【正文】 1＝1，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到一個整個量程一半的模擬電壓VS，與輸入電壓Vin相比較，若VinVS,則保留這一位；若VinVin，則Dn1＝0。然后使下一位Dn2＝1,與上一次的結(jié)果一起經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后與Vin相比較,重復(fù)這一過程，直到使D0＝1，再與Vin相比較,由VinVS還是VinV 來決定是否保留這一位。經(jīng)過n次比較后，n位寄存器的狀態(tài)即為轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。這種直接逐位比較型（又稱反饋比較型）轉(zhuǎn)換器是一種高速的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換精度很高，但對干擾的抑制能力較差，常用提高數(shù)據(jù)放大器性能的方法來彌補。它在計算機接口電路中用得最普遍。 　　間接法不將電壓直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字，而是首先轉(zhuǎn)換成某一中間量,再由中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字。常用的有電壓時間間隔(V/T)型和電壓頻率(V/F)型兩種，其中電壓時間間隔型中的雙斜率法（又稱雙積分法）用得較為普遍。 　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選用具體取決于輸入電平、輸出形式、控制性質(zhì)以及需要的速度、分辨率和精度。根據(jù)A/D 轉(zhuǎn)換器的工作原理，可以分為下面的四種類型：（1）計數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器：結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)換速度也很慢（2）并行A/D變換器：速度高，價格也很昂貴，用于高速（如視頻處理）場合。（3）逐次逼近型A/D 轉(zhuǎn)換器：精度、速度、價格方面比較折衷，是最常用的一種A/D 轉(zhuǎn)換器件。（4）雙積分型A/D 轉(zhuǎn)換器：精度高，抗干擾能力強，價格低，但是速度慢，常用于測量儀表等場合。 ADC性能指標⒈轉(zhuǎn)換精度：指完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需時間的倒數(shù)，是一個很重要的指標。ADC型號不同，轉(zhuǎn)換速度差別很大。通常，8位逐次比較式ADC的轉(zhuǎn)換時間為100us左右。⒉轉(zhuǎn)換精度：ADC的轉(zhuǎn)換精度有模擬誤差和數(shù)字誤差組成。模擬誤差是比較器、解碼網(wǎng)絡(luò)中電阻值以及基準電壓波動等引起的誤差。數(shù)字誤差主要包括丟失碼誤差和量化誤差，前者屬于非固定誤差，由器件質(zhì)量決定，后者和ADC輸出數(shù)字量位數(shù)有關(guān)，位數(shù)越多，誤差越小。在A/D轉(zhuǎn)換過程中，模擬量是一種連續(xù)變化的量，數(shù)字量是斷續(xù)的量。 選用ADC0809ADC0809 是最常用的8 位A / D 轉(zhuǎn)換器，屬逐次逼近型；它由八路模擬開關(guān)、地址鎖存和譯碼器、比較器、256電阻階梯、樹狀開關(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。ADC0809 由單一＋5V電源供電，片內(nèi)有帶鎖存功能的8 路模擬電子開關(guān)，可對0~5V 8 路的輸入模擬電壓信號分時進行轉(zhuǎn)換，完成一次換約需100us ，輸出具有TTL 三態(tài)鎖存緩沖器，可直接與AT89S51單片機的總線相連。( 1 ) ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外特性ADC0809 是CMOS 工藝逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，其字長為8 位，可8 路輸入模擬量分時轉(zhuǎn)換的組成芯片。ADC0809主要由三部分組成：（1）模擬輸入選擇部分包括一個8路模擬開關(guān)和地址鎖存與譯碼電路。（2）轉(zhuǎn)換器部分主要包括比較器，8位D/A轉(zhuǎn)換器，逐位逼近寄存器以及控制邏輯電路等。（3）輸出部分包括一個8位三態(tài)輸出緩沖器。下圖是ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。ADC0808/ADC0809真值表ALECBA接通信號1000INT01001INT11010INT21011INT31100INT41101INT51110INT61111INT70XXX均不通ADC0809的主要技術(shù)指標： 分辨率：8位 功耗：15mw 轉(zhuǎn)換時間：100us 溫度范圍：10~+85℃ 電源：單電源0~+5V各引腳的功能含義如下：D0~D7 ：8 位二進制數(shù)字量輸出端口；IN0~IN7 ： 8 路模擬量輸入端口；VCC ：+5V 工作電壓源；GND ：接地端；VREF ( + ）和VREF （一）：基準參考電壓，決定了輸入模擬量的量程范圍；CLK ：時鐘信號輸入端，時鐘頻率決定了轉(zhuǎn)換速度，轉(zhuǎn)換一次需要64 個時鐘周期。START ：A/D 轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端口，高電平有效；ALE ：地址鎖存允許信號輸入端口，ALE 的下降沿將地址打入鎖存器；EOC ：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端口，開始轉(zhuǎn)換時為低電平，一旦轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出高電平；OE ：完成轉(zhuǎn)換后數(shù)字量輸出允許控制信號輸入端口，高電平有效，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)鎖存器的輸出。A 、B 、C ：地址輸入端口。用三位編碼組成3 8 譯碼輸出，選通8 路模擬電子開關(guān)，實現(xiàn)IN0~IN7 的8 路選1 工作。A , B , C 三位地址的輸入與8 路通道的對應(yīng)關(guān)系如下：ABC三位地址的輸入與8路通道的對應(yīng)關(guān)系選中通道IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7地址編碼A01010101B00110011C00001111AT89S51單片機配置ADC0809 的硬件接口：地址線與數(shù)據(jù)線的連接：ADC0809 的輸出部份有三態(tài)緩沖器，可以直接和數(shù)據(jù)總線相連；ADC0809 的地址選擇信號線ADDA , ADDB , ADDC 可以與地址線中的任何三根相連?？刂菩盘柕倪B接：ADC0809 所要求的或者所提供的都是高電平有效信號，而MCS—51 能夠提供或者需要的卻是低電平有效信號，所以必須用一些門電路進行轉(zhuǎn)換。具體的接法參考下圖，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC 通過非門與MCS—51 的INT1 相連，每次轉(zhuǎn)換完畢進行中斷請求，AT89S51 單片機在中斷程序中讀取數(shù)據(jù)，也可以用軟件查詢的方法獲得數(shù)據(jù)。ADC0809 與AT89S51 單片機連接圖 地址線與數(shù)據(jù)線的連接：ADC0809 的輸出部分有三態(tài)緩沖器，可以直接和數(shù)據(jù)總線相連；ADC08O9的地址選擇信號線ADDA 、ADDB 、ADDC 可以與地址線中的任意二根相連（圖中與ADO 、AD1 、AD2 相連），這樣8個輸入端所對應(yīng)的地址就是從：也就是FFFOH—FFF7H 時鐘線的連接：ADC0809工作時必須外接時鐘，如果單片機的主振頻率為6M ，就可以直接借用ALE信號來作為ADC0809 的時鐘信號，當不使用MOVX 類指令時，ALE 是時鐘頻率的6分頻，在6M 晶振的頻率下，ALE 的頻率是1M ，如果用了更高頻率（如12M ）的晶振，用ALE 作為ADC0809 的時鐘就不恰當了?？梢园袮LE 二分頻之后再提供給ADC0809 ，也可以用555 之類的振蕩電路做一個時鐘發(fā)生器。 單片機 單片機概述微處理器（Microprocessor）、微型計算機和單片機（Signal—Microprocessors ）。微處理器（芯片）本身不是計算機，但它是小型計算機或微型處理器的控制和處理部分。將微處理器、一定容量的RAM 和ROM 以及I / 0 口、定時器等電路集成在一塊芯片上，構(gòu)成微型計算機，簡稱單片機。 在一塊芯片上，集成了一個微型計算機的各個組成部分。每一個單片機包括：一個8 位微處理器（CPU ）。 內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM ( 128B / 256B ) ，用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運算的結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等。片內(nèi)程序存儲器ROM / EPROM ( 4 KB / 8KB ) ，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。但也有一些單片機內(nèi)部不帶ROM / EPROM ，如8031 , 8032 , 80C31 等。四個8 位并行I / 0 接口PO—P3 ，每個口即可以用作輸入，也可以用作輸出。兩個定時器／計數(shù)器，每個定時器／計數(shù)器都可以設(shè)置計數(shù)方式，用以對外部事件進行計數(shù)，也可以設(shè)置定時方式，并可以根據(jù)計數(shù)或定時的結(jié)果實現(xiàn)計算機控制。五個中斷源的終端控制系統(tǒng)。一個全雙工UART （通用異步接收發(fā)送器）的I / 0 口，用以實現(xiàn)單片機之間或單片機與微機之間的串行通信。片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許震蕩頻率為12MHz 。 AT89S51單片機 AT89S51概述AT89S51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲（FPEROM?Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，和工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89S51是一種高效微控制器，為非常多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 8031CPU和MCS51兼容 4K字節(jié)可編程FLASH存儲器（壽命：1000寫/擦循環(huán)） 全靜態(tài)工作：0Hz24KHz 三級程式存儲器保密鎖定 128*8位內(nèi)部RAM 32條可編程I/O線 兩個16位定時器/計數(shù)器 6個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 ： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏極開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程式數(shù)據(jù)存儲器，他能被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FLASH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口當用于外部程式存儲器或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，他利用內(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口輸出其特別功能寄存器的內(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，他們被內(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。AT89S51方框圖 P3口除了作為一般的I／0口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：端口引腳第二功能XD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）（外中斷0）（外中斷1）T0（定時/計數(shù)器0）T1（定時/計數(shù)器1）（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）此外，P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號?！馬ST：復(fù)位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。 ●ALE/: 當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1／6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。 對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖()。 如有必要，可通過對特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中的8EH單元的DO位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。 ●：程序儲存允許（）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52由外部程序存儲器取指令(或數(shù)據(jù))時，每個機器周期兩次有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次信號。 ●／VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器(地址為O000H—FFFFH)，端必須保持低電平(接地)。需注意的是：如果加密位LBI被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。 如EA端為高電平(接端)，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該信號加上+12v的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。●XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。●XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端?！裉厥夤δ芨绱嫫鳎? 在AT89C51片內(nèi)存儲器中，80H．FFH共128個單元為特殊功能寄存器(SFE)，SFR的地址空間映象如表13所示 并非所有的地址都被定義，從80HFH共128個字節(jié)只有一部分被定義，還有相當一部分沒有定義。對沒有定義的單元讀寫將是無效的，讀出的數(shù)值將不確定，而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。不應(yīng)將數(shù)據(jù)“1”寫入未定義的單元，由于這些單元在將來的產(chǎn)品中可能賦予新的功能，在這種情況下，復(fù)位后這些單元數(shù)值總是“0”。表13 AT89S51SFR映象及復(fù)位狀態(tài)0F8H0FFH0F0HB000000000F7H0E8H0EFH0E0HACC000000000E7H0D8H0DFH0D0HPSW000000000D7H0C8HT2MOD00000000T2MODXXXXXX00RCAP2LRCAP2HTL2TH20CFH0C0H0C7H0B8HIPXX0000000BFH0B0HP3111111110B7H0A8HIE0X0000000AFH0A0HP2111111110A7H98HSCON00000000SUBFXXXXXXXX9FH90HP11111111197H88HTCONTMODTL0TL1TH0TH18FH80HP011111111SP00000111DPLDPHPCON0XXX000087H 時鐘振蕩器：AT89S51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTL1和XTL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路見下圖。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容CC2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容CC2雖然沒有十分嚴格的要求，但是電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度的穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦電容使用30PF10PF，而使用陶瓷諧振器建議選擇40PF10PF。用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路如下面右圖所示，這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTL2則懸空。 內(nèi)部振蕩電路 外部振蕩電路由于外部時鐘信號是通過一個2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件要求。單片機讀取A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果的方法有三種 (1)延遲法單片機啟動ADC0809后，延時130uS以上，可以讀到正確的A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果。 (2)查詢法EOC必須接到AT89C51的一條I／0線上。單片機啟動ADC0809后，延遲10uS，檢測EOC，若EOC=0則A／D轉(zhuǎn)換沒有結(jié)束，繼續(xù)檢測EOC直到．EOC=1。當EOC=1時，A／D轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束，單片機讀取A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果。(3)中斷法EOC必須經(jīng)過非門接到AT89S51的中斷請求輸入線INTO或INTl上，AT89S51的中斷觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)。單片機啟動A／D轉(zhuǎn)換后可以做其它工作，當A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOC由O——1經(jīng)過非門傳到ⅣT端，AT89S51收到中斷請求信號，若AT89S51開著中斷，則進入中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中單片機讀取A／D轉(zhuǎn)換的結(jié)果。 CAN總線設(shè)計 CAN總線硬件設(shè)計CAN總線控制節(jié)點是由微處理器、CAN控制器和CAN接口構(gòu)成。目前，CAN總線器件主要有兩大類：(1) 獨立的CAN控制器．如Philips公司的82C200，SJAl000以及Intel公司的82526，8252