裝配圖供水管道恒壓智能控制系統(tǒng)設計(論文+DWG圖紙+開題報告+外文翻譯+文獻綜述)

裝配圖供水管道恒壓智能控制系統(tǒng)設計(論文+DWG圖紙+開題報告+外文翻譯+文獻綜述),裝配,供水,管道,智能,控制系統(tǒng),設計,論文,dwg,圖紙,開題,報告,講演,呈文,外文,翻譯,文獻,綜述 浙江工業(yè)大學浙西分校畢業(yè)設計（論文）課題名稱：單片機控制的智能型自動名茶炒制機學生姓名：鄭雪君 系 （部）：信息與電子工程系 專業(yè)班級：04工自(1)班 指導教師：黃云龍、朱秋琴、廖東進 職 稱：副教授、 助教、 助教 2007年 6 月 1 日摘 要 本文根據(jù)傳統(tǒng)炒茶工藝中存在的不足和缺點，將單片機控制技術應用于炒茶工藝中，實現(xiàn)單片機控制的智能化炒茶。該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)炒茶工藝中耗時長、對人員炒茶技術要求高、無法大規(guī)模生產(chǎn)等缺點。本機械將單片機的體積小、功耗低、價格低、品種規(guī)格系列化、硬件具有廣泛的通用性、有專門的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點結合起來，對制茶機的炒制方法跟對炒鍋溫度的控制結合在一起，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)。 本文根據(jù)熱電偶測溫再經(jīng)過放大器放大后把模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳送給單片機，數(shù)字量經(jīng)單片機內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)的比較再經(jīng)過光電隔離再控制可控硅進行對溫度的控制。本設計以8031單片機為主體的控制系統(tǒng)構成一個能進行較復雜的數(shù)據(jù)處理和復雜控制功能的智能控制器，使其既可與微機配合構成控制系統(tǒng)，又可作為一個獨立的單片機控制系統(tǒng)，具有較高的靈活性和可靠性。單片機根據(jù)輸入的各種命令，進行智能算法得到控制值，輸出脈沖觸發(fā)信號，通過過零觸發(fā)電路驅(qū)動雙向可控硅，從而加熱電爐。關鍵字:溫度控制,熱電偶傳感器，A/D轉(zhuǎn)換器，單片機AbstractThis article according to the traditional tea to fry the insufficiencyand the shortcoming which in the system craft exists, applies themonolithic integrated circuit control technology to the tea fries inthe system craft, realizes intellectualized tea trillion system whichthe monolithic integrated circuit controls. This system solved thetraditional tea to fry long in the system craft consumed when to thepersonnel tea fries the system specification to be high, to be unableshortcoming and so on large scale production. This machinery the monolithic integrated circuit volume small, thepower loss low, the price is low, the variety specification seriation,the hardware has the widespread versatility, has merit and so onspecial development system unifies, fries the system method to thesystem tea machine with to the wok temperature control to unify intogether, has realized the automated production. This article according to the thermo-element to measure warm enlargesagain after the amplifier, the simulation quantity transforms thedigital signal after the A/D switch to transmit gives the monolithicintegrated circuit, the digital quantity after the monolithicintegrated circuit interior stored datum comparison, again passesthrough the photoelectricity isolation, thus controls thesilicon-controlled rectifier to carry on the temperature the control.This design constitutes take 8,031 monolithic integrated circuits asthe main body control system to be able to carry on the more complexdata processing and the plurality of controls function intelligentcontroller, causes its both to be possible with the microcomputercoordination constitution control system, and may take an independentmonolithic integrated circuit control system, has a higher flexibilityand the reliability. The monolithic integrated circuit basis inputseach kind of order, carries on the intelligent algorithm to obtain thecontrol value, the output pulse trigger pip, has triggered theelectric circuit through zero to actuate the bidirectionalsilicon-controlled rectifier, thus heats up the electric stove.Essential character: Temperature control, thermocouple sensor, A/Dswitch, monolithic integrated circuit目 錄摘 要1ABSTRACT2第1章 緒論3第2章 方案論證比較設計72.1 單片機概述72.1.1 硬件72.1.2 軟件72.2 步進電機的工作原理82.3 步進電機工作方式的選擇92.3.1 控制步進電機換向順序102.3.2 控制步進電機的轉(zhuǎn)向102.3.3 控制步進電機的速度102.4 單片機控制步進電機的設計思路102.5 設計的要求10第3章 控制系統(tǒng)的硬件電路設計123.1 SPCE061A的介紹123.1.1 性能123.1.2 結構133.1.3芯片的引腳排列和說明133.1.4 SPCE061A單片機硬件結構143.1.5 NspTM的核心結構163.1.6寄存器組173.2步進電機的選擇183.3 步進電機的驅(qū)動電路設計183.3.1多個功率放大器件驅(qū)動電機183.3.2 L298N芯片驅(qū)動電機183.4數(shù)碼管顯示電路的設計203.4.1串行接法203.4.2并行接法203.5 4X4鍵盤電路的設計21第4章 控制系統(tǒng)的軟件電路設計234.1 控制脈沖的產(chǎn)生234.2 步進電機的旋轉(zhuǎn)方向和時序脈沖的關系244.3 步數(shù)的確定254.4 步進電機的變速控制274.5 雙機通訊的程序設計137結 論42參考文獻43致 謝 44附錄45第一章 緒 論1.1引言在我國現(xiàn)有的炒茶機的各種機型中很難找到技術含量高、特別是可以實現(xiàn)自動化加工、連續(xù)化生產(chǎn)的機械產(chǎn)品的不足與缺點，本機械將單片機的體積小、功耗低、價格低、品種規(guī)格系列化、硬件具有廣泛的通用性、有專門的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點結合起來，對制茶機的炒制方法跟對炒鍋溫度的控制結合在一起，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)。本文根據(jù)傳統(tǒng)炒茶工藝中存在的不足和缺點，將單片機控制技術應用于炒茶工藝中，實現(xiàn)單片機控制的智能化炒茶。該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)炒茶工藝中耗時長、對人員炒茶技術要求高、無法大規(guī)模生產(chǎn)等缺點。通過生產(chǎn)新型機械和對舊機械的技術改造使制茶機能實現(xiàn)茶機的連續(xù)化、自動化生產(chǎn)。1.2機械制茶機的現(xiàn)狀據(jù)估算，目前全國70%以上的茶己全部或部分使用機器炒制，自20世紀60年代出現(xiàn)炒茶機械化以來，各種殺青機、理條機、烘干機均有快速發(fā)展，各種機器的加工質(zhì)量在各自相應的工序中能達到甚至趕超手工炒茶相應工序中的質(zhì)量，但是每種機器只能完成一道或兩道土序，因此加工效率較低;20世紀90年代以來研制的多功能炒茶制機，如6CDM-42型多功能機集殺青、理條、壓扁、輝干于一體，大大提高了炒茶的加工效率，但各工序之間是脫節(jié)的，即不能進行流水線生產(chǎn)。近年試制的電腦控制型龍井茶炒制機將土藝參數(shù)貯存于控制器中，對龍井茶加土過程中的溫度、時間、轉(zhuǎn)速及加壓、停機等動作進行了自動控制，實現(xiàn)了龍井茶青鍋與輝鍋的自動化加工，進一步提高了加工效率，但是，受該系統(tǒng)中多功能機結構的限制，并沒有實現(xiàn)流水線生產(chǎn)。因此，為了進一步提高炒茶制機的自動化水平，實現(xiàn)炒茶的流水線生產(chǎn)，迫切需要研制適用于連續(xù)加工的多功能炒茶機1.3 單片機技術現(xiàn)狀單片機可應用于電話機、尋呼機、對講機等電信設備，電視機、錄像機、攝像機、VCD機、洗衣機等家用電器，電子玩具，計算機外圍設備，辦公自動化設備，工業(yè)控制設備、儀器儀表，軍用設備等等。有人這樣說:“凡是能想到的地方，單片機都可以用得上”，這并不夸張。全世界單片機的年產(chǎn)量數(shù)以億計，應用范圍十分廣闊，許多科技期刊還專門開辟了單片機專欄。 單片機應用的意義不僅僅限于它的廣闊范圍以及所帶來的經(jīng)濟效益，更重要的還在于從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。以前，必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在已能使用單片機通過軟件方法實現(xiàn)了。這種以軟件取代硬件并能提高系統(tǒng)性能的控制技術稱之為微控制技術。微控制技術標志著一種全新概念，隨著單片機的推廣普及，微控制技術必將不斷發(fā)展和日趨完善，而單片機的應用必將更加深入、更加廣泛。 目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。下面是單片機的主要發(fā)展趨勢: (1)CMOS化 (2)低功耗化 (3)低電壓化 (4)大容量化 (5)高性能化 (6)外圍電路內(nèi)裝化串行擴展技術 在很長一段時間里，通用型單片機通過三總線結構擴展外圍器件成為單片機應用的主流結構。隨著低價位OTP（One Time Programble）及各種類型片內(nèi)程序存儲器的發(fā)展，加之處圍接口不斷進入片內(nèi)，推動了單片機“單片”應用結構的發(fā)展。特別是I C、SPI等串行總線的引入，可以使單片機的引腳設計得更少，單片機系統(tǒng)結構更加簡化及規(guī)范化。 隨著半導體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機的集成度將更高、體積將更小、功能將列強。在單片機家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司將其MCS 51系列中的80C51內(nèi)核使用權以專利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名IC制造廠商，如Philips、 NEC、Atmel、AMD、華邦等，這些公司都在保持與80C51單片機兼容的基礎上改善了80C51的許多特性。這樣，80C51就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為80C51系列。80C51單片機已成為單片機發(fā)展的主流。專家認為，雖然世界上的MCU品種繁多，功能各異，開發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明，80C51可能最終形成事實上的標準MCU芯片。 我國在80年代初就開始引進了單片機，在資金嚴重不足的情況下，自行研制了開發(fā)工具和應用軟件，根據(jù)我國的實際生產(chǎn)需要和借鑒國外單片機應用實例，逐步在我國開展了單片機的應用工作，現(xiàn)在各行各業(yè)都可看到單片機應用的蹤跡。 與世界的單片機發(fā)展，應用情況相比，我國處于相當落后的狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計，1995年我國單片機產(chǎn)品的實際產(chǎn)量僅為1000萬片，占世界產(chǎn)量的百分之幾，人均單片機的擁有量還不足一片。從單片機使用角度看，我國單片機使用面雖廣，但是使用的批量也僅集中在空調(diào)，洗衣機及電飯煲等家用電器中?？梢娢覈膯纹瑱C市場很大，尤其在智能儀表和智能傳感器，通訊，測控網(wǎng)絡和現(xiàn)場總線，農(nóng)用單片機以及智能IC卡等方面都有著廣闊的前景，可以大大拓簾單片機應用領域1.3.1單片機在機械控制中的發(fā)展狀況電機是與電能的生產(chǎn)、傳輸和使用有著密切關系的電磁機構。在日常生活中，電機的使用隨處可見，比如:在很多場合大量使用各種電動機作為原動機，用以拖動各種機械設備;在軍事、信息和各種自動控制系統(tǒng)中，使用大量的控制電機，作為檢測、執(zhí)行和計算等元件。電機運動控制技術以電力半導體變流器件的應用為基礎、以電動機為控制對象、以自動控制理論為指導、以電子技術和微處理器控制及計算機輔助設計(CAD)為手段，并且與檢測技術和數(shù)據(jù)通信技術相結合，構成一門具有相對獨立性的科學技術。在生產(chǎn)設備和過程自動化中發(fā)揮著日益重要的作用。真正意義上的電機運動控制系統(tǒng)是在20世紀30年代出現(xiàn)的，當時是晶閘管、引燃管，而后是磁放大器、磁飽和電抗器作為靜止變流器，形成了新一代電機運動控制系統(tǒng)。隨著新型電力電子器件、自動控制理論以及微處理器技術的發(fā)展，電機運動控制系統(tǒng)發(fā)生了巨大的變革。到了21世紀的今天，電機運動控制系統(tǒng)的技術水平更是提高到了一個新的高度，無論是應用的廣泛程度，還是研究的深入程度都是過去人們想象不到的。1.3.2單片機在溫度控制中的應用單片機在電子產(chǎn)品中的應用已經(jīng)越來越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了溫度檢測和溫度控制。隨著溫度控制器應用范圍的日益廣泛和多樣性，各種適用于不同場合的智能溫度控制器應運而生。在科研、生產(chǎn)中，常常需要對某些系統(tǒng)進行溫度的監(jiān)測和控制。需檢測和控制的溫度系統(tǒng)一旦確定，其熱慣性大小和散熱等各項硬件條件就確定了。這時，影響系統(tǒng)熱平衡的因素主要有：系統(tǒng)溫度T、設定溫度Ta、系統(tǒng)周圍的環(huán)境溫度Ts 以及加熱方式和調(diào)節(jié)方法。目前已有的實現(xiàn)溫控的方法有很多種，如：油浴恒溫法、比例式、積分式及其組合的調(diào)節(jié)方法等等，其中有的方法達到熱平衡需要的時間很長，但是其控溫精度很高，而有的是達到熱平衡的時間短，但其控溫精度卻不夠高。1.4熱傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀溫度是一個基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關。溫度傳感器是最早開發(fā)，應用最廣的一類傳感器。根據(jù)美國儀器學會的調(diào)查，1990年，溫度傳感器的市場份額大大超過了其他的傳感器。從17世紀初伽利略發(fā)明溫度計開始，人們開始利用溫度進行測量。真正把溫度變成電信號的傳感器是1821年由德國物理學家賽貝發(fā)明的，這就是后來的熱電偶傳感器。五十年以后，另一位德國人西門子發(fā)明了鉑電阻溫度計。在半導體技術的支持下，本世紀相繼開發(fā)了半導體熱電偶傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律，相繼開發(fā)了聲學溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。溫度傳感器是檢測溫度的器件，其種類最多，應用最廣，發(fā)展最快。眾所周知，日常使用的材料及電子元件大部分特性都隨溫度而變化。最常用的熱電阻和熱電偶兩類產(chǎn)品。1.5 課題來源，研究內(nèi)容及研究結果1.6 畢業(yè)設計任務 第二章 單片機對炒茶過程的控制及各部分參數(shù)要求2.1 炒茶的總體過程及框圖 鮮葉攤放6-8h分篩青鍋8min使茶葉脫水攤涼回潮回潮40-60 min輝鍋4-6min使茶葉定色型微波加熱使茶葉水份符合標準圖（1）炒茶過程的框圖2.2炒茶各環(huán)節(jié)的參數(shù)要求2.2.1鮮葉攤放一般鮮葉攤放厚度3-6 cm,攤放6-8h,至手感捏葉有自然彈性，不粘手不戳手，含水量68%一70%時炒制。2.2.2 青鍋炒制機，投葉爐膛溫度一般在240(相當于鍋體120左右)，將鮮葉快速均勻地投入鍋中，可聽到“喳喳.”響聲。每鍋投葉量為250一450g，炒手帶著鮮葉，鍋內(nèi)茶葉翻炒2-3 min后，葉了開始萎癟，梗了發(fā)軟，葉色發(fā)綠，炒手開始捺扭茶葉。初始宜輕，以后根據(jù)茶葉干燥程度逐步加重壓力，并用微電腦控制調(diào)控方式講行炒制，促使芽葉扁平成條，至手感芽條還有韌性，含水率在感茶條還有韌性，含水率在30%一40%時即可停機出葉。青鍋時間一般需8 min左右。2.2.3微波加熱當茶葉經(jīng)過青鍋后在同一時間經(jīng)過烘箱傳送加熱,并通過微波技術使茶葉的水份達到要求.從而使茶葉的口感跟佳,使得機器茶有人工茶的口感.2.2.4 攤涼回潮快速攤涼，并回潮40-60 min，經(jīng)簸、揀篩后即可輝鍋。2.2.5 輝鍋炒制機輝鍋，投葉爐膛溫度一般在200(相當于鍋體80左右)，青鍋葉兩鍋并一鍋均勻地投入鍋中，芽葉自然翻炒1min，手感回軟發(fā)燙，調(diào)整炒手扭力，采用微電腦調(diào)控方式進行壓捺、攤磨。炒制1. 5 mir生右，茶條手感還有韌性，折不斷時，調(diào)整爐膛溫度下170左右，加扭程度到最重，然后再炒制1 min左右，其間適時調(diào)整微電腦調(diào)控方式，至茶葉扁平光滑，折為斷時，即可調(diào)減壓力，停機出葉。輝鍋時間一般需4-6min2.3單片機對炒茶過程的控制及框圖 框圖中各部分參數(shù)具體說明如下：（1）1#鍋體溫度：青鍋投葉爐膛溫度在240(相當于鍋體120左右)。（2）2#鍋體溫度：青鍋在2-3 min后，調(diào)整爐膛溫度至220左右。（3）3#鍋體溫度：輝鍋投葉爐膛溫度在200(相當于鍋體80左右)。（4）4#鍋體溫度：輝鍋炒制1.5min后，調(diào)整爐膛溫度至170左右。單片機溫度設定溫度顯示溫度報警傳感器溫度檢測2#溫度控制1#鍋體溫度1201#溫度控制3#鍋體溫度802#鍋體溫度1103#溫度控制4#溫度控制4#鍋體溫度70圖（2）炒茶溫度控制系統(tǒng)框圖第三章 單片機對溫度傳感器的控制3.1機械概述機型主要由長形半圓炒茶鍋、長形炒葉板、傳動機構、熱源裝置、控溫儀表和機架等組成。長形半圓炒茶鍋用薄鋼板卷制，直徑約60cm,鍋口后半部裝有擋葉罩板，中部裝有主軸，主軸兩端通過放射形撐桿裝有4塊長板形炒手，炒板上敷有彈層。炒葉板由主軸帶動可實現(xiàn)對鍋內(nèi)加工葉的翻炒，由于主軸兩端彈性裝在機架上并在凸輪軌道的控制下，使得炒葉板通過鍋底時與鍋壁間隙最小，從而實現(xiàn)加壓;為了使加壓更有效，同時還設有腳踏板，當踩下踏板后通過連桿使整個主軸和炒葉板部件向下，炒葉板便對加工葉施以重壓并使其在鍋壁上產(chǎn)生一定滑動，起到磨光作用。鍋的下方裝有熱源裝置，使用溫控儀調(diào)控鍋溫3.1.1系統(tǒng)的組成炒制機由曲線形炒茶鍋、機架、熱源、炒手、加壓裝置、傳動結構和微電腦控制系統(tǒng)等機構組成，曲線形炒茶鍋以薄鋼飯沖壓而成。機架山角鋼焊接，外裝護板，炒茶鍋、熱源、傳動機構、加壓裝置都裝在機架。熱源采用電熱管加熱，設置在炒茶鍋下部，以硅藻上保溫材料一隔熱，通過微電腦控溫系統(tǒng)的溫控設置，直接對鍋體加溫、炒手由炒板和劃桿組成。劃竿是一塊直線形鋼片，一端折邊，與炒板一起聯(lián)結在炒葉鍋內(nèi)部的炒動軸和凸輪上。傳動機構山電機,V帶、鏈輪、減速箱組成，帶動傳動軸，使炒乎在凸輪軌跡上順時針運轉(zhuǎn)。3.1.2系統(tǒng)優(yōu)點茶炒制機結構較為簡單、易于操作，使用得當情況下炒制的龍井茶和扁茶品質(zhì)較好，加上機器加工制造技術也較簡單，成本也比較低而且能對舊機器進行改造。3.2控制系統(tǒng)的工作步驟炒手在微電腦控制系統(tǒng)的調(diào)控下，形成二種不同的炒制方式:第1種是炒板在鍋內(nèi)塌炒一下，翻炒一下;第2種是炒板在鍋內(nèi)塌炒一下，翻炒一下;第3種是炒板在鍋內(nèi)塌炒一下，翻炒一下。因此，產(chǎn)生不同的炒制效果。加壓裝置采用手調(diào)和腳踏相結合，其連桿聯(lián)接凸輪，通過調(diào)整凸輪的位置，使加壓的輕重效果不同，加壓輕重程度由機架上的導桿顯小 炒制機作業(yè)時，熱源對炒葉鍋加熱，開動電機，傳動機構帶動傳動軸，使炒手在凸輪軌跡上作順時運轉(zhuǎn)。在適宜溫度控制下，將鮮葉均勻投入炒茶鍋內(nèi)，隨著炒板和劃竿運轉(zhuǎn)，并通過鍋壁的高溫炒制，加上葉的酶活性很快被破壞，完成殺青上序。加上葉在炒制過程中，由于炒葉板、劃竿的特殊結構與炒茶鍋的有機結合，加上葉能夠沿軸向順序排列，被不斷翻炒卷緊，得以殺青、理條。當殺青葉理條到一定程度，可用控制力式進行炒制，直至完成青鍋作業(yè)。青鍋葉攤涼回潮，使茶條水分分布均勻。攤涼結束，將青鍋葉兩鍋的量投入一鍋，繼續(xù)翻炒理條，待茶條回軟時理條結束，加重炒手，采用適宜調(diào)控方式進行炒制，在不同力的作用下，使加上葉在干燥的同時使茶條變得扁平光滑，直到全部成形，完成龍井茶個程加上。為了適應不同炒制階段的上藝需要，微電腦控制扁形茶炒制機設置不同的炒制力式和路徑，使炒板的炒制動作可按加上葉進程變化需要靈活調(diào)控掌握;同時，微電腦控制系統(tǒng)可根據(jù)炒制過程中鍋溫需要靈活調(diào)控電熱管開關，保證加上葉質(zhì)量3.3單片機對溫度傳感器的控制過程溫度傳感器單片機放大器及放大電路A/D轉(zhuǎn)換器及電路圖（3）單片機控制溫度傳感器的框圖3.3.1溫度傳感器的概述近百年來溫度傳感器的發(fā)展大致分為三個階段：1.傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器（含敏感元件），主要是能夠進行非電量和電量之間轉(zhuǎn)換。2.模擬集成溫度傳感器/控制器。3.智能溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式想數(shù)字式、集成化向智能化及網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。分立式溫度傳感器模擬集成溫度傳感器模擬集成溫度控制器智能溫度傳感器智能溫度控制器3.3.2溫度信號測量溫度信號測量由三端穩(wěn)壓器VR時（被測電壓輸入絕對值大于參考電壓），OR端輸出低電平1916DS1DS4多路選通脈沖輸出端。DS1對應千位，DS4對應個位。每個選脈沖寬度為18個時鐘周期，兩個相鄰脈沖之間間隔為2個時鐘周期2023Q0Q3BCD碼數(shù)據(jù)輸出線，其中Q0為最低位，Q3為最高位。當DS2、DS3和DS4選通期間，輸出三位完整的BCD碼，即09十個數(shù)字中任何一個都可以。但在DS1選通期間，Q0Q3除了表示千位的0或1外，還表示了轉(zhuǎn)換值的正負極性和欠量程還是過量程24VDD正電源端。典型值為+5V引腳功能表5G14433功能框圖3.極限參數(shù)電源電壓：-0.8V+18V； 任意端輸入電壓：-0.5V（VDD+0.5V）； 任何端最大允許電流：10mA； 存儲溫度：-65+150。5.推薦工作狀態(tài)參數(shù)名稱符號最小值典型值最大值單位電源電壓VDD-5+5V模擬輸入電壓Vx-2+2V電源電流IDD-2+2mA時鐘頻率fLCK60kHz工作溫度TA-40+85參考電壓VR0.22.0V6應用信息5G14433的外部連接電路 盡管5G14433外部連接元件很少，但為使其工作于最佳狀態(tài)，也必須注意外部電路的連接和外接元件的選擇，其實際連接電路如圖所示。為了提高電源抗干擾的能力，正，負電源分別通過去耦電容0.047uF、.0.02uF與Vss（VAG）相連。圖中DU端和EOC端短接，以選擇連續(xù)轉(zhuǎn)換方式，使每一次轉(zhuǎn)換的結果都輸出。外部連接電路當C1=0.1uF，VDD=5V，fCLK=66KHz時，若Vxmax=+2V，則R1=480K；若Vxmax=+200mV，則R1=28K。外接失調(diào)補償電容固定為0.1uF。外接時鐘電阻Rc=470 K時，fLCK66KHz;當Rc=200K時，fLCK=140KHz。實際電路中一般取Rc=300 K。第四章 單片機系統(tǒng)的擴展4.1系統(tǒng)擴展概述MCS51系列單片機的功能較強，從一定意義上說，一塊單片機就相當于一臺單片機的功能。這就使得在智能儀器、儀表、小型檢測及控制系統(tǒng)、家用電器中可直接應用單片機而不必再擴展外圍芯片，使用極為方便。但對于一些較大的應用系統(tǒng)來說，單片機片內(nèi)所具有的功能將顯得不足，這時就必須在片外連接一些外圍芯片。這些外圍芯片，既可能是存儲器芯片，也可能是輸入/輸出接口芯片。1. 系統(tǒng)的擴展一般有以下幾方面的內(nèi)容：外部程序存儲器的擴展；外部數(shù)據(jù)存儲器的擴展；輸入/輸出接口的擴展；管理功能器件的擴展（如定時/計數(shù)器、鍵盤/顯示器、中斷優(yōu)先編碼等）。2. 系統(tǒng)擴展的基本方法：使用TTL中小規(guī)模集成電路進行擴展。這是一種常用的簡單擴展方法。根據(jù)微機系統(tǒng)與總線相連應符合“輸出鎖存、輸入三態(tài)”的原則，可以選用TTL鎖存器作為輸出口，三態(tài)門作為輸入口。例如，可以采用74LS273、74LS373、8282、8283等器件作為具有鎖存功能的輸出口。選用8282、8287、74LS244、74LS245等器件作為三態(tài)輸入口。也可以采用D觸發(fā)器、RS觸發(fā)器作為外設與CPU間通信的應答聯(lián)絡控制電路。這種擴展方法適用于較簡單的擴展系統(tǒng)。采用Intel MCS80/85微處理器外圍芯片來擴展。由于Intel公司在研制單片機時使其具有MCS80/85的總線標準，從而可以用MCS80/85系列的外圍芯片來擴展MCS51單片機系統(tǒng)。采用為MCS48系列單片機設計的一些外圍芯片，其中許多芯片可直接與MCS51系列單片機選用。采用與MCS80/85外圍芯片兼容的其它一些通用標準芯片。單片機器控制系統(tǒng)的總體框圖4.1.2常用擴展器件簡介一、總線驅(qū)動器74LS244總線驅(qū)動器74LS244經(jīng)常用作三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，74LS244為單向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，而74LS244為雙向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。單向的內(nèi)部有8個三態(tài)驅(qū)動器，分成兩組，分別由控制端1G和2G控制；雙向的有16個三態(tài)驅(qū)動器，每個方向8個。在控制端G有效時（G為低電平），由DIR端控制驅(qū)動方向；DIR為“1”時方向從左到右（輸出允許），DIR為“0”時方向從右到左（輸入允許）。74LS244的引腳如圖所示。74LS244的引腳二、地址鎖存器74LS37374LS373是一種帶輸出三態(tài)門的8D鎖存器，其結構示意圖如圖所示。74LS373的結構圖其中：1D8D為8個輸入端。1Q8Q為8個輸出端。G為數(shù)據(jù)打入端:當G為“1”時,鎖存器輸出端狀態(tài)(1Q8Q)同輸入狀態(tài)(1D8D)；當G由“1”變“0”時,數(shù)據(jù)打入鎖存器中。OE為輸出允許端;當OE0時,三態(tài)門打開;當OE1時,三態(tài)門關閉,輸出呈高阻。在MCS51單片機系統(tǒng)中,經(jīng)常采用74LS373作為地址鎖存器使用,其連接方法如圖所示。其中輸入端接至單片機的口，輸出端提供的是地址的低位，端接至單片機的地址鎖存器信號。輸出允許端OE接地表示輸出三態(tài)門一直打開。 74LS373的結構圖4.2存儲器的擴展4.2.1程序存儲器的擴展半導體存儲器分為隨機存取存儲器（Random Access Memory）和只讀存儲器（Read Only Memory）兩大類，前者主要用于存放數(shù)據(jù)，后者主要用于存放程序。只讀存儲器的特點是信息一旦寫入之后就不能隨意跟更改，特別是不能在程序運行過程中寫入新的內(nèi)容，而只能讀出其中的內(nèi)容，故稱之為只讀存儲器；只讀存儲器的另一個特點是斷電以后信息不會消失，能夠長久保存。只讀存儲器是由MOS管陣列構成的，以MOS管的接通或斷開來存儲二進制信息。按照程序要求確定ROM存儲陣列中各MOS管狀態(tài)的過程叫做ROM編程。根據(jù)編程方式的不同，ROM可分為以下3種：1）掩摸ROM2）可編程ROM（PROM）3）可擦除ROM（EPROM或E2PROM）4.2.1.2 EPROM2764簡介1） 2764的引腳自從EPROM276芯片被逐漸淘汰后，目前比較廣泛采用的是2764芯片為雙列直插式28引腳的標準芯片，容量為8K8位，其管角如圖所示。 2764的引腳其中：A12A0：13位地址線。D7D0：8位數(shù)據(jù)線。CE：片選信號，低電平有效。OE：輸出允許信號，當OE=0時，輸出緩沖器打開，被尋址單元的內(nèi)容才能被賣出。Vpp：編程電源，當芯片編程時，該端加上編程電壓（+25V或+12V）；正常使用時，該端加+5V電源。（NC為不用的管腳）。2） 2764的工作時序2764在使用時，只能將其所存儲的內(nèi)容讀出，其過程與RAM的讀出十分類似。即首先送出要讀出的單元地址，然后使CE和OE均有效（低電平），則在芯片的D0D7數(shù)據(jù)線上就可以輸出要讀出的內(nèi)容。其過程的時序關系如圖所示。EPROM的一個重要特點就是在于它可以反復擦除，即在其存儲的內(nèi)容擦除后可通過編程（重新）寫入新的內(nèi)容。這就是用戶調(diào)試和修改程序帶來很大的方便。EPROM的編程過程如下：（1）擦除：如果EPROM芯片是第一次使用的新芯片，則它是干凈的。干凈的標志通常是一個存儲單元的內(nèi)容都是FFH。若芯片是使用過的，則它需要利用紫外線照射其窗口，以便將其內(nèi)容擦除干凈。一般照射擊1520min即可擦除干凈。（2）編程：EPROM的編程有兩種方式：標準編程和靈巧編程。標誰編程的過程為：將Vcc接+5V電源，Vpp接+21V電源（注意：不同廠家的芯片其編程電壓Vpp是不一樣的），然后輸入需編程的單元地址，在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)，使CE保持低電平，OE為高電平。當上述信號穩(wěn)定后，在PGM端加上505ms的負脈沖。這樣就將1個字節(jié)的數(shù)居寫到了相應的地址單元中。重復上述過程，即可將要寫入編程過程。靈巧編程方式要比標準編程方式快5倍左右。同時，這種方式編程有更高的可靠性和安全性。該方法的時序圖由圖所示。時序圖中的時序僅表示各信號的相互關系，而波形的持續(xù)時間并不成比例。當加上Vcc為5V，Vpp為21V后，對一個寫入地址，先用2ms編程脈沖進行編程，接著進行校驗。若寫入不成功，則再加2ms編程脈沖，最多可進行25次。若25次仍不能將數(shù)據(jù)正確寫入，則認為芯片本身已損壞。重復上述過程，將所有要寫入的單元編程。最后再對所有的單元進行一次校驗。這里應注意的是，對于不同型號、不同廠家生產(chǎn)的EPROM芯片，其編程電壓Vpp是不一樣的，有+12V、+18V、+21V、+24V等數(shù)種。編程時一定要根據(jù)芯片所要求的電壓業(yè)編程。若不注意，極易燒壞芯片。2764與單片機的連接圖如圖示。4.2.2 數(shù)據(jù)存儲器的擴展4.2.2.1 數(shù)據(jù)存儲器概述數(shù)據(jù)存儲器即隨機存取存儲器（Random Access Memory），簡稱RAN，用于存放可隨時修改的數(shù)據(jù)信息。它與ROM不同，對RAM可以進行讀、寫兩種操作。RAM為易失性存儲器，斷電后所存信息立即消失。按半導體工藝，RAM分為MOS型和雙極型兩種。MOS型集成度高、功耗低、價格便宜，但速度較慢。雙極型的特點恰好相反。在單片機系統(tǒng)中多數(shù)采用MOS型數(shù)據(jù)存儲器，使得輸入輸出信號能與TTL相兼容，擴展后的信號連接也很方便。按工作方式，RAM分為靜態(tài)（SRAM）和動態(tài)（DRAM）兩種。靜態(tài)RAM只要電源加上，所存信息就能可靠保存。而動態(tài)RAM使用的是動態(tài)存儲單元，需要不斷進行刷新以便周期性地再生，才能保存信息。4.2.2.2 靜態(tài)RAM6264簡介6264是8K8位的靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器芯片，采用CMOS工藝制造，為28引腳雙列直插式封裝，其引腳圖如圖所示。 RAM6264引腳圖需要說明的是，6264有兩個片選信號CE1和CE2，只有當CE10，CE21時，芯片才被選中。在實際應用中，往往只用其中1個，而將另一個接成常有效；也可以將系統(tǒng)片選信號以及取反后的信號分別接至CE1和CE2端。3.7.2.3 數(shù)據(jù)存儲器擴展舉例數(shù)據(jù)存儲器的擴展與程序存儲器的擴展相類似，不同之處主要在與控制信號的接法不一樣，不用PSEN信號，而用RD和WR信號，且直接與數(shù)據(jù)存儲器的OE端和WE端相連即可。下圖為外擴1片6264的連接圖。采用線選法，將片選信號CE1與P2.