【文章內容簡介】 序。反之，進入 b 方向綠燈時長程序。該控制程序又根據(jù)具體的比例做時長的變換。這些工作全部由單片機完成。單片機通過接口得到 a 和 b 相對應的電壓信號量，然后對其進行處理、分析和判斷，改變信號燈輸出 時長，直接控制信號燈驅動電路，實現(xiàn)單片機對信號燈的智能控制。 專科生畢業(yè)設計（論文） 8 信號轉換部分的設計 由于傳感器輸出信號是模擬信號，而單片機接收的是數(shù)字信號，從而需要在兩者之間加上信號轉換線路。信號轉換器采用 A／ D 轉換器 ADC0809。 3． 2． 1 ADC0809 引腳及功能 ADC0809 是一種逐次比較式 8 路模擬輸入， 8 位數(shù)字輸出的 A／ D 轉換器，其引腳如圖 3． 1 所示。 圖 ADC0809 引腳功能圖 3． 2． 2 ADC0809 結構及轉換原理 ADC0809是采用逐次比較的方法完成 A／ D轉換的，由單一的 +5V電源供電。片內帶有鎖存功能的 8 路選 l 的模擬開關，由 C、 B、 A 引腳的編碼來決定的通道。ADC 0809 完成 1 次轉換需 1001as 左右，輸出具有 TTL 三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連到 MCS． 5l 的數(shù)據(jù)總線上，通過適當?shù)耐饨与娐罚?ADC0809 可對 05V的模擬信號進行轉換。 3． 2． 3 MCS． 5 1 與 ADC0809的接口 單片機控制 ADC0809 的工作過程是首先用指令先選 ADC0809 的一個模擬輸入通道，當執(zhí)行 MOVX@DPTR， A 時，單片機的 WR 信號有效，從而產生一個 ?？粕厴I(yè)設計（論文） 9 啟動信號，給 ADC0809 的 STRAT 引腳送入脈沖，開始對選中通道進行轉換。當轉換結束后， ADC0809 發(fā)出轉換結束 EOC(高電平 )信號，該信號可供單片機查詢，也可反向作為單片機發(fā)出的中斷請求信號；當執(zhí)行指令： MOVX A， @DPTR，單片機發(fā)出讀控制 RD 信號， OE 端有高電平，且把經過 ADC0809 轉換完畢的數(shù)字量讀到 A 累加器中。 由上述可見，用單片機控制 ADC0809 時，可采用查詢和中斷控制兩種方法。查詢方式是在單片機把啟動信號送到 ADC0809 之后，執(zhí)行別的程序，同時對ADC0809 的 EOC 引腳的狀態(tài)進行查詢，以檢查 ADC0809 變換是否已經結束，如查詢到變換已經結束，則讀入轉換完畢的數(shù)據(jù)。 中斷控制方式是在啟動信號送到 ADC0809 之后，單片機執(zhí)行別的程序。 ADC0809 轉換結束并向單片機發(fā)出中斷請求信號時，單片機響應此中斷的請求，進入中斷服務程序，讀入轉換數(shù)據(jù)。中斷控制方式效率高，所以特別適合變換時間較長的 ADC0809。 如果對轉換速度要求 高，采以上述兩種 ADC0809 控制方式往往不能滿足要求，可采用 DMA(直接存儲器存取 )的方法，這時可在 ADC0809 與單片機之間插入一個 DMA 接口 (例如 Intel 公司的 8237DMA 控制器 )。傳偷一開始， MD 轉換的數(shù)據(jù)據(jù)就可以從輸出寄存器經過 DMA 中的數(shù)據(jù)經過 DMA 中的數(shù)據(jù)寄存器直接傳偷到主存儲器，因而不受程序的限制。其與單片機的連接采用兩種方式。 (1)查詢方式 ADC0809 可利用 MCS． 51 單片機提供的地址鎖存器允許信號 ALE 經 D 觸發(fā)器 2 分頻后獲得， ALE 引腳的頻率是 MCS． 5l 單片機時鐘頻率的 1／ 6(但要注意的是，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將少 1 個 ALE 脈沖 )。如果單片機時鐘頻率采用 6MHz，則 ALE 引腳的輸出頻率為 1MHz，再 2 分頻后為 500kHz，恰好符合 ADC0809 對時鐘頻率的要求。由于 ADC0809 具有輸出三態(tài)鎖存器，其 8 位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。地址譯碼引腳 C、 B、 A 分別與地址總線的低 3 位 A A A0 相連，以選通 IN0～ IN7 中的一個通道。將 P2． 7 引腳信號控制 ADC 的地址鎖存和轉換啟動，由于 ALE 和 STRAT 連在一起，因此 ADC0809在鎖存通道地址的同時，啟動并進行轉 換。在讀取轉換結果時，用低電平的讀信號／ RD 和 P2． 7 引腳經或非門后，產生的 正脈沖為 OE 信號，用以打開三態(tài)輸出鎖存器。 下面的程序是采用軟件延時的方式，分別對 8 路模擬信號輪流采樣 1 次， 并依次把結果轉存的數(shù)據(jù)存儲區(qū)的轉換程序。 MAIN： MOV R1， data ；數(shù)據(jù)區(qū)首地址 MOV DPTR,7FF8H ；口地址送 DPRT,P2． 7=0，指向通道 IN0 ?？粕厴I(yè)設計（論文） 10 MOV R7， 08H ；置通道個數(shù) LOOP： MOVX@DPTR， A ；啟動 A／ D 轉換 MOV R6， @0AH ；軟件延時，等到轉換結束 DELAY： NOP NOP NOP DJNZ R6, DELAY MOVX A， @DPTR ；讀取轉換結果 MOV @Rl， A ；存儲轉換結果 INC DPTR ；指向下一個通道 INC Rl ；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針 DJNZ R7,LOOP ； 8 個通道全采樣完否 ?未完則繼續(xù)??， (2)中斷方式 ADC0809 與 MCS． 51 單片機的斷方式接口電路只需要將 EOC 引腳經過一非門連接到 5l 單片機的 INTl 引腳即可。采用中斷方式可大節(jié)省 CPU的時間當轉換結束時， EOC 發(fā)出一個脈沖向單片機提出中斷申請，單片機響應中斷請求，由外部中斷 l 的中斷服務程序讀 A／ D，并啟動 ADC0809 的下一次轉換，外部中斷 l采用跳沿觸發(fā)方式。 程序如下： INIT1： SETB ITl ：外部中斷 l 初始化編程 SETB EA ； CPU開中斷 SETB EXl ；選擇外部中斷為跳沿觸發(fā)方式 MOV DPTR． 7FF8H ；端口地址送 DPTR MOV A． 00H MOVx@DPTR,A ；啟動 0809 對 IN0 通道轉換 中斷服務程序 ： PINTl： MOV DPTR． 7FF8H ；讀取 A／ D 結果送內部 RAM 單 30H MOV A， @DPTR MOV 30H． A MOV A， 00H ；啟動 0809 對 IN0 轉換 MOVX@DPTR， A RET ?？粕厴I(yè)設計（論文） 11 控制部分的設計 單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，是頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領域，故又稱為微控制器。 通常，單片機由單塊集成電路芯片構成，內總包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和 I／ O 接口電路等。因些，單片機只需要和適當 軟件及外部設備相結合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。 單片機經過 l、 3 代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的 CPU功能在增強，內部資源在增多，外角的多功能化，以及低 壓功耗。 3． 3． 1 MSC． 51 芯片簡介 MCS． 51 單片機是國內外成型的單片微型計算機，采用三總線結構可擴展它有如下特點： (1)集成度高 MCS． 51 單片機的典型代表產品為 8031， 803l 芯片內部包含了 128 字節(jié)的RAM， 4 個 8 位并行 I／ O 口， 1 個全雙工的串行口， 2 個 16 位的定時器、 計數(shù)器，以及一個處理功通用很強大中央處理器，但片內無程序存儲器。 (2)系統(tǒng)結構簡單 MCS 一 5 1 芯片內部采用模塊結構，增加或更新一個模塊，就能得到指令系統(tǒng)和引腳兼容的新產品。 (3)系統(tǒng)擴展方便 MCS 一 5 l 具有外擴到 64K 字節(jié)程序存儲和 64K 字節(jié)的外部 RAM 和 I／ O 口的能力，當 MCS． 51 芯片內部 RAM 和芯片本身的 I／ O 口線不夠用時，即可進行系統(tǒng)擴展。 (4)可靠性高 MCS． 51 單片機的總線大多采用 3 總線而不易受干擾，而且 MCS． 51 應用系統(tǒng)體積小，容昴采取屏蔽等措施，適用范圍寬，在各種環(huán)境下都能可靠工作。． (5)處理功能強，速度高 MCS． 51 單片機指令系統(tǒng)中有加減乘除及各邏輯運算和轉移指令，還具有位操作功能，這在檢測控制中 特別有用。 (6)容易產品化 MCS． 5l 由于單片機應用系統(tǒng)具有體積小，可靠性高，功能強價格低等特點，因此很容易形成產品，可以把它裝入各種儀器，儀表及控制裝置中。 MCS． 5l 單片機具有以下特點，使其在工業(yè)控制中可得到可廣泛的應用。 專科生畢業(yè)設計（論文） 12 MCS． 51 系列單片機主要有 803 805l、 8751 等多種型號。因 MCS 一 51 單片機可兼容，這里以 8031 為例加以介紹。 8031 內部包含一個微處理器， 128 個字節(jié) RAM， 4KB 字節(jié) ROM， 21 個特殊功能寄存器， 4 個 8 位并行口，一個全雙工串行口，兩個 16 位的定時器 ／計數(shù)器。單片機 805I 就是一個完整的計算機。 803l 是 MCS 一 51 系列單片機的典型產品，以這一代表性的機型進行系統(tǒng) 的講解。 803l 單片機包含中央處理器、程序存儲器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、定時 /計數(shù)器、并行接口串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總路線、地址 總線和控制總線等三大總線 。 中央處理器 (CPU)是整個單片機的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處 8 位二進制數(shù)據(jù)或代碼， CPU負責控 制、指揮和調度整個單元系統(tǒng)協(xié)調的工作，完成數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)。 803l 內部有 128 個 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放結果或用戶定義的字型表。 8031 共有 4096 個 8 位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 定時 /計數(shù)器 (ROM)。 8031 有兩個 16 位可編程定時／計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或 計數(shù)產生中斷用于控制程序轉向。有 4 個并行輸入輸出口 (P0、 P P2 或 P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。 8031 內置一個全雙工串行通信口，用于與其它設備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以同步移位器使用。 8031具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷，兩個定時／計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。 8031 內置最高頻率達12MHz 的時鐘電路，用于產生整個單片機運行的脈沖時序，但 803 1 單片機需外置振蕩電容。 單片機的結構有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛 (Harvard)結構 ，另一種采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結構，即普林斯頓 (Princeton)結構。 INTEL 的 MCS 一 51 系列單片機采用的是哈佛結構的形式，而后續(xù)產品 16 位的 MCS． 96 系列單片機則采用普林斯頓結構 。 MCS 一 5l 系列的內部結構如圖 3． 2 所示。 ?？粕厴I(yè)設計（論文） 13 圖 3． 2 MCS． 5l 系列的內部結構示意圖 由如下 功能部件 組成 (1)微 處理器 (CPU)； (2)數(shù)據(jù) 存儲器（ RAM)； (3)程序 存儲器（ ROM/EPROM）， 8031 沒有此插件； (4)4 個 8 淵亍 I／ 0I1(P0 口、 Pl 口、 P2 L]、 P3 口 )： (5)1 個串行口； (6)2 個 16 位競爭士器／計數(shù)強 (7)中斷系統(tǒng) (8)特殊功能害 Fi 與．器 (