【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1 是傳輸 10 個(gè)位的， 1 位起始位為 0,8 位數(shù)據(jù)位，低位在先， 1 位停止位為 1。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時(shí)器 1 或定時(shí)器 2 的定時(shí)值（溢出速率）。 AT89C51 和 AT89C2051 等51 系列芯片只有兩個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1，而定時(shí)器 2 是 89C52 系列芯片才有的。 波特率在使用串口做通訊時(shí)，一個(gè)很重要的參數(shù)就是波特率，只有上下位機(jī)的波特率一樣時(shí)才可以進(jìn)行正常通訊。波特率是指串行端口每秒內(nèi)可以傳輸?shù)牟ㄌ匚粩?shù)。 有一些初學(xué)的朋友認(rèn)為波特率是指每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，如標(biāo)準(zhǔn) 9600 會(huì)被誤認(rèn)為每秒種可以傳送 9600 個(gè)字節(jié)，而實(shí)際上它是指每秒可以傳送 9600 個(gè)二進(jìn)位，而一個(gè)字節(jié)要 8 個(gè)二進(jìn)位，如用串口模式 1 來(lái)傳輸那么加上起始位和停止位，每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)就要占用 10 個(gè)二進(jìn)位， 9600 波特率用模式 1 傳輸時(shí)，每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)是 9600247。10 ＝ 960 字節(jié)。 51 芯片的串 口工作模式 0 的波特率是固定的，為 fosc/12，以一個(gè) 12M 的晶振來(lái)計(jì)算，那么它的波特率可以達(dá)到 1M。模式 2 的波特率是固定在 fosc/64 或 fosc/32，具體用那一種就取決于 PCON 寄存器中的 SMOD 位，如 SMOD 為 0，波特率為 focs/64,SMOD 為 1，波特率為 focs/32。模式 1 和模式 3 的波特率是可變的，取決于定時(shí)器 1 或 2（ 52 芯片）的溢出速率。那么我們?cè)趺慈ビ?jì)算這兩個(gè)模 式的波特率設(shè)置時(shí)相關(guān)的寄存器的值呢？可以用以下的公式去計(jì)算。 波特率＝（ 2SMOD247。32 ） 定時(shí)器 1 溢出速率 上式中如設(shè)置了 PCON 寄存器中的 SMOD 位為 1 時(shí)就可以把波特率提升 2 倍。通常會(huì)使用定時(shí)器 1 工作在定時(shí)器工作模式 2 下 ，這時(shí)定時(shí)值中的 TL1 做為計(jì)數(shù)， TH1 做為自動(dòng)重裝值 ，這個(gè)定時(shí)模式下，定時(shí)器溢出后， TH1 的值會(huì)自動(dòng)裝載到 TL1，再次開始計(jì)數(shù)，這樣可以不用軟件去干預(yù)，使得定時(shí)更準(zhǔn)確。在這個(gè)定時(shí)模式 2 下定時(shí)器 1 溢出速率的計(jì)算公式如下： 溢出速率＝（計(jì)數(shù)速率） /(256－ TH1) 上式中的 “ 計(jì)數(shù)速率 ” 與所使用的晶體振蕩器頻率有關(guān)，在 51 芯片中定時(shí)器啟動(dòng)后會(huì)在每一個(gè)機(jī)器周期使定時(shí)寄存器 TH 的值增加一，一個(gè)機(jī)器周期等于十二個(gè)振蕩周期，所以可以得知 51 芯片的計(jì)數(shù)速率為晶體振蕩器頻率的 1/12，一個(gè) 12M 的晶振用在 51 芯片上，那么 51 的計(jì)數(shù)速率就為 1M。通常用 晶體是為了得到標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)誤差的波特率，那么為何呢？計(jì)算一下就知道了。如我們要得到 9600 的波特率，晶振為 和 12M，定時(shí)器 1 為模式 2， SMOD 設(shè)為 1，分別看看那所要求的 TH1 為何值。代入公式： 9600＝ (2247。32)(()/(256 TH1)) TH1＝ 250 12M 9600＝ (2247。32)((12M/12)/(256 TH1)) TH1≈ 上面的計(jì)算可以看出使用 12M 晶體的時(shí)候計(jì)算出來(lái)的 TH1 不為整數(shù)，而 TH1 的值只能取整數(shù)，這樣它就會(huì)有一定的誤差存在不能產(chǎn)生精確的 9600 波特率。當(dāng)然一定的誤差是可以在使用中被接受的，就算使用 的晶體振蕩器也會(huì)因晶體本身所存在的誤差使波特率產(chǎn)生誤差，但晶體本身的誤差對(duì)波特率的影響是十分之小的，可以忽略不計(jì)。 第二節(jié) 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分電路設(shè)計(jì) 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分采用 ADC0809芯片。 ADC0809 是 M 美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8 通道， 8 位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8 位通用 A/D 芯片 。 （ 1） 主要特性 ： （ 1） 8 路輸入通道， 8 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率為 8 位。 （ 2） 具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。 （ 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μs( 時(shí)鐘為 640kHz 時(shí) )， 130μs （時(shí)鐘為 500kHz時(shí)） （ 4） 單個(gè)＋ 5V電源供電 （ 5） 模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 （ 6） 工作溫 度范圍為 40～＋ 85攝氏度 （ 7） 低功耗，約 15mW。 （ 2） 內(nèi)部結(jié)構(gòu) : ADC0809 是 CMOS單片型逐次逼近式 A／ D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 13． 22所示，它由 8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8 位開關(guān)樹型 A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近 。 （ 3） 外部特性（引腳功能） : ADC0809 芯片有 28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖 13． 23所示。下面說(shuō)明各引腳功能。 IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端。 21～ 28： 8 位數(shù)字量輸出端。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，用于 選通 8路模擬輸入中的一路 ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 START： A／ D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換）。 EOC： A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng) A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ。 REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓。 VCC：電源，單一＋ 5V。 GND：地。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖如圖 所示 圖 ADC0809 內(nèi)部圖及引腳圖 （ 4） ADC0809 的工作過(guò)程 ： 首先輸入 3位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8路模擬輸入之一到比較器。 START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A／ D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A／ D轉(zhuǎn)換完成， EOC變?yōu)楦唠娖?，指?A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入 鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng) OE 輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳 送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn) A/D 轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。 （ 1） 定時(shí)傳送方式 對(duì)于一種 A/D 轉(zhuǎn)換其來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如 ADC0809 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 128μs ，相當(dāng)于 6MHz 的 MCS51 單片機(jī)共64 個(gè)機(jī)器周期。可據(jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序， A/D 轉(zhuǎn) 換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （ 2）查詢方式 A/D 轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如 ADC0809 的 EOC端。因此可以用查詢方式，測(cè)試 EOC 的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （ 3） 中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（ EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 不管使用上述那種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過(guò)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)， OE 信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單 片機(jī)接受。 （ 5） ADC0809 與單片機(jī)連接方式如圖 ： I N 026m s b 2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714l s b 2 817I N 42I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f ( )16E N A B L E9S T A R T6r e f ( + )12C L O C K10E O C7U1A D C 0 8 0 9E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U6A T 8 9 C 5 1S T A R TS T A R TOES T A R TOEX T A L 1X T A L 2C42 2 u FR 1 610KV C CV C CV C CC L KC L KP 2 .0P 2 .1P 2 .2 圖 ADC0809 與單片機(jī)連接方式 第三節(jié) 傳感器部分電路設(shè)計(jì) （ 1）傳感器的定義 人們通常將能把非電量轉(zhuǎn)換成電量的器件稱為傳感器，傳感器實(shí)質(zhì)是一種功能模塊，起作用是將來(lái)之外界的各種信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)：它是實(shí)現(xiàn)測(cè)試與自動(dòng)控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。 （ 2）傳感器的作用 傳感器是又稱之為電五官 ， 是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn) 過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量 。 沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。 傳感器技術(shù) 在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來(lái)，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱的新水平 。 （ 3） 傳感器的組成 傳感器一般由敏感元件、傳感元件和測(cè)量電路三部分組成有時(shí)還加上輔助電源。通常可用方框圖表示，如下圖 所示： 被測(cè)量 圖 方框圖 敏感元件 —— 直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的其他量的元件。 傳感元件 —— 又稱變換器，傳感元件可以直接感受被測(cè)量而輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的電量。也可以不直接感受被測(cè)量，而只感受與被測(cè)量成確定關(guān)系的其他非電量。 測(cè)量電路 —— 能把傳感元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、控制和處理的有用電信號(hào)的電路。使用較多的是電橋電路，也是用其他特殊電路，如高阻抗輸入電路、脈沖調(diào)寬電路、維持震蕩的激振電路等。由于傳感元件的輸出信號(hào)一般比較小，為了便于與顯示和記錄，大多數(shù)測(cè)量電路還包括了放大器。 （ 4） 傳感器的分類 感器工作原理，可分為 物理傳感器 和 化學(xué)傳感器 二大類 ： ，諸如 壓電效應(yīng) ， 磁致拉伸 現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學(xué)類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運(yùn)作的。 ，傳感器可分類為： ， ， ， 器， ， ， ， ，敏感 元件 傳感 元件 測(cè)量 電路 敏感 元件 雷達(dá)傳感器 。 ，傳感器可分類為： ， ， ， ， 空度傳感器 。 ： ， ， ， 。 ： ① 按照其所用材料的類別分 ： 金屬 、 聚合物 、 陶瓷 、 混合物 ② 按材料的物理性質(zhì)分：導(dǎo)體 、 絕緣體 、 半導(dǎo)體 、 磁性材料 ③ 按材料的晶體結(jié)構(gòu)分：?jiǎn)尉?、 多晶 、 非晶材料 ，可以將傳感器區(qū)分為： 每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于研究、開發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低，以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因，采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。 (4)傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) ①根據(jù)以上對(duì)傳感器的相關(guān)知識(shí)的介紹，我們可以明確傳感器是測(cè)量、控制系統(tǒng)的，必須具備良好的性能。在