【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 信號(hào)轉(zhuǎn)化為離散信號(hào)，傳給單片機(jī)。單片機(jī)軟件系統(tǒng)根據(jù)事先的設(shè)定值對(duì)采集的信息進(jìn)行處理，輸出離散的控制信號(hào)。 DA轉(zhuǎn)換器將離散的控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬電量。通過(guò)模擬電量來(lái)控制閥門(mén)的動(dòng)作，從而調(diào)節(jié)流量，實(shí)現(xiàn)流量的精確控制 。 4． 2 片子簡(jiǎn)介 4． 2． 1 AT89C51 單片機(jī)及引腳功能介紹 AT89C51 屬于 MCS51 系列單片機(jī)。在 MCS51 系列中，各類(lèi)單片機(jī)是相互兼容的，只是引腳功能略有差異。在器件引腳的封裝上， MCS51 系列機(jī)通常有兩種封裝：一種是雙列直插式封裝，常為 HMOS 型器件所用；另一種是方形封裝，大多數(shù)在 CHMOS 型器件中使用。其中，引腳 1 和引腳 2（方形封裝為引腳 2 和引腳 3）的第二功能僅用于 8052/8032， NC 為空引腳。如下圖所示。 AT89C51 有 40 條引腳，共分為端口線(xiàn)、電源線(xiàn)和控制線(xiàn)三類(lèi)。 1．端口線(xiàn)（ 4179。 8=32 條） 8051 共有四個(gè)并行 I/O 端口，每個(gè)端口都有八條端口線(xiàn)，用于傳送數(shù)據(jù) /地址。由于每個(gè)端口的結(jié)構(gòu)各不相同，因此它們?cè)诠δ芎陀猛旧系牟顒e頗大。現(xiàn)對(duì)它們綜述如下： ① — ：這組引腳共有八條，為 P0口所專(zhuān)用，其中 ， 為最低位。這八條引腳共有兩種不同的功能，分別使用于兩種不同的情況之下。第一種情況是 AT89C51 不帶片外存儲(chǔ)器， P0口可以作為通用 I/O 口使用，— CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)。這時(shí)，輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖存，不需要外接專(zhuān)用鎖 存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可靠性。第二種情況是 AT89C51 帶片外存儲(chǔ)器， — CPU訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)先是用于傳送片外存儲(chǔ)器的低 8 位地址，然后傳送 CPU對(duì)片外存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。 P 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7p 8P ( R X D )10P ( I N T 0)12P ( I N T 1)13P ( T 0)14P ( T 1)15P ( W R )16P ( R D )17X T A L 218X T A L 119GND20( A 9) P 22( A 10) P 23( A 11) P 24( A 12) P 25( A 13) P 26( A 14) P 27( A 15) P 28P S E N29EA31( A D 7) P 0. 732( A D 6) P 0. 633( A D 4) P 0. 435( A D 3) P 0. 336( A D 2) P 0. 237( A D 1) P 0. 138U c c40( A D 0) P 0. 039( A D 5) P 0. 534A L E30R S T9P ( T X D )11( A 8) P 21AT89C51 圖 AT89C51 引腳圖 其中， 8751 的 P0口還有第三種功能，即它們可以用來(lái)得 8751 片內(nèi) EPROM編程或進(jìn)行編程后的讀出校驗(yàn)。這時(shí)， — 用于傳送 EPROM 的編程機(jī)器碼或讀出校驗(yàn)碼。 ② — ：這八條引腳和 P0 口的八條引腳類(lèi)似， 為最高位， 為最低位。當(dāng) P1口作為通用 I/O 使用時(shí)， — 的功能和 P0 口的第一功能相同，也用于傳送用戶(hù)的輸入輸出數(shù)據(jù)。 8751 的 P1 口還有第二功能，既它在 8751 編程 /校驗(yàn)時(shí)用于輸入片內(nèi)EPROM 的低 8 位地址。 ③ — ：這組引腳的第一功能和上述兩組引腳的第一功能相同，即它可以作為通用 I/O 使用。它的第二功能和 P0口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外存儲(chǔ)器的高 8 位地址，共同選中片外存儲(chǔ)器單元，但并不能像 P0 口那樣還可以傳送存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。 8751 的 — 還具有第二功能，即它 可以配合 — 傳送片內(nèi)EPROM12 位地址中的高八位地址。 ④ — ：這組引腳的第一功能和其余三個(gè)端口的第一功能相同。第二功能作控制用，每個(gè)引腳并不完全相同，如表 1 所示。 表 1 P3 口各位的第二功能 P3 口的位 第二功能 注釋 RXD TXD 0INT 1INT T0 T1 WR RD 串行數(shù)據(jù)接收口 串行數(shù)據(jù)發(fā)送口 外中斷 0 輸入 外中斷 1 輸入 計(jì)數(shù)器 0 計(jì)數(shù)輸入 計(jì)數(shù)器 1 計(jì)數(shù)輸入 外部 RAM 寫(xiě)選通信號(hào) 外部 RAM 讀選通信號(hào) 2．電源線(xiàn)（ 2 條） VCC 為 +5V電源線(xiàn)， VSS 為接地線(xiàn)。 3．控制線(xiàn)（ 6 條） ① ALE/ PROG ：地址鎖存允許 /編程線(xiàn)，配合 P0 口引腳的第二功能使用。在訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)， 8051CPU在 — 出片外存儲(chǔ)器低 8 位地址的同時(shí)還在 ALE/ PROG 線(xiàn)上輸出一個(gè)高電位脈沖，用于把這個(gè)片外存儲(chǔ)器低 8 位地址鎖存到外部專(zhuān)用地址鎖存器。以便空出 — 隨后而來(lái)的片外存儲(chǔ)器讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。在不訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)， 8051 自動(dòng)在ALE/ PROG 線(xiàn)上輸出頻率為 fOSC/6 的脈沖序列。該脈沖序列可用作外部時(shí)鐘電源或作為定時(shí)脈沖源使用。 對(duì)于 8751， ALE/ PROG 線(xiàn)還具有第二功能。它可以在對(duì) 8751 片內(nèi) EPROM編程 /校驗(yàn)時(shí)傳送 52ms 寬的負(fù)脈沖。 ② EA /VPP：允許訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器 /編程電源線(xiàn)，可以控制 8051 使用片內(nèi)ROM 還是使用片外 ROM。若 EA =1，則允許使用片內(nèi) ROM；若 EA =0，則允許使用片外 ROM。 對(duì) 8751， EA /VPP用于在片內(nèi) EPROM 編程 /校驗(yàn)時(shí)輸入 21V編程電源。 ③ PSEN ：片外 ROM 選通線(xiàn)，在執(zhí)行訪(fǎng)問(wèn)片外 ROM 的指令 MOVC 時(shí)，8051 自動(dòng)在 PSEN 線(xiàn)上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，用于為片外 ROM 芯片的選通。其他情況下， PSEN 線(xiàn)均為高電平封鎖狀態(tài)。 ④ RST/VPD：復(fù)位 /備用電源線(xiàn)，可以時(shí) 8051 處于復(fù)位（即初始化）工作狀態(tài)。通常， 8051 的復(fù)位有自動(dòng)上電復(fù)位和人工按鈕復(fù)位兩種。 RST/VPD的第二功能是作為備用電源輸入端。當(dāng)主電源 VCC發(fā)生故障而降低到規(guī)定低電平時(shí)， RST/VPD線(xiàn)上的備用電源 自動(dòng)投入使用，以保證片內(nèi) RAM中信息不丟失。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，除單片機(jī)本身需要復(fù)位以外，外部擴(kuò)展 I/O 接口電路等也需要復(fù)位，因此需要一個(gè)包括上電和按鈕復(fù)位在內(nèi)的系統(tǒng)同步復(fù)位電路。 ⑤ XTAL1 和 XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸入線(xiàn)，這兩個(gè)端子用來(lái)外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來(lái)連接 8051 片內(nèi) OSC 的定時(shí)反饋回路。 石英晶振起振后要能在 XTAL2 線(xiàn)上輸出一個(gè) 3V 左右的正弦波，以便使MCS51 片內(nèi)的 OSC 電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常， fOSC 的輸出時(shí)鐘頻率 fOSC為 — 16MHz，典型值為 12MHz 或 。電容 C01和 C02可以幫助起振，典型值為 30pf，調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào) fOSC的目的。 MCS51 所需的時(shí)鐘也可以由外部振蕩器提供。外部時(shí)鐘源應(yīng)是方波發(fā)生器，頻率應(yīng)根據(jù)所用 MCS51 中的具體機(jī)型確定。 4． 2． 2 ADC0809 介紹 ADC 有兩大類(lèi)：一類(lèi)在電子線(xiàn)路中使用，不帶使能控制端；另一類(lèi)帶有使能控制端，可和微機(jī)直接接口。 ADC0809 是一種 8 位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以和微機(jī)直接接口。 ADC0809 的姐妹芯片是 ADC0808，可以相互代換。 1．內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809 由八路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 256 電阻階梯、樹(shù)狀開(kāi)關(guān)、逐次逼近式寄存器 SAR、控制電路和三態(tài)輸出鎖存器等組成。 （ 1）八路模擬開(kāi)關(guān)及地址鎖存與譯碼器 八路模擬開(kāi)關(guān)用于輸入 IN0— IN7 上八路模擬電壓。地址鎖存和譯碼器在ALE 信號(hào)控制下可以鎖存 ADDA、 ADDB 和 ADDC 上地址信息，經(jīng)譯碼后控制 IN0— IN7上哪一路模擬電壓送入比較器。例如：當(dāng) ADDA、 ADDB 和 ADDC上均為低電平 0 以及 ALE 為高電平時(shí)，地址鎖存和譯碼器輸出使 IN0 上模擬電壓送到比較器輸入端 VIN。 （ 2） 256 電阻階梯 和樹(shù)狀開(kāi)關(guān) 為了簡(jiǎn)化問(wèn)題起見(jiàn)，現(xiàn)以二位電阻階梯和樹(shù)狀開(kāi)關(guān)為例加以說(shuō)明。其中，四個(gè)分壓電阻使 A、 B、 C 和 D 四點(diǎn)分壓成 、 、 和 0V。 SAR中高位 D1 控制左邊兩只樹(shù)狀電子開(kāi)關(guān)，低位 D0 控制右邊四只樹(shù)狀開(kāi)關(guān)。各開(kāi)關(guān)旁的 0 和 1 表示樹(shù)狀開(kāi)關(guān)閉合條件，由 D1D0狀態(tài)決定。例如： D1=1，則上面開(kāi)關(guān)閉合而下面開(kāi)關(guān)斷開(kāi)， D1=0 時(shí)的情況正好與此相反。樹(shù)狀開(kāi)關(guān)輸出電壓 VST 和 D1D0關(guān)系列出于表 2。 表 2 VST和 D1D0的關(guān)系 D1 D0 VST 0 0 0V 0 1 1 0 1 1 對(duì)于 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器， SAR 為八位，電阻階梯、樹(shù)狀開(kāi)關(guān)和上述情況類(lèi)似。只是要有 28=256 個(gè)分壓電阻，形成 256 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓供給樹(shù)狀開(kāi)關(guān)使用。VST 送給比較器輸入端。 （ 3）逐次逼近寄存器和比較器 SAR 在 A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中存放暫態(tài)數(shù)字量，在 A/D轉(zhuǎn)換完成后存放數(shù)字量，并可送到“三態(tài)輸出鎖存器”。 A/D 轉(zhuǎn)移前， SAR 為全 0。 A/D 轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)，控制電路使 SAR 最高位為1，并控制樹(shù)狀開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)，由此產(chǎn)生 VST送給比較器。比較器對(duì)輸入模擬電壓 VIN 和 VST 進(jìn)行比較。若 VINVST，則比較器輸出邏輯 0 而使 SAR最高位由 1 變?yōu)?0；若 VIN≥ VST，則比較器輸出使 SAR 最高位保留 1。此后，控制電路在保持最高位不變下，依次對(duì)次高位、次次高位 …… 最低位重復(fù)上述過(guò)程，就可在 SAR 中得到 A/D 轉(zhuǎn)換完成后的數(shù)字量。 （ 4）三態(tài)輸出鎖存器和控制電路 三態(tài)輸出鎖存器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完成后的數(shù)字量。 CPU使 OE 引腳變?yōu)楦唠娖骄涂梢詮摹叭龖B(tài)輸出鎖存器”取走 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。 控制電路用于控制 ADC0809 的操作過(guò)程。 2．引腳功能 ADC0809 采用雙列直插式封裝，共有 28 條引腳，如圖 所示，現(xiàn)分為四組簡(jiǎn)述如下： I N 026m s b 2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714l s b2 817I N 42E O C7I 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 K10ADC0809 圖 ADC0809 引腳圖 （ 1） IN0— IN7（ 8 條） IN0— IN7為八路模擬電壓輸入線(xiàn)，用于輸入被轉(zhuǎn)換的模擬電壓。 （ 2）地址輸入和控制（ 4 條） ALE為地址鎖存允許輸入線(xiàn)，高電平有效。當(dāng) ALE線(xiàn)為高電平時(shí)， ADDA、ADDB 和 ADDC 三條地址線(xiàn)上地址信號(hào)得以鎖存，經(jīng)譯碼后控制八路模擬開(kāi)關(guān)工作。 ADDA、 ADDB 和 ADDC 為地址輸入線(xiàn)，用于選擇 IN0— IN7上哪一路模擬電壓送給比較器進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 ADDA、 ADDB 和 ADDC 對(duì) IN0— IN7的選擇如表 3 所列。 表 3 被選模擬量路數(shù)和地址的關(guān)系 被選模擬電壓路數(shù) ADDC ADDB ADDA IN0 0 0 0 IN1 0 0 1 IN2 0 1 0 IN3 0 1 1 IN4 1 0 0 IN5 1 0 1 IN6 1 1 0 IN7 1 1 1 （ 3）數(shù)字量輸出及控制線(xiàn)（ 11） START 為“啟動(dòng)脈沖”輸入線(xiàn)，該線(xiàn)上正脈沖由 CPU送來(lái)，寬度應(yīng)大于100ns，上升沿清零 SAR，下降沿啟動(dòng) ADC 工作。 EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出線(xiàn)，該線(xiàn)上高電平表示 A/D 轉(zhuǎn)換已結(jié)束，數(shù)字量已鎖入“三態(tài)輸出鎖存器”。 21— 28 為數(shù)字量輸出線(xiàn)， 21 為最高位。 OE 為“輸出允許”線(xiàn)，高電平時(shí)能使21— 28引腳上輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。 （ 4）電源線(xiàn)及其他（ 5 條） CLOCK 為時(shí)鐘輸入線(xiàn)，用于為 ADC0809 提供逐次比較所需 640KHZ 時(shí)鐘脈沖序列。 VCC為 +5V 電源輸入線(xiàn)， GND 為地線(xiàn)。 VREF（ +）和 VREF（ ）為參考電壓輸入線(xiàn)，用于給電阻階梯網(wǎng)絡(luò)供給標(biāo)準(zhǔn)電壓。 VREF（ +）常和 Vcc 相連，VREF（ ）常接地。 4． 2． 3 I/O 擴(kuò)展接口芯片 Intel 8155 8155 是 Intel 公司研制的通用 I