【文章內(nèi)容簡介】 外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存 儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 3 AT89C51 芯片方框圖 圖 33 鍵盤液晶顯示部分 鍵盤模塊 系統(tǒng)的參數(shù)輸入需要通過按鍵來實現(xiàn)，鍵盤電路比較簡單，本系統(tǒng)只需要四個按鍵，分別是數(shù)字加↑鍵、數(shù)字減↓鍵、設置鍵和確認鍵。其中按下加減鍵可以調(diào)整參數(shù)加一和減一，按下設置鍵可以改 變對參數(shù)進行設置同時可以進行移位操作，當設置完畢以后按確認鍵即可完成。電路如圖 317 R 2 310KR 2 410KR 2 210K+ 3 .0 VS2 S3 S4R 2 510K S1設置 加 減 確定P2.7P2.6P2.5P2.4 圖 34 鍵盤電路圖 在一個鍵盤中使用了一個瞬時接觸開關(guān)，單片機可以很容易的檢測到閉合。當開關(guān)打開時，邏輯電平為 1，當開關(guān)閉合時，邏輯電平為 0。智能儀器 CPU對鍵盤進行掃描時，要兼顧兩方面的問題：一要及時，以保證用戶的每一次按鍵都能做出響應；二要掃描不能占用過長時間， CPU還有其它任務要處理，因此要根據(jù)實際情況選擇適當?shù)逆I盤工作方式。 在鍵盤的設計過程中，還要考慮一些細節(jié)。這個細節(jié)就是按下按鍵的前后都會有抖動，而抖 動的過程中會有很多低電平，如果不消除這種抖動，就會引起系統(tǒng)的誤動作，在本系統(tǒng)中在軟件上利用延時判斷來消除按鍵按下時產(chǎn)生的抖動。 顯示模塊 顯示模塊是人機接口的一個重要組成部分，友好的顯示界面能夠方便操作者的讀數(shù)和進行參數(shù)設定。本測量系統(tǒng)的顯示屏需要完成顯示測得的瞬時流量與累計流量，電池電量等信息，并提供用戶簡單的參數(shù)設置界面。 通信模塊 為了達到理想的設計結(jié)果我們采用傳輸距離長，傳輸速度快的 RS485 通訊接口協(xié)議來實現(xiàn)流量計的數(shù)據(jù)傳輸。 RS485 簡介 RS485 是一個電氣接 口規(guī)范，它只規(guī)定了平衡驅(qū)動器和接收器的電特性，而沒有規(guī)定接插件、傳輸電纜和通信協(xié)議。 RS485 標準定義了一個基于單對平衡線的多點、雙向（半雙工）通信鏈路，是一種極為經(jīng)濟、并具有相當高噪聲抑制、傳輸速率、傳輸距離和寬共模范圍的通信平臺。 RS485 接口的主要特點如下： ? 平衡傳輸 ? 多點通信 ? 驅(qū)動器輸出電壓（帶載）： ≥|| ? 接收器輸入門限： 177。200MV ? 7V 至 +12V 總線共模范圍 ? 最大輸入電流： (12VIN/7VIN) ? 最大總線負載 :32 個單位負載 (UL) ? 最大傳輸 速率 :10MBPS ? 最大電纜長度 :4000 英尺 串行通信協(xié)議介紹 串行通信是指 一條信息的各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通訊方式。 串行通信要求發(fā)送和接收雙方必須遵守統(tǒng)一的規(guī)定，這樣才能保證通訊的正常進行。這些對數(shù)據(jù)傳送方式的規(guī)定就是通信協(xié)議，通信協(xié)議包括數(shù)據(jù)格式和時間限制等方面的定義和要求等。通訊信協(xié)議可以由用戶自己定制，也可以采用標準通信協(xié)議。 串行通 信 的特點是：數(shù)據(jù)位傳送按位順序進行，最少只需一根傳輸線即可完成，成本低但 傳 送速度慢。串行通 信 的距離可以從幾米到幾千米。 根據(jù)信息的傳送方向，串 行通 信 可以進一步分為單工、半雙工和全雙工三種。信息只能單向傳送為單工；信息能雙向傳送但不能同時雙向傳送稱為半雙工；信息能夠同時雙向傳送則稱為全雙工 。 串行通訊又分為異步通 信 和同步通 信 兩種方式。在單片機中，主要使用異步通 信方式。 在線路上，異步傳送的數(shù)據(jù)是以字符為單位來傳送的（即面向字符）。其特點是數(shù)據(jù)在線路上的傳送，各個字符可以是斷續(xù)的，也可以是連續(xù)的，由發(fā)送方根據(jù)需要來控制。在異步傳送時，收發(fā)雙方有自己的時鐘源，來控制發(fā)送的速率和接收的采樣時刻。為了克服數(shù)據(jù)傳輸時，雙方時鐘的不一致性以及時鐘偏差的累積而引起 的數(shù)據(jù)接收錯誤，異步傳輸過程中采取了兩項技術(shù)：一是通訊雙方在通信速率、每個字符總長度上，必須要做預 先的約定。二是接收方需要采用字符再同步技術(shù)，即每接收一個字符都要進行一次起始位的識別和定位。 異步通信協(xié)議規(guī)定包括 （ 1） 數(shù)據(jù)格式規(guī)定 異步通信接口規(guī)定起始位為 1bit,數(shù)據(jù)位 58bit,奇偶校驗位 1bit,但它不是必須的，停止位可以是 1bit, 2bit。 （ 2） 波特率設置 通信線上傳送的所有位信號都保持一致的信號維持時間，每一位的寬度都由數(shù)據(jù)傳送速度確定，而傳送速度是以每秒多少個二進制位來度量的， 這個速度叫波特率。如果數(shù)據(jù)以每秒 9600個二進制位在通信線上傳送，那么這個傳送速度為 9600波特 /秒。通信雙方的波特率設置必須一致才能進行收發(fā)數(shù)據(jù)。 （ 3） 通訊中的檢錯和糾錯方式除奇偶校驗外，還可以通過累加和校驗、循環(huán)冗余校驗等方式進行糾錯 接口電路設計 RS一 485標準接口為差分驅(qū)動結(jié)構(gòu)，它通過傳輸線驅(qū)動器把邏輯電平變換為電位差，完成信號傳遞，具有傳輸速率快，傳遞距離長 (理論可達 1200m)，抗干擾性能強等優(yōu)點。允許一對雙絞線上一個發(fā)送器多個負載設備。采用 MAX1483將單片機 TTL電 平轉(zhuǎn)換為 485電平，電路如圖 3所示。圖中 RXD、 T)(D是單片機的串行口，輸出經(jīng)過驅(qū)動芯片 MAX1483與 RS485總線相連。 P15(上電時為高電平 )經(jīng) 74LS14后接／ RE和 DE，可以保證在上電后接收數(shù)據(jù)，防止上電總線沖突。 其電路圖圖下圖 35 圖 35 第四章 軟件部分設計 主程序設計 流量計的 主程序為流量儀的監(jiān)測程序，程序首先對系統(tǒng)進行初始化，清各工作單元，置計數(shù)器及標志位初值，自檢指示燈，開中斷，啟動計數(shù)器，然后進行頻率數(shù)據(jù)采集。儀器采用微型鍵盤和 LED指示燈相配合，使儀器的各 種功能清晰有序 。主程序流程圖如下圖 41 圖 41 開始 系統(tǒng)初始化 設置數(shù)據(jù)緩沖區(qū)初值和程序運行標志初值 采集實時頻率數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)計數(shù)處理 串口數(shù)據(jù)輸出 LED 數(shù)據(jù)顯示 有新數(shù)據(jù)么？ 中斷服務器子程序 是 否 中斷程序 進入中斷服務程序共有 3 種類型的中斷源，分別如下： ? 定時器中斷 定時器中斷根據(jù)定時時間的不同，分別設置 液晶 刷新標志位、 溫度、壓力檢測標志位 及斷電保護標志位。并設定延時判斷按鍵是否為干擾信號。 ? 接收中斷 串口接收中斷主要接收通信模塊向單片機返回的字節(jié)命令。根據(jù)返回的字節(jié)，系統(tǒng)得到流量的相關(guān)信息，并判斷通訊是否正常，然后設置標志位并執(zhí)行相應的操作。 ? 外部中斷 程序流程圖如下圖 42 . 圖 42 中斷開始 開中斷，斷點和現(xiàn)場保護 溫壓檢測標志位置 液晶刷新標志位置 關(guān)中斷，斷點和現(xiàn)場保護 中斷返回 電平中斷 流量計算子程序 鍵盤中斷 判斷是哪個按鍵 相應標志位置 通信標志位置 定時中斷 串行通信中斷 否 否 否 是 是 是 是 4． 3 流量檢測程序 軟件設計的核心是頻率測量，通常頻率的測量方法主要有 2種方法 1)直接測量法，即在一定的閘門時間內(nèi)測量被測信號的脈沖個數(shù)。 2)問接測量法，例如周期測頻法、 V— F轉(zhuǎn)換法等。間接測頻法僅適用測量低頻信號。 渦輪脈沖的數(shù)量和頻率是氣體流量和流速的反映，本測量儀表利用AT89C51 單片機的外部電平中斷方便準確的完成了采集工作，簡化了外圍電路，提高了可靠性。當有氣體流 動時，經(jīng)傳感器產(chǎn)生的脈沖信號的上升沿或下降沿引起單片機相應管腳的中斷，每檢測到一個上升沿或下降沿時，計數(shù)器加 1，當加到儀表系數(shù)時，累計流量值增加 1m3 ,同時計數(shù)器清零，根據(jù)固定時間段內(nèi)檢測到的脈沖數(shù)可得到瞬時流量值，其流程圖見圖 43。 圖 43 電平中斷 脈沖計數(shù)器加 1 脈沖總數(shù)超過儀表系數(shù) 累計流量加 1 脈沖計數(shù)器清零 計算瞬間流量 子程序結(jié)束 否 是 通常頻率的測量方法主要有 2種方法： 1)直接測量法，即在一定的閘門時間內(nèi)測量被測信號的脈沖個數(shù)。 2)問接測量法，例如周期測頻法、 V— F轉(zhuǎn)換法 等。間接測頻法僅適用測量低頻信號。 功能 模 塊程序 除 了主程序外，儀器通過鍵盤輸入命令，可隨時得到用戶所需的結(jié)果，這就要用到功能程序塊。功能程序塊包括鍵盤、顯示和通信等功能塊。鍵盤子程序功能是尋找是否有鍵按下，輸入鍵值，然后根據(jù)不同的鍵值執(zhí)行相應的功能子程序；顯示功能塊的 作用是根據(jù)用戶的需要轉(zhuǎn)入相應的入口參數(shù)，再經(jīng)過碼值轉(zhuǎn)換， 送至顯示緩沖區(qū)中，最后由通用顯示子程序?qū)@示緩沖區(qū)中的字碼轉(zhuǎn)換成段碼送入顯示器中，顯示各種字型；通信功能塊是根據(jù)設定的參數(shù)執(zhí)行通信功能，或者根據(jù)通信要求傳遞檢測到的流量值。 各模塊采用標志傳遞執(zhí)行方式，即該模塊允許執(zhí)行 的 標志建立時執(zhí)行該模塊，否則跳過該模塊，其他模塊不斷重復執(zhí)行。平時系統(tǒng)中各任務子程序處于閑置狀態(tài)，僅當有相應消息產(chǎn)生時才執(zhí)行相應的任務。系統(tǒng)程序主要由三部分組成：系統(tǒng)主程序，各任務處理子程序，中斷服務程序。其中系統(tǒng)主程序用來根據(jù)標志位來調(diào)度相應的任務，任務處理子程序主要用來完成一定的獨立功能，中斷服務程序主要用來產(chǎn)生相應的標志位。 第五章 總結(jié) 渦輪流量 傳感器作為現(xiàn)在工業(yè)生活中測量檢測的重要工具，有著廣闊的前景和意義，是關(guān)系到未來經(jīng) 濟建設的重要技術(shù)。本次課題以對流量計的結(jié)構(gòu)，特點，功能入手，對渦輪流量計的工作原理，信號采集，傳輸協(xié)議進行了廣泛的研究。 有以下成果和收獲。 1） 通過研究對當今流量計的發(fā)展，種類進行了深入研究，對當前各種主流流量計的工作原理，優(yōu)缺點進行了闡述總結(jié)分類。 系統(tǒng)的對流量計總體發(fā)展，演變，分類，以及工作原理 有了深入認識。 2） 完成了基于 AT89C51單片機的渦輪流量計的軟硬件設計，并對該芯片的各參數(shù)有了進行了一定的闡述和總結(jié)。 并基于此芯片的功能進行設計的總體設計， 3） 程 序設計 采用模塊話的思路，通過 流量傳感變送模塊，主控 CPU智能模塊， LED數(shù)碼管顯示模塊和上位機通訊模塊 等 4個模塊完成了信號從采集到變送到顯示模塊顯示的過程。每個子模塊 程序 都有單獨完成其功能，然后通過通訊接口，鍵盤模塊等功能模塊形成有機的整體 ，并且程序簡練可移植性強 參考文獻（四號、黑體、頂格） （ 1） 聯(lián)合站數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，張巖松，摘自《油氣田地面工程》 09年 28卷 8期 （ 2） 基于壓力傳感器的風速風壓測量系統(tǒng)與無線數(shù)據(jù)傳輸，張翼飛 孫以材 潘國峰，傳感器世界》 09年 3期 （ 3） 用于非接觸量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅?，劉景? 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