【正文】 74Ls373＋CLKOGATEOOUT0CLK1GATE1OUT1 VCCGATE2VSSOUT2A0A1D0~D7C。如圖4－5所示，8279的典型用法。8155的定時器可以作為分頻器或定時器。若A口定義為基本輸入方式，B口定義為基本輸出方式，計數(shù)器作為方波發(fā)生器，對8051輸入脈沖進行24分頻，則8155 I/O初始化程序如下：START: MOV DPTR, 7F04H MOV A, 18H MOVX DPTR, A INC DPTR MOV A, 40H MOVX DPTR, A MOV DPTR, 7F00H MOV A, 0C2H MOVX DPTR, A 在需要同時擴展RAM和I/O口及計數(shù)器的應(yīng)用是特別經(jīng)濟的，8155的SRAM可以作為數(shù)據(jù)緩沖器。故可選0111111000000000B（7E00H）～01111110 11111111B（7EFFH）。8051與8155的接口方法如圖4－4 所示。 8051內(nèi)部控制寄存器8051內(nèi)部控制器只有6個。此地址可以分為以下3部分：（1）．寄存器庫00H—EFH；（2）．可位尋址區(qū)20H—2FH；（3）．一股用途空間30H－7FH。此區(qū)域是使用者可以真正使用的RAM空間。當(dāng)系統(tǒng)RESET時，CPU自動從地址0提取程序代碼開始執(zhí)行程序，此區(qū)域的程序代碼或數(shù)據(jù)只能被CPU讀取而無法寫入，所以稱為程序ROM區(qū)(ROM是只讀存儲器，只能讀取內(nèi)部數(shù)據(jù)而無法寫入數(shù)據(jù))。內(nèi)存空間8051的內(nèi)存分配共有以下4部分1．內(nèi)部只讀存儲器(ROM)4K字節(jié)；2．外部只讀存儲器(ROM)64K字節(jié)(含內(nèi)部4K字節(jié)) 3．內(nèi)部隨機存儲器(RAM)256字節(jié)； 4．外部隨機存儲器(RAM)64K字節(jié)。：WR，外部隨機存儲器的寫入信號。；T0，計時計數(shù)器0輸入。：INTO，外部中斷o輸入。其引腳分配如下：：RxD，串行通信輸入。同樣地，若將端口1的輸出設(shè)為高電位，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。P2除了當(dāng)作一般I／O端口使用外，若是在8051擴充外接只讀存儲器或隨機存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)A8—A15，這個時候P2便不能作為I/O來使用了。設(shè)計者必須外加一鎖存器將端口o送出的地址鎖存為A0A7，再配合端口2所送出的A8—A15合成一完整的16位地址總線．而尋址到64K的外部內(nèi)存空間。其他三個I／O端口(Pl、PP3)則不具有此電路結(jié)構(gòu)，而是內(nèi)部有一提升電路，PO在當(dāng)做I/O用時可以推動8個LS的ITL負載。8051可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的KAM與EPROM，使得隨機存儲器與只讀存儲器可以合并在一起而共用64K的尋址范圍。平時在程序執(zhí)行時觀引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1／6，因此可以用宋驅(qū)動其他外圍芯片的時鐘輸入。 ALE／PROG（30腳）ALE是英文“Address Latch Enable”的縮寫，表示地址鎖鎖存允許信號。RESET（9腳） 8051的重置引腳，高電位工作，當(dāng)要對芯片重置時，只要將此引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個機器周期以上的時間，8051使能完成系統(tǒng)重置的各項工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)容均被設(shè)成己如狀態(tài)，并且從地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。XTALl（19腳） 單片機系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。8051單片機的引腳說明圖4—2是8051的引腳圖，說明如下：圖4－2 8051引腳圖VCC（40腳） 805l電源正極輸入。8051單片機簡介8051單片機組成結(jié)構(gòu) 8051單片機INTEL公司開發(fā)出來的8位單片機，圖4－1給出8051單片機WRRDT1計時器0中斷控制CPU4K字節(jié)ROM128字節(jié)RAM串行傳輸接口系統(tǒng)工作時鐘總線控制器I/o控制端口計時器0計時器1計時器1串行接口P0 P1 P2 P3TXDRXDINTOINT1外部中斷T0片內(nèi)組成結(jié)構(gòu)。另外，在交通領(lǐng)域中，汽車、火車、飛機、航天器等均有單片機的廣泛應(yīng)用。家用電器家用電器是單片機的又一重要領(lǐng)域，前景十分廣闊。在這類系統(tǒng)中，采用單片機作為分布式系統(tǒng)的前端模塊。典型應(yīng)用如電動機轉(zhuǎn)速控制、溫度控制、自動生產(chǎn)線等。電流、電壓、溫度、液位、流量等物理量參數(shù)的采集和控制均可以利用單片機方便地實現(xiàn)。典型產(chǎn)品如機器人、數(shù)控機床、自動包裝機、點鈔機、醫(yī)療設(shè)備、打印機、傳真機、復(fù)印機等。機電一體化產(chǎn)品機電一體化產(chǎn)品是集機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動化技術(shù)和計算機技術(shù)于一體，具有智能化特征的各種機電產(chǎn)品。概要地分成以下幾個方面：智能儀器儀表單片機用于各種儀器儀表，一方面提高了儀器儀表的使用功能和精度，使儀器儀表智能花，同時還簡化了儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，從而可以方便地完成各種儀器儀表產(chǎn)品的升級換代。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機，在一定時期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補，相輔相成，共同發(fā)展的道路。所以C8051為核心的單片機占據(jù)了半壁江山。現(xiàn)在的許多單片機都具有多種封裝形式，其中SMD(表面封裝)越來越受歡迎，使得由單片機構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。甚至單片機廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機芯片。 CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點，這些特征，更適合于在要求低功耗象電池供電的應(yīng)用場合。 MCS51系列的8031推出時的功耗達630mW，而現(xiàn)在的單片機普遍都在100mW左右，隨著對單片機功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個單片機制造商基本都采用了CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。單片機發(fā)展趨勢縱觀單片機的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機的發(fā)展趨勢，大致有：此階段的主要特點是：片內(nèi)面向測控系統(tǒng)的外圍電路增強，使單片機可以方便靈活地應(yīng)用于復(fù)雜的自動測控系統(tǒng)及設(shè)備。片上還有8路10位ADC、1路PWM（D/A）輸出及高速I/O部件等。該系列單片機在芯片內(nèi)部集成有：16位CPU、K字節(jié)程序存儲器（ROM）、232字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、5個8位并行接口、1個全雙工串行接口和2個16位定時/計數(shù)器。現(xiàn)在，MCS51已成為公認的單片機經(jīng)典機種。尋址范圍為64K，并集成有控制功能較強的布爾處理器完成處理功能。二、性能完善提高階段 1980年，Intel公司推出MCS51系列單片機。該系列單片機早期產(chǎn)品在芯片內(nèi)集成有：8位CPU、1K字節(jié)程序存儲器（ROM）、64字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、27根I/O線和1個8位定時/計數(shù)器。單片機概述單片機的發(fā)展和應(yīng)用單片機的歷史發(fā)展概況單片機技術(shù)發(fā)展十分迅速，產(chǎn)品種類已琳瑯滿目?！白罴褏?shù)設(shè)計方法”的步驟是：首先根據(jù)被控對象和要求，確定預(yù)期的典型系統(tǒng)；其次選擇調(diào)節(jié)器的類型，滿足系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度；并在此基礎(chǔ)上選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)，把系統(tǒng)校正成所確定的典型系統(tǒng)，并使參數(shù)符合最佳條件，以保證滿足系統(tǒng)的動態(tài)精度；最后計算系統(tǒng)的電路參數(shù)。本章介紹“最佳參數(shù)設(shè)計方法”。工程設(shè)計方法是建立在頻率理論基礎(chǔ)上的，對于現(xiàn)代電力拖動系統(tǒng)，只需將典型I型系統(tǒng)與典型II型系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性作為調(diào)速系統(tǒng)僅有的兩類預(yù)期特性，并預(yù)先將這兩類典型系統(tǒng)的動態(tài)性能指標與系統(tǒng)可設(shè)計參數(shù)之間的定量關(guān)系列成表格。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)校正的設(shè)計與調(diào)試是按先內(nèi)環(huán)（電流閉環(huán)）后外環(huán)（轉(zhuǎn)速閉環(huán)）的順序進行的，因為在動態(tài)過程中可以認為外環(huán)對內(nèi)環(huán)幾乎沒有影響，而內(nèi)環(huán)則是外環(huán)一個組成環(huán)節(jié)。圖中Un* 轉(zhuǎn)速給定電壓，a n 表示轉(zhuǎn)速負反饋電壓， Ui*表示調(diào)節(jié)器的輸出是電流調(diào)節(jié)器的給定電壓。上述結(jié)果所需服從的近似條件歸納如下： Un (s)+ASRU*n(s)Id (s)1 Tons+1U*i(s)+IdL (s)n (s) a）Id (s)+IdL (s)ASRn (s)+ b）n(s) c)圖3－9 轉(zhuǎn)速環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其簡化轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)包括 Kn 和 tn，按照典型Ⅱ型系統(tǒng)參數(shù)關(guān)系，、因此，一般以選擇。ASR也應(yīng)該采用PI調(diào)節(jié)器，—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖39a)所示，把轉(zhuǎn)速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內(nèi)，同時將給定信號改成，再把時間常數(shù)為和的兩個小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個時間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié)，其中，轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)圖可簡化成圖3－9b)。原來是雙慣性環(huán)節(jié)的電流環(huán)控制對象，經(jīng)閉環(huán)控制后，可以近似地等效成只有較小時間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)。w — 轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。圖中表示電流給定電壓，表示電流負反饋電壓，表示電力電子變換器的控制電壓。 其中 +Id (s)a） Owci－20dB/decL/dB－40dB/dec b)37 校正成典型I型系統(tǒng)的電流環(huán)電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算在一般情況下，希望電流超調(diào)量，可選 =，則 ，得到 。所以按典型I型系統(tǒng)設(shè)計方法如下：電流環(huán)的控制對象都是雙慣性環(huán)節(jié)，要校正成典型I型系統(tǒng)，應(yīng)采用PI型的電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)可以寫成，—電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；—電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。從穩(wěn)態(tài)上看，希望電流環(huán)做到無靜差；從動態(tài)上看，希望啟動過程中電流不要超過允許值，即不要有超調(diào)量，或者是超調(diào)量越小越好。和一般都比小得多，可以當(dāng)作小慣性群而近似地看作是一個慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)為，則電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖最終簡化成（圖3－6c）所示。IdL(s)Ud0(s)Un++UiACR1/RTl s+1RTmsU*I(s)Uc(s)Ks Tss+1Id1Ce+Eb Tois+11 ASR1 a Tons+1U*n(s)n(s)電流環(huán)E(s) T0is+1 T0ns+1圖 3－5 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖Toi－電流反饋濾波時間常數(shù) Ton－轉(zhuǎn)速反饋時間常數(shù)電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計電流環(huán)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的化簡轉(zhuǎn)速的變化往往比電流變化慢得多，對電流環(huán)來說，反電動勢是一個變化較慢的擾動，在電流的瞬變過程中，可以認為反電動勢基本不變，即。首先設(shè)計電流調(diào)節(jié)器，然后把整個電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，再設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。由此可見，是較好的選擇。表34典型Ⅱ型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標345678910%%%%%%%%tr/TTs/T32211111 （2）h參數(shù)與抗擾性能指標的關(guān)系、 ，而且 ，屬典型Ⅱ型系統(tǒng)。（1）h參數(shù)與動態(tài)跟隨性能指標的關(guān)系可以得出 以T為時間基準，當(dāng)h取不同值時，計算出%、和振蕩次數(shù)。確定了h和Wc后，便很容易的計算出和K。表3－3 同h值所對應(yīng)的頻比關(guān)系及最小值。如果頻率符合“最佳頻比”關(guān)系，則對應(yīng)得Mr為作小值。二者之間也有一定的關(guān)系。對數(shù)幅頻特性在截止頻率Wc處，其分貝值為0，所以得 所以 若改變開環(huán)放大系數(shù)K，則對數(shù)幅頻特性曲線上下平移，從而改變了截止頻率Wc。在有兩個參數(shù)有待選擇時，增加了工作的復(fù)雜性，為簡化分析，令。線以上，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定，即應(yīng)選擇參數(shù)滿足 或相角穩(wěn)定裕度 系統(tǒng)參數(shù)和動態(tài)性能指標之間的關(guān)系典型II型系統(tǒng)中，系統(tǒng)的動態(tài)性能取決于K，T和，和典型I型系統(tǒng)一樣，T是固有參數(shù)，所以待定的參數(shù)有兩個，和。由于分母中 s2 項對應(yīng)的相頻特性是 –180176。＋arctan（w）－arctan（WcT）畫出的曲線如圖34所示。它是由兩個積分環(huán)節(jié)和一個慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的閉環(huán)反饋系統(tǒng)。典型Ⅱ型系統(tǒng) 典型II型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及開環(huán)對數(shù)頻率特性典型II型系統(tǒng)的閉環(huán)結(jié)構(gòu)圖如圖3－3所示。計算結(jié)果列于表3－2所示。擾動作用下的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖3－2a所示 3－2 擾動作用下典型I型系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 在擾動作用下輸出變化量的象函數(shù)為，在階躍擾動下，當(dāng)，則，階躍擾動后輸出變化量的動態(tài)過程函數(shù)，式中——控制對象中小時間常數(shù)與大時間常數(shù)的比值。（2）參數(shù)和抗擾性能指標的關(guān)系 抗擾性能指標表示系統(tǒng)在擾動作用的適應(yīng)能力，是評價自動控制系統(tǒng)的一項重要指標。但不能理解為唯一的最佳參數(shù)選擇。截止頻率在表3－1 中，當(dāng)K＝，時的情況稱作“二階最佳系統(tǒng)”。176。表31 典型I型系統(tǒng)動態(tài)跟隨性能指標和頻域指標與參數(shù)的關(guān)系參數(shù)關(guān)系阻尼