【文章內(nèi)容簡介】 程序存儲器。而當EA 引腳輸入的電平為低電平時，無論是否有片內(nèi)程序存儲器，系統(tǒng)都將只使用片外程序存儲器。數(shù)據(jù)存儲器（2）包括片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器，采用各自獨立的編址方式。 片外數(shù)據(jù)存儲器的地址通過數(shù)據(jù)指針DPTR或寄存器R0、R1，以間接尋址的方式提供16位地址，經(jīng)P0、P2端口送出，實現(xiàn)64KB的尋址空間。 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的存儲空間為256B，采用8位地址編碼，通過相應的指令直接訪問。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器可以分為工作寄存區(qū)、位尋址區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、特殊功能寄存區(qū)等部分。輸入輸出控制(1)P0口 P0口是8位的三態(tài)I/O口，具有兩種工作方式:一般輸入/輸出端口方式和地址/數(shù)據(jù)端口方式，在單片機無外部地址需求的情況下，P0口可作為一般輸入/輸出端口使用。通過控制信號為0使多路電子開關MUX接通內(nèi)部鎖存器，鎖存器中的數(shù)據(jù)被輸出到端口的引腳。輸入時，端口引腳的數(shù)據(jù)直接被讀入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，為保證輸入數(shù)據(jù)的可靠，端口的引腳必須外接5—10千歐的上拉電阻，以保證1的正常輸出。(2)P1口 P1口是準雙向I/O口，它的每一位都可以被定義為輸入或輸出。 輸出時將數(shù)據(jù)寫入鎖存器，鎖存器的內(nèi)容被直接送出引腳。輸入時，必須先將鎖存器的值置1，使場效應管截止，引腳的數(shù)據(jù)直接被讀入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線。P1端口的位結(jié)構(gòu)如下圖所示：D Q 鎖存器CL Q 內(nèi)部總線寫入控制讀引腳讀鎖存 圖6 P1 口位結(jié)構(gòu)UCC內(nèi)部上拉(3)P2口 P2口是準雙向I//O，具有兩種功能。既可以作為一般的輸入輸出口使用，也可以作為外部存儲器的地址輸出端口使用。 P2口的位結(jié)構(gòu)如下圖所示：D Q 鎖存器CL Q 內(nèi)部總線寫入控制讀引腳讀鎖存地址/數(shù)據(jù)控制 圖7 P2 口位結(jié)構(gòu)UCC內(nèi)部上拉MUX(4)P3口P3口是準，雙向多功能I/O，既可以作為一般的輸入輸出端口使用，也可以作為特殊功能I/O口使用。P3口的位結(jié)構(gòu)如圖所示：D Q 鎖存器CL Q 內(nèi)部總線寫入控制讀引腳讀鎖存交替輸出功能 圖8 P3 口位結(jié)構(gòu)UCC內(nèi)部上拉交替輸入功能P3口各位的特殊功能如表所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 單片機電路設計1. MCS—51單片機的復位電路系統(tǒng)復位是任何微機系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，它能使整個控制芯片回到默認的硬件初始狀態(tài)下。復位對單片機來說，就是回到初始狀態(tài)，程序計數(shù)器賦值0000H,為程序運行做好準備工作。單片機復位后程序計數(shù)器值變?yōu)?000H，即程序?qū)?地址開始執(zhí)行。程序狀態(tài)寄存器PSW清零，自動選擇0工作寄存器區(qū)。堆棧指針設定為07H，定時器/計數(shù)器設定為方式0，并將計數(shù)器初值置0。中斷全部禁止，各中斷源的優(yōu)先級均為0,4個端口的鎖存器全部置1，并處于輸入狀態(tài)[10]。在單片機的RST引腳上加上高電平并保持兩個機器周期（24個時鐘振蕩周期），就可以完成復位操作。這種復位電路的工作原理是。通電時，電容兩端相當于是短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過電阻對電容充電，RST端電壓慢慢下降，經(jīng)過一段時間，達到低電平，單片機開始正常工作。根據(jù)實際操作的經(jīng)驗，下圖為復位電路的電容、電阻參考值分別為C=10uF,R1=1千歐,R2=10千歐。C+5VRSTMCS51系列R2R1 圖9 單片機的復位電路 ：XTAL2(18引腳)。單片機內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。XTAL1(19腳)：單片機內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端。由于內(nèi)部振蕩器方式所得的時鐘信比較穩(wěn)定，因此在實用電路中使用的比較多。其中，電容器CC2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般為5—30pF,典型值為30 pF,晶體振蕩器頻率f（osc）—12MHZ.單片機以晶體振蕩器的振蕩周期（或外部引入的時鐘周期）為最小的時序單位，振蕩頻率二分頻后形成狀態(tài)周期或稱S周期，所以，1個狀態(tài)周期包含有2個振蕩周期。將振蕩頻率f（osc）進行12分頻后形成機器周期MC,故1個機器周期包含6個狀態(tài)周期或12個振蕩周期。執(zhí)行一條指令的時間叫做指令周期。8051單片機指令系統(tǒng)中，各條指令的執(zhí)行時間在1—4個機器周期之間。XTAL1 MCS—51XTAL2C1晶振C1圖10 內(nèi)部振蕩方式電路接法 傳感器簡介以及外接電路的設計 傳感器介紹本次設計我選用NPC1210系列固態(tài)壓力傳感器，因為它的準確度高，且輸出信號為0～100mV 。它的壓力接口和引腳結(jié)構(gòu)提供了優(yōu)良的靈活性，尤其是在壓力連接方向要求嚴格的應用中。NPC1210壓力傳感器是基于美國GE公司NovaSensor先進的SenTable壓電電阻技術。最新硅片微機械技術被應用于壓阻應變片被離子注入在惠斯通橋路結(jié)構(gòu)內(nèi)。NPC1210壓力傳感器具有優(yōu)良的溫度特性，溫度補償范圍為0~60℃。它將一個增益設置電阻集成在傳感器內(nèi)，使傳感器可以互換。 技術指標： 類 型：表壓，絕壓，差壓 量 程：10H2O，0～1，2，5，15，30，50，100psi 非 線 性：177。%非線性 輸 出：0～100mV 供電電源： 工作溫度：40℃~125℃ 電氣連接：PC板安裝特點：恒流供電，溫度補償（0~60℃），滿量程輸出100mV，177。%準確度，可互換性。 典型應用：電子血壓計檢定儀，血壓計標準器，血壓計智能標準器，血壓計校驗儀，醫(yī)療器械（呼吸機，監(jiān)護儀），氣體流量測量，供暖，制冷，過程控制[5]。圖11 NPC1210壓力傳感器外觀圖 NPC1210壓力傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括4部分：①多路分配器；②模/數(shù)轉(zhuǎn)換器；③微控控制；④模/數(shù)轉(zhuǎn)換器 圖12 NPC1210壓力傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖13 傳感器電路原理圖壓力傳感器的工作原理：當電源電壓=15V，由于電容器C4對直流電隔離，在分析電路時可以忽略將其去除，此支路為開路。電阻R40與電阻R23串聯(lián)分壓，所以5點的電位=3V，根據(jù)理想集成運算放大器“虛短”原理，7點電位也為3V。然后經(jīng)過電橋，最后經(jīng)集成運放進行電壓的放大，由于是單臂橋路變化，最后輸出電壓為Uout=，應變片電阻100，120，160三個取值，其中以120最為常見，這里我們?nèi)?。?jīng)放大電路的放大作用，放大倍數(shù)為，最終結(jié)果為,應變片應變與電阻改變的關系為，根據(jù)所選材料取我們可取S為，由于在—5V變化，把5V最大值代入得到F的最大值為80N，所以得到量程為080N[6]。 傳感器與單片機連接的電路設計NPC1210的外圍引腳共有8個，其中5個為空腳，工作電壓為正5負。壓力傳感器腳引與單片機Vcc引腳相接引入正5v電壓，將測的的數(shù)字電壓信號傳入單片機。GND引腳為壓力傳感器的接地腳[7]。圖14 NPC1210與單片機的連接電路原理圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的設計 A/D轉(zhuǎn)換原理本設計以MCS51單片機為核心部件，內(nèi)與ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行連接，它是一種8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部具有8通道多路轉(zhuǎn)換開關，可以直接對8路0~5V電壓模擬量進行轉(zhuǎn)換,精度，速度，價格適中. ADC0809每采集一次可需要100us，采用中斷方式讀入結(jié)果,經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后會自動產(chǎn)生EOC 信號，將其與CPU 的外部中斷相接,便可采集到數(shù)據(jù)。ADC0809的工作過程：首先用指令選擇IN0IN7其中一個模擬輸入通道，當執(zhí)行MOVX @DPTR,A時，便會產(chǎn)生脈沖給START引腳，開始對選中通道轉(zhuǎn)