【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，實現單片機對信號燈的智能控制。 ?？粕厴I(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 的數據總線上，通過適當的外接電路， 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據。 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，讀入轉換數據。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 轉換的數據據就可以從輸出寄存器經過 DMA 中的數據經過 DMA 中的數據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，每當訪問外部數據存儲器時，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 位數據輸出引腳可直接與數據總線相連。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據存儲區(qū)的轉換程序。 MAIN： MOV R1， data ；數據區(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 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 ；修改數據區(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。 ?？粕厴I(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)、數據存儲器 (RAM)、定時 /計數器、并行接口串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數據總路線、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 位數據寬度的處理器，能處 8 位二進制數據或代碼， CPU負責控 制、指揮和調度整個單元系統(tǒng)協(xié)調的工作，完成數據存儲器 (RAM)。 803l 內部有 128 個 8 位用戶數據存儲單元和 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據，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，原始數據或表格。 定時 /計數器 (ROM)。 8031 有兩個 16 位可編程定時／計數器，以實現定時或 計數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)，用于對外部數據的傳輸。 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據傳送，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據存儲器分開的形式，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據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)數據 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／計數強 (7)中斷系統(tǒng) (8)特殊功能害 Fi 與．器 (