缸中的制冷劑被往復(fù)運(yùn)動所壓縮。也就是說壓縮機(jī)相當(dāng)于人體的心臟,起到了循環(huán)血液的作用如下圖就是一個封閉式壓縮機(jī)。 圖 1.1 封閉式壓縮機(jī)封閉型壓縮機(jī)的電動機(jī)是直接和壓縮部分相連接的。壓縮機(jī)全體成為一個整體裝起來,另外為了避免產(chǎn)生熱量,以致溫度上升,電動機(jī)用制冷機(jī)油和制冷氣體進(jìn)行冷卻。國外溴化鋰制冷機(jī)的發(fā)展過程美國是溴化鋰制冷機(jī)的創(chuàng)始國,目前日本、前蘇聯(lián)等國的溴冷機(jī)也都有較大的發(fā)展。美國開利公司于 1945 年試制出第一臺制冷量為 523KW(45×10 4kcal/h)的單效溴冷機(jī),開創(chuàng)了利用溴化鋰水溶液為工質(zhì)對做為吸收劑的吸收式制冷新領(lǐng)域。美國不僅創(chuàng)造了單效溴冷機(jī),而且在世界上又率先研制出了雙效溴冷機(jī)?,F(xiàn)已研制出了直燃型、熱長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文2水型和太陽能型等新型溴冷機(jī)。同時還研制了冷溫水機(jī)組和吸收式熱泵等新機(jī)組。日本一家汽車公司于 1959 年研制出制冷量為 689KW(60×10 4kcal/h)的單效溴冷機(jī),1962 年茬原制造所又研制出雙效溴冷機(jī)。日本溴冷機(jī)無論在生產(chǎn)數(shù)量、性能指標(biāo)、應(yīng)用范圍和新技術(shù)、新產(chǎn)品研制等方面,均超過了美國,成為世界上溴冷機(jī)研究與生產(chǎn)領(lǐng)先的國家。特別是燃?xì)鈨尚厮畽C(jī)組的產(chǎn)量很大,約占世界上溴冷機(jī)生產(chǎn)總臺數(shù)的2/3;目前已致力于第三種吸收式熱泵和溴化鋰熱電并供機(jī)組的研制工作。前蘇聯(lián)奔薩化工廠于 1965 年研制出 2908KW(250×10 4kcal/h)溴冷機(jī)。目前溴冷機(jī)的應(yīng)用范圍已從化纖廠擴(kuò)展到其它紡織廠、橡膠廠釀酒廠、化工廠、冶金廠和核電站。中國溴化鋰制冷機(jī)的發(fā)展過程我國研制溴冷機(jī)起步于 60 年代初期,至今已有四十多年,其發(fā)展過程大體分為四個階段: 研制階段 60 年代初船舶總公司 704 所(原六機(jī)部 704 所)、一機(jī)部通用機(jī)械研究所與高等院校以及設(shè)備制造廠通力合作,試制了兩臺樣機(jī)。1966 年上海第一冷凍機(jī)廠試制出了制冷量 1160KW(100×10 4kcal/h)全鋼結(jié)構(gòu)的單效溴冷機(jī),安裝于上海國棉十二廠。60 年代末期,許多單位都著手研制單效溴冷機(jī),這一研制工作持續(xù)到了 70年代初期。單效機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用階段 70 年代初先后有上海、青島、天津、北京和長沙等地的棉紡廠為了適應(yīng)生產(chǎn)的需要,各自設(shè)計與制造了單效溴冷機(jī)。繼而更多地區(qū)也都自行設(shè)計制造單效溴冷機(jī),尤以上海、天津兩地更為突出。以天津?yàn)槔?0 年代初至 80 年代初,制造出 3480KW(300×10 4kcal/h)大型溴冷機(jī)七臺,總制冷能力達(dá)到24360KW(2100×10 4kcal/h)。單效溴冷機(jī)在這一時期雖然有了較大發(fā)展,但仍有許多問題尚待解決,如嚴(yán)重的腐蝕、冷量的衰減和機(jī)器的壽命等,限制了溴冷機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展。 雙效機(jī)生產(chǎn)應(yīng)用階段 80 年代初期開始研制雙效溴冷機(jī),并于 1982 年由開封通用機(jī)械廠生產(chǎn)出 1744KW(150×10 4kcal/h)雙效溴冷機(jī)組。雙效機(jī)組的熱力系數(shù)可提高到 1.1 以上,而單效機(jī)組一般為 0.6~0.7,雙效機(jī)組的蒸汽單耗比單效機(jī)減少約1/2,冷卻水量減少約 1/3,是值得提倡的節(jié)能型制冷機(jī)組。86 年我廠研制出省內(nèi)首臺雙效溴冷機(jī) 1160KW(100×10 4kcal/h)并首家通過省級鑒定。 多種新型機(jī)研制應(yīng)用階段 80 年代末期國家計委提出,凡有蒸汽等熱源的地區(qū)要發(fā) 展 溴 冷 機(jī) ; 1991 年 我 國 在 世 界 禁 用 氟 里 昂 ( CFC) 生 產(chǎn) 與 使 用 的 “蒙 特 利 爾 議 定 書 ”上 簽 了 字 , 這 對 進(jìn) 一 步 發(fā) 展 溴 冷 機(jī) 創(chuàng) 造 了 良 好 條 件 。 大 專 院 校 、 科 研 院 所 和 制 造 廠 家長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文3共 同 協(xié) 力 , 一 方 面 在 加 緊 改 進(jìn) 與 提 高 雙 效 溴 冷 機(jī) 的 加 工 技 術(shù) 和 性 能 水 平 , 另 一 方 面 也竟 相 研 制 新 型 的 多 種 溴 冷 機(jī) 。 現(xiàn) 已 推 出 的 和 正 在 研 制 的 有 熱 水 型 、 直 燃 型 、 低 壓 型 、降 膜 式 溴 冷 機(jī) 和 吸 收 式 熱 泵 等 。 溴 化 鋰 溶 液 的 特 性在 溴 化 鋰 吸 收 式 制 冷 機(jī) 中 , 水 作 為 制 冷 劑 用 來 產(chǎn) 生 冷 效 應(yīng) , 溴 化 鋰 溶 液 作 為 吸 收 劑 ,用 來 吸 收 產(chǎn) 生 冷 效 應(yīng) 后 的 冷 劑 蒸 汽 。 因 此 , 水 和 溴 化 鋰 溶 液 組 成 制 冷 機(jī) 中 的 工 質(zhì) 對 。 溴 化 鋰 水 溶 液 是 由 固 體 的 溴 化 鋰 溶 質(zhì) 溶 解 在 水 溶 劑 中 而 成 。 常 壓 下 , 水 的 沸 點(diǎn) 是100℃ , 而 溴 化 鋰 的 沸 點(diǎn) 為 1265℃ 。 供 制 冷 機(jī) 應(yīng) 用 的 溴 化 鋰 , 一 般 以 水 溶 液 的 形 式 供應(yīng) 。 性 狀 為 無 色 透 明 液 體 ; 濃 度 不 低 于 50% ; 水 溶 液 PH 值 8 以 上 。20℃ 時 溴 化 鋰 溶 解 至 飽 和 時 量 為 111.2 克 , 即 溴 化 鋰 的 溶 解 度 為 111.2 克 。 溶 解 度 的大 小 與 溶 質(zhì) 和 溶 劑 的 特 性 的 關(guān) , 還 于 溫 度 有 關(guān) , 一 般 隨 溫 度 升 高 而 增 大 , 當(dāng) 溫 度 降 低時 , 溶 解 度 減 小 , 溶 液 中 會 有 溴 化 鋰 的 晶 體 析 出 而 形 成 結(jié) 晶 現(xiàn) 象 。 這 一 點(diǎn) 在 溴 冷 機(jī) 中是 非 常 重 要 , 運(yùn) 行 中 必 須 注 意 結(jié) 晶 現(xiàn) 象 , 否 則 常 會 由 此 影 響 制 冷 機(jī) 的 正 常 運(yùn) 行 。溴 化 鋰 溶 液 對 普 通 金 屬 有 腐 蝕 作 用 。 尤 其 在 有 氧 氣 存 在 的 情 況 下 腐 蝕 更 為 嚴(yán) 重 。溴 化 鋰 制 冷 原 理溴 化 鋰 吸 收 式 制 冷 原 理 和 蒸 汽 壓 縮 制 冷 原 理 有 相 同 之 處 , 都 是 利 用 液 態(tài) 制 冷 劑 在 低 溫 、低 壓 條 件 下 , 蒸 發(fā) 、 汽 化 吸 收 載 冷 劑 的 熱 負(fù) 荷 , 產(chǎn) 生 制 冷 效 應(yīng) 。 所 不 同 的 是 , 溴 化 鋰吸 收 式 制 冷 是 在 利 用 “溴 化 鋰 -水 ”組 成 的 二 元 溶 液 為 工 質(zhì) 對 , 完 成 制 冷 循 環(huán) 的 。 在 溴 化 鋰 吸 收 式 制 冷 機(jī) 內(nèi) 循 環(huán) 的 二 元 工 質(zhì) 中 , 水 是 制 冷 劑 。 水 在 真 空 狀 態(tài) 下 蒸 發(fā) , 具有 較 低 的 蒸 發(fā) 溫 度 ( 6℃ ) , 從 而 吸 收 載 冷 劑 熱 負(fù) 荷 , 使 之 溫 度 降 低 。 溴 化 鋰 水 溶 液 是吸 收 劑 , 在 常 溫 和 低 溫 下 強(qiáng) 烈 地 吸 收 水 蒸 氣 , 但 在 高 溫 下 又 能 將 其 吸 收 的 水 分 釋 放 出來 。 吸 收 與 釋 放 周 而 復(fù) 始 制 冷 循 環(huán) 不 斷 。 制 冷 過 程 中 的 熱 能 為 蒸 汽 , 也 可 叫 動 力 。傳 統(tǒng) 的 測 控 方 法 , 由 于 從 測 量 到 顯 示 采 用 模 擬 方 式 , 數(shù) 據(jù) 采 集 速 度 慢 , 不 具 備 實(shí) 時 性 ,抗 干 擾 能 力 差 。 精 度 測 量 完 全 依 賴 于 硬 件 特 性 , 因 為 不 具 備 軟 件 線 性 化 處 理 功 能 , 傳感 器 的 非 線 性 嚴(yán) 重 影 響 測 控 精 度 。 而 采 用 線 性 化 好 的 傳 感 器 又 增 加 了 測 控 系 統(tǒng) 成 本 ,因 此 , 為 保 證 安 全 生 產(chǎn) , 提 高 生 產(chǎn) 效 率 , 必 須 對 傳 統(tǒng) 的 測 控 方 法 加 以 改 進(jìn) 。自 單 片 機(jī) 問 世 以 來 , 與 其 相 關(guān) 的 測 控 儀 器 也 應(yīng) 運(yùn) 而 生 , 尤 其 是 數(shù) 字 測 控 技 術(shù) 單 片 機(jī) 的結(jié) 合 。 單 片 機(jī) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 更 是 以 高 效 率 。 高 精 度 , 多 功 能 的 優(yōu) 勢 逐 漸 取 代 傳 統(tǒng) 工 業(yè) 生產(chǎn) 過 程 的 模 擬 測 試 手 段 。 與 傳 統(tǒng) 的 測 控 技 術(shù) 相 比 , 智 能 化 測 控 系 統(tǒng) 具 有 以 下 幾 個 優(yōu) 點(diǎn) :( 1) 具 有 高 精 度 , 高 靈 敏 性 和 高 可 靠 性 等 優(yōu) 點(diǎn) 。( 2) 具 有 直 觀 , 操 作 方 便 等 功 能 。長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文4( 3) 具 有 很 強(qiáng) 的 抗 干 擾 能 力 。( 4) 可 高 速 采 集 數(shù) 據(jù) , 具 有 實(shí) 時 性 。( 5) 具 有 數(shù) 據(jù) 智 能 化 處 理 功 能 , 一 般 具 有 自 動 校 零 和 自 動 處 理 功 能 。( 6) 具 有 自 動 循 環(huán) 檢 測 和 自 動 診 斷 能 力 。1.2 壓縮機(jī)的分類和工作原理1.2.1 空氣壓縮機(jī)的分類空氣機(jī)分為:1、速度式;2、容積式;容積式又分為回轉(zhuǎn)式和往復(fù)式;回轉(zhuǎn)式:(1)轉(zhuǎn)子式;(2)螺桿式;(3)滑片式。往復(fù)式:(1)活塞式;(2)膜式。空氣壓縮機(jī)按工作原理可分為速度式和容積式兩大類。速度式:是靠氣體在高速旋轉(zhuǎn)葉輪的作用,得到較大的動能,隨后在擴(kuò)壓裝置中急劇降速,使氣體的動能轉(zhuǎn)變成勢能,從而提高氣體壓力。速度式主要有離心式和軸流式兩種基本型式。容積式:是通過直接壓縮氣體,使氣體容積縮小而達(dá)到提高氣體壓力的目的、容積式根據(jù)氣缸測活塞的特點(diǎn)又分為回轉(zhuǎn)式和往復(fù)式兩類。氧艙配制的空壓機(jī)多數(shù)采用容積式?;剞D(zhuǎn)式:活塞作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,活塞又稱為轉(zhuǎn)干,轉(zhuǎn)子數(shù)量不等,氣缸形狀不一?;剞D(zhuǎn)式包括有轉(zhuǎn)子式、螺桿式、滑片式等。往復(fù)式:活塞做往復(fù)運(yùn)動,氣缸呈圓筒形。往復(fù)式包括有活塞式和膜式兩種,其中活塞式是目前應(yīng)用最廣泛的一種類型。氧艙用空壓機(jī)絕大多數(shù)采用活塞式?;钊娇諌簷C(jī)的分類、型號表示方法、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理介紹如下:活塞式空壓機(jī)一般以排氣壓力、排氣量(容積流量)、結(jié)構(gòu)型式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分類。1.按排氣壓力高低分為:低壓空壓機(jī) 排氣壓力≤1.0MPa中壓空壓機(jī) 1.0MPa<排氣壓力≤10MP a高壓空壓機(jī) 10MPa<排氣壓力≤100MPa2.接排氣量大小分為:小型空壓機(jī) 1m 3/min<排氣量≤10m 3/min中型空壓機(jī) 10m 3/min<排氣量≤100m 3/min大型空壓機(jī) 排氣量>100m 3/min長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文5空壓機(jī)的排氣量指吸入狀態(tài)自由氣體流量。一般規(guī)定:軸功率<15KW、排氣壓力≤1.4MP a為微型空壓機(jī)。3.按氣缸中心線與地面相對位置分為:立式空壓機(jī)——?dú)飧字行木€與地面垂直布置。角度式空壓機(jī)——?dú)飧字行木€與地面成一定角度(V 型、W 型、L 型等)。臥式空壓機(jī)——?dú)飧字行木€與地面平行,氣缸布置在曲軸一側(cè)。對動平衡式空壓機(jī)——?dú)飧字行木€與地面平行,氣缸對稱布置在曲軸兩側(cè)。4 按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為:單作用——?dú)怏w僅在活塞一側(cè)被壓縮。雙作用——?dú)怏w在活塞兩側(cè)被壓縮。水冷式——指氣缸帶有冷卻水夾套,通水冷卻。風(fēng)冷式——?dú)飧淄獗砻骅T有散熱片,空氣冷卻。固定式——空壓機(jī)組固定在地基上。移動式——空壓機(jī)組置于移動裝置上便于搬移。有油潤滑——指氣缸內(nèi)注油潤滑,運(yùn)動機(jī)構(gòu)潤滑油循環(huán)潤滑。無油潤滑——指氣缸內(nèi)不注油潤滑,活塞和氣缸為干運(yùn)轉(zhuǎn),但傳動機(jī)構(gòu)由潤滑油循環(huán)潤滑。全無油潤滑——?dú)飧變?nèi)傳動機(jī)構(gòu)均無油潤滑。1.2.2 空壓機(jī)的組成及工作原理1.空壓機(jī)主要組成部分:機(jī)體部分:包括機(jī)身(曲軸箱)、曲軸、連桿、十字頭等部件,其作用是傳遞動力,連接基礎(chǔ)與氣缸部分,將電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變成十字頭的往復(fù)直線運(yùn)動。壓縮部分:包括氣缸、活塞、氣閥、填料等部件,其作用是形成壓縮容積和防止氣體泄漏。輔助部分:包括進(jìn)氣濾清器、油水分離器、冷卻器、安全閥、氣量調(diào)節(jié)裝置、各種指示監(jiān)控儀表及氣、水、油管路系統(tǒng),其作用是確??諌簷C(jī)安全可靠運(yùn)行。2.空壓機(jī)的工作原理 空壓機(jī)的工作過程可分成膨脹、吸入、壓縮和排出四個階段。膨脹:當(dāng)活塞向下移動時,氣缸的容積增大,壓力下降,原先存留在氣缸中的氣體(因余隙容積存在)不斷膨脹。長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文6吸入:當(dāng)氣缸內(nèi)壓力降到稍小于進(jìn)氣管中的氣體壓力,進(jìn)氣管中的氣體便項(xiàng)開吸氣閥片進(jìn)入氣缸內(nèi),隨著活塞的繼續(xù)下移,氣體不斷進(jìn)入缸內(nèi)直至活塞下移到最低點(diǎn)(又稱內(nèi)止點(diǎn))為止。壓縮:當(dāng)活塞從內(nèi)止點(diǎn)向上移動時,氣缸內(nèi)容積逐漸縮小,即開始將氣缸內(nèi)氣體進(jìn)行壓縮。由于吸氣閥有止逆作用,放氣缸內(nèi)氣體不能倒流向進(jìn)氣管中,排氣管中的氣體壓力在此時仍高于缸內(nèi)氣體壓力,所以氣缸內(nèi)氣體也無法項(xiàng)開排氣閥片,又由于排氣閥也有止逆作用,故排氣管中的氣體也不能進(jìn)入氣缸內(nèi),當(dāng)活塞繼續(xù)上移時,氣缸內(nèi)容積進(jìn)一步縮小,使缸內(nèi)氣體壓力不斷升高。排出:隨著活塞繼續(xù)上移,當(dāng)氣缸內(nèi)氣體壓力升高至稍大于排氣管中的氣體壓力時,缸內(nèi)氣體便項(xiàng)開排氣閥片進(jìn)入排氣管中,并不斷排出,直至活塞移到最上端(又稱外止點(diǎn))為止,然后活塞又開始向下移動,重復(fù)上述動作?;钊跉飧變?nèi)連續(xù)不斷地往復(fù)運(yùn)動,便氣缸循環(huán)地吸入和排出氣體,活塞的每一次來回稱為一個工作循環(huán);活塞從內(nèi)止點(diǎn)移至外止點(diǎn)的距離叫做活塞行程。 1.3 制冷機(jī)溫度控制要求本文主要設(shè)計了溫度控制環(huán)節(jié),而溫度控制環(huán)節(jié)則要求設(shè)備完成后,通過現(xiàn)場的實(shí)際測量數(shù)據(jù)來給出一個更寬的范圍以滿足系統(tǒng)的要求。制冷機(jī)溫度控制器的技術(shù)要求:1 顯示屏:(1)四位顯示(2)24 小時時間和溫度顯示(3)故障代碼顯示2 功能鍵:(1) 啟動/停止:在工作狀態(tài)啟動或停止設(shè)備(2) 排水測試:可實(shí)現(xiàn)手動和自動排水(3) 狀態(tài)選擇:每按此鍵一次,進(jìn)入一種工作狀態(tài)。每進(jìn)入一種工作狀態(tài),相應(yīng)的指示燈亮,如此循環(huán)進(jìn)行。(4) 上下限溫度調(diào)整:在設(shè)定選擇狀態(tài)下,設(shè)定工作參數(shù)。3 工作狀態(tài):(1) 連續(xù):按下“啟動/停止”鍵后,設(shè)備即開始運(yùn)行。此狀態(tài)不受時間,溫度控制。正常情況下,只有再次按下此鍵,設(shè)備才能停止。此時,制冷機(jī)閥,除霜電磁閥,長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文7風(fēng)扇與壓縮機(jī)同步。加熱器與壓縮機(jī)同步。(2) 時控:此工作狀態(tài)受設(shè)定時間控制,但于溫度設(shè)定無關(guān)。啟動設(shè)備后,按制冷時間運(yùn)行。(3) 溫控:此運(yùn)行狀態(tài)受溫度控制。如果此時氣體溫度未達(dá)到設(shè)定下限溫度,按下“啟動/停止”鍵后,設(shè)備開始運(yùn)行。當(dāng)氣體溫度達(dá)到設(shè)定下限溫度后,自動停機(jī)。當(dāng)氣體溫度升至上限溫度后,設(shè)備自動啟動。此時的電磁閥,風(fēng)扇,加熱器的工作方式與連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)一致。4 設(shè)定:(1) 設(shè)定以 0.1 度為單位,上限溫度最高為 50 度,下限溫度最低為-30 度,只在溫控時有效。(2) 制冷時間設(shè)定以小時為單位,最大 24 小時,最小 0.1 小時,只在時控時有效。(3) 排水閥打開時間設(shè)定以秒為單位最大 180 秒,最小 0 秒。排水閥關(guān)閉時間以分鐘為單位,最大 24 時,最小 0.1 分。5 故障顯示“(1) 壓力超限時,顯示屏顯示 PE 閃爍(2) 過載保護(hù)時,顯示屏顯示 CE 閃爍(3) 溫度故障時,顯示屏顯示 TE 閃爍(4) 故障指示燈同時提示。長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文8第二章 方案論證圖 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在現(xiàn)今單片機(jī)所集成的部件越來越多,也就是說,單片機(jī)的意義只是在于單片集成電路,而不在于其功能了。如果從功能上講它可以說是萬用機(jī)。因?yàn)槭瞧鋬?nèi)部集成了各種應(yīng)用電路。AT89C51 是一個低電壓,高性能 CMOS 8 位單片機(jī),片內(nèi)含 40 個引腳,32 個外部雙向輸入/輸出(I/O)端口,同時內(nèi)含 2 個外中斷口,2 個 16 位可編程定時計數(shù)器,2 個全雙工串行通信口,4k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM),器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元。AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程,也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起,特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本,所以此方案采用AT89C51 八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。人們通常將能把非電量轉(zhuǎn)換為電量的器件稱為傳感器,傳感器實(shí)質(zhì)上是一種功能,作用是將來自外界的各種信號轉(zhuǎn)換成電信號。它是實(shí)現(xiàn)測試與自動控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。單片機(jī) 鍵 盤 顯 示 驅(qū) 動看 門 狗 電 路 時 鐘 芯 片過 壓 過 載 保護(hù)一 項(xiàng) 狀 態(tài) 設(shè)定 接 口芯 片 A/D轉(zhuǎn) 換六 項(xiàng) 狀 態(tài) 設(shè) 定十 二 個 指 示 燈 前 置 放 大 溫 度 傳 感 器長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文9如果沒有傳感器對原始參數(shù)進(jìn)行精確可靠的測量,那么,無論是信號轉(zhuǎn)換或信息處理,或者最佳數(shù)據(jù)的顯示和控制都將無法實(shí)現(xiàn)。傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的主要內(nèi)容之一,信息技術(shù)包括計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)。計算機(jī)和通信技術(shù)發(fā)展極快,相當(dāng)成熟,對此運(yùn)用自如的工程技術(shù)人員也非常多,但精通而靈活使用傳感器技術(shù)的工作者卻很少,這是因?yàn)閭鞲衅鲬?yīng)用技術(shù)都需要使用模擬技術(shù),而模擬技術(shù)有很多問題難以解決。為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,世界眾多國家都把傳感器技術(shù)列為現(xiàn)代的關(guān)鍵技術(shù)之—。采用熱敏電阻,可滿足 40 攝氏度至 90 攝氏度測量范圍,但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差,對于檢測 1 攝氏度的信號是不適用的。而且使用熱敏電阻,需要用到十分復(fù)雜的算法,一定程度上增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。所以我門用到了溫度傳感器AD590 AD590 是美國模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器,供電電壓范圍為 3~30V,輸出電流 223μA(-50℃)~423μA(+150℃),靈敏度為 1μA/℃。當(dāng)在電路中串接采樣電阻 R 時,R 兩端的電壓可作為喻出電壓。注意 R 的阻值不能取得太大,以保證 AD590兩端電壓不低于 3V。AD590 輸出電流信號傳輸距離可達(dá)到 1km 以上。作為一種高阻電流源,最高可達(dá) 20MΩ,所以它不必考慮選擇開關(guān)或 CMOS 多路轉(zhuǎn)換器所引入的附加電阻造成的誤差。適用于多點(diǎn)溫度測量和遠(yuǎn)距離溫度測量的控制。 Intel 8086/8088 系列的可編程外設(shè)接口電路簡稱 PPI,型號為 8255,具有 24 條輸入/輸出引腳,可編程的通用并行輸入/輸出借口電路。它是一片使用單一+5V 電源的40 腳雙列直插式大規(guī)模集成電路。8255A 的通用性強(qiáng),使用靈活,通過它 CPU 可直接與外設(shè)相連接。8255A 具有三個相互獨(dú)立的輸入/輸出通道:通道 A,通道 B,通道 C,因本設(shè)計中,外部相連接器件多借口多所以將 AT89C51 與 8255A 相連接可為外設(shè)提供 3個 8 為 I/O 端口,容許采用同步,異步和中斷方式傳送 I/O 數(shù)據(jù)。鍵盤采用 3×3 陣列,一共九個鍵,還有一個復(fù)位鍵直接與 AT89C51 芯片的 RESET引腳相連,正好滿足十個鍵的要求。AT89C51 對 LED 的顯示,采用八段 LED 數(shù)碼顯示管,顯示接口采用 74LS164 八位移位寄存器,它的特點(diǎn)是串入并出,可以減少所用 89C51 的引腳,只需 89C51 的 P3.0與 P3.1 兩個引腳串行輸出就可以,以簡化結(jié)構(gòu),節(jié)省部線空間,是本設(shè)計的最優(yōu)方案。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,單片微型計算機(jī)在工業(yè)自動化領(lǐng)域和智能化產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。如何提高單片機(jī)產(chǎn)品的抗干擾能力是產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計人員所面臨和必須解決的問題。關(guān)于抗干擾的具體方法在很多書籍和文章中都有較為詳盡的論述。美國DALLAS 公司生產(chǎn)的“看門狗(WATCHDOG)”集成電陸 DS1232 具有性能可靠、使用簡單、長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文10價格低廉的特點(diǎn),應(yīng)用在單片機(jī)產(chǎn)品中能夠很好的提高硬件的抗干擾能力,在實(shí)際使用中收到了良好的效果。第三章 單片機(jī)3.1 AT89C51單片機(jī)簡介AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓,高性能的CMOS8位單片機(jī),片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器(REROM)和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度,非易失性存儲計術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元,功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可為你提供許多高性能比的應(yīng)用場合,可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域圖3.1 AT89C51引腳圖3.2 主要性能參數(shù)與MCS- 51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文114k字節(jié)可重擦寫Flash閃存存儲器1000次擦寫周期全靜態(tài)操作:0Hz—24Hz3級加密程序存儲器128×8字節(jié)內(nèi)部RAM 32個可編程I/O口線2個16位定時/記數(shù)器6個中斷源可編程串行UART通道低功耗空閑和掉電模式3.3 主要功能特性概述AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能: 4k字節(jié)Flash閃存存儲器,128字節(jié)內(nèi)部RAM。32個I/O口線,2個16位定時/記數(shù)器,1個5向量2級中斷結(jié)構(gòu)。一個全雙工串行通信口,片內(nèi)震蕩器及時鐘電路。同時,AT89C51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的工作,但容許RAM,定時/記數(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,但震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(fù)位3.4 引腳功能說明VCC。電源電壓GND。地P0 口:P0 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(fù)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,對斷口寫“1”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(fù)用,在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時,P0 口接受指令字節(jié),而在程序校驗(yàn)時,輸出指令字節(jié),校驗(yàn)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,此時可做輸出口。作輸出口使用時。因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個引腳被長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文12外部信號拉低時會輸出一個電流 IFlash 編程和程序校驗(yàn)期間,P1 接受低 8 位地址。P2 口:P2 口是一個帶有內(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?yàn)閮?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 I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(例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令)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(如執(zhí)行MOVX @RI指令)時,P2口線上的內(nèi)容(也既特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中R2寄存器的內(nèi)容),在整個訪問期間不改變。Flash 編程或校驗(yàn)時,P2亦接受高位地址和其他的控制信號。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。作輸入端時,被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流I P3口還接收一些用于Flash 閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。RST:復(fù)位輸入。當(dāng)震蕩器工作時,RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。:當(dāng)訪問外 部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時,ALE(地址鎖存應(yīng)許)PROGALE/輸出脈沖用于鎖存地址的的撕8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器,ALE仍以時鐘震蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號,因此它可以對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是:每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對Flash 存儲器編程期間,該引腳還用于輸入編程脈沖( )如有必要,可PROG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ALE才會被激活。此外,該引腳會被微弱拉高,單片機(jī)執(zhí)行外部程序時,應(yīng)設(shè)置ALE無效:程序儲存應(yīng)許( )輸出是外部程序存儲器的讀選通信號,當(dāng)PSENPSENAT89C51 由外部程序存儲器取指令(或數(shù)據(jù))時,每個機(jī)器周期兩次 有效,即輸PSEN出兩個脈沖。在此期間,當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器,這兩個有效的 信號不出現(xiàn)。EA/VPP:外部訪問容許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器(地址為 0000H-FFFFH),EA 端必須保持低電平(接地)。需注意的是:如果加密位 LB1 被編輯,復(fù)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)部程序存儲器中的指令。長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文13Flash 存儲器編輯時,該引腳加上+12V 的程序容許電源 Vpp,當(dāng)然這必須是該器件使用 12V 編程電壓 Vpp。XTAL1:震蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2:震蕩器反相放大器的輸出端。3.5 時鐘震蕩器AT89C51 中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反相放大器,引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激震蕩器,震蕩電路參見圖 5。外接石英晶體(或陶瓷諧振器)及電容 C1,C2 在接放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。對外接電容 C1,C2 雖然沒有十分嚴(yán)格的要求,但電容容量的大小會輕微影響震蕩頻率的高低,震蕩器工作的穩(wěn)定性,起振的難易程序及溫度溫度穩(wěn)定性,如果使用石英晶體,我們推薦電容使用 30Pf+10Pf,而如果使用陶瓷諧振器建議使用 40F+10Pf。用戶可以采用外部時鐘。在這種情況下,外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端,即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端,XTAL2 則懸空,由于外部時鐘信號是通過一個 2 分頻觸發(fā)器作為內(nèi)部時鐘信號的,所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求,但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。圖 3.2 8255 與單片機(jī)的接線圖89C51WRWRDDESTPA0- 7PB0- 7PC0- 7740×3ADC089D0-7A1SGNDP0.7-0P3.1.5REST VC0-D7825長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文14第四章 硬件電路設(shè)計4.1 溫度測量環(huán)節(jié)的設(shè)計在本系統(tǒng)中,對溫度的要求為:顯示溫度精度為 0.1℃,系統(tǒng)的溫度調(diào)整范圍為-30℃-50℃。為了實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的要求,在設(shè)計溫度測量環(huán)節(jié)采用以下器件。1.溫度傳感器:AD5902.電壓跟隨器:UA7413.運(yùn)放器: 0P-07本環(huán)節(jié)的設(shè)計思想如下: 溫 度 傳 感 器 電 壓 跟 隨 器 運(yùn) 算 放 大 器 A/D轉(zhuǎn) 換 器接 口 電 路1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBATitleNumber RevisionSizeDDate: 22-Jun-2005 Sheet of File: D:\XIAOGANG.Ddb Drawn By:542312 OP-07A542312 AUA74110K10K 2K10K50K10u/16v10KAD590-5V+5V0.1u10u/16V100KIN-0 26msb2-121 2-220IN-1 272-319 2-418IN-2 282-58 2-615IN-3 12-714 lsb2-817IN-4 2EOC7IN-5 3ADD-A25IN-6 4ADD-B24 ADD-C23IN-7 5ALE22ref(-) 16ENABLE9 START6ref(+) 12CLOCK10C?CAPVCC長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文15圖 4.1 溫度測量與 A/D 轉(zhuǎn)換電路連接圖4.1.1 集成溫度傳感器 AD590對 于 溫 度 傳 感 器 , 我 們 選 擇 了 單 片 集 成 的 溫 度 傳 感 器 AD590。 常 見 的 感 溫 元 件 有熱 電 偶 、 熱 電 阻 和 半 導(dǎo) 體 等 傳 感 器 。 熱 電 偶 的 價 格 便 宜 , 但 精 度 低 , 需 要 進(jìn) 行 冷 端 補(bǔ)償 , 電 路 的 設(shè) 計 比 較 復(fù) 雜 ; 熱 電 阻 精 度 較 高 , 但 需 要 標(biāo) 準(zhǔn) 穩(wěn) 定 電 阻 是 陪 才 能 使 用 ; 而半 導(dǎo) 體 溫 度 傳 感 器 線 路 設(shè) 計 簡 單 , 精 度 較 高 , 線 性 度 好 , 價 格 適 中 。AD590 為單片集成兩端感溫電流源,所產(chǎn)生的電流經(jīng)過電阻網(wǎng)絡(luò)和多級運(yùn)算放大器,輸出范圍在 0~0.6V 的電壓(溫度范圍為 0℃~60℃)。AD590 的特性為:流過器件的電流( )等于期間所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度(開爾文)A?度數(shù),即:?A/K 式 中 : —流 過 器 件 ( AD590) 的 電 流 , 單 位 為 ?A;T—熱 力 學(xué) 溫 度 , 單 位 為 K。同 時 , AD590 輸 出 呈 現(xiàn) 高 阻 抗 , 其 本 身 保 證 在 0℃ ( 即 熱 力 學(xué) 溫 度 273.2K) 時 ,輸 出 電 流 為 273.2 。 所 以 當(dāng) R1 和 R2 的 阻 值 之 和 為 1K 時 , 在 AD590 的 2 腳 , 可 以?得 到 273.2mV 的 電 壓 , 且 輸 出 電 壓 隨 溫 度 的 變 化 為 1mV/K。 在 AD590 之 后 連 接 由 運(yùn) 算放 大 器 OP07 構(gòu) 成 的 跟 隨 器 , 以 提 高 輸 出 負(fù) 載 能 力 。 要 想 得 到 輸 出 電 壓 在 0℃ ~60℃ 時輸 出 為 0~0.6V, 必 須 對 信 號 進(jìn) 行 降 壓 和 放 大 。 考 慮 到 精 度 的 要 求 , 我 們 先 對 跟 隨 器 的輸 出 信 號 經(jīng) 過 一 級 反 向 放 大 , 再 經(jīng) 過 一 級 反 向 求 和 降 壓 , 最 后 得 到 0~0.6V 的 電 壓 ,且 在 整 個 溫 度 范 圍 內(nèi) 保 持 良 好 的 線 性 。 計 算 過 程 如 下 : 0℃ ~60℃ 時 )(2.73.1mvU??調(diào) 節(jié) 電 位 器 R7 為 10K1*UR?調(diào) 節(jié) 電 位 器 R8, 使 為 2.732V583 3U調(diào) 節(jié) 電 位 器 為 10K)(*32914???則 : 7.0故 : 范 圍 為 0~0.6V, 在 ICL7135 的 量 程 范 圍 內(nèi)4但 由 于 AD590 的 增 益 有 偏 差 , 同 時 電 阻 也 有 誤 差 , 因 此 必 須 對 電 路 進(jìn) 行 調(diào) 整 。 調(diào)整 方 法 為 :為 了 獲 取 準(zhǔn) 確 的 溫 度 值 , 分 別 在 0℃ ( 冰 水 混 合 物 ) 、 100℃ ( 沸 水 ) 和 36.5℃( 人 體 溫 度 ) 進(jìn) 行 溫 度 定 標(biāo) 。 具 體 步 驟 是 : 把 AD590 放 于 冰 水 混 合 物 中 , 調(diào) 節(jié) 電 位 器R1, 使 得 跟 隨 器 輸 出 電 壓 為 273.2mV。 依 次 調(diào) 節(jié) R7、 R8, 使 得 運(yùn) 放 U2、 U3 的 輸 出 為 -長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文162.732V 和 2.732V。將 AD590 放 入 沸 水 中 , 調(diào) 節(jié) 電 位 器 R11, 使 得 U4 輸 出 為 1V。同 理 進(jìn) 行 36.5℃ 使 得 定 標(biāo) 。4.1.2 電 壓 跟 隨 器 -通 用 運(yùn) 放 UA741在 系 統(tǒng) 中 為 了 使 前 置 放 大 器 的 前 級 和 后 級 滿 足 阻 抗 匹 配 關(guān) 系 , 本 系 統(tǒng) 采 用 了 電 壓 跟隨 器 -通 用 運(yùn) 放 UA741。 它 接 于 溫 度 傳 感 器 之 后 , 為 8 腳 DIP 封 裝 。 其 引 腳 排 列 如 圖圖 4.2 UA741 引腳圖UA741 要 求 雙 電 源 供 電 , 即 供 電 范 圍 在 ±( 3V-18V) , 典 型 供 電 為 ±15V。 最 低 不 要 低于 ±3V, 但 實(shí) 際 上 為 ±3V 使 運(yùn) 放 不 能 正 常 工 作 , 故 一 般 不 要 低 于 ±5V。 10K 歐 姆 電 位器 用 與 調(diào) 整 放 大 器 的 零 點(diǎn) 。UA741 可 用 于 對 速 度 要 求 不 太 高 , 精 度 也 不 太 高 的 場 合 , 一 般 可 在 8 為 A/D 和 D/A 中做 放 大 器 。 UA741 的 補(bǔ) 償 電 容 裝 在 封 裝 內(nèi) 部 , 不 許 要 對 外 接 封 裝 電 容 。 UA741 在 本 系統(tǒng) 中 的 應(yīng) 用 連 接 電 路 如 下 圖 。 其 放 大 倍 數(shù) 為 -1, 它 將 溫 度 傳 感 器 輸 出 的 電 壓 信 號 轉(zhuǎn) 化為 一 穩(wěn) 定 的 電 壓 信 號 , 輸 出 給 運(yùn) 放 0P-07。 +--5V+5V長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文17圖 4.3 UA741 在本系統(tǒng)中的應(yīng)用電路連接4.1.3 運(yùn)算放大器 0P-07低失調(diào)運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓溫漂 aⅥ0S 和輸入失調(diào)電流溫漂 aⅡ0S 都很小。實(shí)際上這類運(yùn)放的輸入電壓Ⅵ0S 和輸入失調(diào)電流Ⅱ0S 也很西歐啊,因而這類運(yùn)放的精度也比較高。所以也成為高精度運(yùn)放。0P-07 采用超高工藝和齊納米微調(diào)技術(shù),使其Ⅵ0S,Ⅱ0S,aⅥ0S,aⅡ0S 都很小,單它的速度比 UA741 還低,廣泛應(yīng)用與穩(wěn)定積分,精度加法,比較,檢波和微弱信號精密放大器等。0P-07 要求雙電源供電,使用溫度范圍為 0-70 度。0P-07 一般不需調(diào)零,如果要調(diào)零可采用圖中電位器調(diào)整,電位器電阻值可選 200K 歐姆。在本系統(tǒng)設(shè)計中,0P-07 連接圖如下:圖 4.4 在本系統(tǒng) 0P-07 的連接4.1.4 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809ADC0809 結(jié) 構(gòu) 原 理 和 引 腳 功 能10K10K10K10K50K-+0P-07長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文18因 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 應(yīng) 有 范 圍 極 廣 , 故 其 品 種 及 類 型 非 常 多 , 根 據(jù) A/D 電 路 的 工 作 原 理可 以 分 為 下 列 幾 大 類 型 :( 1) 、 雙 積 分 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 一 般 具 有 精 度 高 , 抗 干 擾 好 , 價 格 便 宜 等 優(yōu) 點(diǎn) , 但轉(zhuǎn) 換速度慢,廣泛用于數(shù)字儀表中。(2)、逐次逼近比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器 在精度、速度和價格上都適中。(3)、并行 A/D 轉(zhuǎn)換器 這是一種用編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高速轉(zhuǎn)換器。本設(shè)計選用逐次逼近比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 以實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換。ADC0809 結(jié)構(gòu)原理ADC0809 是采用 CMOS 工藝制造的 8 位 8 通道單片機(jī) A/D 轉(zhuǎn)換器,每個通道均能轉(zhuǎn)換出 8 位數(shù)字量。它是逐次逼近比較型轉(zhuǎn)換器,包括一個高阻抗斬波比較器;一個帶有256 個電阻分壓器的樹狀開關(guān)網(wǎng)絡(luò);一個控制邏輯環(huán)節(jié)和 8 位逐次逼近數(shù)碼寄存器;最后輸出級有一個 8 位三位輸出鎖存口,其中內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3-4 所示:8 位A / D轉(zhuǎn)換器8 路模擬量開 關(guān)地址鎖存與譯 碼三態(tài)輸出鎖存器S T A R TC L KI N 7I N 0……CBAA L EE O CD 0D 7V c cG N D???RV?O E38圖 4.5 ADC0809 結(jié)構(gòu)原理八個模擬量輸入受多路開關(guān)地址寄存器控制,當(dāng)選中某路時,該路模擬信號 VX進(jìn)入比較器與 D/A 輸出的 VR比較,直至 VR與 VX相等或達(dá)到允許誤差為止,然后將對應(yīng) VX的數(shù)碼寄存器值送入三態(tài)鎖存器。當(dāng) OE 有效時,便可輸出對應(yīng)的 VX的八位數(shù)碼。即:IN0~IN7八路模擬量輸入端,在多路開關(guān)控制下,任一瞬間只能有一路模擬量經(jīng)相應(yīng)通道輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器中的比較放大器。D 7~D0為八位數(shù)碼輸出端,可直接接入微型機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)總線。A、B、C 多路開關(guān)地址選擇輸入端,其取值與 A/D 轉(zhuǎn)換通道的對應(yīng)關(guān)系如長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文19表 3-1。多路開關(guān)地址C B A被選中的輸入通道對應(yīng)通道路口地址0 0 0 IN0 00H0 0 1 IN1 01H0 1 0 IN2 02H0 1 1 IN3 03H1 0 0 IN4 04H1 0 1 IN5 05H1 1 0 IN6 06H1 1 1 IN7 07H表 4.1 A、B、C 與 A/D 轉(zhuǎn)換器對應(yīng)關(guān)系A(chǔ)DC0809 引腳功能ADC0809 外形是有 28 腳的雙列直插式芯片,引腳如圖 3-5 所示:IN-026 msb2-1 212-2 20IN-127 2-3 192-4 18IN-228 2-5 82-6 15IN-31 2-7 14lsb2-8 17IN-42EOC 7IN-53ADD-A 25IN-64 ADD-B 24ADD-C 23IN-75ALE 22ref(-)16 ENABLE 9START 6ref(+)12 CLOCK 10ADC0809圖 4.6 ADC0809 引腳功能引腳功能如下:IN0-IN7 八位模擬量輸入端ADDA、ADDB、ADDC 通道選輸入端DB0~DB7 八位數(shù)字量輸出端START 啟動 A/D 轉(zhuǎn)換信號輸入端,其上升沿用以清除 ABC、內(nèi)部寄存器;其下降沿長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文20用以啟動內(nèi)部控制邏輯,使之 A/D 轉(zhuǎn)換器工作。CLOCK 轉(zhuǎn)換定時時鐘脈沖輸入端,它的頻率決定 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度,在此其頻率不能高于 640KHZ,其對應(yīng)轉(zhuǎn)換速度為 10NS。ALE 地址鎖存元件,該信號的上升沿可將地址選擇號 A、B、C 鎖入地址寄存器內(nèi)。EOC 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號,A/D 轉(zhuǎn)換器開始后 EOC 信號自動變低電平,轉(zhuǎn)換結(jié)束即變高電平。OE 允許輸出控制端,有效時能打開三態(tài)門,將八位轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送到微型機(jī)的數(shù)據(jù)總線上。VREF(+)、VREF(-) 參考電壓輸入端。它們以可以不與本機(jī)電源和地址相連,但VREF(-)不得為負(fù)值,VREF(+)不得高于 Vcc,且 1/2[VREF(+)+VREF(-)與1/2VCC之差不得大于 0.1V。VCC 芯片電源(+5V)輸入端。CTND 芯片接地端。4.2 可編程并行接口 8255 設(shè)計4.2.1 并行通信與接口并行通信就是把一個字符的各位同時用幾根線進(jìn)行傳輸。傳輸速度快,信息率高。電纜要多,隨著傳輸距離的增加,電纜的開銷會成為突出的問題,所以,并行通信用在傳輸速率要求較高,而傳輸距離較短的場合。Intel 8255A 是一個通用的可編程的并行接口芯片,它有三個并行 I/O 口,又可通過編程設(shè)置多種工作方式,價格低廉,使用方便,可以直接與 Intel 系列的芯片連接使用,在中小系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。4.2.2 8255A 的 編 程 結(jié) 構(gòu)8255A 由 以 下 幾 部 分 組 成 : 見 圖1. 三 個 數(shù) 據(jù) 端 口 A, B, C這 三 個 端 口 均 可 看 作 是 I/O 口 , 但 它 們 的 結(jié) 構(gòu) 和 功 能 也 稍 有 不 同 。A 口 : 是 一 個 獨(dú) 立 的 8 位 I/O 口 , 它 的 內(nèi) 部 有 對 數(shù) 據(jù) 輸 入 /輸 出 的 鎖 存 功 能 。長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文21B 口 : 也 是 一 個 獨(dú) 立 的 8 位 I/O 口 , 僅 對 輸 出 數(shù) 據(jù) 的 鎖 存 功 能 。C 口 : 可 以 看 作 是 一 個 獨(dú) 立 的 8 位 I/O 口 ; 也 可 以 看 作 是 兩 個 獨(dú) 立 的 4 位 I/O 口 。 也是 僅 對 輸 出 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 鎖 存 。2. A 組 和 B 組 的 控 制 電 路這 是 兩 組 根 據(jù) CPU 命 令 控 制 8255A 工 作 方 式 的 電 路 , 這 些 控 制 電 路 內(nèi) 部 設(shè) 有 控 制 寄 存器 , 可 以 根 據(jù) CPU 送 來 的 編 程 命 令 來 控 制 8255A 的 工 作 方 式 , 也 可 以 根 據(jù) 編 程 命 令 來對 C 口 的 指 定 位 進(jìn) 行 置 /復(fù) 位 的 操 作 。A 組 控 制 電 路 用 來 控 制 A 口 及 C 口 的 高 4 位 ;B 組 控 制 電 路 用 來 控 制 B 口 及 C 口 的 低 4 位 。圖 4.7 8255A 的編程結(jié)構(gòu)8 位 的 雙 向 的 三 態(tài) 緩 沖 器 。 作 為 8255A 與 系 統(tǒng) 總 線 連 接 的 界 面 , 輸 入 /輸 出 的 數(shù) 據(jù) ,CPU 的 編 程 命 令 以 及 外 設(shè) 通 過 8255A 傳 送 锝 工 作 狀 態(tài) 等 信 息 , 都 是 通 過 它 來 傳 輸 的 。4. 讀 /寫 控 制 邏 輯讀 /寫 控 制 邏 輯 電 路 負(fù) 責(zé) 管 理 8255A 的 數(shù) 據(jù) 傳 輸 過 程 。 它 接 收 片 選 信 號 及 系 統(tǒng)CS3.?dāng)?shù)據(jù)總線緩沖器長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文22讀 信 號 、 寫 信 號 、 復(fù) 位 信 號 RESET, 還 有 來 自 系 統(tǒng) 地 址 總 線 的 口 地 址 選 擇 信 號RDWRA0和 A1。4.2.3 8255A 的 引 腳 功 能引 腳 信 號 可 以 分 為 兩 組 : 一 組 是 面 向 CPU 的 信 號 , 一 組 是 面 向 外 設(shè) 的 信 號 。1. 面 向 CPU 的 引 腳 信 號 及 功 能D0-D7: 8 位 , 雙 向 , 三 態(tài) 數(shù) 據(jù) 線 , 用 來 與 系 統(tǒng) 數(shù) 據(jù) 總 線 相 連 ;RESET: 復(fù) 位 信 號 , 高 電 平 有 效 , 輸 入 , 用 來 清 除 8255A 的 內(nèi) 部 寄 存 器 , 并 置 A 口 ,B 口, C 口均為輸入方式;:片選,輸入,用來決定芯片是否被選中;:讀信號,輸入,控制 8255A 將數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息送給 CPU;D:寫信號,輸入,控制 CPU 將數(shù)據(jù)或控制信息送到 8255A;WRA1,A O:內(nèi)部口地址的選擇,輸入。這兩個
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編號:146720
類型:共享資源
大?。?span id="oqa4qic" class="font-tahoma">1.73MB
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上傳時間:2017-10-26
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dz214
單片機(jī)
控制
節(jié)制
制冷機(jī)
達(dá)到
到達(dá)
溫度
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DZ214單片機(jī)控制制冷機(jī)來達(dá)到控制溫度,dz214,單片機(jī),控制,節(jié)制,制冷機(jī),達(dá)到,到達(dá),溫度
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