【正文】 數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為RS232信息流格式發(fā)送給外設(shè)；另一方面可從RS232外設(shè)接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為USB數(shù)據(jù)格式傳送至主機，其中包括控制和握手信號。，該芯片可以從USB接口處獲取電源。R，T分別接單片機的TXD（發(fā)射端）和RXD(接收端)。 CP2102與USB接口 DS1302簡介DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與31天時可以自動調(diào)整，且具有閏年補償功能。～。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄，因此廣泛應(yīng)用于測量系統(tǒng)中[12]。 DS1302電路連接圖 微控制器模塊 STC12系列單片機簡介宏晶STC12C5410AD單片機是新一代單片機，它主要特點是高速，高可靠，寬電壓，低功耗，超強抗干擾，無法解密[11]。該單片機有以下性能：1) 高速：1個時鐘周期/機器時間，增強8051內(nèi)核，速度比普通51單片快8~12倍。2) 寬電壓：~，~(STC12LE5410AD系列)。3) 低功耗設(shè)計：空閑模式，掉電模式（可由外部中斷喚醒）。4) 工作頻率：0~35MHz，相當(dāng)于普通8051:0~420MHz。5) 12K/10K/8K/6K/4K/2K字節(jié)片內(nèi)的程序Flash存儲器，可以擦寫10萬次以上 6) 512字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 ，內(nèi)部集成了2K字節(jié)的數(shù)據(jù)Flash存儲器（EEPROM）。7) ISP/IAP，在系統(tǒng)可編程/在應(yīng)用可編程，無需編程器和仿真器。8) 10位ADC，8通道STC12C2052AD為8位ADC，4路PWM可選，4通道捕獲/比較功能（PWM/PCA/CCU）可用來再實現(xiàn)4個定時器或四個外部中斷（支持上升沿/下降沿中斷）9) 6個16位定時器，包括T0、T1，PCA也是4個定時器。10) 硬件看門狗（WTD），高速SPI通訊接口，全雙工異步串行口通訊（UART）兼容普通8051串口。11) 通用I/O口，可以設(shè)置為4種工作模式，有準雙向口/弱上拉，僅為輸入/高阻，開漏，推挽/強上拉。每個I/O口驅(qū)動能力均可達20mA，但整個芯片最大不得超過55mA.選擇STC12C5410AD單片機為主控器件，單片機的片上資源能滿足系統(tǒng)的功能要求，減少了外圍器件，加強了系統(tǒng)的抗干擾能力，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低了開發(fā)成本和開發(fā)難度。 單片機系統(tǒng)電路設(shè)計1) MMA7260Q與單片機的接口。單片機STC12C5410AD的P1為通用數(shù)字I/O與12位AD轉(zhuǎn)換器模擬輸入通道復(fù)用端口。、分別與加速度傳感器MMA7260Q三軸向模擬信號輸出XOUT、YOUT、ZOUT連接，實現(xiàn)加速度信號的采集；。 MMA7260Q與MSP430接口示意圖2) 74HC595與單片機接口單片機的 SPI由MISO（）、MOSI（）、SCLK（）和/SS（）4根信號線構(gòu)成。由于只是選擇主機模式故/SS信號線不用。 74HC595與單片機接口 其他電路設(shè)計 ．鍵盤電路設(shè)計 系統(tǒng)涉及到壓力的上下限報警值的設(shè)定，時間的設(shè)定，由于沒有過多的鍵，考慮到單片機的I/O口，所以用獨立式鍵盤來實現(xiàn)。 接收按鍵信號的時候，會出現(xiàn)前沿和后沿抖動， 采用用軟件延時的辦法消除抖動[13]。 鍵盤電路設(shè)計．聲光報警電路設(shè)計報警功能主要是角度超過設(shè)定的上線報警值或低于設(shè)定的下線報警值時候會發(fā)出報警信號，系統(tǒng)采用較為常用的方案設(shè)計——聲光報警。聲音報警用蜂鳴器來實現(xiàn)，光報警采用高亮度紅光LED來實現(xiàn)。報警聲音可以有高低報警，LED閃爍報警[14]。 3 軟件設(shè)計軟件采用Keil uVision3作為下位機系統(tǒng)的開發(fā)平臺。 角度數(shù)據(jù)采集設(shè)計 MMA7260Q輸出為模擬信號，采集過程需進行AD轉(zhuǎn)換。 STC12C5410AD單片機集成有8路高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。，它是一種逐次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，速度可達到100KHz（10萬次/秒），10位的轉(zhuǎn)換精度，ADC輸入通道與P1口復(fù)用，上電復(fù)位后P1口為弱上拉型I/O口，用戶可以通過軟件設(shè)置將8路中的任何一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換，不需作為A/D 使用的口可繼續(xù)作為I/O口使用。A/D采樣率的選擇不能干擾加速度計采樣頻率(11kHz) ，以防混疊誤差。AD轉(zhuǎn)換頻率： 52khz/2=26khzA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果計算公式如下: （ADC_DATA[7:0]，ADC_LOW2[1:0]）= 1024Vin/Vcc其中，Vin為模擬輸入通道輸入電壓，Vcc為單片機實際工作電壓，用單片機工作電壓作為模擬參考電壓。 數(shù)字濾波及工程變換部分 采樣結(jié)束后進行數(shù)字濾波，數(shù)字濾波有多種方式，由于角度變化，可慢可快，所以為了適應(yīng)快速變化的角度的測量，相比之下，采用了均值濾波，由于它實現(xiàn)簡單，占用單片機的資源較少，是一種比較好的選擇。其濾波效果與所選擇的采樣次數(shù)有關(guān)，次數(shù)越大，效果越好，但花費時間越長[15]。濾波程序 float filter(void)//AD濾波 平均值濾波 { float sum=0。 float ad_data。 char count。 for(count=0。countN。count++) { sum+=Get_data()。 } return (sum/N)。} 將濾波后的結(jié)果帶入公式： 800 ()就可以得到角度值。以下為程序代碼:int ChengeADtoAngle(float m1) //m1為數(shù)字量{ float q2，q1。 q1=(m1/1023)*4335。 //q1為得到的電壓值 4335為實際單片機的電壓值 q2=((q11650)/800)。 //分子分母同時擴大1000倍 return(*asin(q2))。 // 將角度 擴大10倍}為了觀察角度的變化及對角度的歷史數(shù)據(jù)經(jīng)行分析，需要將該數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄。這種記錄對數(shù)據(jù)的分析及對異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找具有重要意義若采用單片機計時，一方面占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費單片機資源。DS1302時鐘芯片可以用于時間記錄，很好地解決了這個問題。STC12C5410AD單片機內(nèi)部集成了2K字節(jié)的數(shù)據(jù)Flash存儲器（EEPROM），地址范圍是2800H~2FFFH。這2K字節(jié)的數(shù)據(jù)Flash存儲器分為4個扇區(qū)，每個扇區(qū)包含512字節(jié)。數(shù)據(jù)Flash擦除只有扇區(qū)擦除，沒有字節(jié)擦除。對于數(shù)據(jù)Flash存儲器的操作有三個基本命令，分別是字節(jié)讀、字節(jié)編程和扇區(qū)擦除。進行字節(jié)編程時，只能將“1”改為“0”，或“1”保持為“1”，“0”保持為“0”?？紤]到數(shù)據(jù)Flash只有扇區(qū)擦除，所以將數(shù)據(jù)按扇區(qū)存儲，不按字節(jié)數(shù)存儲。 角度數(shù)據(jù)分為整數(shù)和小數(shù)部分存儲，這是由于用UART傳輸方便而定的。角度數(shù)據(jù)再加上時間標簽共9個字節(jié)。稱之為一個數(shù)據(jù)塊。每個扇區(qū)可存儲56個數(shù)據(jù)塊?？紤]到數(shù)據(jù)存儲空間有限，于是采取的這樣的存儲方法：采樣的角度值與上一次的角度值比較，如果相差不大的話，則舍棄本次角度值，如果相差很大，則經(jīng)進行存儲。 數(shù)據(jù)存儲子程序部分子程序//扇區(qū)擦除功能void sector_erase(unsigned int addr) //送地址{ ISP_CONTR = 0x83。 //系統(tǒng)工作時鐘12Mhz 打開IAP功能 ISP_CMD = 0x03。 //3為扇區(qū)擦除功能 ISP_ADDRH = addr8。 //地址右移八位取高地址 ISP_ADDRL = addramp。0x00ff。 EA=0。 //以免中斷打斷 ISP_TRIG = 0x46。 ISP_TRIG = 0xb9。 EA=1。 iap_disable()。}//字節(jié)編程void byte_program(unsigned int addr， char dat) //送地址addr 和數(shù)據(jù) dat{ ISP_CONTR = 0x83。 ISP_CMD = 0x02。 //2為字節(jié)編程 ISP_ADDRH = addr8。 ISP_ADDRL = addramp。0x00ff。 ISP_DATA = dat。 EA=0。 ISP_TRIG = 0x46。 ISP_TRIG = 0xb9。 EA=1。 iap_disable()。}//字節(jié)讀功能unsigned char byte_read(unsigned int addr) //送地址{ unsigned char dat。 ISP_CONTR = 0x83。 ISP_CMD = 0x01。 //1為字節(jié)讀功能 ISP_ADDRH = addr8。 ISP_ADDRL = addramp。0x00ff。 EA=0。 ISP_TRIG = 0x46。 ISP_TRIG = 0xb9。 dat= ISP_DATA。 EA=1。 iap_disable()。 return(dat)。} DS1302軟件設(shè)計DS1302是SPI總線驅(qū)動方式。它要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。1) DS1302的控制字節(jié)表 DS1302的控制字1RAMA4A3A2A1A0RD/CK/WR DS1302 的控制字如圖所示。控制字節(jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中。位6如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)。位5至位1指示操作單元的地址。最低有效位(位0)如為0表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。2) 數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O) 在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0位到高位7。3) DS1302的寄存器 DS1302有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式，其日歷、時間寄存器及其控制字見表2。此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。 DS1302的控制字和各寄存器名稱命令字取值范圍寫操作讀操作 秒寄存器80H81H0099 分寄存器82H83H0099 時寄存器84H85H1—12或0023 日寄存器86H87H01—28，29 月寄存器88H89H0112 周寄存器8AH8BH0107 年寄存器8CH8DH0099開始變量初始化使DS1302不具有寫保護復(fù)位產(chǎn)生1個高電平寫DS1302地址延時一段時間向該地址寫數(shù)據(jù)復(fù)位產(chǎn)生1個高電平數(shù)據(jù)寫完?寫DS1302地址延時一段時間讀該地址寫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)讀完?顯示數(shù)據(jù) DS1302實時時鐘流程圖部分程序：//Ds1302void DS1302InputByte(unsigned char d) //實時時鐘寫入一字節(jié)(內(nèi)部函數(shù)){ unsigned char i。 ACC = d。 for(i=8。 i0。 i) { DS1302_IO = ACC0。 DS1302_CLK = 1。 DS1302_CLK = 0。 ACC = ACC 1。 } }unsigned char DS1302OutputByte(void) //實時時鐘讀取一字節(jié)(內(nèi)部函數(shù)){ unsigned char i。 for(i=8。 i0。 i) { ACC = ACC 1。 ACC7 = DS1302_IO。 DS1302_CLK = 1。 DS1302_CLK = 0。 } return(ACC)。 }void Write1302(unsigned char ucAd