【正文】 的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 　　存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 2．現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。 （6）、通信模塊 系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備的功能劃分為3 個(gè)層次:數(shù)據(jù)采集層、PLC 控制與顯示層 、數(shù)據(jù)傳輸層。2) PLC 控制與顯示層涉及PLC 控制設(shè)備ADAM25510E/ TCP 和顯示屏,ADAM25510E/ TCP通過ADAM25510 Series Utility 軟件平臺(tái)與工作主機(jī)通信,實(shí)現(xiàn)嵌入式編程。3) 數(shù)據(jù)傳輸層通過RJ245 接口,采用UDP/ IP通信協(xié)議,將PLC 采集的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。2單片機(jī)具有的特點(diǎn)（1）、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，實(shí)現(xiàn)模塊化； （2）、單片機(jī)可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小時(shí)無故障； （3）、處理功能強(qiáng)，速度快。 　　4）價(jià)格較高方案二采用PLC方式，具有系統(tǒng)構(gòu)成靈活，使用方便，編程簡(jiǎn)單，能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境但其缺點(diǎn)是存儲(chǔ)能力差，方案三采用單片機(jī)，具有經(jīng)濟(jì)，簡(jiǎn)單，易維護(hù)等特點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，方案一和方案二在控制成本，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)方面不符合任務(wù)要求，在此， 我們選擇方案三本設(shè)計(jì)的基本思路是：根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)，首先從整體上規(guī)劃好整個(gè)系統(tǒng)的功能和性能，然后再對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行劃分，將比較復(fù)雜的系統(tǒng)分解為多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，特別注意對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)與系統(tǒng)、子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的接口關(guān)系進(jìn)行精心設(shè)計(jì)以及技術(shù)指標(biāo)的合理分解。各部件或子系統(tǒng)各自完成后再進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，直到完成總體目標(biāo)。下面將具體介紹各個(gè)主要組成部分的功能、選型以及具體連接方式。它是把中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、I/O接口電路、定時(shí)/計(jì)數(shù)器以及輸入輸出適配器都集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。但存儲(chǔ)量小，輸入輸出適配器簡(jiǎn)單，功能較低。單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)是將中央處理器，隨機(jī)存儲(chǔ)器?！　纹瑱C(jī)也被稱為微控制器（Microcontroler），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中?！　≡缙诘膯纹瑱C(jī)都是8位或4位的。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。隨著INTELI960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性。它在硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、I/O端口、功率消耗及可靠性等方面均有其獨(dú)特之處，其最顯著的特長(zhǎng)之一就是具有非常有效地控制功能。單片機(jī)控制系統(tǒng)和工業(yè)對(duì)象組成，如圖31所示。硬件是指單片機(jī)本身及外圍設(shè)備實(shí)體，軟件是指單片機(jī)的程序以及過程控制的應(yīng)用程序。 單片機(jī)控制系統(tǒng)的組成51單片機(jī)是對(duì)目前所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。目前很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出，在目前乃至今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場(chǎng)。51單片機(jī)的主要功能：　8位CPU256bytes的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM) (52有384bytes的RAM)。21個(gè)專用寄存器。一個(gè)全雙工串行通信口外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為64kB。邏輯操作位尋址功能，雙列直插40PinDIP封裝。CPU：由運(yùn)算和控制邏輯組成，同時(shí)還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器。ROM：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。T/C：兩個(gè)定時(shí)/記數(shù)器，既可以工作在定時(shí)模式，也可以工作在記數(shù)模式?！　∫粋€(gè)全雙工UART(通用異步接收發(fā)送器)的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或51單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。最高振蕩頻率為12M。2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。4)可靠性高。6)容易產(chǎn)品化。故綜合考慮本系統(tǒng)決定采用Atmel公司所生產(chǎn)的MCS—51系列中的AT89C51單片機(jī)。和128字節(jié)的存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），這種器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丟失存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，并且能夠與MCS51系列的單片機(jī)兼容。單片機(jī)AT89C51的功能特性AT89C51提供以下的功能標(biāo)準(zhǔn)：4K字節(jié)閃爍存儲(chǔ)器，128字節(jié)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，32個(gè)I/O口，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，1個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，1個(gè)串行通信口，片內(nèi)震蕩器和時(shí)鐘電路。閑散方式停止中央處理器的工作，能夠允許隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。引腳描述VCC：電源電壓 GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開路雙向I/O口，即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。當(dāng)“1”被寫入P0口時(shí)，每個(gè)管腳都能夠作為高阻抗輸入端。P0口在閃爍編程時(shí)，P0口接收指令，在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令，需要接電阻。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。閃爍編程時(shí)和程序校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時(shí)，可作為輸入口。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。閃爍編程或校驗(yàn)時(shí)，P2口接收高位地址和其它控制信號(hào)。對(duì)P3口寫如“1”時(shí)，它們被內(nèi)部電阻拉到高電平并可作為輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口將用電阻輸出電流。RST：復(fù)位輸入。ALE/ ：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖時(shí)，閃爍存儲(chǔ)器編程時(shí)，這個(gè)引腳還用于輸入編程脈沖。這個(gè)位置后只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會(huì)被應(yīng)用。PSEN：程序儲(chǔ)存允許輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器讀取指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。EA/VPP：外部訪問允許。需要注意的是：如果加密位LBI被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。閃爍存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電壓VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓VPP。XTAL2：震蕩器反相放大器的輸出端。這個(gè)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)成自然震蕩器。對(duì)外接電容C1，C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。10PF，而如果使用陶瓷振蕩器建議選擇40PF177。用戶也可以采用外部時(shí)鐘。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。 內(nèi)部振蕩電路 外部振蕩電路AT89C51有兩種可用軟件編程的省電模式，它們是閑散模式和掉電工作模式。PD是掉電模式，當(dāng)PD=1時(shí)，激活掉電工作模式，單片機(jī)進(jìn)入掉電工作狀態(tài)。如需要同時(shí)進(jìn)入兩種工作模式，即PD和IDL同時(shí)為1，則先激活掉電模式。此時(shí)，片內(nèi)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。終止閑散工作模式的方法有兩種，一是任何一條被允許中斷的事件被激活，IDL被硬件清除，即刻終止閑散工作模式。二是通過硬件復(fù)位也可將閑散工作模式終止。在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容在中指掉電模式前被凍結(jié)。閑散和掉電模式外部引腳狀態(tài)。為了使單片機(jī)正常工作，被鎖存的EA電平與這個(gè)引腳當(dāng)前輯電平一致。 鍵盤設(shè)計(jì) 鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令的功能，是人工干預(yù)的主要手段。編碼鍵盤：由硬件邏輯電路完成必要的鍵識(shí)別工作與可靠性措施。這種鍵盤易于使用，但硬件比較復(fù)雜，對(duì)于主機(jī)任務(wù)繁重之情況，采用8279可編程鍵盤管理接口芯片構(gòu)成編碼式鍵盤系統(tǒng)是很實(shí)用的方案。 非編碼鍵盤：只簡(jiǎn)單地提供鍵盤的行列與矩陣，其他操作如鍵的識(shí)別，決定按鍵的讀數(shù)等僅靠軟件完成，故硬件較為簡(jiǎn)單，但占用CPU較多時(shí)間?！? 首先，確定鍵盤編碼方案：采用編碼鍵盤或非編碼鍵盤。然后，設(shè)計(jì)硬件電路。由于機(jī)械觸點(diǎn)的的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合和斷開的瞬間均有一連串的抖動(dòng)，波形如下：抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為5~10ms，這是一個(gè)很重要的參數(shù)。為了確保CPU對(duì)一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次按鍵，必須消除抖動(dòng)的影響。 這種方法只適用于鍵的數(shù)目較少的情況。通常采用軟件延時(shí)的方法：在第一次檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)10ms的子程序后，再確認(rèn)電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)真正有鍵按下，進(jìn)行相應(yīng)處理工作，消除了抖動(dòng)的影響。）。通常采取的策略：?jiǎn)捂I按下有效，多鍵同時(shí)按下無效。連擊：是一次按鍵產(chǎn)生多次擊鍵的效果。否則的話，鍵功能程序的執(zhí)行次數(shù)將是不可預(yù)知，由按鍵時(shí)間決定。連擊對(duì)于用計(jì)數(shù)法設(shè)計(jì)的多功能鍵特別有效。CPU忙于各項(xiàng)任務(wù)時(shí)，如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。 鍵盤的工作方式選取的原則是：既要保證能及時(shí)響應(yīng)按鍵的操作，又不過多的占用CPU的工作時(shí)間。在測(cè)試和使用時(shí)所供直流電源應(yīng)沒有足以影響其準(zhǔn)確度的紋波含量，交流電壓應(yīng)無瞬變過程。以下內(nèi)容將逐項(xiàng)為您解答有關(guān)晶振的相關(guān)知識(shí)。以聲卡為例。但是娛樂級(jí)聲卡為了降低成本，通常都采用SRC將輸出的采樣頻率固定在48kHz，但是SRC會(huì)對(duì)音質(zhì)帶來損害，而且現(xiàn)在的娛樂級(jí)聲卡都沒有很好地解決這個(gè)問題。這種晶體有一個(gè)很重要的特性，如果給它通電，它就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振蕩，反之，如果給它機(jī)械力，它又會(huì)產(chǎn)生電，這種特性叫機(jī)電效應(yīng)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)非常小，其振蕩頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準(zhǔn)確。他們的機(jī)電效應(yīng)是機(jī)電機(jī)電的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的諧振回路是電場(chǎng)磁場(chǎng)的不斷轉(zhuǎn)換。由于石英晶體的損耗非常小，即Q值非常高，做振蕩器用時(shí)，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振蕩，作濾波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通或帶阻曲線。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬分之五十。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（VCO）。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。 晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。 參數(shù)基本描述頻率準(zhǔn)確度在標(biāo)稱電源電壓、標(biāo)稱負(fù)載阻抗、基準(zhǔn)溫度（25℃）以及其他條件保持不變，晶體振蕩器的頻率相對(duì)與其規(guī)定標(biāo)稱值的最大允許偏差，即（fmaxfmin）/f0；溫度穩(wěn)定度其他條件保持不變，在規(guī)定溫度范圍內(nèi)晶體振蕩器輸出頻率的最大變化量相對(duì)于溫度范圍內(nèi)輸出頻率極值之和的允許頻偏值，即（fmaxfmin）/（fmax+fmin）；頻率調(diào)節(jié)范圍通過調(diào)節(jié)晶振的某可變?cè)淖冚敵鲱l率的范圍。 ①調(diào)頻頻偏：壓控晶體振蕩器控制電壓由標(biāo)稱的最大值變化到最小值時(shí)輸出頻率差。 ③調(diào)頻線性度：是一種與理想直線（最小二乘法）相比較的調(diào)制系統(tǒng)傳輸特性的量度。電壓特性其他條件保持不變，電源電壓在規(guī)定變化范圍內(nèi)晶體振蕩器輸出頻率相對(duì)于標(biāo)稱電源電壓下的輸出頻率的最大允許頻偏。諧波諧波分量功率Pi與載波功率P0之比，用dBc表示。通常用某一時(shí)間間隔內(nèi)的頻差來量度。日波動(dòng)指振蕩器經(jīng)過規(guī)定的預(yù)熱時(shí)間后，每隔一小時(shí)測(cè)量一次，連續(xù)測(cè)量24小時(shí)，將測(cè)試數(shù)據(jù)按S=（fmaxfmin）/f0式計(jì)算，得到日波動(dòng)。相位噪聲短期穩(wěn)定度的頻域量度。pound。pound。pound。晶體振蕩器也分為無源晶振和有源晶振兩種類型。無源晶振需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號(hào) 自身無法振蕩起來，所以“無源晶振”這個(gè)說法并不準(zhǔn)確；有源晶振是一個(gè)完整的諧振振蕩器。石英晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)來起振，而石英晶體諧振器是利用石英晶體和內(nèi)置IC共同作用來工作的。振蕩器比諧振器多了一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)：諧振電阻（RR），諧振器沒有電阻要求。 　　計(jì)算機(jī)都有個(gè)計(jì)時(shí)電路，盡管一般使用“時(shí)鐘”這個(gè)詞來表示這 些設(shè)備，但它們實(shí)際上并不是通常意義的時(shí)鐘，把它們稱為計(jì)時(shí)器(timer)可能更恰當(dāng)一點(diǎn)。有兩個(gè)寄存器與每個(gè)石英晶體相關(guān)聯(lián)，一個(gè)計(jì)數(shù)器(counter)和一個(gè)保持寄存器(holdingregister)。當(dāng)計(jì)數(shù)器減為0時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)中斷，計(jì)數(shù)器從保持計(jì)數(shù)器中重新裝入初始值。每次中斷稱為一個(gè)時(shí)鐘嘀嗒(clocktick)。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?，在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等 效為一個(gè)電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。晶振有一個(gè)重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。如果再考慮元件引腳的等效輸入電容，則兩個(gè)22p的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。一種是皮爾斯振蕩器配置 ，適用于晶振和陶瓷諧振槽路?；诰д衽c陶瓷諧振槽路的振蕩器通常能提供非常高的初始精度和較低的溫度系數(shù)。但其性能受環(huán)境條件和電路元件選擇的影響。在使用時(shí)，陶瓷諧振槽路和相應(yīng)的負(fù)載電容必須根據(jù)特定的邏輯系列進(jìn)行優(yōu)化。影響振蕩器工作的環(huán)境因素有：電磁干擾（EMI）、機(jī)械震動(dòng)與沖擊、濕度和溫度。上述大部分問題都可以通過使用振蕩器模塊避免。最常用的兩種類型是晶振模塊和集成RC振蕩器（硅振蕩器）。硅振蕩 器的精度要比分立RC振蕩器高，多數(shù)情況下能夠提供與陶瓷諧振