【正文】 阻。按照 I2C 協(xié)議的接線要求，對 DATA 線接上拉電阻，保證其數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴? ：接收數(shù)據(jù)的 IC 在接收到 8 位數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的 IC 發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。 MAX485 的管腳定義如表 34 所示： xx 大學學士學位論文 14 表 34 MAX485 管腳定義 管腳 名稱 功能 8 Vcc 電源 5 GND 電源地 1 RO 接收器輸出 2 RE 接收器輸出允許 3 DE 驅(qū)動器輸出允許 4 DI 驅(qū)動器輸入，當 DI=0，則Y=0， Z=0；當 DI=1，則Y=1,Z=0 6 A 接收器非反向輸入和驅(qū)動器非反向輸出 7 B 接收器反向輸出 硬件設計 如圖 36 所示為 MAX485 與 ATmega64 單片機及 PC 機的典型連接示意圖。本設計采用 MAX232 電平轉(zhuǎn)換芯片進行接口擴展。 ： AREF 為 ADC 的模擬基準輸入引腳。復位發(fā)生時端口 F 為三態(tài)。 ? 全局上拉禁止功能。 ? 具有預分頻器的實時時鐘計數(shù)器。 ? 32KB*8bit 通用工作寄存器和外設控制寄存器。通過本章可對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在硬件和軟件方面有一個總體的認識 。 串行總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向分布 式系統(tǒng)結(jié)構和智能化方向發(fā)展，可靠性不斷提高。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有兩類，一類以儀器儀 表和采集器、通用接口總線和計算機等構成。 data collect system。它的主要功能是完成數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、控制以及與 PC 機之間的通信等。由于該種數(shù)據(jù)采集測試系統(tǒng)具有高速性和一定的靈活性，可以滿足眾多傳統(tǒng)方法不能完成的數(shù)據(jù)采集和測試任務，因而得到了初步的認可。由于集成電路制造技術的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠性的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（ DAS）。 xx 大學學士學位論文 3 第 2章 系統(tǒng)總體設計 系統(tǒng)總體設計框架 圖 21 系統(tǒng)總體框架圖 如圖 21，本采集系統(tǒng)以 ATmega64 為微處理器，溫濕度傳感器采用 I2C 總線接口的 SHT75 芯片。片內(nèi) ISP Flash 存儲器可以通過 SPI、通用編程器或引導程序多次編程。 ? 可以對鎖定位進行編程，以實現(xiàn)軟件加密。 ? 片內(nèi)模擬比較器。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電阻拉低時將輸出電流。 PG3 和 PG4 是振蕩器引腳。 R11 0 KS1S W P BV C CR E S R T 圖 33 系統(tǒng)復位電路圖 系統(tǒng)電源電路 系統(tǒng)輸入電壓為 12V，通過 LM7805CK 穩(wěn)壓芯片轉(zhuǎn)換，為系統(tǒng)提供 5V 工作電壓。其中 DTR 和 RTS 是計算機通過 RS232接口送給 Modem 的控制引腳； DSR、 CTS、 DCD 和 RI 是 Modem 通過 RS232送給計算機的狀態(tài)信息引腳。 I2C 總線的另一個優(yōu)點是支持多主控（ multimastering） ,其中任何能夠進行發(fā)送和接受的設備都可以成為主總線。按照 I2C 協(xié)議的 接線要求，對 SDA 線接上拉電阻，保證其數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴? 26PCB壓力傳感器簡介 ： ? 供電電源： 016VDC ? 壓力量程： ? 輸出信號： mV 電壓信號 ? 工作溫度： 40℃ 80℃ ? 溫度補償： 26PC 系列溫度補償 050℃ ? 壓力形式：表壓 (G)，差壓 (D)，絕壓 (A) ? 線性遲滯： % ： ? 專利的導電密封彈性連接系統(tǒng)消除了傳統(tǒng)的導線粘結(jié)和帶狀連接 ? 專利的 Snaptogether 結(jié)構導致了多樣化的測量孔形式 ? 最低價格的帶溫度補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 大學學士學位論文 19 ? 可以測量負壓和正壓 ? 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 。每個字符都有一個 固定的代碼。控制器必須通過使 DATA 為低來確認每一字節(jié)，所有的矢量中從右算 MSB（最高位）列于第一位。 LCR，同時使其最高位DLAB 為 “0”，選中發(fā)送緩沖器和接受緩沖器，以便后面進行發(fā)送和接收。對發(fā)送緩沖器寫，即啟動發(fā)送過程。如果沒有用 CRC8 的校驗和，則控制器就會自動返回休眠模式。 1602 的 D0~D7 與 ATmega64 單片機的端口 A 相連，控制端口 RS、 RS、 EN 分別與端口 C 的 PC0、 PC PC2相連。鍵盤的接法靈活多樣，最簡單的方式為獨立式接法，即利用單片機讀取 I/O 口的電平高低來判斷是否有鍵按下。 SHT75 是瑞士 Sensirion 公司推出的基于 CMOSens 專利技術的新型溫濕度傳感器。 I2C 總線是由數(shù) 據(jù)線 SDA 和時鐘 SCL 構成的數(shù)據(jù)串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 表 33 RS232 接口的電氣規(guī)范 項目 電氣規(guī)范 帶 3~7K 歐姆負載時驅(qū)動器輸出特性 邏輯 1 表示 5~15V；邏輯 0 表示+5~+15V 不帶負載時驅(qū) 動器的輸出特性 25V~+25V 驅(qū)動器通斷時的輸出特性 大于 300 歐姆 輸出短路電流 小于 驅(qū)動器轉(zhuǎn)換速率 小于 30V/us 接收器輸入阻抗 在 3~7K 歐姆 接收器輸入電壓的允許范圍 25V~+25V 輸入開路時接收器的輸出 邏輯 1 輸入經(jīng) 300 歐姆接地時接收器的輸出 邏輯 1 +3V 輸入時接收器的輸出 邏輯 0 3V 輸入時接收器的輸出 邏輯 1 最大負載電容 2500pF RS232接口的電氣規(guī)范 由于 AVR 單片機輸入輸出電平位 TTL 電平，而 PC 機配置的是 RS232 標準串行接口，二者的電氣規(guī)范不一致，因此要進行 PC 機與單片機的數(shù)據(jù)通訊，必須進行電平轉(zhuǎn)換。其主要特點有： 1A 電流的輸出，輸出電壓為 5V； 熱和短路保護； 。超過最小門限時間的低電平將引起系統(tǒng)復位，低于此時間的脈沖不能保證可靠復位。 B（ PB7~PB0）、 C（ PC7~PC0）、 D（ PD7~PD0）、 E（ PE7~PE0）：與端口 A 具有相同的 I/O 性能，但在 Atmega103 單片機兼容模式下，端口 C 只能作為輸出，而且在復位發(fā)生時不是三態(tài)。 ? 片內(nèi)經(jīng)過標準的 RC 振蕩器。 接口（與 IEEE 標準兼容）： ? 遵循 JTAG 標準的邊界掃描功能。在更新應用 Flash 存儲器 時引導 Flash 區(qū)的程序繼續(xù)運行，實現(xiàn) RWW 操作。電源設計采用 LM7805CK 穩(wěn)壓芯片，顯示模塊使用 LCD1602 液晶顯示器。數(shù)據(jù)采集技術已經(jīng)成為一種專門的技術，在工業(yè)領域得到了廣泛的應用。 20 世紀 70 年代中后期，隨著微 型機的發(fā)展，誕生了采集器、儀表同計算機溶為一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件采用匯編語言編寫，為了便于擴展和更改，軟件的設計采用模塊化結(jié)構。 關鍵詞 嵌入式；數(shù)據(jù)采集； Atmega64；傳感器 xx 大學學士學位論文 II Design of Data Acquisition System Based on AVR SCM Abstract In recent years, with the rapid development in embedded microprocessor,the SCM(Single Chip Micyoco)has been widely applied in many fields such as the medical treatment,the aviation,the transportation,the military technique,the industry,the science research,andso this fields,SCM is usually to be used as a core parts,but the knowledge of SCM isn39。就使用的總線而言，實驗室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多采用并行總線，工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多采用串行數(shù)據(jù)總線。由于采用了高密度，屏蔽型，針孔式的連接器和卡式模塊，可以充分保證其穩(wěn)定性及可靠性，但其昂貴的價格是阻礙它在自動化領域普及的一個重要因素。 圖 22 系統(tǒng)主程序流程圖 上電 系統(tǒng)初始化 溫濕度及壓力采集 送 LCD 顯示 示 數(shù)據(jù)存儲 傳送溫度標志開？ 傳送濕度標志開？ 傳送壓力標志開？ 傳送溫度到串口 傳送濕度到串口 傳送壓力到串口 xx 大學學士學位論文 5 系統(tǒng)主要功能 本系 統(tǒng)是以 ATmega64 單片機為核心的土壤參數(shù)采集系統(tǒng)，主要采集土壤溫濕度及壓力并進行相應的分析，系統(tǒng)設計了 3 個按鍵，當傳感器探針插入土壤后，按鍵 1（ KEY1）按下，此時系統(tǒng)開始工作，執(zhí)行測量命令，按鍵 2（ KEY2）按下，系統(tǒng)則將采集到的溫濕度及壓力數(shù)據(jù)送 LCD 顯示同時儲存當前數(shù)值到片外擴展的 E2PROM，按鍵 3（ KEY3）按下時，系統(tǒng)檢查是否通過RS232 連接 PC 機，若連接成功， 則 執(zhí)行傳輸命令 同時清空 E2PROM 內(nèi)數(shù)據(jù)組 。 xx 大學學士學位論文 7 其具體產(chǎn)品特點如下： 、低功耗的 8 位微處理器。 ： ? 2 個具有獨立的預分頻器和比較器功能的 8 位定時器 /計數(shù)器。 ? 可以通過軟件進行選擇的時鐘頻率。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。 ： AVCC 為端口 F 以及 ADC 的電源，須與 VCC 相連接，即使沒有使用 ADC 也應該如此。 PC 機幾乎都具有 RS232 接口，因此單片機通過 RS232 接口與 PC 機通信最方便，也是最常用的方法。本采集系統(tǒng)使用 RS422 接口完成單片機與 PC 機的長距離數(shù)據(jù)傳輸。 ： SCL 為高電平時， SDA 由高電平向低電平跳變，開始傳輸數(shù)據(jù)。 SHT75 的主要性能 ； I2C 總線數(shù)字輸出接口； 出功能； ； ； 14 位，溫度值輸出分辨率為 12 位，可編程降至 12位和 8 位； xx 大學學士學位論文 17 +%RH，溫度測量精度為 +℃ ； CRC 數(shù)據(jù)傳輸校驗功能； ，保證 100%的互換性； ： ~； SHT75 的封裝形式為小體積 4 腳單線封裝，其引腳說明如表 36 表 36 SHT75 管腳定義 引腳 名稱 功能 1 SCK 串行時鐘輸入 2 VDD 電源端： ~ 3 GND 接地端 4 DATA 雙向串行數(shù)據(jù)段 硬件設計 如圖 39 所示為 ATmega64 與 SHT75 的硬件連接圖。 R61KR81KR71KKEY1 KEY2 KEY3V C CP B 0P B 1P B 2 圖 311 鍵盤接口圖 在本采集系統(tǒng)中，單片機 3 個 I/O 口外接 3 個按鍵，可以實現(xiàn) 3 個 按鍵 的輸入。系統(tǒng)主程序及頭文件 “include”完整代碼見附錄 D。首先設置溫度啟動命令，等待轉(zhuǎn)換完成，然后讀取溫度測量值，并進行溫度轉(zhuǎn)換。 (2)控制字（ LCR） 進行串行通訊之前，應將通訊的數(shù)據(jù)格式寫入線路控制寄存器（ LCR），即填寫控制 字。 8250 的可編程串行接口，內(nèi)部有 10個寄存器，共占用 7 個地址，其 COM1 通信口的端口地址見下表 41。使用 8/12/14 位的分辨率測量分別需要大約 11/55/210ms。接口定義及功能如表 38 表 38 1602 引腳定義表 引腳編號 符 號 含 義 功 能 1 VSS 接地 電源地 2 VDD 接電源 電源正極 3 Vo 液晶驅(qū)動電壓 對比度調(diào)整端 4 RS 寄存器選擇 高電平：選擇數(shù)據(jù)寄存器 低電平：選擇指令寄存器 5 R/W 讀 /寫信號 高電平：讀 低電平：寫 6 EN 片選使能 EN 端電平下降沿觸發(fā)模塊工作 7~14 D0~D7 雙向數(shù)據(jù)線 傳輸數(shù)據(jù) 15 BLK 背光燈引腳 接陰極 16 BLA 背光燈引腳 接陽極 1602 的顯示原理是：在其內(nèi)部存儲器中保存字符圖形，通過控制器向 1602寫入指定的顯示存儲地址，相應地址對應的字符即被顯示到液晶屏幕上。上述數(shù)字式壓力的精度為 %，它包括非線性、遲滯、重復性誤差，穩(wěn)定性、溫度影響和檢定所用標準的誤差等，其穩(wěn)定性優(yōu)于 %/年。AT24C64 的管腳定義如表 35： 表 35 AT24C64 的管腳定義 名稱 管腳功能 A0~A2 地址輸入； SDA 串行 數(shù)據(jù)輸入 /輸出 SCL 串行時鐘輸入 WP 寫保護 VCC 電源 GND 電源地 圖 37