【文章內(nèi)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(yīng)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(qū)動電路，實現(xiàn)單片機對信號燈的智能控制。 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 8 信號轉(zhuǎn)換部分的設(shè)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(zhuǎn)換線路。信號轉(zhuǎn)換器采用 A／ D 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器，其引腳如圖 3． 1 所示。 圖 ADC0809 引腳功能圖 3． 2． 2 ADC0809 結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)換原理 ADC0809是采用逐次比較的方法完成 A／ D轉(zhuǎn)換的，由單一的 +5V電源供電。片內(nèi)帶有鎖存功能的 8 路選 l 的模擬開關(guān)，由 C、 B、 A 引腳的編碼來決定的通道。ADC 0809 完成 1 次轉(zhuǎn)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(dāng)?shù)耐饨与娐罚?ADC0809 可對 05V的模擬信號進行轉(zhuǎn)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(dāng)執(zhí)行 MOVX@DPTR， A 時，單片機的 WR 信號有效，從而產(chǎn)生一個 ?？粕厴I(yè)設(shè)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(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后， ADC0809 發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)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(dāng)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(jīng)過 ADC0809 轉(zhuǎn)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(jīng)結(jié)束，如查詢到變換已經(jīng)結(jié)束，則讀入轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換結(jié)束并向單片機發(fā)出中斷請求信號時，單片機響應(yīng)此中斷的請求，進入中斷服務(wù)程序，讀入轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)據(jù)就可以從輸出寄存器經(jīng)過 DMA 中的數(shù)據(jù)經(jīng)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(jīng) 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(dāng)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(zhuǎn)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(zhuǎn) 換。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，用低電平的讀信號／ RD 和 P2． 7 引腳經(jīng)或非門后，產(chǎn)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(jié)果轉(zhuǎn)存的數(shù)據(jù)存儲區(qū)的轉(zhuǎn)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(shè)計（論文） 10 MOV R7， 08H ；置通道個數(shù) LOOP： MOVX@DPTR， A ；啟動 A／ D 轉(zhuǎn)換 MOV R6， @0AH ；軟件延時，等到轉(zhuǎn)換結(jié)束 DELAY： NOP NOP NOP DJNZ R6, DELAY MOVX A， @DPTR ；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV @Rl， A ；存儲轉(zhuǎn)換結(jié)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(jīng)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(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)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(yīng)中斷請求，由外部中斷 l 的中斷服務(wù)程序讀 A／ D，并啟動 ADC0809 的下一次轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換 中斷服務(wù)程序 ： PINTl： MOV DPTR． 7FF8H ；讀取 A／ D 結(jié)果送內(nèi)部 RAM 單 30H MOV A， @DPTR MOV 30H． A MOV A， 00H ；啟動 0809 對 IN0 轉(zhuǎn)換 MOVX@DPTR， A RET ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 11 控制部分的設(shè)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(lǐng)域，故又稱為微控制器。 通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)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(dāng) 軟件及外部設(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。 單片機經(jīng)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(nèi)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(nèi)外成型的單片微型計算機，采用三總線結(jié)構(gòu)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(chǎn)品為 8031， 803l 芯片內(nèi)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(nèi)無程序存儲器。 (2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單 MCS 一 5 1 芯片內(nèi)部采用模塊結(jié)構(gòu)，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(chǎn)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(dāng) MCS． 51 芯片內(nèi)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(yīng)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(zhuǎn)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(chǎn)品化 MCS． 5l 由于單片機應(yīng)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(chǎn)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(yīng)用。 ?？粕厴I(yè)設(shè)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(nèi)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(chǎn)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(zé)控 制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)。 803l 內(nèi)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(jié)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(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)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(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)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(nèi)置最高頻率達12MHz 的時鐘電路，用于產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu) ，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(jié)構(gòu)，即普林斯頓 (Princeton)結(jié)構(gòu)。 INTEL 的 MCS 一 51 系列單片機采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16 位的 MCS． 96 系列單片機則采用普林斯頓結(jié)構(gòu) 。 MCS 一 5l 系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3． 2 所示。 ?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 3． 2 MCS． 5l 系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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 (