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中国矿业大学徐海学院2012届本科生毕业设计（论文）

引脚功能

四个I/O口

P0口有三个功能

1.外部扩展存储器时，当数据总线。

2.外部扩展存储器时，当地址总线。

3.不扩展时，可做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。

P1口

只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。 P2口有两个功能

1.扩展外部存储器时，当作地址总线使用； 2.做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻；

P1.0 1 VCC P1.1 2 40 39 P0.0 P1.2 3 38 P0.1 4 P1.3 P1.4 37 P0.2 36 P0.3 P1.5 5 6 35 P0.4 P1.6 7 34 P0.5 P1.7 8 8051 33 P0.6 RST/VPD 9 32 P0.7 RXD/P3.0 10 31 EA/Vpp TXD/P3.1 11 30 ALE/PROG INT0/P3.2 12 29 PSEN INT1/P3.3 13 28 P2.7 T0/P3.4 14 27 P2.6 T1/P3.5 15 26 P2.5 WR/P3.6 16 25 P2.4 RD/P3.7 17 24 P2.3 XTAL2 18 23 P2.2 XTAL1 19 22 P2.1 VSS 20 21 P2.0

图 3.4 8051单片机的引脚图

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P3口有两个功能

除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置，有内部EPROM的单片机芯片（例如8751），为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源，这些信号也是由信号引脚的形式提供的。

即：

编程脉冲：30脚（ALE/PROG） 编程电压（25V）：31脚（EA/Vpp）

3.3.4 8051单片机的工作原理

单片机自动完成赋予它任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即一条条执行的指令的过程，指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务，必须把要解决的问题编成一系列指令（这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令），这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在具有存储功能的部件——存储器中。存储器是由许多存储单元（最小的存储单位）组成，就像大楼房有许多房间组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。

程序通常是顺序执行的，所以程序中的指令也是一条条顺序存放的，单片机在执行程序时要能把这些指令一条条取出并加以执行，必须有一个部件能追踪指令所在的地址，这一部件就是程序计数器PC（包含在CPU中），在开始执行程序时，给PC赋予程序中第一条指令所在的地址，然后取得每一条要执行的命令，PC在中的内容就会自动增加，增加量由本条指令长度决定，可能是1、2或3，以指向下一条指令的起始地址，保证指令顺序执行。

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4 电路设计

4.1 电源电路设计

本次论文的电源电路用7805稳压电源。

图 4.1 7805的引脚图

7805是我们最常用到的稳压芯片了，它使用方便，用一个很简单的电路就可以输入一个直流稳压电源了，它的输出电压正好为+5v，刚好符合51单片机运行所需的电压。

它的三个引脚：其中1接整流器输出的正电压，2为公共地也就是负极，3是+5v电压。

图 4.2 7805稳压电源电路 用7805实现的全桥整流电路

如果输入端的是220V的话，那么N1：N2=1：0.04。

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(+)TR1BR1U117805VIGNDVO32W02GTRAN-2P2SC1100uf2C2100uf

图 4.3 7805的整流电路

220v交流电全桥整流稳压5v直流电输出7805稳压

图 4.4 整流电路原理图

变压器后面是由四个二极管组成的一个桥式整流电路。这个电路输入的是220v的交流电，经过全桥整流稳压后输出稳定的+5v直流电。

特点是方便实用，输出电压稳定最大输出电流为1A，电路能带动一定的负载。

4.2 按键电路设计

一个完善的键盘控制程序应具备如下功能：

(1) 检测是否有按键按下，并采取硬件或软件措施，消除键盘按键机械 触点抖动的影响。

(2) 有可靠的逻辑处理办法。每次只处理一个按键，其间对任何按键的

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操作对系统不产生影响，而且无论一次按键时间有多长，系统仅执

行一次按键功能程序。 (3) 准确输出按键值（或键号），以满足跳转指令的要求。 本次论文是用四个按键控制的，第一个控制PID参数(控制输出P,I,D)，第二个实现加功能键，第三个实现减功能键 ，最后一个作为确定键。 单片机控制系统中，一般可能只需要几个功能键，此时，可采用独立式按键结构。 独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。 P1.0P3.2R447k参数选择加345678R347kP1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3P3.P3.PPP3PAT80C51R247k减确定R147k

图 4.5 系统按键电路

4.3 显示电路的设计

本次论文中对于显示部分，我们用四位数码管显示，一位显示PID三个参数（可以以P、I、D显示），另三位作为数字显示，就是三个参数（比例系数，积分时间常数、微分时间常数）的设定数值，通过按键来修改这些数值。

数码管显示的原理

数码管内部由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组合成字符。常见数码管有10根管脚。

数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管

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