【正文】 定時(shí)將 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。 5 軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī) AT89C51 通過(guò)片選方式讀 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、寫(xiě)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及將數(shù)據(jù)送入 D/A 轉(zhuǎn)換器。 ２６ 圖 函數(shù)分析圖 圖 濾波電路 該濾波網(wǎng)絡(luò)采用簡(jiǎn)單的無(wú)源濾波網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn) ，圖中 1C 、 1R 構(gòu)成初始放大倍數(shù)近乎恒定的網(wǎng)絡(luò) .觀察到 ? ? ? ?ss ffff /// ?? 在頻率較高處有大幅度的衰減 ,故該網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)滿足在頻率較高處的衰減特性，考慮到對(duì)于聲音信號(hào)，過(guò)多的高頻分量只能增加噪聲，所以后接 2R 、 2C 構(gòu)成低通濾波器，截止頻率設(shè)在 ? 100Hz。由圖可見(jiàn)，它近似于阻帶內(nèi)增益變化極為緩慢近于恒定的高通濾波器。輸入輸出全兼容 CMOS 和 TTL 電路 [25]。所以需要利用 P1 口進(jìn)行地址擴(kuò)寬，本系統(tǒng)中另加三根線（ 、 、 ），作地址線用，使尋址空間擴(kuò)展到 512K 字節(jié)，并分別采用分而管理方式分配內(nèi)存，即在總線輸出地址之前，先對(duì)外加的 3 根高位地址選頁(yè)，然后在所選頁(yè)中進(jìn)行輸入輸出操作。 AD574 的 A0由地址總線的最低位 A0( P0. 0) 控制 ,可用于實(shí)現(xiàn)全 12 位轉(zhuǎn)換 ,并將 12 位數(shù)據(jù)分兩次送入數(shù)據(jù)總線。可見(jiàn)在讀寫(xiě)時(shí) ,A7亦應(yīng)為低電平。 AD574 的 CE 信號(hào)由單片機(jī)的 WR 和 A7( P0. 7) 經(jīng)一級(jí)或非門(mén)產(chǎn)生。轉(zhuǎn)換遵循左對(duì)齊原則 ,D3～ D0 應(yīng)接單片機(jī)數(shù)據(jù)總線的高半字節(jié)。該電路采用單極性輸入方式 , 可對(duì) 0～ 10V或 0～ 20V模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因?yàn)槊恳淮鎯?chǔ)區(qū)為 1kB , 所以 , 利用存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí) , 的狀態(tài)可以判斷是否已被完全占用。 (4) 向主機(jī)發(fā)出中斷申請(qǐng)。進(jìn)行讀取操作時(shí) ,地址應(yīng)為對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)器單元的操作地址 , 因?yàn)榇鎯?chǔ)器單元地址的末尾 2 位數(shù)依次為 00、 0 11 , 因此 ,對(duì)單元操作也就是表示對(duì)相應(yīng)編號(hào)的 A / D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了讀操作。所有 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束與否的判斷均由 P1 口的低 4 位來(lái)進(jìn) ２４ 行 ,當(dāng)?shù)?4 位均為低電平時(shí) , 表示所有轉(zhuǎn)換都已結(jié)束。 AT89C51 的 WR、 RD 經(jīng)過(guò)與非門(mén)接到 AD574 的使能端 ,任意有效信號(hào)都會(huì)使能 AD。 AT89C51 利用 P2. 7 經(jīng)過(guò)反相后控制 AD574 的讀出和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制線 R / C , 并再經(jīng)過(guò)與非門(mén)和反相器來(lái)控制片選線 CS(低電平有效 ) 。即利用 P1. 7 口并采用查詢方式等待主機(jī)發(fā)出采樣命令 , 當(dāng)其為低電平時(shí) ,啟動(dòng)采樣過(guò)程。因此 , 8031必須完成同時(shí)啟動(dòng)、分別讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果的任務(wù)。 AT89C51 單片機(jī)是 MCS 51的典型代表。由于 AD574 片內(nèi)自帶高精度參考電壓和時(shí)鐘 , 因此不需要外部電路和時(shí)鐘就可全速工作 , 是一種比較常用的中速 A / D 轉(zhuǎn)換芯片。圖 2 所示是一個(gè) A/ D 轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的 AT89C51接口電路。主機(jī)接到請(qǐng)求后進(jìn)入中斷服務(wù)程序 ,并向單片機(jī)發(fā)出命令 ,以決定是否繼續(xù)采樣 ,同時(shí)將 SRAM內(nèi)的數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存。單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)以啟動(dòng) A /D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣 , 然后將轉(zhuǎn)換結(jié)果存入雙端口 SRAM[22]。 單片機(jī) AT89C51 和 AD574 的接口原理 AD574 和單片機(jī)系統(tǒng)的基本組成主要有單片機(jī)、 A / D 轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)接口。 STS 可以作為狀態(tài)信息被 CPU查詢 。轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí) ,STS 為高電平 ,并在轉(zhuǎn)換過(guò)程中保持高電平。 當(dāng) A0 為 1 時(shí) , 輸出低 4位 ,并以 4 個(gè) 0 作為尾隨的 4 位以補(bǔ)足 8 位 ,即當(dāng)兩次讀出 12 位數(shù)據(jù)時(shí) ,應(yīng)遵循左對(duì)齊原則。當(dāng) A0 為 1 時(shí) ,進(jìn)行 8 位轉(zhuǎn)換 ,轉(zhuǎn)換時(shí)間為 16μ s。 A0 : 字節(jié)選擇線。當(dāng) 12 / 8 為 1( +5V) 時(shí) , 12 條數(shù)據(jù)線將同時(shí)行輸出 。 R / C :讀出 /轉(zhuǎn)換控制。各主要引腳功能如下 : 圖 AD574的引腳圖 CS:片送。本文細(xì) 講述了 AD574 的工作原理和硬件與軟件設(shè)計(jì)方法。由于 AD574 芯片內(nèi)有三態(tài)輸出緩沖電路 , 因而可直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連 , 而無(wú)須附加邏輯接口電路。 DAC0832 的兩級(jí)緩沖器都是 8 位鎖存器，它具有二級(jí)鎖存控制功能，當(dāng)多片同用時(shí)可實(shí)現(xiàn)多參數(shù)的同時(shí)輸出：此時(shí)每片 DAC0832 承擔(dān)一種參數(shù)的 D/A 轉(zhuǎn)換，各片第一級(jí)緩沖器的打開(kāi)是有先后的，但各片的 XFER 與 WR2信號(hào)如分別互連在一起，則多片 DAC0832 開(kāi)始 D/A 轉(zhuǎn)換和有模擬量輸出的時(shí)間將基本一。要求電源電壓發(fā)生變化時(shí)，對(duì)輸出電壓的影響越小越好。相對(duì)誤差 r 是指絕對(duì)誤差△與滿度值之比，常用百分?jǐn)?shù)表示。 轉(zhuǎn)換誤差 轉(zhuǎn)換誤差可以用絕對(duì)誤差△或相對(duì)誤差 r 來(lái)表示。建立時(shí)間越短， DAC 的轉(zhuǎn)換速度越塊。 D/A、 A/D 轉(zhuǎn)換器 D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 的介紹 D/ A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 的主要性能指標(biāo) 分辨率 通常將輸入數(shù)字量的最低有效位 LSB 變化 1 時(shí)所引起的輸入電壓的變化△ V稱為 分辨率，即△ V=Vm/2,式中， Vm 為輸出電壓的滿度值； n 為 D/A 轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù) [20]。 按鍵手動(dòng)復(fù)位又分為按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位，按鍵電平復(fù)位是將復(fù)位端通過(guò)電阻與 Vcc 相連，按鍵脈沖復(fù)位是利用 RC 微分電路產(chǎn)生正脈沖來(lái)達(dá)到復(fù)位的目的。外部復(fù)位電路就是為內(nèi)部復(fù)位電路提供兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平而設(shè)計(jì)的， AT89C2051 通常采用 上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。其復(fù)位狀態(tài)見(jiàn)下表。 8. 復(fù)位電路 ① 復(fù)位狀態(tài) 計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。輸入端 XTAL1 應(yīng)接地，由于 XTAL2 端的邏輯電平不是 TTL ２０ 的，故建議外接一個(gè)上拉電阻。 內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)二分頻的觸發(fā)器，其輸出信號(hào)是單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)。 C C2對(duì)頻率有微調(diào)作用，震蕩頻率范圍是 — 12MHz。 ① 內(nèi)部時(shí)鐘方式 89C51 單片機(jī)有一個(gè)高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。 方式 2：把 TL 配置成一個(gè)可以自動(dòng)重裝載的 8 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 方式 3：僅對(duì) T0 有意義，將 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器分成兩個(gè)互相獨(dú)立的 8 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 TL 和 TH， 7. CPU時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng) TL的低 5 位記數(shù)溢出時(shí) ，向 TH 進(jìn)位，而全部 13 位計(jì)數(shù)器溢出時(shí)使計(jì)數(shù)器回零，并使溢出標(biāo)志 TF 置 1，向 CPU 發(fā)出中斷請(qǐng)求。 計(jì)數(shù)方式時(shí) X=M— 記數(shù)值 定時(shí)方式時(shí) （ M— X） T=定時(shí)值 所以 X=M— 定時(shí)值 /T 式中， T 為計(jì)數(shù)周期，是單片機(jī)的機(jī)器周期。由于計(jì)數(shù)器是加法計(jì)數(shù)，并在溢出時(shí)申請(qǐng)中斷，因此不能直接輸入所需 的計(jì)數(shù)值，而是要從計(jì)數(shù)最大值倒退回去一個(gè)計(jì)數(shù)值才是應(yīng)置入的初值。初始化一般應(yīng)包括以下幾個(gè)步驟： TMOD 寄存器賦值，以確定定時(shí)器的工作模式； /計(jì)數(shù)器初值，直接將初值寫(xiě)入寄存器的 TH0， TL0 或 TH1， TL1； ，對(duì)寄存器 IE 置初值，開(kāi)放定時(shí)器中斷； TCON 寄存器中的 TR0 或 TR1 置位，啟動(dòng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器，置位以后，定時(shí) /計(jì)數(shù)器即按規(guī)定的工作模式和初值進(jìn)行計(jì)數(shù)或開(kāi)始定時(shí)。 IT0（ IT1） =0 為電平觸發(fā)方式，低電平有效。 IT 位：外部中斷請(qǐng)求出發(fā)方式位。 IE 位：外部中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。 TF0 位：定時(shí)器溢出標(biāo)志位，其功能和操作情況類同于 TF1。 TR1 位：定時(shí)器 1 運(yùn)行控制位。 當(dāng)定時(shí)器 1 溢出時(shí)，由硬件置 1。 2 位可形成 4 中編碼，對(duì)應(yīng) 4 種工作模式，見(jiàn)下表： １８ 表 M M0 工作模式 M1 M0 功 能 描 述 00 方式 0： 13 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 01 方式 1： 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 10 方式 2：具有自動(dòng)重裝初值的 8 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 11 方式 3：定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 分為兩個(gè) 8 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 在此方式無(wú)實(shí)用意義 ④ 控制寄存器 TCON TCON 用來(lái)控制 T0 和 T1 的啟、停，并給出相應(yīng)的控制狀態(tài)，高 4 位用于控制定時(shí)器 0、 1 的運(yùn)行；低 4 位用于控制外部中斷。 TC/ =1，設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式，計(jì)數(shù)器的輸入來(lái)自 T0（ ）或 T1（ ）端的外部脈沖。 當(dāng) GATE=1 時(shí)，只有 INTO 或 1INT 引腳為高電平且 TR0 或 TR1 置 1 時(shí)，相應(yīng)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器才被選通工作；當(dāng) GATE=0，則只要 TR0 和 TR1 置 1，定時(shí) /計(jì)數(shù)器就被選通，而不管 0INT 或 1INT 的電平是高還是低 TC/ 位：計(jì)數(shù) /定時(shí)功能選擇位。其中低 4 位用于控制 T0，高 4 位用于控制 T1。 ② 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 和 1 的控制和狀態(tài)寄存器 特殊功能寄存器 TMOD和 TCON分別是定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 和 1 的控制和狀態(tài)寄存器，用于控制和確定各定時(shí) /計(jì)數(shù)器的功能和工作模式。 /計(jì)數(shù)器具有 4 種工作方式，可用程序選擇。在其他指令中，寄存器 B 可作為一般的寄存器使用，用于暫存數(shù)據(jù)。 寄存器 B 寄存器 B 是一個(gè) 8 位寄存器，主要用于乘法和除法的運(yùn)算。大部分單操作數(shù)指令的操作數(shù)就取自累加器。 ③ 數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 30H~7FH 是數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，用戶 RAM 區(qū)，共 80 個(gè)單元。程序中通常把各種程序狀態(tài)標(biāo)志、位控變量設(shè)在位尋址區(qū)。其位尋址范圍為 00H— 7FH。選用哪 一組由程序狀態(tài)字 PSW 中的 RS RS0 這兩位的設(shè)置決定，若程序并不需要四個(gè) 4組工作寄存器，那么剩下的工作寄存器可作一般的存儲(chǔ)器來(lái)使用。 １６ 表 不同存儲(chǔ)器與所用指令及其尋址方式的對(duì)應(yīng)關(guān)系 存儲(chǔ)器 訪問(wèn)性質(zhì) 所用指令及尋址方式 ROM 依次取指執(zhí)行程序 根據(jù) PC 值自動(dòng)訪問(wèn) 程序轉(zhuǎn)移 程序轉(zhuǎn)移類指令 用戶訪問(wèn) MOVC 指令 片內(nèi)RAM 訪問(wèn)整 個(gè)字節(jié) 主要為 MOV 指令，借工作寄存器間接尋址 訪問(wèn) 20H~2FH 單元中的某位 位操作類指令， 借位地址尋址 SFR 訪問(wèn)整個(gè)字節(jié) 主要為 MOV 類指令，直能借直接尋址字節(jié) 尋址 訪問(wèn) SFR 中的可尋址位 位操作類指令， 借位地址尋址 片外RAM 如容量不大于 256 單元 MONX 指令，借工作寄存器間接尋址 如容量大于 256 單元 MONX 指令，借數(shù)據(jù)指針寄存器間接尋址 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器又可分為工作寄存區(qū)、位尋址區(qū)、數(shù)據(jù)緩沖器區(qū)等三個(gè)區(qū)域。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量很小，常需擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。故片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量可大到與程序存儲(chǔ)器一樣，其編址自 0000H 開(kāi)始 ,最大可至 FFFFH。 使用時(shí)，通常在這些入口地址處存放一條 絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指令，使程序跳轉(zhuǎn)到用戶安排的中斷程序起始地址，或者從 0000H 起始地址跳轉(zhuǎn)到用戶設(shè)計(jì)的初始程序上。 0023H：串行口中斷入口。 0013H：外部中斷 1 入口。 0003H：外部中斷 0 入口。 在程序存儲(chǔ)器中，有 7個(gè)單元具有特殊用途。此時(shí)多在片外程序存儲(chǔ)器中存放調(diào)試程序，使計(jì)算機(jī)工作在調(diào)試狀態(tài)。程序存儲(chǔ)器的編址規(guī)律為；先片內(nèi)、后片外，片內(nèi)、片外連續(xù)，兩者一般不作重疊。 (2)存儲(chǔ)器 程序存儲(chǔ)器 程序存儲(chǔ)器用于存放編好的程序、表格和常數(shù)?？刂破魇怯脕?lái)統(tǒng)一指揮和控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作的部件。運(yùn)算器主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送、數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和位變量處理等。 89C51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè) 8位的 CPU，它是由運(yùn)算器和控制器組成。 3. 主要性能指標(biāo) MCS51 兼容 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 ： 0Hz24Hz *8 位內(nèi)部 RAM 可編程 I/O 線 16 位 可編成 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 個(gè)中斷源 ,時(shí)鐘頻率 — 12MHz。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。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。 P3 口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門(mén)電流。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。