【正文】 第三章主機(jī)及其接口 主機(jī)電路 PC機(jī)的主機(jī)電路 一、內(nèi)插式 圖 311內(nèi)插式測控系統(tǒng)構(gòu)成 特點(diǎn)： 輸入 /輸出接口電路制成印制板的插板形式，并直接插入 PC機(jī)主機(jī)箱內(nèi)的擴(kuò)展槽內(nèi)，通過計算機(jī)的各種系統(tǒng)總線與 CPU交換信息。 內(nèi)插式 測控系統(tǒng) 用個人計算機(jī)的鍵盤、鼠標(biāo)器、顯示器進(jìn)行操作和顯示，硬盤存儲測量及處理結(jié)果。 缺點(diǎn)： PC機(jī)可用于輸入 /輸出接口的擴(kuò) 展槽較少，靈活性較差。 二、外接式 圖 312外接式測控系統(tǒng)構(gòu)成 特點(diǎn)： 輸入 /輸出接口安裝于 PC機(jī)箱外部一個獨(dú)立的專用電箱中，并通過外部總線與 PC機(jī)通信和傳遞數(shù)據(jù)。外接電箱可以獨(dú)立供電，且不受 PC機(jī)總線的限制，必要時可以有自己的微處理器和總線結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是靈活方便，適用于多通道、高速數(shù)據(jù)采集或一些特殊場合的測控要求。 三、組合式 圖 313組合式測控系統(tǒng)構(gòu)成 特點(diǎn)：輸入 /輸出接口安裝于 PC機(jī)箱外部一個獨(dú)立的專用電箱中，同時在 PC機(jī)內(nèi)部擴(kuò)展槽內(nèi)也安裝有接口板，測量信號和控制信號通過外接電箱后，再經(jīng)過接口板與計算機(jī)交換數(shù)據(jù)。組合式系統(tǒng)的特點(diǎn)是靈活方便，適用范圍廣，是一些特殊場合下的最佳選擇。 單片機(jī)―― 指在一塊芯片上集成了計算機(jī)的基本部件，包括中央處理器 (CPU)、存儲器(RAM/ROM)、輸入 /輸出接口 (I/O)、計數(shù)器 /定時器以及其他有關(guān)部件 。 單片機(jī)一般具有以下特點(diǎn)： (1)可靠性高 (2)易擴(kuò)展 (3)控制功能強(qiáng) (4)存儲器容量小 (5)體積小 (6)開發(fā)周期短、成本低。 目前常見的微機(jī)化測控系統(tǒng)、特別是中型測控系統(tǒng)和便攜式測控儀器大多采用單片機(jī)。 一、 MCS51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和引腳 內(nèi)部 結(jié)構(gòu) 圖 3－ 1－ 4 MCS51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8031――片內(nèi)不含 ROM 或 EPROM，用得最多。 8051――片內(nèi)含 ROM 8751――片內(nèi)含 EPROM 引腳及片外總線結(jié)構(gòu) （ 1）地址總線 (AB)。為 16位，由 P0口經(jīng)地址鎖存器提供低 8位地址 (A0～ A7)； P2口直接提供高 8位地址 (A8～ A15)。 (2)數(shù)據(jù)總線 (DB)。 為 8位，由 P0口提供。 (3)控制總線 (CB)。由 P3口的第 2功能狀態(tài)和 4根獨(dú)立控制線 RESET、 EA、 ALE、 PSEN組成。 8031的特點(diǎn)： （ 1）片內(nèi)無 ROM，必須外接 EPROM； 片內(nèi) RAM 僅 128字節(jié)，常需外接 RAM。 （ 2） P0和 P2口用作地址總線和數(shù)據(jù)總線， P3口往往用于控制功能，真正能用于 I/O端口的只有 P1口。因此通常需要外接 I/O接口。 二、外 接存貯器和外接 I/O接口 外接存貯器 P2口輸出存貯器地址的高 8位。 P0口分時輸出地址的低 8位和傳送指令字節(jié)或數(shù)據(jù)。 地址鎖存器通常采用 74LS373。 當(dāng) PSEN有效時， ROM的指令字節(jié)通過 P0 讀入 CPU， RAM的讀寫 由 RD 和 WR 控制，該控制信號由外部 RAM訪問指令 MOVX產(chǎn)生。 外接 I/O接口 可采用帶鎖存的三態(tài)緩沖器 74LS37 8212或 8282等，也可采用功能較強(qiáng)的可編程I/O接口芯片 815 8255等。 三、基于 8031的主機(jī)電路實(shí)例 ――圖 3－ 1－ 6 測控接口及程序 A/D與微機(jī)接口及程序 A/D轉(zhuǎn)換器引腳 相連的 8031單片機(jī)引腳 輸出引腳 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) 二進(jìn)制碼 P0口 BCD碼 P1口或 P3口 轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志 中斷方式 1INT 或 0INT 查詢方式 定時方式 無 輸入引腳 轉(zhuǎn)換開始指令 ，WR 多路選通指令 P0口經(jīng)地址譯碼 讀取數(shù)據(jù)指令 ，RD 外部轉(zhuǎn)換時鐘 ALE(ALE 腳的頻率是單片機(jī)時鐘頻率的 1/6) 注： 10位以上的 A/D轉(zhuǎn)換器，為了能和 8位字長的 CPU直接配接，輸出數(shù)據(jù)寄存器增加了讀數(shù)控制邏輯電路，把 10位以上的數(shù)據(jù)分時讀出。對于內(nèi)部不包含讀數(shù)據(jù)控制邏輯電路的 A/D轉(zhuǎn)換器，在和 8位字長的 CPU相連接時，應(yīng)增設(shè)三態(tài)門對轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存，以便控制 10位以上的數(shù)據(jù)分二次進(jìn)行讀取。 一、 ADC0809與 8031的接口 ADC0809內(nèi)部組成如圖 2－ 1－ 13（ a）所示， 片內(nèi)包含一個 8選 1的 MUX和一個逐次逼近型 A/D，因此有 8 個模擬輸入 IN0～ IN7 和 8 位數(shù)據(jù)輸出 2－ 1～ 2－ 8。 ADC0809 與8031的接口 可以有三種方式： 定時方式 (等待延時方式 ) 圖 321ADC0809的 定時方式接口電路 （ 1）定時方式特點(diǎn)―― ADC0809的 EOC腳不接 8031。 等待延時時間 必須大于 ADC0809完成 A/D轉(zhuǎn)換所需的時間 100μ s。 即發(fā)生啟動脈沖后至少延時 100μ s才可讀取 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。 （ 2）若 （ ＝ 0） ， 且先采樣 IN0,則 MOV DPTR,7FF8H ： WR 與 ADC的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動 ， MOVX @DPTR,A RD 與 ADC的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 MOVX A， @DPTR （ 3）轉(zhuǎn)換程序 實(shí)例 ――分別對 8路模擬信號輪流采樣一次，并依次把 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)存儲區(qū)。（ 程序清單 見教材） 中斷方式 圖 322ADC0809的 中斷或查詢方式接口 （ 1） 中斷方式特點(diǎn)―― ADC0809的 EOC腳 經(jīng)非門接 8031的 1INT （ 2）若 （ ＝ 0） ，且先采樣 IN0 ，則 MOV DPTR,F7F8H ： WR 與 ADC的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動， MOVX @DPTR,A RD 與 ADC的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 MOVX A， @DPTR （ 3）轉(zhuǎn)換程序 實(shí)例 ――巡回檢測一遍 8路模擬量輸入，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)依次存放在片內(nèi) RAM的 30H～ 37H單元中。（ 程序清單 見教材） 查詢方式 （ 1）查詢方式特點(diǎn)―― ADC0809的 EOC腳經(jīng)非門接 8031的 （ 2）若 （ ＝ 0），且只采樣 IN3 ，則 MOV DPTR,F7FBH ： WR 與 ADC的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動， MOVX @DPTR,A RD 與 ADC的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 MOVX A， @DPTR （ 3）轉(zhuǎn)換程序?qū)嵗D― 對 IN3通道模擬輸入采樣 10次，轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)存到從 0000H單元起的數(shù)據(jù)存儲器中。 （程序清單見教材） 二、 MC14433與 8031接口 主要特點(diǎn)： （ 1） MC14433 是 3位 半 （最大輸出數(shù)字為 1999） BCD碼雙積分 A/D芯片，只有一個模擬輸入 VX,當(dāng) DS1～ DS4（數(shù)據(jù)字位選通信號輸出端）分別為 1時，千、百、十、個位的 BCD碼在 Q0～ Q3（ BCD碼數(shù)據(jù)輸出端）輸出。 （ 2） 當(dāng) DS1為 1（千