【導讀】system.MicroputersuseRAM(RandomAccessMemory)intowhichdatacanbe

　　

【正文】 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，就可實施非常復雜的操作。 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的控制器。當商品被大量地生產(chǎn)時，這種單一芯片的使用就可節(jié)省相當大的成本。當技術(shù)進一步發(fā)展，更強更強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，結(jié)果使最終產(chǎn)品的裝配成本得以節(jié)省。但是在可預見的未來，當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。 微計算機的另一主要工程應(yīng)用是在過程控制中。這是，由于裝置是按特定 的應(yīng)用情況由微機編程實現(xiàn)的，對用戶來說微計算機的存在通常就更加明顯。在過程控制應(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，正像較強版本的業(yè)余計算機那樣 ?；蛘咦龀伞鞍笔较到y(tǒng)，按照像電磁繼電器那樣的較老式的技術(shù)進行設(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的差別變得“模糊”，更復雜的過程控制器需要小型計算機實現(xiàn)他們的過程。各種類型的產(chǎn)品和過程控制器代表了當今微計算機應(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 ，計算機的所有工程和科學上的應(yīng)用都能指定來進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，將控制儀表遠遠 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品的高壓，就會有來自這個壓力所載的化學品所引發(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?。使用這種系統(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 氣動變送器是輸出壓力 — 通過管道傳給記錄或控制儀表。氣動變送器的標準輸出范圍是 20~100kPa，這信號幾乎在全球使用。 當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。其標準范圍對電流來說是 4~20mA DC，對電壓信號來說是 1~5V DC。當今，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)。 此外我們在本設(shè)計中還必須對溫度進行測量，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，或者作為如反應(yīng)率、能量流、渦輪機效率和潤滑質(zhì)量等間接指標?，F(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。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)標準的 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 是一個強大的微型計算機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)提供了以下標準特性 :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，并支持兩種軟件可 選的節(jié)電模式。空閑模式時 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 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 FIASH 進行校 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 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 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)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(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， 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 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 復位輸入。此管腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平，而振蕩器運行將使器件復位。 進修 /編 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(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 /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 /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。