农用飞机智能作业记录仪设计

1、信息工程学院 X:wenkufile_temp32021-10264d7ceb48-0ce0-451e-8c2f-f4b629c45a294e31451dfd94b538e3e8b9e4be0de55a.pdf农用飞机智能作业记录仪设计【摘要】本设计采用8031单片机为核心，设计出了用于农业飞机作业计量的智能仪器。涉及了智能仪器的结构原理、指令系统及基本配置等内容，包括：8031单片机的组成原理、ROM及RAM应用系统的扩展，8255芯片与单片机的接口技术，8255与显示器、键盘接口原理等。本次设计的智能仪器具有能实现统计飞行时间，发动机工作时的飞行面积，电子钟的显示等。具有较完善的可程控能力

2、；面板控制采用灵活的功能键和数字键；面板显示十进制数；具有数据处理能力，提高了仪器的精确度，并扩展了测量或控制能力；具有一定的可编程自动化能力，包括指令和数据存储、自校等功能。【关键词】智能仪器 单片机 存储器 芯片第 1 页 共 67 页The design of the recorder agricultural aircraft intelligent assignmentsAbstract This design uses 8031 microcontroller as the core, designed for intelligent instrument of agricultu

3、ral aircraft operating measurement. To the structure and principle of intelligent instrument, instruction system and the basic configuration of the content, including: 8031 microcontroller principle, ROM and RAM application system, and the single chip microcomputer interface technology 8255, 8255 wi

4、th the display, keyboard interface principle etc.The design of the intelligent instrument can realize the statistical work of the engine flight time, flight area, electronic clock display. It has the perfect programmable ability; the control panel with the function keys and number keys of the flexib

5、le panel display; the decimal number; a data processing capability, improves the accuracy of the instrument, and extends the measurement or control ability; have certain ability of programmable automation, including instructions and data storage, self calibration function.Key words Intellectual inst

6、rument One-chip computer Memory Chip第 1 页 共 67 页目 录第1章 引 言1第2章 农用飞机作业记录仪技术要求2第3章 方案论证43.1设计依据43.2电路的总体结构设计43.3专用的工作程序设计考虑43.4农用飞机智能计量仪键盘设置及操作面板设计说明53.5技术关键及设计思想6第4章 硬件设计74.1电源设计74.2专用微机74.3单片机的复位状态及复位电路114.4定时器/计数器124.5中断系统154.6其他芯片164.7显示设备20第5章 软件设计225.1软件设计的总体思想225.2地址分配225.4电子钟程序框图335.5其他程序框图355

7、.6应用系统的调试36结束语38参考文献39附录I：源程序清单40第 1 页 共 67 页第1章 引 言随着全球信息产业技术的持续高速增长，信息技术各个领域不断突破，信息化社会已然形成。在现代信息技术中，电子计算机是一种对信息加工处理的机器，它具有记忆、判断和运算能力，能仿效人类的思维活动，代替人的脑力劳动，并对生产过程实施某种控制等等。随着计算机技术的发展和微型化，70年代初诞生了一代新型的电子计算机微型电子计算机。它利用大规模集成地电路技术把计算机的中央处理器单元即计算机的运算器和控制器集成在一个芯片上就被称为微处理器。人们又把微处理器配以一定容量的ROM和RAM以及I/O设备和I/O接口

8、、定时器等电路集成在一块芯片上，这就构成了单片微型计算机，简称单片机。随着电子技术的各个领域的迅速发展，特别是随大规模集成电路产生而出现的微型计算机，给人类生活带来了根本的改变。如果说微型计算机的出现使现代科学研究得到了质的飞跃，那么可以毫不夸张的说，单片机技术的出现则是给现代工业测控领域带来了一次性的技术革命。目前单片机的推广和应用引起了各行各业的广泛关注，它的特点是功能强、体积小、价格低、稳定型可靠等优点。目前，在计算机外围设备、通讯智能仪器、过程控制、家用电器等方面获得广泛应用。目前，仪器仪表正朝着高参数、高精度、高分辨率和多功能、智能化发展快速前进的强有力的手段。可以说先进仪器仪表的标

9、志就是与单片机或微机的联用。而且单片机技术的开发和应用水平已逐步成为一个国家的工业发展水平的标志之一。农用飞机播种自动智能计量仪就是利用单片机控制，准确的计量农用飞机播种时间及面积的一种新型仪器。长期以来，在农用飞机作业过程中，由于对其工作的诸多参数，如飞行时间、发动机工作时间等只能进行认为地估算，然后，通过计算核算出作业面积。这就难免不准确，而在地方用户与机场之间产生矛盾。农用飞机作业智能仪正是为了有效解决这个问题而设计的。该智能仪可以对农用飞机工作过程中的各种时间及面积参数进行自动记录、计算、存储、显示、打印，具有操作简便、反应速度快、计时准确、适应性强等特点。第 1 页 共 63 页第2

10、章 农用飞机作业记录仪技术要求1 该纪录仪应具有显示和打印两种功能因某种原因使一种功能实效时，不影响另一种功能的正常发挥。2 每架次作业后显示和打印内容要求架次的概念：从发动机开始工作到停止工作为一个架次。其中，一个架次可能有几个起落显示内容:需要时可显示1）架次顺序号2）飞行起止时刻（北京时间）3）飞行时间（小时，分，秒，且时间为绝对时间）3）飞行时间（小时，分，秒，且时间为绝对时间）4）喷洒时间（小时，分，秒，且时间为绝对时间）打印内容：1）架次序号2）飞机起止时刻（北京时间）3）飞行时间（小时，分，秒，且时间为绝对时间）4）喷洒时间（小时，分，秒，且时间为绝对时间）3 累计显示和打印内容

11、要求显示内容：1)总架次2)飞行总时间打印内容：1)年月日2)总架次3）发动机工作总时间4）飞行总时间5）发动机地面工作总时间6）作业面积理论（公顷数、保留小数点后一位）4 播种幅宽可任意选择5 本纪录仪没有无效架次起落时间清除键。在去掉起落时间时，该无效架次的顺序及发动机工作时间应保留6 故障显示显示部分或打印部分出现故障时，应分别该出警告信号。工作正常绿灯亮，有故障时红灯亮。第3章 方案论证3.1设计依据根据国家民航总局科教司科教处，专业司农业出1989年10月14日及1989年11月13日审定的农业飞机作业量纪录仪主要技术要求进行计量仪的电路设计的。3.2电路的总体结构设计方案1：该计量

12、仪采用MCS-51单片机中的8031芯片为核心，配置相应的外部程序存储器和外部数据存储器，构成专用微型计算机。其专用微型计算机系统总体结构框图如下：信号输入接口传感器626480312764显示器8255 I/O接口键盘电源图3-1系统总体结构框图该系统是一个专用微型计算机为核心，配置输入输出端口及其它外部设备（显示器、打印机、输入键盘、传感器等）其它控制电路而构成的专用微型计算机系统。该系统是一个专用微型计算机为核心，配置输入输出端口及其它外部设备（显示器、打印机、输入键盘、传感器等）其它控制电路而构成的专用微型计算机系统。该系统是一个专用微型计算机为核心，配置输入输出端口及其它外部设备（显

13、示器、打印机、输入键盘、传感器等）其它控制电路而构成的专用微型计算机系统。3.3专用的工作程序设计考虑为配合硬件电路完成规定的计划，其工作程序包括以下主要部分：1、由于专用微机首先应是一个时间的计测装置，因而软件应保证微机的计时及校时功能，因而应编制计时程序及校时程序。2、由于操作人员通过键盘进行各种工作状态下的常数设定及对只能仪器发出各种工作命令，因而需设置键盘扫描及键处理程序，以实现操作人员对机器工作状态的干预。3、实现对各种作业参数的计测，微机应循环检查传感器所处的工作状态。并根据传感器的状态，进行不同的处理。因而应设计出传感器的状态及处理程序。4、由于采集的只是原始数据，不能直接用于显

14、示输出和打印输出，为将其原始数据变换为能用于显示及打印输出的数据，需设置数据运算及数据处理程序。5、为时输入的数据和计测的结果通过显示输出及打印输出。因而应设置显示及控制打印程序。6、设置打印字符的代码字库。7、设置各命令键的执行程序。3.4农用飞机智能计量仪键盘设置及操作面板设计说明1 程序运行状态指示：绿灯显示程序运行状态亮时表示正常，灭时表示故障。2 电源指示：仪器正常供电时，电源指示灯亮。3 功能及时间、记录参数的显示。秒分时幅宽架次16LCD平时显示北京时间 时、分、秒当输入相应的参数时可显示：发动机工作时间飞行时间 播撒时间 播撒面积78LCD输入幅宽显示及参数代码910显示架次序

15、号图3-2功能及时间、记录参数的显示4 八个功能键：分别为架次、校时、参数、幅宽、显示、键操作过程：每日使用前可先校时键，其功能是校准月、日、时、分、秒，北京时间，按一次时109LCD显示“XX”再按、出现月份值；按2次，使87LCD显示“XX”一任意值，再按、出现日值，按3次，再按、键使56LCD显示值，按4次，再按、使34LCD显示分值，按5次，再按、，使12LCD显示秒值。按幅宽键，再按、，可在78LCD上显示播撒的幅宽值，同理可在910LCD上显示架次值。3.5技术关键及设计思想该项目的技术关键是提高只能仪器的稳定性和可靠性,设计思想和所采用的技术措施如下：采用8031单片机组成的系统

16、，EPROM采用低功耗片子，以减轻电源负担。电路尽可能采用工业品级的芯片，提高工作可靠性。主机电源采用单片开关集成稳压器和大容量可充电电池并联供电。优化设计主机硬件电路，尽量减少元件。第4章 硬件设计本设计以MCS51单片机系列中的8031为核心，用CTC计时，通过可编程接口8255连接显示设备及输入设备。其他元器件还包括，数据存储器使用8位8K的6264；程序存储器选用8位8K的EPROM2764。4.1电源设计整机电源的质量直接影响到智能仪器的性能，由于该智能仪器是一个单片机的微机系统，所以供电为5V，而飞机内的电源为27V左右。因此要将27V变为5V，从效率和体积考虑，本系统可以运用集成

17、开关型电源模块。直流交流直流变换方案。另外，为了保证飞机着陆后（机内电源关闭），系统仍然工作，又可以采用可充电电池供电。具体框图如下：图4-1可充电电池框图4.2专用微机专用微机以MCS51单片机系列中的8031为核心，它主要由8个部件组成，分别是：a）1个8位的中央处理器。b）128字节的数据存储器（RAM）。c）32条I/O线（4个8位口，P0,P1,P2,P3）。d）2个定时器/计数器。e）1个具有5个中断源，2个优先级的中断嵌套结构。f）用于多处理机通讯，I/O扩展的串行口。g）特殊功能寄存器。h）一个片内振荡器和时钟电路。其总体结构框图为：图4-2 51单片机内部总体结构框图4.2.

18、1 中央处理器中央处理器是单片机内部的核心部件，他决定了单片机的主要功能特性。它主要由运算部件和控制部件构成。1运算部件：包括算术、逻辑部件ALU、布尔处理器、累加器Acc、寄存器B、暂存器TMP1、和TMP2、程序状态字寄存器PSW以及十进制调整电路等。运算部件的功能是实现数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传送操作。2控制部件：控制部件是单片机的神经中枢，它包括时钟电路、复位电路、指令寄存器、译码器以及信息传送控制部件。它以主振频率为基准发出CPU的时序，对指令进行译码，然后发出各种控制信号，完成一系列定时控制的微操作，用来控制单片机各部分的运行。其中有一些控制信号线能简化应用系统外围控制

19、逻辑，如控制地址锁存的地址锁存信号ALE，控制片外程序存储器运行的片内外存储器选择信号EA，以及片外取址信号PSEN。4.2.2 振荡电路、时钟电路和CPU时序振荡电路和单片机内部的时钟电路一起构成了单片机的时钟方式，根据硬件电路的不同，连接方式分为内部时钟方式和外部时钟方式。同时，振荡周期和时钟周期又决定了CPU的时序。1 振荡电路与时钟电路MCS51单片机芯片内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体或陶瓷谐振器一起构成一个自激振荡器。这种接法也就是MCS51单片机的内部时钟方式。图4-3 HMO

20、S型MCS51单片机片内振荡器图4-4 片内振荡器的等效电路和外接元件其中外接晶体以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中，这时内部振荡器便自激振荡。外接晶体时，C1和C2值常选择为30pF左右；外接陶瓷谐振器时，C1和C2的典型值约为47pF。我们也可以采用外部振荡器，这也就是MCS51单片机的外部时钟方式。其中引脚XTAL2就是内部时钟发生器的输入端。因此，对于HMOS型的芯片只需将外部振荡器的信号接至引脚XTAL2，而把内部反相放大器的输入端XTAL1引脚接地。通常接的外部信号一般为频率低于12MHz的方波信号。另外，由于XTAL2端的逻辑电平不是TTL的，故最好接上一

21、个上拉电阻。2 CPU时序一条指令可以分解为若干基本的微操作，而这些微操作所对应的脉冲信号，在时间上有严格的先后次序，即时序。1）振荡周期：是指为单片机提供定时信号的振荡源的周期。2）时钟周期：又称状态周期或S周期。因为时钟发生器就是上述的2分频触发器，所以它是振荡周期的两倍，时钟周期被分为2个节拍，P1和P2节拍。在每个时钟的前半周期，P1信号有效，这时通常完成算术逻辑操作；在每个时钟的后半周期，P2信号有效，内部寄存器与寄存器间的传输一般在此状态发生。3）机器周期：一个机器周期由6个状态（12个振荡脉冲）组成，即6个时钟周期，12个振荡周期。每个节拍持续一个振荡周期，每个状态持续2个振荡周

22、期。可以用机器周期把一条指令划分为若干个阶段，每个机器周期完成某些规定操作。4）指令周期：是执行一条指令所占用的全部时间，一个指令周期通常含有14个机器周期。若外接晶振为12MHz时，MCS51单片机的四个周期具体值为：振荡周期1/12s时钟周期1/6s机器周期1s指令周期14s在MCS51的指令系统中，指令长度为13字节，除MUL（乘法）和DIV（除法）指令外，单字节和双字节指令都可能是单周期和双周期的，3字节指令都是双周期的，乘法指令为4周期指令。所以用12MHz的晶振，则指令执行时间分别为1s，2s和4s。可以以XTAL2（18脚）端出现的振荡器信号和芯片ALE（30脚）端的信号作为参考

23、。ALE信号为MCS51单片机扩展系统的外部存储器地址低8位的锁存信号，在访问程序存储器的机器周期内ALE信号2次有效。在访问外部数据存储器的机器周期内，ALE信号一次有效。因此ALE的频率是不稳定的。所以，把ALE引脚作为时钟输出时，在CPU执行MOVX指令时，会丢失一个周期。3 时钟信号的输出在系统中，单片机管脚的时钟输出有两个途径：一个是上面提到的ALE引脚的输出；另一个就是振荡晶体引脚信号经放大后输出。如图：图4-5 时钟信号的输出4.3单片机的复位状态及复位电路4.3.1 复位状态单片机的复位都是靠外部电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的RST引脚上出现24个时钟振荡脉冲以上

24、的高电平，单片机便实现初始化状态复位。为了保证应用系统可靠的复位，在设计复位电路时，通常使RST引脚保持10ms以上的高电平。只要RST保持高电平，则MCS51单片机就循环复位；当RST从高电平变为低电平以后，MCS51单片机就从0000H地址开始执行程序。在复位有效期间，ALE、PSEN引脚输出高电平。复位以后单片机的初始复位状态如下表。表4-1 复位以后单片机的初始复位状态专用寄存器复位状态专用寄存器复位状态PC0000HTMOD00HAcc00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0P3FFHSCON00HIPX

25、XX 0000BSBUFXXXX XXXXBIE0XX0 0000BPCON0XXX 0000B复位后，P0口P3口输出高电平，且使这些准双向口皆处于输入状态，并且将07H写入栈指针SP（即设定堆栈底为07H），同时，将程序计数器PC和其余的特殊功能寄存器清零（不定的位除外）。但复位不影响单片机内部的RAM状态。4.3.2 复位电路HMOS型MCS51单片机内部复位结构如图：图4-6 单片机内部复位原理图复位引脚RST、VPD通过一个斯密特触发器与内部复位电路相连。MCS51单片机通常都采用上电自动复位和开关复位二种方式。复位电路的核心就是必须保证RST引脚上出现10ms稳定的高电平。因此，无

26、论简单还是复杂的复位电路，都是为了保证这个10ms以上的稳定的高电平。图4-7 两种复位电路在通电瞬间，在RC电路充电过程中，RST端出现正脉冲，从而使单片机复位。在实际应用系统中，为了保证复位电路可靠的工作，常将RC电路接斯密特电路后再接入单片机复位端和外围电路复位端。这特别适合于应用现场干扰大、电压波动大的工作环境。并且，当系统有多个复位端时，能保证可靠地同步复位。4.4定时器/计数器MCS51单片机内部设置两个16位可编程的定时器/计数器T0和T1，它们具有计数器方式和定时器方式两种工作方式以及4种工作模式。其控制字均在相应的特殊功能寄存器中，通过对控制寄存器的编程，用户可以方便的选择适

27、当的工作模式。对每个定时器/计数器（T0和T1），在特殊功能寄存器TMOD中都有一控制位，它选择T0或T1为定时器还是计数器。MCS51单片机的微处理器和T0及T1的关系，如图：图4-8单片机内部定时/计数器原理框图定时/计数器T0由TH0、TL0构成，T1由TH1、TL1构成。TMOD用于控制和确定各定时器/计数器的功能和工作模式。TCON用于控制定时器/计数器T0、T1的启动和停止计数，同时包含定时/计数器的状态。他们属于特殊功能寄存器。这些寄存器的内容靠软件设置。系统复位时，寄存器的所有位都被清零。4.4.1 工作方式控制寄存器TMODTMOD用于控制定时器/计数器的工作模式，其格式如下

28、所示：D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0低4位为定时器T0的方式控制字段，高4位为定时器T1的方式控制字段。1）工作方式选择位M1M0定时器的工作方式由M1M0二位状态确定，对应关系如下：M1M0功能说明00方式 0，为 13位的定时器/计数器01方式 1，为 16位的定时器/计数器（本设计采用）10方式 2，为常数自动重新装入的 8位定时器/计数器11仅适用于 T0，分为两个 8位计数器，对 T1停止计数方式1：当M1M0为01时，定时器/计数器工作于模式1，这时定时器/计数器的等效电路如下图。图4-9 定时器/计数器的等效电路图模式1为16位的计数

29、器，由THX作为高8位和TLX作为低8位构成（X=0,1）TLX溢出向THX进位，THX计数器溢出置位TCON中的溢出标志位TFX（X=0,1）2）定时器和外部计数方式选择位C/TC/T=0为定时器方式，采用晶振脉冲的12分频信号作为计数器的计数信号，亦即对机器周期进行计数。C/T=1为计数器方式，采用外部引脚（T0为P3.4，T1为P3.5）的输入脉冲作为计数脉冲。当T0（或T1）输入发生高到低的负跳变时，计数器加1，最高计数器频率为晶振频率的十四分之一。3）门控位GATEGATE为1时，定时器/计数器的计数受外部引脚输入电平的控制（INT0控制T0运行，INT1控制T1运行）；GATE为0

30、时定时器/计数器的运行不受外部输入引脚的控制。4.4.2 定时器/计数器控制寄存器TCON字节地址为88H，位地址为88H8FH，TCON的格式如下：D7D6D5D4D3D0TF1TR1TF0TR01）TCON的低4位与外部中断有关。2）TR0为定时器T0的运行控制位该位由软件置位和复位。当GATE（TMOD.3）为0时，TR0为1时允许T0计数，TR0为0时停止T0计数。当GATE（TMOD.3）为1时，仅当TR01且INT0（P3.2）输入为高电平时才允许T0计数。TR0为0或INT0输入低时都禁止T0计数。3）TF0为定时器T0的溢出标志位当T0被允许计数以后，T0从初值开始加1计数，最

31、高位产生溢出时置“1”TF0，并向CPU请求中断。当CPU响应时，由硬件清“0”TF0。TF0也可以由程序查询或清“0”。4）TR1为定时器T1的运行控制位该位由软件置位和复位。当GATE（TMOD.7）为0时，TR1为1时允许T1计数，TR1为0时禁止T1计数。当GATE（TMOD.7）为1时，TR1为1且INT1输入高电平时，才允许T1计数。TR1为0且INT1输入低电平时禁止T1计数。5）TF1为T1的溢出标志位当T1被允许计数后，T1从初值开始加1计数，最高位产生溢出时，置“1”TF1，并向CPU请求中断，当CPU响应时，由硬件清“0”TF1，TF1也可以由程序查询或清“0”。4.5中

32、断系统中断系统是为使处理机具有对外界异步事件的处理能力而设置的。当中央处理机CPU正在处理某件事的时候外界发生了紧急事件请求，要求CPU暂停当前的工作，转而去处理这个紧急事件。处理完以后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作，这样的过程称为中断。实现这种功能的部件称为中断系统，请示CPU中断的请求源称为中断源。每个中断源有一个优先级别。CPU总是先响应级别最高的中断请求。8031单片机提供5个中断源，其中两个为外部中断源，由INT0、INT1（P3.2、P3.3）输入；I/O设备中断请求信号，或掉电故障等异常事件中断请求信号都可以作为中断源连INT0、INT1。两个为片内的定时器/计数器溢出

33、时产生的中断请求（用TF0、TF1做标志）；另外一个为片内串行口产生的中断请求（TI或RI）。这些中断请求源分别由MCS51的特殊功能寄存器TCON和SCON的相应位锁存。MCS51单片机CPU对中断源的开放或屏蔽，每一个中断源是否被允许中断，是由内部的中断允许寄存器IE控制的。D7D4D3D2D1D0IEEA/ESET1EX1ET0EX0位地址AFHACHABHAAHA9HA8H1) EA为CPU的中断开放标志，EA1，CPU开放中断，EA0，CPU屏蔽所有的中断申请。2) ES为串行口中断允许位，ES1，允许串行口中断，ES0，禁止串行口中断。3) ET1为定时/计数器T1的溢出中断允许位

34、，ET11，允许T1中断，ET10，禁止T1中断。4) EX1为外部中断1中断允许位，EX11,允许外部中断1中断，EX10，禁止外部中断1中断。5) ET0为T0的溢出中断允许位，ET01允许T0中断，ET00禁止T0中断。6) EX0为外部中断0中断允许位，EX01允许中断，EX00禁止中断。MCS51有两个中断优先级，对于每一个中断请求源可编程为高优先级中断或低优先级中断，可实现二级优先级嵌套。低优先级中断可被高优先级中断所中断，反之不能。任何一种中断，一旦得到响应，不会再被它的同级中断所中断。MCS51的片内有一个优先级寄存器IP，用程序改变其内容，即可进行各种中断源中断级别的设置。D

35、4D3D2D1D0IP/PSPT1PX1PT0PX0位地址BCHBBHBAHB9HB8H1) PS：串行口中断优先级控制位。PS=1，串行口中断定义为高优先级中断；PS=0，定义为低优先级中断。2) PT1：定时器T1中断优先级控制位。PT1=1，定时器T1中断定义为高优先级中断；PT1=0，定时器T1中断定义为低优先级中断。3)PX1：外部中断1中断优先级控制位。PX1=1，外部中断1定义为高优先级中断；PX1=0，外部中断1定义为低优先级中断。4)PT0：定时器T0中断优先级控制位。PT0=1，定时器T0定义为高优先级中断；PT0=0，定时器T0定义为低优先级中断。5) PX0：外部中断0

36、中断优先级控制位。PX0=1，外部中断0定义为高优先级中断；PX0=0，外部中断0定义为低优先级中断。4.6其他芯片4.6.1 INTEL2764INTEL2764是一种5V的8KbEPROM存储器芯片，采用HMOS工艺制造，标准存取时间为250ns。其中27是系列号，64和存储容量有关。图4-10 2764存储器芯片引脚图引脚功能：1）地址输入线A12A0,2764的存储容量为8Kb故按照地址线条数存储容量的关系，共需13条地址线，编号为A12A0。2764的地址线和MCS51的P2和P0相接，用于传送单片机送来的地址编码信号，其中A12为最高位。2）数据线O7O0，双向数据线。07为最高位

37、，在正常工作时，O7O0用于传送从2764中读出的数据或程序代码，在编程方式时，用于传送需要写入的编程代码。3）控制线3条：片选输入线CE，该输入线用于控制本芯片是否工作。给CE加上一个低电平，则选本片工作。允许输入线OE，是用户控制的输入线，给OE线输入一个高TTL高电平，则数据线O7O0处于高阻状态，若加一个TTL低电平，则O7O0处于读出状态。编程输入线PGM，该输入线用于控制2764处于正常工作状态或编程/校验状态。当输入TTL高电平，则2764处于正常工作状态。当输入一个50ms宽的负脉冲，则2764引脚Vpp上的21V高电压，可以处于编程状态。4）其他引脚4条：Vcc，5V电源输入

38、线。GND，直流地线。Vpp，编程电源输入线。NC，空线。表4-2工作方式选择表工作状态CE(20)OE(22)PGM(27)Vpp(1)Vcc(8)输入端O7-O0读出VILVILVIHVccVcc输出维持VIHXXVccVcc高阻编程VILVIHVILVppVcc输入编程校验VILVILVIHVppVcc输出禁止编程VIHXXVppVcc高阻4.6.2 INTEL62646264（静态RAM），它是一种5V的8KbRAM存储芯片，采用CMOS工艺，其标准存取时间为200ns，它有28个引脚。引脚功能：1）地址线A12A0为输入地址线，用于传送CPU送来的地址，编码信号高电平表示“1”，低电

39、平表示“0”。2）数据线D7D0，双向数据线。D7为高位，D0为低位。正常工作时D7D0用来传送6264的读写数据。3）控制线4条：允许输出线OE：该输出线用于控制从6264中读出的数据是否送到数据线D7D0上，若OE为低电平，则读出的数据可以直接送到数据总线D7D0，否则，读出的数据只能达到6264的内总线。片选输入线CS1和CS2：若CS1=1和CS1=0，则本芯片被选中工作，否则，本芯片6264不被选中工作。读写命令字WE：若WE为高电平，则6264建立读出工作状态；若WE为低电平，则6264处于写入状态。4）电源线2条：Vcc为5V电源线。允许10范围波动。GND接地线。图4-11 6

40、264（静态RAM）存储芯片引脚图工作方式：6264共有五种工作方式，其中读出和写入方式是有效方式。表4-3 6264五种工作方式工作方式CS1CS2WEOE功能禁止0100不允许WE和OE同时为低电平读出0110从6264中读出数据到D7D0写入0101把D7D0数据写入6264选通0111输入高阻未选通11输出高阻4.6.3 74LS373通常，74LS373是带三态缓冲输出的D锁存器，它可以用作地址锁存器与8031相接。图4-12 74LS373锁存器从图中可以看出：当三态门的使能信号OE低电平时，三态门处于导通状态，允许1Q8Q输出OUT18，当OE端为高电平时，输出三态门断开，输出线

41、OUT18处于浮空状态。G称为数据打入线，当74LS373用作地址锁存器时，首先应使三态门的使能OE为低电平，这时，当G输入端为高电平时，锁存器输出（1Q8Q）状态相同，当G端从高电平反回到低电平（下降沿）时，输入端（1D8D）的数据锁入1Q8Q的八位锁存器中。它是带有清除端的D触发器，只有清除端为高电平时，才具有锁存功能，锁存控制端为CLK，在上升沿锁存，在做地址锁存器时，他们的锁存控制端G和STB可直接与单片机的锁存控制信号端ALE相连，在ALE下降沿令行地址锁存。4.6.4 74LS1388031为了选中唯一的某一存储单元，必须进行两种选择：一是必须选出该存储芯片，二是必须选出该存储单元

42、。因此，有线选法和全地址译码法两种选择方法来完成此功能。但对于此课题来说，它需要接多个I/O接口芯片或RAM。因此我们在此采用全地址译码法，即74LS138译码器。图4-13 74LS138译码器其逻辑符号如下表：表4-4 逻辑符号表G1G2AG2BCBAY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y01000001111111010000111111101100010111110111000111111011110010011101111100101110111111001101011111110011101111111其他状态111111114.6.5 8255引脚功能：1)RESET：复位输入线，当该输

43、入端外于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。2)CS:片选信号线，当这个输入引脚为低电平时，表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯。3)RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时，允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。4)WR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时，允许CPU将数据或控制字写入8255。5)D0D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU执行输入输出指令时，通过它实现位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。6)PA0PA7:端口A输入输出线，一个位

44、的数据输出锁存器/缓冲器，一个位的数据输入锁存器。7)PB0PB7:端口B输入输出线，一个位的I/O锁存器，一个位的输入输出缓冲器。8)PC0PC7:端口C输入输出线，一个位的数据输出锁存器/缓冲器，一个位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成个位的端口，每个位的端口包含一个位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。9)A1、A0:端口地址总线，8255中有端口A、B、C和一个内部控制字寄存器，共个端口，由A0、A1输入地址信号来寻址。4.7显示设备可用LED显示器用来显示输入的数据及计算结果。但在实际应用中反映在强光下看不清楚，因此该记录仪采

45、用LCD液晶显示器。它是一种介于液体和固体之间的热力学的中间稳定相，驱动方式是交流电压驱动。图4-14 1602字符型液晶显示器实物图图4-15 1602LCD实验演示图第5章 软件设计5.1软件设计的总体思想根据设计要求及本智能仪器所需要完成的功能，可知，其软件必须包含以下五部分，主要有：1主程序2显示子程序3打印子程序4数据处理程序5电子钟子程序而这次软件设计的主要任务是电子钟程序本机的显示器LED在不要求显示架次，幅宽等所要求的内容时，平时都显示北京时间的时，分，秒。这就要求有一段比较准确的计时程序。为此，我们用CTC进行计时。且每10ms进行中断一次，进行时，分，秒处理。同时，它自身带

46、有循环显示程序，可将记得的时间存在显示缓冲器中，然后，送去显示或打印。另外，在电子钟计时程序中，我们还插入了一段查询程序，即每一秒对传感器送来的信号进行一次查询。若其中某一个传感器信号电平为高，则对相应单元加一。从而我们可以得到相应的三个绝对时间。即飞行绝对时间，发动机工作总时间和播撒总时间，由于每秒查询一次，累加一次，因此，最后所得到的时间显示方式为秒。5.2地址分配5.2.1 资源配置MCS-51的存储器可分为以下几类：1.程序存储器2.数据存储器3.特殊功能寄存器MCS-51单片机的存储器、特殊功能寄存器（SFR）及位地址空间的结构如图所示:图5-1 MCS-51的存储器一、程序存储器结

47、构和运行操作程序存储器的结构如图（A）所示。程序存储器用于存放编号的程序和表格，它以程序计数器PC作地址指针，由于MCS-51单片机的程序计数器为16位，因此，可寻址的地址空间为64K字节。对于片内无ROM的单片机8031构成应用系统时，必须使EA非为0,程序存储器只能外部扩展。二、数据存储器的结构和运行操作RAM分为片内RAM和片外RAM。片外RAM的容量较大，通常用来存放批量大的数据；片内RAM容量较小，应尽量重复使用，比如数据暂存区与显示、打印缓冲区重叠。MCS-51单片机内部有128个字节的数据存储器，内部编址为00H-7FH。这128个单元的功能并不完全相同，分配时应注意发挥各自的特

48、点，做到物尽其用。00-0FH这32个字节可以作为工作寄存器组，在工作寄存器的8个单元中，RO和R1具有指针功能，是编程的重要角色，应充分发挥起作用。系统上电复位时，置PSW=00H,SP=07H,则RS1(PSW,4),RS0(PSW,3)位均为0，CPU自动选择工作寄存器组0作为当前工作寄存器，而工作寄存器组1为堆栈，并向工作寄存器2、3延伸。例如，此时当CPU执行诸如MOVR1,#2FH指令时，R1既是指01H单元。若在中断服务程序中，也要使用R1寄存器且不将原来的数据冲掉，则可在主程序中线将堆栈空间设置在其它位置，然后再进入中断服务程序后选择工作寄存器组1、2或3，这时若在执行诸如MO

49、VR1,#00H就不会冲掉R1(01H单元)中原来的内容，应为这是R1的地址已改变为09H、11H或19H。在中断服务程序结束时，可重新选择工作寄存器组0，而安排定时器溢出中断、外部中断。串行口中断使工作寄存器组1、2或3，这是应用程序的结构如下：ORG0000HAJMPMAINORG0003HLJMPINT0ORG000BHMAIN：MOVSP,#60H；设置堆栈区INT0:PUSHPSW；保护PSWSETBRS0；选择工作寄存器组1CLRRS1MOVR1,#00H；(09H)=00HPHSHPSW；恢复PSW且选择工作寄存器组RETI；中断返回CTC0:PUSHPSW；保护PSWCLRRS

50、0；选择工作寄存组2SETBRS1；MONR1,#01H；(11H)=01HPUSHPSW；恢复PSW且选择工作寄存器组0RETI；中断返回20H-2FH这16个字节具有位寻址功能，可用来存放各种软件标志、逻辑变量、位输入信息、位输出信息副本、状态变量、逻辑运算的中间结果等。当这些项目全部安排好后，保留一两个字节备用，剩下的单元可改作其他用途。其结构如图所示2FH 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 782EH 77 76 75 74 73 72 71 702DH 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 682CH 67 66 65 64 63 62 61 602BH 5F 5E 5D

51、 5C 5B 5A 59 582AH 57 56 55 54 53 52 51 5029H 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 4828H 47 46 45 44 43 42 41 4027H 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 3826H 37 36 35 34 33 32 31 3025H 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 2824H 27 26 25 24 23 22 21 2023H 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 1822H 17 16 15 14 13 12 11 1021H 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 0820H 07 06 05 04

52、 03 02 01 0030H-7FH为一般通用寄存器，只能存入整个字节信息，通常用来存放各种参数、指针、中间结果，或用作数据缓冲区。此外，也常将堆栈安放在片内RAM的高端，如60-7FH；设置堆栈区时应事先估算出子程序和中断嵌套的级数以及程序堆栈操作指令使用情况，其大小应留有余量。当系统中扩展了RAM,应把使用频率最高的数据缓冲区安排在片内RAM中，以提高处理速度。如果将系统的各种开销安排后所剩单元很少，这往往不是好兆头，应该留有足够的余地，以便将来扩充。EPROM/ROM,RAM资源规划好后，应列出一张资源的详细分配清单，作为编程依据。三、特殊功能寄存器（SFR）及其操作特殊功能寄存器是用来对片内各功能模块进行管理、控制、监视的控制寄存器