【導(dǎo)讀】saccounts,but. design.memory?is. boxes?ofthe?box?inquestion.MicroputersuseRAM(RandomAccessMemory)intowhichdatacanbe

　　

【正文】 種數(shù)據(jù)能以 任意一種 所希望的次序從存儲器中讀出， 而 不必 按照 寫入時的相同次序 讀出 ，所以有 “隨機(jī) ”存取存儲器。另一類型 ROM（只讀存儲器） 是 用來保持 信息的，它們是 不受微處理器影響的固定的信息標(biāo)本；這些 信息 在電源切斷后不會丟失，并通常用來保存規(guī)定微處理器化系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程的程序。 ROM 可像 RAM 一樣被讀取，但與 RAM不一樣的是不能用來存儲可變的信息。有些 ROM 在制造時將其數(shù)據(jù)標(biāo)本放入，而另外的則可通過特殊的設(shè)備由用戶編程，所以稱為可編程 ROM。被廣泛使用的可編程 ROM 可利用特殊紫外線燈察除，并被成為 E PROM，即可察除可編程只讀存儲器的縮寫。另有新類型的期器件不必用紫外線燈而用電察除，所以稱為電可察除可編程只讀存儲器 EEPROM。 微處理器在程序控制下處理數(shù)據(jù)，并控制流向和來自存儲器和輸入 /輸出裝置的信息流。有些輸入 /輸出裝置是通用型的，而另外一些則是設(shè)計來控制如磁盤驅(qū)動器的特殊硬件，或控制傳給其他計算機(jī) 的信息傳輸。大多數(shù)類型的 I/O 裝置在某種程度下可編程，允許不同形式的操作，而有些則包含特殊用途微處理器的 I/O 裝置不用主微處理器的直接干預(yù)，就可實施非常復(fù)雜的操作。 假如應(yīng)用中不需要太多的程序和數(shù)據(jù)存儲量，微處理器、存儲器和輸入 /輸出可全被包含在同一集成電路中。這通常是低成本應(yīng)用情況，例如用于微波爐和自動洗衣機(jī)的控制器。當(dāng)商品被大量地生產(chǎn)時，這種單一芯片的使用就可節(jié)省相當(dāng)大的成本。當(dāng)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，更強(qiáng)更強(qiáng)的處理器和更大更大數(shù)量的存儲器被包含形成單片微型計算機(jī)，結(jié)果使最終產(chǎn)品的裝配成本得以節(jié)省。但是 在可預(yù)見的未來，當(dāng)需要大量的存儲器或輸入 /輸出時，還是有必要繼續(xù)將許多集成電路相互聯(lián)結(jié)起來，形成微計算機(jī)。 微計算機(jī)的另一主要工程應(yīng)用是在過程控制中。這是，由于裝置是按特定的應(yīng)用情況由微機(jī)編程實現(xiàn)的，對用戶來說微計算機(jī)的存在通常就更加明顯。在過程控 12 制應(yīng)用中，由于這種設(shè)備以較少的數(shù)量生產(chǎn)，將整個系統(tǒng)安裝在單個芯片上所獲取的利益常比不上所涉及的高設(shè)計成本。而且，過程控制器通常更為復(fù)雜，所以要將他們做成單獨的集成電路就更為困難?？刹捎脙煞N處理，將控制器做成一種通用的微計算機(jī)，正像較強(qiáng)版本的業(yè)余計算機(jī)那樣； 或者做成 “包裹 ”式系統(tǒng)，按照像電磁繼電器那樣的較老式的技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，來取代控制器。對前一種情況，系統(tǒng)可以用常規(guī)的編程語言來編程，正如以后要介紹的語言那樣；而另一種情況，可采用特殊用途的語言，例如那種使控制器功能按照繼電器相互連接的方法進(jìn)行描述。兩種情況下，序均能存于 RAM，這讓程序能按應(yīng)用情況變化時進(jìn)行相應(yīng)的變化，但是這使得總系統(tǒng)易受掉電影響而工作不正常，除非使用電池保證供電連續(xù)性。另一種選擇是將程序在 ROM中，這樣他們就變成電子 “硬件 ”的一部分并常被稱為 “固件 ”。 盡管大規(guī)模集成電路的應(yīng)用使小型 和微型計算機(jī)的差別變得 “模糊 ”，更復(fù)雜的過程控制器需要小型計算機(jī)實現(xiàn)他們的過程。各種類型的產(chǎn)品和過程控制器代表了當(dāng)今微計算機(jī)應(yīng)用的廣泛性，而具體的結(jié)構(gòu)取決于對 “產(chǎn)品 ”一詞的解釋。實際上，計算機(jī)的所有工程和科學(xué)上的應(yīng)用都能指定來進(jìn)行這些種類的某一或某些工作。而在本設(shè)計中壓力和壓力變送器當(dāng)某一力加到某一面積上，就形成壓力，假如這力是 1牛頓均勻地加在 1 平方米的面積上，這壓力被定義為 1 帕斯卡。壓力是一種普遍的工藝狀態(tài)，它也是這個星球上的一個生活條件：我們生活在向上延伸許多英里的大氣海洋的底部?？諝馕镔|(zhì)是有重量的，而 且這種下壓的重量形成大氣壓。水，是生活的必需品，也是在壓力之下提供給我們中的大多數(shù)人。在典型的過程工廠中，壓力影響沸點溫度、凝固點溫度、過程效率、消耗和其他重要因數(shù)。壓力的測量和控制，或者壓力的不足 —真空，在典型的過程控制中是極為重要的。 工廠中的工作儀器通常包括壓力計、精密紀(jì)錄儀、以及氣動和電動的壓力變送器。壓力變送器實現(xiàn)壓力測量并產(chǎn)生正比于所傳感壓力的氣動或電信號輸出。 在過程工廠中，將控制儀表遠(yuǎn)遠(yuǎn)放在過程的附近是不現(xiàn)實的，并且大多數(shù)測量是不容易從遠(yuǎn)處傳來的。壓力測量是一個例外，但是，如果要離測量點幾百 英尺外指示或記錄某種危險化學(xué)品的高壓，就會有來自這個壓力所載的化學(xué)品所引發(fā)的危險。為了消除這一問題，開發(fā)了一種信號傳輸系統(tǒng)。這種系統(tǒng)常?？墒菤鈩踊蛘唠妱拥摹Ｊ褂眠@種系統(tǒng)，就可以在某一地點安裝大多數(shù)的指示、記錄和控制儀器。這也是最少數(shù)量的操作者有效的運行工廠成為現(xiàn)實。 當(dāng)使用氣動傳送系統(tǒng)時，測量信號就由變送器將比例為 0%～ 100%的測量值轉(zhuǎn)換為氣動信號。變送器安裝在靠近過程中的測量點上。變送器輸出 —對氣動變送器是輸 13 出壓力 —通過管道傳給記錄或控制儀表。氣動變送器的標(biāo)準(zhǔn)輸出范圍是 20～ 100kPa，這信號幾乎在全 球使用。 當(dāng)使用電子壓力變送器時，壓力就被轉(zhuǎn)換成電流或電壓形式的電信號。其標(biāo)準(zhǔn)范圍對電流來說是 4～ 20mA DC，對電壓信號來說是 1～ 5V DC。當(dāng)今，另一種電信號形式變的越來越常用，就是數(shù)字或離散信號?；谟嬎銠C(jī)或微處理器的儀器或控制系統(tǒng)的應(yīng)用正推動這類信號的應(yīng)用不斷增加。有時，分析獲取描述傳感器 /變送器特性的參數(shù)是很重要的。當(dāng)量程已知，去獲取增益就非常簡單。假定電子壓力傳感器的量程為 0～ 600kPa，增益定義為輸出變化除以輸入變化。這里，輸出的電信號（ 4～ 20mA DC），而輸入的過程壓力（ 0～ 600kPa），這樣增益就為 ： 此外我們在本設(shè)計中還必須對溫度進(jìn)行測量，溫度測量在工業(yè)控制中是很重要的，因為它作為系統(tǒng)或產(chǎn)品狀態(tài)的直接指標(biāo)，或者作為如反應(yīng)率、能量流、渦輪機(jī)效率和潤滑質(zhì)量等間接指標(biāo)。現(xiàn)行的溫度分度已使用了約 200 年，最初的儀器是基于氣體和液體的熱膨脹?，F(xiàn)在盡管有許多其他類型的儀器在使用，這些填充式系統(tǒng)仍常用于直接的溫度測量。有代表性的溫度傳感器包括：填充式熱系統(tǒng)、玻璃液體溫度計、熱電偶、電阻溫度探測器、熱敏電阻、雙金屬器件、光學(xué)和輻射高溫計和熱敏涂料。 電氣系統(tǒng)的優(yōu)點包括高的精度和靈敏度，能實現(xiàn)開 關(guān)切換或掃描多個測量點，可在測量元件和控制器之間長距離傳輸，出現(xiàn)事故時可調(diào)換元件，快速響應(yīng)，以及具有測量高溫的能力。其中熱電偶和電阻溫度探測器則被最廣泛的使用。 說明 該 AT89C51 是一種低功耗，高性能 CMOS 8 位 4K 的閃存可編程和可擦除只讀存儲器（ PEROM）字節(jié)的微型計算機(jī)。該設(shè)備是采用 Atmel 的高密度非易失性內(nèi)存技術(shù)，并與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS 51 指令集和引腳兼容。片上閃存程序存儲器可以編程就可以在系統(tǒng)或由傳統(tǒng)的非易失性存儲器編程。通過將集成在一個芯片上通用的 8 位閃存的CPU， Atmel 的 AT89C51 是一個強(qiáng)大的微型計算機(jī)提供了一個高度靈活和成本有效的解決方案為許多嵌入式控制應(yīng)用。 功能特點 AT89S51 內(nèi)提供了以下標(biāo)準(zhǔn)特性： 4K 字節(jié)閃存， 128 字節(jié) RAM， 32 個 I / O 線，兩個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個五向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行口，片上振蕩器和時鐘電路。此外， AT89C51 是靜態(tài)邏輯設(shè)計與操作頻率下降到零，并支持兩種軟kPamAkPamAkPakPa mAmAKr 420 ????? 14 件可選的節(jié)電模式?？臻e模式時 CPU停止工作，而 RAM，定時 /計數(shù)器，串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電模式保存 RAM 的內(nèi)容，但凍結(jié)振蕩器關(guān)閉，直到下一個硬件復(fù)位芯片 其它功能。 引腳說明 Vcc：電源電壓。 接地：接地。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P0 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外 部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 RST 復(fù)位輸入。此管腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期的高電平，而振蕩器運行將使器件復(fù)位。 進(jìn)修 /編 15 地址鎖存使能鎖存在訪問外部存儲器地址的低字節(jié)輸出脈沖。該引腳也是在 flash 編程脈沖輸入 正常運行的 ALE（編）是在 1 / 6 振蕩器頻率恒定的速率發(fā)射，并可能對外部定時或時鐘的用途。請注意，但是，一個 ALE 脈沖被跳過在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器。 如果需要時， ALE 操作可以通過設(shè)置位 SFR 的位置 8EH 0。隨著位設(shè)置， ALE 為活躍，只有在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC 指令。否則，腳弱拉高。設(shè)置的 ALE 禁用位微控制器沒有影響，如果在外部執(zhí)行模式。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn) 。 EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性 :XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源 驅(qū)動器件，XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。