【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 腳） :在訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，此端輸出負(fù)脈沖作為存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。 CPU 在向片外存儲(chǔ)器取指令期間， PSEN 信號(hào)在 12 個(gè)時(shí)鐘周期中兩次生效。不過(guò)，在訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， 這兩次有效 PSEN 信號(hào)不出現(xiàn)。 PSEN 端同樣可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL負(fù)載。我們根據(jù) PSEN、 ALE 和 XTAL2 輸出端是否有信號(hào)輸出，可以判別 80C51 是否在工作。 EA/VPP（ 31 腳） : 當(dāng) EA 端輸入高電平時(shí)， CPU 從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址 0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行程序。當(dāng)?shù)刂烦?4KB 時(shí)，將自動(dòng)執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng) EA 輸入低電平時(shí)， CPU 僅訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器。在對(duì) 87C51EPROM 編程時(shí)，此引腳用于施加編程電壓 VPP。 d)輸入 /輸出引腳 P0口、 P1 口、 P2 口及 P3口 P0 口（ 3239腳）： P0 口 是一個(gè)漏極開(kāi)路的 8位準(zhǔn)雙向 I／ 0口。作為漏極開(kāi)路的輸出端口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。 P0口有三個(gè)功能： ①外部擴(kuò)充存儲(chǔ)器時(shí) ,當(dāng)作數(shù)據(jù)總線（ D0~D7）； ②外部擴(kuò)充存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線（ A1~A7）。③不擴(kuò)充時(shí)，可做一般 I/O 口使用，但內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。 P1 口（ 18 腳）： P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上接電阻的準(zhǔn)雙向 I／ O口。 P1 的每一位能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LS型 TTL 負(fù)載。在 P1口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向 P1口鎖存器（地址 90H）寫入全 1，此時(shí) P1 引腳由內(nèi)部上接電阻接 成高電平。 P2 口（ 2128 腳）： P2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上接電阻的 8位準(zhǔn)雙向 I／ O 口。 P2口每一位能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。 P2口有兩個(gè)功能： ①擴(kuò)充外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線（ A8~A15）使用。 ②做一般 I/O 口使用，其內(nèi)部有上拉電阻。 P3 口： P3 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉 電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I／ O 口。 P3 口每一位能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LS型 TTL 負(fù)載。 P3 口與其它 I／ O口有較大區(qū)別，每個(gè)引腳還具有專門功能 ,除了作 第 7 頁(yè) 共 48 頁(yè) 為 I/O口使用外（內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來(lái)設(shè)置。 P3口的第 2功能見(jiàn)表 。 端口 3 有內(nèi)部上拉電阻，當(dāng)作為輸入時(shí)，其電位被拉高，若輸入為低電平可提供電流源；其作為輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS TTL。而端口 0作為輸入時(shí)，處在高阻抗的狀態(tài)，其輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LS TTL（需要外部的上拉電阻）。 表 P3 口 第二功能 引腳 第 2功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外部中斷） INT1（外部中斷） T0（ TIMER0的外部輸入腳） T1（ TIMER1的外部輸入腳） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫入控制信號(hào)） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取控制信號(hào)） (2)STC89C52RC單片機(jī)的中斷系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)暫時(shí)中止正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并在中斷服務(wù)程序完了之后能自動(dòng)回到原主程序處繼續(xù)執(zhí)行，這個(gè)過(guò)程叫做 “ 中斷 ” 。大體來(lái)說(shuō)，采用中斷系統(tǒng)改善了計(jì)算機(jī)的性能，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： a)有效地解決了快速 CPU與慢速外設(shè)之間的矛盾，可使 CPU與外設(shè)并行工作，大大提高了工作效率。 b)可以及時(shí)處理控制系統(tǒng)中許多隨機(jī)產(chǎn)生的 參數(shù)與信息，即計(jì)算機(jī)具有實(shí)時(shí)處理的能力，從而提高了控制系統(tǒng)的性能。 c)使系統(tǒng)具備了處理數(shù)據(jù)的能力，提高了系統(tǒng)自身的可靠性。由此可見(jiàn)， “ 中斷 ” 已成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的 1種重要功能，而中斷系統(tǒng)功能的強(qiáng)弱已稱為衡量 1臺(tái)計(jì)算機(jī)功能完善與否的重要標(biāo)志之一。 中斷源 —— 所謂中斷源就是引起中斷的事件，亦即是什么部件要求中斷。 STC89C52單片機(jī)提供了 8個(gè)中斷源： 4個(gè)外部中斷請(qǐng)求 INT0、 INT INT2和 INT3,3個(gè)片內(nèi)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0、 T1和 T2的溢出中斷請(qǐng)求 TF0、 TF1和 TF2及串行口中斷請(qǐng)求 TI或 RI（合為 一個(gè)中斷源）。 中斷響應(yīng)的條件 —— 單片機(jī)響應(yīng)中斷的條件為中斷源有請(qǐng)求（中斷允許寄存器 IE相應(yīng)位置 1），且 CPU開(kāi)中斷（即 EA=1）。這樣，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)，單片機(jī)對(duì)所有中斷源都進(jìn)行順序檢測(cè)，并可在任 1 個(gè)周期的 S6 期間，找到所有有效的中斷請(qǐng)求，還對(duì)其優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排隊(duì)。但是，必須滿足下列條件：①無(wú)同級(jí)或高級(jí)中斷正在服務(wù)；②現(xiàn)行指令執(zhí)行到最后 1 個(gè)機(jī)器周期且已結(jié)束； ③ 若現(xiàn)行指令為 RETI 或需訪問(wèn)特殊功能寄存器IE 或 IP 的指令時(shí)，執(zhí)行完該指令且緊隨其后的另 1條指令也已執(zhí)行完。單片機(jī)便在緊 第 8 頁(yè) 共 48 頁(yè) 接著的下 1個(gè)機(jī)器周期的 S1期間響 應(yīng)中斷。否則，將丟棄中斷查詢的結(jié)果。 中斷響應(yīng)的過(guò)程 —— 單片機(jī)一旦響應(yīng)中斷，首先對(duì)相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)有效觸發(fā)器置位。然后執(zhí)行 1 條由硬件產(chǎn)生的子程序調(diào)用程序，把斷點(diǎn)地址壓入堆棧，再把與各中斷服務(wù)程序的入口地址送入程序計(jì)數(shù)器 PC,同時(shí)清除中斷請(qǐng)求標(biāo)志，從而程序便轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序。 晶振電路 晶振電路是單片機(jī)的心臟，它控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏。 STC89C52單片機(jī)有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器， XTAL1 和 XTAL2 分別為反相放大器的輸入和輸出端，外接晶振（或陶瓷諧振器）和電容組成振蕩器， 典型的 晶振值取 12MHz。振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率主要由晶振的頻率組成 ， 電容 C1和 C2的作用有兩個(gè)：其一是使振蕩器起振，其二是對(duì)振蕩器的頻率 f起微調(diào)作用（ C C2變大， f變?。涞湫椭禐?30pF，電路圖如下所示 。 圖 晶振電路 原理 圖 復(fù)位電路 如圖 所示，上電復(fù)位電路由兩個(gè)電阻、一個(gè)按鍵和一個(gè)電容構(gòu)成。 RC 時(shí)間常數(shù)為 t=1uF*10kΩ ==10ms10us，滿足了上電復(fù)位的高電平持續(xù)時(shí)間要求。上電時(shí)，電容沒(méi)有電荷，相當(dāng)于短路， RST 引腳為高電平， 10ms 之后電容 充電飽和，單片機(jī)復(fù)位，之后 RST 引腳被 10k 電阻拉到低電平。按鍵按下時(shí)，電容通過(guò) 1k 電阻放電，按鍵松開(kāi)后 類似于上電的過(guò)程， 電容又經(jīng)歷一個(gè) 10ms 充電過(guò)程，使得 RST 引腳維持了 10ms 的高電平，單片機(jī)復(fù)位。 圖 上電復(fù)位電路原理圖 水位檢測(cè) 電路設(shè)計(jì) MPS20N0020DS 型液壓傳感器將水位 轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出，但該信號(hào)在 幾十毫伏 數(shù)量級(jí) 別 ，必須經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行放大才能供后級(jí)電路讀取 [5]，再利 用 AD0809 轉(zhuǎn)換 第 9 頁(yè) 共 48 頁(yè) 芯片 進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)據(jù)供單片機(jī)讀取。 信號(hào) 采集電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 MPS20N0020DS型液壓傳感器檢測(cè)液位，其基本參數(shù)如下： 表 MPS20N0020DS 型液壓計(jì)參數(shù) 參數(shù) 參數(shù)值 單位 備注 測(cè)量壓力范圍 3 PSI 20KPa 最大過(guò)壓能力 3 倍測(cè)量范圍 分辨率 PSI 100Pa 工作電源 5 VDC 輸入阻抗 4— 6 KΩ 輸出阻抗 4— 6 KΩ 工作溫度 40— 85 ℃ 40176。F+185176。F 存儲(chǔ)溫度 40— 125 ℃ 40176。F+257176。F 可接觸介質(zhì) 清潔、干燥、無(wú)腐 蝕性氣體 零偏電壓 177。25 mV 滿量程輸出電壓 30—60 mV 橋電阻 4—6 KΩ 線性度 177。 %. 遲滯 177。 %. 零偏溫度系數(shù) 177。 %./ ℃ 靈敏度溫度系數(shù) %./ ℃ 液壓傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳分布 如圖 所示。 （ a） 內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ b） 引腳分布圖 圖 MPS20N0020DS 型液壓計(jì) 由 圖 知 ，該 液位傳感器由四個(gè)電阻構(gòu)成，將 6 腳和 1 腳接在一起就形成了一個(gè)電阻電橋。從 5 腳和 2 腳輸入 5V電壓， 3 腳和 16 腳可作為信號(hào)的輸出。水位的變化會(huì)影響內(nèi)部電阻阻值的變化，進(jìn)而引起電橋輸出電壓的變化。 該液位傳感器的工作電路搭建非常簡(jiǎn)單，將 1 腳和 6 腳連在一起后，只需將 2 腳連 第 10 頁(yè) 共 48 頁(yè) 接 +5V， 5 腳接地，那么 3 腳和 16 腳就作為信號(hào)的輸出，其電路圖如圖 所示： 圖 液位傳感器工作電路原理圖 信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì) 液位傳感器的量程為 2m 水柱，滿量程輸出為 30— 60mV， 由于 要求檢測(cè)的水位在40cm 之內(nèi)，所以 液位傳感器的輸出電壓 最大值在 7— 15mV 之間 ， 不能直接輸入ADC0809 進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，中間需要信號(hào)調(diào)理電路將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換到 0 到 5V之間 [6]。 (1) 運(yùn)算放大器 OP07A 簡(jiǎn)介 OP07A是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器。由于 OP07A 具有非常低的輸入失調(diào)電壓（最大為 25μ V），所以 OP07A 在很多應(yīng)用場(chǎng)合不需要額外的調(diào)零措施。OP07A同時(shí)具有輸入偏置電流低（為177。 2nA）和開(kāi)環(huán)增益高（ 為 300V/mV）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開(kāi)環(huán)增益的特性使得 OP07A特別適用于高增益的測(cè)量設(shè)備 和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面。 足夠 寬的輸入電壓范圍（最少177。 13V）與高達(dá) 110dB 的共模抑制比和高輸入阻抗的結(jié)合，在同相電路阻態(tài)中提供了很高的精度，即使在很高的閉環(huán)增益下，也能保持極好的線性和增益精度。 失調(diào)和增益對(duì)時(shí)間或溫度變化的穩(wěn)定性也是極好的。不加外調(diào)零措施的 OP07A 的精度和穩(wěn)定性，即使在高增益下也能使 OP07A成為一種新的儀器用和軍用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 OP07A 適用于在 55℃到 +125℃的整個(gè)軍用范圍內(nèi) ，其主要性能特性如表 。 表 OP07A主要性能參數(shù) 參數(shù)名稱 OP07A 輸 入失調(diào)電壓 10uV 輸入偏置電流 700pA 輸入失調(diào)電流 300pA 開(kāi)環(huán)增益 Min： 150 Max： 1500 頻率響應(yīng)、截止頻率 轉(zhuǎn)換速率 第 11 頁(yè) 共 48 頁(yè) 表 （續(xù)） OP07A主要性能參數(shù) 參數(shù)名稱 OP07A 輸入阻抗 差模 共模 80MΩ 200GΩ 共模抑制比 CMRR 123dB 共模輸入電壓范圍 177。 14V 輸出電壓擺幅 177。 12V 電源電壓 正常工作電壓 最低工作電壓 最高工作電壓 177。 15V 177。 177。 22V OP07A 具有上述的眾多優(yōu)異特性，因此，它特別適合于作數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的有源濾波器、精密儀表放大器高質(zhì)量的積分器與高輸入阻抗的放大器等。采用一個(gè) OP07A 就能單獨(dú)組成具有高輸入阻抗，高性能的差動(dòng)放大器，它的 引腳分布 如圖 。 圖 OP07A 的功能引腳分布 （ 2）儀表放大器概述 為了解決抑制共模輸入電壓與增益調(diào)節(jié)和阻抗匹配之間的互相牽連和矛盾 ， 提出了儀表放大器 （ 又稱 為 測(cè)量放大器 ） [7]， 其原理如圖 所示 ，可以很容易地看出 U1 和U2 之間的直流阻抗接 近無(wú)窮大，滿足了直流電橋的阻抗匹配要求。 儀表放大器由 3個(gè)運(yùn)算放大器組成 ， 可將其分為兩級(jí)來(lái)進(jìn)行分析 。 前級(jí)由兩個(gè)同相放大器組合而成 ， 輸出分別是 U3 和 U6； 后級(jí)由 A3 和 R R R R7組成 ， 后級(jí)的輸入為 U3 和 U6， 后級(jí)的輸出為 U0。 圖 儀表放大器電路原理圖 第 12 頁(yè) 共 48 頁(yè) A1和 A2 按理想放大器分析 ， 可得到 U4=U1， U5=U2 的結(jié)論 ， 則 R3 上的電流為 ： 3 21RUUI ??… ……… .…… .………………… .… .…… （ 1） 并進(jìn)一步推得 3 R12113 RUUUU ）（ ???……………… …… …… ..…… （ 2） 3 R22126 RUUUU ）（ ???……… …………… … … .… … （ 3） 若定義 : 21 UUUdif ?? ,則 )3 211(63 R RRU di fUU ????? ………… …… … ...…… （ 4） U3U6是后級(jí)的差分輸入電壓 ， 若保證 R4=R6， R5=R7， 則后級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)的差動(dòng)放大器 ， 其輸出為 ： R4R5)R3 R2R1(14563 ???????? U di fRRUUUo ）（[8]… .… （ 5） 在儀表放大器的電路設(shè)計(jì)中取 R2=R1， R4=R5則儀表放大器的輸出為 ： ）（ 3121 RRU