【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ——片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。在從片外程序存儲(chǔ)器取址期間，在每個(gè)機(jī)器周期中，當(dāng)PSEN有效時(shí)，程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容被送上P0口（數(shù)據(jù)總線）。PSEN可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。 AT89C51系列單片機(jī)的功能單元并行I/O接口：?jiǎn)纹瑱C(jī)芯片內(nèi)有一項(xiàng)主要功能就是并行I/O口。51系列共有4個(gè)8位的并行I/O口，分別記作P0、PPP3每個(gè)口都包含一個(gè)鎖存器、一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。實(shí)際上，他們已被歸入專用寄存器之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。在訪問(wèn)片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，低八位地址和數(shù)據(jù)由P0口分時(shí)傳送，高八位地址由P2口傳送。在無(wú)片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，這4個(gè)口的每一位均可作為雙向的I/O端口使用。51系列單片機(jī)的4個(gè)I/O口都是8位雙向口，這些口在結(jié)構(gòu)和特性上是基本相同的，但又各具特點(diǎn)。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（timer/counter）是單片機(jī)中的重要部件，其工作方式靈活、編程簡(jiǎn)單，使用它對(duì)減輕CPU的負(fù)擔(dān)和簡(jiǎn)化外圍電路都大有好處。C51系列包含有兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1；在C51部分產(chǎn)品中，還包含有一個(gè)用做看門狗的8位定時(shí)器。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的核心是一個(gè)加1計(jì)數(shù)引腳上施加器，其基本功能是加1功能。在單片機(jī)的T0、T1一個(gè)0到1的跳變，計(jì)數(shù)器增1，即為計(jì)數(shù)功能；在單片機(jī)內(nèi)部對(duì)機(jī)器周期或其分頻進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而得到定時(shí)，這就是定時(shí)功能。在單片機(jī)中，定時(shí)功能和計(jì)數(shù)功能的設(shè)定和控制都是通過(guò)軟件來(lái)進(jìn)行的。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)：由 定時(shí)器0、定時(shí)器定時(shí)器方式寄存器TMOD和定時(shí)器控制寄存器TCON組成。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作原理：當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器設(shè)置為定時(shí)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)，每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加1，直至計(jì)滿溢出。定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間與系統(tǒng)的振蕩頻率緊密相關(guān)，因?yàn)镃51系列單片機(jī)的一個(gè)機(jī)器周期由12個(gè)振蕩脈沖組成，所以，計(jì)數(shù)頻率fc=fosc/12。如果單片機(jī)系統(tǒng)采用12MHz晶振，則計(jì)數(shù)周期為：T=1/[12*1*(/12)]=1 （41）這是最短的定時(shí)周期，適當(dāng)選擇定時(shí)器的初值可獲取各種定時(shí)時(shí)間。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器設(shè)置為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)來(lái)自輸入引腳T0（）和T1（）的外部信號(hào)計(jì)數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計(jì)數(shù)。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣引腳輸入電平，若前一個(gè)機(jī)器周期采樣值為1，后一個(gè)機(jī)器周期采樣值為0，則計(jì)數(shù)器加1。新的計(jì)數(shù)值是在檢測(cè)到輸入引腳電平發(fā)生1到0的負(fù)跳變后，于下一個(gè)機(jī)器周期的S3P1期間裝入計(jì)數(shù)器中的，可見，檢測(cè)一個(gè)由1到0的負(fù)跳變需要兩個(gè)機(jī)器周期，所以，最高檢測(cè)頻率為振蕩頻率的1/24。計(jì)數(shù)器對(duì)外部輸入信號(hào)的占空比沒(méi)有特別的限制，但必須保證輸入信號(hào)的高電平與低電平的持續(xù)時(shí)間在一個(gè)機(jī)器周期以上。當(dāng)設(shè)置了定時(shí)器的工作方式并啟動(dòng)定時(shí)器工作后，定時(shí)器就按被設(shè)定的工作方式獨(dú)立工作，不再占用CPU的操作時(shí)間，只有在計(jì)數(shù)器計(jì)滿溢出時(shí)才可能中斷CPU當(dāng)前的操作。 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)是單片機(jī)的重要組成部分。實(shí)時(shí)控制、故障自動(dòng)處理、單片機(jī)與外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送往往采用中斷系統(tǒng)。中斷系統(tǒng)大大提高了系統(tǒng)的效率。中斷過(guò)程時(shí)在硬件基礎(chǔ)上再配以相應(yīng)的軟件而實(shí)現(xiàn)的，不同的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)和軟件指令是不完全相同的，因此，中斷系統(tǒng)也是不相同的。C51系統(tǒng)有關(guān)中斷的寄存器有4個(gè)，分別為中斷源寄存器TCON和SCON、中斷允許控制寄存器IE和中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP；中斷源有5個(gè)，分別為外部中斷0請(qǐng)求INT0、外部中斷1請(qǐng)求INT定時(shí)器0溢出中斷請(qǐng)求TF0、定時(shí)器1溢出中斷請(qǐng)求TF1和串行中斷請(qǐng)求R1或T1。5個(gè)中斷源的排列順序由中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP和順序查詢邏輯電路共同決定，5個(gè)中斷源分別對(duì)應(yīng)5個(gè)固定的中斷入口地址。中斷的特點(diǎn)：①分時(shí)操作；②實(shí)時(shí)處理；③故障處理。 擴(kuò)展單元8255單元 擴(kuò)展芯片82558255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個(gè)8位并行I/O口。具有3個(gè)通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路。 　　8255作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的3個(gè)總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時(shí)必須具有與外設(shè)連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分，因而8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為3個(gè)部分：與CPU連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分。特性如下：（1）一個(gè)并行輸入/輸出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作為CPU總線與外圍的接口. （2）具有24個(gè)可編程設(shè)置的I/O口,即使3組8位的I/O口為PA口, 們又可分為兩組12位的I/O口,A組包括A口及C口(高4位,PC4~PC7),B組包括B口及C口(低4位,PC0PC3).A組可設(shè)置為基本的I /O口,閃控(STROBE)的I/O閃控式,雙向I/O3種模式。B組只能設(shè)置為基本I/O或閃控式I/O兩種模式,而這些操作模式完全由控制寄存器的 控制字決定. 8255功能引腳RESET:復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端處于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成輸入方式。 　　CS:芯片選擇信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/CS=0時(shí),表示芯片被選中，允許 8255與CPU進(jìn)行通訊。/CS=1時(shí),8255無(wú)法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸. 　　RD:讀信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/RD=0且/CS=0時(shí),允許8255通過(guò)數(shù) 據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即CPU從8255讀取信息或數(shù)據(jù)。 　　WR:寫入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/WR=0且/CS=0時(shí),允許CPU將數(shù)據(jù)或 控制字寫入8255。 　　D0～D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線，8255與CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng)CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送。 　　PA0～PA7:端口A輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 　　PB0～PB7:端口B輸入輸出線，一個(gè)8位的I/O鎖存器， 一個(gè)8位的輸入輸出緩沖器。 　　PC0～PC7:端口C輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口C可以通過(guò)工作方式設(shè)定而分成2個(gè)4位的端口， 每個(gè)4位的端口包含一個(gè)4位的鎖存器，分別與端口A和端口B配合使用，可作為控制信號(hào)輸出或狀態(tài)信號(hào)輸入端口。39。 　　A0,A1:地址選擇線,用來(lái)選擇8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器. 　　當(dāng)A0=0,A1=0時(shí),PA口被選擇。 　　當(dāng)A0=0,A1=1時(shí),PB口被選擇。 　　當(dāng)A0=1,A1=0時(shí),PC口被選擇。 當(dāng)A0==1時(shí),控制寄存器被選擇. 磁電式振動(dòng)速度傳感器在振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)一些周期性振動(dòng)測(cè)量進(jìn)行分析，為了得出更可靠，重復(fù)性高的測(cè)量結(jié)果，本次設(shè)計(jì)選用的的傳感器為ZCC200系列磁電式振動(dòng)速度傳感器，是將振動(dòng)物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電量的換能裝置。它的優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行相對(duì)于自由空間的絕對(duì)振動(dòng)的測(cè)量。對(duì)機(jī)械或結(jié)構(gòu)的 振動(dòng)工況進(jìn)行評(píng)價(jià)；可廣泛用于電力、石油、化工、冶金、建材、航空、機(jī)械制造等領(lǐng)域的旋轉(zhuǎn)機(jī)械與設(shè)備軸承座、機(jī)體的振動(dòng)測(cè)量和長(zhǎng)期監(jiān)視；由于這種傳感器防水、防塵、可靠性高，適合鐵道、礦山、水利、建筑等野外作業(yè)行業(yè)進(jìn)行爆破和工程抗震監(jiān)測(cè)。ZCC200系列傳感器為一彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，傳感器中固定有磁鋼，慣性質(zhì)量（線圈組件）用彈性元件懸掛在殼體內(nèi)部， 當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)，在傳感器工作頻率范圍內(nèi)，由于慣性，線圈與磁鋼相對(duì)運(yùn)動(dòng)，切割磁力線，在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該電壓值正比于振動(dòng)速度值，傳感器輸出信號(hào)與 烈度監(jiān)測(cè)儀、振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀相配接，即可顯示振動(dòng)或位移，也可輸送到信號(hào)采集器或其他二次儀表，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和測(cè)量。表41 ZCC200系列技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo) ZCC201 ZCC202 ZCC203頻率響應(yīng)HZ10～1000 4(5)～50030～1500靈敏度（mv/cm/s)200、600270、600270失真系數(shù)% % %最大位移 2mm4mm 2mm輸出直流電阻 工作溫度 30～+80外形尺寸mm Ф3570磁電式振動(dòng)速度傳感器的工作原理是以法拉第電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ)的，即當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈兩端感應(yīng)的電勢(shì)正比于穿過(guò)線圈的磁通變化量，其方向與磁通變化相反。即： （42）式中： N為線圈匝數(shù)為穿過(guò)每匝線圈的磁通量根據(jù)磁場(chǎng)中線圈的運(yùn)動(dòng)方式不同，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也有所不同。永磁鐵產(chǎn)生一個(gè)恒定的磁場(chǎng)，當(dāng)置于磁場(chǎng)中的線圈做直線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)，線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 （43）式中： B為磁場(chǎng)的感應(yīng)強(qiáng)度 L為單匝線圈的有效長(zhǎng)度 V為線圈于磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為線圈運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向的夾角當(dāng)線圈運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，則 （44）在特殊情況下，當(dāng)時(shí)，可以得到： （45） 放大電路為了更好的提取振動(dòng)信號(hào)，設(shè)置了壓控電壓二階帶通濾波器和信號(hào)放大電路。首先介紹放大電路的功能，它是利用三極管的電流控制作用或場(chǎng)效應(yīng)管電壓控制作用，把微弱的電信號(hào)不失真的放大到所需數(shù)值，實(shí)現(xiàn)將直流電源的能量部分地轉(zhuǎn)化為按輸入信號(hào)規(guī)律變化且有較大能量的輸出信號(hào)。放大電路的實(shí)質(zhì)，是一種用較小的能量去控制較大能量轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)換裝置。圖44 OP07芯片OP07芯片引腳功能說(shuō)明：1和8為偏置平衡（調(diào)零端），2為反向輸入端，3為正向輸入端，4接地，5空腳，6為輸出，7接電源OP07是一種高精度單片運(yùn)算放大器，具有很低的輸入失調(diào)電壓和漂移。RRC2構(gòu)成交流負(fù)反饋電路，C1是高頻補(bǔ)償電容。C2值決定了通道的低頻截止頻率。C1的值決定了高頻截止頻率，OP07的優(yōu)良特性使它特別適合作前級(jí)放大器，放大微弱信號(hào)。使用OP07一般不用考慮調(diào)零和頻率問(wèn)題就能滿足要求。主要特點(diǎn)： 低輸入失調(diào)電壓：75uV(最大) 低失調(diào)電壓溫漂：℃(最大) 低失調(diào)電壓時(shí)漂：(最大) 低噪聲： PP(最大) 寬輸入電壓范圍：177。14V圖45 OP07電路圖 濾波器它是一種只傳輸指定頻段信號(hào)，抑制其它頻段信號(hào)的電路。一般由集成運(yùn)放與RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，它具有體積小、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，由于集成運(yùn)放的增益和輸入阻抗都很高，輸出阻抗很低，我們采用的有源帶通濾波器還兼有放大與緩沖作用?？梢酝怀鲇杏妙l率的信號(hào)，衰減無(wú)用頻率的信號(hào)，抑制干擾和噪聲，以達(dá)到提高信噪比或選頻的目的，因而有源濾波器被廣泛應(yīng)用于通信、測(cè)量及控 制技術(shù)中的小信號(hào)處理。圖46 壓控電壓源二階帶通濾波器工作原理：這種濾波器的作用是只允許 在某一個(gè)通頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，而比通頻帶下限頻率低和比上限頻率高的信號(hào)均加以衰減或抑制。典型的帶通濾波器可以 從二階低通濾波器中將其中一級(jí)改成高通而成。電路性能參數(shù)： 為同相比例運(yùn)算放大電路的輸入，比例系數(shù)為 （46）當(dāng) 時(shí)，電路的傳遞函數(shù) （47）令中心頻率電壓放大倍數(shù) （48）令上式分母的模為，則分母虛部絕對(duì)值為1，即 （49）當(dāng)= 時(shí)，得出通帶放大倍數(shù) （410）解方程，取正根，就可得到下限截止頻率和上限截止頻率分別為因此，通頻帶 （411）電路的頻率特性如圖47圖示。Q值越大，通帶放大倍數(shù)數(shù)值越大，頻帶越窄，選頻特性越好。調(diào)整電路的能夠改變頻帶寬度。圖47 電路的頻率特性此電路的優(yōu)點(diǎn)是改變Rf和R4的比例就可改變頻寬而不影響中心頻率。 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) ADC0809由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 ADC0809引腳結(jié)構(gòu) 圖48 ADC0809引腳圖圖48為ADC0809引腳圖，下面我們進(jìn)行說(shuō)明：IN0－IN7：8條模擬量輸入通道 ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線：4條 ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C