基于msc-51的水質(zhì)檢測(cè)儀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完整

基于msc-51的水質(zhì)檢測(cè)儀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完整 摘要水質(zhì)檢測(cè)是水資源管理與保護(hù)的重要基礎(chǔ)，是保護(hù)水環(huán)境的重要手段。針對(duì)我國(guó)水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，本論文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的水質(zhì)實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)。在此設(shè)計(jì)電路完成后，它可實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)五種參數(shù)是否達(dá)標(biāo)。作系統(tǒng)核心，主要完成對(duì)顯示電路設(shè)計(jì)、鍵盤電路設(shè)計(jì)渾濁度和溶解氧。本設(shè)計(jì)不足在于除溫度傳感器容易買到外，由于其它四種傳感器價(jià)格較貴采用模擬檢驗(yàn)。整個(gè)系統(tǒng)分為復(fù)位電路、單片機(jī)控制單元電路、A∕D轉(zhuǎn)換要的設(shè)計(jì)是幾種傳感器所采集的數(shù)據(jù)通過(guò)多路開(kāi)關(guān)，傳送到A/D轉(zhuǎn)換器再傳送到單片機(jī)中進(jìn)行檢測(cè)。在接通電通過(guò)報(bào)警電路進(jìn)行異常情況報(bào)警。 ABSTRACTThetestingofwaterresourcesistheimportantfoundationofmanagementandprotectionofdetection.Itisalsooneofthemostimportantmeansofprotectingwaterenvironment.Aimingatproblemsofwaterqualityinspectionsystem,thispaperdesignsthereal-timedetectionbasedonsingle-chipwatersystem.Inthecircuitdesign,itcantestfiveparameters.ThedesignusesClanguageonsystemprogramminginAT89S52single-chipmicrocomputer.Thissystemmainlyrealizethedisplaycircuitdesign,thekeyboardcircuitdesignandsoon.Sensorsfortemperature,PHvalue,conductivity,turbidityandoxygenareusedinthisdesign.Exceptfortemperaturesensoriseasytobuy,theotherfoursensorsaretooexpensivetoget,soitusedasimulatedtestinthisdesign.Thewholesystemisdividedintoresetcircuit,single-chipmicrocomputercontrolcircuit,A/Dcircuit,input/outputcircuit,LEDdisplaycircuitandthepowercircuit.Themaindesignistodealwithsignalcomesfromseveralkindsofsensors,andthentransferittoA/Dconvertertoteleporttochipin.Whenturning emcandisplaythevariousparametersandqualityinspectionaswellasalarmcircuitabnormalitiesinalarm.KeyWords：AT89S52;DS18B20;Leddisplay;Clanguage水是生命之源，它不僅蘊(yùn)育了生命，而且是任何生命體得以維持的最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)。水與人體健康息息相關(guān)，它是消化食物、傳送養(yǎng)分、體液循環(huán)、體溫調(diào)節(jié)、潤(rùn)滑組織器官等所必需的，同時(shí)，水也是為人體獲得各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要途徑由于人們對(duì)水質(zhì)的檢測(cè)越來(lái)越關(guān)注，所以我選擇設(shè)計(jì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀。因?yàn)镸SC-泛。一個(gè)MSC-51系列的單片機(jī)(如ATMEL89cxx)內(nèi)部包含有RAM、FLASH片機(jī)資源還是不夠的，因此常常需要擴(kuò)充I/O值傳感器、溶解氧傳感器、渾濁度傳感器、電導(dǎo)率傳感器通過(guò)多路開(kāi)關(guān)，傳送到A/D轉(zhuǎn)換器再傳送到單片機(jī)中進(jìn)行檢測(cè)，在接通電源的條件下，通過(guò)報(bào)警系統(tǒng)以及離。在純水中，由于氫離子過(guò)剩水呈現(xiàn)酸性，水越純?cè)狡?。溶解?DissolvedOxygenODO表示。溶解氧是水生ATMELS小、價(jià)格低、功能全等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于各種智能儀器中，這些智能儀器的操作在進(jìn)行儀器校核以及測(cè)量過(guò)程的控制中，達(dá)到了自動(dòng)化，傳統(tǒng)儀器面板上的開(kāi)關(guān)和旋鈕被鍵盤所代替，測(cè)試人員在測(cè)量時(shí)只需按需要的鍵，省掉很多煩瑣的人工調(diào)節(jié)，智能儀器通常能自動(dòng)選擇量程，自動(dòng)校準(zhǔn)。有的還能自動(dòng)調(diào)整測(cè)試點(diǎn)，這樣不僅方便了操作，也提高了測(cè)試精度。雖然單片機(jī)的引入使控制系統(tǒng)大大“軟化”，但與其它計(jì)算機(jī)應(yīng)用問(wèn)題相比，單片機(jī)控言等編程技術(shù)，而且還要具備較扎實(shí)的單片機(jī)硬件方面的理論和實(shí)踐知識(shí)。 2系統(tǒng)概述Lsh器、該器件采用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)MSC-儲(chǔ)單元，可為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、高性價(jià)比的解決方案。本設(shè)計(jì)PH值的測(cè)量方法有兩種：玻璃電極法和比色法。其中玻璃電極法基本上不受溶液顏PH大部分采用10~36VDC電源。電導(dǎo)率的測(cè)量范圍是：0~500μF，精度為±1%；工即水中的O2，以DO表示。溶解氧是水生生物不可缺少的條件。測(cè)量范圍:0~S蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM數(shù)據(jù)，停止芯片其它工作直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有 MSC-51單片機(jī)通過(guò)按鍵選擇通道，選擇其中的一個(gè)傳感器通道，則該通道傳感器采集數(shù)據(jù)通過(guò)A/D[5]轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并送至單片機(jī)中，單片機(jī)在內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，比較所測(cè)的數(shù)據(jù)與該項(xiàng)數(shù)據(jù)的閾值，檢測(cè)是否超標(biāo)。如果超標(biāo)則有報(bào)警聲，同時(shí)顯示數(shù)據(jù)。C應(yīng)用相當(dāng)廣泛。一個(gè)MSC-51系列的單片機(jī)(如ATMEL89cxx)內(nèi)部包含有RAM、為主單片機(jī)。以下分別介紹關(guān)于溫度傳感器，PH值傳感器原理，溶解氧傳感器原溫度傳感器的種類眾多，在應(yīng)用與高精度、高可靠性的場(chǎng)合時(shí)DALLAS(達(dá)拉斯)公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器當(dāng)仁不讓。超小的體積，超低的硬件開(kāi)銷，抗以上56的位的CRC碼(冗余校驗(yàn))。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶更改。DS18B20數(shù)據(jù)值信息，第3、4個(gè)字節(jié)是用戶EEPROM(常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存)的鏡像。， (1)復(fù)位：首先我們必須對(duì)DS18B20芯片進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位就是由控制器(單sB (2)存在脈沖：在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于位低電平的時(shí)間不足或是單總線的電路斷路都不會(huì)接到存在脈沖，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意 的跳過(guò)ROM指令并非不發(fā)送ROM指令，而是用特有的一條“跳過(guò)指令”)。 (4)控制器發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令：在ROM指令發(fā)送給18B20之后，緊接著 (不間斷)就是發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令了。操作指令同樣為8位，共6條，存儲(chǔ)器操 (5)執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫(xiě)：一個(gè)存儲(chǔ)器操作指令結(jié)束后則將進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，這個(gè)操作要視存儲(chǔ)器操作指令而定。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則控制器(單片機(jī))必須等待DS18B20執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時(shí)間為500us如執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)指令則B數(shù)據(jù)我們需要執(zhí)行兩次工作周期，第一個(gè)周期為復(fù)位、跳M PH電極采用直接電位法，也稱離子選擇性電極法，是利用膜電極(專用的指示電極)把被測(cè)離子的濃度表現(xiàn)為電極電位值，通過(guò)測(cè)定電極電位來(lái)確定溶液中離子濃度的方法。其基本原理是將指示電極、參比電極插入待測(cè)溶液中組成原電池。參比電極是電極電位已知并恒定的電極，指示電極電位與待測(cè)離子的濃度之間服從能斯特方程，將所購(gòu)成的原電池連接于測(cè)量設(shè)備，求出指示電極的電位，即可按能斯特方程確定待測(cè)離子的濃度。AE0——標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)。其值決定于指示電極傳感膜的各種構(gòu)造、參。 傳感器定標(biāo)：傳感器本身輸出的是毫伏級(jí)信號(hào)，若自行設(shè)計(jì)顯示儀器或傳感器使用一段時(shí)間后需要進(jìn)行定標(biāo)，方法如下：常溫下在空氣中平衡3小時(shí)，將傳感器與另外的精密溫度計(jì)放入水中，待示值穩(wěn)定后記錄傳感器儀器的示值和溫度值，同時(shí)取樣燒杯中的蒸餾水，按照GB7489的方法測(cè)定此時(shí)蒸餾水中的含氧量，二者(1)極譜分析法的氧分壓原理(2)電位分析原理(1)耗氧型，水溶液要有相對(duì)流動(dòng)；犧牲陰極補(bǔ)償陽(yáng)極。(2)電解液中的濃度變化影響測(cè)量；(3)選擇膜的均勻影響測(cè)量；(4)陰極表面光滑程度影響測(cè)量；(5)氣密性、防水性能影響性能。后的儀器測(cè)試出來(lái)的單位稱為FNU。該方法適于測(cè)試低到中等量程，從0.01到源，可不受樣品色度的干擾。產(chǎn)生，使光學(xué)鏡片一直在振動(dòng)，振幅為幾個(gè)微米。在鏡片中央，振幅最大。這樣可防止任何形態(tài)的污染物堆積在鏡片上，保證了連續(xù)可靠運(yùn)行。某些鈣鹽時(shí)間久了還是會(huì)附著在傳感器上，形成即使用刷子或其它清洗劑都難以消除的污垢，只能用酸洗來(lái)清除。超聲波振動(dòng)還可防止氣泡堆積在測(cè)試區(qū)內(nèi)干擾測(cè)試，因?yàn)闅馀菀矔?huì)散射分光。它是通過(guò)測(cè)量溶液的電導(dǎo)值來(lái)間接測(cè)量離子濃度的流程儀表(一體化傳感器)，可在線連續(xù)檢測(cè)工業(yè)過(guò)程中水溶液的電導(dǎo)率。 定律。但液體的電阻溫度特性與金屬導(dǎo)體相反，具有負(fù)向溫度特性。為區(qū)別于金屬導(dǎo)體，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力用電導(dǎo)(電阻的倒數(shù))或電導(dǎo)率(電阻率的倒數(shù))來(lái)表示。當(dāng)兩個(gè)互相絕緣的電極組成電導(dǎo)池時(shí)，若在其中壓交變電流，就形成了電流回路。如果將電壓大小和電電導(dǎo)率就存在一定的函數(shù)關(guān)系。這樣，測(cè)了待測(cè)溶液中。方案一：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)[7]也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每個(gè)段碼都由個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8=40根I∕O端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)行共用一套驅(qū)動(dòng)器，每列有一個(gè)列驅(qū)動(dòng)器，把所有同一行的發(fā)光管的陽(yáng)極連在一起，把所有同一列的發(fā)光管的陽(yáng)極連在一起，由列譯碼器給出的列選通信號(hào)，從第一列開(kāi)始，按順序依次對(duì)各列進(jìn)行掃描(把該列與電源的一端接通)。根據(jù)各列鎖存的數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)的行驅(qū)動(dòng)器是否將該行與電源的另一端接通。接通的行，就在該LEDLED間結(jié)過(guò)一遍之后(一個(gè)掃描周期)，又從第一列開(kāi)始下一個(gè)周期的掃描。只要一個(gè)掃描輪回的速度足夠快(每秒24次以上)，就不容易感覺(jué)出閃爍現(xiàn)象，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。而且動(dòng)態(tài)掃描方式功耗低，硬件成本低，每個(gè)LED都不是連續(xù)方案的比較：方案一雖然現(xiàn)實(shí)效果好，但是功耗太大，浪費(fèi)單片機(jī)的I/O口，往往不采用此設(shè)計(jì)方案；方案二雖然顯示效果沒(méi)有方案一的理想，只要LED顯示屏快速周而復(fù)始的快速逐列點(diǎn)亮，人眼的暫留視覺(jué)效應(yīng)就可以形成一個(gè)全屏的圖形，為了增強(qiáng)顯示效果，可以把圖形設(shè)置成多種顯示模式，又因?yàn)榉桨付牡?、成本下圖為程序流程圖：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，IN0~IN7：8路模擬量輸入端。(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。)START：A／D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平(轉(zhuǎn)換期間一直為低電平)。REF(+)、REF(-)：基準(zhǔn)電壓。A010B001000 E (2)初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。 要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。 (4)在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。 (5)是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來(lái)判斷。 (6)當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)。447譯碼器必須使用共陽(yáng)極七段顯示器。在正常操作時(shí)，當(dāng)輸入DCBA=0010門和3個(gè)輸入緩沖器作為試燈輸入(LT)端、滅燈輸入∕動(dòng)態(tài)滅燈輸出(BI∕RBO)端及動(dòng)態(tài)滅燈輸入(RBI)端。該電路受4位二進(jìn)制編碼-十進(jìn)制數(shù)(BCD)輸入并借助于輔助輸入端狀態(tài)將輸入數(shù)據(jù)譯碼后去驅(qū)動(dòng)一個(gè)七段顯示器。輸出的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能承受7段顯示器所需要的相當(dāng)高的電壓。驅(qū)動(dòng)顯示器各段所需的高達(dá)24mA可以由其高性能的輸出晶體管來(lái)該電路有自動(dòng)前、后沿滅零控制(RBI和RBO)，試燈(LT)可在端出在高電平的任何時(shí)刻去進(jìn)行，該電路還含有一個(gè)滅燈輸入(BI)，它用來(lái)控制燈的亮度或在接通電源的條件下，通過(guò)按鍵選擇其中一個(gè)傳感器通道，則該通道傳感器采集數(shù)據(jù)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并送至單片機(jī)中，單片機(jī)在內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，比較所測(cè)的數(shù)據(jù)與該項(xiàng)數(shù)據(jù)的閾值，檢測(cè)是否超標(biāo)。如果超標(biāo)則有報(bào)。 3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)是利用最少的外圍器件而使單片機(jī)工作的電路組織形式。最小系統(tǒng)只包含單片機(jī)、振蕩器、復(fù)位電路和電源。如圖3-1為最小系統(tǒng)電路XTAL2和XTAL1接晶振，這種結(jié)構(gòu)通過(guò)晶振電容率。對(duì)于時(shí)間要求不是很高的系統(tǒng)，只要按圖進(jìn)行設(shè)計(jì)就能使系統(tǒng)可靠起振并此，在實(shí)際應(yīng)用中一定要注意正確選擇參數(shù)(30±10PF)，并保證對(duì)稱性(盡可能匹配)。 一般應(yīng)復(fù)位電路有手動(dòng)或上電復(fù)位電路。復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn)通常有兩種方可靠性相對(duì)較低；后者成本較高，但復(fù)位可靠性高，尤其是高可靠重復(fù)復(fù)位。對(duì)于復(fù)位要求高并對(duì)電源電壓進(jìn)行監(jiān)視的場(chǎng)合，大多采用這種方式。(1)RC復(fù)位電路統(tǒng)上電時(shí)該電路提供有效的復(fù)位信號(hào)RST(高電平)直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復(fù)位信號(hào)(低電平)。理論上說(shuō)，51系列單片機(jī)復(fù)位引腳只要外加2個(gè)機(jī)器周(2)專用μP監(jiān)控電路電壓跌落到“門檻值”時(shí)可靠產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)功能。按有效電平分，有高電平輸定時(shí)器(WATCHDOG，又簡(jiǎn)稱“WDT”)的監(jiān)控電路、和WDT＋EEPROMP為了直觀地顯示出數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以及工作數(shù)據(jù)，在這些系統(tǒng)中普遍的使用了數(shù)碼管顯示器件。單片機(jī)系統(tǒng)中比較常用的顯示器有發(fā)光二極管顯示LED數(shù)碼顯示器是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成的，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的點(diǎn)或線段發(fā)光，將這些二極管排成一定圖形，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就可以顯示出不同的字形。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用ED顯示器為七段顯示器，再加上有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，因此也可把它稱為八段顯示器。結(jié)構(gòu)形式有共陰極和共陽(yáng)極兩種，它的結(jié)構(gòu)圖如圖3-2(a)和(b)所示。共陰極是把所有發(fā)光二極管的陰極連起來(lái)，通常接地，通過(guò)控制每一只發(fā)光二極管的陽(yáng)極電平來(lái)使其發(fā)光或熄滅。陽(yáng)極為高電平時(shí)發(fā)光，為低電平時(shí)熄滅；共陽(yáng)極是把所有發(fā)光二極來(lái)，通常為高電平(如+5v)，通過(guò)控制每一只發(fā)光二極管的陰極電平來(lái)使其發(fā)光或熄滅，陰極為低電平發(fā)光，為高電平熄滅。圖3-2(c)當(dāng)中的com端在應(yīng)用時(shí)作為位選端，8只發(fā)光二極管被分成兩組，所以有兩個(gè)com必須注意的是，在圖中的電阻并非是數(shù)碼管內(nèi)部就有的電阻，它們是需外接的限流電阻，如果不限流將造成發(fā)光二極管的燒毀。限流電阻的取值一般使。即可。8位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符。通常將控制發(fā)光二極管的8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼。共陽(yáng)極與共陰極的段選碼互為補(bǔ)數(shù)。LED[9]顯示器動(dòng)態(tài)接口的基本原理是利用人眼的“視覺(jué)暫留”效應(yīng)。由于數(shù)碼在斷電瞬間，還有余光留在數(shù)碼管的LED上，所以通過(guò)快速的切換顯示的構(gòu)成公共陽(yáng)極，使用時(shí)公共陽(yáng)極接正。每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過(guò)電阻與輸入 動(dòng)態(tài)掃描的好處是節(jié)約開(kāi)發(fā)成本，前提是單片機(jī)的I∕O接口充足的情況下使用。電路板中共有4位數(shù)碼管，都采用共陽(yáng)極，使用共同的I/O數(shù)據(jù)口，再加上4個(gè)I/O分別控制4位數(shù)碼管的正極電源的通斷(單片機(jī)輸出低電平時(shí)有效的)。到底點(diǎn)亮那一只數(shù)碼管，就取決與單片機(jī)控制哪一只數(shù)碼管的陽(yáng)極為的各個(gè)引腳的位置，為數(shù)碼管編輯用于顯示數(shù)字的字型碼，該字型碼使用十六進(jìn)制，并且存放在定義好的字符數(shù)組中。/鍵盤按結(jié)構(gòu)的不同可分為獨(dú)立式按鍵鍵盤和行列式鍵盤兩類，每類按譯碼方式的不同又分為編碼式和非編碼式兩種。單片機(jī)中一般使用的都是用軟件來(lái)識(shí)別和產(chǎn)生鍵代碼的非編碼鍵盤。行列式鍵盤的編碼方式有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)接口主要由一個(gè)行編碼器和一個(gè)列編碼器構(gòu)成；動(dòng)態(tài)接口可用計(jì)數(shù)器、譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器來(lái)構(gòu)成。一般在小型儀器儀表和控制系統(tǒng)中，使用較多的是行列式和獨(dú)立式的非編碼鍵盤；如果系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)多鍵同時(shí)按下的處理，則用非編碼獨(dú)立方式較為合(1)行列式鍵盤的基本結(jié)構(gòu)行列式鍵盤中的鍵實(shí)際上就是一個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)，位于行線和列線的交點(diǎn)處，，當(dāng)鍵被按下時(shí)，其交點(diǎn)的行線和列線接通，使相應(yīng)行線或列線上的電平發(fā)生變化，根據(jù)電平變化情況確定被按下的鍵。 (2)鍵盤接口方式選擇通常把鍵盤上被按下的鍵稱為閉合鍵。為了識(shí)別閉合鍵，即判定鍵盤上有和利用8279鍵盤接口的中斷法。前兩種方法相當(dāng)于查詢法，需要反復(fù)查詢按鍵的狀態(tài)，會(huì)占用大量的CPU時(shí)間；后一種方法在有鍵按下時(shí)向CPU申請(qǐng)中斷，平時(shí)并不需要占用CPU時(shí)間。在本系統(tǒng)中，采用的是行掃描法。本系統(tǒng)的鍵盤掃描是由軟件實(shí)現(xiàn)的。軟件方法鍵盤掃描是在掃描程序驅(qū)動(dòng)。 開(kāi)始前，通過(guò)程序反復(fù)不斷地進(jìn)行閉合鍵查找，即看看鍵盤中是否有閉合鍵，為此，應(yīng)先使行線輸出口輸出全為0，再讀回列線狀態(tài)。因?yàn)楫?dāng)有鍵被按下時(shí)，由于行線與列線在閉合鍵交點(diǎn)處接通，使穿過(guò)閉合鍵的那條列線變?yōu)榈碗娖健０l(fā)現(xiàn)閉合鍵后才接著進(jìn)行鍵盤掃描，判定閉合的是哪個(gè)鍵；若無(wú)閉合鍵，就返回去重復(fù)進(jìn)行閉合鍵的查找。在鍵盤掃描過(guò)程中還有去抖動(dòng)的問(wèn)題。每當(dāng)確認(rèn)有按鍵被按下后，都應(yīng)當(dāng)進(jìn)行去抖動(dòng)處理。因?yàn)殒I在被按下是，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性以及電壓突跳等原因，在觸點(diǎn)閉合及釋放的瞬間將出現(xiàn)電壓抖動(dòng)。為了保證鍵掃描的正確性，每當(dāng)掃描到有閉合鍵時(shí)，都要進(jìn)行去抖動(dòng)處理。去抖動(dòng)處理有軟件和硬件兩種方法。在本系統(tǒng)中采用軟件方法，見(jiàn)附錄程序各模塊設(shè)計(jì)的鍵盤掃描程序。220V交流電源經(jīng)過(guò)變壓器整流橋電路變?yōu)?2V，經(jīng)電容濾波到L7805。穩(wěn)定輸出5V的直流電壓。一般在輸入電源的正負(fù)級(jí)之間并上一個(gè)無(wú)極性電容交流電供電。單片機(jī)要求在穩(wěn)定的電源下才能正常工作，本身單片機(jī)工作在晶 術(shù)O： (1)交流程穩(wěn)壓：使電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。 (2)交流端用電感電容濾波：去掉高頻低頻干擾脈沖。 (3)變壓器雙隔離措施：變壓器初級(jí)輸入端串接電容，初、次級(jí)線圈間屏 (4)次級(jí)加低通濾波器：吸收變壓器產(chǎn)生的浪涌電壓。 (7)通訊線用雙絞線：排除平行互感。(8)防雷電用光纖隔離最為有效。(9)A/D轉(zhuǎn)換，用隔離放大器或采用現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換：減少誤差。(10)外殼接大地：解決人身安全及防外界電磁場(chǎng)干擾。(11)加復(fù)位電壓檢測(cè)電路：防止復(fù)位不充分CPU就工作，尤其有(12)印制板工藝抗干擾:蕩。(1)多用查詢代替中斷，把中斷源減到最少：中斷信號(hào)連線不大于0.1米，防止誤觸發(fā)、感應(yīng)觸發(fā)。(2)A/D轉(zhuǎn)換采用數(shù)字濾波：平均法，比較平均法等：防止突發(fā)性干擾。 (4)多次重復(fù)輸出，輸出信號(hào)保持在RAM中：防止因干擾信號(hào)輸出。(5)開(kāi)機(jī)自檢、自診斷，RAM中重要內(nèi)容要分區(qū)存放，經(jīng)常進(jìn)行比較檢(6)表格參數(shù)放在EPROM中，檢驗(yàn)和存于最后單元，防止EPROM內(nèi)容(7)加看門狗，軟件走飛可從頭開(kāi)始。(8)開(kāi)關(guān)信號(hào)延時(shí)去抖動(dòng)。(9)I/O口正確操作，必須檢查口執(zhí)行命令情況。防止外部故障不執(zhí)行控 (10)通訊應(yīng)加奇偶校驗(yàn)或查詢、表決、比較等措施，防止通訊出錯(cuò)。單片機(jī)的選擇在整個(gè)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)中至關(guān)重要，單片機(jī)因其主要組成部分集成在一個(gè)芯片上而得名，具體說(shuō)就是把中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器上ChipMicroComputer)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。單片機(jī)主要應(yīng)用于控制領(lǐng)域，用以實(shí)現(xiàn)各種測(cè)試和控制功能，由于單片機(jī)在應(yīng)用時(shí)處于被控系統(tǒng)的核心地位并融入其位單片機(jī)，與MSC-51系列完全兼容，有超強(qiáng)的加密功能，可完全替代程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)RAM被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬CP 此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻因，將輸出電流(IIL)。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入(P1.0/T2)和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入(P1.1/T2EX)，具體如下引腳號(hào)引腳號(hào)第二功能T2(定時(shí)器/計(jì)時(shí)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入)，時(shí)鐘輸出T2EX(定時(shí)器/計(jì)時(shí)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控MOSI(在系統(tǒng)編程用)P1.6MISO(在系統(tǒng)編程用)此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流(IIL)。h此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流(IIL)。P3口亦作為AT89S52特殊功能(第二功能)使ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)(ALE)是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存 低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳(PROG)也用作編程輸入脈部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALERXD(串行輸入)TXD(串行輸出)P3.2INT0(非)(外部中斷)0P3.3INT1(非)(外部中斷1)TTP3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)AT89S52單片機(jī)有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來(lái)一起構(gòu)成自激振蕩器。從外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件的話，XTAL2可以不接，而從XTAL1輸入的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有其它要求，最長(zhǎng)低電平持續(xù)時(shí)間和最少高電平持續(xù)時(shí)間等還是要符合要求的。通過(guò)設(shè)置T2CON中的TCLK或RCLK可選擇定時(shí)器2作為波特率發(fā)生率發(fā)生器，定時(shí)器1可用作它用，發(fā)送H(3-1)定時(shí)器可設(shè)置成定時(shí)器，也可為計(jì)數(shù)器。在多數(shù)應(yīng)用情況下，一般配置成在每一機(jī)器周期(1/12晶振周期)都會(huì)增加；然而，作為波特率發(fā)生器，它在每一機(jī)器狀態(tài)(1/2晶振周期)都會(huì)增加。波特率計(jì)算公式如下： 引腳上1~0的下跳變不會(huì)使(RCAP2H，RCAP2L)重載到(TH2，TL2)中。CAPTR在掉電模式下，晶體振蕩器停止工作，激活掉電模式的指令是最后一條執(zhí)行指令。片上RAM和特殊功能寄存器保持原值，直到掉電模式終止。掉電模式可以通過(guò)硬件復(fù)位和外部中斷退出。復(fù)位重新定義了SFR的值，但不改變片保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間以使晶振重新工作和初始化。如下表為空閑模式和掉電模式下的外部引腳狀態(tài)。如下表為空閑模式和掉電模式下的外部引腳狀態(tài)：ALE111100掉電外部00浮空數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 編程方法對(duì)AT89S52編程之前，需根據(jù)Flash編程模式表和對(duì)地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)設(shè)置?？刹捎孟铝胁襟E對(duì)AT89S52編程：5．每給Flash寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)或程序加密位時(shí)都要給ALE/PROG一次脈6空閑模式態(tài)。這種狀態(tài)可以通過(guò)軟件產(chǎn)生。在這種狀態(tài)下，片上RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。空閑模式可以被任一個(gè)中斷或硬件復(fù)位終止。由硬件復(fù)位終止空閑模式只需兩個(gè)機(jī)器周期有效復(fù)位信號(hào)，在這種情況下，片上硬件禁止預(yù)想不到的寫(xiě)端口，激活空閑模式的那一條指令的下一條指令不應(yīng)該是寫(xiě)端口或外部存儲(chǔ)器。3.4.7程序存儲(chǔ)器的加密位加密位1(LB1)編程后，EA引腳的邏輯值被采樣，并在復(fù)位期間鎖存。EA必須和這個(gè)引腳的當(dāng)前邏輯電平一致。如下表為加密位表3-4加密位保護(hù)模式保保護(hù)類型無(wú)程序保護(hù)功能禁止從內(nèi)部存儲(chǔ)器取代碼字節(jié)執(zhí)行外部復(fù)位時(shí)，EA被采樣并鎖存，禁止對(duì)程序加密位UPLB3UUUUU 4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) (1)簡(jiǎn)潔緊湊、靈活方便。 (2)運(yùn)算符豐富。 (3)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富。 C (1)一個(gè)C語(yǔ)言源程序可以由一個(gè)或多個(gè)源文件組成。 (2)每個(gè)源文件可由一個(gè)或多個(gè)函數(shù)組成。 (4)源程序中可以有預(yù)處理命令(include命令僅為其中的一種)，預(yù)處理命 和花括號(hào)“}”之后不能加分號(hào)。 驟逐一描述環(huán)的。在編寫(xiě)程序時(shí)，采取如下幾個(gè)步驟： (1)分析問(wèn)題，明確所要解決問(wèn)題的要求，將軟件分成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的 (2)定程序框圖，即根據(jù)所選擇的計(jì)算方法制定框圖。 (3)合理分配系統(tǒng)資源，包括定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷、堆棧等。 (4)根據(jù)程序的流程圖[13]和指令系統(tǒng)編寫(xiě)出程序。注意在程序的有關(guān)位置 語(yǔ)法 (6)程序優(yōu)化。使各功能程序模塊化，子程序化，縮短程序的長(zhǎng)度，加快下圖是系統(tǒng)主程序流程圖：各模塊的設(shè)各模塊的設(shè)圖計(jì)統(tǒng)主要模塊統(tǒng)主要模塊器，數(shù)值顯按鍵模塊，包括度傳感 5系統(tǒng)調(diào)試本系統(tǒng)的調(diào)試主要分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試等兩大部分。經(jīng)過(guò)初步的分析設(shè)計(jì)后，在制作硬件電路的同時(shí)，調(diào)試也穿插其中。這樣不僅有利于問(wèn)題的分析和解決，不會(huì)造成問(wèn)題的積累，而且不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)小問(wèn)題而進(jìn)行整體電路的檢查，從而可以節(jié)約大量的調(diào)試時(shí)間。軟件編程中，首先完成單元功能模塊的調(diào)試，然后進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，整體上與硬件調(diào)試的方法大致相同。硬件調(diào)試首先應(yīng)對(duì)焊接后的電路板的所有連接線仔細(xì)檢查。通過(guò)目測(cè)查出一些明顯的安裝及連接錯(cuò)誤并及時(shí)排除。其次用萬(wàn)用表測(cè)量，主要是測(cè)量目測(cè)懷疑通斷的情況，尤其是要測(cè)量電源與地之間是否短路。，檢查芯片的電源電壓是否正確，也可用手觸摸，是否有明顯發(fā)燙，若所遇芯片均未發(fā)現(xiàn)異常，可進(jìn)入下一步調(diào)試?？刂品祷氐奖O(jiān)控調(diào)試程序。(4)檢查和修改存儲(chǔ)器單元的內(nèi)容。檢查和修改寄存器的內(nèi)容。程序調(diào)試是一個(gè)一個(gè)模塊進(jìn)行，一個(gè)一個(gè)子程序的調(diào)試，從中可以發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)、機(jī)器碼錯(cuò)誤及轉(zhuǎn)移地址錯(cuò)誤，也可以發(fā)現(xiàn)待測(cè)系統(tǒng)中軟件算法程序仿真采用KeiluVision3，燒錄程序采用雙龍ISP下載器[18]。 在硬件無(wú)故障和軟件模塊調(diào)試完成的情況下，還要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，應(yīng)將全部硬件電路都接上，應(yīng)用程序模塊也都組合好，進(jìn)行全系統(tǒng)軟硬件調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試的任務(wù)是排除軟硬件中的殘留錯(cuò)誤，使整個(gè)系統(tǒng)能夠完成預(yù)定的工作任務(wù)，達(dá)到要求的技術(shù)性能指標(biāo)。(1)焊接前，先進(jìn)行檢查元器件的好壞，若無(wú)壞的元器件則開(kāi)始進(jìn)行焊接。焊接完成后，若沒(méi)有現(xiàn)象則檢查在焊接過(guò)程中，元器件是否有損壞，若有(2)導(dǎo)入程序時(shí)，出現(xiàn)程序燒不進(jìn)單片機(jī)內(nèi)，原因P1口是下載程序口，(3)數(shù)碼管不亮，原因是三級(jí)管或數(shù)碼管選錯(cuò)，應(yīng)選三極管PNP共陽(yáng)極數(shù)(4)單片機(jī)不工作時(shí)候，需要進(jìn)行聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試。聯(lián)機(jī)仿真必須借助仿真開(kāi)發(fā)裝置、示波器、萬(wàn)用表等工具。這些工具是單片機(jī)開(kāi)發(fā)的最基本工具。 結(jié)論此課題屬于設(shè)計(jì)類，分析了設(shè)計(jì)任務(wù)，然后查閱大量的資料和相關(guān)的書(shū)籍，最終選定了用AT89S52單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的核心系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)電路完成后，它可實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)五種參數(shù)是否達(dá)標(biāo)。本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)編程采用C語(yǔ)言，用單片機(jī)AT89S52作系統(tǒng)核心，主要完成對(duì)顯示電路設(shè)計(jì)、鍵盤電路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)線連接等功能。本設(shè)計(jì)不足在于除溫度傳感器容易買到外，由于其它四種傳感器價(jià)格較貴采用模擬檢驗(yàn)。若其它四種隨著科技的發(fā)展，工業(yè)發(fā)展進(jìn)入了新的時(shí)代，這種結(jié)構(gòu)具有接口簡(jiǎn)單和使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)在一些較大型的工業(yè)過(guò)程控制、自動(dòng)控制等方面得到了廣泛的應(yīng)用。在目前的發(fā)展形勢(shì)下，因功耗越來(lái)越低，可靠性越究和使用具有很大的應(yīng)用價(jià)值。 [7]彭為，黃科，雷道仲．單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講．電子工業(yè)