【正文】 因?yàn)樵?Proteus ISIS中無法對 AT89S51單片機(jī)進(jìn)行仿真，所以這里就不對上面的看門狗程序進(jìn)行進(jìn)一步分析，只作參考。在 C 語言中增加一個(gè)聲明語句；在 聲明文件中增加一行 sfr WDTRST = 0xA6。 打開上位機(jī)端接收程序，先選擇串口 3，并且進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置，也就是將參數(shù)設(shè)置成與上圖中一樣，之后點(diǎn)擊打開串口，這時(shí)該按鈕右端會(huì)有指示，表示所選串口已經(jīng)打開，再會(huì)到Proteus ISIS 軟件 界面，點(diǎn)擊播放按鈕進(jìn)行仿真，回到串口接收程序界面點(diǎn)擊 “開始接收 ”按鈕，這時(shí)上位機(jī)串口接收程序就開始接收來自單片機(jī)的數(shù)據(jù)，接收到的結(jié)果如下圖所示： 圖 31上位機(jī)接收程序仿真圖 系統(tǒng)優(yōu)化及改進(jìn) 、系統(tǒng)硬件優(yōu)化 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)或其他實(shí)際應(yīng)用中都是被用作監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，在實(shí)際的應(yīng)用中，其工作環(huán)境惡劣，各種各樣的干擾信號都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)無法工作或者工作不正常，特別是 A/D轉(zhuǎn)換器 TLC2543的模擬信號輸入端更容易受噪聲信號的干擾。所以 仿真時(shí)， 0通道、 2通道和 4 通道有結(jié)果輸出分別是 ch0： 4094， ch3： 4094， ch4： 4094，而 1 通道、 2 通道和10通道的輸出結(jié)果是 ch1： 166， ch1： 166， ch10： 166，其余通道輸出結(jié)果都是 0，由此可以算出此時(shí) 0通道、 3通道和 4通道的輸入電壓應(yīng)該為： （ 4094/4095） 5V= 而 0通道模擬信號源接的是 +5V電壓，而 ≈5V，由此可見數(shù)據(jù)采集的目的已經(jīng)達(dá)到，并且誤差較小，在允許范 圍之內(nèi)。本系統(tǒng)的串行數(shù)據(jù)采集及串行傳輸軟件仿真結(jié)果如下圖所示，其中 ch0～ ch10是表示 TLC2543的 11個(gè)通道，后面緊跟的數(shù)據(jù)即為所采集到的相應(yīng)通道的數(shù)據(jù)。 Input從接收緩沖區(qū)返回和刪除字符。0xff00)8。//調(diào)用系統(tǒng)初始化函數(shù) read2543(0)。初始化的主要工作是對 TCON和 TMOD進(jìn)行編程，同時(shí)計(jì)算并裝載 T/C的記數(shù)初值，一般步驟如下： 確定 T/C的工作方式，通過對 TMOD寄存器擯斥實(shí)現(xiàn)。 convresult=1。 CS=0。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 、單片機(jī)端程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)端程序設(shè)計(jì)包括單片機(jī)數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)和單片機(jī)端數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，單片機(jī)端數(shù)據(jù)傳輸程序又包括單片機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送程序和單片機(jī)數(shù)據(jù)接收程序兩個(gè)部分，單片機(jī)端程序全部采用單片機(jī) C 語言編寫， C51 程序有易懂和可移植性好的特點(diǎn)，這使的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的使用更加靈活。該寄存器規(guī)定了轉(zhuǎn)換器的工作和輸出數(shù)據(jù)長度，主機(jī)提供的數(shù)據(jù)字是以 MSB 為前導(dǎo)的，每個(gè)數(shù)據(jù)位都是在 CLK序列的上升沿被輸入的。 片內(nèi)含有采樣自動(dòng)保持電路。 、外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 因?yàn)閿?shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，之后通過單片機(jī)的傳行口將數(shù)據(jù)在傳給上位機(jī)（個(gè)人微機(jī)系統(tǒng)），這就需要一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，但是單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間太小，只有 1288字節(jié)靜態(tài) RAM，無法滿足數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)較大數(shù)據(jù)量的存儲(chǔ)需求，所以這里采用擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的方法達(dá)到存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的目的。傳輸距離遠(yuǎn)，連接系統(tǒng)靈活方便。常用的方法是在微機(jī)的 PCI 插槽中擴(kuò)展一塊或多塊數(shù)據(jù)采集卡，這種方法雖然方便簡單，但是應(yīng)用不靈活，當(dāng)模擬量較少或是溫度、壓力等緩變信號場合，采用擴(kuò)展總線型數(shù)據(jù)采集卡并不是最合適、最經(jīng)濟(jì)的方案。然而，許多復(fù)雜任務(wù)的實(shí) 現(xiàn)，如人機(jī)對話、任務(wù)的切換、算法的實(shí)現(xiàn)、大數(shù)據(jù)的運(yùn)算等，單片機(jī)就顯得有些力不從心，而 PC機(jī)在這方面卻有強(qiáng)大的優(yōu)勢。所以初次選定 Atmel公司的 AT89S51單片機(jī)，該單片機(jī)性能優(yōu)良，貨源充足，性價(jià)比高，可以靈活運(yùn)用于各種監(jiān)控領(lǐng)域。 正常工作電源電壓為 +5V177。為了在工作時(shí)達(dá)到初始化的目的， CS 被轉(zhuǎn)為高再回到低，以開始下一次 I/O 周期。 MAX232芯片將串行通信接口的 TXD和 RXD端 TTL電平（ 0~5V）轉(zhuǎn)換成 RS232的電平（－ 10V~+10V），送到傳輸線上，也可以把傳輸線上 RS232 的－ 10V~+10V電平轉(zhuǎn)換成 0~5V的 TTL電平送到通信接口 TXD 和RXD端。i++) {_nop_()。 if(i8)chnelnum=1。 串行口在中斷方式工作時(shí)，須開 CPU和源中斷，即對寄存器 IE進(jìn)行編程。 uchar a[11]。//讀取 10通道轉(zhuǎn)換結(jié)果 ,送 1通道控制字 for(i=0。 Windows下串行通信控件 Microsoft Communications Control(簡稱 MSComm)提供兩種處理通信方式，即事件驅(qū)動(dòng)方式和查詢方式，事件驅(qū)動(dòng)方式是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法，下面就利用 MSComm控件的這種事件驅(qū)動(dòng)方 式進(jìn)行串口通信編程。確定之后還不能輸入程序的代碼，在點(diǎn)擊圖中 File 文件下菜單的 New，新建一個(gè)文本文件，在文本文件中輸入上一章所給的 C51程序代碼，之后保存為 C語言源文件格式。 圖 3 Proteus ISIS軟件中 AT89C51單片機(jī)加載 *.hex文件示意圖 運(yùn)行仿真后系統(tǒng)不停的向單片機(jī)串行口循環(huán)輸出 11 個(gè)通道的轉(zhuǎn)換值，虛擬終端能夠?qū)⑦@些轉(zhuǎn)換值循環(huán)顯示出來，不僅如此，如果按暫停按鈕，則可以通過 Debug 菜單的次級菜單里面調(diào)出各個(gè)觀察窗口，比如單片機(jī)的特殊功能寄存器窗口、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器觀察窗口、片外擴(kuò)展的 RAM中的存儲(chǔ)情況觀察窗口，并且可以自己添加觀察窗口，通過 這些觀察窗口可以非常方便的查看單片機(jī)的內(nèi)部運(yùn)行狀況，如查看特殊功能寄存器的值和片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的存儲(chǔ)情況。虛擬串口軟件 ： 圖 31虛擬串口軟件 VSPD XP5運(yùn)行界面 運(yùn)行虛擬串口之后，只需要在右邊選擇兩個(gè)虛擬串口，之后點(diǎn)擊其右邊的 Add Pair 按鈕，這樣就虛擬出了兩個(gè)串行口，并且他們已經(jīng)相連了，如圖中左邊的藍(lán)色陰影區(qū)即為兩個(gè)虛擬串行口，上面的為計(jì)算機(jī)上的物理串口。進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而且這個(gè)時(shí)間是固定的，無法更改。上位機(jī)接收程序的功能也不夠強(qiáng)大，只是簡單的串行數(shù)據(jù)發(fā)送與接收功能，并且顯示效果也還需要改進(jìn)。//初始化看門狗。每個(gè)模擬集成電路的電源端必須用一個(gè) 的陶瓷電容連接到地端，作去耦用。 圖 3仿真時(shí) TLC2543 的引腳電平 圖 3 TLC2543 引腳與虛擬示波器連接圖 上面對 TLC2543 芯片的 串行數(shù)據(jù)采集過程進(jìn)行了仿真，由仿真輸出結(jié)果可以看出數(shù)據(jù)采集非常成功，已經(jīng)達(dá)到預(yù)期的數(shù)據(jù)采集目的，并且數(shù)據(jù)采集誤差非常小，在允許的范圍之內(nèi)。又因?yàn)閱纹瑱C(jī)在進(jìn)行軟件仿真時(shí)，其與 TLC2543相應(yīng)的輸入引腳始終默認(rèn)為高電平，所以軟件仿真時(shí)采集的 12數(shù)據(jù)都是 1，而十二位二進(jìn)制能夠表達(dá)的最大值即 4095，而下圖中顯示的結(jié)果都是 4095，說明數(shù)據(jù)采集軟件仿真非常成功。完成后的窗體如下所示： 圖 2上位機(jī)端數(shù)據(jù)接收程序窗體界面 上面窗體中各主要控件的名稱和參數(shù)如下表中所示： 名稱 控件類型 主要屬性 功能描述或備注 Form1 Form BorderStyle=Fixed Single Caption=串口調(diào)試小精靈 MiniButton=True 串口調(diào)試的主窗體，運(yùn)行時(shí)固定大小， 利用代碼控制加載時(shí)在屏上的幕位 置 Form2 Form BoderStyle=Fixed Dialog 幫助窗體，顯示作者基本信息 Text1 文本框 ScrollBar=2 串口的接收數(shù)據(jù)顯示區(qū) Text2 文本框 ScrollBar=2 向串口發(fā)送的數(shù)據(jù)裝載區(qū) Combo Box 下拉列表框 Commbo1~Commbo6 為發(fā)送參數(shù)設(shè)置區(qū) 設(shè)置串行口的 CommPort、 Settings及 自動(dòng)發(fā)送間隔時(shí)間 Combo7 列表框 數(shù)據(jù)發(fā)送格式選擇 通過設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)格式發(fā)送不同數(shù)據(jù) Check1 CheckBox 十六進(jìn) 制顯示格式選擇 =1時(shí)十六進(jìn)制格式顯示 Check2 CheckBox ASCII格式顯示選擇 =1時(shí) ASCII格式顯示 Command1 命令按鈕 自動(dòng)發(fā)送的開關(guān)按鈕 控制是否自動(dòng)發(fā)送 Command2 命令按鈕 手動(dòng)發(fā)送按鈕 點(diǎn)擊一次將 Text2中的內(nèi)容發(fā)送一次 Command3 命令按鈕 接收開關(guān)按鈕 控制串口接收的打開和關(guān)閉 Command4 命令按鈕 清除按鈕 清除接收顯示區(qū)中的內(nèi)容 Command5 命令按鈕 串行口的開關(guān)按鈕 打開或關(guān) 閉串口并且初始化串口 Command6 命令按鈕 打開幫助窗體 MSComm1 串口控件 發(fā)送和接收關(guān)鍵控件 窗體初始化后默認(rèn)為關(guān)閉狀態(tài) Timer1 定時(shí)器 提供自動(dòng)發(fā)送時(shí)間間隔 = 以上是窗體中個(gè)控件的基本信息，窗體建成了之后在相應(yīng)的代碼段中設(shè)置各屬性，并且添加控制命令代碼，以下簡要介紹數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的上位機(jī)接收程序的關(guān)鍵性代碼。 while(TI==0)。//讀取 0通道轉(zhuǎn)換結(jié)果 ,送 2通道控制字 convresult[1]=read2543(3)。 啟動(dòng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器，通過對 TCON中的 TR1或 TR0位實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)緩沖器 SBUF，一個(gè)作發(fā)送緩沖器，一個(gè)作接收緩沖器。 }while(!EOC)。這種單極性高位導(dǎo)前的 12位數(shù)據(jù)輸出格式的時(shí)序圖如下所示： 圖 2 12個(gè)時(shí)鐘脈沖 MSB導(dǎo)前使用 CS片選的 TLC2543時(shí)序圖 根據(jù)以上分析畫出 TLC2543的數(shù)據(jù)采集程序流程圖如下所示： 圖 2 A/D轉(zhuǎn)換器 TLC2543數(shù)據(jù)采集程序流程圖 由以上分析以及時(shí)序圖和數(shù)據(jù)采集程序流程圖編寫 TLC2543的數(shù)據(jù)采集程序如下： 其中數(shù)據(jù)采集程序中輸入?yún)?shù)為通道號 chnelnum,輸出參數(shù)為 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果即 convresult,其中 delayms( )為一簡單延時(shí)等待程序。 ⑶ 可變數(shù)據(jù)輸出長度，可設(shè)為 8位、 12位、 16 位數(shù)據(jù)輸出長度。輸入數(shù)據(jù)是一個(gè)包括 4位模擬通道地址（ D7~D4）、兩位數(shù)據(jù)長度選擇（ D3~D2）、輸出 MSB或 LSB在前的（ D1）以及單極性輸出選擇位（ D0）的 8位數(shù)據(jù)流。靜態(tài) RAM6264和數(shù)據(jù)鎖存器 74LS373的引腳圖如下所示： 圖 1鎖存器 74LS373管腳分布圖 圖 1 8KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 6264的管腳分布圖 單片機(jī) AT89C51與鎖存器 74LS37靜態(tài) RAM6264的連接圖如下所示： 圖 1單片機(jī)與鎖存器及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的連接圖 在這里只擴(kuò)展了一篇 8KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所以 RAM6264的片選端 始終為低電平，如果AT89C51 單片機(jī)的 、 兩個(gè)引腳都是低電平，那么該 RAM6264 的地址應(yīng)該為0000H~1FFFH。 本設(shè)計(jì)作品能實(shí)現(xiàn)如下幾項(xiàng)功能： 模擬信號經(jīng)放大電路后輸入 A/D轉(zhuǎn)換 TLC2543,再以串行方式送入單片機(jī)； 可以對多達(dá) 11 通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)采集； 單片機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)從串行口實(shí)時(shí)送入 PC機(jī)； PC機(jī)對接收到的數(shù)據(jù)運(yùn)算后列表顯示； 系統(tǒng)總體方案 、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊結(jié)構(gòu)如下，主要包括信號傳感器件，輸入信號調(diào)理電路，模/數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)分析處理控制模塊（單片機(jī)及其擴(kuò)展電路） ,串行接口電路和上位機(jī)系統(tǒng)，其總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 11所示。 Keywords： Single Chip Microprocessor 、 Serial Data Acquisition、 Serial Data Transmission、A/D Converter、 upperputer、 TLC2543 前言 在現(xiàn)代工程領(lǐng)域中 ,機(jī)械自動(dòng)化和智能化的程度越來越高 ,機(jī)械的高度自動(dòng)化和智能化是建立在各種物理量的精確測量與數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)之上的。這種智能化檢測系統(tǒng)的突出特點(diǎn)是把微處 理器和儀表結(jié)合在一起并構(gòu)成一個(gè)整體，其特點(diǎn)是許多儀表中的硬件功能可以由軟件代替，這樣不僅使系統(tǒng)大大簡化，降低成本、減小體積和重量及提高系統(tǒng)的可靠性，而且由于軟件編程工作具有很大的靈活性，因此可以使系統(tǒng)的功能大大增強(qiáng)。 、單片機(jī)的選型 51 系列單片機(jī)是 8 位 單片機(jī)中應(yīng)用范圍最廣的一類單片機(jī)，近幾年來，許多單片機(jī)開發(fā)廠商也推出了許多基于 51 單片機(jī)內(nèi)核的擴(kuò)展型單片機(jī)，如 Intel、 Philips、 Atmel、 Cypress、Windond等公司，其中 Intel公司是 51系列單片機(jī)的開山鼻祖。 在工作溫度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換時(shí)間小于 10μs，線性誤差小于 177。 在上電后 CS端必須從高變到低，以開始一次 I/O周期。 這里選用新型電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232，通過它可以實(shí)現(xiàn) TTL電平與 RS232電平的雙相轉(zhuǎn)換。 //// //函數(shù)名稱 :delay //函數(shù)功能