【正文】 單片機(jī)有整套的開(kāi)發(fā)工具，包括 C 語(yǔ)言編譯器、宏匯編語(yǔ)言、程序調(diào)試器 /仿真器和評(píng)估板。 ? 全靜態(tài)工作。 ? 具有獨(dú)立鎖定位、可選擇的啟動(dòng)代碼區(qū)，通過(guò)片內(nèi)的啟動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程真正的讀 —修改 —寫操作。 ? 可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程，以實(shí)現(xiàn)軟件加密。 ? 通過(guò) JTAG 接口實(shí)現(xiàn)對(duì) Flash 存儲(chǔ)器， E2PROM、熔絲位和鎖定位的編程。 ? 2 路 8 位 PWM。 ? 面向字節(jié)的兩線接口 （ TWI） 。 ? 片內(nèi)模擬比較器。 ? 6 種睡眠模式：空閑模式、 ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby（待機(jī)）模式以及擴(kuò)展的 Standby 模式。 ： ? 53 個(gè)可編程 I/O 端口線。 ATmega64單片機(jī)引腳功能 ：數(shù)字電路的電源。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電阻拉低時(shí)將輸出電流。如果不作為 ADC的模擬輸入，端口 F 可以作為 8 位 雙向 I/O 端口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。如果使能了 JTAG 接口，則復(fù)位發(fā)生時(shí)引腳 PF7（ TDI）、 PF5（ TMS）、和 PF4（ TCK）的上拉電阻使能。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。 PG3 和 PG4 是振蕩器引腳。 ：反向震蕩放大器的輸出。 ： PEN 為 SPI 串行下載的使能引腳。 C22 2 p FC32 2 p FY18 M H z 圖 32 時(shí)鐘電路與 Atmega64 連接圖 晶振 Y1 的頻率范圍為 0~16MHz，本系統(tǒng)中采用 8MHz 的晶振頻率，電容器 C C2 均為 22pF。 R11 0 KS1S W P BV C CR E S R T 圖 33 系統(tǒng)復(fù)位電路圖 系統(tǒng)電源電路 系統(tǒng)輸入電壓為 12V，通過(guò) LM7805CK 穩(wěn)壓芯片轉(zhuǎn)換，為系統(tǒng)提供 5V 工作電壓。單片機(jī)系統(tǒng)必須把采集的數(shù)據(jù)傳輸給 PC 機(jī)，以便進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。 RS232接口的機(jī)械指標(biāo) RS232C 標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó) EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會(huì) )與 BELL 等公司一起開(kāi)發(fā)的 ,于1969 年公布的通信協(xié)議，全稱是 EIARS232C。 RS232C 采用負(fù)邏輯，規(guī)定 +3V～ +15V 任意電壓表示邏輯 0（或信號(hào)有效）， 3V～ 15V 任意電壓表示邏輯 1（或信號(hào)無(wú)效）。其中 DTR 和 RTS 是計(jì)算機(jī)通過(guò) RS232接口送給 Modem 的控制引腳； DSR、 CTS、 DCD 和 RI 是 Modem 通過(guò) RS232送給計(jì)算機(jī)的狀態(tài)信息引腳。 MAX232 的主要性能如下： 單電源供電； 制造工藝； ； xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 4.+30V 輸出電平； ，典型值是 8mA； TIA/EIA232E 標(biāo)準(zhǔn)和 建議； 封裝 MAX232 與單片機(jī)接口電路如圖 35 所示 C A P 1 +1R R I N 28C A P 6C A P 2 5C A P 1 3C A P +2C A P 2 +4R T O U T 27R O U T 29T I N 210T I N 111R O U T 112R R I N 113R T O U T 114GND15V C C16U4M A X 2 3 2C91 μ FC 1 01 μ FC 1 11 μ FC 1 21 μ F V C C162738495J1D B 9P D 0 / T X D 0P D 1 / R X D 0 圖 35 MAX232 與單片機(jī)接口電路圖 標(biāo)準(zhǔn) RS422接口擴(kuò)展 RS422 接口是一種基于平衡發(fā)送和差分接收的串行總線，具有抗共模干擾、傳輸速率高、距離遠(yuǎn)、易于網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用在很多工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。 圖 中 ATmega64 單片機(jī)與 MAX485 的實(shí)際位置遠(yuǎn)離 PC 機(jī)。接口電路見(jiàn)附錄 C. 外存儲(chǔ)器擴(kuò)展 I2C 總線簡(jiǎn)介 I2C（ InterIntegrated Circuit）總線是一種 Philips 公司開(kāi)發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。 I2C 總線的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是支持多主控（ multimastering） ,其中任何能夠進(jìn)行發(fā)送和接受的設(shè)備都可以成為主總線。 I2C 總線在傳輸數(shù)據(jù)過(guò)程中共有 3 種類型信號(hào)，分別是：開(kāi)始信號(hào)、結(jié)束信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)。 CPU 向受控單元發(fā)出一個(gè)信號(hào) 后，等待受控單元發(fā)出一個(gè)應(yīng)答信號(hào)， CPU 接收到應(yīng)答信號(hào)后，根據(jù)實(shí)際情況做出是否繼續(xù)傳遞信號(hào)的判斷，若未收到應(yīng)答信號(hào)，判斷為受控單元出現(xiàn)故障。芯片與單片機(jī)之間使用 I2C 接口通信，接口電路簡(jiǎn)單、操作方便，適合存儲(chǔ)單片機(jī)系統(tǒng)中一些重要的數(shù)據(jù)。按照 I2C 協(xié)議的 接線要求，對(duì) SDA 線接上拉電阻，保證其數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?芯片通過(guò) I2C 接口與Atmega64 單片機(jī)相連接。 D A T A4S C K1V C C2GND3S H T 7 5R11 0KP C 4P C 3V C C 圖 39 ATmega64 與 SHT75 硬件連接圖 壓力采集端設(shè)計(jì) ATmega64單片機(jī)概述 壓 智能化、數(shù)字化和控制技術(shù)的發(fā)展，特別是智能化數(shù)字壓力傳感器的問(wèn)世，促進(jìn)了數(shù)字壓力計(jì)的新發(fā)展，在國(guó)內(nèi) 外市場(chǎng)上先后出現(xiàn)了各種高精度的手動(dòng)或自動(dòng)控制的數(shù)字壓力計(jì)。 DH 公司采用數(shù)字式石英壓力傳感器研制生產(chǎn)多量程（三量程或六量程） 的手動(dòng)或自動(dòng)數(shù)字式壓力計(jì)。 26PCB壓力傳感器簡(jiǎn)介 ： ? 供電電源： 016VDC ? 壓力量程： ? 輸出信號(hào)： mV 電壓信號(hào) ? 工作溫度： 40℃ 80℃ ? 溫度補(bǔ)償： 26PC 系列溫度補(bǔ)償 050℃ ? 壓力形式：表壓 (G)，差壓 (D)，絕壓 (A) ? 線性遲滯： % ： ? 專利的導(dǎo)電密封彈性連接系統(tǒng)消除了傳統(tǒng)的導(dǎo)線粘結(jié)和帶狀連接 ? 專利的 Snaptogether 結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了多樣化的測(cè)量孔形式 ? 最低價(jià)格的帶溫度補(bǔ)償和校整的小型封裝壓力傳 感器 ? 不同的引腳可選（ 1x4 或 2x2） xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 ? 可以測(cè)量負(fù)壓和正壓 ? 激光刻蝕電阻保證極好的器件一致性 ， 芯片引腳如圖 310 所示 。在外型上有圓形、方形等形狀。ATmega64 單片機(jī)的端口 PB0， PB1， PB2 分別連接按鍵 KEY1~KEY3。如圖 312 所示為 1602 引腳圖： D07D18D29D310D411D512D613D714RS4RW5EN6VDD2B L K15V03B L A16V S S1 312 1602 引腳圖 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口。每個(gè)字符都有一個(gè) 固定的代碼。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 第 4章 軟件設(shè)計(jì) 軟件總體設(shè)計(jì)框架 圖 41 總體流程圖 采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，用 C 語(yǔ)言編寫，總體設(shè)計(jì)流程圖如圖系統(tǒng)啟動(dòng) 系統(tǒng)初始化 是否接到采集命 令？ 執(zhí)行采集命令 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理 現(xiàn)場(chǎng)顯示并存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 傳送數(shù)據(jù)到 上位機(jī) 是否接到傳輸命令 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 41 所示： 系統(tǒng)上電后首先進(jìn)行自檢，檢查各功能模塊電子器件是否正常工作，檢查完畢后進(jìn)行各功能模塊初始化，掃描鍵盤，當(dāng)有 “按鍵 1”按下時(shí)，系統(tǒng)可讀到PB0 口為低電平，此時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始執(zhí)行測(cè)量數(shù)據(jù)的工作，將采集到的溫濕度及壓力儲(chǔ)存到特定寄存器，當(dāng)有 “按鍵 2”按下時(shí)，系統(tǒng)將儲(chǔ)存在寄存器中的溫濕度及壓力數(shù)據(jù)組送 LCD 顯示，同時(shí)將該組數(shù)據(jù)通過(guò) I2C 總線傳送至片外 E2PROM，當(dāng) “按鍵 3”按下時(shí)，系統(tǒng)檢查是否與上位機(jī)已經(jīng)建立連接，若連接成功則通過(guò)RS232 接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。后一個(gè)命令順序包含 3 個(gè)地址位（目前只支持 100 創(chuàng)）和 5 個(gè)命令位，通過(guò) DATA 引腳的ACK 位處于低電位來(lái)表示 SHT75 正確收到命令。 當(dāng)發(fā)出了溫濕度測(cè)量命令后，控制器需要等到測(cè)量完成，方可讀取結(jié)果。控制器必須通過(guò)使 DATA 為低來(lái)確認(rèn)每一字節(jié)，所有的矢量中從右算 MSB（最高位）列于第一位。 程序中，通過(guò) PC PC3 模擬進(jìn)行 I2C 協(xié)議進(jìn)行通信。程序清單見(jiàn)附錄 2。 要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 際之間順利的通訊，首先要對(duì) PC 機(jī)串行接口由簡(jiǎn)單的了解， PC 的串行通訊接口使用的是 8 LCR，同時(shí)使其最高位DLAB 為 “0”，選中發(fā)送緩沖器和接受緩沖器，以便后面進(jìn)行發(fā)送和接收。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 圖 43 RS232 傳輸程序歷程圖 針對(duì)上述步驟作如下說(shuō)明： (1)波特率除數(shù)鎖存器（ BRD） T1 初始化，啟動(dòng) T1 工作 設(shè)定串行通信方式 設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)塊首地址 發(fā)送數(shù)據(jù) T1=1? 清 T1 修改數(shù)據(jù)指針和數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器 全部數(shù)據(jù)發(fā)送完 ？ 結(jié)束 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 8250 使用內(nèi)部時(shí)鐘的頻率為 ，波特率除數(shù)（ BRD）和波特率（ Baud）的關(guān)系為： BRD=時(shí)鐘頻率 /（ 16Baud） (41) 如： Baud=1200bps,則 BRD=106/（ 161200） =0060H。 PC 的接收程序用 TURBO C 完成，利用庫(kù)函數(shù) inportb()完成對(duì) 8250 端口的寫操作，其具體接收子程序詳見(jiàn)附錄 D。 (3)狀態(tài)字（ LSR） 狀態(tài)寄存器 LSR 用來(lái)向 CPU 提供接收和發(fā)送過(guò)程中產(chǎn)生的狀態(tài)，這些狀態(tài)可用于 CPU 查詢，如果允許中斷，也可引起中斷。對(duì)發(fā)送緩沖器寫，即啟動(dòng)發(fā)送過(guò)程。 表 41 可編程串行接口 DLAB 選擇寄存器 地址 0 發(fā)送緩沖器 THR（寫） 3F8H 0 接收緩沖器 RDR（讀） 3F8H 1 除數(shù)鎖存器 BRDL（低 8 位） 3F8H 1 除數(shù)鎖存器 BRDH（高 8 位） 3F9H 0 中斷允許寄存器 3F9H X 中斷識(shí)別寄存器 IIR 3FAH X 線路控制寄存器 LCR 3FBH X Modem 控制寄存器 MCR 3FCH X 傳輸線狀態(tài)寄存器 LSR 3FDH X Modem 狀態(tài)寄存器 MSR 3FEH 由于地址 3F8H 和 3F9H 為兩個(gè)寄存器共用，由線路控制寄存器最高位DLAB 進(jìn)行選擇。由于單片機(jī)的串行發(fā)送和接收線 TXD 和 RXD 是 TTL 電平，而 PC 的 COM1 或 COM2 的 RS232C 連接器（ D 型 9 針插座）是 EIA 電平，因此單片機(jī)需加接 MAX232 芯片，通過(guò)串行電纜和 PC 相連接。隨后設(shè)置濕度啟動(dòng)命令，轉(zhuǎn)換完成后，進(jìn)行濕度變換和濕度的補(bǔ)償計(jì)算。如果沒(méi)有用 CRC8 的校驗(yàn)和，則控制器就會(huì)自動(dòng)返回休眠模式。為表明測(cè)量完成，SHT75 會(huì)使數(shù)據(jù)線為低電平，此時(shí)控制器必須重新啟動(dòng) SCK。 如果與 SHT75 傳感器的通信中斷，下列信號(hào)順序 會(huì)使串口復(fù)位，當(dāng)使DATA 線處于高電平時(shí)，觸發(fā) SCK9 次以上（含 9 次），并隨后發(fā)出一個(gè) “傳輸開(kāi)始 ”命令。 溫濕度及壓力數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計(jì) SHT75 傳感器共有 5 條用戶命令具體命令格式如表 41 所示： 表 41 SHT75 傳感器命令列表 命令 代碼 功能 測(cè)量溫度 01111 測(cè)量溫度 測(cè)量濕度 00101 測(cè)量濕度 讀狀態(tài)寄存器 00111 讀狀態(tài)寄存器的內(nèi)容 寫狀態(tài)寄存器 00110 向狀態(tài)寄存器寫入命令 軟啟動(dòng) 11110 重啟芯片 SHT75 的具體命令順序如下： 傳輸開(kāi)始。 1602 的 D0~D7 與 ATmega64 單片機(jī)的端口 A 相連，控制端口 RS、 RS、 EN 分別與端口 C 的 PC0、 PC PC2相連。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 在 1602 內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM）中已經(jīng)儲(chǔ)存了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形。驅(qū)動(dòng)電壓為 +。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 獨(dú)立式按鍵的接法是在單片機(jī)的 I/O 口上接一個(gè)按鍵，每個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)單片機(jī)的一個(gè)輸入端口，按鍵的另一端接電源或者數(shù)字地。鍵盤的接法靈活多樣，最簡(jiǎn)單的方式為獨(dú)立式接法，即利用單片機(jī)讀取 I/O 口的電平高低來(lái)判斷是否有鍵按下。 本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的數(shù)字壓力計(jì)主要