【正文】 8255可編程并行i/O接口片選地址：AOOOH—AFFFH；●ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的片選地址：BOOOH—BFFFH。對(duì)于電磁離合器、電磁閥的控制，是通過(guò)開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出來(lái)進(jìn)行控制的，因此在電路中擴(kuò)展了8255芯片，8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程的并{J：I／O接口芯片，它具有3個(gè)8位的并行I／O口，8255與MCS一51的接L1電路如圖2．2所示。2．4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展1)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 At89C51單片機(jī)內(nèi)部有256字節(jié)RAM，在實(shí)際應(yīng)用中，僅靠片內(nèi)RAM往往不夠用，必須擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有靜念存儲(chǔ)器(SRA206。)和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器(DRAM)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，外擴(kuò)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都采用靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。本系統(tǒng)中擴(kuò)展大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片62256，采用線(xiàn)選法，也即是采用AT89C51芯片P2．7引腳作為62256的片選，62256為28引腳封裝，其與89C51接口電路如下圖2．3所示。62256的片選信號(hào)輸入線(xiàn)／CE與89C5l的高位地址線(xiàn)P27相連接，低電平有效，因此，本系統(tǒng)中外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址范圍為0000H一7FFFH。2)程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器一般采用E2PROM，E2PROM是電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，其突出優(yōu)點(diǎn)是在線(xiàn)擦除和改寫(xiě)，無(wú)需像EPROM那樣必須用紫外線(xiàn)照射才州+擦除，較新的∥PROM產(chǎn)品在寫(xiě)入時(shí)能夠自動(dòng)完成擦除。本系統(tǒng)采用E2PROM為AT28C256，具有容量32K的存儲(chǔ)空陽(yáng)J，其突出優(yōu)點(diǎn)是能夠在線(xiàn)擦除和改寫(xiě)，無(wú)需像EPROM那樣必須用紫外線(xiàn)照射才能擦除。E2PROM產(chǎn)品在寫(xiě)入時(shí)能自動(dòng)完成擦除，不再需要專(zhuān)用的編程電源，不可以贏接用單片機(jī)系統(tǒng)的5V電源。由于AT28C256存儲(chǔ)容量為32K，因此，AT28C56的選通信號(hào)需要采用89C5l芯片的PSEN引腳來(lái)對(duì)它進(jìn)行選通，當(dāng)PSEN引腳低電平有效，即可以瀆出外部存儲(chǔ)器AT28C56中的指令碼，下圖為的本系統(tǒng)中AT89C5l與AT28C256的接口電路，如圖2．4所示：2．5模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 圖2．4程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路 。A／D轉(zhuǎn)換器的種類(lèi)很多，目前應(yīng)用較為廣泛的主要有以下幾種類(lèi)型：逐次逼近型、雙積分式轉(zhuǎn)換器、∑一△式A／D轉(zhuǎn)換器和V／F轉(zhuǎn)換器。逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器在精度、速度和價(jià)格上都適中。是最為常用的A／D轉(zhuǎn)換器。選用逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器ADC0809作為該部分電路的A／D轉(zhuǎn)換器件，其通用性及價(jià)格都很適合本課題。其特點(diǎn)是：●逐次逼近寄存器；轉(zhuǎn)換時(shí)間(正。=500KHZ)：128uS；●無(wú)需外部進(jìn)行零點(diǎn)和滿(mǎn)度調(diào)整；●8位分辨率；●三態(tài)輸出，可與微處理器直接接口；●輸入輸出TTL兼容；●8路模擬開(kāi)關(guān)，可直接接8個(gè)模擬量；●CMOS工藝：●功耗：15MW；●轉(zhuǎn)換精度：177。0．4％。A／D芯片與CPU連接后，其工作過(guò)程大體都要經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：(1)CPU發(fā)出指令，啟動(dòng)A／D芯片工作；(2)判斷A／D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。因?yàn)锳／D轉(zhuǎn)換需要時(shí)間，不可能馬上得到轉(zhuǎn)換的結(jié)果，A／D芯片都有一根專(zhuān)門(mén)的信號(hào)輸出線(xiàn)表示轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。如ADC0809是EOC引腳作為表示轉(zhuǎn)換結(jié)束的信號(hào)輸出線(xiàn)。微控制器判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束可采用中斷法，也即CPU啟動(dòng)A／D芯片工作后，即可轉(zhuǎn)而處理其它任務(wù)(如執(zhí)行主程序)，一旦A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，則由A／D芯片發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)作為中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷后便讀入數(shù)據(jù)。(3)當(dāng)判定轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束時(shí)，由CPU從A／D芯片讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果。ADC0809共有八路模擬輸入端，能夠完成對(duì)八路輸入的分時(shí)AD轉(zhuǎn)換，其23～25三只引腳ADDC、ADDB、ADDA接入經(jīng)鎖存器74LS373鎖存后輸出的地址，它的不同取值可選通八路模擬輸入，起到模擬開(kāi)關(guān)的作用。10引腳CLK接入時(shí)鐘信號(hào)，該時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)AT89CSl／ALE引腳經(jīng)過(guò)二分頻得到，通過(guò)該時(shí)鐘信號(hào)控制ADC0809的工作步驟。ADC0809／ALE與ADC0809／START連在一起，在ADC0809鎖存通道地址的同時(shí)，啟動(dòng)并進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，EOC引腳通過(guò)非門(mén)取反后接入AT89C51的外部中斷輸入引腳INTI，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC返回高電平到AT89CSl／INTl引腳并使得CPU程序執(zhí)行中斷程序。DOD7為八位數(shù)字信號(hào)的輸出端，接單片機(jī)PO口，以輸出轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)中，AT89C51與ADC0809的接口采用的是中斷方式，當(dāng)用中斷方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)，EOC線(xiàn)作為CPU的中斷請(qǐng)求輸入線(xiàn)。CPU相應(yīng)中斷后，在中斷服務(wù)程序中使0E線(xiàn)或?yàn)镋NABLE引腳變?yōu)楦唠娖?，以提取A／O轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。本系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路如圖2．5所示。2．6看門(mén)狗電路 單片機(jī)控制部分本身的可靠性，系統(tǒng)中增加了X25045器件。X245由美國(guó)Xicor公司生產(chǎn)，兼有看門(mén)狗定時(shí)器、復(fù)位定時(shí)器和EEPROM三種，45具體操作方法如下：(1電復(fù)位電并且超過(guò)一個(gè)閾值電壓時(shí)，X25045的內(nèi)部復(fù)位電路將會(huì)提供一個(gè)200ms的復(fù)位脈沖，讓處理器能夠正常復(fù)位。(2壓監(jiān)測(cè)中，X25045監(jiān)測(cè)VCC端得電壓下降，并且在VCC電壓跌落到閾值電壓之F時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖，這個(gè)復(fù)位脈沖一直有效，卣到VCC降到1v以下，如果VCC在降到閾值電壓后上升，則在VCC超過(guò)閾值電壓后延時(shí)約200ms復(fù)位信號(hào)消失，使得微處理器得以繼續(xù)工作。(3)看門(mén)狗定時(shí)看門(mén)狗定時(shí)器電路監(jiān)測(cè)WDI的輸入來(lái)判斷微處理器是否是正常工作。在設(shè)定的定時(shí)時(shí)間內(nèi)，微處理器必須在WDI引腳產(chǎn)生一個(gè)由低到高的電平變化，否則X25045將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)。X25045的和AT89C51的接口電路根據(jù)系統(tǒng)的原理圖的電路原理，當(dāng)系統(tǒng)被正常上電(+5V)后，X25045的內(nèi)部復(fù)位電路將會(huì)提供一個(gè)約為200ms的復(fù)位脈沖電壓，除了X25045的復(fù)位電路外，并在系統(tǒng)電路中增加了上電復(fù)位的電路，該上電復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這樣整個(gè)電路只要接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。2．7串行通信部分 圖2．6看門(mén)狗電路圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮到汽車(chē)速度數(shù)據(jù)、儲(chǔ)氣桶壓力數(shù)據(jù)等信號(hào)的復(fù)雜性以及單片機(jī)處理數(shù)據(jù)速度較慢等因素，必須考慮到單片機(jī)和上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，我們?cè)黾恿舜型ㄐ挪糠?。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信接口的有關(guān)題，如信號(hào)功能、電氣特性和機(jī)械特性都作了較明確的規(guī)定。由于通信接口與設(shè)備制造廠(chǎng)商都生產(chǎn)與RS一232c兼容的通信設(shè)備，因此它已成為微機(jī)串行通信接口中廣泛采用的一種標(biāo)準(zhǔn)。1）EIA RS232C與TTL的電平轉(zhuǎn)換 EIARS一232c使用正負(fù)電壓來(lái)表示邏輯狀態(tài)，而TTL是以高低電平表示邏輯狀態(tài)，因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的TTL器件連接，必須在EIARS一232c與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可以用分立元件，也可以用集成電路芯片。目前較廣泛的使用集成電路轉(zhuǎn)換器件，如MC 148SN 75150芯片可完成TTL電乎到EIA電平的轉(zhuǎn)換，而MC 148SN 75154芯片可實(shí)現(xiàn)EIA電平到TTL電平的轉(zhuǎn)換。由于MCl488／1489要求使用177。15V高壓電源，不太方便，現(xiàn)在常用的Rs一232c／TTL轉(zhuǎn)換芯片是MAX 232或ICL232。ICL232內(nèi)部有電壓倍增電路和轉(zhuǎn)換電路，只需+5V電源便可實(shí)現(xiàn)’FTL電平與RS一232C電平轉(zhuǎn)換，使用起來(lái)十分方便。一個(gè)ICL232芯片可連接兩對(duì)收／發(fā)線(xiàn)，從而完成TTL和EIA雙向電平轉(zhuǎn)換，其中，TTL／CMOS電平OV～5V，RS一232C電平一IOV～+IOV。2) 其它電器參數(shù)RS一232c終端一側(cè)的旁路電容C不應(yīng)超過(guò)2500pF(包括電纜電容在內(nèi))。開(kāi)路電壓V。1i能超過(guò)257。RS一232的驅(qū)動(dòng)電路必須能承受電纜中任何導(dǎo)線(xiàn)短路，而不會(huì)導(dǎo)致有關(guān)設(shè)備的損壞。1CL232可以實(shí)現(xiàn)TTL電平和RS一232電平之間的轉(zhuǎn)換。由于在實(shí)際應(yīng)用中，器件對(duì)電源噪聲很敏感，因此VCC必須要對(duì)地加I”F去耦電容，另外，為提高抗干擾能力，又添加了四個(gè)取同樣數(shù)值的1 uF電容，在連接時(shí)它們要盡量靠近器件。ICL232芯片8引腳按入到上位機(jī)，10引腳接單片機(jī)RXD、TXD引腳，實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的連接。rCL232與AT89C5l的接口電路如下圖2．7所示：2．8 USB接口部分 如圖2．7串口通信接電路圖在考慮到今后電路板設(shè)計(jì)的通用性、系統(tǒng)要求高速數(shù)據(jù)傳輸速率，本課題所設(shè)計(jì)電路板作為一個(gè)通用控制板使用，在整個(gè)電路中加入了US8總線(xiàn),這種嶄新的微機(jī)總線(xiàn)接口規(guī)范，成為最近幾年在Pc領(lǐng)域廣為應(yīng)用的新型接口技術(shù)。USB接IZ!通用性好、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、傳輸方式多樣、成本低、易于擴(kuò)展且便于使用，這些優(yōu)點(diǎn)使它已經(jīng)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域，USB設(shè)備也層出不窮。為了跟上時(shí)代的發(fā)展，在這一課題中也設(shè)計(jì)了USB接口。2．8．1 USB簡(jiǎn)介 USB(Universal Serial Bus)通用串行總線(xiàn)，是用于USB的外圍設(shè)備連接到主機(jī)的外部總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，其主要適用在中速和低速的外設(shè)。US8是通過(guò)PCI總線(xiàn)或Pc的內(nèi)部系統(tǒng)數(shù)據(jù)線(xiàn)連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。USB同時(shí)又是一種通信協(xié)議，它支持主系統(tǒng)(host)和USB的外圍設(shè)備(device)之間的數(shù)據(jù)傳輸。USB接口是一種支持即插即用的新型串行接口。也有人稱(chēng)之為“菊花鏈(daisychaining)”，是因?yàn)樵谝粭l“線(xiàn)纜”上有鏈接127個(gè)設(shè)備的能力。USB要比標(biāo)準(zhǔn)串行口快得多，其數(shù)據(jù)傳輸可達(dá)每秒4Mb12Mb(而老式的串行口最多是每秒115Kb，在最新的USB2．0規(guī)范中速率更高)。除了具有較高的傳輸率外，它還能給外圍設(shè)備提供支持。需要注意的是：這不是一種新的總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，而是電腦系統(tǒng)接駁外圍設(shè)備(如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、打印機(jī)等)的輸入／數(shù)出接口標(biāo)準(zhǔn)。到現(xiàn)在為止，電腦系統(tǒng)接外圍設(shè)備的接口還無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，如鍵盤(pán)的插口是圓的，連接打印機(jī)要用9針或25針的并行接口，鼠標(biāo)則要用9針或25針的串行接口。USB能把這些不同的接口統(tǒng)一起來(lái)，僅用一個(gè)4針插頭作為標(biāo)準(zhǔn)插頭。通過(guò)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)插頭，采用菊花鏈形式可以把所有的外設(shè)連接起來(lái)，并且不會(huì)損失帶寬。USB正在取代當(dāng)前PC上的串口和并口。 USB是在1994年底康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯(lián)合制定的，但是真到1999年，USB才真正被廣泛應(yīng)用。自從1994年11月11同發(fā)表了USB VO7以后，USB接口經(jīng)歷了六年的發(fā)展，發(fā)展到了1998年的USB l．1和現(xiàn)在的2．0版本。而且USB2．0可以向’F兼容，所有支持USB l．1的設(shè)備都可以直接在USB2．0的接口上使用而不必?fù)?dān)心兼容問(wèn)題，而且像USB線(xiàn)、插頭等附件也都可以真接使用。但是反之，USB2．0的設(shè)備則不可能在USB l．1上正常工作。 在USB方式下，所有的外設(shè)都在機(jī)箱外連接，連接外設(shè)不必在打丌機(jī)箱：允許外設(shè)熱插拔，而不必關(guān)閉主機(jī)電源，做到真『F的即插即用，不必重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。USB采用“級(jí)聯(lián)”方式，即每個(gè)USB設(shè)備用一個(gè)USB插頭連接到一個(gè)外設(shè)的USB插座上，USB能智能識(shí)別USB鏈上外圍設(shè)備的插入或拆卸。支持USB的產(chǎn)品只要將連接線(xiàn)接到電腦的USB插槽，電腦內(nèi)部就會(huì)自動(dòng)分配地址，不需用戶(hù)參照系統(tǒng)的硬件設(shè)定進(jìn)行設(shè)置。它可使多個(gè)設(shè)備在～個(gè)端口上運(yùn)行，速度也比現(xiàn)在的串行口或并行口快得多，而且其總的連線(xiàn)在理論上說(shuō)可以無(wú)限延長(zhǎng)。內(nèi)置的電源供給。USB可消除某些外設(shè)對(duì)體積較大的電源適配器的需求，因?yàn)樗勺R(shí)別一個(gè)設(shè)備所需的電力，并可自動(dòng)把這一電力提供給這一設(shè)備(最高可達(dá)500毫安)。USB設(shè)備也可以使用外部電源。USB端口的傳輸速率高達(dá)12Mbps，與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的串行端口相比，大約快出100倍，與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的并行端口相比，也快出近10倍。換句話(huà)說(shuō)，USB端口的傳輸速率快于當(dāng)前PC平臺(tái)上任何其它類(lèi)型的端口。2．8．2 USB接口器件PDlUSBDl2的硬件電路 PDIUSBDl2是PHILIPS在USB ，此芯片是帶有并行總線(xiàn)和局部DMA傳輸能力的全速USB接口器件。片內(nèi)繼承了高性能USB接口器件、FIF0存儲(chǔ)器、收發(fā)器以及電壓調(diào)整器，可與任何外部微控制器／微處理器實(shí)現(xiàn)高速并行接口(2M8／S)。PDIUSBDl2的功能框如圖2．8所示：對(duì)PDIUSBDl2芯片的各個(gè)功能模塊做以下說(shuō)明：1)模擬收發(fā)器集成的收發(fā)器接口可通過(guò)終端電阻直接與USB電纜相連。2)電壓調(diào)整器片內(nèi)集成了一個(gè)3．3V的調(diào)整器用于模擬收發(fā)器的供電。3)PHILIPS串行接口引擎(PSIE)PSIE實(shí)現(xiàn)了全部的USB協(xié)議層，且完全由硬件實(shí)現(xiàn)而不需耍固件的參與。4)GOODLINKTM GOODLINKTM技術(shù)可提供良好的USB連接指示。在枚舉中，LED指示根據(jù)通信的狀況問(wèn)歇閃爍。當(dāng)PDIUSBDl2成功的枚舉和配置后，LED指示將一直點(diǎn)亮。處于掛起狀態(tài)時(shí)，LED將會(huì)關(guān)閉。5)存儲(chǔ)器管理單元和內(nèi)部RAM在以12MB／S的速率傳輸并與微控制器并口相連時(shí)，存儲(chǔ)器管理單元和內(nèi)部RAM作為USB之間速度差異的緩沖區(qū)，這就允許微控制器以自己的速率對(duì)USB信息包進(jìn)行讀寫(xiě)。6)并行和DMA接口對(duì)一個(gè)微控制器而言，PDIUSBDl2看起來(lái)就像一個(gè)帶8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)和一個(gè)地址位的存儲(chǔ)器件。PDIUSBDl2支持多路復(fù)用和非復(fù)用的地址和數(shù)據(jù)總線(xiàn)；20支持主端點(diǎn)與本地共享RAM之間直接讀取的DMA傳輸：但在本系統(tǒng)中，考