基于單片機(jī)的存儲(chǔ)測(cè)試電路

李楊華

【摘要】存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)八十年代中期開(kāi)始興起的，建立在超大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，是與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)密切聯(lián)系的現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)。本文根據(jù)實(shí)際情況，具體分析了利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)電路的控制。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)；存儲(chǔ)芯片

1、 引言

近年來(lái)，在我國(guó)學(xué)習(xí)和應(yīng)用單片機(jī)的熱潮始終不減，特別是MCS-51系列。這是由單片機(jī)的特點(diǎn)決定的。實(shí)際上，從應(yīng)用通用數(shù)字集成電路系統(tǒng)，到廣泛應(yīng)用單片機(jī)，是我國(guó)電子設(shè)計(jì)在智能化應(yīng)用水平上質(zhì)的飛躍。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，單片機(jī)的銷(xiāo)量到目前為止依然逐年遞增，而且在很長(zhǎng)一段的時(shí)間內(nèi)，單片機(jī)依然會(huì)是電子設(shè)計(jì)的主角。大量的外圍芯片和接口電路使得單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單而且快捷，新型單片機(jī)的上市和高級(jí)語(yǔ)言的支持進(jìn)一步延長(zhǎng)了單片機(jī)的壽命。且長(zhǎng)期穩(wěn)定的發(fā)展和使單片機(jī)性?xún)r(jià)比非常高，而且積累了大量的資料并擁有了大量的工程技術(shù)為員。

2、存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)

存儲(chǔ)測(cè)試是指在對(duì)被測(cè)對(duì)象無(wú)影響或影響在允許范圍的條件下，在被測(cè)體內(nèi)置入微型數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)測(cè)試儀，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)完成信息的快速采集與記憶，事后回收記錄儀，由計(jì)算機(jī)處理再現(xiàn)測(cè)試信息的一種測(cè)試技術(shù)。

存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)一般是把傳感器、適配放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、控制電路接口電路以及電源集合在一起的微型花測(cè)試系統(tǒng)，它具有微小體積、能耐高的沖擊加速度、較高的環(huán)境壓力、微功耗、校準(zhǔn)方便、而且不需要引線，在被測(cè)物體工作中把信號(hào)記錄下來(lái)，然后回收裝置，用計(jì)算機(jī)讀出和數(shù)據(jù)處理等特點(diǎn)。

作為一個(gè)系統(tǒng)，存儲(chǔ)測(cè)試系統(tǒng)還具有整體性、目的性、層次結(jié)構(gòu)等一般系統(tǒng)的特征。它包含下列基本要素：轉(zhuǎn)換被測(cè)參數(shù)，最小限度影響被測(cè)對(duì)象的傳感器或信號(hào)接口模塊、快速數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)記憶、長(zhǎng)時(shí)間信息保持單元、與計(jì)算機(jī)交換信息的接口電路、保證電路系統(tǒng)正常工作的環(huán)境保護(hù)器、方便回收的位置指示器。

存儲(chǔ)器是測(cè)試系統(tǒng)的核心元件，那么就要求：存儲(chǔ)速度快，存儲(chǔ)容量大、易擦易寫(xiě)，功耗低、數(shù)據(jù)能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保存、器件具有良好的抗沖擊性能。

3、單片機(jī)8051芯片

單片機(jī)控制A/D的讀寫(xiě)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。單片機(jī)采用MCS-51系列單片機(jī)的8051。8051芯片的主要特征包括：

①64K程序存儲(chǔ)地址空間和64K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址空間；

②4K字節(jié)的片上程序存儲(chǔ)器和128字節(jié)的片上數(shù)據(jù)RAM；

③8-bit最優(yōu)化的用于控制應(yīng)用程序的CPU；

④兩個(gè)16-bit的定時(shí)/計(jì)數(shù)器；

⑤通用異步接收發(fā)送器

⑥具有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的5個(gè)中斷源，32個(gè)雙向工//0口；

⑦一個(gè)片內(nèi)振蕩器；

⑧廣泛的布爾處理能力 （相當(dāng)于一個(gè)1-bit CPU）。

MCS - 51系列單片機(jī)由8個(gè)部件組成，即微處理器（CPU） ，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM）C其中8031無(wú)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器）、I/0口（P0，Pl， P2， P3）、定時(shí)＼計(jì)數(shù)器、串行口、中斷系統(tǒng)以及特殊功能寄存器SFR（Special Function Register）。微處理器由運(yùn)算器和控制器組成，主要包括累加器（ACC ） 、8寄存器、臨時(shí)存儲(chǔ)器（TEMP1， TEMP2）、算術(shù)邏輯單元等。

3.1存儲(chǔ)器

MCS-51系列單片機(jī)存儲(chǔ)器可劃分為五類(lèi)： 程序存儲(chǔ)器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、特殊功能寄存器、位地址空間、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

3.2控制器

控制部件是單片機(jī)的中樞神經(jīng)，以主振頻率為基準(zhǔn)，控制器控制CPU的時(shí)序，對(duì)指令進(jìn)行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號(hào)，將各個(gè)硬件環(huán)節(jié)組織在一起。

3.3運(yùn)算器

運(yùn)算器包括算術(shù)邏輯部件ALU、位處理器、累加器A、寄存器B、暫存器、以及程序狀態(tài)字寄存器PSW等。該模塊的功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳送等操作。

3.4定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

MCS-61系列單片機(jī)有兩個(gè)可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器/計(jì)數(shù)器它們各具有兩種工作模式（定時(shí)器模式和計(jì)數(shù)器模式）和4種工作方式（方式0，方式1、方式2、方式3） 4種工作方式中，前三種方式對(duì)兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器都是一樣的。

3.5串行口

MCS - 51系列單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)功能很強(qiáng)的全雙工的串行口，該串行口有四種工作方式，波特率可以由軟件設(shè)置，由片內(nèi)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器產(chǎn)生。

4、 用單片機(jī)控制存儲(chǔ)器

本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的存儲(chǔ)器芯片是N02L163WC2A。N02L163WC2A存儲(chǔ)器是一種128KW的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片，為24線的雙列直插式器件，具有17位地址線（A0至Al6）、16位數(shù)據(jù)線（D0至D15），六條控制線（CE1/、CE2片選、WE/寫(xiě)信號(hào)、UB/高電平信號(hào)、LB/低電平信號(hào)）。它在工作時(shí)要由地址線給出存入或讀出的地址，再給出片選和讀寫(xiě)信號(hào)，才可以從數(shù)據(jù)線讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。在時(shí)序上，片選信號(hào)要比讀寫(xiě)信號(hào)有一定的延遲，以保證N02L163WC2A正常讀寫(xiě)，本電路中利用R13和CS組成的RC電路使N02L163WC2A片選信號(hào)比寫(xiě)信號(hào)延遲了400ns，。另外RC延遲電路的設(shè)立還大大降低了存儲(chǔ)器的功耗。計(jì)數(shù)器4040和4024組成地址發(fā)生器，用以產(chǎn)生N02L163WC2A中讀寫(xiě)單元地址。

用8051單片機(jī)控制存儲(chǔ)器N02L163WC2A。。因?yàn)閱纹瑱C(jī)8051只能接16根地址線。故地址引腳A16與P10相連，通過(guò)編程控制A16，即控制存儲(chǔ)器N02L163WC2A的存儲(chǔ)容量，A0——A7由地址鎖存器74ALS373鎖存后的輸出Q0——Q7相連，A8——A15與8051的P2口P20——P27相連。N02L163WC2A的低12位數(shù)據(jù)線與8051數(shù)據(jù)總線P00——P07經(jīng)過(guò)兩個(gè)三態(tài)門(mén)74ALS244的12位輸出相連，N02L163WC2A高4位數(shù)據(jù)線接低。WE/寫(xiě)信號(hào)與8253計(jì)數(shù)器2的輸出相連。CE/片選信號(hào)、UB/高電平信號(hào)、LB/低電平信號(hào)接地。CE2片選由單片機(jī)8051系統(tǒng)時(shí)鐘控制。控制數(shù)據(jù)輸出/輸入信號(hào)OE/由單片機(jī)串行口輸出端TXD控制。當(dāng)CE2高電平、WE/低電平、OE/高電平存入存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)。

5、 結(jié)論

以上是用MCS - 51系列單片機(jī)8051實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器控制電路的設(shè)計(jì)和分析，由于單片機(jī)集成度高、體積小，非常適合對(duì)體積要求較高的場(chǎng)合。

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