P87LPC767單片機(jī)及其在微功耗智能定位器中的應(yīng)用

Ｐ８７ＬＰＣ７６７本身具有多種功能，圖２所示是該器件的邏輯符號圖。

２．１ 增強(qiáng)型的ＭＣＵ

由于Ｐ８７ＬＰＣ７６７單片機(jī)采用８０Ｃ５１加速處理結(jié)構(gòu)，運(yùn)行速度是標(biāo)準(zhǔn)８０Ｃ５１的２倍，這就意味著Ｐ８７ＬＰＣ７６７在１０ＭＨｚ時的性能與標(biāo)準(zhǔn)的８０Ｃ５１采用２０ＭＨｚ時的性能相同。它的一個機(jī)器周期由６個振蕩周期組成，而大多數(shù)指令執(zhí)行時間為６個或１２個振蕩周期，因此可通過內(nèi)部寄存器選擇為標(biāo)準(zhǔn)８０Ｃ５１ ＭＣＵ時序來使一個機(jī)器周期變?yōu)椋保矀€振蕩周期。

２．２ 可設(shè)定的模擬功能

Ｐ８７ＬＰＣ７６７內(nèi)部集成有１個Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器、２個模擬比較器和２個Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器，因此，在使用中，為了提高性能和降低功耗，可通過置位和清除內(nèi)部寄存器ＰＴＯＡＤ和ＰＸＭ１、ＰＸＭ２的相應(yīng)位，以使用于模擬功能管腳的數(shù)字信號輸入（ＤＡＣ輸出腳除外）和輸出功能關(guān)閉。

２．３ Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器

Ｐ８７ＬＰＣ７６７內(nèi)部帶有一個四通道的８位Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器。四個Ｐ０口可選擇為Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換的輸入。其Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換的電源和參考電壓與ＭＣＵ共用ＶＣＣ和ＶＳＳ。而Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換的最低工作在為３Ｖ，Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器的連結(jié)方法如圖３所示。

Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器包括一個４模擬多路開關(guān)選擇器和一個８位逐次逼近ＡＤＣ。其中Ａ／Ｄ還帶有一個比率電位計以保證ＤＡＣ的單調(diào)性。該Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器可由特殊功能寄存器ＡＤＣＯＮ控制，并可通過置位ＥＮＡＤＣ位來使能Ａ／Ｄ，同時可通過置位ＡＤＣＳ位來啟動Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換。在Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ＡＤＣＳ位清零，中斷標(biāo)志位ＡＤＣＩ被置位，并通過查詢或中斷方式進(jìn)行采樣，同時在轉(zhuǎn)換完成時，將結(jié)果放入ＤＡＣ０中。理想Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換的結(jié)果（Ｖ）如下：

Ｖ＝（ＶＩＸ－ＶＳＳ）×２５６／（ＶＤＤ－ＶＳＳ）（將結(jié)果四舍五入）

２．４ Ｉ２Ｃ總線接口

Ｐ８７ＬＰＣ７６７的Ｉ２Ｃ總線通過兩條線（ＳＤＡ和ＳＣＬ）在總線和裝置中間傳遞信息?？偩€在傳輸信息時具有主－從設(shè)備間數(shù)據(jù)雙向傳輸、從設(shè)備串行尋址、每傳送完一字節(jié)產(chǎn)生應(yīng)答位及多主機(jī)同時傳送時進(jìn)行仲裁以避免總線上數(shù)據(jù)沖突等特性。

Ｉ２Ｃ總線系統(tǒng)包括一個可簡化軟件驅(qū)動的Ｉ２Ｃ總線硬件。除了必要的總線仲裁、幀錯誤檢測、時鐘擴(kuò)展和總線超時外，還可通過一個一位接口來循環(huán)查詢和中斷以同步軟件。

２．５ 中斷

Ｐ８７ＬＰＣ７６７具有四個優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu)，這為Ｐ８７ＬＰＣ７６７的多中斷源處理提供了極大的靈活性。Ｐ８７ＬＰＣ７６７可支持多達(dá)１３個中斷源。任何一個中斷源都可以通過對ＩＥＮ０和ＩＥＮ１中的相應(yīng)位置位或清零來單獨(dú)使能或禁止。每個中斷源可通過清零或置位ＩＰ０、ＩＰ０Ｈ、ＩＰ１、ＩＰ１Ｈ中的相應(yīng)位來實現(xiàn)（００為最低，１１為最高）。同級中斷可以通過仲裁隊列的查詢順序來處理。

Ｐ８７ＬＰＣ７６７允許端口０的部分或全部引腳被使能為鍵盤中斷，并可通過對內(nèi)部特殊功能寄存器ＫＢＩ的相應(yīng)位置位來實現(xiàn)。當(dāng)打開ＫＢＩ中斷功能后，任一被使能的引腳拉低都會使ＡＵＸＲＩ寄存器內(nèi)鍵盤中斷標(biāo)志（ＫＢＦ）置位。由于人的操作存在著對時間分辨精度及鍵開關(guān)閉合的機(jī)械延遲，因此，通常將ＫＢＩ特性用于中斷服務(wù)程序的輪流查詢端口０，以確定按下的是哪個鍵，而且有時甚至可決定是否將處理器從低功耗模式下喚醒。

圖4

３?。校福罚蹋校茫罚叮返膽?yīng)用

根據(jù)Ｐ８７ＬＰＣ７６７單片機(jī)抗干擾能力強(qiáng)、溫度適應(yīng)范圍寬、內(nèi)含高質(zhì)量的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器、可提供增強(qiáng)的ＭＣＵ、可對模擬功能進(jìn)行設(shè)定、強(qiáng)大的鍵盤中斷功能以及微功耗等特點(diǎn)?結(jié)合智能定位控制器的技術(shù)要求，筆者以Ｐ８７ＬＰＣ７６７單片機(jī)為核心設(shè)計了一個二線制微功耗智能定位器，以取代噴嘴—檔板力平衡式結(jié)構(gòu)的定位器，從而提高了系統(tǒng)的自動化水平，減小了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度。這種二線制微功耗智能定位器的電路原理圖如圖４所示。

該定位器利用控制室安全柵（ＡＱＳ）提供的４－２０ｍＡ信號經(jīng)穩(wěn)壓及信號轉(zhuǎn)換電路來為定位器提供電源，同時也為定位器提供輸入信號并送至ＡＤ１口。當(dāng)由位置檢測器檢測的位置信號（ＦＷ）送至ＡＤ０口后，經(jīng)單片機(jī)采樣并進(jìn)行運(yùn)算處理，同時將輸出控制信號送到復(fù)用開關(guān)，最后經(jīng)微型馬達(dá)(ＷＸＭＤ)即可控制汽動執(zhí)行機(jī)構(gòu)以實現(xiàn)位置控制。

４　結(jié)論

由于定位器的電源是由安全柵的輸出電流提供的，所以其負(fù)載能力有限，為了使定位器的微型馬達(dá)和復(fù)用開關(guān)可靠動作，除了選擇低功耗器件外，還應(yīng)盡量減少外圍芯片的數(shù)量，因為Ｐ８７ＬＰＣ７６７具有內(nèi)部Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器、比較器和極強(qiáng)的Ｉ／Ｏ口驅(qū)動能力，而且具有很好的溫度特性，因此，用它可以很好地解決一些技術(shù)難題，并可大大提高可靠性。