【正文】 通過對硬 件結(jié)合應(yīng)用 ,使我把所學(xué)到的專業(yè)知識和實際應(yīng)用緊密結(jié)合起來，使知識更加系統(tǒng)化、完善化，并能夠應(yīng)用和指導(dǎo)于實踐。在自檢狀態(tài)時，其余按鍵全部失效。為了提高系統(tǒng)的抗干擾性能，譯碼電路采用片選法。 FR 1 5 A2 0 KR W 5 A1 KR 1 6 A2 . 4 KR 1 4 A1 0 K+4 7 181。A，由它引起的干擾在某些電路中的干擾電壓可達(dá) 1~10V。屏蔽線必須與零信號基準(zhǔn)電位相接，而零信號的基準(zhǔn)點是以傳感 器信號的零位基準(zhǔn) 為標(biāo)準(zhǔn)。雖然它不直接影響測量結(jié)果，但 是當(dāng)信號接收器的輸入電路參數(shù)不對稱時，將會引起測量誤差。 雙鍵互鎖方式：若有兩個或多個鍵同時按下時，不管按鍵先后順序如何，只能識別最后一個被釋放的鍵，并把該鍵值送入 FIFO RAM 中。 ② 地址線 CS=0 選中 8279，當(dāng) A0=1 時，為命令字及狀態(tài)字地址；當(dāng) A0=0 時，為片內(nèi)數(shù)據(jù)地址，故 8279 芯片占用 2個端口地址。 ① 鍵盤部分 能夠提供 64 按鍵陣列（可擴(kuò)展為 128）的掃描接口，也可以接傳感器陣列。圖 所示為 4*4 矩陣鍵盤的基本結(jié)構(gòu)。這是機(jī)械式開關(guān)的一個共同性問題。 鍵盤接口技術(shù) 鍵盤是 由一組按壓式或觸摸式開關(guān)構(gòu)成的陳列。 ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。芯片的主要部分是一個 8位的逐次比較式 A/D 轉(zhuǎn)換器。 ② 過零比較器 過零比較器用來確定積分器的輸出電壓 v0 過零的時刻。 除了壓電傳感器之外，還有利用壓阻效應(yīng)制造出來的壓阻傳感器，利用應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)變式傳感器等，這些不同的壓力傳感器利用不同的效應(yīng)和不同的材料，在不同的場合能夠發(fā)揮它們獨特的用途。某些晶體介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向受到機(jī)械力作用發(fā)生變形時，就產(chǎn)生了極化效應(yīng)；當(dāng)機(jī)械力撤掉之后，又會重新回到不帶電的狀態(tài)，也就是受到壓力的時候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)，這就是所謂的極化效應(yīng)。 （ 1） 應(yīng)變片壓力傳感器原理 圖 金屬電阻應(yīng)變絲的結(jié)構(gòu) 電阻應(yīng)變片受力產(chǎn)生形變，使加在應(yīng)變片電阻上的電壓發(fā)生變化。單片機(jī) ALE 端的連接與 10 程序存儲器相同。中斷允許控制寄存器 IE，字節(jié)地址 A8H，位地址 AFH~A8H，與中斷允許有關(guān)的各位表示如下： 位地址 AFH ADH ACH ABH AAH A9H 88H 位名稱 EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 單片機(jī)復(fù)位后，（ IE） =00H，因此，整個中斷系統(tǒng)為禁止?fàn)顟B(tài)。 （ 3） 中斷服務(wù)：根據(jù)入口地址轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序，保護(hù)現(xiàn)場、執(zhí)行中斷主體、 8 恢復(fù)現(xiàn)場。 位尋址空間： MCS51 的位尋址空間為 00H～ 7FH，為內(nèi)部 RAM 中 20H～ 2FH 的 16個單元的 128 位，凡是字 節(jié)地址能被 8整除的特殊功能寄存器都具有位地址，它們零散地分布在 80H～ FFH的空間內(nèi)。 8031 系統(tǒng)中沒有片內(nèi)程序存儲器， 0000H～ 0FFFH 都是外部程序存儲 7 器空間。 8051 片內(nèi)具有數(shù)據(jù)存儲器，同時還具有強大的外部存儲器擴(kuò)展能力，存儲器是單片機(jī)系統(tǒng)中的重要組成部分。 (2) I/O 接口 ： P0 口（ ～ ， 39～ 32 腳）三態(tài)雙向口： P0 口結(jié)構(gòu)包括一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)緩沖器、一個輸出驅(qū)動電路和一個輸出控制端。要單片機(jī)執(zhí)行一個程序，就必須把該程序按順序預(yù) 4 先裝入存儲器 ROM 的某個區(qū)域。 中斷系統(tǒng)有 5 個中斷源，可編程為兩個優(yōu)先級。從技術(shù)背景上來說，硬件集成電路的 不斷發(fā)展和創(chuàng)新是一個重要因素。 今年來 單片機(jī)為核心的壓力檢測 的 發(fā)展很快。 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的尋址范圍為 64KB。它們可以是不同類型的運算器，如定點加法器、浮點加法器、乘法器等，也可以是相同類型的運算器。 ALE 可驅(qū)動 4 個 TTL 門。 P3 口第二功能是可作為系統(tǒng)具有控制功能的控制線，如表 22所示。 單片機(jī)存儲器分類 MCS51系列單片機(jī)的 存儲器可分五類：程序存儲器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 ， 特殊功能寄存器、位尋址區(qū)、外部數(shù)據(jù)存儲器 I/O 接口。與芯片引腳有關(guān)的特殊功能寄存器是 P0～ P3，它們實際上是 4 個八位鎖存器（每個 I/O 口一個），每個鎖存器附加有相應(yīng)的輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器就構(gòu)成了一個并行口。 （ 2） 中斷響應(yīng)：在一條指令的最后一個周期按優(yōu)先級順序查詢中 斷標(biāo)志，為 “1” 并滿足響應(yīng)條件時響應(yīng)。 ③ 串行中斷請求的撤銷：不能自動清 “0” ，須用軟件的方法在中斷服務(wù)子程序中進(jìn)行清 “0” 。 當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時，就需要在片外進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展。 壓力傳感器有好多種 ,主要有 : （ 1)利用晶體的壓電效應(yīng)的效應(yīng)的壓力傳感器 。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應(yīng)力。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。 A/D 轉(zhuǎn)換器的基本原理 雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器 (1)原理圖 圖 是這種轉(zhuǎn)換器的原理電路，它由積分器 (由集成運放 A 組成 )、過零比較器 (C)、時鐘脈沖控制門（ G）和計數(shù)器（ FF0～ FFn）等幾部分組成 [7]。 DAC 輸出即隨計數(shù)脈沖的增加而增加，當(dāng) VdVi時，比較器輸出變負(fù)，“與”門關(guān)閉，停止計數(shù)。 A、 B、 C—— 地址線。例如要選 擇 IN0通道時，可采用如下兩條指令，即可啟動 A/D 轉(zhuǎn)換： MOV DPTR , FE00H ；送入 0809 的口地址 MOVX DPTR , A ；啟動 A/D 轉(zhuǎn)換（ IN0） 注意：此處的 A與 A/D 轉(zhuǎn)換無關(guān)，可為任意值 。椐此，讀者可根據(jù)鍵所在位置的行、列信息形成鍵特征值，由鍵特征值形成鍵代號并進(jìn)行鍵處理。 鍵盤接口的這些任何可用硬件或軟件來完成，相應(yīng)地出現(xiàn)了兩大類鍵盤，即編碼鍵盤和非編碼鍵盤。 Intel 公司產(chǎn)生的 8279 可編程 鍵盤 /顯示器接口芯片就是較為 常用的一種。該芯片能自動消抖并具有雙鍵鎖定保護(hù)功能。當(dāng) /BD=0 時將顯示全熄滅。 常見到的差摸干擾有：外交變磁場對傳感器的一端進(jìn)行電磁耦合；外高壓交變電場對傳感器的一端進(jìn)行漏電流耦合等。 為了減少這種干擾，通常將測量電路浮接（見圖 ）。常用 RC 型， LC 型及 雙 T 型等形式的濾波器。放大器的作用有兩個： （ 1） 將傳感器輸出的模擬電壓適當(dāng)放大以驅(qū)動后續(xù)電路。 FA B 7 共 A B 0..P 2 .7 圖 單片機(jī) 80C51與 8279的接口電路 29 存儲器的擴(kuò)展設(shè)計 圖 80C51 單片機(jī)外擴(kuò)展了一片 EPROM 芯片 2764，一片 RAM 芯片6264 和一片 I/O 接口芯片 8155。按下自檢鍵，儀表停止測量并對內(nèi)部電路進(jìn)行一次檢查，檢查正常則顯示 PASS 以示正常。 31 8 結(jié)束語 本設(shè)計成功的完成了對基于單片機(jī)壓力檢測硬件電路的設(shè)計。藺紅老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)和平易近人的性格給本人留下了深刻的印象，為本人樹立了良好的學(xué)習(xí)和工作的榜樣。首次按下此鍵。 從而 可得各種存儲器及 I/O 接口的端口地址如下： EPROM2764 的 8K地址 0000H— 1FFFH RAM6264 的 8K 地址 2020H— 3FFFH 8155 的命令口地址 4000H 8279 的數(shù)據(jù)口地址 6000H 8279 的命令口地址 6001H 0809 的端口地址 A000H P 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 0 ~ P 2 . 46 2 6 42 7 6 47 4 L S 3 7 30 ~ 7AAA0 ~ 7A0 ~ 7 0 ~ 70 ~ 78 ~ 1 28 ~ 1 2DD DGEC SC SO EO EW RX T A L 1X T A L 28 0 C 5 1P 0 . 0 ~ P 0 . 7P S E NW RR DA L ER E S E TE AW R R D C S I O / MP 2 . 0A D0 ~ 7A L E8 1 5 5P CP BP A7 4 L S1 3 8A B CG 2 AG 1 G 2 B+ 5 VY 0Y 2Y 3Y 5Y 1Y 4Y 7Y 6 30 儀表的鍵盤功能 設(shè)計 以單片機(jī)為核心的壓力檢測系統(tǒng)的 鍵盤排列和功能定義如圖 所示。 FP 6 AP D E T E C TP D E T E C TZ 15 . 6 VG BG CV r e fG N DV r e f12 圖 壓力測量電路 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片與單片機(jī)的接口設(shè)計 圖 所示為 ADC0809 與單片機(jī) 80C51 的一種接口電路。采用中間抽 26 頭的二次繞組因為屏蔽頭放在中間抽頭上，漏電流經(jīng)分布電容閉合到中間抽頭而不流經(jīng)負(fù)載。這些地電位差通過電容流過電流，沿著 ① ② ③ ① 或① ③ ④ ⑤ ① 回路，電流并經(jīng)過信號線，而只在屏蔽層內(nèi)流動，從而使干擾減少許多。在交流供電的電子測量儀表中，動力電源會通過電源變壓器的一次，二次繞組間的雜散電容，整流濾波電路，信號電路與地之間的雜散電容構(gòu)成回路，形成工頻共摸干擾。 顯示數(shù)據(jù)只要寫入顯示 RAM，則可由顯示器顯示出來，因此顯示數(shù)據(jù)寫入顯示 RAM 的 順序，決定了顯示的次序。 /RD、 /WR：讀、寫輸入控制線。如果送入的字符多于 8 個，則益 出狀態(tài)置位。這樣，單片機(jī)就可以通過檢查行線的輸出電平和列線的輸入電平來識別按鍵。 輸 出+ 5 V+ 5 V 圖 反彈跳電路 20 （ 3)串鍵保護(hù) 由于操作不稹，可能會造成 同時有幾個鍵被按下，這種情況成為串鍵。 常用的鍵盤有兩種基本類型：編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請求信號使用。 ADC0809 的作大不可調(diào)誤差為177。 ③ 計數(shù)器和定時器 它由 n+1 個接成計數(shù)器的觸發(fā)器 FF0～ FFn1串聯(lián)組成。專用型有低漂移型（如 DG725， ADOP07， ICL7605），高阻型（如LF365， CA3140， DG3140）等 [9]。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫 度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。該變化量通過二級放大，將 12 微弱信號放大到 A/D 轉(zhuǎn)換器可以分辨的模擬信號。因此，從使用者角度來看，單片機(jī) 本身能夠提供的 I/O 口其實并不多，很多情況下需要進(jìn)行外部并行 I/O 口擴(kuò)展。中斷優(yōu)先級寄存器 IP，字節(jié)地址 B8H，位地址 BFH~B8H，與中斷允許有關(guān)的各位表示如下： 位地址 BDH BCH BBH BAH B9H B8H 位名稱 PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0 注意： 5 個中斷允許位全部置 “1” 時，和全部清 0 效果一樣，為同優(yōu)先級中斷，按自然優(yōu)先級處理，即為 0INT →T0→ 1INT →T1→ 串行口 →PT2 ，優(yōu)先級依次從高到低。中斷嵌套 原則為高優(yōu)先級的中斷不能被低優(yōu)先的中斷所中斷，同級中斷不能相互中斷。由于中斷方式具有 CPU 效率高，適合于實時控制系統(tǒng)等優(yōu)點因而更為常用。單片機(jī)結(jié)構(gòu)的特點之一是工作寄存器與數(shù)據(jù) 存儲器統(tǒng)一編址。 圖 半導(dǎo)體存儲器芯片的基本結(jié)構(gòu)框圖 圖示為半導(dǎo)體存儲器芯片的基本結(jié)構(gòu)框圖。 P0～ P3 口上的 “讀 修改 寫 ”功能，其操作是先將字節(jié)的全部 8 位數(shù)讀入，再通過指令修改某些位，然后將新的數(shù)據(jù)寫回到口鎖存器中。當(dāng)單片機(jī)開始執(zhí)行程序時，給 PC 裝入第一條指令所在地址，它每取出一條指令（如為多字節(jié)指令，則每取出一個指令字節(jié)）， PC的內(nèi)容就自動加 1，以指向下一條指令的地址，使指令能順序執(zhí)行。 3 D P T RR A MR O M P CB工 作 寄存 器A C CT M PA L U控 制 中 斷 ,定 時 , 串 行口 的 特 殊 功能 寄 存 器定 時與 控制指令寄存器P S WS P內(nèi) 部 總 線I / O 鎖 存 驅(qū) 動 器P 0P 1P 2 P 3O S C 圖 80C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖 [11]所示 其中中央處理器 CPU 包含運算器和控制器兩大部分，運算器完成各種算術(shù)和邏輯運算，控制器在單片機(jī)內(nèi)部協(xié)調(diào)各功能部件之間的數(shù)據(jù)傳送和運算操作，并對單片機(jī)外部發(fā)出若干控 制信息。