基于Intel8279芯片对传感器阵列开关信号精确检测研究

雷立勇

摘 要：游泳比赛电动计时记分系统是一个实时信息处理系统。其中计时器CPU将Intel8279芯片的工作设置为传感器矩阵方式，不间断地对外部64个机械压力传感器的动作进行检测、计时与计算出需要的数据。从而得到一种精确检测多个传感器状态发生改变的时点的解决办法。

关键词：实时；8279；传感器阵列；精确；方法

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

1 工作原理

比赛用游泳电子计时计分系统是一个实时信息处理系统。其中计时器不间断地对外部机械压力传感器的动作进行检测和计时。在每条泳道两端都分别有3类机械压力传感器在捕捉运动员的动作信号，这3大类共64个机械压力传感器产生的脉冲信号经计算机记录、运算处理，得到运动员的成绩和名次，并将这些数据打印与公告。

系统为达到精确记录成绩的目的，就要求计时器对外部每一个传感器的动作精确检测，检测时间精度大于千分之一秒，对于时间间隔为1ms的32个传感器的产生的脉冲序列不能有遗漏，而且检测电路还能有效分辨两个传感器之间时间间隔大于等于0.5ms的动作信号。

2 设计思路

系统用来采集运动员动作信号的机械压力传感器都是符合国际游泳联合会有关规则的，它们在闭合与打开时都不可避免的会出现抖动，所以数字处理电路需要对输入脉冲信号进行转化延展整形，根据数据的性质，采用传感器的脉冲信号下降沿或上升沿作为有效检测时点。Intel8279工作在传感器矩阵方式时，FIFO/传感器RAM用作传感器存储器，它存放着传感器矩阵中的每一个传感器状态，即存储器中的每一位对应着外部传感器的工作状态。经过转化延展整形的脉冲波形输入8279的回复线RL0RL7， RL0RL7的内容直接被送往相应的传感器RAM（即FIFO存储器）。若检测出传感器有变化，IRQ信号就变为高电平，向CPU申请中断。CPU响应8279的中断后即可得到任一传感器动作的具体时间。

为了精确记录外部传感器动作的时点，系统在设计时要考虑以下几个问题：

（1）机械压力传感器产生的脉冲信号转化延展整形后的时间延迟；（2）Intel8279输出的扫描信号频率；（3）Intel8279发出中断申请到计时器CPU响应中断的时间间隔长短。

图1为Intel8279的SL0～SL2经3-8译码器输出的扫描信号y0～y7的波形，扫描信号的频率为3.906KHZ；

图2为Intel8279发出中断申请到主处理器响应中断的波形，中断申请到响应中断的最大延时为50us；

3 软件设计

中断部分是本系统的关键， Intel8279扫描到传感器状态发生变化并申请中断，主处理器响应中断后中断处理程序要求用最少的时间完成对中断时点的保存与传感器RAM内容的保存，数据处理与运算放在主程序中。

4 总结

本文基于Intel8279芯片的传感器阵列工作方式，对外部多达64个开关脉冲信号进行检测与精确计时，使系统的计时精度可以超过千分之一秒，而且也保证能捕捉到最多32个外部机械压力传感器在相邻1ms相继产生状态变化时的脉冲信號，本设计器件运用少，节能、准确、操作简便，同时运行稳定，可靠性较高，运用本设计的游泳电子计时记分系统已经在许多国际、国内大赛中使用，取得较好的成绩与声誉。同时运用本设计也可以为多路开关信号状态发生改变的时点进行精确检测提供一种解决方法。

参考文献：

[1]汪德彪.MCS-51单片机原理及接口技术[M].高等教育出版社，2007.

[2]茹国宝.单片机原理及应用实验指导书[J].武汉：武汉大学电子信息学院，2007.