电加热炉温度控制系统硬件设计毕业设计论文(编辑修改稿)

电加热炉温度控制系统硬件设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

，输入 /输出装置要一应俱全。 原理图的设计、诊断与检查在 Protel DXP 软件环境下完成。 系统设计完成后，进入印制板制作、器件焊接及软件编程阶段。 在印制板设 计时，要仔细考虑印制板的面积、布局及连线长度，以减小对信号的延时和杠干 扰。 对加工好的印制板还要进行仔细的检查，最后将器件、插座 及元件等逐一焊 接在印制板上。 主要芯片功能介绍 （ 1） AT89C52 AT89C52 是美国 ATMEL 公司生产的低电压 ,高性能 CMOS8 位单片机 ,片内含 8K BYTES 的可反复擦写的只读程序存储器 (PEROM)和 256BYTES 的随机存取数据存储器(RAM),器件采用 ATMEL 公司的高密度 ,非易失性存储技术生产 ,与标准 MCS51 指令系统及 8052 产品引脚兼容 ,片内置通用 8位中央处理器 (CPU)和 Flash 存储单元 ,功能强大 AT89C52 单片机适合于许多较为复杂控制应用场合 . AT89C52 主 要性能参数： 与 MCS51 产品指令和引脚完全兼容 8K 字节可重擦写 Flash 闪速存储器 1000 次擦写周期 全静态操作 :0Hz～ 24Hz 三级加密程序存储器 256*8 字节内部 RAM 32 个可编程 I/O 口线 3 个 16 位定时 /计数器 图 31 AT89C52 引脚分布 8 个中断源 东华理工学院毕业设计 (论文 ) 温度控制硬件系统设计 9 可编程串行 UART 通道低功耗空闲和掉电模式 管脚说明 — VCC：供电电压。 — GND： 接地。 — P0口： P0口为一个 8位漏级开路双向 I/O口 ，每个管脚可吸收 8TTL门电流。 当 P1口的管脚写“ 1”时，被定义为高阻输入。 P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FLASH编程时， P0口作为原码输入口，当 FLASH进行校验时， P0输出原码，此时 P0外部电位必须被拉高。 — P1口： P1口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O口， P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。 P1口管脚写入“ 1”后，电位被内部上拉为高，可用作输入， P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH编程和校验时，P1口作为第八 位地址接收。 — P2口： P2口为一个内部上拉电阻的 8位双向 I/O口， P2口缓冲器可接收，输出 4个 TTL门电流，当 P2口被写“ 1”时，其管脚电位被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 作为输入时， P2口的管脚电位被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 P2口当用于外部程序存储器或 16位地址外部数据存储器进行存取时， P2口输出地址的高八位。 在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉的优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2口在 FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 — P3口： P3口管脚是 8个带内部上拉电阻的双向 I/O口，可接收输出 4个 TTL门电流。 当 P3口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入时，由于外部下拉为低电平， P3口将输出电流 (ILL)，也是由于上拉的缘故。 P3口也可作为 AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： RXD(串行输入口 ) TXD(串行输出口 ) 0INT (外部中断 0) 1INT (外部中断 1) T0(记时器 0外部输入 ) T1(记时器 1外部输入 ) WR (外部数据存储器写选通 ) RD(外部数据存储器读选通 ) P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 — RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST脚两个机器周期的高电平时间。 东华理工学院毕业设计 (论文 ) 温度控制硬件系统设计 10 — PROGALE / ：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH编程期间，此引脚用于输 入编程脉冲。 在平时， ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE脉冲。 如想禁止 ALE的输出可在 SFR8EH地址上置 0。 此时， ALE只有在执行 MOVX， MOVC指令时 ALE才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE禁止，置位无效。 — PSEN ：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取址期间，每个机器周期 PSEN 两次有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 PSEN 信号将不出现。 — VPPEA/ ：当 EA保持低电平时，访问外部 ROM；注意加密方式 1时， EA 将内部锁定为 RESET；当 EA端保持高电平时，访问内部 ROM。 在 FLASH编程期间，此引脚也用于施加 12V编程电源 (VPP)。 — XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 — XTAL2：来自反向振荡器的输出。 AT89C52 的基本操作 如图所示， 在 X1 和 X2之间接一只石英振荡晶体构成了单片机的时钟电路，它还有另一种接法， 是把外部振荡器的信号直接连接到 XTAL1 端， XTAL2 端悬空不用。 AT89C52复位引脚 RST/VP通过片内一个施密特触发器 (抑制噪声作用 )与片内复位电路相连，施密特触发器的输出在每一个机器周期由复位电路采样一次。 当振荡电路工作，并且在 RST 引脚上加一个至少保持 2 个机器周期的高电 平时，就能使AT89C52 完成一次复位。 复位不影响 RAM 的内容。 复位后， PC指向 0000H 单元，使单片机从起始地址 0000H 单元开始重新执行程序。 所以，当单片机运行出错或进入死循环时，可按复位键重新启动。 AT89C52单片机通常采用上电自动复位和按钮复位两种复位方式。 上电复位利用电容器充电来实现。 按钮复位又分为按钮电平复位和按钮脉冲复位。 前者将复位端通过电阻与 Vcc相接；后者利用 RC微分电路产生正脉冲来达到复位目的。 复位电路参数的选择应能保证复位高电平持续时间大于 2个机器周期。 本系统采用的是按键脉冲复位，具体电路和原理将在下面的章节介绍。 振荡器特性： XTAL XTAL2为片内振荡器的反相放大器的输入和输出端。 可采用石英晶体或陶瓷振荡器组成时钟振荡器，如需从外部输入时钟 AT89C52，时钟信号从 XTAL1输入，XTAL2应悬空。 由于输入到内部电路是经过一个 2分频触发器，所以输入的外部时钟信东华理工学院毕业设计 (论文 ) 温度控制硬件系统设计 11 号无需特殊要求，但它必须符合电平的最大和最小值及时序规范。 （ 2） 8279 8279 芯片在扩展显示器和键盘时功能强、使用方便。 8279 是 Intel 公司为 8位微处理器设计的通用键盘 /显示器接口芯片，其功能是：接收来 自键盘的输入数据并作预处理；完成数据显示的管理和数据显示器的控制。 单片机应用系统采用 8279管理键盘和显示器，软件编程极为简单，显示稳定，且减少了主机的负担。 图 32 8279 芯片内部功能块 数据缓冲器将双向三态 8 位内部数据总线 D0～ D7 与系统总线相连，用于传送CPU 与 8279 之间的命令和状态。 控制和定时寄存器用于寄存键盘和显示器的工作方式，锁存操作命令，通过译码器产生相应的控制信号，使 8279 的各个部件完成相应 的控制功能。 定时器包含一些计数器，其中有一个可编程的 5 位计数器（计数值在 2～ 31 间），对 CLK 输入的时钟信号进行分频，产生 100 KHz 的内部定时信号（此时扫描时间为，消抖时间为 ）。 外部输入时钟信号周期不小于 500ns。 扫描计数器有两种输出方式：一是编码方式，计数器以二进制方式计数， 4 位计数状态从扫描线 SL3~SL0 输出，经外部译码器可以产生 16 位的键盘和显示器扫描信号；另一种是译码方式，扫描计数器的低两位经内部译码后从 SL3～ SL0 输出，直数 据缓 冲 器I / O 控 制F I F O / 传感 器 R A M状 态控 制 及 定时 寄 存 器8 179。 8 F I F O/ 传 感 器R A M键 盘 消 抖及 控 制定 时及 控 制扫 描计 数 器回 送缓 冲 器显 示 地 址寄 存 器1 6 179。 8显 示 R A M显 示寄 存 器R E S E TC L K D B 0 ～ D B 7W RR DC S A 0 I R QS L 0 ～ S L 3B DO U T A 0 ～ O U T A 3O U T B 0 ～ O U T B 3R L 0 ～ S L 7C N T L / S T BS H I F T显 示 输 出键 盘 输 入扫 描 输 出至 C P U内 部 数 据 总 线东华理工学院毕业设计 (论文 ) 温度控制硬件系统设计 12 接作为键盘和显示器的扫描信号。 回送 缓冲器、键盘消抖及控制完成对键盘的自动扫描以搜索闭合键，锁存 RL7～RL0 的键输入信息，消除键的抖动，将键输入数据写入内部先进先出存储器（ FIFO RAM）。 RL7～ RL0 为回送信号线作为键盘的检测输入线，由回送缓冲器缓冲并锁存，当某一键闭合时，附加的移位状态 SHIFT、控制状态 CNTL 及扫描码和回送信号拼装成一个字节的 “ 键盘数据 ” 送入 8279 内部的 FIFO（先进先出） RAM。 键盘的数据格式为： 位 7 6 5 4 3 2 1 0 CNTL SHIFT 扫描（闭合键行号） 回送（闭合键行号） 在传 感器矩阵方式和选通方式时，回送线 RL7～ RL0 的内容被直接送往相应的FIFO RAM。 输入数据即为 RL7~RL0。 数据格式为： 位 7 6 5 4 3 2 1 0 RL7 RL6 RL5 RL4 RL3 RL 2 RL1 RL0 FIFO/传感器 RAM 是具有双功能的 8179。 8 RAM。 在键盘或选通方式时，它作为 FIFO RAM，依先进先出的规则输入或读出，其状态存放在 FIFO/传感器 RAM 状态寄存器中。 只要 FIFO RAM 不空，状态逻辑将置中断请求 IRQ=1； 在传感器矩阵方式，作为传感器 RAM，当检 测出传感器矩阵的开关状态发生变化时，中断请求信号 IRQ=1。 在外部译码扫描方式时，可对 8179。 8 矩阵开关的状态进行扫描，在内部译码扫描方式时，可对 4179。 8 矩阵开关的状态进行扫描。 显示 RAM 用来存储显示数据，容量是 16179。 8 位。 在显示过程中，存储的显示数据轮流从显示寄存器输出。 显示寄存器输出分成两组，即 OUTA0～ OUTA3 和 OUTB0～ OUTB3，两组可以单独送数，也可以组成一个 8位的字节输出，该输出与位选扫描线 SL0～ SL3 配合就可以实现动态扫描显示。 显示地址寄存器用来寄存 CPU 读 /写显示 RAM 的地址，可以 设置为每次读出或写入后自动递增。 DB7～ DB0 为双向外部数据总线 ； IRQ 为中断请求输出线。 RL7～ RL0 为键盘回送线。 SL3～ SL0 为扫描输出线。 OUTB3～ OUTB0、 OUTA3～ OUTA0。 为显示寄存器数据输出线。 RESET 为复位输入线。 SHIFT 为换档键输入线。 CNTL/STB 为控制 /选通输入线。 CLK 为外部时钟输入线。 东华理工学院毕业设计 (论文 ) 温度控制硬件系统设计 13 图 33 8279 芯片引脚分布 图 34 8279 芯片扩展键盘电路 东华理工学院毕业设计 (论文 ) 温度控制硬件系统设计 14 8279 是可编程接口芯片，通过编程使其实现相应的功能，编程的过程实际上就是CPU 向 8279 发送控制指令的过程。 在软件设计中，显示方式采用了 8个字符显示，左入方式，编码扫描键盘，双键锁。