基于单片机得PID控制器设计(5)

2019-05-17 13:38

外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时,P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时,P2口线上的内容在整个运行期间不变。闪烁编程或校验时,P2口接收高位地址和其它控制信号。 P3口:

P3口是一组带有内部电阻的8位双向I/O口,P3口输出缓冲故可驱动4个TTL电路。对P3口写入“1”时,它们被内部电阻拉到高电平并可作为输入端时,被外部拉低的P3口将用电阻输出电流。

P3口除了作为一般的I/O口外,更重要的用途是它的第二功能,如下表所示: 端口引脚 第二功能 P3.0 RXD P3.1 TXD P3.2 INT0 P3.3 INT1 P3.4 T0 P3.5 T1 P3.6 WR P3.7 RD

P3 口还接收一些用于闪烁存储器编程和程序校验的控制信号。 RST:

复位输入。当震荡器工作时,RET引脚出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。

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ALE/ :

当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器,ALE以时钟震荡频率的1/16输出固定的正脉冲信号,因此它可对输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲时,闪烁存储器编程时,这个引脚还用于输入编程脉冲。如果必要,可对特殊寄存器区中的8EH单元的D0位置禁止ALE操作。这个位置后只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被应用。此外,这个引脚会微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE无效。 PSEN:

程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89C51由外部程序存储器读取指令时,每个机器周期两次PSEN 有效,即输出两个脉冲。在此期间,当访问外部数据存储器时,这两次有效的PSEN 信号不出现。 EA/VPP:

外部访问允许。欲使中央处理器仅访问外部程序存储器,EA端必须保持低电平。需要注意的是:如果加密位LBI被编程,复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平,CPU则执行内部程序存储器中的指令。闪烁存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允许电压VPP,当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。 XTAL1:震荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2:震荡器反相放大器的输出端。

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3.4.389C51单片机中的CPU结构

89C51单片机的CPU包括运算器和控制器两部分。运算器中,包括了一个8位算术/逻辑运算单元(ALU)、8位的暂存寄存器、8位的累加器、8位的寄存器、程序状态标志寄存器、十进制调整电路和布尔处理单元等。控制器中,包括了一个16位的程序计数器,由两个8位的计数器PCH和PCL组成,还包括接受指令代码的指令寄存器和进行译码的指令译码器,89C51内有片内振荡电路和定时电路。

3.4.489C51单片机的存储器

89C51单片机内采用了哈佛结构,在物理结构上分为程序存储器和数据存储器。程序存储器,用来存放编好的程序和一些固定不变的表格常数。在应用时,这些程序代码一般要永久存放在ROM中,即固化到ROM中。数据存储器RAM用来存放运算的中间结果各个数据的缓存、缓冲等。它的特点是可读写,但是断电后信息会消失。在单片机中使用的等都是半导体静态RAM。

由于89C51单片机的偏内数据存储器只有128B,往往不够用,89C51可以扩展片外数据存储器。89C51的片外数据存储器(RAM)的存储空间为64KB,地址范围为0000H-FFFFH。

外部RAM的扩展可以使用静态RAM芯片6264(8K×8),这时,89C51由P0端口分时复用提供低8位地址A0-A7和数据总线D0-D7,由P2端口提供高8位地址A8-A15。

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访问外部数据存储器时,使用专门的指令MOVX。采用寻址方式为寄存器间接寻址,数据指针寄存器(DPTR)的内容作为间接寻址的地址指针,DPTR为16位,其寻址范围为64KB。当外部扩展的数据存储器的地址小于256B时,可以使用工作寄存器中的R0和R1做间接寻址寄存器的地址指针。

DPTR数据指针寄存器是一个16位的特殊功能寄存器,它的高位字节寄存器用DPH表示(地址为83H),低位字节寄存器用DPL表示(地址为82H)。

内部数据存储器和外部数据存储器采用独立编址,这样它们的低256B地址有重叠,但是,访问这两部分RAM时所用的指令形式和寻址方式不同,访问内部RAM用MOV指令,访问外部RAM用MOVX指令。因此能保证CPU对内部、外部数据存储器的正确访问。

单片机89C51读写外部数据RAM的操作使用MOVX指令。

图3.11 6264存储器与89C51单片机的电路连接

由图3.11可见,ALE把P0端口输出的低8位地址A0-A7锁存在74L373中,P2端口的P2.0-P2.4直接输出高五位地址A8-A12,由于单片机的RD和WR分别

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与6264的输出允许OE和写信号WE相连,执行读操作指令时,RD使OE有效,6264RAM中指定地址单元的数据经DO-D7由P0口读入,执行写指令时,WR使 WE有效,由P0口提供的要写入RAM的数据经D0-D7写入6264的指定地址单元中。

3.5 A/D、D/A转换器

多路模拟开关所输出的信号是不能被单片机直接进行处理的模拟信号,需要经过A/D转换器将其转换成能够被单片机处理的数字信号。在单片机将由A/D转换器送来的信号进行系统所要的处理后,输出数字信号,此时,就需要D/A转换器,将所接收到的数字信号转换成能够调节执行器的模拟信号,来完成控制系统的功能。

在本论文中,分别选用了A/D转换器MAX187和D/A转换器MAX531

3.5.1 A/D转换器MAX187

MAX187是一个12位精度的A/D转换器(ADC),具有如下特点: (1)12位的A/D转换精度;

(2)内部采样/保持电路,采样保频率为75Hz;

(3)三线串行接口和处理器通信,并且兼容SPI、QSPI和Micro wire同步串行接口标准;

(4)低功耗,待机电流为2uA,工作电流为1.5mA; (5)小封装,8个引脚的DIP(双列直插)封装芯片。

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