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小型氧气机(一)信息工程毕业论文(3)

2013-05-10 01:02 40% , 也有氧气浓度为30%的氧保健专用变压吸附制氧机。本次设计的氧气机具有较宽的调氧浓度范围。
4  元器件选型
4．1  CPU主芯片89C51
 单片机以其卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各个领域。单片机应用在检测、控制领域中，具有如下特点[9]：
 ·小巧灵活，成本低，易于产品化，他能方便的组装成各种智能式测试设备及个中智能仪器仪表。
 ·可靠性高，可适用的温度范围很广，因为单片机本身就是按照工业测控环境而设计的，能适应各种恶劣的工作环境，这些是其他机种无法比拟的。
 ·易于扩展，可以扩展程序存储器和数据存储器，很容易构成个中规模的应用系统，控制功能强，单片机的逻辑控制功能很强，指令系统有各种控制功能指令。
 ·可以很方便的实现多机和分布式控制。
 综上所述，相对于其他控制系统由于单片机具有以上4大特点，使它成为本次设计中控制系统设计的不二选择，它可以轻松实现氧气机的控制和报警等功能，可保证小型PSA氧气机的可靠运行，在一定程度上可以降低事故率。单片机的低成本可以降低小型PSA氧气机的制造成本，便于其推广普及。
 北京集成电路设计中心推出的BI/ATμ89C51单片机，是一个低功耗、高性能的含有4K字节快擦写可编程/擦除只读存储器（EEPROM）的8位CMOS单片机，时钟频率高达20MHZ，与8031的指令系统和引角完全兼容。芯片上的EEPROM允许在线（+5V）电擦除、电写入或采用通用的非易失存储编程器对程序存储器重复编程。此外，BI/ATμ89C51还支持由软件选择的二次掉电工作方式（一种掉电工作方式是CPU停止工作，其他部分仍继续工作；另一种工作方式是，除片内RAM继续保持数据以外，其他部分都停止工作），非常适合电池供电或其他要求低功耗的场合。
 
   图4.1  89C51的引脚图

     单片机引角功能简介如下：
 ·P0口：双向8位三态I/O口，此口为地址总线（低8位）及数据总线分时复用口，可带8个LSTTL负载。
 ·P1口：8位准双向I/O口，可带4个LSTTL负载。
 ·P2口：8位准双向I/O口，与地址总线（高8位）复用，可带4个LSTTL负载。
 ·P3口：8位准双向I/O口，双功能复用口。该口的每一位均可独立地定义为第一I/O口功能和第二I/O口功能。作为第一I/O口功能时，口的结构和P1口相同。
 ·XTAL1（19脚）：接外部晶体的一个引角。在单片机内部，它是 一个放大器的输入端。这个放大器构成了片内震荡器。可采用处接晶体震荡器时，此引脚应接地。
 ·XTAL2（20脚）：接外部晶体的另一端，在单片机内部接至内部反向放大器的输出端。若采用外部震荡器，该引脚接收震荡器的信号，即把此信息直接接到内部时钟发生器的输入端。
 ·RST/VPD（9脚）：当震荡器运行时，在此引脚外加上两个机器周期的高电平将使单片机复位（RST）。在单片机正常工作时，此引脚应为≤0.5V低电平。掉电期间，此脚可接上备用电源（VPD），以保证内部RAM的数据，当Vcc  下掉到低于规定的值，而VPD在其规定的电压范围内（5+0.5V）时，VPD就 向内部RAM提供备用电源。
 ·ALE (30脚)：当访问单片机外部存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲的负跳沿用于16位地址的低8位的锁存信号。即使不访问外部存储器，ALE仍有正脉冲信号输出，此频率为时钟振荡器频率的1/6。但是，每当访问外部数据存储器时（即从程序存储器取来MOVX类指令），在两个机器周期中ALE只出现一次，即丢失一个脉冲。因此，严格来说，用户不能用ALE做时钟源或定时。ALE端可以驱动（吸收或输出电流）8个TTL负载。本次设计用ALE作为锁存信号和ADC0809的时钟信号。

 ·/VPP (31脚)：当EA端保持高电平时，单片机访问内部程序存储器，但当PC值（程序计数器）超过0FFFH时（对8051、8751来说），将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当 /VPP 保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。对于89C51来说此引脚应接高电平。89C51的VPP编程电压为+12V或+5V。
 P1口、P2口、P3口各I/O口线片内均有固定的上拉电阻，故称为准双向I/O口。P0口线内无固定上拉电阻，由两个MOS管串接，即可开漏输出，又可处于高阻的“浮空”状态，故称为双向三态I/O口。
 MCS-51（89C51属于其中的一种）单片机内有两个可编程的定时器/计数器，以满足对产生精确定时时间的需要，它们具有两种工作模式（定时器和计数器模式）及四种不同的工作方式（方式0、方式1、方式2、方式3），其控制字均在相应的特殊功能寄存器中，通过对它的特殊功能寄存器的编程，用户可以方便的选择适当的工作模式和工作方式。
 本次设计采用T0的定时器功能，选择它的方式1（16位计数器）来产生精确的记时时间。
 MCS-51 提供五个中断请求源，其中两个是外部中断源，由和引脚输入；两个为片内定时器/计数器溢出时产生的中断请求TF0、TF1；以及串行口发送中断TI或接收中断RI。这些中断请求源分别由特殊功能寄存器TCON和SCON的相应位锁存。本次设计采用了3个中断，分别是外部中断0、外部中断1和T0计时中断。
 和电平在每一个机器周期的S5P2被采样并锁存到IE0、IE1中，这个新置入的IE0、IE1的状态等到下一个机器周期才被查询电路查询到，如果中断被激活，并且满足响应条件，CPU接着执行一条硬件子程序调用指令以转到相应的中断服务程序入口，该硬件调用指令本身需要两个机器周期，这样，从产生外部中断请求到开始执行中断请求服务程序的第一条指令之间至少需要三个完整的机器周期。外部中断的触发有两种触发方式，电平触发方式和边沿触发方式。 （科教作文网http://zw.NSEaC.com编辑发布）
4．2  CPU接口扩充芯片8255A
 8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片，它具有3个8位的并行I/O口，分别称为PA口、PB口、PC口，其中PC口又分为高四位口（PC7～PC4）和低四位口（PC3～PC0），他们都可以通过软件编程来改变I/O的工作方式。8255A可以与MCS—51单片机直接接口。且接口逻辑十分简单。
 8255A的引脚介绍：
 ·PA口：一个8位数据输出锁存器和缓冲器；一个8位数据输出锁存器。
 ·PB口：一个8位数据输出锁存器和缓冲器；一个8位数据输出缓冲器。
 ·PC口：一个8位的输出锁存器；一个8位数据输入缓冲器。
 ·（6脚）：片选信号。由CPU输入,有效，表示该8255A被选中。
 ·, (5脚和36脚)：读写控制信号。由CPU输入，有效，表示CPU读8255A应由8255A向CPU传送数据或状