【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 測(cè)電路如圖 33 所示。7圖 33 溫度檢測(cè)電路當(dāng)傳感器 AD590 所處溫區(qū)發(fā)生 1℃的溫度變化時(shí)，流過(guò)其所在回路的電流即產(chǎn)生1μA 的變化，則其輸出電壓的變化為： ΔV0=1μA/℃*100KΩ=100mV/ ℃ （31）AD590 的輸出電流值說(shuō)明如下：其輸出電流是以絕對(duì)溫度零度(273℃)為基準(zhǔn),每增加 1℃,它會(huì)增加 1μA 輸出電流,因此在室溫 25℃時(shí),其輸出電流 Io=(273+25)=298μA。Vo 的值為 Io 乘上 10K,以室溫25℃而言,輸出值為 (10K298μA)。量測(cè) Vo 時(shí),不可分出任何電流,否則量測(cè)值會(huì)不準(zhǔn)。AD590 的輸出電流 I=(273+T)μA(T 為攝氏溫度),因此量測(cè)的電壓 V 為(273+T)μA 10K= (+T/100)V[8]。在本論文中通過(guò)溫度集成器 AD590 對(duì)外部55～+150℃范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行采樣，在AD590 的兩端分別接地和接電源，得到一定的壓差，因此會(huì)得到相應(yīng)的工作電壓，其輸出電流會(huì)隨溫度變化而變化。電流 1μA/K 其輸出電壓為 100mV/℃，經(jīng)運(yùn)算放大器LM358 進(jìn)行 I/V 轉(zhuǎn)化后，再送入 A/D 轉(zhuǎn)換電路中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)微處理器處理即可送到 LED 顯示器顯示溫度。 A/D 轉(zhuǎn)換器電路原理和電路接口圖A/D 轉(zhuǎn)換一般都設(shè)置在前向通道中，它將外界輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)總線能接受的數(shù)字量。在前向通道必須配置 A/D 轉(zhuǎn)換電路時(shí)，首先考慮的是能否選用帶有8A/D 的單片機(jī)，本論文中無(wú)法選擇單片機(jī)片內(nèi)有 A/D 部件，則必須在前向通道中配置A/D 接口。要選擇好的 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片，選擇 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的原則從轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度、模擬信號(hào)輸入通道數(shù)以及成本、供貨來(lái)源等全面考慮。選擇不同的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，與單片機(jī)的接口電路要求不同，必須依芯片對(duì)控制電路的要求設(shè)置，接口電路必須滿足這些要求。一般來(lái)說(shuō)，A/D 轉(zhuǎn)換芯片輸入的模擬電壓都有規(guī)定的要求，如0~+5V，0~+10V，0~+2V 等，因此要考慮到傳感器輸出信號(hào)與之匹配 [9]。（1） A/D 轉(zhuǎn)換器的引腳說(shuō)明：ADC0809 是 CMOS 集成電路 8 位單片 A/D 轉(zhuǎn)換器，其引腳圖如圖 34 所示。雙列直插 28 引腳封裝。片內(nèi)有 8 路模擬開關(guān)、模擬開關(guān)的地址鎖存與譯碼電路、比較器 、256R 電阻 T 型網(wǎng)絡(luò)、樹狀電子開關(guān)、逐次逼近寄存器 SAR、三態(tài)輸出鎖存，緩沖器、控制與時(shí)序電路等。圖 34 ADC0809 引腳圖IN0——IN7： 8 路輸入通道的模擬量輸入端。A、B、C 口： 8 路模擬開關(guān)的三位地址輸入端，用來(lái)選擇 8 路模擬輸入的一路進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。 ALE：地址鎖存允許。 ALE 有效將三位地址 A、B、C 鎖存到地址鎖存器中。9START：為啟動(dòng)控制輸入端。它與 ALE 可以接在一起，當(dāng)通過(guò)程序加上一個(gè)正脈沖便立即開始 A/D 轉(zhuǎn)換。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端，高電平有效。在此輸出端供給一個(gè)有效信號(hào)則打開三態(tài)輸出鎖存緩沖器，把轉(zhuǎn)換后的結(jié)果送至外部數(shù)據(jù)線。COLCK：時(shí)鐘輸入端。CLOCK 為 600kHZ 時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間位 100us。D0——D7：8 位數(shù)字輸出段。Vcc: 電源輸入端。GND：接地端。（2） A/D 轉(zhuǎn)換的連接電路及應(yīng)用由圖 35 所示，可以看出 ADC0809 時(shí)鐘 CLK 由 8051ALE 信號(hào)提供，ALE 信號(hào)頻率為 f/6。用地址線低 8 位 A0、AA2（~）接 0809 的 A、B、C 三端用來(lái)對(duì) 8 路模擬通道進(jìn)行選擇。EOC 經(jīng)非門與 相接，0809 與 8051 采用中斷方式聯(lián)絡(luò)，外INT1805部中斷 1 服務(wù)子程序讀 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果，并啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換。 0809 啟動(dòng)條件為，因此啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)用寫指令（使 WR=1） ，??=0，其端口地址為 DFFFH。ADC0809 轉(zhuǎn)換器將信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再將數(shù)字信號(hào)傳入 8051 進(jìn)行微處理，通過(guò) LED 顯示溫度。在由于 A/D0809 具有鎖存的 TTL 三態(tài)輸出，它的八條數(shù)據(jù)線和 8051 的八條數(shù)據(jù)線相連，采用線性選址法，其口地址為 DFFFH。通道地址 A，B ，C 由數(shù)據(jù)總線 DB0，DB2 ，DB2 提供。 A，B，C 地址線上的信息由 ALE 上升沿打入地址鎖存器 74LS373。10圖 35 A/D 轉(zhuǎn)換的連接電路 單片機(jī) 8051 芯片介紹和主要電路 MCS51 單片機(jī)引腳介紹和接口電路單片機(jī)引腳圖及引腳功能如圖 36 所示。單片機(jī)的 40 個(gè)引腳大致可分為 4 類：電源、時(shí)鐘、控制、和 I/O 引腳 [10]。電源：（1） VCC – 芯片電源，接 +5v；（2） VSS – 接地端；時(shí)鐘：XTAL1 、XTAL2 – 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。控制線：控制線共有 4 根（1） ALE/PROG：地址鎖存允許/片內(nèi) EPROM 編程脈沖ALE 功能：用來(lái)鎖存 P0 口送出的低 98 位地址PROG 功能：片內(nèi)有 EPROM 芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖（2） PSEN：外 ROM 讀選通信號(hào)（3） RST/VPD：復(fù) 位/ 備用電源RST（Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源11圖 36 51 單片機(jī)引腳圖及引腳功能（4） EA/Vpp：內(nèi)外 ROM 選擇/片內(nèi) EPROM 編程電源EA 功能：內(nèi)外 ROM 選擇端Vpp 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，施加編程電源 VppI/O 線 80C51 共有 4 個(gè) 8 位并行 I/O 端口：P0、PPP3 口，共 32 個(gè)引腳，P3 口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線） 。單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)圖如圖 37 所示。12圖 37 單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)圖由上圖可以看到，單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘接入、用戶 I/O 口外，其余管腳都是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。這些引腳構(gòu)成了 MCS51 單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)：（1） 地址總線（AB）：地址總線寬度為 16 位，因此，其外部存儲(chǔ)器直接尋址為64K 字節(jié)，16 位地址總線由 P0 口經(jīng)地址鎖存器提供低 8 位地址（A0~A7） ；P0 口直接提供高 8 位地址（A8~A15 ） 。（2） 數(shù)據(jù)總線（DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為 8 位，由 P0 口提供?？刂瓶偩€（CB ）：由四根獨(dú)立控制線 RESET、EA、ALE、 組成。NESP 振蕩電路和時(shí)鐘電路振蕩電路和單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路一起構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘方式，根據(jù)硬件不同，連接方式分為內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。MCS51 單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器，這是 MCS51 單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘方式 [11]。本論文中重點(diǎn)講到的是外部時(shí)鐘方式，外部時(shí)鐘方式電路圖如圖 38 所示。13圖 38 外部時(shí)鐘方式電路圖由上圖我們可以看到引腳 XTAL2 就是內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。因此，只需將外部振蕩器的信號(hào)接至引腳 XTAL2，而把內(nèi)部反相放大器的輸入端 XTAL1 引腳接地。通常接的外部信號(hào)一般為頻率低于 12MHZ 的方波信號(hào)。另外，由于 XTAL2 端的邏輯電平不是 TTL 的，故還需要接一個(gè)上拉電阻。 單片機(jī)的復(fù)位電路 （1）復(fù)位電路的復(fù)位類型通常單片機(jī)復(fù)位操作有上電復(fù)位、信號(hào)復(fù)位、運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位。在本論文里主要用到的是上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位的組合。（2）主要復(fù)位電路上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位組合電路：在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)使用上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，最常用的上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位組合電路如圖 39 所示：在這兩種簡(jiǎn)單復(fù)位電路中，干擾容易串人復(fù)位端，在大多數(shù)情況下，不會(huì)造成單片機(jī)錯(cuò)誤復(fù)位，但會(huì)引起內(nèi)部某些寄存器錯(cuò)誤復(fù)位。這時(shí)可在復(fù)位引腳上接一個(gè)去耦電容。如果應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重，或整個(gè)系統(tǒng)干擾嚴(yán)重，引起單片機(jī)復(fù)位，可采用屏蔽的辦法解決，如加屏蔽網(wǎng)或移動(dòng)位置等。14圖 39 上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位組合電路在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，為了保證復(fù)位電路可靠地工作，常將 RC 電路接施密特電路后再接入單片機(jī)復(fù)位端，特別適合于應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)干擾大，電壓波動(dòng)大的工作環(huán)境，抗干擾上電復(fù)位如圖 310 所示。圖 310 抗干擾上電復(fù)位 中斷優(yōu)先級(jí)8051 單片機(jī)提供了 5 個(gè)中斷源，其中兩個(gè)中斷源，由 INT0、INT1 輸入；I/O 設(shè)置中斷請(qǐng)求信號(hào)，或掉電故障等異常事件中斷請(qǐng)求信號(hào)都可作為外部中斷源連 INT0、INT1。兩個(gè)為片內(nèi)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出時(shí)產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求（用 TF0、TF1 做標(biāo)志） ；另外一個(gè)為片內(nèi)串行口產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求（TI 或 RI） 。這些中斷請(qǐng)求源分別由 MCS51 的特殊功能寄存器 TCON 和 SCON 的相應(yīng)位鎖存 [12]。MCS51 的中斷具有兩級(jí)優(yōu)先級(jí)，每一個(gè)中斷源都可以通過(guò)對(duì)中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP中的相應(yīng)位置或清 0，編程為兩級(jí)中斷中的任一級(jí)——高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)，置 1 為高優(yōu)先級(jí)，清 0 為低優(yōu)先級(jí)。低優(yōu)先級(jí)可以被高優(yōu)先級(jí)所中斷，但不能被另一個(gè)低優(yōu)先級(jí)中15斷所中斷。高優(yōu)先級(jí)中斷不能被任何中斷所中斷。為了實(shí)現(xiàn)這些規(guī)定，中斷系統(tǒng)中設(shè)有兩個(gè)不可尋址的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器，其中一個(gè)用來(lái)指出正在服務(wù)于高優(yōu)先級(jí)中斷，并阻止其他所有中斷的響應(yīng)。另一個(gè)則指出正在服務(wù)于 低優(yōu)先級(jí)中斷，并阻止除高優(yōu)先級(jí)中斷以外的其他中斷的響應(yīng)。當(dāng)同時(shí)接受到幾個(gè)優(yōu)先級(jí)相同的中斷請(qǐng)求時(shí)，則由內(nèi)部查詢次序來(lái)確定響應(yīng)哪一個(gè)中斷請(qǐng)求。因此，在每一個(gè)中斷級(jí)中又有第二類查詢次序的中斷優(yōu)先級(jí)結(jié)構(gòu)。處理器響應(yīng)中斷時(shí)，先置相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器（該觸發(fā)器指出 CPU 開始處理的中斷優(yōu)先級(jí)別）然后執(zhí)行一個(gè)硬件子程序的調(diào)用使控制轉(zhuǎn)移查詢次序如下：（1） IE0 （外中斷 INT0） 最高優(yōu)先級(jí) 0003H（2） TF0 （定時(shí)器 0 溢出中斷） 000BH（3） IE 1 （外中斷 INT1） 0013H（4） TF1 （定時(shí)器 1 溢出中斷） 001BH（5） RI+TI （串行口中斷） 0023H（6） TF2+EXF2 （定時(shí)器 2 溢出中斷） 最低優(yōu)先級(jí) 002BH這種“同級(jí)內(nèi)的優(yōu)先級(jí)” ，僅用來(lái)解決相同優(yōu)先級(jí)中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷的情況，而不能中斷正在執(zhí)行的同優(yōu)先級(jí)的中斷。 74LS373 地址鎖存器芯片介紹由于 MCS51 單片機(jī)的 P0 口是分時(shí)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線,因此在進(jìn)行程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)，必須利用地址鎖存器將地址信號(hào)從地址/數(shù)據(jù)總線中分離開來(lái)。通常,地址鎖存器可使用帶三態(tài)緩沖輸出的八 D 鎖存器 74LS373 或 8282，也可以使用帶清除端的八 D 鎖存器 74LS273，地址鎖存信號(hào)為 ALE。但用的最多的是 74LS373，其結(jié)構(gòu)圖如圖 311 所示：當(dāng)三態(tài)門的使能信號(hào)線 OE 為低電平時(shí),三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài),允許 1Q~8Q 輸出到OUT1~OUT8,當(dāng) OE 端為高電平時(shí),輸出三態(tài)門斷開 ,輸出線 OUT1~OUT8 處于浮空狀態(tài).G 稱為數(shù)據(jù)打入線,當(dāng) 74LS373 用作地址鎖存器時(shí) ,首先應(yīng)使三態(tài)門的使能信號(hào) OE 為低電平,這時(shí),當(dāng) G 輸入端為高電平時(shí),鎖存器輸出(1Q~8Q )狀態(tài)和輸入端(1D~8D)狀態(tài)相同,當(dāng) G 端從高電平返回到低電平(下降沿)時(shí),輸入端 (1D~8D)的數(shù)據(jù)鎖入 1Q~8Q 的 8 位鎖存器中。16當(dāng)用 74LS373 作為地址鎖存器時(shí),它們的鎖存控制端 G 和 STB 可直接與單片機(jī)的鎖存控制信號(hào)端 ALE 相連, 在 ALE 下降沿進(jìn)行地址鎖存。圖 311 74LS373 的結(jié)構(gòu)圖 8255 輸出口擴(kuò)展 8255 的引腳介紹8255 是可編程 RAM/IO 擴(kuò)展器，片內(nèi)有 256*8 位靜態(tài) RAM，2 個(gè) 8 位和 1 個(gè) 6 位可編程并行 I/O 接口，以及 1 個(gè) 14 位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。還有地址鎖存器和多路轉(zhuǎn)換的地址/數(shù)據(jù)總線，可直接與 MCS51 單片微機(jī)相連接 [13]。因此還是 MCS51 應(yīng)用系統(tǒng)最適用的擴(kuò)展器件，8255 引腳圖如 312 所示。17圖 312 8255 的引腳圖AD0—AD7：三態(tài)地址/數(shù)據(jù)總線。連接 CPU 的底 8 位地址/ 數(shù)據(jù)總線。IO/M：RAM/IO 口選擇信號(hào)輸入端。：片選信號(hào)輸入端，8255 為 CS，低電平有效。CSRD：讀選通信號(hào)輸入端。低電平有效。WR：寫選通信號(hào)輸入段。低電平有效。RESET：復(fù)位信號(hào)輸入段。高電平有效，并初始化 3 個(gè) I/O 口為輸入方式。PA0—PA7：A 口的 I/O 線、 I/O 方向由命令字編程設(shè)定。PB0—PB7：B 口的 I/O 線、I/O 方向由命令字編程設(shè)定。PC0—PC7：C 口的 I/O 線，或 A 口和 B 口的狀態(tài)控制信號(hào)線。由命令字編程設(shè)定。Vcc：+5V 電源線。Vss