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1、毕业设计（论文） 题 目 电加热炉温度控制系统模型建立及控制算法 英文题目 The Electric Heating Furnace Temperature Control System Models and Control Algorithms to Establish 学生姓名 专 业 自动化班 级 指导教师 二零零六年六月摘要本文以电加热炉为被控对象，通过对电加热炉对象的特性分析来确定电加热炉系统的构成及控制方案。本文介绍了在建立数学模型的情况下，实现电加热炉炉温的单神经元PID控制算法，通过对普通电加热炉温度控制的系统模型建立及控制算法的设计,解决了普通温度控制系统的动态温度误差与温度
2、误差两者之间的矛盾，而且结构简单，实施容易。对炉温控制，采用适用于工业控制的8051单片机组成系统。经实验结果和分析，对P、PI、普通PID控制算法的比较，最终采用了算法简单、效果好的单神经元自适应积分分离PID控制算法，PID算法具有计算量小，控制器结果简单，静动态性能指标好的特点。要控制电加热炉的温度，我们险要了解其组成及工作原理，通过分析，当我们控制了电加热炉炉丝的功率，也就控制了他的温度，也就是说我们要控制了电加热炉的炉丝功率，就必须控制电加热炉的输入电压，这样我们的工作就简单多了，在这里控制电压采用的是占空比的道通方式，温度越底输入的电压越大，反之越小，采用PID控制算法的调节来输出
3、。在文中还比较详细的介绍了系统的硬件组成，重点讨论了系统的控制算法、数学模型建立、系统误差和软件设计。关键词电加热炉；温度控制；单片机；PID算法AbstractThe electric heating furnace for the accused to object to the adoption of the identity of the target of heating furnace electric heating furnace system analysis to determine the composition and control programmed. This
4、article introduced in the establishment of mathematical models of electric heating furnace furnace temperature to achieve single nerve million PID control algorithms, through ordinary electric heating furnace temperature control system models and control algorithms to establish the design and solved
5、 ordinary temperature control system dynamics temperature error and temperature error between the contradictions, but a simple structure, the implementation easy. For furnace temperature control, the use of control applicable to the industrial composition of the 8051 SCM system. The experiment resul
6、ts and analysis of P, PI and PID control algorithms general comparison, the ultimate use of algorithms simple, good results million multi scoring single nerve separation PID control algorithms, calculated PID algorithm with a small amount of controller results simple, static dynamic performance indi
7、cators of good character. To control the electric heating furnace temperature, we strategically located and difficult of access to understand its composition and operating principles, through analysis, when we control the electricity heating furnace stoves silk power, he would control the temperatur
8、e, that is to say we want to control the electricity heating furnace stoves silk power, we must control the electric heating furnace input voltage, so that we work on a more simple, Here is used to control voltage Zhankongbi the Road Link, the temperature at the end of the voltage is greater, but sm
9、aller, using PID control algorithms to adjust the output. In the speech also introduced a system of more detailed hardware composition of the discussion focused on the control system algorithms, mathematical model building, system errors and software design. Key words：electricslly heated oven; tempe
10、rature control; SCM; PID algorithm目录中文摘要与关键词英文摘要与关键词绪论1概述11系统的基本构成及元件介绍 41.1 系统硬件结构及组成框图4 1.2 芯片介绍4 1.2.1 MCS-51单片机内部结构4 1.2.2 定时/计数器 8 1.2.3 光控可控硅10 1.2.4 8279的芯片介绍141.2.5 12位A/D转换器ADS7804181.2.6 热电偶2213 部分电路 23 1.3.1 光控可控硅23 1.3.2 冷端补偿器法231.3.3 电源电路242模型建立及仿真结果26 2.1 系统数学模型的建立26 2.2 PID算法27 2.2.1
11、温度控制原理及PID控制算法27 2.2.2 PID控制的优点30 2.3 仿真及误差分析31 2.3.1 电加热炉积分分离PID控制的仿真研究31 2.3.2 误差分析36 2.3.3 PID调节器参数对控制性能的影响 37 2.3.4 PID控制器的参数整定 38 2.4 抗干扰能力393软件处理40 3.1 采样流程图40 3.2 主程序流程图41 3.3 其他程序流程图41结论及心得体会44致谢46参考文献47 附录一 程序清单 48附录二 原理图 68绪论概述随着现代工业的不断发展，在冶金、化工、机械等各类工业制造中，电加热炉得到了广泛的应用。其温度控制具有非线性大、大滞后、大惯性、
12、时变性、升温单向性等特点，在传统的控制中遇到了极大的困难。在本文中，采用算法简单，效果好的自适应积分分离PID智能控制算法，与传统的相比，具有计算量小，控制结果简单，静动态性能指标好，价格合理等特点，有较高的社会价值和使用价值。在这里讨论的电加热炉炉温控制由上下两组炉丝进行加热，用上下两组热电偶检测炉温，为了降低电加热炉的成本，炉丝采用电阻丝直接加热，系统要求采用实现温度闭环控制，控制温度误差范围5，调节温度的超调量小于30%，系统被测参数是温度，由单片机PID运算得出的控制量控制光控可控硅的导通和关断，以便切断或接通加热电源，调整电功率，从而控制电加热炉的温度稳定在设定的值上，并实时显示炉内
13、温度，记录温度的变化过程，以更好的控制电加热炉工作。本系统较理想地解决了炉温控制中平稳性、快速性与精度之间的矛盾。我本次所做的毕业设计就是针对电加热炉的温度控制达到优化问题，力图使电路简单易于调试，尽最大可能使用户方便实用。在本次设计中，我掌握了电路设计的基本方法和步骤，能熟练使用计算机专用软件（Protel DXP）绘制电路原理图，掌握设计绘图的基本规则，将理论与时间相结合，提高独立分析能力和解决问题的能力，为我以后走上工作岗位打下了一个良好的基础。以下我们从两个方面来讨论电加热炉的发展。从电加热炉温度控制的系统的现状来看，控制理论从经典理论、现代理论已经发展到今天的智能控制，控制系统也由简
14、单系统、大系统发展到今天的复杂系统，复杂系统可以定义为3C系统，即复杂系统（Comp lex systems）在复杂环境（Comp lex environments）中完成复杂任务（Comp lex task），在对象，环境及任务中至少有一个是复杂的，3C系统的控制问题即构成智能控制，智能控制需要综合运用听、视、触觉传感器，知识工程，数据隔合，计算机仿真技术以及人工神经元网络，学习控制，分解与集结原理，递阶控制网，推理系统，对策论等新的控制原理及方法，将以人的经验知识，逻辑思维和记忆学习为基础的智能控制器及应用。在工矿企业和人民生活中，甚至在实验室，普通的电加热炉是一种比较常见的设备。普通的电
15、加热炉的控制方法给社会的普遍应用带来很大的困难，甚至造成资源的严重浪费，环境的破坏，同时经济效益不高，给社会的发展和人民生活带来一定的阻碍。传统的电加热炉一普通双向晶闸管控制的高温，采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功率，达到自动控制电炉温度的目的。这种移项方式输出一种非正弦波，实践表明这种控制方式产生相当大的中频干扰，并通过电网的传输，给电力系统造成“公害”，因此，改变其控制方法是各国研究人员一直讨论的重点。我们了解了过去，现在来讨论电加热炉温度控制的系统发展趋势是怎么样的？首先，能源问题是现代社会关注的焦点，是国民经济和社会发展的重要战略物资。节约能源，保护环境以成为国家发展
16、经济的一项长远战略方针。电加热炉是一种将电能转换为热能，在工矿企业和日常生活中，是一种常见的设备。在社会发展的今天，电加热炉的使用，即可以提高生产效益，节约能源，也减少了环境的污染，在社会经济发展和改善人民生活质量等方面的优点早已成为社会的共识。再次，随着社会经济的不断发展，科技水平的进步，人民生活水平的提高，将使社会带入一个新的阶段。人们对热能的需求质量越来越大，电加热炉的优越性越发的突出来，这样就出现了一个问题，由于传统的电加热炉存在一定的弊端而造成能源的浪费，导致其生产效率低，其主要原因是缺少有效的调节设备，导致的浪费。如何解决这一问题，满足社会的需求，设计得更加科学、合理，在全国仍在探
17、讨。并且现代电加热炉的控制方法由于数学深奥、算法复杂、现场工程师难以理解和接受，因而先进控制算法的推广受到制约，为克服以上种种困难，将来的电加热炉以控制算法简单，静动态性能好的特点，有较高的实用价值和理论价值，特别是以节约能源、保护环境的方向发展。我本次所做的毕业设计就是针对电加热炉的温度控制达到优化问题，解决了调温，温度显示，声光报警，设置温度等方面的问题，以便于用户进行合理的操作和有效控制。1. 系统的基本构成及元件介绍 1.1 系统硬件结构及组成框图该系统选用性能价格比较高的适用于工业控制MCS51系列单片机8051作为主机，具有控制方便、简单和灵活性等特点，而且可以大幅度提高被控温度的
18、技术指标，从而能大大提高产品的质量和数量。8051配有时钟电路和复位电路，内部有4KB的程序存储器和数据存储器，不必要扩展，74LS373作为地址锁存器，并配有4位LED显示器进行温度显示，显示12键小键盘，键盘上有09的10个数字键，及2个功能键，这样系统运行时可设置多个控制命令，方便操作，显示器键盘与微控制器8051的接口芯片采用可编程接口芯片8279，8279芯片有两部分功能（键盘扫描与输出功能显示），这样可大大减轻了CPU扫描键或刷新显示时的负担，也简化了软件的编写，系统要进行越限报警，报警器与8051的I/O直接相连，8051的计数器可作为分频使用。控制电路采用铂铑热电偶检测信号，经
19、温度变送器后获得0mv16mv信号，经滤波放大送A/D转换器，系统采用占空比的方式进行控制输出，输入输出端采用光电隔离没有电气关系，输入端仅要求很小的控制电流，输出回路采用双向可控硅的接通或关断负载电源，在一个控制周期内由8051的输出口P1.4控制双向可控硅的通断率。也就是控制输入炉的平均功率的大小以达到控制温度的目的，这样输出通道省去了D/A转换器和可控硅移相触发电路，大大简化了硬件的设计。 图1-1 结构框图1.2 芯片介绍1.2.1 MCS-51单片机内部结构8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串口接口和中断系统等几大单元及
20、数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。数据存储器(RAM)：8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。程序存储器(ROM)：8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户
21、程序，原始数据或表格。定时/计数器(ROM)：8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。并行输入输出(I/O)口：8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。全双工串行口：8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。中断系统：8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。时钟电路：8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，
22、但8051单片机需外置振荡电容图1-2是MCS-51系列单片机的内部结构示意图图1-2 8051内部结构图1-3 MCS51结构框图MCS-51的引脚说明： 8051采用40Pin封装的双列直接DIP结构，图1-4是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。功能如下说明：Pin20:接地脚Pin40:正电源脚，正常工作或对片内EPROM烧写程序时，接+5V电源。Pin19:时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端。Pin18:时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。输入输出(I/O)引脚：Pin39-Pin32为
23、P0.0-P0.7输入输出脚也可作为低8位地址总线，Pin1-Pin1为P1.0-P1.7输入输出脚，Pin21-Pin28为P2.0-P2.7输入输出脚也可作为高8位地址总线，Pin10-Pin17为P3.0-P3.7输入输出脚还具有第二功能，功能如下图所示。图1-4 8051的封装图Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指钟写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H
24、地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，初始态如表1-1：表1-1 8051的初始态表Pin30:ALE/当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。如果单片机是EPROM，在编程其间，将用于输入编程脉冲。Pin29:当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口
25、上，由CPU读入并执行。Pin31:EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。在编程时，EA/Vpp脚还需加上21V的编程电压。1.2.2 定时/计数器 1.2.2.1 工作方式寄存器TMODM1、M0选择方式如表1-2表1-2 定时/计数器的工作方式功能选择位，当为0时，为定时器方式：当为1时为计数器方式。GATE门控位，当为0时，
26、只要控制位TR0或TR1置1，即可启动响应定时器开始工作；当为1时，除需要TR0或TR1置1外，还需要或引脚为高电平时，才能启动响应的定时器开始工作。TMOD不能进行寻址，只能用字节传送指令设置工作方式，低半字节定义定时器0，高半字节定义定时器1。复位时，TMOD所有位均为0，定时器处于停止工作状态。 1.2.2.2 定时/计数器控制寄存器TCONTCON的作用是控制定时器的启、停，标志定时器的溢出和中断情况。定时器TCON格式如下：TCON.7 TF1定时器1溢出标志。当定时器1计满溢出时，由硬件TF1置1，并且申请中断。进入中断服务程序后，由硬件自动清0。TR1定时器1运行控制位。当为1时
27、，启动定时器1工作；当为0时，关闭定时器1工作。TF0定时器0溢出标志。TR0定时器0运行控制位。操作同上。IE1外部中断1请求标志。IT1外部中断1触发方式选择位。IE0外部中断0请求标志。IT0外部中断0触发方式选择位。 1.2.3 光控可控硅晶闸管又叫硅可控整流元件，常简称为可控硅。普通晶闸管是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件。目前，晶闸管的派生器件很多，如双向晶闸管、可关断晶闸管、光控晶闸管等，在无线电技术中应用也很广泛。事实上，晶闸管不只是川来进行可控整流它还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种额率的交流电变成另种频率的交流电，等
28、等。人们常称它为电力电子器件。（1） 可控硅工作原理可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如图1-5所示图1-5 可控硅等效图解图当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=1ib1=12ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正
29、向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件见表1-3表1-3 可控硅导通和关断条件（2） 基本伏安特性可控硅的基本伏安特性见图1-6图1-6 可控硅基本伏安特性反向特性当控制极开路，阳极加上反向电压时（见图1-7），J2结正偏，但J1、J2结反偏。此时只能流过很小的反向饱和电流，当电压进一步提高到J1结的雪崩
30、击穿电压后，接差J3结也击穿，电流迅速增加，图1-6的特性开始弯曲，如特性OR段所示，弯曲处的电压URO叫“反向转折电压”。此时，可控硅会发生永久性反向击穿。图1-7 阳极加反向电压正向特性当控制极开路，阳极上加上正向电压时（见图1-8），J1、J3结正偏，但J2结反偏，这与普通PN结的反向特性相似，也只能流过很小电流，这叫正向阻断状态，当电压增加，图1-7的特性发生了弯曲，如特性OA段所示，弯曲处的是UBO叫：正向转折电压图1-8 阳极加正向电压由于电压升高到J2结的雪崩击穿电压后，J2结发生雪崩倍增效应，在结区产生大量的电子和空穴，电子时入N1区，空穴时入P2区。进入N1区的电子与由P1区
31、通过J1结注入N1区的空穴复合，同样，进入P2区的空穴与由N2区通过J3结注入P2区的电子复合，雪崩击穿，进入N1区的电子与进入P2区的空穴各自不能全部复合掉，这样，在N1区就有电子积累，在P2区就有空穴积累，结果使P2区的电位升高，N1区的电位下降，J2结变成正偏，只要电流稍增加，电压便迅速下降，出现所谓负阻特性，见图3的虚线AB段。这时J1、J2、J3三个结均处于正偏，可控硅便进入正向导电状态-通态，此时，它的特性与普通的PN结正向特性相似，见图1-6中的BC段。（3） 触发导通在控制极G上加入正向电压时（见图1-9）因J3正偏，P2区的空穴时入N2区，N2区的电子进入P2区，形成触发电流
32、IGT。在可控硅的内部正反馈作用（见图2-5）的基础上，加上IGT的作用，使可控硅提前导通，导致图3的伏安特性OA段左移，IGT越大，特性左移越快。图1-9 阳极和控制极均加正向电压（4） 普通晶闸管的主要参数 晶闸管的主要参数有： 额定通态平均电流It在规定的使用条件下阳极阴极间可以连续通过50HZ正弦半波电流的平均值。 正向阻断峰值电压Vdrm。在门极开路，不加触发信号，允许重复加在晶闸管阳极和阴极之间的正向峰值电压(手册规定重复率为50次s，持续时间不大于10MS)，称为正向阻断峰值电压Vdrm。 反向阻断峰值电压Vdrm。当晶闸管加反向电压，处于反向阻断状态时可以重复加在晶闸管两端的反
33、向峰值电压(手册规定重复率为50次s，重复时间不大于10MS)。 门极触发电流Igt在室温下，阳极与阴极间加有6v正电压时、使元件完全开通所必须的最小门极直流电流。 维持电流Ih。在室温和门极断路时，保持元件处于通态所必需的最小通态电流。温度控制电路8051单片机对温度的控制是通过光电偶合器调节电压实现的，和电路丝串接在220V，50Hz交变电回路上。在给定的周期T内，8051单片机只要改变光电偶合器的导通时间便可改变电阻丝的功率，以达到调节温度的目的。以下是光控可控硅及部分电路如图2-10所示：1.2.4 8279的芯片介绍（1） 8279芯片各主要部件介绍 数据总线缓冲器和I/O控制 双向
34、、三态的数据总线缓冲器用与单片机的数据总线相连。当CS为高，RD为低时，数据总线缓冲器信息送D7-D0；当CS为高，WR为低时，D7-D0上信息写入数据总线缓冲器。当A0=1时，读向CPU的是状态字，自CPU写入的是命令字；当A0=0，读、写的都是数据。 控制及定时寄存器和控制及定时 控制及定时寄存器用于寄存CPU送来的命令字，在通过译码产生相应的控制信号。定时是在对CLK端输入的外部时钟频率N分频、得到100kHz的内部定时脉冲的基础上，进一步给出5.1ms的键盘扫描时间、10.3ms的消抖时间和显示扫描时间。 扫描计数器 他有两种工作方式。一种是编码方式，需由外部译码器对扫描输端SL3-S
35、L0上的二进制数进行译码，以产生对键盘或显示器的扫描信号；另一种是译码方式，在内部对计数器低两位译码后送SL3-SL0输出，可做为键盘和显示器的扫描信号。 输入缓冲器和键盘消抖控制 输入缓冲器用与锁存SL7-SL0上的信息。键盘各种方式时，当搜索到闭合键，等待10.3ms，若该键仍闭合，则将该键所在的行、列号和SHIFT、CNTL键状态都写入FIFO/传感器RAM。传感器方式时，则直接将扫描时SL7-SL0上信息写入FIFO/传感器RAM。8279还可各种于选通方式，此时由选通信号STB的上升沿将SL7-SL0上信息写入FIFO/传感器RAM。 FIFO/传感器RAM和它的状态寄存器 该RAM
36、有8个单位。在键盘和选通方式时，按写入的次序，也即先进先出的原则读出。它的状态寄存器存放状态字，用以指出此RAM中存放的字符数，是否出错及溢出、空、满等信息。RAM中有数据时，IRQ变高。在传感器方式时，RAM的每一单元存放传感器矩阵中相应列的状态信息，当某一传感器状态有变化，IRQ变高。 显示RAM和显示地址寄存器 该RAM有6个单元，用于存放要显示的笔画信息，它的地址寄存器存放由CPU正在读或写该RAM某单元的地址，或正在显示器的两个半字节的地址。 图1-11 8279结构框图（2） 由CPU向8279写入的8种命令字 方式命令字 用于设定8279的各种方式。它的D7、D6、D5=000，
37、是该命令字的特征位。D4、D3用于设定显示部分工作方式。D2、D1、D0用于设定键盘部分工作方式。祥见表1-3：表1-3 8279命令字双键封锁N键依次读出是两种保护方式：前者当双键同时按下时，只在其中 另一键松开时，该键的按合才有效；后者当N键同按时，将根据扫描发现的顺序依次读送到FIFO/传感器RAM。8279复位后，该命令字为08H。 分频命令字 用于设定分频系数N。D7、D6、D5=001，是特征位。D4-D0是N的值，可以是1-31。8279复位后，该命令字为3FH。 读FIFO/传感器RAM命令字 在读FIFO/传感器RAM中的数据前，必须先写入此命令字。它的D7、D6、D5=01
38、0，是特征位。D3无意义，D2、D1、D0是要读的起始地址。D4=1时，每次读出后地址自动加1，以便依次读出；D4=0时，则只读一个单元。 读显示RAM命令字 在读显示RAM中的数据前，必须先写入命令字。它的D7、D6、D5=011，是特征位。D3、D2、D1、D0是要读的起始地址。与上一命令字一样：D4=1时，每次读出后地址自动加1。 写显示RAM命令字 在写显示RAM中的数据前，必须先写入命令字。它的D7、D6、D5=100，是特征位。D3、D2、D1、D0是要写的起始地址。若D4=1时，每次读出后地址自动加1。 屏蔽与消隐命令字 需要改写显示RAM中某单元的半个字节，而要求不影响、即屏蔽
39、它的另半个字节时要写入次命令字；需要使显示熄灭、即消隐时也要写入此命令字。它的D7、D6、D5=101，是特征位。D4无意义。D3为1与 D2为1分别可屏蔽高半字节与低半字节。D1为1与D0为1分别可消隐高半字节与低半字节。 清除命令字 在需要清除RAM中内容等情况下，写入此命令字。它的D7、D6、D5=110，是特征位。D4、D3、D2是显示RAM的清除位：D4、D3、D2=10，显示RAM全清零；D4、D3、D2=110，显示RAM全清成20H；D4、D3、D2=111，显示RAM全部置1；D4=0，若D0=0，将不清除。D0是总清位：D0=1，8279的RAM便总清。D1是FIFO/传感
40、器RAM的清除位：D1=1，便清除；且使IRQ端复位和使该RAM的读出地址别置为零。 结束中断/设定出错命令字 它有两中功能。在传感器方式时若读FIFO/传感器RAM命令字的D4=1。则CPU读这一RAM后，需依赖本命令字才能使IRQ回低，即结束中断。另外，在N键依次读出方式时，若写入本命令字，且它的D4=1，则当消抖周期内多键同时按下时，FIFO状态字的D6位将置1，设定“出错”；而IRQ变高，阻止写入FIFO/传感器RAM。本命令字的D7、D6、D5=111，是特征位。D3-D0位无意义。8279的状态字的格式为：D7当执行清除命令字为1，此时写显示RAM无效。D6位如为1，在N键依次读出
41、方式时，表示出错；而在传感器方式时，表示至少有一个产肝气闭合。D5、D4、D3位分别在FIFO/传感器RAM溢出、已空或全满时置1。D2、D1、D0表示FIFO/传感器RAM中的字符数。8279的数据格式为：在键盘方式下，D7、D6分别表示CNTL键和SHIFT键的状态；D5、D4、D3表示扫描计数器的数值，也即键盘的行号；D2、D1、D0表示由RL7-RL0确定的闭合键的列号。在传感器方式和选通方式时，则D7-D6分别与RL7-RL0的值相对应。当8279的CS为高电平时，8279才进入工作状态，即CS=1A0=1时是命令状态字假设其余的全为低电平：即为 1000 0000 0000 000
42、1=8001HA0=0时是数据口地址假设其余的全为低电平： 即为 1000 0000 0000 0000=8000H 1.2.5 12位A/D转换器ADS7804（1）基本特点在计算机控制系统及各类用单片机（或微处理器）构成的智能仪器仪表中，外部的各种模拟信号必须通过A/D转换器变换为数字信号后才能送入计算机。与8位和16位的A/D转换器相比，12位A/D转换器以其较高的性能价格比而在仪器仪表中得到广泛的应用。ADS7804芯片采用28脚0.3英寸PDIP（塑料双列直插式）封装，两列管脚间距为0.3英寸，比一般DIP28封装窄一倍，所以俗称瘦型DIP；ADS7804采用单5V电源供电；芯片内部
43、含有采样保持、电压基准和时钟等电路，可极大简化用户的电路设计和硬件开锁，并可提高系统的稳定性。ADS7804采用CMOS工艺制造，转换速度快、功耗低（最大功耗为100mW）。该A/D转换器采用逐次逼近式工作原理，单通道输入，12路输出，模拟输入电压的范围为10V，采样速率为100kHz。（2）引脚及功能ADS7804共有28个引脚，图1-12为引脚图。这些引脚大体上可以划分为3类。图1-12 ADS7804引脚图一是电源类数字电源VDIG和模拟电源VANA通常一起接到5V电源上。数字地DGND和模拟地AGND1、AGND2通常共地。REF为参考电压端，通常对地接2.2F钽电容，芯片内部可产生2
44、.5V基准电压。CAP为参考电压所需电容，对地接2.2F钽电容。二是模数信号类VIN为输入的模拟信号。D11D0为数字量并行输出口，DZ（1922脚）是为了使管脚与16位A/D转换器ADS7805兼容而设的，可悬空。图1-13是转换和读取的时序图。图1-13 A/D转换和读取转换结果时序图三是控制信号类 CS（输入）为片选信号，R/C（输入）为读取结果/模数转换控制信号，BUSY（输出）用于指示转换是否完成，BYTE（输入）信号用来控制从总线读出的数据是转换结果的高字节还是低字节。（3）启动A/D转换和读取转换结果ADS7804启动转换和读取转换结果的时序比较特点，参见图1-13。首先将R/C脚电平变低；然后在CS脚输入一个脉冲并在其下降沿启动A/D转换，此脉冲的宽度要求在40ns6s之间；这时BUSY脚电平拉低表示正在进行转换；在经过大约8s以后，转换完成，BUSY脚电平相应变高；再把R/C脚电平拉高，这样，CS脚脉冲的下降沿即把转换结果输出到
