8253在流速測(cè)量中的應(yīng)用.docx

1、8253丘弭速聘01的應(yīng)用南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院(210016)韓世進(jìn)張樂年摘要：由AT89C52和2片8253芯片及一些外國(guó)器件組成的流速測(cè)量?jī)x，實(shí)現(xiàn)8珞流速的同步測(cè)量。儀M中采用I/O口模擬8253時(shí)序?qū)崿F(xiàn)對(duì)8253的操作，并給出了8253用于亨件計(jì)敷時(shí)所存在的問題及解決方法。關(guān)綻詞：8253芯片單片機(jī)流速.測(cè)量養(yǎng)蔽P2口的高4位/選擇控制寄存器/初始值低位00屏蔽P2口的高4位選擇計(jì)數(shù)器。的寄存器初始值高位00/屏蔽P2口的高4位/選擇計(jì)致器。的寄存器8253簡(jiǎn)介8253是一種廣泛應(yīng)用的可編程定時(shí)/計(jì)致芯片，其計(jì)數(shù)頻率為02MHz,最高計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率可達(dá)2.6MHz°8253芯

2、片有3個(gè)計(jì)數(shù)器，每個(gè)計(jì)數(shù)器都由一個(gè)16位鎖存器和一個(gè)16位計(jì)數(shù)寄存器組成。每個(gè)計(jì)數(shù)器都有時(shí)鐘輸入信號(hào)CLK和門控信號(hào)GATE及一個(gè)輸出信號(hào)OUT。每個(gè)通道都有6種可編程選擇的工作方式，而每一種工作方式，都由時(shí)鐘輸入信號(hào)CLK確定計(jì)數(shù)器的遞減速率。1 系統(tǒng)概況本文所介紹的流速測(cè)量系統(tǒng)由傳感器部分和測(cè)景部分組成，主要用于水流流速的測(cè)量。2.1傳感部分傳感器部分由一個(gè)水流流速測(cè)量桿和調(diào)理電路組成。測(cè)量桿示意圖如圖1所示。測(cè)域時(shí)將測(cè)量桿的底端放入水中。測(cè)量桿的底端有一旋槳，旋槳葉片邊緣有反光面。測(cè)量桿頂端有一光源和一個(gè)光敏三極管，二者之間用不透明的隔板隔開。光源發(fā)出的光通過光纖照射到測(cè)量桿底端的旋槳上

3、。當(dāng)旋槳葉片邊緣的反光面旋轉(zhuǎn)到正對(duì)光源時(shí)便將光反射.反射光通過另一光纖照射到光敏三極管上，當(dāng)水流動(dòng)時(shí)水流推動(dòng)旋槳不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，從而引起了光敏三極管的循環(huán)導(dǎo)通、截止。通過調(diào)理電路可產(chǎn)生脈沖信號(hào)。檢測(cè)該脈沖信號(hào)，即對(duì)脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，對(duì)照脈沖信號(hào)與水流流速之間的關(guān)系便可測(cè)得水流的流速。2.2測(cè)部分測(cè)量部分為AT89C52單片機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)傳感器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)并將其轉(zhuǎn)換為流速顯示出來。為了在低成本下實(shí)現(xiàn)8路流速的同時(shí)測(cè)量，該系統(tǒng)采用了2片8253對(duì)其中的6路信號(hào)進(jìn)行測(cè)重，另2路信號(hào)分別接到AT98C52的外部中斷。和外部中斷1腳，利用外部中斷進(jìn)行測(cè)量。由于本系統(tǒng)中有鍵盤、顯示、外部PC存儲(chǔ)和串行

4、通信等功能，如采用一般的8253接法，即利用門控信號(hào)GATE控制計(jì)數(shù)器是否計(jì)數(shù)，則AT89C52的I/O口就不夠用。因此采用如圖2所示的接法，將所有門控信號(hào)GATE接到電源正極上，所有的輸出信號(hào)OUT懸空，編程時(shí)通過模擬8253的時(shí)序?qū)崿F(xiàn)對(duì)8253的操作。3軟件設(shè)計(jì)3.18253計(jì)敷本系統(tǒng)中的8253在方式0下計(jì)數(shù)，其初始化C51程序如下(只給出計(jì)數(shù)器0的初始化程序，計(jì)數(shù)器1、2的初始化程序與計(jì)數(shù)器。類似)：voidInit_82S3(unsignedcharbase)unsignedchartemp；CSO=1；CS1=1；WR=1；RD=1；Pl=0x30；WR=0；/選計(jì)敷器0,工作方式

5、0,計(jì)敗器讀/寫順序：先低位后高位，二進(jìn)制計(jì)數(shù)temp=P2；temp&=0xf0|P2=templ(base<*>3)；WR=L；CSO=1；CS1=1;Pl=0x00；WR=0;/temp=P2;temp&=0xf0;P2=templ(base)；WR=1；CSO=1,CS1=1；Pl=0x00;WR=0;temp=P2；emp&=0xf0;P2=templ(base)；WR=1；CSO=1;CSl=l;17<MAMM>2003年必94W第1路信號(hào)第2路信號(hào)15第3路信號(hào)第4路信號(hào)第5路信號(hào)第6路信晝第7路信業(yè)第8路信河17J6IFOUTOG

6、ATEO>CLKOOUTIGATE18253_1>CLK1RDWR0UT2GATE2A0CLK2AlOUTOGATEOCLKO21csokINTIINTOPIOPllP12P13P14P15P16P1719 A0Al8DO7DI6D25D34D43D52D61D7、DPI、D12、D23、D34D45D56D67D78P2=templOxOf；8253在非選中狀態(tài)RD=O；temp=P2；temp&=OxfO;/屏蔽P2口的高4位Pl=Oxff；/讀取Pl口數(shù)據(jù)時(shí)先向P1口發(fā)全1P2=templ(base+port)；選擇相應(yīng)計(jì)數(shù)寄存器VaHPlj/讀取低位數(shù)據(jù)放置在Va】

7、中10913亙1716OUTiGATE1>CLK18253_20UT2GATE2CLK2CSRDWR8DO/7DIz6D2/5D3y4D43D5y2D61D7y:21CS1,221514VCC?3119T1TOEA/VPXIX2A019 Al17I?圖28253與CPU連接原理圖系統(tǒng)中8253數(shù)據(jù)的讀取也采用了模擬8253的時(shí)序來實(shí)現(xiàn)，其C51源程序如下：unsignedintRead_8253(unsignedcharbasevunsignedcharport)/port取0、1、2,分別讀計(jì)數(shù)器0、1、2計(jì)數(shù)值(unsignedintVai;/定義8位計(jì)數(shù)返回值變最unsignedc

8、hartemp,low；CSO=1;CS1=1；WR=1；RD=1；switch(port)case0：P1=0x00；break；case1:Pl=0x40；break;case2：P1=0x80；break；WR=Ojtemp=P2；temp&=0xf0;P2=templ(base+3);WR=1；P2=templ0x0f;RD=O；temp=P2；temp&=0xf0;Pl=Oxff；/計(jì)數(shù)器。飛讀計(jì)數(shù)器1飛讀/計(jì)數(shù)器2飛讀/屏蔽P2口的高4位/選擇控制寄存器/8253在非選中狀態(tài)/屏般P2口的高4位/讀取P1口數(shù)據(jù)時(shí)先向P1口發(fā)全1P2=templ(base+port)

9、；/選擇相應(yīng)計(jì)數(shù)寄存器low=Pl；/讀取低位數(shù)據(jù)放置在變量low中RD=1；temp=P2；temp&=OxfO；一18_屏敲P2口的高4位RD=1；temp=P2；21A0/22AlZ23CSO/24CS1/2526272810113029P20P2189C52P22P23P24P25P26P27temp&=OxfO;/屏蔽P2口的高4位P2=templOxOf；/8253在非選中狀態(tài)Return(Val<<8)+low)；/將高低位組成8位并返回RXDTXDALE/FPSEN依據(jù)圖2,以上源程序中對(duì)2片8253操作時(shí)應(yīng)帶入的形式參數(shù)base分別取0x08和0x

10、04。在程序開始運(yùn)行時(shí)初始化8253,計(jì)數(shù)開始時(shí)讀取8253中的數(shù)值，計(jì)數(shù)結(jié)束后再讀取一次，這2個(gè)數(shù)值的差值即為所計(jì)脈沖的個(gè)數(shù)。通過流速公式即可得到當(dāng)前水流的流速。3.2外部中斷計(jì)數(shù)中斷計(jì)數(shù)的原理是利用傳感器信號(hào)觸發(fā)外部中斷，每次進(jìn)入中斷后計(jì)數(shù)值增加1,其C51程序如下：/外部中斷。處理程序/voidlnt_0(void)interrupt0using1(if(bMeaSuring=l)判斷是否正在測(cè)量N+;/如正在測(cè)度則計(jì)數(shù)值增加1RESETRDw3.38253計(jì)數(shù)時(shí)出現(xiàn)的何題和解決辦法由于8253沒有自動(dòng)復(fù)位功能，所以在被寫入控制字之前各計(jì)敷器的工作方式和計(jì)數(shù)常數(shù)都是隨機(jī)的。為了有效地使8

11、253完成計(jì)數(shù)功能，必須對(duì)8253進(jìn)行初始化。但是8253芯片的缺點(diǎn)是計(jì)數(shù)常數(shù)的裝入必須嚴(yán)格地依賴于時(shí)鐘輸入，即計(jì)敷常數(shù)必須經(jīng)過時(shí)鐘輸入端的一個(gè)上升沿和緊隨其后的一個(gè)下降沿之后才能被裝入指定計(jì)數(shù)寄存器。如果不滴足這一條件則計(jì)數(shù)常數(shù)不會(huì)被裝人。在本系統(tǒng)中筆者對(duì)8253裝入的初值定為0x00,在常規(guī)程序中第一次計(jì)數(shù)的結(jié)果為：用0x00減去計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)計(jì)數(shù)寄存器中的值。這樣會(huì)帶來一個(gè)何題，即當(dāng)CLK端有脈沖輸入時(shí)計(jì)敷結(jié)果不會(huì)出錯(cuò)？而當(dāng)CLK端沒有昧沖輸<«MMJVMJV|>2003941ADjiC812隼片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換及軟件校準(zhǔn)方攜湖北荊州江漢石油學(xué)院電子與信息工程系（43402

12、3）馮金棟徐愛鈞易金生摘要：美國(guó)AD公司的一種嵌入式FlashMCU微轉(zhuǎn)換器ADpC812,并將其用于數(shù)據(jù)采集時(shí)的A/D轉(zhuǎn)換，以進(jìn)一步提高ADC梢度的一種軟件解決辦法。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集AD|iC812A/D轉(zhuǎn)換軟件校準(zhǔn)ADg,C812是美國(guó)AD公司1999年推出的新一代帶有嵌入式FlashMCU和多通道12位A/D的微轉(zhuǎn)換器，它是一種真正的單片在系統(tǒng)可編程全智能的、完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)芯片。該芯片采用先進(jìn)的混合信號(hào)處理的IC工藝，因而顯著地提高了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能、大幅度地減少了開發(fā)時(shí)間和成本，52腳LeadPlasticQuadFlat封裝，體積?。偯娣e小于15mmxl5mm）o1ADpC8

13、12芯片特性AD頭C812內(nèi)部功能框圖如圖1所示。該芯片的內(nèi)核是：增強(qiáng)型的8052,與8051兼容，額定工作頻率為12MHz（最大16MHz），有3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，32條可編程的I/O線，端口3具有高電流驅(qū)動(dòng)能力，9個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)。片內(nèi)存儲(chǔ)器有8KB片內(nèi)閃速/電擦除程序存儲(chǔ)器，640B片內(nèi)閃速/電擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，256B片內(nèi)敏據(jù)RAM。此外，還有片內(nèi)充電泵，不需要外部提供擦除/寫入電壓VPPo外部可擴(kuò)充16MB數(shù)據(jù)地址空間和64KB程序地址空間。在模擬輸入/輸出方面：片內(nèi)集成有8通道12位高精度ADC,片內(nèi)40ppm/X電壓基準(zhǔn)，采樣速率達(dá)200KSps,具有DMA控制的高速A/D

14、至RAM捕獲能力，2個(gè)12位電壓輸出D/A,具有片內(nèi)溫度傳感器。片內(nèi)還集成有UART串行接口I/O,與PC兼容的串行接口和SPI串行接口，帶有看門狗定時(shí)器和電源監(jiān)視器。MCU芯片內(nèi)核和模擬轉(zhuǎn)換器二者均有正常、空閑和掉電3種工作模式，并提供了適合于低功耗應(yīng)用的、靈活的電源管理方案。（接上頁(yè)）罕圖3計(jì)數(shù)程序流程圖入、計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，讀出的計(jì)數(shù)寄存器中的值不為原來裝入的初值，而是一個(gè)隨機(jī)數(shù)。因此計(jì)數(shù)結(jié)果必然是償誤的。為避免這一錯(cuò)誤，可按照如圖3所示的流程圖編寫計(jì)數(shù)程序（圖3中只給出了一個(gè)計(jì)數(shù)器用于計(jì)數(shù)時(shí)的處理方法，多個(gè)計(jì)數(shù)器的用法與其類似）。圖中bFlag標(biāo)志計(jì)數(shù)器在初始化后是否經(jīng)歷了一次有時(shí)鐘輸入的計(jì)數(shù)過程，因?yàn)榈谝淮斡?jì)數(shù)的