【正文】 參數(shù)設(shè)置 顯示部分 輸出通道 蜂鳴器 實(shí)時時鐘 Lcd 數(shù)碼管 鍵盤 2 號， 以方便學(xué)生在具體使用平臺時可以相對容易地分析平臺結(jié)構(gòu)與組成原理。本文選擇的計(jì)算機(jī)型號為 STC89C52RC。 外輸入通道部分：按照工業(yè)儀表標(biāo)準(zhǔn)，輸入輸出信號均為標(biāo)準(zhǔn)電流電壓信號，電流：4— 20 mA,電壓： 1— 5 V。 輸入通道基本部分功能是將兩路標(biāo)準(zhǔn)電流與電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量送給計(jì)算機(jī)，對應(yīng)四個輸入接線端子，精度要求： 級。預(yù)留擴(kuò)展輸入接口電路：開關(guān)量輸入電路。 輸出通道部分基本功能：可以同時輸出兩路工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電流與電壓信號，對應(yīng)四個輸出接線端子；預(yù)留擴(kuò)展功能：帶光電隔離的兩路開關(guān)量輸出，用于驅(qū)動 固態(tài)繼電器使用。 顯示部分基本功能：按工業(yè)產(chǎn)品基本要求，設(shè)計(jì)兩組四位七段數(shù)碼顯示，一組用于顯示設(shè)定值，另一組用于顯示實(shí)際值；預(yù)留擴(kuò)展接口：帶漢字的液晶顯示，觸摸屏顯示。 參數(shù)設(shè)置部分：基本部分為 5 個功能鍵，單獨(dú)或組合完成參數(shù)設(shè)置、功能選擇等任務(wù)。 通訊接口：基本部分包括 RS232 接口、 RS485 接口、 USB 接口等，以滿足多級計(jì)算機(jī)控制與聯(lián)網(wǎng)需求。 除了上述基本組成部分，本設(shè)計(jì)還包括實(shí)時時鐘電路等。 2 設(shè)計(jì)要求 根據(jù)開放式實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)思想，確定了軟件平臺設(shè)計(jì)的基本任務(wù)： 編制功能塊調(diào)試程序，用于電路調(diào)試。 主程序設(shè)計(jì) 3 編制部分控制算法程序。 系統(tǒng)調(diào)試（仿真或?qū)嶋H調(diào)試） 3 功能模塊設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn) 開放式實(shí)驗(yàn)平臺硬件電路結(jié)構(gòu)圖如圖 11 所示，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，對硬件結(jié)構(gòu)中不同功能模塊的構(gòu)成簡介如下，同時給出相應(yīng)的模塊調(diào)試程序。限于篇幅，正文中只給出程序流程圖，具體程序參看附錄。 LED 燈模塊 LED 模塊硬件圖如圖 31 所示， U10 是 74HC595 串并轉(zhuǎn)換芯片，可以減少控制器 4 IO 口使用。 控制器輸出高電平 LED 燈亮， P10 是 下拉排阻。 圖 31 LED硬件圖 74HC595 簡介： Q0 到 Q7：并行數(shù)據(jù)輸出端 [5]。 DS:串行數(shù)據(jù)輸入端。 SHCP：上升沿?cái)?shù)據(jù)移位。 STCP：上升沿?cái)?shù)據(jù)更新。 程序功能： LED 循環(huán)閃爍。 LED 模塊流程圖如圖 32 所示。 初始化 給 tmp， j 賦初值 給 i 賦初值 5 Y N Y N 圖 32： LED流水燈流程圖 鍵盤和數(shù)碼管顯示模塊 鍵盤和數(shù)碼管顯示模塊硬件圖如圖 34 和圖 33 所示 74HC573 簡介： LE:高電平輸出同步，低電平鎖存。 D0 到 D7:數(shù)據(jù)輸入端。 Q0 到 Q7:數(shù)據(jù)輸出端。 數(shù)碼管簡介： abcdefgh：八段碼，為 1 時滅，為 0 時亮 [4] [5]。 COM1 到 COM8：對應(yīng)數(shù)碼管位數(shù)，為 1 時說明選中該數(shù)碼管。 SHCP 上升沿 STCP 上升沿 tmp 初值循環(huán)右移 j 位 i8? 取出 tmp 最高位 STCP 上升沿 i++,tmp 左移一位 j++ j9? 6 圖 33：數(shù)碼管接口硬件圖 獨(dú)立按鍵簡介：將獨(dú)立按鍵一端接地，檢測另一端的高低電平來判斷按鍵是否被按下。 7 圖 34： 獨(dú)立按鍵硬件圖 模塊程序簡介： p，下面數(shù)碼管顯示 0000。 s3 鍵，上面數(shù)碼管顯示 p1，下面數(shù)碼管顯示 1000。 s4 鍵，上面數(shù)碼管顯示 p2，下面數(shù)碼管顯示 0200。 s5 鍵，上面數(shù)碼管顯示 p3，下面數(shù)碼管顯示 0030。 s6 鍵，上面數(shù)碼管顯示 p4，下面數(shù)碼管顯示 0004。 s7 鍵，上面數(shù)碼管顯示 p5，下面數(shù)碼管從左到右循環(huán)顯示 5，只有顯示位有數(shù)字，其他數(shù)碼管都不亮。 s3 按鍵按下時，跳出第 六步的循環(huán)。 按鍵和數(shù)碼管模塊流程圖如圖 35 所示 初始化 8 N Y N Y N Y 圖 35：按鍵和數(shù)碼管流程 圖 AD 采集顯示模塊 AD采集顯示模塊硬件圖 如圖 36 所示： 初始顯示 是否有鍵按下？ 是否有鍵按下？ S3 S3鍵按下？ S7 S6 S5 S4 步驟 2 步驟 3 步驟 4 步驟 5 步驟 6 步驟 2 9 圖 36： AD采集模塊 TLC0834 簡介：工作電壓： 到 。 接口方式：三線串行接口。 轉(zhuǎn)換時間： 32u。 電壓輸入范圍： 0 到 5V。 工作過程：前四個 CLK 上升沿分別發(fā)送起始位，三個配置位，接著再每一個 CLK下降沿發(fā)送八位數(shù)據(jù)位（從高位開始依次發(fā)送），接著將數(shù)據(jù)從低位開始重新發(fā)一遍。 程序功能：將 0 到 5V 的電壓轉(zhuǎn)換成 0 到 255 的數(shù)字量輸出 [4][5][7]。 AD 采集模塊流程圖如圖 37 所示： 0834 初始化 初始化 10 圖 37： AD采集顯示流程圖 DA 輸出和顯示模塊 DA 輸出和顯示模塊 其硬件圖如圖 38 和圖 39 所示： 發(fā)送起始位 發(fā)送配置位 八位串行輸入 轉(zhuǎn)換完成 顯示數(shù)值 11 圖 38： DA模塊硬件 圖 12 圖 39：電壓轉(zhuǎn)電流 硬件 圖 TLC5620 簡介：輸出 1 倍增益為 0 到 5V。 DACA 到 DACD:模擬信號輸出。 DATA:存放數(shù)字量的串行接口。 LDAC:加載 DAC,為低電平更新，為高電平數(shù)據(jù)不變。 REF：參考電壓。 LOAD：串口加載控制。 工作方式：當(dāng) LOAD 為高電平時，在每一個 CLK 下降沿時先送三個配置位，接著在 CLK 每一個下降沿時將八位數(shù)據(jù)從高位到低位依次送入，接著 LOAD 變?yōu)榈碗娖酱蛉腈i存器，有 LDAC 給一個低脈沖傳送到 DAC 輸出。 功 能：將 0 到 255 的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成 1 到 5V 或者 4 到 20mA[4][5][7]。 DA 輸出和顯示模塊流程圖如圖 310 所示： 0834 初始化 初始化 發(fā)送起始位 0834 配置位 八位串行輸入 轉(zhuǎn)換完成 5620 初始化 13 圖 310： DA輸出和顯示流程圖 24c256 簡介： SDA：串行數(shù)據(jù)輸入輸出端。 SCL: 串行時鐘輸入端。 A0， A1， A2：可編程地址輸入端。 其 中 SCL 和 SDA 兩個端口分別和單片機(jī)的 IO 口相連。 操作過程如下： 第一次按下 s7 鍵：上面顯示 1，下面顯示第一組數(shù)值。 第二次按下 s7 鍵：上面顯示 2，下面顯示第二組數(shù)值。 第三次按下 s7 鍵：上面顯示 3，下面顯示第三組數(shù)值。 第四次按下 s7 鍵：上面顯示 4，下面顯示第四組數(shù)值。 第五次按下 s7 鍵：上面顯示 LA，下面顯示 NE，并保存參數(shù)。 每一次按下 s4 鍵：標(biāo)志位加一，用于選中數(shù)碼管，并將選中的數(shù)碼管位數(shù)用上面的最后一位數(shù)碼管顯示出來。 每一次按下 s5 鍵：數(shù)碼管數(shù)值加 1。 每一次按 下 s6 鍵：數(shù)碼管數(shù)值減 1。 按下 s3 鍵：將所設(shè)的數(shù)值循環(huán)顯示一遍，間隔時間為 2 秒。 5620 配置位 將 0834 的數(shù)字量作為 5620 的數(shù)據(jù)位 轉(zhuǎn)換完成 數(shù)碼管顯示 14 N Y N Y N Y N Y N 讀取存儲器 初始化 是否有鍵按下？ 是否有鍵按下？ S3 S7 S6 S5 S4 循環(huán)顯示 移位 加 1 減 1 j++ 參數(shù) 1 j=1？ j=2？ j=3？ 參數(shù) 2 15 Y N Y Y 圖 311：參數(shù)設(shè)置和運(yùn)行顯示模塊流程圖 串行通訊模塊 串行通訊模塊 硬件圖如圖 312 所示： 圖 312：串行通信模塊 Max485 簡介： 半雙工通信（同一時間只能一個發(fā)送一個接收），僅需兩根線就可以完成通信?？垢蓴_性好（對雷電和靜電的抗干擾能力比 RS232 強(qiáng)），傳輸距離長，可達(dá)到