【正文】 （ 32） 濾波器的選取 硬件濾波按通過的頻率范圍分，有低通濾波器（ LPF）、高通濾波器（ HPF）、帶通濾波器（ BPF）、帶阻濾波器（ BEF）等類型，按濾波器電路中是否帶有源器件可分為無(wú)源濾波器與有源濾波器兩種 [7]。無(wú)源濾波器的成本便宜，但輸入 /輸出阻抗很高 。與無(wú)源濾波器相比，這個(gè)濾波器電路的輸出阻抗很低，典型值為幾十至幾百歐姆。這個(gè)低通濾波器是根據(jù)電阻式傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)的，避免了低通濾波器的電阻產(chǎn)生不必要的電壓降和產(chǎn)生阻抗匹配困難的問題。 圖 311（ b） 中電容器中點(diǎn)接地，能夠把噪聲電流旁路入地，消除共模噪聲。模擬 濾波器，一般需放置在 A/D 轉(zhuǎn)換器的前面，其功能在模擬域內(nèi)，而不是在數(shù)字域內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)奈奎斯特定律（如果想要從數(shù)字形式中恢復(fù)或重建一個(gè)帶寬為 fB的信號(hào)，采樣頻率 fS必須滿足 （ fS2fB），對(duì)于任何頻率的信號(hào)（或噪聲），如果不被精確轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，就可能被混淆入其他信號(hào)。對(duì)于頻率超過 1/2fS（ fS為 A/D 轉(zhuǎn)換器的采樣頻率）的輸入信號(hào)，經(jīng)過采樣 后，其信號(hào)被折返到采樣頻率之內(nèi)，因此，經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后，可能會(huì)很難從轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)判斷輸入信號(hào)是在 1/2fS之內(nèi)，還是高于 1/2fS。 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分 對(duì)于 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇首先要確定其位數(shù)。當(dāng)器件的非線性誤差控制在 1 位之內(nèi)時(shí)，A/D 轉(zhuǎn)換器件用 “位數(shù) ”所表示的分辨率與其轉(zhuǎn)換精度基本相同，習(xí)慣上就用位數(shù)來(lái)衡量其轉(zhuǎn)換精度 [10]。 中速 A/D 轉(zhuǎn)換器件：適合采樣頻率高于每秒 100 次的場(chǎng)合，其檢測(cè)對(duì)象為變化比較快的物理量。 綜上所述，在工業(yè)企業(yè)的基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的智能儀表裝置中，若對(duì)于信號(hào)轉(zhuǎn)換速率的要求不是很高而對(duì)轉(zhuǎn)換精度要求很高時(shí)，選擇雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器是很合適的。 D D D D D1： BCD碼數(shù)據(jù)的位選通信號(hào)輸出端，分別選通萬(wàn)、千、百、十、個(gè)位。 ST （引腳 26）：數(shù)據(jù)輸出選通脈沖輸出端。 其中， ICL7135的其他引腳、外部電路連接和元件參數(shù)的選擇可以 參照其芯片說明資料，在網(wǎng)上可搜索到，這里就不贅述了。 為了使電路具有抗 50Hz串模干擾能力， A/D轉(zhuǎn)換的積分時(shí)間應(yīng)選擇積分時(shí)間等于 50Hz工頻的整數(shù)倍。 進(jìn)一步分析 ICL7135的時(shí)序發(fā)現(xiàn)，在模擬輸入積分階段和對(duì)基準(zhǔn)電壓反積分階段，ICL7135的 BUSY端輸出均為高電平，其余均為低電平，如圖 212所示。 將 ICL7135的 BUSY端接到單片機(jī)的中斷口 INT1上。因 此同等時(shí)鐘條件下， AVR單片機(jī)比 8051單片機(jī)速度快 12倍，如果是做 16 16的乘法， AVR可以比 8051快 23倍，計(jì)算優(yōu)勢(shì)非常明顯。在可靠方面， AVR單片 機(jī)抗干擾能力也優(yōu)于 8051單片機(jī)。 ATMEGA系列使用了更加先進(jìn)、可靠地制造工藝，高中低檔齊全，正在逐步取代 AT90系列的產(chǎn)品。通過將 8位 RISC CPU與系統(tǒng)內(nèi)可編程的 Flash集成在一個(gè)芯片內(nèi)， ATMEGA16成為一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了靈活而低成本的解決方案。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在 0～ 20210b/s 范圍內(nèi)的通信 。 MAX232 是單電源雙RS232 發(fā)送 /接收芯片，采用單 一 +5V 電源供電，只需外接 5 個(gè)電容，便可以構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的RS232 通信接口，硬件接口簡(jiǎn)單，所以被廣泛采用 。 本設(shè)計(jì)選擇的是異步通訊方式， 并 規(guī)定了數(shù)據(jù)的傳送格式，即每個(gè)數(shù)據(jù)以相同的 幀格式傳送。 人機(jī)對(duì)話 一、鍵盤部分的設(shè)計(jì)： 鍵盤是若干個(gè)按鍵的集合，是人與計(jì)算機(jī)聯(lián)系的橋梁。 按鍵去抖主要有兩種方法：一是軟件去抖，即判斷按鍵時(shí)采用軟件延時(shí)的辦法，多用于鍵數(shù)較多的情況；二是硬件去抖，即在按鍵處加硬件元件起到緩沖作用，消除抖動(dòng)；可用 RS 觸發(fā)器或簡(jiǎn)單的 RC 濾波器來(lái)克服抖動(dòng)，多用于鍵數(shù)較少的情況。 YB12864 可顯示漢字及圖形，內(nèi)置 8192個(gè)中文漢字（ 16 16 點(diǎn)陣， 16 8=128， 16 4=64，一行只能寫 8 個(gè)漢字， 4 行；）、 128個(gè)字符（ 8X16 點(diǎn)陣）及 64 256 點(diǎn)陣顯示 RAM（ GDRAM）。 25 4 軟件程序設(shè)計(jì) 目前， AVR 編譯工具有很多種，支持的語(yǔ)言包括匯編語(yǔ)言、 C 語(yǔ)言、 Pascal 和 BASIC等。 ICC 和 IAR 的編譯器產(chǎn)品是需要付費(fèi)的，而 GCC 是免費(fèi)的。 本應(yīng)變儀的軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件兩部分。其中主程序流程，如圖 41所示 。// 沒有預(yù)分頻 OCR2=15。 break。 N=addata2addata110001。 MCUCR=0x02。其中，顯示 RAM（ DDRAM）的操作如下： 模塊可顯示三種字型分別是 HCGROM 字型、 CGRAM 字型和中文 CGROM 字型；三種字型的選擇，由在 DDRAM 中寫入的編碼選擇， 0000H~0006H （ 0000H、 0002H、 0004H、0006H）的四組編碼對(duì)應(yīng) CGRAM 字型中的四個(gè)自定義字符； 02H~7FH 的編碼中將選擇半寬英文、數(shù)字的字型； A1H 以上的編碼將自動(dòng)結(jié)合下一字節(jié)組成兩字節(jié)的中文字型編碼（ A1A0H~F7FEH） 顯示半寬字型： 將 8 位編碼 02H~7FH 寫入 DDRAM 中。 DDRB=0xff。 lcd_init()。 lcdout(25,Vin%10+0X30)。 lcdout(29,Vin*1000%10+0X30)。 } return 0。 //RS0 PORTB|=BIT(6)。0x80)!=0x00)。 //E=0 } //*************************寫命令函數(shù) *****************************// void writemand(uchar data) { busy_check()。=~BIT(6)。=~BIT(7)。=~BIT(6)。=~BIT(7)。//開顯示 (無(wú)游標(biāo)、不反白 ) writemand(0x01)。 lcmchararray++。 //功能設(shè)置 擴(kuò)充指令 直接顯示 writemand(y)。對(duì)于本文所敘述的具有高測(cè)量精度的應(yīng)變儀，干擾會(huì)給測(cè)量帶來(lái)很大的誤差，因此，為了使應(yīng)變儀達(dá)到較高的精度，必須研究抗干擾技術(shù)及。 //X地址設(shè)置 } 32 5 應(yīng)變儀的抗干擾 在理想的情況下，一個(gè)電路或系統(tǒng)的性能僅由該電路或系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及所用的元器 件 性能指標(biāo)來(lái)決定。 31 writedata(data)。//指定在資料的讀取及寫入時(shí)，設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)方向及指定顯示的移位 } void lcdtextout(uchar address,uchar *lcmchararray) { writemand(0x80+address)。 //選擇基本指令集 writemand(0x30)。 //E=1 PORTA=data。 PORTB|=BIT(5)。 //E=1 PORTA=data。=~BIT(5)。 PORTBamp。 //E1 asm(nop)。 PORTBamp。 i=65535。 lcdout(27,Vin*10%10+0X30)。 lcdtextout(16,壓力 :)。=~BIT(1)。 顯示中文字型將 16 位編碼寫入 DDRAM 中，編碼（ A1A0H~F7FEH）。 default: break。 TCNT1L=0x00。 28 addata2=TCNT1。 addata1=(addata11)。 以下程序 給 ICL7135提供 250HZ的頻率 ： //PD7輸出 250KHZ CTC模式 定時(shí)計(jì)數(shù)器 2 void ADHZ() { DDRD|=0X80。根據(jù)軟件的功能將下位機(jī)軟件分成不同模塊，每個(gè)模塊完成一定的功能，模塊與模塊之間相對(duì)獨(dú)立，這樣不但結(jié)構(gòu)清晰，而且便于閱讀、調(diào)試和提高程序的利用效率。安裝了這個(gè)編譯器后，可以與 AVR Studio 無(wú)縫銜接，可以直接在 AVR Studio 中進(jìn)行 C 語(yǔ)言應(yīng)用程序的編輯、編譯、和調(diào) 試，經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐證明， GCC for AVR 的軟件缺陷很少，性能可靠，編譯出的燒寫文件尺寸也是很小的 [14]。如果代碼 規(guī)模超過 2KB，完全可以用 C 語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言編寫，這樣代碼維護(hù)起來(lái)會(huì)比較容易。本設(shè)計(jì)采用的是顯示模塊 與 CPU 并行 8 位連接方式，如 圖 318 所示。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eBD a t e : 16 J un 20 10 S h e e t of F il e : E : \畢業(yè)設(shè)計(jì) \初稿 上交 \大圖 \復(fù)件 復(fù)件 M y D e s i g bD r a w n B y:S1 S2 S3V C CK E Y 1 K E Y 2 K E Y 3C10 . 1 u FC20 . 1 u FC30 . 1 u FR110 KR210 KR310 K 圖 317 按鍵設(shè)計(jì)的電路原理圖 The circuit wafer and circuit schematic diagram of the design about keystokes 二、 LCD 液晶顯示部分設(shè)計(jì) 本儀表的 LCD 顯示選用的是漢顯的液晶屏 YB12864，其控制芯片為 ST7920，其帶漢 24 字顯示字庫(kù)。 對(duì)按鍵設(shè)計(jì) 的 中要注意 按鍵的去抖動(dòng) 問題；按鍵從開啟到閉合穩(wěn)定，或者從閉合到完全打開，總要有數(shù)毫秒的彈跳時(shí)間（即抖動(dòng)）。 通訊協(xié)議的格式如下： 23 字頭 根號(hào) 量綱 數(shù)據(jù)（ 1～ 12 異或校驗(yàn)碼 結(jié)束 0xE1 0x01~0x63 0x00~0x02 0x01(高位 ) 0x02(低位 ) 0XRH 0XRL 0D 波特率： 由單片機(jī)決定（ 1200， 2400， 4800， 9600， 19200bps）。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eBD a t e : 16 J un 20 10 S h e e t of F il e : E : \ 畢業(yè)設(shè)計(jì) \ 初稿 上交 \ 大圖 \ 復(fù)件 復(fù)件 M y D e s i g bD r a w n B y:C 1+ V C CV+ G N DC 1 T 1O U TC 2+ R 1I NVR 1O U TT 2O U TT 1I NR 2I NT 2I NC 2R 2O U TM A X 2 3212345678161514131211109RX DT X DV C C162738495J1D B 9+C21u F+C51u F+ C31u F+C11u F+C41u F 圖 316MAX232 的電路接線圖 The circuit diagram of MAX232 串行通訊是將構(gòu)成字符的每個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)位，依據(jù)一定的順序逐位進(jìn)行傳送的通信方法。 RS232C 規(guī)定的邏輯電平與單片機(jī)的邏輯電平是不同的，因此，單片機(jī)系統(tǒng)要和 計(jì)算機(jī) 的 RS232 接口進(jìn)行通信，就必須把單片機(jī)的信號(hào)電平（ TTL 電平）轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)的RS232C 電平，或者把計(jì)算機(jī)的 RS232C 電平轉(zhuǎn)換成單片機(jī)的 TTL 電平，通信時(shí)候必須對(duì)兩種電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換 [13]。 通訊部分 在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中， CPU 與外部的基本通信方式有兩種 [12]：并行通信，數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送；串行通信，數(shù)據(jù)一位一位順序傳送。本芯片是以 Atmel高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)生產(chǎn)的。其中 ATiny系列結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，功能最弱，適用于比較低檔的玩具、儀器儀表和簡(jiǎn)單的過程控制。由于 AVR單片機(jī)采用了更加先進(jìn)的制造工藝，在同等配置的條件下，AVR單片機(jī)的價(jià)格要比單片機(jī)便宜。 I C L 7 1 3 5 A T M E G A 1 6P D 7P D 3P B 1C L KB U S YP O L 圖 314 ICL7135與單片機(jī)并行 3線制接法 The parallel connection with threewire type between single chip and ICL7135 20 數(shù)字主電路部分 數(shù)字主電路部分的設(shè)計(jì)主要是通過整機(jī)的工作原理來(lái)搭建單片機(jī)（ ATMEGA16）與其外設(shè)器件的連接電路；其主要包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分、通訊部分和人機(jī)對(duì)話部分等。如果應(yīng)用單片機(jī)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器檢測(cè)出 BUSY為高電