【正文】 ，當 P2 口被寫 “1”時， 其管腳被內部上拉電阻拉高，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。這是由于內部上拉的緣故。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數據存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。 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 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。當 P3 口寫入 “1”后，它們被內部上拉為高電平，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。 沈陽航空工業(yè)學院北方 科技學院畢業(yè)設計（論文） 26 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 接口 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數據存儲器 寫選通） /RD（外部數據存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳 兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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：每當用作外部數據存儲器時，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，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內部鎖定為 RESET；當 /EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。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部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 沈陽航空工業(yè)學院北方 科技學院畢業(yè)設計（論文） 27 長線傳輸干擾抑制電路 本電路的設計是為了抑制傳輸電纜上存在的干擾，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。 由于飛機燃油箱分布機體的各個部分，因此長線傳輸是一個相對經濟的手段。長線傳輸中信號在傳輸線上的反射、串擾、其他噪聲等隨之二來。這里應當給出一個概念：所謂長線傳輸是指當信號沿線傳播的延時能和信號變化時間比擬時， 線路不均勻勻性和負載的不匹配性引起的信號反射就很容易地在傳輸線上引起 “振鈴 ”，這樣的傳輸線就稱為長線。 由于雙絞線與同軸電纜相比，雖然在頻帶上較差，但波阻抗高、抗共模噪聲能力強。另外雙絞線能使各校環(huán)路的電磁感應干擾相互抵消，對電磁場具有一定的抑制效果。綜合上述優(yōu)點，本設計采用雙絞線作為系統(tǒng)的傳輸線。 電路采用雙絞線傳輸與光耦合器件聯用的手段，電路示意如圖 。光耦合器件在這里的運用一方面起到了隔離兩個系統(tǒng)地線的作用，使量個系統(tǒng)的電源可以相互獨立。另一方面，光耦合期間的發(fā)光二極管是電流驅動器件，可以形成電流 環(huán)路的傳送方式。由于電流環(huán)路是低阻抗電路，對噪音的敏感度低，因此提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。該器件常被用于有噪音干擾的環(huán)境下傳輸信號。 光耦合器件輸入為發(fā)光二極管，且與雙絞線相連，因為傳輸線上的共模干擾信號同影響傳輸信號的信號電壓與信號地電壓，但兩者電壓之差始終維持不變，因此該電路的輸入端在某種意義上講就類似于差分放大器，只對差模信號敏感，抑制共模干擾。但該電路在抑制干擾的幅值大小方面卻不像差分放大器那樣會受到工作電壓的限制，因此該器件是很好的抑制共模干擾的器件。另外，光耦合器件的光敏晶體管的基極接有電容 C 及 電阻 Rb，輸出接有施密特觸發(fā)集成電路驅動器，抗噪能力被大大加強。 在綜合了數字脈沖信號、雙絞傳輸線、光耦合器件各自的抗干擾有點，該電路的在傳輸可靠性方面已經遠遠超過了現役的測量系統(tǒng)中的傳輸電路。更為重要的是，運用的器件相比現役的電路有所減少，工作電壓單一，無疑從硬件安全性方面提高了電路的可靠性，因此該設計從兩個方面全面提升了系統(tǒng)的傳輸可靠性。 沈陽航空工業(yè)學院北方 科技學院畢業(yè)設計（論文） 28 OPTORRbCVCCRledSINSGND1 21ADM7414NOUT 圖 耦合接口電路 沈陽航空工業(yè)學院北方 科技學院畢業(yè)設計（論文） 29 第 4 章 軟件設計 單片機軟件部分設計思想 本系統(tǒng)采用 89C51 作為測量系統(tǒng)的處理芯片， 程序采用 51 系列芯片的通用 C語言進行程序的編寫。該測量系統(tǒng)的程序主要包括外圍電路調用子程序，數據處理子程序。編寫程序時應注意到的幾點：程序應盡量簡潔明了，程序語句應盡可能精煉，程序可讀性強，程序規(guī)范，可調用性強。 油量的測量對系統(tǒng)的實時性要求相對比較高，這就要求系統(tǒng)能夠在較短的時間內做一次完整的測量。一般情況下一個測量系統(tǒng)的測量可靠性可以從多方面得到提高，除了硬件電路之外，我們可以通過軟件的編輯來解決一些硬件很難解決的問題。這里就油量測量而言，利用軟件作多次測量取后取得的平均值，將平均值作為本次處理 的最后結果。這種算術平均值法可以很好的抑制隨機干擾信號，這里可以解決對油面高度信號圍繞某一數值上下浮動的情況，然而硬件電路卻無法有效地處理該問題。像這類的利用軟件提高系統(tǒng)的可靠性的運用事例很多，雖然該方法確實提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是對于一些運算速度較慢，內存資源較為有限的單片機系統(tǒng)而言就可能不太適合。原因是其可能占用較大的內存資源，且運算周期較長，使得系統(tǒng)的實時性下降。因此在軟件的編寫過程中應當作合理取舍。 基于上述分析，設計者將以系統(tǒng)的可靠性為前提編寫程序，以上述幾點為目標進行程序的編寫。 系統(tǒng)程序設計說明 本測量系統(tǒng)是一個由單片機系統(tǒng)與外圍硬件電路構成的測量系統(tǒng)，有別于早期的指針式的模擬測量系統(tǒng)。早期的模擬測量系統(tǒng)完全由硬件電路完成整個測量過程，其可靠性，通用性都較差。本測量系統(tǒng)可以通過程序的編寫克服許多模擬系統(tǒng)無法解決的問題，因此在可靠性，通用性方面都有著其他系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢。下面將介紹系統(tǒng)程序設計的整個過程。 系統(tǒng)主程序 沈陽航空工業(yè)學院北方 科技學院畢業(yè)設計（論文） 30 主程序是系統(tǒng)工作的總指揮，它的編寫決定著整個系統(tǒng)的工作流程。主程序主要包括一些基本的初值的設定與子程序的調用。讀者在讀完主程序后就能知道 系統(tǒng)的工作過程，那么該主程序便是一個邏輯清晰，結構合理的主程序。 該系統(tǒng)的主程序是一個結構十分簡單的程序。程序開始設置地址與堆棧指針初值，這是所有較為復雜的程序所必需的。程序進入主體部分后，先調用計數電路子程序，采集油箱內的油量數據后，存入單片機制定內存中；隨后，程序立即調用一個油量數據處理子程序，該子程序通過一定的算法將采集的油量數據變?yōu)榭梢灾苯臃从橙加陀土康臄祿?；在數據處理完畢后，程序需要調用顯示子程序驅動顯示電路顯示燃油數據。完成上述步驟之后，一次基本測量顯示工作就算是完成了。這里我們令主程序 無條件跳轉，這樣系統(tǒng)就會重復上述工作，成為一個真正意義上的測量系統(tǒng)。主程序流程圖如圖 所示。 圖 主程序流程圖 開始 初始化 調用計數 子程序 調用數據 處理子程序 調用 LED 顯示子程序 沈陽航空工業(yè)學院北方 科技學院畢業(yè)設計（論文） 31 系統(tǒng)計數子程序 前一章里以簡要分析了設計計數電路的必要性，因此這里需要編寫一個程序去控制該電路工作。程序需要調用計數電路對多路脈沖信號進行計數，在完成數據采集后交出數據總線權。 該程序需要對多路脈沖信號進行計數，由于計數電路輸出是 12 位二進制計數，因此每個油箱的燃油數據需占用一個字的內存空間。計數電路可以通過 單片機給出的二進制的地址進行對應油箱的數據采集，采集過程中的閘門時間依照各個油箱的不同而作具體的選擇。在采集完成后將數據存放于指定內存中，這樣就算是基本完成了一次采集任務。該程序流程圖如圖 所示。 圖 計數子程序流程圖 系統(tǒng)數據處理子程序 數據處理程序對計數電路采集的油量數據作進一步的處理，將傳感數據轉化為實時的油量數據，并將處理結果存入顯示存儲單元，供顯示電路顯示數據。 給出油箱地址 開始計數 ？？？？ 各油箱測量完畢？ 數字濾波處理 返回 數據存入指定內存 修改數據地址 修改油箱地址 Y N 計數子程序 沈陽航空工業(yè)學院北方 科技學院畢業(yè)設計（論文） 32 該程序首先對各個油箱所對應的內存空間內的數據作線性變化 ，得到燃油液面高度數據，根據數據所對應的油箱號碼，找到該油箱的高度 油量兌換表將實時的油量轉換出來，存入內存中；該過程不一定需要通過查表指令，這里也可以通過數學建模得到油量與高度的逼近函數，將測得的高度數據代入函數，就可以得到對應的油量。兩種方法均可以得到實時的油量數據。雖然查表指令在程序的運行上較后者快，更容易滿足實時性；而利用逼近函數雖然在運行上速度明顯不如前者，但是后者不需要占據較大的程序存儲空間，因此兩者的選擇需要綜合考慮。程序基本流程如圖 所示。 圖 數據處理子程序 讀取油箱編號 讀取采集數據 計算油面高度 計算燃油油量 油量數據 處理 處理完畢否 修改數據地址 修改油箱地址 返回主程序 N Y 數據存入顯示區(qū) 數據處理子程序 沈陽航空工業(yè)學院北方 科技學院畢業(yè)設計（論文） 33 第 5 章 調試與分析 硬件的調試與分析 硬件的調試在整個電路設計過程中是必不可少的?，F在許多軟件都帶有較為強大的仿真功能，設計電路的開始階段，設計者可以完全脫離現實，只在 EDA 或 Proteus軟件提供的開發(fā)環(huán)境下進行整個系統(tǒng)、或者部分電路的設計與仿真。由于軟件所能考慮到的情況往往是十分有限的，且在軟件環(huán)境中，器件的一致性明顯要強于實際硬件。由于條件限制，調試過程以驗證電路可行性為目的，無法驗證其可靠性。 傳感電路的調試 該電路調試需要的設備： 電源、示波器。 該電路的調試過程較為簡單，將電路接通電源后，調解可變電容，利用示波器觀察到的脈沖信號頻率隨電容容值得升高而下降，符合基本運用的條件。 調試過程中出現脈沖信號頻率不符合理論計算，輸出波形存在一定的畸變。出現上述狀況的原因如下：電路由最普通的芯片構成；傳感電容以可變電容代替，其穩(wěn)定性較差；元件各管腳間以普通導線連接，存在較大寄生電容。 計數電路的調試 該電路調試需要的設備： PC 機、偉福仿真器及軟件。 該電路的調試過程比較復雜，首先需要將計數電