基于89C52單片機的實(shí)用八路物位測量?jì)x

　　1總體構成

　　本測量?jì)x的信號采樣通過(guò)P0口的八根輸入線(xiàn)可接受八路經(jīng)過(guò)整形后的標準TTL電平，因此可測量不同傳感器傳來(lái)的脈沖型物位采樣信號，只要在原始信號基礎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)軟件編制使脈沖計數增一，定時(shí)讀取計數和便可以換算成相應的物位情況。通過(guò)P3.3~P3.5三條線(xiàn)與串行顯示驅動(dòng)器Max7219的連接加以軟件編程可完成八位數碼管顯示驅動(dòng)，利用P1.3~P1.6四條口線(xiàn)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，可驅動(dòng)八路固態(tài)繼電器。具體組成見(jiàn)圖1。

　　2硬件線(xiàn)路設計

　　2.1　資源分配

　　AT89C52 芯片是基于MCS-51結構的高集成度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型串口和一個(gè)增/減定時(shí)器計數器，專(zhuān)門(mén)適用于控制應用。選用89C52的另外一個(gè)重要原因就是在芯片上實(shí)現了256字節的RAM，高端128字節的地址和特殊功能寄存器（SFR）的地址相同，但可以通過(guò)不同尋址方式區分，因此解決了測量?jì)x的軟件編程所用的RAM空間，不必再另外擴展隨機存儲器，節約了硬件資源。

　　2.2 串行顯示設計

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

　　圖2　主要硬件連接圖

　　2.3  軟件計數器的設計

　　在物位測量?jì)x表中，當傳感器書(shū)送來(lái)的信號為脈沖量時(shí)，通常需要通過(guò)專(zhuān)門(mén)計數器芯片如8254等來(lái)完成脈沖的計數，CPU將此變化的計數信號處理后使傳感器送來(lái)的脈沖的個(gè)數與物位信號相對應。而在本設計中，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條數據線(xiàn)，此時(shí)P0口作為數據輸入口使用。通過(guò)軟件設計，每路開(kāi)辟存貯單元（利用片內RAM），當P0口有電平跳變時(shí)，相應的計數單元計數加1，通過(guò)軟件設置定時(shí)器，當定時(shí)時(shí)間到時(shí)，讀取存儲單元數值并清零，這樣就完成了軟件計數器的功能，節約了硬件資源，降低了硬件成本。

　　3軟件設計

　　3.1　128字節內存分配

　　本測量?jì)x設計的另一大特點(diǎn)就是充分利用了128字節的片內RAM，無(wú)外部擴展存儲芯片。CPU內部地址從15H開(kāi)始算起，直到0C5H全部被開(kāi)辟作標志或存儲單元。具體分配為：15H~1CH為各路采樣時(shí)間， 09H~0FH 為各種標志位， 42H~5BH為與各路計數有關(guān)的計數存儲處理單元，5CH~63H為物位報警域值對應的計數存儲單元，64H~6FH和 3cH~3FH位報警類(lèi)別等存儲單元。通過(guò)合理分配，盡管只有128字節RAM，可以滿(mǎn)足8路物位測量的數據處理要求。

　　3.2　串行顯示子程序

　　Max7219驅動(dòng)的顯示部分程序放在DISP顯示子程序中，在程序開(kāi)始完成Max7219的初始化工作，將每次待顯示的數據放置于從20H~27H開(kāi)始的顯示緩沖區地址中，每路需要送顯時(shí)，直接調用顯示子程序即可。

　　其中顯示部分程序如下：

　　DISP:  MOV R0,#20H       ；R0指向顯示緩沖區首地址

　　       MOV R1,#01H      

　　       MOV R3,#08H

　　LOOP3: MOV a,@R0       

　 MOV R4,A         ；顯示緩沖區數據送R4

　　       MOV A,R1

　　       lCALL WRITE        ；數據鎖存到273

　　       INC R1

　　       INC R0

　　       DJNZ R3,LOOP3

　　3.3 采樣處理子程序

　　調試過(guò)的部分源代碼如下：

　　LOOP: MOV A,#0FH        ;主程序循環(huán)開(kāi)始

　　MOV P0,A          ;先查詢(xún)P0口,讀取射線(xiàn)計數

　　MOV A,P0

　　XCH A,PQ

　　XRL A,PQ

　　MOV B,A

　　JB B.0,JIA1           ；第1路有計數，跳至加1程序

　　JIA10:JB B.1,JIA2    ；第2路有計數，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路有計數，跳至加1程序

　　LJMP LOOP01      ;接著(zhù)處理鍵盤(pán)的查詢(xún)

　　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結束語(yǔ)

　　本設計的創(chuàng )新點(diǎn)在于充分利用了AT89C52的硬件資源，實(shí)現了軟件計數器，能夠對脈沖量信號所反映的物位信號通過(guò)數碼管來(lái)顯示，顯示部分的處理采用Max7219顯示驅動(dòng)器，與軟件編程相結合，大大節約了硬件資源，減少了通用的單片機擴展芯片，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節約直接硬件成本每臺約300元，投產(chǎn)后產(chǎn)生年經(jīng)濟效益約60萬(wàn)元（按每套儀表利潤0.8萬(wàn)元計）。

　　參考文獻：

　　1 吳玉平譯  MCS51微控制器系列用戶(hù)指南   電子工業(yè)出版社  1995

　　2 王建萍  Max7219串行LED顯示驅動(dòng)器及應用，電子技術(shù)應用，1996，6

　　3 劉志壯　洪添勝等  一種智能液位檢測儀的設計  微計算機信息 2007年第2-1期 P156-157

　　4 史源平 于京生等  基于工控機的多路核子秤  微計算機信息  2008年第2-1期