【正文】 的滿刻度值。 圖 213溫度檢測電路 當(dāng)傳感器 AD590 所處溫區(qū)發(fā)生 1℃的溫度變化時，流過其所在回路的電流即產(chǎn)生 1μ A的變化，則其輸出電壓的變化為： Δ V0=1μ A/℃ *100KΩ =100mV/℃ AD590 的輸出電流值說明如下： 其輸出電流是以絕對溫度零度 (273℃ )為基 準(zhǔn) ,每增加 1℃ ,它會增加 1μA輸出電流 ,因此在室溫 25℃ 時 ,其輸出電流 Io=(273+25)=298μA。 Vo 的值為 Io 乘上 10K,以室溫 25℃ 而言 ,輸出值為 (10K298μA)。 量測 Vo 時 ,不可分出任何電流 ,否則量測值會不 準(zhǔn) 。 AD590 的輸出電流 I=(273+T)μA(T為攝氏溫度 ),因此量測的電壓 V為 (273+T)μA 10K= (+T/100)V。 [8] 在本論文中通過溫度集成器 AD590 對外部 55~+150℃范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行采樣，在 AD590的兩端分別接地和接電源，得到一定的 壓差，因此會得到相應(yīng)的工作電壓，其輸出電流會隨溫度變化而變化。電流 1μ A/K 其輸出電壓為 100mV/℃，經(jīng)運(yùn)算放大器 LM358 進(jìn)行 I/V轉(zhuǎn)化 9 后，再送入 A/D 轉(zhuǎn)換電路中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過微處理器處理即可送到 LED 顯示器顯示溫度。 A/D 轉(zhuǎn)換器電路原理和電路接口圖 A/D 轉(zhuǎn)換一般都設(shè)置在前向通道中，它將外界輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成計算機(jī)數(shù)據(jù)總線能接受的數(shù)字量。在前向通道必須配置 A/D 轉(zhuǎn)換電路時，首先考慮的是能否選用帶有 A/D 的單片機(jī)，本論文中無法選擇單片機(jī)片內(nèi)有 A/D 部件，則必須在前向通道中配置 A/D 接口。要選擇好的 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片，選擇 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的原則從轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度、模擬信號輸入通道數(shù)以及成本、供貨來源等全面考慮。選擇不同的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，與單片機(jī)的接口電路要求不同，必須依芯片對控制電路的要求設(shè)置，接口電路必須滿足這些要求。一般來說， A/D 轉(zhuǎn)換芯片輸入的模擬電壓都有規(guī)定的要求，如 0~+5V， 0~+10V， 0~+2V 等，因此要考慮到傳感器輸出信號與之匹配。 本論文中采用逐次逼近法 A/D 轉(zhuǎn)換器電路原理。其主要原理為：將一待轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號 U1n 與一個推測信號 Ur 相比較，根據(jù)推測信號大于還是小于 輸入信號來決定增大還是減少該推測信號相等時，向 D/A 轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)字就是對應(yīng)模擬輸入量的數(shù)字量。 其“推測”值的算法如下：使二位進(jìn)制計數(shù)器中（輸出鎖存器）的每一位從最高位起依次置 1，每接一位時，都要進(jìn)行測試。若模擬輸入信號 U1n 小于推測信號 U1，則比較器輸出為零，并使該位清零；若模擬輸入信號 U1n 大于推測信號 U1，比較器輸出為 1，并使該位保持位 1。無論哪種情況，均應(yīng)繼續(xù)比較下一位，直到最末位為止。此時， D/A 轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入即為對應(yīng)模擬輸入信號的數(shù)字量，將此數(shù)字輸入就完成了 A/D 轉(zhuǎn)換過程。 1． A/D 轉(zhuǎn)換器 的引腳說明： ADC0809 是 CMOS 集成電路 8 位單片 A/D 轉(zhuǎn)換器。 雙列直插 28 引腳封裝。片內(nèi)有 8 路模擬開關(guān)、模擬開關(guān)的地址鎖存與譯碼電路、比較器 、256R 電阻 T 型網(wǎng)絡(luò)、樹狀電子開關(guān)、逐次逼近寄存器 SAR、三態(tài)輸出鎖存，緩沖器、控制與時序電路等。 ADC0809 引腳功能說明如下： IN0—— IN7： 8 路輸入通道的模擬量輸入端。 A、 B、 C 口： 8 路模擬開關(guān)的三位地址輸入端，用來選擇 8 路模擬輸入的一路進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換。 ALE： 地址鎖存允許。 ALE 有效將三位地址 A、 B、 C 鎖存到地址鎖存器中。 START： 為啟動控制輸入端。它與 ALE 可以接在一起，當(dāng)通過程序加上一個正脈沖便立即開始 A/D 轉(zhuǎn)換。 EOC： 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端，高電平有效。在此輸出端供給一個有效信號則打開三態(tài)輸出鎖存緩沖器，把轉(zhuǎn)換后的結(jié)果送至外部數(shù)據(jù)線。 COLCK：時鐘輸入端。 CLOCK 為 600kHZ 時，轉(zhuǎn)換時間位 100us。 D0—— D7： 8 位數(shù)字輸出段。 10 Vcc: 電源輸入端。 GND：接地端。 2． A/D 轉(zhuǎn)換的連接電路及應(yīng)用 圖 214 A/D轉(zhuǎn)換的連接電路 由圖 214 可以看出 ADC0809 時鐘 CLK 由 8051ALE 信號提供， ALE 信號頻率為 f/6。用地址線低 8 位 A0、 A A2（ ~）接 0809 的 A、 B、 C 三端用來對 8 路模擬通道進(jìn)行選擇。 EOC 經(jīng)非門與 8051 相接， 0809 與 8051 采用中斷方式聯(lián)絡(luò)， 外部中斷 1 服務(wù)子程序讀 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果，并啟動下一次轉(zhuǎn)換。 0809 啟動條件為 START= ，因此啟動時，應(yīng)用寫指令（使 WR=1），并且要保證地址線 =0，其端口地址為 DFFFH。 ADC0809轉(zhuǎn) 換器將信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再將數(shù)字信號傳入 8051 進(jìn)行微處理，通過 LED 顯示溫度。在由于 A/D0809 具有鎖存的 TTL 三態(tài)輸出，它的八條數(shù)據(jù)線和 8051 的八條數(shù)據(jù)線相連，采用線性選址法，其口地址為 DFFFH。通道地址 A， B， C 由數(shù)據(jù)總線 DB0， DB2， DB2 提供。A， B， C 地址線上的信息由 ALE 上升沿打入地址鎖存器 74LS373。 11 單片機(jī) 8051 芯片介紹和主要電路 MCS51 單片微機(jī) 8051 內(nèi)部部件和接口電路 MCS5 單片微機(jī) 8051 內(nèi)部包含如下部件： 8 位 CPU 振蕩器和時鐘電路 4K/8K 字節(jié)的程序存貯器。 128/256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存貯器。 可尋址外部程序存貯器和數(shù)據(jù)存貯器，各 64K 字節(jié)。 二十多個特殊功能寄存器。 32 線并行 I/O 口。 1 個全雙工串行 I/O 口。 2/3 個 16 位定時器 /計數(shù)器。 5/6 個中斷源， 2 個優(yōu)先級。 具有位尋址功能，有較強(qiáng)的布爾處理能力。 圖 221 8051的引腳圖 12 圖 222 單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)圖 由圖 222 可以看到，單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時鐘接入、用戶 I/O 口外，其余管腳都是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。這 些引腳構(gòu)成了 MCS51 單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)： 1．地址總線（ AB）：地址總線寬度為 16 位，因此，其外部存儲器直接尋址為 64K 字節(jié)，16 位地址總線由 P0 口經(jīng)地址鎖存器提供低 8 位地址（ A0~A7）； P0 口直接提供高 8 位地址（ A8~A15）。 2．?dāng)?shù)據(jù)總線（ DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為 8 位，由 P0 口提供?？刂瓶偩€（ CB）：由四根獨(dú)立控制線 RESET、 EA、 ALE、 NESP 組成。 振蕩電路和時鐘電路 振蕩電路和單片機(jī)內(nèi)部的時鐘電路一起構(gòu)成了單片機(jī)的時鐘方式，根據(jù)硬件不 同，連接方式分為內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。 MCS51 單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。這是 MCS51 單片機(jī)的內(nèi)部時鐘方式。本論文中重點(diǎn)講到的是外部時鐘方式。 圖 223外部時鐘方式電路圖 由上面的圖我們可以看到引腳 XTAL2 就是內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。因此，只需將外部振蕩器的信號接至引腳 XTAL2，而把內(nèi)部反相 放大器的輸入端 XTAL1 引腳接地。通常接的外部信號一般為頻率低于 12MHZ 的方波信號。另外，由于 XTAL2 端的邏輯電平不是 TTL的，故還需要接一個上拉電阻。 13 單片機(jī)的復(fù)位電路 1．復(fù)位電路的復(fù)位類型 通常單片機(jī)復(fù)位操作有上電復(fù)位、信號復(fù)位、運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位。在本論文里主要用到的是上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位的組合。 2．主要復(fù)位電路 （ 1）上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位組合電路：在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計過程中，經(jīng)常會使用上電復(fù)位和手動復(fù)位，最常用的上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位組合電路為： 圖 224上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位組合電路 在這兩種簡單復(fù)位電路中，干擾容易串人復(fù)位端，在大多數(shù)情況下，不會造成單片機(jī)錯誤復(fù)位，但會引起內(nèi)部某些寄存器錯誤復(fù)位。這時可在復(fù)位引腳上接一個去耦電容。如果應(yīng)用現(xiàn)場干擾嚴(yán)重，或整個系統(tǒng)干擾嚴(yán)重，引起單片機(jī)復(fù)位，可采用屏蔽的辦法解決，如加屏蔽網(wǎng)或移動位置等。 （ 2）在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，為了保證復(fù)位電路可靠地工作，常將 RC 電路接施密特電路后再接入單片機(jī)復(fù)位端，特別適合于應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)場干擾大，電壓波動大的工作環(huán)境。 [10] 圖 225抗干擾上電復(fù)位 14 中斷優(yōu)先級 8051 單片機(jī)提供 了 5 個中斷源，其中兩個為中斷源，由 INT0、 INT1 輸入； I/O 設(shè)置中斷請求信號，或掉電故障等異常事件中斷請求信號都可作為外部中斷源連 INT0、 INT1。兩個為片內(nèi)的定時器 /計數(shù)器溢出時產(chǎn)生的中斷請求（用 TF0、 TF1 做標(biāo)志）；另外一個為片內(nèi)串行口產(chǎn)生的中斷請求（ TI 或 RI）。這些中斷請求源分別由 MCS51 的特殊功能寄存器 TCON 和SCON 的相應(yīng)位鎖存。 MCS51 的中斷具有兩級優(yōu)先級，每一個中斷源都可以通過對中斷優(yōu)先級寄存器 IP 中的相應(yīng)位置或清 0，編程為兩級中斷中的任一級 —— 高優(yōu)先級和低優(yōu)先級，置 1 為 高優(yōu)先級，清 0 為低優(yōu)先級。低優(yōu)先級可以被高優(yōu)先級所中斷，但不能被另一個低優(yōu)先級中斷所中斷。高優(yōu)先級中斷不能被任何中斷所中斷。為了實(shí)現(xiàn)這些規(guī)定，中斷系統(tǒng)中設(shè)有兩個不可尋址的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器，其中一個用來指出正在服務(wù)于高優(yōu)先級中斷，并阻止其他所有中斷的響應(yīng)。另一個則指出正在服務(wù)于 低優(yōu)先級中斷，并阻止除高優(yōu)先級中斷以外的其他中斷的響應(yīng)。 當(dāng)同時接受到幾個優(yōu)先級相同的中斷請求時，則由內(nèi)部查詢次序來確定響應(yīng)哪一個中斷請求。因此，在每一個中斷級中又有第二類查詢次序的中斷優(yōu)先級結(jié)構(gòu)。處理器響應(yīng)中斷時，先置相應(yīng)的優(yōu)先級狀 態(tài)觸發(fā)器（該觸發(fā)器指出 CPU開始處理的中斷優(yōu)先級別）然后執(zhí)行一個硬件子程序的調(diào)用使控制轉(zhuǎn)移查詢次序如下： 1． IE0 （外中斷 INT0） 最高優(yōu)先級 0003H 2． TF0 （定時器 0 溢出中斷） 000BH 3． IE 1 （外中斷 INT1） 0013H 4． TF1 （定時器 1 溢出中斷） 001BH 5． RI+TI （串行口中斷） 0023H 6． TF2+EXF2 （定時器 2 溢出中斷） 最低優(yōu)先級 002BH 這種“同級內(nèi)的優(yōu)先級”，僅用來解決相同優(yōu)先級中斷源同時請求中斷的情況，而不能中斷正在執(zhí)行的同優(yōu)先級的中斷。 15 74LS373 地址鎖存器芯片介紹 由于 MCS51單片機(jī)的 P0口是分時復(fù)用的地址 /數(shù)據(jù)總線 ,因此在進(jìn)行程序存儲器擴(kuò)展時，必須利用地址鎖存器將地址信號從地址 /數(shù)據(jù) 總線中分離開來。 通常 ,地址鎖存器可使用帶三態(tài)緩沖輸出的八 D 鎖存器 74LS373 或 8282，也可以使用帶清除端的八 D 鎖存器 74LS273，地址鎖存信號為 ALE。但用的最多的是 74LS373。 圖 226 74LS373的結(jié)構(gòu)圖 當(dāng)三態(tài)門的使能信號線 OE 為低電平時 ,三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài) ,允許 1Q~8Q 輸出到OUT1~OUT8,當(dāng) OE端為高電平時 ,輸出三態(tài)門斷開 ,輸出線 OUT1~OUT8處于浮空狀態(tài) .G稱為數(shù)據(jù)打入線 ,當(dāng) 74LS373 用作地址鎖存器時 ,首先應(yīng)使三態(tài)門的使能信號 OE 為低電平 ,這時 ,當(dāng)G 輸入端為 高電平時 ,鎖存器輸出 (1Q~8Q)狀態(tài)和輸入端 (1D~8D)狀態(tài)相同 ,當(dāng) G 端從高電平返回到低電平 (下降沿 )時 ,輸入端 (1D~8D)的數(shù)據(jù)鎖入 1Q~8Q 的 8 位鎖存器中。 當(dāng)用 74LS373 作為地址鎖存器時 ,它們的鎖存控制端 G 和 STB 可直接與單片機(jī)的鎖存控制信號端 ALE 相連 ,在 ALE 下降沿進(jìn)行地址鎖存。 16 8255 輸出口擴(kuò)展 8255 的引腳介紹 8255 是可編程 RAM/IO 擴(kuò)展器，片內(nèi)有 256*8 位靜態(tài) RAM， 2 個 8 位和 1 個 6 位可編程并行 I/O 接口，以及 1 個 14 位可編程定時器 /計數(shù)器。還有地址鎖存器和多路轉(zhuǎn)換的地址 /數(shù)據(jù)總線，可直接與 MCS51 單片微機(jī)相連接。因此還是 MCS51 應(yīng)用系統(tǒng)最適用的擴(kuò)展器件。 圖 231 8255的引腳圖 AD0— AD7：三態(tài)地址 /數(shù)據(jù)總線。連接 CPU的底 8 位地址 /數(shù)據(jù)總線。