【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 相同。89C51 的引腳與 87C51 的引腳完全兼容。管腳說(shuō)明： （ 1） P0 口： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 （ 2） P1 口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL 門(mén)電流。 P1口管腳寫(xiě)入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 （ 3） P2 口： P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) “1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 （ 4） VCC：供電電壓 （ 5） GND：接地 （ 6） P3 口： P3口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個(gè) TTL 門(mén)電流。當(dāng) P3 口寫(xiě)入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口 。 P3 口管腳 備選功能 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） T1（記時(shí)器 1外部輸入） **********大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 共 30 頁(yè) T0（記時(shí)器 0外部輸入） /INT1（外部中斷 1） /INT0（外部中斷 0） TXD（串行輸出口） RXD（串行輸入口） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 （ 7） XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 （ 8） XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 （ 9） /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 （ 10） /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。 （ 11） RST：復(fù)位輸入。 激光二極管參數(shù)與選擇 常見(jiàn)激光二極管封裝有兩種形式：共陰極與共陽(yáng)極型（圖 a）。 LD和監(jiān)測(cè)激光器背向輸出光功率的 PIN 光電二極管封裝在一起。 本課題，我們采用的 655nm 紅光激光二極管，封裝形式為共陽(yáng)極（ LD 的正極與 PD 的負(fù)極連接在一起），其最大輸出光功率為 30mw，閾值電流為 40mA（ 250C），工作電流最大110mA， 光電二極管（ PD）的監(jiān)測(cè)電流 Im與激光器的輸出功率 P0在溫度不變的情況下成線性關(guān)系（圖 b），這為后面控制電路的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 圖 分 電路模塊 **********大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) 共 30 頁(yè) 模 /數(shù)及數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 A/D 轉(zhuǎn)換器選用美信公司的 MAX1062， D/A 轉(zhuǎn)換器選用模擬器件公司的 AD5551，它們都是 14 位的串行轉(zhuǎn)換器，適合于對(duì)速度要求不是很高的場(chǎng)合。 轉(zhuǎn)換器的片選信號(hào)、時(shí)鐘線及數(shù)據(jù)線直接同單片機(jī)的用戶口 P1 相連。轉(zhuǎn)換器的位數(shù)決定了檢測(cè)控制電路的分辨率。 14 位轉(zhuǎn)換器可把 量程的電壓量化成 2 14 份，所以調(diào)整差分放大器的增益使其輸出電壓最大值達(dá)到 A/D轉(zhuǎn)換器的滿量程電壓，則理論上對(duì)于 光功率變化 1/12 14 均可檢測(cè)到，即該驅(qū)動(dòng)電路可以檢測(cè)到 %的激光器光功率變化，進(jìn)而可在單片機(jī)中進(jìn)行調(diào)節(jié)。 同樣設(shè) D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出電壓經(jīng) VI 變化后的滿量程電流為 150mA，則驅(qū)動(dòng)電流的最小可調(diào)節(jié)量為 150/2 14=。 電壓 /電流轉(zhuǎn)換 由于上述 D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出無(wú)緩沖，故采用運(yùn)放與場(chǎng)效應(yīng)管組成的共源放大電路。其中運(yùn)放對(duì)輸出有緩沖作用。 圖 電壓 /電流轉(zhuǎn)換電路 上圖 電路 圖 中 V1 為 D/A 的輸出電壓，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極 源極的電流（即 LD 的驅(qū)動(dòng)電流）為： ) 11(1 kRVI sDS ???? 由上述可見(jiàn)，驅(qū)動(dòng)電流由 V1及小電阻 Rs 決定。 **********大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 共 30 頁(yè) 在實(shí)際中取 Rs為 30Ω 的高精度電阻，則由上式可得滿量程電流為 150mA。由于 LD正常工作時(shí)，其壓降為 2V 左右，所以這樣設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電流最大值不會(huì)超過(guò) 100mA，對(duì) LD 可以起到保護(hù)作用。故驅(qū)動(dòng)電流在 0～ 100mA 之間可調(diào)。由上式可見(jiàn)，最大驅(qū)動(dòng)電流可以通過(guò)調(diào)節(jié) Rs的大小來(lái)得到，設(shè)計(jì)靈活性較大 。 同時(shí)設(shè)計(jì)中在 LD 兩端并接一個(gè)容值恰當(dāng)?shù)碾娙莸降?，以?制浪涌電流的影響。 差分放大模塊 監(jiān)測(cè)電流很小，尤其當(dāng)激光器輸出功率 10mW 時(shí)。如果把監(jiān)測(cè)電流通過(guò)電阻接入 放大器 ，則由于放大器的輸入阻抗太小以及電阻的溫漂問(wèn)題，使放大器的輸入電壓受溫度影響非常大，從而導(dǎo)致 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入不準(zhǔn)確。 因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)該消除或減小環(huán)境溫度對(duì) A/D 轉(zhuǎn)換器輸入的影響。設(shè)計(jì)中使監(jiān)測(cè)電流與參考電流通過(guò)一個(gè)由四個(gè)阻值及溫度系數(shù)相等的高精度電阻組成的電橋電路，這樣溫度的影響會(huì)在相減中減小。 放大器采用 TI公司的高輸入阻抗精密差分放大器 INA114。 此模塊如下圖所示 圖 監(jiān)測(cè)電流的差分放大原理圖 其中，參考電流 Iref可由另一 INA114 和 OPA602 得到。放大器的輸出電壓可由下式計(jì)算： V0=(IrefIm)R(1+50k/R g) 此外， 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展了 8K外部 RAM， 電路中單片機(jī)與計(jì)算機(jī)間通過(guò) RS232 串行口進(jìn)行通信，采用的 RS232 收發(fā)器為 MAX3232。計(jì)算機(jī)通過(guò)串口可對(duì) LD 的初始驅(qū)動(dòng)電流、參考監(jiān)測(cè)電壓進(jìn)行設(shè)置，還可以對(duì) PID 數(shù)字調(diào)節(jié)器的比例、積分、微分系數(shù)進(jìn)行設(shè)定，這樣可以方便快捷 地整定出調(diào)節(jié)器的參數(shù)。存儲(chǔ)器中存放一些設(shè)定參數(shù)以及暫存 PID 運(yùn)算的中間結(jié)果 **********大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè) 共 30 頁(yè) 4 軟件設(shè)計(jì) 編程語(yǔ)言的選擇 匯編語(yǔ)言 匯編語(yǔ)言（ Assembly Language）是面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。在匯編語(yǔ)言中，用助記符（ Memoni）代替機(jī)器指令的操作碼，用地址符號(hào)（ Symbol）或標(biāo)號(hào)（ Label）代替指令或操作數(shù)的地址，如此就增強(qiáng)了程序的可讀性和編寫(xiě)難度，象這樣符號(hào)化的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言就是匯編語(yǔ)言，因此亦稱為符號(hào)語(yǔ)言。使用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，機(jī)器不能直接識(shí)別，還要由匯編程序或者叫匯編 語(yǔ)言編譯器轉(zhuǎn)換成機(jī)器指令。匯編程序?qū)⒎?hào)化的操作代碼組裝成處理器可以識(shí)別的機(jī)器指令，這個(gè)組裝的過(guò)程稱為組合或者匯編。因此，有時(shí)候人們也把匯編語(yǔ)言稱為組合語(yǔ)言。 匯編語(yǔ)言是一種低級(jí)的編程語(yǔ)言，用它編出的程序使用簡(jiǎn)單方便，并且目標(biāo)代碼簡(jiǎn)短，占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快，可以滿足大部分用戶的需求。 使用匯編語(yǔ)言必須對(duì)某種處理器非常了解，而且只能針對(duì)特定的體系結(jié)構(gòu)和處理器進(jìn)行優(yōu)化，要求編程者具有較高的專業(yè)水平。 C 語(yǔ)言 （ 1） C語(yǔ)言是一種相對(duì)較簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言，對(duì)編程者的要求不是太高，它即具有高級(jí)語(yǔ)言 的優(yōu)點(diǎn)，又具有低級(jí)語(yǔ)言的許多特點(diǎn)。 （ 2) C 語(yǔ)言的特點(diǎn) C語(yǔ)言具有以下特點(diǎn)： ①語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，使用方便靈活。 ②可移植性好。 C 語(yǔ)言的編譯程序便于移植，從而使在一種機(jī)器上使用的 C語(yǔ)言程序，可以不加修改或稍加修改即可方便地移植到另一種機(jī)器上去。 **********大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) 共 30 頁(yè) ③表達(dá)能力強(qiáng)。具有豐富地?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型和多種運(yùn)算符，可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)地運(yùn)算。 ④表達(dá)方式靈活。 ⑤可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)。 ⑥可以直接操作計(jì)算機(jī)硬件。 ⑦生成的目標(biāo)代碼質(zhì)量高。對(duì)于同一問(wèn)題，用 C語(yǔ)言編寫(xiě)的程序生成代碼的效率僅比用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序低 10％－ 20％。 所以對(duì)于 PID 算法、中值濾波程序以及主程序采用 C語(yǔ)言編寫(xiě)。 （ 3) C 語(yǔ)言程序的接口 C51 編譯器提供了與匯編語(yǔ)言程序的接口規(guī)則，按此規(guī)則可以很方便地實(shí)現(xiàn) C 語(yǔ)言程序與匯編語(yǔ)言程序的相互調(diào)用。 實(shí)際上 C語(yǔ)言程序與匯編語(yǔ)言程序的相互調(diào)用可視為函數(shù)的調(diào)用，只不過(guò)此時(shí)函數(shù)采用不同語(yǔ)言編寫(xiě)的而已。 C語(yǔ)言程序函數(shù)和匯編語(yǔ)言函數(shù)在相互調(diào)用使，可利用 8051 單片機(jī)的工作寄存器最多傳遞 3個(gè)參數(shù)，如圖 ： 傳遞的參數(shù) char、 1字節(jié)指針 int、 2字節(jié)指針 long、 float 一般指針 第一個(gè)參數(shù) R7 R R7 R4~R7 R1,R2,R3 第二個(gè)參數(shù) R5 R R5 R4~R7 R1,R2,R3 第三個(gè)參數(shù) R3 R R3 無(wú) R1,R2,R3 圖 參數(shù)傳遞的工作寄存器選擇 如果在調(diào)用時(shí)參數(shù)無(wú)寄存器可用，或是采用了編譯控制指令“ NOREGPARMS” ，則參數(shù)的傳遞將發(fā)生在固定的存儲(chǔ)器區(qū)域，該存儲(chǔ)器區(qū)域稱為參