【文章內容簡介】 信號轉化為離散信號，傳給單片機。單片機軟件系統(tǒng)根據(jù)事先的設定值對采集的信息進行處理，輸出離散的控制信號。 DA轉換器將離散的控制信號轉化為模擬電量。通過模擬電量來控制閥門的動作，從而調節(jié)流量，實現(xiàn)流量的精確控制 。 4． 2 片子簡介 4． 2． 1 AT89C51 單片機及引腳功能介紹 AT89C51 屬于 MCS51 系列單片機。在 MCS51 系列中，各類單片機是相互兼容的，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、電源線和控制線三類。 1．端口線（ 4179。 8=32 條） 8051 共有四個并行 I/O 端口，每個端口都有八條端口線，用于傳送數(shù)據(jù) /地址。由于每個端口的結構各不相同，因此它們在功能和用途上的差別頗大?，F(xiàn)對它們綜述如下： ① — ：這組引腳共有八條，為 P0口所專用，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，輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖存，不需要外接專用鎖 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 帶片外存儲器， — CPU訪問片外存儲器時先是用于傳送片外存儲器的低 8 位地址，然后傳送 CPU對片外存儲器的讀寫數(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，即它們可以用來得 8751 片內 EPROM編程或進行編程后的讀出校驗。這時， — 用于傳送 EPROM 的編程機器碼或讀出校驗碼。 ② — ：這八條引腳和 P0 口的八條引腳類似， 為最高位， 為最低位。當 P1口作為通用 I/O 使用時， — 的功能和 P0 口的第一功能相同，也用于傳送用戶的輸入輸出數(shù)據(jù)。 8751 的 P1 口還有第二功能，既它在 8751 編程 /校驗時用于輸入片內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，用于輸出片外存儲器的高 8 位地址，共同選中片外存儲器單元，但并不能像 P0 口那樣還可以傳送存儲器的讀寫數(shù)據(jù)。 8751 的 — 還具有第二功能，即它 可以配合 — 傳送片內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端口的第一功能相同。第二功能作控制用，每個引腳并不完全相同，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 計數(shù)器 0 計數(shù)輸入 計數(shù)器 1 計數(shù)輸入 外部 RAM 寫選通信號 外部 RAM 讀選通信號 2．電源線（ 2 條） VCC 為 +5V電源線， VSS 為接地線。 3．控制線（ 6 條） ① ALE/ PROG ：地址鎖存允許 /編程線，配合 P0 口引腳的第二功能使用。在訪問片外存儲器時， 8051CPU在 — 出片外存儲器低 8 位地址的同時還在 ALE/ PROG 線上輸出一個高電位脈沖，用于把這個片外存儲器低 8 位地址鎖存到外部專用地址鎖存器。以便空出 — 隨后而來的片外存儲器讀寫數(shù)據(jù)。在不訪問片外存儲器時， 8051 自動在ALE/ PROG 線上輸出頻率為 fOSC/6 的脈沖序列。該脈沖序列可用作外部時鐘電源或作為定時脈沖源使用。 對于 8751， ALE/ PROG 線還具有第二功能。它可以在對 8751 片內 EPROM編程 /校驗時傳送 52ms 寬的負脈沖。 ② EA /VPP：允許訪問片外存儲器 /編程電源線，可以控制 8051 使用片內ROM 還是使用片外 ROM。若 EA =1，則允許使用片內 ROM；若 EA =0，則允許使用片外 ROM。 對 8751， EA /VPP用于在片內 EPROM 編程 /校驗時輸入 21V編程電源。 ③ PSEN ：片外 ROM 選通線，在執(zhí)行訪問片外 ROM 的指令 MOVC 時，8051 自動在 PSEN 線上產生一個負脈沖，用于為片外 ROM 芯片的選通。其他情況下， PSEN 線均為高電平封鎖狀態(tài)。 ④ RST/VPD：復位 /備用電源線，可以時 8051 處于復位（即初始化）工作狀態(tài)。通常， 8051 的復位有自動上電復位和人工按鈕復位兩種。 RST/VPD的第二功能是作為備用電源輸入端。當主電源 VCC發(fā)生故障而降低到規(guī)定低電平時， RST/VPD線上的備用電源 自動投入使用，以保證片內 RAM中信息不丟失。 在單片機應用系統(tǒng)中，除單片機本身需要復位以外，外部擴展 I/O 接口電路等也需要復位，因此需要一個包括上電和按鈕復位在內的系統(tǒng)同步復位電路。 ⑤ XTAL1 和 XTAL2：片內振蕩電路輸入線，這兩個端子用來外接石英晶體和微調電容，即用來連接 8051 片內 OSC 的定時反饋回路。 石英晶振起振后要能在 XTAL2 線上輸出一個 3V 左右的正弦波，以便使MCS51 片內的 OSC 電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常， fOSC 的輸出時鐘頻率 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，調節(jié)它們可以達到微調 fOSC的目的。 MCS51 所需的時鐘也可以由外部振蕩器提供。外部時鐘源應是方波發(fā)生器，頻率應根據(jù)所用 MCS51 中的具體機型確定。 4． 2． 2 ADC0809 介紹 ADC 有兩大類：一類在電子線路中使用，不帶使能控制端；另一類帶有使能控制端，可和微機直接接口。 ADC0809 是一種 8 位逐次逼近式 A/D 轉換器，可以和微機直接接口。 ADC0809 的姐妹芯片是 ADC0808，可以相互代換。 1．內部結構 ADC0809 由八路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、 256 電阻階梯、樹狀開關、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）八路模擬開關及地址鎖存與譯碼器 八路模擬開關用于輸入 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 ADDA、 ADDB 和 ADDC上均為低電平 0 以及 ALE 為高電平時，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 和樹狀開關 為了簡化問題起見，現(xiàn)以二位電阻階梯和樹狀開關為例加以說明。其中，四個分壓電阻使 A、 B、 C 和 D 四點分壓成 、 、 和 0V。 SAR中高位 D1 控制左邊兩只樹狀電子開關，低位 D0 控制右邊四只樹狀開關。各開關旁的 0 和 1 表示樹狀開關閉合條件，由 D1D0狀態(tài)決定。例如： D1=1，則上面開關閉合而下面開關斷開， D1=0 時的情況正好與此相反。樹狀開關輸出電壓 VST 和 D1D0關系列出于表 2。 表 2 VST和 D1D0的關系 D1 D0 VST 0 0 0V 0 1 1 0 1 1 對于 8 位 A/D 轉換器， SAR 為八位，電阻階梯、樹狀開關和上述情況類似。只是要有 28=256 個分壓電阻，形成 256 個標準電壓供給樹狀開關使用。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轉換過程中存放暫態(tài)數(shù)字量，在 A/D轉換完成后存放數(shù)字量，并可送到“三態(tài)輸出鎖存器”。 A/D 轉移前， SAR 為全 0。 A/D 轉換開始時，控制電路使 SAR 最高位為1，并控制樹狀開關的閉合和斷開，由此產生 VST送給比較器。比較器對輸入模擬電壓 VIN 和 VST 進行比較。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，依次對次高位、次次高位 …… 最低位重復上述過程，就可在 SAR 中得到 A/D 轉換完成后的數(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 轉換后的數(shù)字量。 控制電路用于控制 ADC0809 的操作過程。 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，用于輸入被轉換的模擬電壓。 （ 2）地址輸入和控制（ 4 條） ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當 ALE線為高電平時， ADDA、ADDB 和 ADDC 三條地址線上地址信號得以鎖存，經(jīng)譯碼后控制八路模擬開關工作。 ADDA、 ADDB 和 ADDC 為地址輸入線，用于選擇 IN0— IN7上哪一路模擬電壓送給比較器進行 A/D 轉換。 ADDA、 ADDB 和 ADDC 對 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（ 11） START 為“啟動脈沖”輸入線，該線上正脈沖由 CPU送來，寬度應大于100ns，上升沿清零 SAR，下降沿啟動 ADC 工作。 EOC 為轉換結束輸出線，該線上高電平表示 A/D 轉換已結束，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， 21 為最高位。 OE 為“輸出允許”線，高電平時能使21— 28引腳上輸出轉換后的數(shù)字量。 （ 4）電源線及其他（ 5 條） CLOCK 為時鐘輸入線，用于為 ADC0809 提供逐次比較所需 640KHZ 時鐘脈沖序列。 VCC為 +5V 電源輸入線， GND 為地線。 VREF（ +）和 VREF（ ）為參考電壓輸入線，用于給電阻階梯網(wǎng)絡供給標準電壓。 VREF（ +）常和 Vcc 相連，VREF（ ）常接地。 4． 2． 3 I/O 擴展接口芯片 Intel 8155 8155 是 Intel 公司研制的通用 I