【正文】 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(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)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(shí)，首先考慮的是能否選用帶有A/D的單片機(jī)，本系統(tǒng)中無(wú)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(hào)輸入通道數(shù)以及成本、供貨來(lái)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(duì)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(lái)說(shuō)，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(hào)與之匹配。本系統(tǒng)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(hào)U1n與一個(gè)推測(cè)信號(hào)Ur相比較，根據(jù)推測(cè)信號(hào)大于還是小于輸入信號(hào)來(lái)決定增大還是減少該推測(cè)信號(hào)相等時(shí)，向D/A轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)字就是對(duì)應(yīng)模擬輸入量的數(shù)字量。其“推測(cè)”值的算法如下：使二位進(jìn)制計(jì)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(shí)，都要進(jìn)行測(cè)試。若模擬輸入信號(hào)U1n小于推測(cè)信號(hào)U1，則比較器輸出為零，并使該位清零；若模擬輸入信號(hào)U1n大于推測(cè)信號(hào)U1，比較器輸出為1，并使該位保持位1。無(wú)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(shí)，D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入即為對(duì)應(yīng)模擬輸入信號(hào)的數(shù)字量，將此數(shù)字輸入就完成了A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程。1)A/D轉(zhuǎn)換器的引腳說(shuō)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(kāi)關(guān)、模擬開(kāi)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(shù)狀電子開(kāi)關(guān)、逐次逼近寄存器SAR、三態(tài)輸出鎖存，緩沖器、控制與時(shí)序電路等。ADC0809引腳功能說(shuō)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(kāi)關(guān)的三位地址輸入端，用來(lái)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(dòng)控制輸入端。它與ALE可以接在一起，當(dāng)通過(guò)程序加上一個(gè)正脈沖便立即開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換。EOC： 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端，高電平有效。在此輸出端供給一個(gè)有效信號(hào)則打開(kāi)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(shí)鐘輸入端。CLOCK為600kHZ時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間位100us。D0——D7：8位數(shù)字輸出段。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224 A/D轉(zhuǎn)換的連接電路由圖224可以看出ADC0809時(shí)鐘CLK由8051ALE信號(hào)提供，ALE信號(hào)頻率為f/6。用地址線低8位A0、AA2（~）接0809的A、B、C三端用來(lái)對(duì)8路模擬通道進(jìn)行選擇。EOC經(jīng)非門(mén)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(dòng)下一次轉(zhuǎn)換。0809啟動(dòng)條件如下： （21）因此啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)用寫(xiě)指令（使），=0，其端口地址為DFFFH。ADC0809轉(zhuǎn)換器將信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再將數(shù)字信號(hào)傳入8051進(jìn)行微處理，通過(guò)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。 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(shí)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(gè)特殊功能寄存器。32線并行I/O口。1個(gè)全雙工串行I/O口。2/3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。5/6個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)。具有位尋址功能，有較強(qiáng)的布爾處理能力。圖231 8051的引腳圖圖232 單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)圖由圖232可以看到，單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時(shí)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(chǔ)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)數(shù)據(jù)總線（DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由P0口提供。控制總線（CB）：由四根獨(dú)立控制線RESET、EA、ALE、組成。 振蕩電路和時(shí)鐘電路振蕩電路和單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路一起構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘方式，根據(jù)硬件不同，連接方式分為內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。MCS51單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)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(gè)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(gè)自激振蕩器。這是MCS51單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘方式。本系統(tǒng)中重點(diǎn)講到的是外部時(shí)鐘方式。圖233外部時(shí)鐘方式電路圖由上面的圖可以看到引腳XTAL2就是內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。因此，只需將外部振蕩器的信號(hào)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(hào)一般為頻率低于12MHZ的方波信號(hào)。另外，由于XTAL2端的邏輯電平不是TTL的，故還需要接一個(gè)上拉電阻。 單片機(jī)的復(fù)位電路1)復(fù)位電路的復(fù)位類(lèi)型通常單片機(jī)復(fù)位操作有上電復(fù)位、信號(hào)復(fù)位、運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位。在本系統(tǒng)里主要用到的是上電復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位的組合。2)主要復(fù)位電路（1）上電復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位組合電路：在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)使用上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，最常用的上電復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位組合電路為：圖234上電復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位組合電路在這兩種簡(jiǎn)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(huì)造成單片機(jī)錯(cuò)誤復(fù)位，但會(huì)引起內(nèi)部某些寄存器錯(cuò)誤復(fù)位。這時(shí)可在復(fù)位引腳上接一個(gè)去耦電容。如果應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重，或整個(gè)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(dòng)位置等。（2）在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，為保證復(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(chǎng)干擾大，電壓波動(dòng)大的工作環(huán)境。圖235抗干擾上電復(fù)位 中斷優(yōu)先級(jí)8051單片機(jī)提供了5個(gè)中斷源，其中兩個(gè)為中斷源，由INT0、INT1輸入；I/O設(shè)置中斷請(qǐng)求信號(hào)，或掉電故障等異常事件中斷請(qǐng)求信號(hào)都可作為外部中斷源連INT0、INT1。兩個(gè)為片內(nèi)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出時(shí)產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求（用TF0、TF1做標(biāo)志）；另外一個(gè)為片內(nèi)串行口產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求（TI或RI）。這些中斷請(qǐng)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(jí)優(yōu)先級(jí)，每一個(gè)中斷源都可以通過(guò)對(duì)中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP中的相應(yīng)位置或清0，編程為兩級(jí)中斷中的任一級(jí)——高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)，置1為高優(yōu)先級(jí)，清0為低優(yōu)先級(jí)。低優(yōu)先級(jí)可以被高優(yōu)先級(jí)所中斷，但不能被另一個(gè)低優(yōu)先級(jí)中斷所中斷。高優(yōu)先級(jí)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(gè)不可尋址的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器，其中一個(gè)用來(lái)指出正在服務(wù)于高優(yōu)先級(jí)中斷，并阻止其他所有中斷的響應(yīng)。另一個(gè)則指出正在服務(wù)于 低優(yōu)先級(jí)中斷，并阻止除高優(yōu)先級(jí)中斷以外的其他中斷的響應(yīng)。當(dāng)同時(shí)接受到幾個(gè)優(yōu)先級(jí)相同的中斷請(qǐng)求時(shí)，則由內(nèi)部查詢次序來(lái)確定響應(yīng)哪一個(gè)中斷請(qǐng)求。因此，在每一個(gè)中斷級(jí)中又有第二類(lèi)查詢次序的中斷優(yōu)先級(jí)結(jié)構(gòu)。處理器響應(yīng)中斷時(shí)，先置相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器（該觸發(fā)器指出CPU開(kāi)始處理的中斷優(yōu)先級(jí)別）然后執(zhí)行一個(gè)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(jí) 0003H2)TF0 （定時(shí)器0溢出中斷） 000BH3)IE 1 （外中斷INT1） 0013H4)TF1 （定時(shí)器1溢出中斷） 001BH5)RI+TI （串行口中斷） 0023H6)TF2+EXF2 （定時(shí)器2溢出中斷） 最低優(yōu)先級(jí) 002BH這種“同級(jí)內(nèi)的優(yōu)先級(jí)”，僅用來(lái)解決相同優(yōu)先級(jí)中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷的情況，而不能中斷正在執(zhí)行的同優(yōu)先級(jí)的中斷。 74LS373地址鎖存器芯片介紹由于MCS51單片機(jī)的P0口是分時(shí)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線,因此在進(jìn)行程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)，必須利用地址鎖存器將地址信號(hào)從地址/數(shù)據(jù)總線中分離開(kāi)來(lái)。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(hào)為ALE。但用的最多的是74LS373。圖236 74LS373的結(jié)構(gòu)圖當(dāng)三態(tài)門(mén)的使能信號(hào)線OE為低電平時(shí),三態(tài)門(mén)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(shí),輸出三態(tài)門(mén)斷開(kāi),輸出線OUT1~,當(dāng)74LS373用作地址鎖存器時(shí),首先應(yīng)使三態(tài)門(mén)的使能信號(hào)OE為低電平,這時(shí),當(dāng)G輸入端為高電平時(shí),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(shí),輸入端(1D~8D)的數(shù)據(jù)鎖入1Q~8Q的8位鎖存器中