信息技术在检测仓储害虫中的运用.doc

信息技术在检测仓储害虫中的应用Application of information technology in pest testing of stores摘 要利用信息技术采集仓储害虫的吃食和爬行声进行仓储害虫的检测预报是一种新技术。本文介绍了利用仓储害虫的吃食和爬行声进行仓储害虫检测可行性设计方案。其设计思路是对粮库和中草药仓库采集的声信号进行傅里叶频谱分析，根据声信号的强度确定害虫种群的数量：由基波频率确定害虫的种类以及成虫还是幼虫。计算机技术的应用更为仓储害虫检测技术的发展起到推动作用。关键词：信息技术 频谱分析 仓储害虫ABSTRACTAccording the sounds of pests crawling and eating ,testing pest of store by information is s kind of new technology.This paper presents its design progect to pest crawling.It determined the number pest through Fourier analysis.Then the hind of pest by basic frequency.Key Word: indexing Cam Dynamics Model前 言随着近代超大规模集成电路的出现,微处理器及其外围芯片有了迅速的发展，集成技术的最新进展之一是将CPU和外围芯片，如程序存储器，数据存储器，并行，串行I/O口，定时器/计数器，中断控制器及其它控制部件集成在一个芯片之中，制成单片计算机，而近年来推出的一些高档单片机还包括许多特殊功能单元，如A/D,D/A转换器，调制解调器，通信控制器，锁相环，DMA,浮点运算单元等，因此只要外加一些扩展电路及必要的通道接口就可以构成各种计算机应用系统，智能仪表，智能接口，功能模块等，由于单片机集许多优点于一身（例如它集成度高，高可靠性，工好笑，价格低廉，体积小，对工作环境无特殊要求和使用范围宽）得到广泛应用。此次我们的设计就是利用以8031单片机为核心一系列集成电路的微机应用系统。本次设计单片机来实现对仓储害虫的检测，分析，显示集报警等工作，利用现代科技是那些仓库里的害虫无所遁行，同时由于每年仓储害虫的危害十分严重，因此具有很高的推广和应用价值目 录 第一章 硬件系统介绍 11 概述-51 1。1 预报系统的声学原理-512 硬件电路设计-6121 主机系统芯片性能介绍-7122 前向通道部分-13123 显示部分-1413 8031定时器-22131 概述-22132 定时器的控制字-23第二章 软件系统介绍2 1 指令系统概述-242 2 中断系统概述-25221 中断源-26222 中断控制-26223 中断处理过程-2723 软件程序设计-28231 主程序-29232 T0中断服务子程序-30233 A/D转换子程序-31234 防脉冲干扰平均值滤波子程序-32235 码制转换-33236 延时子程序-34237显示子程序 - 35程序硬件原理图系统调试总结与体会参考书目 第一章 硬件系统介绍11 概述中药和粮食在储存中往往因管理不善遭受虫害，霉变等，每年造成严重的经济损失。根据全国中药材协作组织调查报告，在四百多种中药材中，发现210多种仓虫。软，硬，有毒，无毒的重要裁军收藏虫的侵害。全国每年因仓储害虫造成的中药材损失达五千万元以上。如1997年某仓库储存30万咖啡豆被田七侵蚀，损失仅按1%计算则达3000公斤，出口价格每公斤计算160元，共折合人民币48万元。根据黑龙江药材公司统计，1989年因仓虫损失达44万元。因此研制出能准确检测仓虫的仪器，已成为中药材和粮食储运系统建勤损失的当务之急。据联合国粮农组织对世界收获后粮食损失调查初步估计为1%，即使在美国，每年粮食损失也在十亿美元以上。仓储害虫是中草药和粮食存储损失的一个重要原因。如何早期发现及准确定位害虫发生的部位，已成为及时根治害虫，安全储药和储粮的重要工作内容。结合安全储药和储粮的迫切需要，我们利用信息技术和单片机系统设计了仓储害虫的预报系统。该系统具有结构简单，预报准确等优点。该系统的功能是：可以确定已发生仓储害虫的数量及危害程度；也可以对仓储害虫种群的种类进行分析和预报；并且区分发生的仓储害虫是成虫还是幼虫；该系统可以同时检测要哭的环境温度和相对湿度。 111 预报系统的声学原理仓储害虫产生的最显著的信号是其吃食声和爬行声。这已经被许多科学家得到证实。日常生活中也有许多例子可以证明利用仓储害虫声信号的可行性。在农村粮垛中因保管不善，夏季由于温度高，湿度大，极易滋生储粮害虫。有经验的老人，在环境安静时会听到在粮垛中有嘘嘘的声音，这实际上是储粮害虫的吃食声和爬行声。我们如果能将这些声信号去除噪声，提取有用的声信号，则会对检测仓储害虫提供快速准确的检测方法。仓储害虫中不同种群在粮食中吃食和爬行声的基波频率范围大致在1000-1200Hz之间。不同种群的仓储害虫声信号由不同的基波频率。我们基波频率的数值初步确定仓储害虫的种类；另外同一种群的成虫和幼虫声信号的基波频率也有明显的不同，这为我们在仓储害虫的幼虫期间进行预防提供了可靠的依据。这样就可以做到早预防早防治。检测仓储害虫声信号强度，对于确定害虫数量及危害程度是一个重要的技术指标。仓储害虫数量越多，声信号强度越大，这个道理是明显的。因次本预报系统特别对声信号强度进行监测 以便确定仓储害虫种群的数量。在适宜的条件下，仓储害虫的繁殖速度将加快，种群数量增加也快，因此声信号强度在短时间内会有明显的增加，也就是声信号强度会随时间的变化加大。因此监测声信号强度随时间的变化率是发现仓储害虫的重要指标。适宜的环境温度和相对湿度是仓储害虫的发生和繁殖的重要条件，本系统也随时监测环境温度和相对湿度这两个重要的参数。键盘12 硬件电路设计系统结构框图如图1所示CPU p08031p2INTOT1程序存储器2764显示，键盘8279锁存器数据存储器6264驱动频谱分析仪带通滤波器低噪声放大器8通道转换开关A/D0809显示图1 单片机电路框图该预报系统中选用8031作为 CPU，扩展一片 2764作为成嘘存储器，一片6264作为数据存储器，主要存储24小时采集的声信号强度，基波频率，声信号强度变化率等数据，为预报仓储害虫提供较多的参考数据。我们所研制的仓储害虫的预报系统除了单片机8031以外，还外接压电换能器，低噪声放大器，频谱分析仪，数模转换器，显示器和声光报警等外部设备。该粮虫自动监测系统是根据上述原理设计的。用采集的仓储害虫的声信号进行预报工作。在一定容积的容器里均匀的放置六个压电换能器，采集仓储害虫声信号。首先由主机发出控制信号，确定接受哪一个压电换能器采集的声信号；8031分时接受每一个压电换能器采集的仓储害虫的声信号，再将其送入低噪声放大器进行放大。实行24小时监测。然后再通过一个可变的带通滤波器除去噪声后，基本得到没有噪声的仓储害虫的声信号；再送入频谱分析仪对其进行频谱分析，确定声信号的基波频率和强度。声信号由频谱分析仪进行频谱分析后，在1秒时间内由定时器T1进行计数，获取基波频率。基波频率是粮虫监测系统的关键参数，我们可以根据基波频率的大小确定仓储害虫的种类，并且还可以根据基波频率的数值确定是成虫还是幼虫。将基波信号的幅度经过模数转换后由计算机进行分析，以便确定声信号强度，判断仓储害虫种群数量的多少等。同时监测的还有环境温度和相对湿度，在适宜仓储害虫繁殖的环境温度和相对湿度范围，更要加强检测，以便及早发现仓储害虫。121 主机系统芯片性能介绍 1 8031内部结构介绍 8031包括一个8位微处理器CPU，具有四个8位并行I/O（输入/输出）接口P0-P3，每个可以作输入，也可以作输出，两个定时/计数器都可以设置成计数方式，可以对外部事件进行计数，也可以摄制成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制，一个全双工IUART（通用异步接受发送器）的串行I/O口 ，可实现单片机与单片机或其他微机之间串行通信，五个中断的中断控制系统，具有两个中断优先级，四个用来中断控制的寄存器IE,IP,TCON(用六位)和SCON（用两位）用于控制中断类型中断的开/关和各种中断院的有限级别，每个中断源的优先级是可编程的还有片内振荡器和时钟产生电路。8031内部有128字节RAM和128字节的特殊功能寄存器（SFR）内部没有ROM,在内部RAM中开辟4个通用工作寄存器区，共32个通用寄存器，堆栈位置可编程确定，深度可达128字节，外部程序存储器寻址空间最大范围64KB。8031有40个引脚，是用HMOS工艺制造的芯片，采用双列直插式（DIP）封装。 （1） 主电源引脚Vss和VccVcc（40脚）：接+5V电源的正端。Vss（20脚）：接+5V电源的地端。（2） 外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL2（18脚）：接外部晶体和微调电容的一端。若需采用外部时钟时，该引脚输入外部时钟脉冲。检查8031振荡电路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脉冲信号输出。XTAL1（19脚）：接外部晶体和微调电容的另一端。采用外部时钟时，该引脚必须接地。（3） 控制信号引脚RST/Vpd,ALE/PROG,PSEN,EA/VppRST端/Vpd（9脚）：RST是复位信号输入端，高电平有效。当输入端保持两个机器周期（24个时钟振荡周期）的高电平时，就可以完成复位操作。此引脚的第二功能是Vpd，即备用电源输入端。当主电源Vcc发生故障，降低到低电平规定值时，将+5V电源自动接入RST端，为RAM提供备用电源，以保证存储在RAM中信息不丢失，以便复电后能继续正常运行。ALE/PROG（30脚）：地址锁存允许信号端。当CPU访问片外存储器时，ALE的输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。再CPU访问片外数据存储器时会丢失一个脉冲。平时不访问片外存储器式ALE端也以1/6的震荡频率固定输出正脉冲，因而ALE信号可以用作对外输出时钟或定时信号。此引脚第二功能对本系统没有作用。如果要看8031芯片的好坏，可以用示波器查看ALE端是否有脉冲信号输出，如果有，则说明8031基本正常。ALE端的负载驱动能力为8个LS的TTL（低功耗高速TTL）PSEN（29脚）:程序存储允许输出信号段。在访问片外程序存储器时，此端定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号。此引脚接EPROM/ROM取指期间，PSEN信号在每个机器周期中两次有效，不过在访问片外RAM时要少产生两次PSEN负脉冲信号。PSEN端同样可以驱动8个LS型的TTL。要检查8031最小系统上电后CPU能否正常到EPROM/ROM中毒取指令码，也可用示波器看PSEN端有无脉冲信号输出，如果有，说明基本上工作正常。EA/Vpp（31脚）：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。当EA引脚接低电平时，CPU只访问片内EPROM/ROM，并执行内部程序存储器中的指令，但在PC（程序计数器）的值超过0FFFH时，将自动传向执行外部程序存储器内的程序。当输入信号EA引脚接低电平时，CPU至访问外部EPROM/ROM并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否诱骗内程序存储器。在此系统中EA/Vpp接地。 （4） I/O（输入/输出）端口P0-P3 P0口（P0。0-P0。7，39-32脚）：P0口是一个漏极开路的8为准双向I/O端口。作为漏极开路的输出端口，每位能驱动8个LS型的TTL负载。当P0口作为输入口使用时，应先向锁存器（地址80H）写入全1，此时P0口的全部引脚浮空，可作为高端输入。作输入口使用时要先写1，这就是准双向的含义。在CPU访问片外存储器（8031片外EPROM/ROM）时，P0口是分时提供低8位地址和8位数据的复用总线。在此期间，P0口内部上拉电阻有效。P1口（P1。0CP1。7，1-8脚）：P1口是一个带内部上拉电阻的8为准双向I/O端口，P1口的每一位能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。P1口无输入锁存功能，所以在P1口作为输入口使用时，应先向P1口锁存器（地址90H）写入全1，此时P1口引脚由内部上拉电阻拉成高电平。P2口（P2。0-P2。7，21-28脚）：P2口是一个带内部上拉电阻的8为准双向I/O口，P2口的每一位能驱动4个LS型的TTL负载。在接诱骗外存储器或扩展I/O接口且寻址范围超过256个字节时，P2用为高8位地址总线，他送出高8位地址。P3口（P3。0-P3。7，10-17脚）：P3口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口，P3口的各位能驱动4个LS型的TTL负载。P3口与其它的I/O端口有很大的区别，它除了作为一般的准双向I/O端口外，每个引脚还可独立定义为第二功能，见下表口线替代的专用功能P3。0RSD（串行输入口）P3。1TXD（串行数出口）P3。2INT0（外部中断0）P3。3INT0（外部中断1）P3。4T0（定时器0的外部输入）P3。5T1（定时器1的外部输入）P3。6WR（外部数据存储器写选通）P3。7RD（外部数据存储器读选通）2 A/D转换芯片ADC0809性能介绍0809是多通道8位CMOS A/D转换器。芯片的主要部分是一个8位逐次比较式A/D转换器。为了能实现8路模拟信号的分时采集，片内设置了8路模拟选通开关以及相应的通道地址锁存及译码电路。转换后的数据送入三台输出数据锁存器。其最大不可调误差小于1LSB，典型时钟频率为640kHz，每通道的转换时间也需要66-73个始终脉冲，约为100/1000000s。由于ADC0809内部没有时钟电路，故事中f必须由外部提供。ADC0809的引脚及模拟通道的地址码如图3所示IN-0 mf2-1 IN-1 .IN-2 .IN-3 mf2-8IN-4IN-5 EOCIN-6 ADDC-AIN-7 ADDC-A ADDC-C ALEMf(-) ENABLEMf(+) START CLOCK图3 0809引脚图0809模拟通道地址码电源电压Vcc由Vcc和GND引入。参考电压V由外部参考电压源提供（典型值为+5V）。如果进行笔直测量，则传感器之供电电源与参考电压源相统一，可消除参考电压源误差的影响。EOC式A/D转换结束的标志信号，可作为微处理机中断或查询信号，当EOC端出现高电平时表示A/D转换结束。OE为数据输出允许控制端，当给OE端高电平时控制三态数据输出锁存器向外部输出转换结果数据。8031通过地址线P2。0和读，写控制线，来控制转换器的模拟输入通道地址锁存，启动和输出允许，模拟输入通道地址的译码输入A，B，C由P0。0-P0。3提供，因0809具有通道地址锁存功能P0。0-P0。3不需经锁存器接入A，B，C。根据P2。0和P0。0-P0。2的连接方式，8个模拟输入通道的地址，依IN0-IN7顺序为FEF0H-FEFEH。转换器的时钟可由8031的ALE取得，如果ALE信号频率过高，应分频后送入转换器。地址码选通模拟通道ABC000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7 3 74LS373地址锁存器74LS373是透明的带有三态门的入口锁存器，如图4，当三态门使信号线CE位低电平时，三态门处于导通状态，允许Q端输出，当CE位高电平时，输出三态门断开，输出端对外电路呈高阻状态，因此74LS373用作地址锁存器时首先应使三态门的使能信号端CE位地点平，这时当G输入端位高电平时，锁存器输出（1Q-8Q）状态和输入端（1D-8D）状态相同；当G端从高电平返回低电平（下降沿）时，输入端（1D-8D）的数据锁入1Q-8Q中。 74LS37374LS373作为缓冲寄存器，I/O通道，总线驱动器及工作寄存器特别有吸引力。其功能表如下：输出控制（OE）允许（G）D输出LLLHHHL*HL*HL维持三态设计中，74LS373的锁存器控制端G可直接与8031的锁存控制信号端ALE相连，在ALE下降沿进行地址锁存。4 程序存储器2764EPROM芯片2764是EPROM程序存储器，容量为8KB的28脚双列直插式芯片 。如图，地址范围是0000H-1FFFH，共8K字节。2764高5位地址有P2口送出，P2口有输出锁存功能，克直接至2764地址端无需锁存器，共余八位由P0口通过74LS373锁存器输出，P0口作分时复用的双向总线，左向2764输出端低八位地址同时，由2764把输入指令送出。2764 端（输出使能端）与8031的相连，为低电平时，允许2764输出所指定2764存储单元的内容送上P0口线。CE ：片选信号输入端，与8031ALE相连。A0-A12：地址线D0-D7： 数据线5 数据存储器62646264是8K*8位静态随机存储芯片，采用CMOS工艺制造，单一+5V供电，额定功耗200mw，典型存取时间200ns，28县双列直插式封装。各引脚含义如下：A0-A12为地址线；CE是片选线；OE是读允许线；WE是写允许线；6264的操作方式如下：CE1CE2OEWE方式D0-D7H*未选中高阻*L*未选中高阻LHHH输出禁止高阻LHLH读DoutLHHL写DinLHLL写Din122 前向通道单片机用于测控系统时，总要由于被测对象相联系的通道。因此，前向通道设计与被测对象的状态，特征，所处环境密切相关。本次我的课题主要测量对象是仓储害虫爬行和吃食时的音频信号以及环境的温度和湿度。针对这些，我用到了压电换能器，八通道开关，带通滤波器，运算放大电路，频谱分析仪，0809以及温度和湿度传感器。这一通道可以将采集的模拟信号量转换为数字信号量输入单片机系统进行操作。其通道结构为：单片机放大整形A/D转换多路开关 。 。 。 。 。 。下面我们具体介绍一下该前向通道。1 压电换能器用于进行声信号采集，将其放在仓库的不同位置以获取典型的数据信息，该传感器在不同容量和环境的仓库中的科学放置是整个系统成功的关键，需要大量的实地试验加以归纳。2八通道开关主要是各个传感器与整个系统的结合，由单片机为每一个数据采集通道进行统一编址。3带通滤波器带通滤波器由LPF，HPF及同相比例电路所组成，用来对信号进行滤波处理未后面的频谱分析做好准备。123 显示部分8279键盘，显示芯片8279是一种通用的可编程的键盘，显示接口器件单片器件就能够完成键盘输入和LED显示控制功能。8279包括键盘输入和显示输出两部分：键盘部分提供一种扫描的工作方式，可以和具有64个触点的键控阵列相连接，也可以与传感器阵列相连，能自动消振（区抖动毛刺）和实现双键同时下按保护或n键同时下按保护。显示部分未LED（七段显示器）及其它显示技术提供了安扫描方式工作的显示接口，他为显示器提供多路服用信号，可以显示8或16个数码。1 8279的组成和基本工作原理（1） 输入/输出控制技术据缓冲器数据缓冲器是双向缓冲器，用于传送CPU和8279之间的命令或数据。A0用于区别信息的状态。A0=1，输入：指令 输出： 状态字A0=0，输入；数据 输出： 数据（2）控制与定时器及定时控制控制与定时寄存器用于寄存键盘及显示的工作方式，以及由CPU编程的其他操作方式。定时控制包括基本的技术链。首级计数器是一个可编程的N级计数器，N可在2-31之间由软件控制，以便从外部时钟CLK得到内部所需要的1000Hz市中信号。然后经过分频为键盘提供适当的主行扫描频率和现实的扫描时间。（3） 计数器扫描计数器优良种工作方式。按编码方式工作时，计数器昨二进制计数。思维计数状态从扫描线SL0-SL3输出，经外部译码器译码后，为键盘和显示器提供扫描线。按译码方式工作时，扫描计数器的最低二违背译码后，从SL0-SL3输出。 （4） 回复缓冲器，键盘消振及控制来自RL0-RL7 8根回复线的回复信号，由回复缓冲器缓冲并储存。在键盘工作方式中，这些线被接键盘矩阵的列线。在逐行扫描时，回复线用来搜索一行中闭合的键。当某一键闭合时，消振电路就被置位，延时等待100ms之后，在检验该键是否是连续保持闭合。若闭合，则该键的地址和附加的位移，控制状态一起形成键盘数据被送入8279内部的FIF0存储器。 （5） FIF0/传感器RAM及其状态FIF0/传感器RAM是一个双重功能的8X8RAM。在键盘或选通工作方式时，它是FIFO 存储器。每次新的输入都顺序写入到RAM单元，而每次读出时，总是按输入的顺序，将最先输入的数据读出。FIF0状态寄存器用来存放FIF0RAM的工作状态。例如：RAM是满还是空；其中存有多少字符；是否操作出错等等。当FIF0存储器不空时，状态逻辑将产生IRQ=1信号，向CPU申请中断。在传感器矩阵方式时，这个存储器又是传感器RAM。它存放着传感器矩阵中每一个传感器的状态。在此方式中，若检索出传感器的变化，IRQ信号变为高电平，向CPU强求中断。（6）显示RAM和显示地址寄存器显示RAM用来存储显示数据。该区具有16个子接，也就是最多可以存储16个字节的显示信息。显示地址寄存器用来寄存由CPU进行读/写的显示RAM地址，它可以由命令设定，也可以设置成每次读出或写入之后自动递增。其各引脚功能如下：OUTA0 OUTB0OUTA1 OUTB1OUTA2 OUTB2OUTA3 OUTB3DB0 BDDB1 SL0DB2 SL1DB3 SL2DB4 SL3DB5 RL0DB6 RL1 DB7 RL2IRQ RL3C8 RL4RD RL5 WR RL6 A0 RL7CLK SHIFTRESET CNILSD0-D7(数据总线)：双向，三态总线，和系统数据总线相连，用于CPU和8179间数据/命令传送。CLK（系统时钟）：输入线，为8279提供内部时钟的输入端。RESET(复位)：输入线，当RESET=1时，8279复位，其恢复状态为：16位字符显示；编码扫描键盘-双键锁定；程序时钟编程为31。CS(片选)：输入线，当CS=0时，8279被选中，允许CPU对其读，写，否则被禁止。A0（数据选择）：输入线，当A0=1时，CPU写入数据为命令字，读出数据为状态字；A0=0时CPU读，写的字节均为数据。WR,RD(读，写信号)：输入线，低电平有效，来自CPU的控制信号，控制8279的读，写操作。IRQ(中断请求)：输出线，高电平有效。在键盘工作方式中，当FIFO/传感器RAM存有数据时，IRQ为高电平，CPU每次从RAM中读出数据时，IRQ变为低电平，若RAM中仍有数据，则IRQ再次恢复为高电平。SL0-SL3(扫描线)：输出线，用来扫描键盘和显示器，它们可以编程设定为编码（4中取1）或译码输出（16中取1）。RL0-RL7(回复线)：输入线，它们是键盘矩阵或传感器的列（或航）信号输入线。SHIFT（移位信号）：输入线，高电平有效，该输入信号是8279键盘数据的次高位（D），通常用来扩充间开关的功能，可以用作键盘上，下档功能键。在传感器方式和选通方式中无效。CNTL/STB(控制/选通)：输入线，高电平有效。在键盘工作方式中，该输入信号是键盘数据的最高位（D），通常用来扩充间开关的控制功能，作为控制功能键用。在选通工作方式中，该信号的上升沿可以将来自RL-RL的数据存入FIFO RAM中。在传感器方式下，该信号无效。OUTA0-OUTA3(A组显示信号):输出线。OUTB0-OUTB3(B组显示信号)：输出线。这两组引线都是显示数据输出线，与多位数字显示器的扫描线SL-SL同步，两组可以独立使用，也可以合并使用。BD(显示消隐)：输出线，低电平有效，该信号在数字切换显示或使用消隐命令是将显示消隐。8279键盘配置最大8*8，扫描线由SL0-SL2通过3-8译码器提供接入键盘列线（设扫描线位列线）查询现有反馈输入线RL0-RL7提供接入键盘行线（设定查询线为列线）。8279显示器最大配置为16位显示，位选线由扫描线SL0-SL3经4-16译码器，驱动器提供；段选线由B0-B3,A0-A3通过驱动器提供。信号线可用来控制译码器，实现显示器的消隐。与8031连接我特殊要求，除数据线P0口，可直接连接外，由8031地址线选择，时钟由ALE提供，A选择线也可以由地址线选择。8279的RESET按图中连接，为上电复位方式，使用SHIFT和CNTL/STB时，可按图中连接，SHIFT和CNTL/STB内部由上拉电阻。8279的中断请求线须经反相器与8031相连。ALE可直接与8279CLK相连，由8279设置适当的分频数，分频至100Hz。命令格式与命令字（1） 键盘/显示方式设置命令字：命令格式：D7D6D5D4D3D2D1D0000DDKKK其中：D7.D6.D5=000位方式设置命令特征位。D D (D4.D3):用来设定显示方式，其定义如下：00 8个字符显示，左入口01 16个字符显示，左入口10 8个字符显示，右入口11 16符显示，右入口 所谓左入口，既显示位置从罪作一位（最高位）开始，以后逐次输入的显示字符逐个享有顺序排列；所谓右入口，既显示位置从最后一位（最低位）开始，以后逐次输入的显示字符逐个向左顺序排列。 K K K(D2,D1,D0):用来设定七种键盘，先是工作方式：000 编码扫描键盘， 双键锁定001 译码扫描键盘， 双键锁定010 编码扫描键盘， N键轮回011 译码扫描键盘， N键轮回100 编码扫描传感器矩阵101 译码扫描传感器矩阵110 选通输入，编码现实扫描111 选通输入，译码现实扫描双键锁定与N键轮回是多键按下时的两种不同的保护方式。双键锁定为两键同时按下提供的保护方法。在消颤周期里，如果有两键同时按下，则只有其中一个键弹起，而另一个键保持在按下位置时，才被认可。N键轮回为N键同时按下的保护方法。当有若干键按下时，键盘扫描能够根据发现他们的状态送入FIFO RAM中。（2） 程序时钟命令命令格式：D7D6D5D4D3D2D1D0001PPPPP其中：D7.D6.D5=001为时钟命令特征位。PPPPP(D4,D3,D2,D1,D0)用来设定对外部输入CLK端的时钟进行分频的分频数N。N取值为2-31。例如外部时钟频率为2MHz，PPPPP被设置成为10100（N=20）,则对输入的外部时钟20分频，已获得8279内部要求的100Hz的基本频率。（3） 读FIFO/传感器RAM的命令命令格式：D7D6D5D4D3D2D1D0010AIXAAA其中：D7.D6.D5=010为读FIFO/传感器RAM命令特征位。该命令字只在传感器方式时使用。在CPU读传感器RAM之前，必须用这条命令来设定传感器的8个地址（每个地址一个字节）。AAA(D2,D1,D0)为传感器RAM的8个字节地址。AI（D4）为自动增量特征位。当AI=1时，每次读出传感器RAM后地址自动加1使地址指针指向下一个存储单元。这样，下一个数据便从下一个地址读出，而不必重新设置读FIFO/传感器RAM命令。在键盘工作方式中，由于读出操作严格按照先入先出顺序，因此，不许输用这条命令。（4） 读显示RAM命令命令格式：D7D6D5D4D3D2D1D0011AIAAAA其中：D7.D6.D5=011为读显示RAM命令特征位。该命令用来设定将要读出的显示RAM地址。AAAA(D3,D2,D1,D0)用来寻址显示RAM中的存储单元。由位显示RAM中16个字节单元故需要4位寻址。AI（D4）为自动增量特征位。当AI=1时，每次读出现实RAM后地址自动加1使地址指针指向下一地址。（5） 写现实RAM命令命令格式：D7D6D5D4D3D2D1D0100AIAAAA其中：D7.D6.D5=100为写显示RAM命令特征位。在写显示RAM之前用这个命令来设定将要写入显示RAM地址。AAAA(D3,D2,D1,D0)为将要写入的RAM中的存储单元地址。AI(D4)为自动增量特征位AI=1时，每次写入后地址自动加1，指向下一次写入地址。（6） 显示禁止写入/消隐命令特征位。命令格式：D7D6D5D4D3D2D1D0101XIWAIWBBLABLB其中：D7.D6.D5=101为显示禁止写入/消隐命令特征位。IW/A,IW/B(D3,D2)为A,B组显示RAM写入屏蔽位。由于现实寄存器分成A,B两组，可以单独送数，故用两位来分别屏蔽。当A组的屏蔽位D3=1时，A组的显示RAM禁止写入。因此，从CPU写入显示器RAM数据时，不会影响A的显示。这种情况通常在采用双4位显示器时使用。因为两个四位显示器时相互独立的。为了给其中一个四位显示器输入数据而又不影响另一个四位显示器，因此必须对另一组的输入实行屏蔽。BL/A,BL/B(D1,D0)为消隐设置位。用于对两组显示输出消隐。若BL=1,对相应的显示输出被消隐。当BL=0,则恢复显示。（7） 清除命令 命令格式：D7D6D5D4D3D2D1D0110CDCDCDCFCA其中：D7.D6.D5=110为清除命令特征位。CD,CD,CD(D4,D3,D2)用来设定清除显示RAM方式。共有四中校出访时，清除显示RAM约需要160。在此期间FIFO状态的最高位D0=1,表示显示无效。CPU不能向显示RAM写入数据。（8） 结束终端/错误方式设置命令命令格式：D7D6D5D4D3D2D1D0111E*D7,D6,D5=111为该命令的特征位。此命令由两种不同的作用。 作为结束中断命令 作为特定错误方式设置命令。上述八种用于确定8279操作方式的命令皆由D7，D6，D5特征位确定，输入8279后自动寻址相应的命令寄存器。因此，写入命令字是唯一的要求是使数据选择信号A0=1.八段LED显示器八段LED显示器由8个发光二极管组成，其中7个长条形的发光管排列成“日”字形，另一个贺点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用，它能显示各种数字机部份英文字母。LED显示器由两种不同的形式：一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极LED显示器;另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED显示器。如下图所示。 共阴和共阳结构的LED显示器各笔划段名和安排为制式相同的。当二级管导通时，相应的笔划段发亮，由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。8个笔划段对应一个字节的D7D6D5D4D3D2D1D0.于是用8位二进制码就可以表示欲显示字符的字形代码。例如：对于共阴LED显示器，当公共阴极接地，而阳极hgfedcba各段为0111011时，显示器显示“P”字符，即队共阴极LED显示器，“P”字符的字形码是73H。如果是共阳LED显示器，公共阳极接高电平，显示“P”字符的字形代码应为10001100（8CH）。13 8031定时器131 概述8031单片机片内有两个16位定时器/计数器：定时器0（T0）和定时器（T1）。他们都有定时或事件计数的功能，可用于定时控制，延时，对外部事件计数和检测等场合。定时器T0和T1实际上都是16位加1计数器。其中，T0有两个8位特殊功能寄存器TH0和TL0构成。每个定时器都可以由软件设置为定时工作方式或技术工作方式及其它灵活多样的可控功能方式。这些功能都是有特殊功能寄存器TMOD设置和TCON所控制。设置为定时工作方式时，定时器计数8031片内振荡器输出经12分频后的脉冲，即每个机器周期是定时器（T0或T1）的数值加1直至计满溢出。当8031采用12MHz晶振时，一个机器周期为1，计数频率为1MHz。设置为技术工作方式时，通过引脚T0(P3.4)和T1(P3.5)对外部脉冲信号计数。当输入脉冲信号产生由1至0的下降沿时，定时器的值加1。在每个机器周期的S5P2期间采样T0和T1引脚的输入电平，若前一个机器周期采样值为1，下一个机器周期采样值为0，则计数器加1。此后的机器周期S3P1期间，新的数值装入计数器，所以，检测一个1至0的跳变需要二个机器周期，故最高计数频率为震荡频率的二十四分之一。虽然对输入信号的占空比无特殊要求，但为了确保某个电平在变化之前至少被采样一次，要求电平保持时间至少是一个完整的周期。不管是定时工作还是计数方式，定时器T0或T1在对内部时钟或对外部事件计数时，不占用CPU时间，除非定时器/计数器溢出，才可能中断CPU的当前操作。由此可见，定时器是单片机中效率高而且工作灵活的部件。除了可以选择定时器或计数器工作方式外，每个定时器/计数器还有四种工作模式，也就是每个定时器可构成四种电路结构模式。其中，0-2模式对T0和T1都是一样的，模式3对两者是不同的。132 定时器的控制字定时器有两个控制字，由软件写入TMOD和TCON两个8位寄存器，用来设置T0和T1的操作模式和控制功能。当8031系统复位时，两个寄存器所有位都被清0。（1） 工作模式TMOD(89H)TMOD用于控制T0和T1的操作模式，其各位的定义模式如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0(2)控制寄存器TCON(88H)定时器控制寄存器TCON除可字节寻址外，各位还可以位寻址各位定义如下：8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0第二章 软件系统介绍一台计算机只有硬件（称为裸机）是不能工作的，必须配备各种功能的软件才能发挥其运算，测控等功能。软件中最基本是指令系统，不同类型的CPU有不同的指令系统，在这里我们用的视MCS-51系列单片机指令系统，在变成过程中，由于汇编语言与硬件结合得很密切，对于定时器和终端机特殊功能寄存器的使用时十分重要的。21 指令系统概述指令是指挥计算机执行某种操作的命令。一条指令可用两种语言形式表示，即机器语言和汇编语言指令。机器语言指令是用二进制代码表示，称指令码，又称机器码，计算机能直接识别并加以分析和执行。汇编语言指令用助记符表示，称汇编语言指令。它便于程序员编写，阅读和识别程序，但不能为计算机识别和理解，必须会变成机器语言指令才能为计算机所认识，并执行。一台计算机所有指令的集合，成为该计算机的指令系统。它是表征计算机性能的重要标志。每台计算机都有它自己特有的指令系统。 8051汇编语言需用40多种助记符来表征30多种指令功能。由于功能助记符需定义诸如内部数据存储器，程序存储器，外部数据存储器等，同一种功能需用几个助记符来表示(如MOV,MOVX,MOVC等)。通过这些助记符，与指令中的源，目的地址组合成MCS-51的111条指令。按指令的功能，归纳为5大类:1 数据传送指令（28条）；2 算术传送指令（24条）；3 逻辑操作指令（25条）；4 控制转移指令（17条）；5 位操作指令（17条）；MCS-51指令系统是用户比较熟悉的MCS-48指令系统的扩充。扩充后的指令系统可扩展片内CPU的外围接口功能，并优化字节效率和执行速度。MCS-51指令系统由49条单字节指令，45条双字节指令，17跳三字节指令组成，这样可提高程序存储器的使用效率。对于大多数算数，逻辑运算和转移操作，可选用短地址或长地址指令来实现，以提高运算速度，编程效率和节省存储器单元。在111条指令中，64条指令的执行时间为12个震荡器周期，45条为24个振荡器周期，只有乘，除法指令需8个震荡周期。当主频为12MHz时，典型指令的执行时间为1US,运算速度是比较快的。用汇编语言表示的指令格式（与典型微型计算机相似）为：标号：操作码助记符 （目的操作数），（原操作数）;注释22 中断系统概述现代计算机都具有及时处理功能，能够对外界异步发生的的事件做出及时的处理。这是靠中断技术来实现的。当CPU正在处理某件事情的时候，外部发生的某一事件请求CPU迅速去处理，于是CPU暂时终止当前的工作，转出处理发生的事件。中断服务处理完该事件以后，再回到原来被终止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叫做中断系统，产生中断的请求源叫做中断源。中断源向CPU提出的请求叫做中断请求或者中断申请。CPU暂时终止自身的事务转去处理事件的过程，称为CPU的中断响应过程。对事件的整个处理过程称为中断服务。处理完毕，再回到原来被终止的地方，称为中断返回。8051单片机有5个中断源，4个用于中断控制的寄存器IE，IP,TCON,和SCON,用来控制中断的类型，中断