1 總體構(gòu)成

　　本測(cè)量?jī)x的信號(hào)采樣通過(guò)P0口的八根輸入線可接受八路經(jīng)過(guò)整形后的標(biāo)準(zhǔn)TTL電平，因此可測(cè)量不同傳感器傳來(lái)的脈沖型物位采樣信號(hào)，只要在原始信號(hào)基礎(chǔ)上加以整形處理即可，每來(lái)一個(gè)脈沖均被P0口捕捉到并可以通過(guò)軟件編制使脈沖計(jì)數(shù)增一，定時(shí)讀取計(jì)數(shù)和便可以換算成相應(yīng)的物位情況。通過(guò)P3.3~P3.5三條線與串行顯示驅(qū)動(dòng)器Max7219的連接加以軟件編程可完成八位數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)，利用P1.3~P1.6四條口線接入四個(gè)按鍵，完成按鍵操作，利用P2口作為八路輸出控制，可驅(qū)動(dòng)八路固態(tài)繼電器。具體組成見(jiàn)圖1。

　　2 硬件線路設(shè)計(jì)

　　2.1 資源分配

　　AT89C52 芯片是基于MCS-51結(jié)構(gòu)的高集成度8位微控制器，其主要特性是具有一個(gè)用于多處理器通訊的增強(qiáng)型串口和一個(gè)增/減定時(shí)器計(jì)數(shù)器，專門適用于控制應(yīng)用。選用89C52的另外一個(gè)重要原因就是在芯片上實(shí)現(xiàn)了256字節(jié)的RAM，高端128字節(jié)的地址和特殊功能寄存器(SFR)的地址相同，但可以通過(guò)不同尋址方式區(qū)分，因此解決了測(cè)量?jī)x的軟件編程所用的RAM空間，不必再另外擴(kuò)展隨機(jī)存儲(chǔ)器，節(jié)約了硬件資源。

　　2.2 串行顯示設(shè)計(jì)

　　多位LED顯示時(shí)，常將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，也可采用并行擴(kuò)展口構(gòu)成顯示電路，通常，需要擴(kuò)展器件管腳的較多，價(jià)格較高。在本測(cè)量?jī)x中,為了節(jié)約I/O口資源，采用了由Max7219芯片構(gòu)成的串行顯示方式。Max7219是串行輸入，輸出共陰極顯示驅(qū)動(dòng)電路，可直接與單片機(jī)的3條I/O線接口，特別適用于I/O口線少的系統(tǒng)，并且可以程序控制數(shù)碼管的亮度。在本設(shè)計(jì)中，采用P3.3~P3.4三條線經(jīng)74LS273鎖存后與Max7219相連接，P3.3、P3.4鎖存后分別作為7219串行數(shù)據(jù)輸入信號(hào)DIN和時(shí)鐘信號(hào) CLK，P3.5輸出口鎖存作為L(zhǎng)OAD信號(hào)。具體硬件線路圖見(jiàn)圖2。

　　圖2 主要硬件連接圖

　　2.3 軟件計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)

　　在物位測(cè)量?jī)x表中，當(dāng)傳感器書送來(lái)的信號(hào)為脈沖量時(shí)，通常需要通過(guò)專門計(jì)數(shù)器芯片如8254等來(lái)完成脈沖的計(jì)數(shù)，CPU將此變化的計(jì)數(shù)信號(hào)處理后使傳感器送來(lái)的脈沖的個(gè)數(shù)與物位信號(hào)相對(duì)應(yīng)。而在本設(shè)計(jì)中，巧妙利用了89C52的P0口資源，將脈沖量整形后直接送至P0口的8條數(shù)據(jù)線，此時(shí)P0口作為數(shù)據(jù)輸入口使用。通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，每路開辟存貯單元(利用片內(nèi)RAM)，當(dāng)P0口有電平跳變時(shí)，相應(yīng)的計(jì)數(shù)單元計(jì)數(shù)加1，通過(guò)軟件設(shè)置定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，讀取存儲(chǔ)單元數(shù)值并清零，這樣就完成了軟件計(jì)數(shù)器的功能，節(jié)約了硬件資源，降低了硬件成本。

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　3.1 128字節(jié)內(nèi)存分配

　　本測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)的另一大特點(diǎn)就是充分利用了128字節(jié)的片內(nèi)RAM，無(wú)外部擴(kuò)展存儲(chǔ)芯片。CPU內(nèi)部地址從15H開始算起，直到0C5H全部被開辟作標(biāo)志或存儲(chǔ)單元。具體分配為：15H~1CH為各路采樣時(shí)間， 09H~0FH 為各種標(biāo)志位， 42H~5BH為與各路計(jì)數(shù)有關(guān)的計(jì)數(shù)存儲(chǔ)處理單元，5CH~63H為物位報(bào)警域值對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)存儲(chǔ)單元，64H~6FH和 3cH~3FH位報(bào)警類別等存儲(chǔ)單元。通過(guò)合理分配，盡管只有128字節(jié)RAM，可以滿足8路物位測(cè)量的數(shù)據(jù)處理要求。

　　3.2 串行顯示子程序

　　Max7219驅(qū)動(dòng)的顯示部分程序放在DISP顯示子程序中，在程序開始完成Max7219的初始化工作，將每次待顯示的數(shù)據(jù)放置于從20H~27H開始的顯示緩沖區(qū)地址中，每路需要送顯時(shí)，直接調(diào)用顯示子程序即可。

　　其中顯示部分程序如下：

　　DISP: MOV R0,#20H ;R0指向顯示緩沖區(qū)首地址

　　MOV R1,#01H

　　MOV R3,#08H

　　LOOP3: MOV a,@R0

　　MOV R4,A ;顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù)送R4

　　MOV A,R1

　　lCALL WRITE ;數(shù)據(jù)鎖存到273

　　INC R1

　　INC R0

　　DJNZ R3,LOOP3

　　3.3 采樣處理子程序

　　調(diào)試過(guò)的部分源代碼如下：

　　LOOP: MOV A,#0FH ;主程序循環(huán)開始

　　MOV P0,A ;先查詢P0口,讀取射線計(jì)數(shù)

　　MOV A,P0

　　XCH A,PQ

　　XRL A,PQ

　　MOV B,A

　　JB B.0,JIA1 ;第1路有計(jì)數(shù)，跳至加1程序

　　JIA10:JB B.1,JIA2 ;第2路有計(jì)數(shù)，跳至加1程序

　　JIA20:JB B.2,JIA3 ;…..

　　JIA30:JB B.3,JIA4

　　JIA40:JB B.4,JIA5

　　JIA50:JB B.5,JIA6

　　JIA60:JB B.6,JIA7

　　JIA70:JB B.7,JIA8 ;第8路有計(jì)數(shù)，跳至加1程序

　　LJMP LOOP01 ;接著處理鍵盤的查詢

　　3.4主程序部分流程圖

　　主程序流程圖見(jiàn)圖3

　　圖3 主程序流程圖

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)在于充分利用了AT89C52的硬件資源，實(shí)現(xiàn)了軟件計(jì)數(shù)器，能夠?qū)γ}沖量信號(hào)所反映的物位信號(hào)通過(guò)數(shù)碼管來(lái)顯示，顯示部分的處理采用Max7219顯示驅(qū)動(dòng)器，與軟件編程相結(jié)合，大大節(jié)約了硬件資源，減少了通用的單片機(jī)擴(kuò)展芯片，降低了成本。本儀表投入生產(chǎn)后成本比用其它方式組成的系統(tǒng)節(jié)約直接硬件成本每臺(tái)約300元，投產(chǎn)后產(chǎn)生年經(jīng)濟(jì)效益約60萬(wàn)元(按每套儀表利潤(rùn)0.8萬(wàn)元計(jì))。

參考文獻(xiàn):

[1]. TTL datasheet http://hbjingang.com/datasheet/TTL_1174409.html.
[2]. Max7219 datasheet http://hbjingang.com/datasheet/Max7219_1019200.html.
[3]. AT89C52  datasheet http://hbjingang.com/datasheet/AT89C52+_1064535.html.
[4]. MCS-51 datasheet http://hbjingang.com/datasheet/MCS-51_477840.html.
[5]. 74LS273 datasheet http://hbjingang.com/datasheet/74LS273_588907.html.