采用单片机控制的风光互补发电系统毕业设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 能源与环境成为当今世界所面临的两大重要课题。人类正在努力寻求清洁，高效，可以再生的能源来代替对石油，煤炭等常规能源的依赖。太阳能，风能是洁净资源，对环境不产生污染。所以，开发利用再生能源成为本世纪能源发展战略的基本选择。小型风光互补发电系统就是利用自然能源，解决位于远离电网的地方（草原、边防海岛、山区、牧区等）没有比较稳定电源的问题。 风光互补发电控制系统是为了弥补传统电力的不足而设计的独立发电设备。它是由太阳能电池组件与风力发电机配合而成的一个系统，通过微型计算机的远程控制，基本实现了免维护。因 为系统中设有单片机工作状态检测、数模转换结果正确与否监测、继电器是否按指令要求动作检测，并对所有检测结果都设有错误报警显示。系统中的一切设施可以保证蓄电池安全的工作，既不会过充也不会过放。系统设置中软硬件结合，既发挥了硬件运算快的优点，又利用了软件使用方便的优势。 关键词：风光互补；单片机；风力发电。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 引 言 电力在现实生活中占主导地位，但是受客观环境的限制，有些地区根本无法实现电业的发展和建设。为了弥补传 统电力的不足，我们设计了风光互补发电系统。 此系统就是利用风和光两种自然能源相互补充发电，由太阳能电池板与风力发电机发电，经蓄电池充电，给负载供电的一种新型能源。它既不消耗任何矿物燃料，又完成了对自然能源的合理利用。此系统可以应用于微波通讯、基站、电台、野外活动、高速公路、无电扇区、村庄、海岛的电力提供。而且为了适应偏远地区不便利的地理环境。风光互补发电控制系统几乎完成了智能化，免维护。尤其适合在内蒙古风力大的偏远山区。 本次设计就是对风光互补发电系统的详细介绍。设计中对整个发电系统作了简要介绍，但对系统所 用的单片机、其他芯片及附加电路作了详细介绍。并介绍了系统中的抗干扰措施。最后介绍了系统的软件设计。 由于我所学知识和时间有限，设计中有不少漏洞和不足，敬请老师给与批评和指正。谢谢。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第一章 概 述 在我们的日常生活中，所用电力几乎都是由传统的电力提供的，但是受到外界环境限制，它并不能遍及每一个用电领域。于是我们需要开发新的独立的供电系统。 课题来源 在当今世界，电已经成为人 们生活中最常用的动力来源，随着人们生活水平的不断提高和技术进步 ，人们对电的依赖越来越强。无 论是农业、工业还是新型的第三产业，用电量都在逐年增加，几乎可以说，没有电能，人民的生活将陷入高度的无秩序状态。 也正是因为电力在人们的生活中占的比重越来越大，才使得人们生活的地区差异表现的越来越明显。因为我们知道，传统的电力行业以消耗煤等矿物燃料为主，生产过程中科学技术的要求也比较高，随之带来的环境污染也比较严重。这就使得有些根本不具备发展传统电力的条件。比如说，我们知道我国的能源分布具有很大的不均衡性，有些偏远地区，如农牧区、山区、沿海以及岛屿等地，部队的边防哨所、邮电通讯的中继站、公路和铁路的信号站、地 质勘探和野外考察的工作站，都需要低成本、高可靠性的独立电源系统，但是因为地方上根本就没有矿物燃料的存储，甚至因为地区偏远，对于燃料的运输都几乎不可能；而还有些地区，则由于人力资源不丰富，长时间以来也一直很难建设自己的电力事业，也就限制和制约了许多用电行业的的发展；当然越来越严重的环境污染问题，也不由得让我们在电力的建设发展上小心又谨慎。这种种情况造成了我国许多地方的人民，在日常生活中长期承受着电力缺少的困难。 从这些客观的条件中我们可以看出，在远离电网的地区，建立独立供电系统成为人们最需要的电源。哪种独立电 源最合理，这是人们一直在研究和探讨的问题。如今我们发现风和光等自然能源，在部分地区很丰 富，而且这些能源清洁无污染，取之不尽，用之不竭，对它们的合利用既 可以节省矿物燃料，又能给人们带来很大方便，是理想的能源。于是智能化风光互补发电控制系统就应用而生了。 风光互补发电控制系统就是利用风和光两种自然能源相互补充发电，在不消耗任何矿物燃料的情况下提供可靠的免费电力，为农牧区、山区、沿海以及岛屿等边远地区 的人民解决缺少电力的困境。它的工作原理很简单，就是永磁 交流发电机，利用风能发出三项交流电；光电池板则在太阳能的照射 下，自动的将太阳能转化为电能。二者所发的电共同为蓄电池供电。其间微机控制系统是整个发电系统的核心部件，它完买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 成对系统的监测、报警、信号传输以及问题处理、自动维护等工作，也就是让整个系统几乎实现了智能化。 系统简述 风光互补发电系统的硬件设计中，为了实现智能化，为了保证蓄电池既不过充，也不过放，系统设置了蓄电池电压控制系统；对于继电器在指令执行后，是否按要求动作，系统设置了继电器动作检测，并且对故障状态设置了报警显示电路，为了让单片机 8031 在执行程序后能正常复位，系统设置了看门狗电路，等等。不只 在电路设计上这样，在参数选择上也有讲究，比如说，在系统设置经济合理，简单明了的前提下，系统选择了 6 Q 90 型号的蓄电池，因为它重量轻，体积小，而且充放电循环次数多，也就是说电池的使用寿命长；继电器选择 1 型的小型继电器，大大减少了系统总重量和占地面积。下面对系统作简要介绍。系统的原理方框图如下 图 1从图中我们可以看出，它的主要组成设备有： （ 1）风力发电机： 采用 200W 永磁 交流发电机 风机特点： （ A） 具有特别适合大多内陆地区低风速、时发电特性好、发电量大的特 点。 （ B） 具有机械、电子刹车装置，可以确保在高风速时，风机转速稳定控制在安全可靠的范围内，使最高输出电压成为安全可控的电压。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 （ 2）太阳能光电池板：采用 100W/14V 硅光电池，它能将太阳能转化为电能，属于一种半导体元件，它的特点如下： （ A）它是转换效率高达 15%的单晶硅太阳能电池板。 （ B）具有抗风、防潮、工作稳定、无需维护等特点。 其结构图如下： 图 1电池板结构图 它实质上是一个大面积的半导体 ，用单晶硅制成，分为 种类型。其中 型单晶硅 制造， 工作原理是光生伏特效应，即在热平衡条件下 能够弯曲，在热势垒区内电场的方向由 N 指向P。当有光照时，可以把自己的能量传给价带中的电子，使得电子获得足够的能量，从价带中跳到导带，即从束缚状态变为自由状态，与此同时，在价带中产生空穴，在结的势垒区内产生光生电子、空穴时，它们会被结电场拉开：电子被推到 穴被推到 于电子和空穴在 区积累， 区两端就产生了电动势，即产生电流。 （ 3）铅酸蓄电池： 规格： 90安时 12伏 蓄电池的选择要求 ：重量轻、体积小、能量转换率高、自放电慢、充放电循次数多（即使用寿命长）等。其次，还有些特殊要求如低温时能大电流放电、维护简单买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 或无需维护、自放电（析氢）特别慢等。 图 1蓄电池型号 本系统选择 6 Q 90 型 铅酸蓄电池 两块串联 ，该电池用直流电源充电，因而风力发电机发出的交流三相电应该经过整流后供给电池。 为了避免蓄电池过充过放将蓄电池的电压控制在 20 24 28 （ 4）微机控制系统 微机控制系统是整个设计的核心内容。它是整个系统安全运行的基本保证。另外本系统受应用环境的要求，本身就要求实 现免维护。所以无论从硬件系统还是软件系统都要对系统有保护作用。例如在本系统硬件设计中有蓄电池电压控制，因为直流充电的蓄电池，要求电压控制在 20 24 28能安全使用，不至于被烧坏。所以电压控制用来保证其既不过充又不过放；继电器工作要求是：在接受到指令后，要按指令要求来动作。而且一旦出错就要有报警显示。为了实现继电器正常工作，系统设有继电器动作检测，并对故障状态设有报警显示；为了保证整个系统工作的正常，执行动作正确，系统对 在 报警显示；由于 8031 芯片执行 程序时，为保证程序在故障死机 后，能使 8031 正常复位，系统又设有“看门狗 ” 电路等等。整个系统是一个严密完整的智能化系统，使用起来方便。 由系统框图可以看出，风力发电与太阳能光电池板发电，共同给蓄电池供电（为直流）。此时风力发电机、太阳能电池板和蓄电池又共同为直流负载供电（风力发电机发出的电经过三相整流后便为直流）。微型单片机系统对蓄电池两端电压进行检测：若蓄电池过充，则使继电器 1C 动作，接通泄载电路，不再为蓄电池供电；若检测结果是蓄电池过放，则使继电器 2C 动作，断 开负载电路，不再为负载供电，而给蓄电池充电。为保护人为地误操作给系统带来不利，我们又增加了二极管 3，它们的作用如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 作用是三相整流的二极管组。因为蓄电池供电要求直流电压。而风力发电机所发的是三相交流电。为了把交流电能转换为直流电能，增设的三相整流二极管组。 得光电板遭到破坏。 综上所述，系统的整体结构是非常合理的，因此也就决定了它有很多特点，比方说： 独立供电 安装方便 无人值守 维护量 少 搬迁方便 一次性投资，免交电费 无污染，属于环保能源 这些都使得它比同样的发电系统有了很大优势，同时智能化风光互补发电控制的使用范围也很广，例如： 适应于偏远地区无法供电的场所。 适用于无人职守用电设备的供电。 适用于中小型供电场所（ 100W 200W）。 在有电池房的条件下，可以工作在零上 40度、零下 40度，湿度可达 0 95%，瞬间承受风力达 12级。 在中小型供电时与普通拉线方式相比有着明显的优势。 本系统为纯绿色能源系统。 太阳能电池组件与风力发电机有机地组配成一 个系统，可充分发挥各自的特性和优势，最大限度的利用好大自然赐予的风能和太阳能。对于用电量大、用电要求高，而风能资源和太阳能资源又较丰富的地区，风光互补供电无疑是一种最佳选择。这些优点正是传统电力所无法满足的要求，所以说智能化风光互补发电控制系统是一种补充传统电力不足的理想发电系统。接下来的文章中，我们对系统的工作原理、硬件组成及各自工作情况、软件设计等方面作详细的介绍。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 第二章 8031 单片机系统简介 单片机是一种高度集成的芯片，它的内容是一台完整的微型计算机。由于体积小，使得它在计算机外部设备 ，过程及工业控制设备等领域应用广泛。 单片机是按工业标准设计的，所以它有很好的环境适应能力和抗干扰能力。有很好的可靠性。 目前世界上常用的单片机有 8051、 列。本设计主要采用 8031 单片机作为微机控制的核心。 8031 单片机的组成 8031 型号的单片机属于单片机 列，为 片。它的内部只有 128字节的数据存储器（ 而无程序存储器（ 8031 单片机是在一块芯片上集中了 时器 /计数器和多功能的 I/能部件。他们都是通过片内单一总线连接而成。其基本结构依然是通用 上外围芯片的结构模式，但在功能单元的控制上却有了很大的变化。采用了特殊功能寄存器（ 集中控制方法。 8031 单片机包含下列部件： (1)一个微处理器（ (2)一个片内震荡器 (3)128 字节 据存储器 (4)两个 16 位定时器 /计数器 (5)特殊寄存器 (6)32 条可编程的 I/O 端口 (7)一个可编程的全双工的串行口 (8)具有五个中断两个优先级嵌套中断结构 8031 是标准的 40 脚双列直插式集成电路芯片，有些引脚具 有两种功能。 下面介绍 8031 的引脚功能和 的第二功能。 下图为 8031 的引脚分布图： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 图 2 8031 引脚分布图 引脚功能如下： （ 39 32）：双向 I/O 口，既可以做地址 /数据总线口，也可以作普通 I/O 口用（此时为准双向口）。 1 8）：准双向通用 I/ 21 28）：既可做地址总线口输出地址高 8位，也可以作普通 I/O 口用（此时为准双向口）。 （ 10 17）：双功能口，既可以作普通 I/O 口（此时为准双向口），也可 以按每位的定义实现第二功能操作。如表（ 2示： A P R O G （ 30）： 地址锁存允许信号。它的基本作用是把 分时送出的地址低 8 位字节锁存在一个外加的锁存器中。此外由于 以晶振 1/6的固定频率输出的正脉冲（在不访问外存时也这样），可以做系统中其它芯片的时钟源。 9）： 复位信号。当输入的复位信号延续 2 个机器周期以上的高电平即可完成单片机的复位初始化的操作。第二功能 掉电保护备用电源的输入端。当电源发生故障，电压 降到下限时，备用电源经此端向内部 供电压，以保护内 的信息不丢失。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 31）： 内部和外部程序存储器选择线。 0 时，访问外部 1时，地址 0000H 0址 1000H 间访问外部 29）：外部程序存储器读选通信号，低电平有效。 19）和 18）：使用内部振荡电路时，用来外接石英晶体和电容；使用外部时钟时， 地。 40）：电源 +5V。 20）：接电源地。 表 2的第二功能 口线 第二功能 信号名称 行输入口 行输出口 外部中断 0 输入 外部中断 1 输入 0 定时 /计数器 0 外部输入 1 定时 /计数器 1 外部输入 R 外部数据存储器写选通 D 外部数据存储器读选通 031 单片机的存储器 单片机的存储器有程序存储器（ 数据存储器（ 在使用时是严格区分的，不得混用。程序存储器存放指令及常数、表格等；数据存储器则存放缓冲数据。 （ 1）程序存储器 8031 的内部没有程序存储器，地址从 0000H A 应始终接低电平，使程序只从外部存储器中取指。 程序存储器的操作完全是由程序计数器（ 制。 指向程序操作码单元，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 则程序执行该指令操作； 指向常数、表格单元，则实现取数、查表工作。因此，程序存储器的操作为程序运行与查表操作两类。 8031 单片机在系统复位后， 为 0000H，故从 0000H 单元开始取值，以执行程序，所以系统起始地址为 0000H，一 般在 0000H 0002H 单元安排一条转移指令，指向用户主程序。其原因是在 0003H 开始的地址区规定为 8031 的 5 个中断源的中断服务程序入口。 （ 2） 数据存储器 数据存储器用以存放和读取数据，它不能存放和执行程序指令。数据存储器在物理上和都可分为两个地址空间：内部数据存储器和外部数据存储器。 内部数据存储器（ 地址空间为 00H 7128B。外部数据存储器的地址空间为 0000H 4于片内外存储器由不同的指令来访问，故地址重叠不会造成操作的混乱。访问内部 访问外部 指令。 8031 单片机的中央处理器 片机内的 其它微处理器一样，是单片机的指挥和执行部件，完成运算和控制功能。在逻辑上它是由 8位算术逻辑单元、定时控制部件及专用寄存器组成。 （ 1） 算术逻辑单元 位二进制信息进行加、减、乘、除、比较等算术运算；“与”、“或”、“异货”等逻辑运算及取反、清零、置 1 等逻辑操作功能，并具有很强的调用、转移、判断操作和很强的数据传送功能。 （ 2） 内部寄存器 （ 1） 工 作寄存器组： 定内部数据存储器中四组 8 个字节存储单元为工作寄存器，并编号 组的地址分别为 00H 07H， 08H 010H17 和 18H 1体使用哪一组工作寄存器是由软件对程序状态字的设计来决定的。 （ 2） 寄存器 A、 B：寄存器 A 即累加器。算术运算中用于存放操作数和运算结果；在逻辑操作、数据传送等操作中作为源操作数或目的操作数。寄存器 放第二个操作数。 （ 3） 数据指针 是一个 16位寄存器，可以分成两个字 节：高字节 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 字节 功能是存放 16 位地址，以指示数据存储器的任何单元。在指令中常用作间接寄存器和基址寄存器。 8031 单片机的复位状态及复位电路 单片机应用系统工作时，会经常进入复位状态。单片机的复位都是靠外部电路实现的。在时钟电路工作后，只要在 脚上出现 10上的高电平时，单片机便实现复位。 （ 1）寄存器的复位状态 单片机在 脚有效电平控制下，程序计数器 特殊功能寄存器的复位状态如下表。单片机的复位状态不影响片内 态，只要 脚端保持高电平 ，单片机将循环复位。在复位的有效期间， 出高电平。 表 2存器的复位状态 寄存器 复位状态 寄存器 复位状态 000H 0H 0H 0H B 00H 0H 0H 0H 7H 0H 000H 0H 0H *00000） *） 0*0000） 0*0000） 8031 单片机应用系统的地址译码 在单片机应用系统中，所有的外围芯片都是通过总线与单片机相连。单片机数据总线分时的与外围芯片进行数据传送。故要进行片选控制。片内有多个字节单元时，还要进行片内地址选择。地址译码规则为： （ 1） 程序存储器与数据存储器地址重叠使用； （ 2） 外围扩展芯片与数据存储器统一编址。它不仅占用数据存储器地址单元，而且使用数据存储器的读 /写控制信号与读 /写指令。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 （ 3） 地址总线宽度为 16 位，片外程序存储器与数据存储器可直接寻址范围各为 64提供高 8 位地址（ 经外部锁存后提供低 8 位地址（ 7）。 由于外围芯片与数据存储器统一编址，因此，单片机的硬件设计中，数据存储器与外围芯片的地址译码较为复杂。可采用线选法和全地址译码方法。本设计中采用的是译码法。译码法是通过对几根高位地址线进行译码，由译码器的输出去控制各外围芯片的片选端。这种译码方式可以将地址空间划分成连续的若干块，分别对应各外围芯片，充分利用了存储空间。线选法是把单独的地址线接到外围芯片的片选端上，只要该地址线为低电平，就选中该芯片。线选法的优点 是硬件电路结构简单，但由于所用的片选线都是高地址线，它们的权值较大，地址空间没有充分利用，芯片之间的地址不连续。 031 单片机的定时器 /计数器 片机内部设有两个 16 位可编程的定时器 /计数器，即定时器 /计数器 1和 0，分别用 示。它由两个特殊功能寄存器 成。其中 模式 控制寄存器，主要用来设置定时器 /计数器的操作模式； 要用来控制定时器的启动与停止。两个 16 位的定时器 /计数器 1均可以分成 2个独立的 8位计数器即 们用于存定时或计数的初值。它们是一个加 1的计数器。 时器 /计数器模式控制寄存器 图 2方式控制寄存器格式及功能说明图 控位，用来控制定时器启动操作方式。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 当 时，定时器只由软件控制位 ，定时器启动开始工作；为 0时，定时器停止工作。 当 时，定时器的启动要由外部中断引脚和 有当外部中断引脚 1高时， 才能启动定时器工作。 /功能选择位。当 /时设置为定时器工作方式；计数脉冲由内部提供，计数周期等于机器周期。当 /设置为计数器工作方式，计数脉冲为外部引脚 1引入的外部脉冲信号。 作模式控制位， 2位可形成 4种编码，对应于 4种操作模式。 4种模式定义如下 表 ： 表 2作模式控制表 0 操 作 模 式 0 0 模式 0， 低 5 位和 8 位构成 13 位 计数器， 当于一个 5 位定时器 0 1 模式 1， 成 16 位计数器，操作 模式同上 但是无定时器 1 0 模式 2， 8 位自动重装载的定时器 /计数器，每当 计数器 出时， 内容重新装入 1 模式 3，对于定时器 0，它分成 2 个 8 位计数器； 对于 定时器 1，则停止计数 别为定时器 1和定时器 0溢出标志。 当定时器 计满产生溢出时，由硬件自动置“ 1”，并可申请中断。进入中断服务程序后，由硬件自动清 0。这两位也可作为程序查询的标志位，在查询方式下应由软件来清 0。 定时器 1 和定时器 0 的启动控制位。当由软件使 0 而停止定时器的工作。定时器启动时该位应置“ 1”。 外部中断 1 1外部中断 0 0中断请求标志位。 外部中断 1和外部中断 0的触发方式选择位。 0” 时为电平触发方式；设置为“ 1”时为边沿触发方式。 8031 单片机的中断 8031 中断系统包括中断源、中断允许寄存器 断优先级寄存器 断矢量等。 5 个中断源，包括两个外部中断源和三个内部中断源。分别为：外部中断请求 0（ 外部中断请求 1（ 内部定时器 0（ 内部定时器 1买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 （ 内部串行口。它们可以分为 2 个优先级，其中每一个中断源的优先级都可用程序排定。 5 个中断源能否得到响应，受允许中断寄存器 各位控制；它们的优先级分别由中断优先级寄存器 各位 确定；统一优先级内的各中断源同时要求中断时，还要靠内部的查询逻辑来确定响应的次序。不同的中断源有不同的中断矢量。 (1) 中断允许寄存器 ) 控制字 特殊功能寄存器中的地址为 的格式以及各位的功能说明如下： 图 2中断控制寄存器 式及功能说明图 （ 2） 断优先寄存器）控制字 图 2中断优先寄存器 式及功能说明图 (3) 同级中断优先级 中断源 中断优先级 1) 外部中断 0 最高 2) 定时器 /计数器 断 3) 外部中断 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 4) 定时器 /计数器 断 5) 串行口中断 6) 定时器 /计数器 断 最低 各中断源对应中断服务程序首地址如下： 中断源 入口地址 外中断 0 0003H 断 000中断 1 0013H 断 001 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 第 三章 8031 单片机最小应用系统设计 031 是片内无程序存储器的供应状态芯片，因此，其最小应用系统必须在片外扩展存储器。本设计使用的片外存储器为 外接程序存储器的地址线 提供， 0 口通过地址锁存器提供。 地址锁存器的锁存 信号为 令数据由 程序存储器的取指信号为 264 是 8静态随机存储器芯片。采用 艺制造，单一 +5V 供电，为28 脚双列直插式封装。 外接数据存储器的地址线 提供， 0 口通过地址锁存器提供。 次逼近式 8 位 A/D 转换器 8 路模拟输入的 8 位模数转换器，逐次逼近式 片， 28 线双列直插式封装。 芯片的主要部分是一个 8位逐次 比较式 A/D 转换器和 8位模拟转换电路。转换器以 8 个时钟周期的时间完成一位转换值，在 64 个脉冲后完成 8 位的转换，时钟由外电路提供，典型频率为 6408路模拟开关由 3位二进制信息控制，以完成对某一路模拟信号转换。转换得到的数字信号锁存在内部的输出锁存器中，由输出允许信号选通锁存器即可在输出线上得到转换结果数据。 1 主要特性 电源电压 5V 分辨率 8位 时钟频率 640换时间 100 未经调整误差 1/2拟量输入电压范围 0 5V 功耗 15文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 2内部结构 图 3片型逐次逼近式 A 部结构如图 3示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、 8 位开关树型 D 次逼近 寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。因此， 路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。输入输出与 3外部特性（引脚功能） 8 条引脚，采用双列直插式封装，如图 3面说明各引脚功能。 8路模拟量输入端。 228位数字量输出端。 3位地址输入线，用于选通 8路模拟输入中的一路。 址锁存允许信号，输入，高电平有效。 A 入，高电平有效。 A 出，当 A D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 据输出允许信号，输入，高电平有效。当 A 端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 图 3脚图 钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于 640 +）、 -）：基准电压。 源，单一 5V。 。 表 3809地址译码与通道的关系 地址 通的模拟通道 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 通道 0 通道 1 通道 2 通道 3 通道 4 通道 5 通道 6 通道 7 809通过引脚 , 路单边模拟输入电压。 位地址线 行锁存 ,然后由译码器选通 8路中的一路进行 A/址译码与对应通道的关系如表 (3示。 先输入 3位地址，并使 ，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通 8路模拟输入之一到比较器。 降沿启动 A 后 示转换正在进行。直到买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 A 示 A 果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当 出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 8031通过 74码器的输出端 5Y 和读、写控制线来控制转换器的模拟输 入通道地址锁存、启动和输出允许。 809 的时钟频率为 640换时间为 100，微机的时钟频率 5此系统时钟必须经分频器分频后接到 809 芯片的 脚上。 另外， 809 的 可在转换结束时发中断请求脉冲，若用中断输入数据的方式则可利用 线。 图 3809 与系统总线的连接 可编程并行接口 8255A 8255A 是 列微处理机的配套并行接口芯片，它可为 86 系列 外部设备之间提供并行输入 /输出 的通道。由于它是可编程的，可以通过软件来设置芯片的工作方式。所以，用 8255A 连接外部设备时，通常不用再附加外部电路，给使用者带来很大方便。 8255A 由以下几部分组成： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 输出断口 A， B， C 8255A 芯片内部包含 3 个 8 位端口，其中：端口 A 包含一个 8 位数据输出锁存 /缓冲存储器和一个 8 位数据输入锁存器；端口 B 包含一个 8 位数据输入 /输出、锁存 /缓冲存储器和一个 8 位数据输入缓冲存储器；端口 C 包含一个输入锁存 /缓冲存储器和一个输入缓冲存储器。必要时端口 C 可分为 2 个 4 位端口，分别与端口 A 和端口B 配合工作 ，通常将端口 A 和端口 B 定义位输入 /输出的数据端口，而端口 C 可作为状态或控制信息的传送端口。 和 B 组控制部件 端口 A 与端口 C 的高 4 位（ 成 A 组，由 A 组控制部件实现控制功能，端口 B 与端口 C 的低 4 位（ 由 B 组部件实现控制功能。他们各有一个控制单元，可接收来自读 /写控制部件的命令和 过数据总线（ 0）送来的控制字，并根据他们来定义各个端口的操作方式。 这是一个三态双向 8 位数据缓冲存储器，它是 8255A 与 间的数据接口。行输出命 令时，可将控制字或数据通过数据总线缓冲存储器传送给 8255A。行输入命令时， 8255A 可将状态信息或数据通过数据总线缓冲存储器向 此它时 8255A 之间交换信息的必经之路。 4 读 /写控制部件 这是 8255A 内部完成读 /写控制功能的部件，它能接收 控制命令，并根据它们向片内各功能部件发出操作命令。可接收的控制命令如下： （ 1） 片选信号。由 入，通常由端口的高位地址码（ 2）译码得到， 效，表示该 8255A 被选中。 （ 2） 读、写控制信号。由 入， 效，表示 8255A，应由 8255A 向 送数据或状态信息。 效，表示 8255A，应由 255A。 （ 3） 复位信号。由 入。 效时，清除 8255A 中所有控制字寄存器 内容，并将各端口置成输入方式。 （ 4） 端口选择信号。 0，选择端口 A； 1，选择端口 B； 0，选择端口 C； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 1，选择控制字寄存器。 由端口地址 相应的控制信号组合起来可定义各端口的操作方式如下表所示。 表 38255A 的读写操作控制 0 操作 0 0 0 1 0 端口 A 1 0 1 0 端口 B 0 0 1 0 端口 C 0 0 1 0 0 端口 A 0 1 1 0 0 端口 B 1 0 1 0 0 端口 C 1 1 1 0 0 控制寄存器 1 1 0 1 0 非法操作 1 1 0 数据总线浮空 1 未选该 8255A，数据总线浮空 5 8255A 芯片的控制字及其工作方式 8255A 中各端口可有三种基本工作方式：方式 0 基本输入 /输出方式；方式 1 选通输入 /输出方式；方式 2 双向传送方式。端口 A 可处于 3 种工作方式（方式 0， 1， 2），端口 B 只可处于两种方式（方式 0 和方式 1），端口 C 常常被分成高 4位和低 4 位两部分，可分别用来传送数据或控制信息。 用户可用软件来分别定义 3 个端口的 工作方式，可使用的控制字由定义工作方式控制字和置位 /复位控制字。 A 控制字 （ 1）定义工作方式控制字；格式如图所示。通过定义工作方式控制字可将 3 个端口分别定义为 3 种不同方式的组合，当将端口 A 定义为方式 1 或方式 2 或将端口 B 定义为方式 1 时，要求使用端口 C 的某些位作控制用，这时需要使用一个专门的置位 /复位控制字来对控制端口 C 的各位分别进行置位 /复位操作。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 图 38255A 工作方式控制字格式 （ 2）置位 /复位控制字：只对端口 C 有效，其使用格式如下图所示。 图 38255A 置位 /复位控制字格 式 B 工作方式 （ 1）工作方式 0：这是 8255A 中各端口的基本输入 /输出方式。适用于无条件传送和查询方式的接口电路。它只完成简单的并行输入 /输出操作， 从指定端口输入信息，也可向指定端口输出信息。如果 3 个端口均处于工作方式 0，则可由工作方式控制字定义 16 种工作方式的组合，这种情况下，工作方式控制字的具体格式应如下图所示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 图 38255A 定义工作方式 0 控制字格式 由控制字中 的不同取值可定义方式 0 的 16 种工作方式的组合，如表所示。 表 3方式 0 的工作状态组合 序 号 控 制 字 ， 口 A 端 口 C 高 4 位 （ 端 口 B 端 口 C 低 4 位 （ 1 1 0 0 0 0 0 0 0 输出 输出 输出 输出 2 1 0 0 0 0 0 0 1 输出 输出 输出 输入 3 1 0 0 0 0 0 1 0 输出 输出 输入 输出 4 1 0 0 0 0 0 1 1 输出 输出 输入 输入 5 1 0 0 0 1 0 0 0 输出 输入 输出 输出 6 1 0 0 0 1 0 0 1 输出 输入 输出 输入 7 1 0 0 0 1 0 1 0 输出 输入 输入 输出 8 1 0 0 0 1 0 1 1 输出 输入 输入 输入 9 1 0 0 1 0 0 0 0 输入 输出 输出 输出 10 1 0 0 1 0 0 0 1 输入 输出 输出 输入 11 1 0 0 1 0 0 1 0 输入 输出 输入 输出 12 1 0 0 1 0 0 1 1 输入 输出 输入 输入 13 1 0 0 1 1 0 0 0 输入 输入 输出 输出 14 1 0 0 1 1 0 0 1 输入 输入 输出 输入 15 1 0 0 1 1 0 1 0 输入 输入 输入 输出 16 1 0 0 1 1 0 1 1 输入 输入 输入 输入 这种情况下，端口 C 被分成 2 个 4 位端口，它们可分别被定义为输入或输出端口， 3 个端口之间交换数据可直接由 行 令来完成，而不买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 提供任何“握手”信息，适于用在各种同步并行传送系统中。 译码器 74过对 8031单片机的 74输出来控制各片选信号。 图 374 图 374引脚图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 表 33线 4功能表 八 D 锁存器 74统设计中需要有一个芯片完成对外部程序存储器低位字节的存储，我们选用74做这个地址锁存器。 它的外部引脚和内部功能框图如下 图 34部引脚排列图 图 34作原理框图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 图 34脚图 74所储器是透明的 D 型锁存器，即当允许端（ G ）是高电平时， Q 输出跟随数据 D 输入，当允许端（ G ）为低电平时，输出端将被锁存在已经建立起的数据电平上。在正常逻辑状态（高电平或低电平）或高阻状态，一个被缓冲的输出控制输入端，能用来置 8 个输出端为一个通常的逻辑状态（高或低逻辑电平）或者一个高阻抗状态，在高阻抗状态下输出既不能加载于总线，也不能驱动总线。真值表如下： 表 3741再触发单稳态多谐振荡器 74是 发的多谐振荡器，其特点是有三种方法控制输出脉冲的宽度，基本脉冲时间通过选择外部定时器电阻和电容值来确定，一旦触发，基本脉冲宽度可通过对门控低电平作用（ A）或高电平作用（ B）的输入端的触发使之延长，或直接清除方法使之缩小。在系统设计中，它与 555 定时器共同构成“看门狗”电路，延长高电平作用，使得系统正常复位，具体结构和原理在后面介绍。下面是 74引脚排列图和真值表： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 28 图 374部引脚排列图 表 374码表 555 定时器 555 定时器是一种多用途的单片集成电路，利用它能极方便的接成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以 555