利用8253、8255、8259及ADC0809设计大棚环境监测器

利用8253、8255、8259及ADC0809设计大棚环境监测器摘要：在微型计算机及应用中Intel系列的8253、8259、8255以及ADC0809在现实生活中都有很广泛的应用。我们运用它们可以设计大棚环境监测系统，使其在农业大棚生产中发挥意想不到的作用。当温度或者湿度超限时，进行光提示；两者同时超限时，进行光声提示，并采取提前设置的相应的措施(可根据季节进行调整)。同时，为了实现当大棚内工作人员发现条件异常时，能够通过手动方式向监测室工作人员提供相应提示，系统设置手动提示按钮和接触提示按钮也是必要的。

关键字：Intel8253；Intel8255；Intel8259；ADC0809；大棚环境指标；监测系统

0.引言：

农业是我国经济、社会发展的基础。农业大棚生产是一种应经被广泛应用的一种特殊的生产方式，这种生产方式打破时间与地域的差距，但是大棚的环境指标要求比较严格，其中湿度、温度是影响作物产量的最重要的因素。我们可以用已学的微机原理与接口技术课程中介绍的芯片设计一种大棚内的环境检测器。Intel系列的8253是常用的可编程定时/计数器，它通过编程来控制电路的定时值及定时的范围，功能强，使用灵活。在计算机系统中，定时中断、定时检测、定时扫描等等都是用可编程定时器来完成定时控制的。Intel8 259A时被广泛使用的可编程中断控制器，它用来管理CPU的可屏蔽中断请求。Intel8255 A是微机配套的通用可编程并行接口芯片，具有三个可编程端口（A端口、B端口、C端口）。ADC0809时NSC公司生产的8路模拟输入逐次逼近型A/D转换器，它采用CMOS工艺，另外，还有8通道多路转换器和3位地址锁存和译码器，以实现对8路输入模拟量IN0~IN7的选择。运用以上芯片可以实现对农业中大棚中某些环境指标的监测，并且可以设计完整的监测系统根据实际情况采取相对合理的措施。在实现电气化与农业的结合的过程中，数字化走进农业生产便是一种表现形式。在我国，电子产品在农业生产中的开发与应用能力还在初级阶段。我们大学生应该倡导电子产品在农业生产方面的应用，为祖国的信息化农业做出自己的贡献。

1．基础理论知识

1.1 8253的功能

Intel 8253—PIT，即可编程间隔计数器有3个独立的16位计数器每个计数器都可以按照二进制或者BCD码进行计数，计数速率可达2MHz，每个计数器有6种工作方式，可编程设置和改变。Intel8253可以广泛应用在方波发生器、分频器、实时时钟、事件计数等方面。

8253内部有三个计数器，分别成为计数器0、计数器1和计数器2，他们的机构完全相

同。每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制字，互相之间工作完全独立。每个计数器通过三个引脚和外部联系，一个为时钟输入端CLK，一个为门控信号输入端GAT E，另一个为输出端OUT。每个计数器内部有一个8位的控制寄存器，还有一个16位的计数初值寄存器CR、一个计数执行部件CE和一个输出锁存器OL。执行部件实际上是一个16位的减法计数器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通过程序设置的。输出锁存器的值是通过程序设置的。输出锁存器OL用来锁存计数执行部件CE的内容，从而使CPU可以对此进行读操作。顺便提一下，CR、CE和OL都是16位寄存器，但是也可以作8位寄存器来用。

8253内部结构

图1 8253内部结构图

1.1.1.方式0 计数结束后输出由低变高，即产生中断

8253用作计数器时一般工作在方式0。所谓计数结束产生中断，是指在计数值减到0时，输出端（OUT）产生的输出信号可作为中断申请信号，要求CPU进行相应的处理。方式0有如下特点：

①当控制字写进控制字寄存器确定了方式0时，计数器的输出（OUT端口）保持低电平。当写入计数初值时，计数器开始减一计数。在计数过程中OUT保持低电平。当计数器减到0时输出端OUT才由低变高。适应于向ＣＰＵ发送中断请求。

②计数器只记一遍数。当计数到０时，不回复计数值，不重复开始计数，且输出一直保持高电平。只有在写入新的数值时，OUT才变低电平，并开始新的计数。

③GATE为计数控制门，方式0的计数过程可由GATE控制暂停，即GATE =1时，允许计数；GATE=0时，停止计数。GATE信号的变化不影响输出OUT端口的状态。

④计数过程中，可重新装入计数初值。如果在计数过程中，重新写入某一计数初值，若是8位计数，则在写完新计数值后，计数器将从该值重新开始作减1计数；若是16位计数，在写入第一个字节后，计数器将停止计数，在写入第二个字节后，计数器按照新的计数值开始计数。

1.1.

2.方式1 可编程的单拍脉冲

可编程的单拍负脉冲又称为单稳态输出方式，简称单稳定时。方式1的特点是：

①写入控制字后，计数器输出OUT端为高电平作为起始电平，在写入计数值后计数器并不开始计数，而要由外部门控GATE脉冲上升沿启动，并在上升沿之后的下一个CLK输入脉冲的下降沿开始计数。GATE上升沿启动计数的同时，使输出OUT变低，每来一个计数脉冲，计数器作减一计数，直到计数减为0时，OUT输出端再变为高电平。假设计数初值为N，则OUT端输出的单拍脉冲宽度为N个CLK时钟脉冲周期。

②如果在计数器未减到0时，不用送计数值，可再次由GATE脉冲启动。由下一个时钟脉冲开始，计数器将从初始值重新作减1计数。当减至0时，输出端又变为高电平，输出脉冲宽度的单拍脉冲。

③在计数过程中，可改变计数初值，此时计数过程不受影响。如果再次触发启动，计数器将按新的输入的计数值计数。

④在计数器未到0时，如果GATE再次启动，则计数初值将重新装入计数器，并重新开始计数。

1.1.3. 方式2 分频脉冲发生器

方式2是一种具有自动予置计数初值N的脉冲发生器。从OUT端可以输出连续脉冲信号，脉冲宽度等于时钟脉冲周期，而计数初值N决定了输出端两个负脉冲之间的宽度即输出脉冲周期。方式2也叫N分频器，因为输出脉冲为输入脉冲的N分频，即出现N个输入脉冲才输出一个脉冲。方式2有如下特点：

①当写入控制字后OUT端输出为高电平作为起始电平，在写入计数值N后将立即自动开始对输入脉冲CLK 计数，输出端仍一直为高；当计数器减到1时，输出变低，计数器减到0时又变为高，计数器重新按已写入的计数值N继续计数，周而复始，在OUT端输出一个N分频脉冲，其正脉冲宽度为（N-1）个输入脉冲时钟周期（是N个CLK时钟脉冲周期之和），而负脉冲输出宽度（持续时间）是一个CLK脉冲周期。（在方式2下，不但高电平的门控信号有效，上升跳变的门信号也是有效的。）

②N分频计数器，这种方式是输出对输入脉冲按计数器计数初值N分频后的连续脉冲信号。

③GATE用于控制计数，GATE=1，允许计数；GATE=0，停止计数。因此，可以用GATE来使计数器同步。

④在计数过程中可以改变计数值，这对正在进行的计数没有影响。但在计数到1时输出变低，经过一个ＣＬＫ周期后又变高，计数器将按照新的计数值计数。

1.1.4. 方式3 分频方波发生器

方式3的特点是：

①方式3常用于波特率发生器。输出为方波或近似方波的矩形波，若计数为Ｎ，则输出方波的周期为Ｎ个CLK脉冲的宽度。

②写入方式3控制字后输出为高电平。写入计数值后计数器自动开始对输入CLK脉