題t目：基于單片機的智能調節器設計-資料下載頁

【導讀】“智能化測量控制系統”。智能儀器具有自動操作、數據處理和友好的人機對話等傳統儀。器無法比擬的優點，因而在各個領域都有著廣泛的應用。隨著微電子技術和信息技術的。發展，智能儀器將會向著微型化、多功能化和網絡化的方向發展。同時，本調解器還具備了初步的智能化。在硬件電路設計中，本文詳細介。紹了各電路模塊的設計方法，并且也給出了鍵盤、顯示、通訊和打印的外圍電路設計；在軟件設計部分，本文介紹了單片機軟件程序的流程和設計。本文還討論了軟硬件抗干。最后，針對設計中的問題和不足，提出了一些建議和改進方法。

　　

【正文】 6KB 的特點 本設計所使用的 80C196KB 單片機其主要性能特點如下： (1) 高性能的 16 位 CPU，主頻 12MHz，采用了寄存器堆運算邏輯部件（ RALU）。該 CPU 的最大特點是采用 了 寄存器 寄存器結構， CPU 直接面向 256B 的寄存器空間，消除了累加器結構中存在的瓶頸效應，提高了操作速度和數據吞吐能力； (2) 具有 8KB 的內部程序存儲器，內部程序存儲器可以加密；具有 256B 的內部寄存器和專用寄存器，其中內部寄存器為 232B，它兼有通用寄存器和高速 RAM 的功能； (3) 與 MCS51 相比，單片機內部增加了許多高性能功能部件，如 I/O 器（ HSIO），特別適合快速脈沖的測量和生產 ；多通道 10 位 A/D 轉換器，特別適合多路數據采集、智能儀器和工業控制系統等應用領域；脈寬調制輸出（ PWM），可用于直接驅動電機類的執行元件，或濾波后獲得直流輸出，作為 D/A 轉換器使用；外設事務服務器（ PTS），專門用于處理外設中斷事務，和普通中斷服務過程相比，它能夠提供類似于直接存儲器存取 DMA(Direct Memory Access)的響應，大大減少了 CPU的軟件開銷，從而提高了單片機的信息處理速度； 內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 19 (4) 有 4 條高速觸發輸入線和 6 條高速脈沖輸出線，同時具有兩個 16 位定時器；另外還有 4 個受高速輸出部件 控制的軟件定時器；具有 9 個中斷源和 8 個中斷優先級； (5) 8XC196XX 內的 A/D 轉換器多具有轉換位數（有 8 位和 10 位）可選擇、采樣和轉換時間可選擇的特點，比 8096 中的 A/D 更靈活； (6) 運算能力和運算速度大大提高 。 在 12MHz 頻率輸入下，可實現 16 位加法運算（ 1μs）， 16 位 16 位乘法和 16 位 247。16 位除法運算（ ）。許多指令既可用于雙操作數，也可用于三操作數，大大提高了指令效率，平均指令執行時間為 1μs~2μs； (7) 可使用面向工業控制的高級語言 。 如 C 語言、 FORTH 語言、 PL/M 語言 等 。 本設計所用的 80C196KB，是繼 8096BH 之后， Intel 公司推出的高性能 CHMOS16位單片機 —— 8XC196XX 系列 中 的一種。 CHMOS 芯片耗電少，除正常工作外還可工作于 2 種節電方式：待機方式和掉電方式，進一步減少了芯片的功耗。 80C196KB 的引腳介紹 80C196KB 是 Intel 公司的 CHMOS 型 16 位單片機 8XC196XX 系列的一種。它有 68條引腳，如圖 所示： 圖 80C196 引腳圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAA C H 5/ P 10A C H 4/ P 11A G N D12V R E F13V S S14E X T I N T / P 15/ R E S16R X D / P 2 .117T X D / P 2 .018P 1. 019P 1. 120P 1. 221P 1. 322P 1. 423H S I .024H S I .125H S I .226HSI.327HSO.028HSO.129P1.530P1.631P1.732P2.633HSO.234HSO.335VSS36VPP37P2.738PWM/P2.539/WR40/BHE41T2RES/P2.442READY43T 2C L K / P 44A D 15 / P 4 .745A D 14 / P 4 .646A D 13 / P 4 .547A D 12 / P 4 .448A D 11 / P 4 .349A D 10 / P 4 .250A D 9/ P 4. 151A D 8/ P 4. 052A D 7/ P 3. 753A D 6/ P 3. 654A D 5/ P 3. 555A D 4/ P 3. 456A D 3/ P 3. 357A D 2/ P 3. 258A D 1/ P 3. 159A D 0/ P 3. 060/RD61ALE62INST63BUSWID64CLKOUT65XTAL266XTAL167VSS68VCC1/EA2NMI3P0.3/ACH34P0.1/ACH15P0.0/ACH06P0.2/ACH27P0.6/ACH68P0.7/ACH798 0 C 1 9 6 K BI C 180 C 19 6K B內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 20 由于芯片引腳較多，下面僅對本設計所涉及的主要引腳 的 功能予以描述： VCC：主電源電壓（ +5V）； VSS：數字地（ 0V）； VREF： A/D 轉換器和 P0 口的參考電壓（ +5V）； AGND： A/D 轉換器的參考地 。 必須與 VSS保持同電位； ALE/ ADV ：地址鎖存允許或地址有效輸出 。 變低時鎖存地址，并把它從地址 /數據總線分離開； EA ：存儲器選擇輸入。 EA =1 時，訪問 2020H~3FFFH 存儲器單元，指向片內EPROM/ROM。 EA =0 時，全部存儲器的訪問指向片外存儲器； RES ：復位輸入和開漏輸出。為了復位芯片，至少保持 4 個狀態周期，接著由低到高的跳變使 CLOCKOUT 重新同步并啟動了 10 個狀態周期的復位序列 。 在此序列中，清除了 PSW，由 2018H 讀得的一個字節裝入 CCR，并跳轉至 2080H 單元，開始執行程序。正常操作時，輸入高電平， RES 腳有內部上拉； XTAL1：振蕩器反相器和內部實時鐘發生器的輸入。若采用外部時鐘源，應接至此腳； XTAL2：振蕩器反相輸出。若不接晶振或諧振電路，該腳應浮置； CLKOUT：內部時鐘發生器輸出 。 頻率為 1/2XTAL1，占空比為 50%； RD ：對外部存儲器的讀信號輸出 。 只有在讀外部存儲器期間 RD 是低電平； WRL/WR ：對外部存儲器的讀和寫低位字節輸出。每次外部寫操作時， WR 變低。只有寫偶字節時 WRL 才變 低。只有在寫外部存儲器期間， WRL/WR 才有效； TXD/：在串行口模式 2和 3中， TXD作為發送腳， TXD腳的功能靠設置 來選通。在模式 0 中，該腳作串行時鐘輸出用。該腳也可作輸出口； 內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 21 RXD/：串行口的接收腳。 RXD 功能靠設置 來選通。在模式 0 中，該腳用來作數據輸入或數據輸出。該腳也可作輸入口； PWM/：把 置 1， 腳就作 PWM 的輸出了。 PWM 的占空比取決于裝入到 PWM_CONTROL寄存器的值。該腳也可作 輸出口； ~： 8 位高阻輸入口。也用作 A/D 轉換器 的 輸入，共 8個通道 ACH0~ACH7與 ~ 共享； ~： 8 位準雙向 I/O 口。在本設計中用于接 44 矩陣式鍵盤； ~ 和 ~：有 2 種功能： ① 具有開漏輸出特性的雙向口； ② 訪問外部存儲器時，作為系統總線（ AD0~AD15）。 EA 為低電平時，這些引腳總是作系統總線，否則，只有在訪問存儲器時才作總線 [6]。 本設計中 80C196KB 單片機 與外圍設備的連接 在本設計中， 80C196KB 單片機外接 12MHz 晶振的 J J2 與 其 XTAL1 和 XTAL2腳 相連；串行接口芯片 MAX485 接在 單片機的 TXD 和 RXD 兩個引腳上；看門狗 芯片MAX705 的 RES 腳 與 單片機的 RES 腳相 連， WDI 連在 這個準雙向口上；模擬量輸入通道 ACH1 接在 單片機的 腳上； D/A 轉換 結果從 PWM 腳 （ 即 ） 輸出 ； 44矩陣式鍵盤 接在 P1 口的 8 條引腳上； P3 和 P4 口引腳作數據總線和地址 總線用，與地址鎖存器 74LS37 3 線 8 線譯碼器 74LS13總線收發器 74LS24程序存儲器 27128及 數據存儲器 6264 相連，實現總線分離以及對外部存儲器的讀 /寫 等 操作。 地址鎖存器 74LS373 的應用 74LS373是常用的地址鎖存器芯片，它實質 上 是一個帶三態緩沖輸出的 8D觸發器 。在單片機系統中為了擴展外部存儲器，通常需要一塊 74LS373芯片。 內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 22 在本設計中，采用 74LS373作為地址鎖存器使用，其 電路 連接方法如圖 。 圖 地址鎖存器 74LS373的應用電路 80C196KB的 P3口用作數據地址復用總線，其先傳送地址碼的低 8位，而后再傳送 8位的數據碼。為了將地址線和數據線分離開來，用了 74LS373鎖存器，其作用是鎖存 P3口送出的低 8位地址碼。這時， ALE鎖存信號為高，地址碼即進入鎖存器，而后 ALE鎖存信號變低，地址碼便被鎖存在鎖存器的輸出端，與 P4口送出的高 8位地址碼組成完整的16位地址碼。之后 P3口傳送指令或數據代碼。 在用 373作地址鎖存器時， OE接地， LE接單片機的 ALE信號， 74LS373的數據輸入端 D0~D7接 P3口， 74LS373的數據輸出端 Q0~Q7接存儲器的 地址線 A0~A7。這樣，當 ALE高電平時 74LS373直通，使 P3口輸出的低 8位地址和 P4口輸出的高位地址同時到達外部程序存貯器的地址線；而當 ALE降為低電平時， P3口低 8位地址被 74LS373鎖存保持，使外部程序存貯器的低 8位地址信息維持不變， P3口讀到可靠的信息。 程序存儲器 27128的應用 80C196KB 不帶程序存儲器，所以要加外部程序存儲器。 27128是 16K8位的 EPROM，單一 +5V供電，工作電流為 100mA，維持電流為 40mA，讀出時間最大為 250ns， DIP28 封裝。 27128 有 14 條 地址線 A0~A13， 8 條 數據輸出線O0~O7， CE 為片選線， OE 為數據輸出允許線， PGM 為編程脈沖輸入端， Vpp 為編程電1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAVCCP1.7P1.6P1.5WRRDA 1 5A 1 4A 1 3A 1 2A 1 1A 1 0A9A8D7D6D5D4D3D2D1D0J2 J1GNDVCCACH1GNDPWMHSO.3HSO.2HSO.1HSO.0HSI.3STBWDIGNDALEVPPVCCG N DA L EA0A1A2A3A4A5A6A7A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1 021A 1 123A 1 22A 1 326CE20OE22P G M27V P P1D011D112D213D315D416D517D618D719I C 527 1 28A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A 1 0A 1 1A 1 2A 1 3D0D1D2D3D4D5D6D7A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1 021A 1 123A 1 22C S 120C S 226WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D719I C 662 6 4A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A 1 0