【正文】 )單片機是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的 8 位高性能單片機，其主要技術(shù)優(yōu)勢是內(nèi)部含有可編程 Flash 存儲器，用戶可以很方便地進行程序的擦寫操作，在嵌入式控制領(lǐng)域中被廣泛的應(yīng)用。工作電壓寬達 ～ 。10V，同時帶有四通道多路選擇器；采用單 +5V電源供電。%FS、 %FS、 177。 下位機硬件設(shè)計包括數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計與串口通信技術(shù)兩大主要部分，其中在數(shù)據(jù)采集模塊中，詳細介紹了該系統(tǒng)中各個主要硬件的基本參數(shù)性能及其應(yīng)用；而在串口通信技術(shù)中，介紹了 RS485， MAX485 等基礎(chǔ)構(gòu)成的原理及應(yīng)用。 4 本設(shè)計主要分為四個部分。有介于此，所以開發(fā)設(shè)計了該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 通信模塊多采用 MAX485 總線通信模塊，這種模式由于具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、通信距離和數(shù)據(jù)傳輸速率適當(dāng)?shù)忍攸c而被廣泛應(yīng)用于儀器儀表、智能化傳感器集散控制、樓宇控制、監(jiān)控報警等領(lǐng)域。 附 錄 ................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。I 目錄 1 緒論 ................................................................................................................................. 3 小型集散測控系統(tǒng)現(xiàn)狀 ......................................................................................... 3 課題研究背景及任務(wù) ............................................................................................. 3 本設(shè)計的主要結(jié)構(gòu)與內(nèi)容 ..................................................................................... 3 2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)下位機總體設(shè)計方案 ............................................................................. 5 設(shè)計思路 ................................................................................................................. 5 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖 ................................................................................................. 5 各主要功能模塊簡介 ............................................................................................. 6 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 ......................................................................................................... 7 AT89C51 介紹 .......................................................................................................... 7 AT89CXX 系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) .............................................................. 7 AT89C51 單片機的引腳功能 ....................................................................... 8 中斷有關(guān)的概念 ......................................................................................... 11 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計 ............................................................................................... 14 PPM226LS22 壓力傳感器 ........................................................................ 14 ADS7824 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 ............................................................................. 17 時鐘芯片 DS1302 ....................................................................................... 20 串口通信電路設(shè)計 ............................................................................................... 23 RS232 和 RS485 簡介 ................................................................................. 23 與串行口有關(guān)的 SFR 簡介 ........................................................................ 25 MAX485 簡介與應(yīng)用設(shè)計 .......................................................................... 28 其他硬件電路設(shè)計 ............................................................................................... 31 單片機存儲器的擴展 ................................................................................. 31 復(fù)位電路設(shè)計 ............................................................................................. 32 時鐘電路設(shè)計 ............................................................................................. 32 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ............................................................................................................... 34 通信協(xié)議 ............................................................................................................... 34 壓力數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計 ....................................................................................... 35 II DS1302 時鐘芯片驅(qū)動程序 .................................................................................. 35 通信程序設(shè)計 ....................................................................................................... 38 總 結(jié) ................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 3 1 緒 論 小型集散測控系統(tǒng)現(xiàn)狀 在工業(yè)測控領(lǐng)域中，采用 PC 機與多臺單片機構(gòu)成主從式結(jié)構(gòu)的小型集散測控系統(tǒng)越來越多。 RS485 是一個多引出線接口，這個接口可以有多個驅(qū)動器和接收器，可以實現(xiàn)一臺 PC 和多臺單片機之間的串行通信， 而且 RS485 的最長的傳輸距離為 1200m,適合中距離的傳輸。 基于分布式控制結(jié)構(gòu)的小型集散測控系統(tǒng)和工程設(shè)計的具體情況，該系統(tǒng)的主要任務(wù)是：研究以單片機為控制核心的串行通信系統(tǒng)，確定有效的多機通信方法，設(shè)計基于 RS485 總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)下位機軟硬件，實現(xiàn)輪對壓力機壓力的自動采集、相關(guān)數(shù)據(jù)的顯示，并通過串行通信向上位機反饋相關(guān)信息。其中，設(shè)計的第一章（即緒論）中介紹了當(dāng)前工業(yè)測控領(lǐng)域中的小型集散測控系統(tǒng)的應(yīng)用和本設(shè)計背景與任務(wù)；第二章介紹數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)下位機的總體設(shè)計方案； 第三章簡要介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計； 第四章介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計，主要是各模塊軟件設(shè)計的流程圖。軟件設(shè)計包括壓力數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計，系統(tǒng)時間采集程序設(shè)計和通信程序設(shè)計三個部分。%FS；工作溫度范圍： － 30～＋70℃ /＋ 85℃ /最高 250℃ 。正常工作情況下的功耗為 50mW，能耗低。采用雙電源供電（主電源和備用電源） 。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示 T0 T1 T2 P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1 圖 MCS51 系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 下面對各功能部件作進一步的說明： (1) 數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)：片內(nèi)為 128 個字節(jié)（單元）， AT89C51 單片機內(nèi)部有 256 個字節(jié)的 RAM 數(shù)據(jù)存儲器 ,片內(nèi)最多可外擴 64K 字節(jié)。這種結(jié)構(gòu)的單片機稱為哈佛型結(jié)構(gòu)單片機。 (6) Pl 口、 P2 口、 P3 口、 P0 口：為 4 個并行 8 位 I/O 口。 8 位機在數(shù)據(jù)采集 、 運算處理有明顯的長處。 (4) 中斷源從 5 個增加到 6 個。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。與 MCS51 兼容 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 （ 2） I/O 端口線輸入輸出引腳 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高 ，且作為輸入，并因此作為輸入時。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如表 所示： 表 P3 的第二功能 引腳 第二功能 信號名稱 RXD 串行數(shù)據(jù)接收 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 INT0 外部中斷 0 申請 INT1 外部中斷 1 申請 T0 定時 /計數(shù)器 0 的外部輸入 T1 定時 /計數(shù)器 1 的外部輸入 WR 外部 RAM 寫選通 RD 外部 RAM 讀選通 注： P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE 的輸出 ， 可在 SFR8EH 地址上置 0。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。注意加密方式 1 時， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 （ 4） 振蕩器特性 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。 中斷有關(guān)的概念 所謂中斷，是指當(dāng)計算機執(zhí)行正常程序時，系統(tǒng)中出現(xiàn)某些急需處理的異常情況和特殊請求 ， CPU 暫時中止現(xiàn)行程序，轉(zhuǎn)去對隨機發(fā)生的更緊迫事件進行處理，處理完畢后， CPU 自動返回原來的程序繼續(xù)執(zhí)行。 AT89C51 單片機有 5 個中斷源，有 2 個中斷優(yōu)先級，每個中斷源的優(yōu)先級可以編程控制。 1） 為了了解每個中斷源是否產(chǎn)生了中斷請求，中斷系統(tǒng)對應(yīng)設(shè)置