毕业设计（论文）-基于8031单片机温度控制系统设计1.doc

i 基于 8031 单片机温度控制系统设计 摘 要 随着国民经济的发展，人们需要对各种加热炉、热处理炉、烘干箱温度进行 监测和控制。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优 点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量 和数量。 本设计以 mcs-51 单片机为基础，结合温度传感变送器、a/d 转换器、led 显 示器等，组成一个基于 mcs-51 系列中 8031 单片机的温度控制系统本设计，对 烘干箱的温度进行检查与控制。温度控制误差2。烘干时显示实时温度，显 示精确到 1。 关键词：单片机，烘干箱，温度控制，过程控制系统 ii base on 8031 singlechip temperature control system design abstract with the development of the national economy, there is a need for a riety of furnace ,heat treatment furnace, drying box temperature monitoring and control. single-chip computer to control not only has control of their convenience, simplicity and flexibility advantages, but also substantial increase in temperature was charged with technical indicators, which can greatly improve the quality and quantity of products. the mcs-51 design is based on single-chip, combined with temperature sensing transducer, a / d converter, led display and so on, based on the formation of a mcs- 51 series of 8031 single-chip temperature control system for the design, the temperature of the drying box to check and control. temperature control error 2 . display real-time temperature of drying, indicating accurate to 1 . key words: microcontroller, dry box, temperature control, process control system. 目 录 iii 前 言1 第 1 章 绪 论2 1.1 概述2 1.2 单片机技术简介2 1.2.1 单片机技术的发展2 1.2.2 单片机技术的应用3 第 2 章 元器件介绍5 2.1 单片机系统主机的选择5 2.1.1 单片机的主流系列及机型选择5 2.1.2 8031 单片机特点5 2.1.3 总线结构8 2.2 温度传感器9 2.3 2 e prom2864a 介绍10 2.4 adc0809 介绍12 2.4.1 adc0809 转换器及其接口电路12 2.4.2 adc0809 引脚介绍14 2.5 七段码 led 显示器16 2.5.1 led 数码管编码方式18 2.5.2 静态显示方式19 2.5.3 动态扫描显示方式19 第 3 章 系统硬件设计21 3.1 主机21 3.2 温度检测电路22 3.3 温度控制23 3.4 温度的设定23 3.5 温度显示电路24 3.6 报警电路24 3.7 电炉控制电路24 3.8 硬件原理图24 第 4 章 软件设计25 iv 4.1 工作流程25 4.2 功能模块25 4.3 资源分配25 4.4 功能软件设计26 4.4.1 主程序和中断服务子程序26 4.4.2 键盘管理模块28 4.4.3 显示模块31 4.4.4 温度检测模块32 4.4.5 温度控制模块34 4.4.6 温度越限报警模块35 总 结38 谢 辞39 参考文献40 附 图 1 前 言 在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的 主要被控参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们 都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用 单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大 幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。因此， 单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。 单片机是一种集 cpu、ram、rom、i/o 接口和中断系统等部分于一体的器件， 只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。因此，单片机广泛用 于现代工业控制中。 本论文侧重介绍“单片机温度控制系统”的软件设计及相关内容。论文的主 要内容包括：采样、滤波、键盘、led 显示和报警系统，加热控制系统，单片机 mcs-51 的开发以及系统应用软件开发等。作为控制系统中的一个典型实验设计， 单片机温度控制系统综合运用了微机原理、自动控制原理、模拟电子技术、数字 控制技术、键盘显示技术等诸多方面的知识，是对所学知识的一次综合测试。 2 第 1 章 绪 论 1.1 概述 随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种 最常见的过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。例如：在冶金工业、 化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、 热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制。然而，用常规的控制方法，潜力是有 限的，难以满足较高的性能要求。采用单片机来对它们进行控制不仅具有控制方 便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能 够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产 中经常会遇到的控制问题。 1.2 单片机技术简介 1.2.1 单片机技术的发展 所谓单片机是指在一个集成芯片中，集成微处理器、存储器、基本的 i/0 接 口以及定时/计数、通信部件，即在一个芯片上实现一台微型计算机的基本功能。 1970 年微型计算机研制成功之后，随着就出现了单片机(即单片微型计算机)。美 国 intel 公司 1971 年生产的 4 位单片机 4004 和 1972 年生产的雏形 8 位单片机 8008，特别是 1976 年 mcs-48 单片机问世以来，在短短的二十几年间，经历了四 次更新换代，其发展速度大约每二、丁三年要更新一代、集成度增加一倍、功能 翻一番。其发展速度之快、应用范围之广，己达到了惊人的地步。尽管日前单片 机的品种很多，但其中最具典型性的当数 intel 公司的 mcs-51 系列单片机。 mcs-51 是在 mcs-48 的基础上于 80 年代初发展起来的，虽然它仍然是 8 位的单 片机，但其功能有很大的增强。由于 philips, atmel, welbord, lg 等近百家 ic 制造商都主产 51 系列兼容产品，具有品种全、兼容性强、软硬件资料丰富等 特点。因此，mcs- 51 应用非常广泛，成为继 mcs-48 之后最重要的单片机品种。 直到现在 mcs-51 仍不失为单片机中的牡流机型。国内尤以 intel 的 mcs-51 系列 单片机应用最广。由于 8 位单片机的高性能价格比估计近十年内，8 位单片机仍 3 将是单片机中的主流机型。 1.2.2 单片机技术的应用 随着计算机技术的发展和在控制系统中的广泛应用，以及设备向小型化、智 能化发展，作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低廉、使用灵 活等优势，显示出很强的生命力。它和一般的集成电路相比有较好的抗干扰能力， 对环境的温度和湿度都有较好的适应性，可以在工业条件下稳定工作。且单片机 广泛地应用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，提高它们的测量速度和测量精 度，加强控制功能。如 mcs-51 系列单片机控制的“船舶航行状态自动记录仪” 、 “烟叶水分测试仪” 、 “智能超声波测厚仪”等。单片机也广泛地应用于实时控制 系统中，例如对下 sid 卜各种窑炉的温度、酸度、化学成分的测量和控制。将测 量技术、自动控制技术和单片机技术相结合，充分发挥其数据处理功能和实时控 制功能，使系统工作处于最佳状态，提高系统的生产效率和产品质量。从航空航 天、地质石油、冶金采矿、机械电子、轻工纺织等行业的分布系统与智能控制以 及机电一体化设备和产品，到邮电通信、日用设备和器械，单片机都发挥了巨大 作用。 其应用大致可分为以下儿方面: 1机电一体化设备的控制核心 机电一体化是机械设备发展的方向。单片机的出现促进了机电一体化技术的 发展，它作为机电产品的控制器，充分发挥其自身优点，大大强化了机器的功能， 提高了机器的自动化、智能化程度。最典型的机电产品机器人，每个关节或动作 部位都是个单片机控制系统。 2数据采集系统的现场采集单元 大型数据采集系统，要求数据采集的同步性和实时性要好。使用单片机作为 系统的前端采集单元，由主控计算机发出采集命令，再将采集到的数据逐一送到 主计算机中进行处理。如有些气象部门、油田采油部门以及电厂等均可采用这样 的系统。 3分布控制系统的前端控制器 在直接控制级的计算机分布控制系统(dcs)中，单片机作为过程控制中每一 分部操作或控制的控制器，进行数据采集、反馈计算、控制输出，并在上位机命 令的指挥下进行相应协调工作。 4 第 2 章 元器件介绍 2.1 单片机系统主机的选择 2.1.1 单片机的主流系列及机型选择 1intel 公司的 mcs-48(8 位机)：8 位 cpu，并行 i/o 口，8 位定时/计数器寻 址范围不大于 4k，且无串行口，属于初级单片机，功能小，易于控制。 2intel 公司的 mcs-51(8 位机)：多级中断处理系统，8 位定时/计数器。 ram,rom 寻址范围可达 64k 字节，且带有串行 i/o 口，此类单片机应用领域极 其广泛。且货源充足，其在国内的主流的地位有可能稳定一个相当时期。 3intel 公司的 mcs-96（16 位机)：多级中断处理系统。16 位定时/计数器。 并行 i/o 口扩展，且带有串行口，属于高档单片机，功能强大，性能稳定，是今 后单片机发展的主体方向。 因考虑频率的显示程序中需使用串行输出，而 mcs-48 系列无串行口，且寻 址范围过小，故不易实现产品的功能，mcs-51 系列单片机功能全面 ，可靠性高， 容易达到产品的性能指标，且货源充足，性能价格比较高。mcs-96 虽功能强大 ，但本次设计频率计软件对单片机性能要求较低，且 mcs-96 价格昂贵故 mcs- 51 系列能基本满足要求，是首要选择。 mcs-51 系列中又以 8031、8051、8751 为代表。它们之间最大的差别在于片 内 rom 的供应状态。在 8051 和 8751 中，片内有 4k 字节的 rom/eprom,而 8031 片内无 rom/eprom,故如选择 8031，片外必须扩展 eprom，由于 8031 相对 8051、8751 供应状态相对充足，且性价比较高，故本设计中选用 8031 单片 机作为控制芯片。 2.1.2 8031 单片机特点 8031 单片机采用 40 引脚双列直插封装（dip）形式，对于 cmos 单片机除 采用 dip 形式外，还采用方形封装工艺。mcs-51 单片机引脚及总线结构如图 2- 1 所示。 5 图 2-1 mcs-51 单片机引脚及总线结构 (a) 管脚图；(b)8031 引脚功能分类 由于受到引脚数目的限制，所以有一些引脚具有第二功能。在单片机的 40 条引脚中，有两条专用于主电源的引脚，两条外接晶体的引脚，四条控制和其它 电源复用引脚，32 条输入/输出引脚。下面分别说明这些引脚的名称和功能： 1主电源引脚：vcc 和 vss vcc（40 脚）：正常操作、对 eprom 编程和验证时接+5v 电源。 vss（20 脚）：接电源地。 2时钟电路引脚：xtal1 和 xtal2 xtal1（19 脚）：内部晶体振荡电路的反相放大器的输入端。使用内部振荡 电路 时接外部石英晶体和微调电容的一端；使用外部时钟时，该引脚接地 6 xtal2（18 脚）：内部晶体振荡电路的反相放大器的输出端。使用内部振荡 电路时，接外部石英晶体和微调电容的另一端；使用外部时钟时，该引脚用于输 入外部时钟脉冲。 3控制信号引脚： rst/vpd（9 脚） ，rst 为复位信号输入端，在该引脚上 保持两个机器周期（24 个部 ram 备用电源输入端。当主电源 vcc 一旦发生掉电 或电压降低到一定值时，可通过 vpd 是为单片机内部 ram 提供电源，以保护片 内 ram 中的信息不丢失，使主电源恢复后能继续正常运行。 4ale/ （30 脚）：地址锁存器使能输出/编程脉冲端。当 cpu 访问外部存 储器时 ale 的输出作为外部锁存地址的低位字节的控制信号，当不访问外部存 储器时，ale 端仍以 1/6 的时钟振荡频率固定地输出正脉冲。另外，在对 mcs8051 片内 eprom 编程（固化）时，此引脚用于输入编程脉冲。 5(29 脚)：程序存储允许输出。是片外部程序存储器 rom 的读选通信号。 从片外程序存储器取数时，每个机器周期内 激发两次（然后，当执行片外程序 存储器存取时， 在每次存取片外数据存储器时，有两个脉冲是不出现的） 。从内 程序存取时不激发 。 对 8031 而言，访问外部程序存储器时，将 pc 的十六位地址输出到 p2 口和 p0 口外部的地址寄存储器后， 产生负脉冲选通片外程序存储器。相应的存储单 元的指令字节送到 p0 口，供 8031 读取。 6vpp（31 脚）：外部访问允许/编程电源输入。当 端输入高电平时，cpu 执行程序。低 4kb（0000h0fffh）地址范围内，访问片内程序存储器，在程 序计数器 pc 的值超过 4kb 地址时，将自动转向执行片外程序存储器的程序。当 ea 输入低电平时，cpu 仅访问片外程序存储器。 7输入/输出（i/o）引脚:p0，p1，p2 和 p3。 p0 口（p0.0p0.7）：第一功能是作 8 位漏极开路型的双向 i/o 端口；第二 功能是在访问外部存储器时，分时作低 8 位地址总线和 8 位数据总线使用。在对 8031 片内 eprom 进行编程和效验时，p0 口用于传送低 8 位地址和编程代码。 p0 口每位都能驱动 8 个 lsttl 负载。 p1 口（p1.0p1.7）：作内部带上拉电阻的 8 位准双向 i/o 口线。p1 口每位 能驱动 4 个 lsttl 负载。 p2 口（p2.0p2.7）：第一功能是作内部带上拉电阻的 8 位准双向 i/o 端口； 第二功能是在访问外部存储器时，作高 8 位地址总线。在对 8031 片内 eprom 7 进行编程和效时,p2.7、p2.6 用于操作方式控制，p2.3p2.0 接收高 4 位地址 （4kb eprom 需 12 位地址 p2 口每位能驱动 4 个 lsttl 负载。 p3 口（p3.0p3.7）：p3 口是 8 位准双向 i/o 端口，它是一个复用功能口。 作为第一功能 使用时，为普通 i/o 口，作为第二功能使用时，各引脚的定义如表 2-1。 表 2-1 p3 口各线的第二功能表 p3 口特殊功能说明 p3.0rxd 串行输入口 p3.1txd 串行输出口 p3.2 外部中断 0 请求输入线 p3.3 外部中断 1 请求输入线 p3.4t0 定时器/计数器 0 外部计数脉冲输 入线 p3.5t1 定时器/计数器 1 外部计数脉冲输 入线 p3.6 外部数据存储器写脉冲输出线 p3.7 外部数据存储读脉冲输出线 2.1.3 总线结构 1地址总线：地址总线宽度为 16 位。 2数据总线：总线宽度为 8 位，由 p0 口提供 p0.0p0.7。 3控制总线：由 p3 口第二功能状态和 4 根独立控制线组成。 主要性能： 内部程序存储器：4kb 内部数据存储器：128b 外部程序存储器：可扩展到 64kb。 外部数据存储器：可扩展到 64kb。 并行口输入/输出线：32 根（4 个端口，每个端口 8 根） 。 定时/计数器：2 个 16 位可编程的定时计数器。 8 串行口：全双工，二根。 寄存器区：在内部数据存储器的 128kb 中划出一部分作为寄存器区，分为四 个区，每个区 8 个通用寄存器。 中断源：5 个中断源，2 个优先级别。 布尔处理机：即位处理机，对某些单元的某位做单独处理 指令系统（系统时钟为 12mhz 时）：大部分指令执行时间为 1us；少部分指 令执行时间为 2us; 只有乘、除指令的执行时间为 4us。 2.2 温度传感器 在本次的设计中，我所采用的是热电阻。热电阻测温的基础是大多数金属导 体的电阻率温度升高而增大，具有正的温度系数。在工业上广泛应用的热电阻温 度计一般用来测量-200+500范围的温度，随着科学技术的发展热电阻温度计 的测量范围低温端可达 1k 左右，高温端可测到 1000。热电阻温度计的特点是 精度高，适宜于测低温。在 560以下的温度测量时，它的输出信号比热电偶容 易测量。 （1）纯金属是热电阻的主要制造材料，热电阻的材料应具有以下的特性： 电阻温度系数要大而且稳定，电阻值与温度之间应具有良好的线性 关系。 电阻率高，热容量小，反应速度快。 材料的复现性和工艺性好，价格低。 在测温范围内化学物理特性稳定。 （2）铂电阻 目前，在工业中应用最广的铂和铜，并已制作成标准温热电阻。铂电阻的特 点是精度高，稳定性好，性能可靠。铂在氧化性气氛中，甚至在高温下的物理、 化学性质都非常稳定。因此铂被公认为是目前制造热电阻的最好材料。铂电阻与 温度之间的关系接近于线性，在 0630.74范围内可用下式表示:rt=r0(1+at+bt2) 。在-1900范围内为 rt=r0(1+at+bt2+ct3)。该式中，r0、rt 为温度 0 时 铂电阻的电阻值，t 为任意温度，a、b、c 为温度系数，由实验确定， a=3.9684*10-3/，b=-5.847*10-7/，c=-4.22*10-12/。由上面的两个式子 可以看出，当 r0 值不同时，在同样的温度下，其 rt 值也不同。目前国内统一设 9 计的一般工业用标准铂电阻值 r0 有 100 欧和 500 欧两种，并将电阻值 rt 与温度 t 的相应关系统一列成表格称其为铂电阻的分度表，分度号分别用 pt100 和 pt500 表示。 铂电阻在常用的热电阻中准确度最高，国际温标 its-90 中还规定，将具有特 殊构造的铂电阻作为 13.5033k-961.78标准温度计来使用。铂电阻广泛应用于- 200850范围内的温度测量，工业中通常在 600以下。 2.3 2864a 介绍 2 e prom 电擦除电可编程只读存储器是近年来被广泛应用的一种新产品。其 2 e prom 优点是能使 cpu 在线修改其中的数据，并可在断电情况下保存数据，集 eprom 和 ram 功能一体。 intel2864a 是 8k8 位，单5v 供电，最大工作电流为 140ma， 2 e prom 维持电流 60ma，其 24 脚的管脚及原理图见图 2-2。由于片内设有编程所需的高 压脉冲产生电路，因此无需外加编程电源和写入脉冲。 图 2-2 2864a 管脚及原理框图 (a) 管脚；(b) 原理图 2864a 有 4 种工作方式，如表 2-2 所示。 10 表 2-2 2864a 工作方式 控 制 脚 方 式 ceoewe i/i/ 0 o 7 o 读 出llh输出信息 写 入lhl数据输出 维 持hxx高 阻 禁止写xlx 禁止写xxh 1维持和读出方式：2864a 的维持和读出方式与普通 eprom 完全相同。 2写入方式：2864a 提供了两种数据写入操作方式，即字节写入和页面写 入。 3数据查询方式：数据查询方式是指用软件来检测写操作中的“页存储” 周期是否完成。在“页存储”期间，如进行写操作，读出的是最后写入的字节， 若芯片的转储工作未完成，则读出数据的高位是原来写入字节最高位的反码，据 此，cpu 可判断芯片的编程是否结束。2846a 与 8031 的接口电路如图 2-3 所示。 11 图 2-3 2864a 与 8031 的接口电路 2.4 adc0809 介绍 a/d 转换电路很多,选择 a/d 转换器件主要从速度.精度和蔼价格等方面行考 虑,根据 a/d 转换器的工作原理，可以分为下面的三种类型： 并行 a/d 变换器：速度高，价格也很昂贵，用于高速（如视频处理场合） 。 逐次逼近型 a/d 转换器：精度速度价格方面比较折衷，是最常用的一种 a/d 转换器。 双积分型 a/d 转换器：精度高，抗干扰能力強，价格低，但是速度慢，常 用于測量仪表等场合。 2.4.1 adc0809 转换器及其接口电路 adc0809 是 8 位 cmos 逐次逼近式 a/d 转换器。内部有 8 路模拟量输入通 道和 8 位数字量输出的 a/d 转换器，它是美国国家半导体公司的产品，是目前 国内最广泛的 8 位通用的 a/d 转换的芯片。启动信号为脉冲启动方式，最大可 调误差为1lsb。adc0809 内部设有时钟电路，故 clk 时钟需由外部输入。其 内部结构图如下图 2-4 所示。 12 图 2-4 adc0809 的内部结构 片内带有锁存功能的 8 路模拟多路开关，可对 8 路输入模拟信号分时转换， 具有多路开关的地址译码和锁存电路、8 位 a/d 转换器和三态输出锁存器等。 在时钟脉冲的同步下,控制逻辑先使 n 位寄存器的 d7 位置 1(其余位为 0),此 时该寄存器输出的内容为 80h,此值经 dac 转换为模拟量输出 vn,与待转换的模 拟输入信号 vin 相比较,若 vin 大于等于 vn,则比较器输出为 1.于是在时钟脉冲 的同步下,保留 d7=1,并使下一位 d6=1,所得新值(c0h)再经 dac 转换得到新的 vn,再与 vin 比较,重复前述过程.反之,若使 d7=1 后,经比较,若 vin 小于 vn,则使 d7=0,d6=1,所得新值 vn 再与 vin 比较,重复前述过程.依次类推,从 d7 到 d0 都 比较完毕,转换便结束.转换结束时,控制逻辑使 eoc 变为高电平,表示 a/d 转换结, 此时的 d7d0 即为对应于模拟输入信号 vin 的数字量。如图 2-5 所示 adc0809 与 8031 的接口电路。 图 2-5 adc0809 与 8031 的接口电路 13 2.4.2 adc0809 引脚介绍 adc0809 采用双列直插式封装，共有 28 条引脚，如 2-6 图所示。 图 2-6 adc0809 引脚图 1. in0-in7 in0in7 为 8 路模拟电压输入线，用于输入被转换的模拟电压 2. adda，addb，addc 三位地址输入端。八路模拟信号转换选择同由 abc 决定。a 为低位，c 为 高位。 a、b、c 三位地址的输入与 8 路通道的对应关系如下: 表 2-3 a、b、c 三位地址的输入与 8 路通道的对应关系 abc 三位地址的输入与 8 路通道的对应关系 c00001111地 址 编 b00110011 14 码a01010101 选中通道in0in1in2in3in4in5in6in7 3. clk 外部时钟输入端，时钟频率高，a/d 转换速度快。允许范围为 10- 1280khz，典型值为 640khz，此时，a/d 转换时间为 10us。通常由 mcs-51 型 单片机 ale 端直接或分频后与其相连。当 mcs-51 型单片机无读写外，ram 操 作时，ale 信号固定为 cpu 时钟频率的 1/6，若单片机外接的晶振为 6mhz，则 1/6 为 1mhz，a/d 转换时间为 64us。 4. d0-d7 数字量输出端，a/d 转换的结果由这几个端口输出。 5. oe a/d 转换结果输出允许控制端，当 oe 端为高电平时，允许将 a/d 转换结果 从 d0-d7 端输出。通常由 mcs-51 型单片机的 rd 端和 adc0809 片选端（例如 p2.0）,通过或非门与 adc0809 的 oe 端相连接。当 dptr 为 feffh，且执行 “movx a，dptr” 指令后，rd 和 p2.0 均有效，或非后产生高电平，使 adc0809 的 oe 端有效，adc0809 将 a/d 转换的结果送入数据总线 p0 口，cpu 在读入中。 6. ale 地址锁存允许信号。八路模拟通道地址由 a，b，c 输入在 adc0809 的 ale 信号有效时，将该八路地址锁存。 7. start 启动 a/d 转换信号。当 start 端输入一个正脉冲时，立即启动 adc0809 进行 a/d 转换。start 端与 ale 端连在一起，由 msc-51 型单片机 wr 和 adc0809 片选端（例如 p2.0） 。通过或非门连接，当 dptr 为 fef8h 时，执行 “movx dptr,a”指令后，将启动 adc0809 模拟通道 0 的 a/d 转换。 fef8hfeffh 分别为八路模拟输入通道的地址。执行 movx 写指令，并非真的 将 a 中的内容写进 adc0809 中，adc0809 中没有一个寄存器，能容纳的 a 中 的内容。adc0809 的输入通道是 in0in7，输出通道是 d0d7，因此，执行： “movx dptr,a”指令与 a 中内容无关，但 dptr 地址应指向当前 a/d 的 通道地址。 15 8. eoc a/d 转换结束信号。当 adc0809 启动 a/d 转换后，eoc 输出低电平，转换 结束后，eoc 输 出高电平，表示可以读取 a/d 转换的结果。该信号取反后若与 mcs-51 型单片机引脚 int0 或 int1 连接，可引发 cpu 中断，在中断服务程序 中读 a/d 转换的数字信号，若与 mcs-51 型单片机两个中断源已用完，则 eoc 也可与 p1 口或 p3 口的一条端线相连，不采用中断方式，采用查询方式，查得 eoc 为高电平后，再读入 a/d 转换的值。 9. vref+，vref- 正负基准电压输入端。正基准电压的典型值为+5v，可与电源电压+5v 相连， 但电源电压往往有一定的波动，将影响 a/d 转换的精度。因此，精度要求较高时， 可用高稳定基准电源输入。当模拟信号电压较低时，基准电压也可取低于 5v 的 数值。 10. vcc，gnd vcc，gnd：正电源电压端和地端。 2.5 七段码 led 显示器 led 数码管是由发光二极管作为显示字段的数码型显示器件。图 2-7(a)为 0.5inled 数码管的外形和引脚图，其中七只发光二极管分别对应 ag 笔段构成 八字形另一只发光二极管 dp 作为小数点。因此这种 led 显示器称为七段数码管 或八段数数码。 led 数码管按电路中的连接方式可以分为共阴型和共阳型两大类。共阳型是 将各段发光二极管的正极连在一起，作为公共端 com，公共端 com 接高电平， ag、dp 各笔段通过限流电阻接控制端。某笔段控制端低电平时，该笔段发光， 高电平时不发光。控制某几段笔段发光，就能显示出某个数码或字符。led 的共 阴极和共阳极的结构图如图 2-7(a) 、(b)、(c) 所示。 16 (a) (b) (c) 图 2-7 7 段 led 数码显示器 (a)符号和引脚；(b)共阴极；(c)共阳极 led 数码管按其外形尺寸有多种形式，使用较多的是 0.5in 和 0.8in；按显示 颜色也有多种形式，主要有红色和绿色；按亮度强弱可分为高亮和普亮，指通过 同样的电流显示亮度不一样，这是因发光二极管的材料不一样而引起的。 led 数码管的使用与发光二极管相同，根据其材料不同正向压降一般为 1.52v 额定电流为 10ma，最大电流为 40ma。静态显示时取 10ma 为宜，动态 扫描显示可加大，可脉冲电流，但一般不超过 40ma。 2.5.1 led 数码管编码方式 当 led 数码管与单片机相连时，一般将 led 数码管的各笔段引脚 a、b、g、dp 按某一顺序接到 mcs51 型单片机某一个并行 i/o 口 d0、d1、d7，当该 i/o 口输出某一特定数据时，就能使 led 数码管显示出 某个字符。例如要使共阳极 led 数码管显示“0” ，则 abcdef 各笔段引脚为低电 平，g 和 dp 为高电平，如 2-4 表所示。 表 2-4 共阳极 led 数码管显示数字“0”时各管段编码 cd7 d6d5d4d3d2d1d0 字段 码 显示 数 dpgfedcba 11000000c0h0 17 c0h 称为共阳 lcd 数码管显示“0”的字段码，不计小数点的字段码称为七 段码，包括小数点的字段称为八段码。 led 数码管编码方式按小数点计否可分为七段码和八段码；按共阴共阳可分 为共阴字段码和共阳字段码，不计小数点的共阴字段码与共阳字段码互为反码； 按 a、b、g、dp 编码顺序是高位在前，还是低位在前，又可分为顺序字段码 和逆序字段码。甚至在某些特殊情况下将 a、b、g、dp 顺序打乱编码。下表 2-5 为共阴和共阳 led 数码管几种八段编码表。 表 2-5 共阴和共阳 led 数码管几种八段编码 共阴顺序小数点暗共阴逆序小数点暗 dp g f e d c b a16 进制a b c d e f g dp16 进制 共阳顺序 小数点亮 共阳顺序 小数点暗 00 0 1 1 1 1 1 13fh1 1 1 1 1 1 0 0fch40hc0 h 10 0 0 0 0 1 1 006h0 1 1 0 0 0 0 0 60h79hf9 h 20 1 0 1 1 0 1 15bh1 1 0 1 1 0 1 0dah 24ha4 h 30 1 0 0 1 1 1 14fh1 1 1 1 0 0 1 0f2h30hb0 h 40 1 1 0 0 1 1 066h0 1 1 0 0 1 1 066h19 h99 h 50 1 1 0 1 1 0 16dh1 0 1 1 0 1 1 0b6h12 h92 h 60 1 1 1 1 1 0 17dh1 0 1 1 1 1 1 0beh02 h82 h 70 0 0 0 0 1 1 107h1 1 1 0 0 0 0 0e0h78 hf8 h 80 1 1 1 1 1 1 17fh1 1 1 1 1 1 1 0feh00 h80 h 90 1 1 0 1 1 1 16fh1 1 1 1 0 1 1 0f6h10 h90 h led 数码管显示电路在单片机应用系统中可分为静态显示方式和动态显示方 式。 2.5.2 静态显示方式 此时，每一位显示器的字段需要一个 8 位 i/o 口控制，而且该 i/o 口须有锁 存功能，n 位显示器就需要 n 个 8 位 i/o 口，公共端可直接接+5v（共阳）或接 18 地（共阴） 。显示时，每一位字段码分别从 i/o 控制口输出，保持不变直至 cpu 刷新显示为止。 2.5.3 动态扫描显示方式 当要求显示位数较多时，为了简化电路、降低硬件成本，通常采用动态扫描 显示电路。所谓动态扫描显示电路是将显示各位的所有相同字段线连在一起，每 一位的 a 段连在一起，b 段连在一起g 段连在一起，共 8 段，由一个 8 位 i/o 口 控制，而每一位的公共端（共阳或共阴 com）由另一个 i/o 口控制，如图 7 所示 这种连接方式由于将多位字段线连在一起，当输出字段码时，由于多门同时选通， 每一位将显示相同的内容。因此，要想显示不同的内容。必须采取轮流显示的方 式。即在某一瞬间时，只让某一位的字位线处于选通状态，其他各位的字位线处 于开断状态，同时字段线上输出这一位相应要显示字符的字段码。在这一瞬时， 只有这一位在显示，其他几位暗。同样在下一瞬时，单独显示下一样，这样依次 轮流显示，循环扫描。由于人的视觉滞留效应，人们看到的是多位同时稳定显示。 19 第 3 章 系统硬件设计 系统的硬件电路包括主机、温度检测、温度控制、人机对话（键盘/显示/报 警）4 个主要部分。下面对各部分电路分述如下。 3.