【正文】 器 F0H F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 B E0H E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 A D0H D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PSW B8H BC PS BB PT1 BA PX1 B9 PT0 B8 PX0 IP B0H B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 P3 A8H AF EA AC ES AB ET1 AA EX1 A9 ET0 A8 EX0 IE A0H A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 P2 98H 9F SM0 9E SM1 9D SM2 9C REN 9B TB8 9A RB8 99 TI 98 RI SCON 90H 97 96 95 94 93 92 91 90 P1 88H 8F TF1 8E TR1 8D TF0 8C TR0 8B IE1 8A IT1 89 IE0 88 IT0 TCON 80H 87 86 85 84 83 82 81 80 P0 中斷 外部中斷 INT0 和 INT1 可根據寄存器 TCON 中的 IT0和 IT1 位狀態(tài)分別設置為電平或者邊沿觸發(fā)實際產生的中斷標志是 TCON中的位 IE0 和 IE1當產生外部中斷時如果是邊沿觸發(fā)進入中斷服務程序后由硬件清除中斷標志位如果中斷是電平觸發(fā)由外部請求源而不是由片內硬件控制請求標志定時器 0和定時器 1中斷由 TF0 和 TF1 產生 當產生定時器中斷時進入中斷服務程序后由片內硬件清除標志位 串口中斷由 RI和 TI產生進入中斷服務程序后這些標志均不能被硬件清除實際上中斷服務程序通常需要確定是由 RI還是 TI產生的中斷然后由軟件清除中斷標志 所以這些產生中斷的位都可通過軟件置位或清零與通過硬件 置位或清零的效果相同簡而言之中斷可由軟件產生推遲或取消每個中斷源可通過置位或清零寄存器 IE 中的相應位分別使能或禁止 IE中還包含一個全局禁止位 EA可以立即禁止所有的中斷 1 中斷優(yōu)先級結構 每個中斷源都可通過編程中斷優(yōu)先級寄存器 IP 和 IPH 單獨設置優(yōu)先級一個中斷服務程序可響應更高級的中斷但不能響應同優(yōu)先級或低級中斷最高級中斷服務程序不響應其它任何中斷如果兩個不同中斷優(yōu)先級的中斷源同時申請中斷時響應較高優(yōu)先級的中斷申請如果 2 個同優(yōu)先級的中斷源同時申請中斷內部查詢順序將確定首先響應哪一個中斷請求 查詢順序如 下所示 中斷源 同級優(yōu)先級 ① IE0 外部中斷 0 最高 ② TF0 定時器 0 ③ IE1 外部中斷 1 ④ TF1 定時器 1 ⑤ RITI UART ⑥ TF2EXF2 定時器 2 最低 注同級優(yōu)先級只用來處理相同優(yōu)先級別中斷源同時申請中斷的情況 IP和 IPH寄存器中包含了一些無效位由于這些位可能用于其它 80C51 系列產品中用戶軟件不應將這些位寫入 1 2 中斷的處理 中斷標志在每個機器周期的 S5P2 時 采樣在下一個機器周期查詢該采樣如果在 S5P2 周期時有一個標志置位查詢周期將發(fā)現它然后中斷系統(tǒng)產生一個LCALL 調用對應的服務程序由硬件產生的 LCALL 在下面任意一種情況下都會推遲執(zhí)行 ① 同級或更高級的中斷已在處理中 ② 當前的周期不是正在執(zhí)行指令的最后一個周期 ③ 正在處理的指令是 RETI 或任何寫 IE 或 IP 寄存器的指令 條件 2確保正在處理的指令在進入任何中斷服務程序前可以執(zhí)行完畢條件 3確保了如果正在處理的指令是 RETI 或任何訪問 IE或 IP寄存器的指令那么在進入任何中斷服務程序 之前至少再執(zhí)行一條指令 查詢周期在每個機器周期都會重復所查詢的值是在前一個機器周期的 S5P2出現的值需要注意的是如果一個中斷標志位有效但仍然沒有被響應是因為出現上面所述的情況如果當阻礙的條件撤除時中斷標志不再有效中斷將不再響應換句話說實際上如果中斷標志有效時沒有響應中斷之后將不再被記憶每次查詢周期都會更新中斷標志 3 外部中斷 外部中斷源可配置為電平觸發(fā)或邊沿觸發(fā)通過將寄存器 TCON 中的位 IT1 或IT0 置位或清零實現如果 ITx 0 外部中斷 x 通過 INTx 腳的低電平觸發(fā)如果 ITx 1外部中斷 x 為邊沿觸發(fā)該模 式下對 INTx 腳連續(xù)采樣如果在一個周期為高電平而下一個周期為低電平中斷請求標志 IEx 將置位然后通過 IEx 請求中斷 由于外部中斷腳每個機器周期采樣一次輸入高或低應當保持至少 12 個振蕩周期以確保能夠采樣到如果外部中斷為邊沿觸發(fā)外部中斷源應當將中斷腳至少保持 1 個機器周期高電平然后至少保持 1 個機器周期低電平這樣就確保了邊沿能夠被檢測到以使 IEx 置位當調用中斷服務程序后 CPU自動將 IEx 清零如果外部中斷為電平觸發(fā)外部中斷源必須一直保持請求有效直到產生所請求的中斷然后在中斷程序結束之前撤除請求否則將產生另一 次中斷 4 響應時間 INT0 和 INT1 電平在每個機器周期的 S5P2 取反并鎖存到 IE0和 IE1 在下個周期之前該值不會被電路查詢如果請求有效且應答的條件正確下個執(zhí)行的指令就是硬件子程序調用請求中斷 CALL 指令本身占用兩個周期因此從中斷請求有效到開始執(zhí)行中斷服務程序的第一條指令需要至少 3 個完整的機器周期 芯片擦除 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成此外 AT89C51 設有穩(wěn)態(tài)邏輯可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯支持兩種軟件可選的掉 電模式在閑置模式下 CPU 停止工作但RAM定時器計數器串口和中斷系統(tǒng)仍在工作在掉電模式下保存 RAM的內容并且凍結振蕩器禁止所用其他芯片功能直到下一個硬件復位為止 結構特點 18 位 CPU 2 片內振蕩器和時鐘電路 332 根 IO 線 4 外部存貯器尋址范圍 ROMRAM64K 52 個 16 位的定時器計數器 65 個中斷源兩個中斷優(yōu)先級 7 全雙工串行口 8 布爾處理器 33 AD 轉換電路 電壓是模擬量而數碼管顯示需要的是數字量故需要采用 AD 轉換模擬信號為數字信號供數碼管顯示出來可供選擇的芯片有 ADC0809ADC574 和 TLC2543 等等 由于要求測量精度在 1 因此須選用 12 位精度的 AD 轉換器且可直接驅動 LED顯示器工作 0809 為 8 位精度故不能采用而綜合性價比 TLC2543 就成為了本次設計的首選 被測量模擬量變?yōu)閿底至恐蟛⒉荒芡ㄟ^數碼管直接顯示出來而需要單片機加以處理形成段碼才能顯示出來而且 AD 電路的時鐘與輸入輸出都需要單片機與其對接予以控制故選擇含有內部閃存的 89C51 完成此工作該芯片無論從性能還是價格上都是非常合適的數字信號轉換為段碼并顯示出來需要有程序和其它接口電路配合在程序上 AD 采集程序采用多次取值并求和求平均的 方法得出雙字節(jié)數據然后通過雙字節(jié)轉換 BCD碼子程序得出 BCD碼硬件顯示上選用動態(tài)掃描法即數碼管位選端連入單片機的某一組 IO口片選端連入另一組 IO口配合顯示子程序實現顯示此外主程序和其它程序用中斷方式進行組合 由于單片機各個 IO 口的驅動能力有限故應設計驅動電路本設計中的驅動電路主要與顯示部分有關數碼管的片選端需要連接上拉電阻和三極管以增強驅動能力位選端也選擇連接上拉電阻以增強驅動能力 TLC2543是 TI公司的 12位串行模數轉換器使用開關電容逐次逼近級數完成AD 轉換過程由于是串行輸入結構能夠節(jié)省 51 系列單片機 IO 資源且價格適中分辨率較高因此在儀器儀表中有較為廣泛的應用 TLC2543 的特點 112 位分辯率 AD 轉換器 2 在工作溫度范圍內 10μ s 轉換時間 311 個模擬輸入通道 43 路內置自測試方式 5 采樣率為 66kbps 6 線性誤差177。 1LSB 7 有轉換結束輸出 EOC 8 具有單雙極性輸出 9 可編程的 MSB 或 LSB 前導 10 可編程的輸出數據長度引腳號 名稱 IO 說明 1 ～ 91112 AIN0～ AIN10 I 模擬量輸入端 11 路輸入信號由內部多路器選通對于41MHz 的 IOCLOCK 驅動源阻抗必須小于或等于 50Ω而且用 60pF 電容來限制模擬輸入電壓的斜率 15 I 片選端在端由高變低時內部計數器復位由低變高時在設定時間內禁止 DATAINPUT 和 IO CLOCK 17 DATAINPUT I 串行數據輸入端由 4 位的串行地址輸入來選擇模擬量輸入通道 16 DATA OUT O AD 轉換結果的三態(tài)串行輸出端為高時處于高阻抗狀態(tài)為低時處于激活狀態(tài) 19 EOC O 轉換結束端在最后的 IOCLOCK 下降沿之后 EOC 從高電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３值睫D換完成和數據準備傳輸為止 10 GND 地 GND是內部電路的地回路端 除另有說明外所有電壓測量都相對 GND 而言 18 IO CLOCK I 輸入輸出時鐘端 IOCLOCK 接收串行輸入信號并完成以下四個功能 1在 IO CLOCK 的前 8 個上升沿 8 位輸入數據存入輸入數據寄存器 2 在 IOCLOCK 的第 4個下降沿被選通的模擬輸入電壓開始向電容器充電直到 IOCLOCK的最后一個下降沿為止 3 將前一次轉換數據的其余 11 位輸出到 DATA OUT 端在 IOCLOCK 的下降沿時數據開始變化 4IOCLOCK 的最后一個下降沿將轉換的控制信號傳送到內部狀態(tài)控制位 14 REF I 正基準電壓端基準電壓的正端 通常為 V 被加到 REF最大的輸入電壓范圍由加于本端與 REF端的電壓差決定 13 REF I 負基準電壓端基準電壓的低端通常為地被加到 REF 20 V 電源 REF 接 5V 電壓 REF接地端接 P14 口 TDO 端接 P12 口 TDI 端接 P13 口 TCK 端接 P11 口 EOC 端接 P10 口 TLC2543 控制字 TLC2543 的工作過程如下首先在 812 或 16 時鐘周期里向片內控制寄存器寫入 8位的控制字控制字中的 2位決定時鐘長度在最后一個時鐘周期的下降沿啟動AD 轉換過程經過一段轉換時間在隨后的 812 或 16 個時鐘周期 里從 DATA OUT 腳讀出數據 控制字的定義見下表 32 表 32 TLC2543 控制字的定義表 功能 控制字 地址 L1 L2 LSBF BIP D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 AIN0 0 0 0 0 AIN1 0 0 0 1 AIN2 0 0 1 0 AIN3 0 0 1 1 AIN4 0 1 0 0 AIN5 0 1 0 1 AIN6 0 1 1 0 AIN7 0 1 1 1 AIN8 1 0 0 0 AIN9 1 0 0 1 AIN10 1 0 1 0 VnefVnef 2 1 1 0 0 Vnef 1 1 0 1 Vnef 1 1 1 0 軟件斷電模式 1 1 1 1 8 bits 0 1 12 bits X 0 16 bits 1 1 高位在前 0 低位在前 1 無極性輸出 0 有極性輸出 1 控制字的前 4位 D7D4 代表 11個模擬通道的地址當其為 11001110時選擇片內檢測電壓當其為 1111時為軟件選擇的斷電模式此時 AD轉換器的工作電流只有 25uA 控制字