基于Intel8279芯片對傳感器陣列開關信號精確檢測研究

雷立勇

摘 要：游泳比賽電動計時記分系統是一個實時信息處理系統。其中計時器CPU將Intel8279芯片的工作設置為傳感器矩陣方式，不間斷地對外部64個機械壓力傳感器的動作進行檢測、計時與計算出需要的數據。從而得到一種精確檢測多個傳感器狀態發生改變的時點的解決辦法。

關鍵詞：實時；8279；傳感器陣列；精確；方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.203

1 工作原理

比賽用游泳電子計時計分系統是一個實時信息處理系統。其中計時器不間斷地對外部機械壓力傳感器的動作進行檢測和計時。在每條泳道兩端都分別有3類機械壓力傳感器在捕捉運動員的動作信號，這3大類共64個機械壓力傳感器產生的脈沖信號經計算機記錄、運算處理，得到運動員的成績和名次，并將這些數據打印與公告。

系統為達到精確記錄成績的目的，就要求計時器對外部每一個傳感器的動作精確檢測，檢測時間精度大于千分之一秒，對于時間間隔為1ms的32個傳感器的產生的脈沖序列不能有遺漏，而且檢測電路還能有效分辨兩個傳感器之間時間間隔大于等于0.5ms的動作信號。

2 設計思路

系統用來采集運動員動作信號的機械壓力傳感器都是符合國際游泳聯合會有關規則的，它們在閉合與打開時都不可避免的會出現抖動，所以數字處理電路需要對輸入脈沖信號進行轉化延展整形，根據數據的性質，采用傳感器的脈沖信號下降沿或上升沿作為有效檢測時點。Intel8279工作在傳感器矩陣方式時，FIFO/傳感器RAM用作傳感器存儲器，它存放著傳感器矩陣中的每一個傳感器狀態，即存儲器中的每一位對應著外部傳感器的工作狀態。經過轉化延展整形的脈沖波形輸入8279的回復線RL0RL7， RL0RL7的內容直接被送往相應的傳感器RAM（即FIFO存儲器）。若檢測出傳感器有變化，IRQ信號就變為高電平，向CPU申請中斷。CPU響應8279的中斷后即可得到任一傳感器動作的具體時間。

為了精確記錄外部傳感器動作的時點，系統在設計時要考慮以下幾個問題：

（1）機械壓力傳感器產生的脈沖信號轉化延展整形后的時間延遲；（2）Intel8279輸出的掃描信號頻率；（3）Intel8279發出中斷申請到計時器CPU響應中斷的時間間隔長短。

圖1為Intel8279的SL0～SL2經3-8譯碼器輸出的掃描信號y0～y7的波形，掃描信號的頻率為3.906KHZ；

圖2為Intel8279發出中斷申請到主處理器響應中斷的波形，中斷申請到響應中斷的最大延時為50us；

3 軟件設計

中斷部分是本系統的關鍵， Intel8279掃描到傳感器狀態發生變化并申請中斷，主處理器響應中斷后中斷處理程序要求用最少的時間完成對中斷時點的保存與傳感器RAM內容的保存，數據處理與運算放在主程序中。

4 總結

本文基于Intel8279芯片的傳感器陣列工作方式，對外部多達64個開關脈沖信號進行檢測與精確計時，使系統的計時精度可以超過千分之一秒，而且也保證能捕捉到最多32個外部機械壓力傳感器在相鄰1ms相繼產生狀態變化時的脈沖信號，本設計器件運用少，節能、準確、操作簡便，同時運行穩定，可靠性較高，運用本設計的游泳電子計時記分系統已經在許多國際、國內大賽中使用，取得較好的成績與聲譽。同時運用本設計也可以為多路開關信號狀態發生改變的時點進行精確檢測提供一種解決方法。

參考文獻：

[1]汪德彪.MCS-51單片機原理及接口技術[M].高等教育出版社，2007.

[2]茹國寶.單片機原理及應用實驗指導書[J].武漢：武漢大學電子信息學院，2007.