【文章內(nèi)容簡介】 個二進制為移動的，它的優(yōu)點是只需要一對傳輸線進行傳送信息，因此其成本低，適用于遠距離通信；它的缺點是傳送速度低。串行通信有異步通信和同步通信兩種基本通信方式．同步通信適用于傳送速度高的情況，其硬件復雜．而異步通信應用于傳送速度在50到19200波特之間．是比較常用的傳送方式．在異步通信中，數(shù)據(jù)是一幀一幀傳送的，每一串行幀的數(shù)據(jù)格式由一位起始位，58位的數(shù)據(jù)位，一位奇偶校驗位(可省略)和一位停止位四部分組成．在串行通信前，發(fā)送方和接收方要約定具體的數(shù)據(jù)格式和波特率(通信協(xié)議)．由于89S52單片機與傳感器是通過異步通訊口進行接口的，單片機的異步通訊口采用的是標準TTL正邏輯電平：即邏輯“l(fā)” V左右，邏輯“0”；傳感器異步通訊口采用的是RS232C串口總線標準，RS232C是美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)正式公布的，在異步串行通信中應用最廣的標準總線．該標準適用于DCE和DTE間的串行二進制通信．，最長傳送電纜可達15米．RS232C標準定義了25根引線，對于一般的雙向通信，只需使用串行輸入RXD，串行輸出TXD和地線GND．RS232C標準的電平采用負邏輯．規(guī)定+3V～+15v之間的任意電平為邏輯“0” 電平， 3V～15V之間的任意電平為邏輯‘1’電平，與TTL不同,所以在通信時． 必須進行TTL－RS232電平轉換． 以便與RS232C標準的電平匹配．電平轉換用到的芯片為MC14488和MC 14489(配對使用)，ICL232，MAX232,本例采用MAX232芯片，該芯片采用單一的+5V供電，外圍電路簡單，運行可靠。，RS232C 的邏輯電平與TTL 的邏輯電平比較。 RS232C的邏輯電平與TTL 的邏輯電平比較邏輯電平邏輯電平“0”邏輯電平“1”RS232C+5V～+15V 5V～15VTTL≤+≤+MAX232芯片是MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗、單電源RS232發(fā)送／接收器。它內(nèi)部有一個電源電壓變換器，可以把輸入的+5v電源變換成RS一232C輸出電平所需177。10V電壓，所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的+5V 電源就可以。MAX232外圍需要4個電解電容CCC3 、C4，是內(nèi)部電源轉換所需電容，宜選用鉭電容并且應盡量靠近芯片。RS232串口有9針和25針，現(xiàn)選用9針串口(DB9)，： 串口(BD9)引腳說明針號123456789功能數(shù)據(jù)載波檢測接收發(fā)送數(shù)據(jù)終端準備信號地數(shù)據(jù)設備準備請求清除振鈴說明數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送發(fā)送指示縮寫DCDRXDTXDDTRGNDDSRRTSCTSDELL?，F(xiàn)選用一路發(fā)送/接收。因為MAX232具有驅(qū)動能力，所以不需要外加驅(qū)動電路,兩個串口公用一個轉換芯片，注意：應用時兩端口不能同時連接。DB9(2)用于從燒寫程序到單片機內(nèi)部，它的TXD接到單片機的RXD端，通過MAX232的第二路通道轉換為TTL電平，它的RXD接到單片機的TXD端，通過MAX232的第二路通道轉換為串口電平。DB(1)用于接收指令，并發(fā)送數(shù)據(jù)，它的TXD接到單片機的TXD端，RXD接到單片機的RXD端。 MAX232接口的硬件電路圖 顯示輔助模塊在液晶顯示壓力值時，同時需要顯示它的日期數(shù)據(jù)，方便人們觀看，所以要選擇一種時鐘芯片?，F(xiàn)在流行的串行時鐘芯片很多，如DSl30DSl30PcF8485等。這些芯片接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛地采用。本文介紹的實時時鐘芯片為DSl302，它不僅完成計時功能，而且能對時鐘芯片備份電池進行涓流充電和臨時存儲數(shù)據(jù)．該芯片具有體積小、功耗低、電路簡單、接口容易、占用CPU的I／0口線少等特點．DS1302芯片是美國DALLAS公司推出的低功耗實時時鐘芯片，它采用串行通信方式，只需3條線便可以和單片機通信，并且其片內(nèi)均含RAM，可增加系統(tǒng)的RAM，DS1302的時鐘校準比較容易，若采用專用的晶體振蕩器，幾乎無須調(diào)整即可以達到國家要求的時鐘誤差標準。DS1302有兩個電源輸入端，其中的一個用來做備用電源，這樣避免了由于突然停電而造成時鐘停止，因此它非常適合于長時間無人職守的監(jiān)測控制系統(tǒng)或需經(jīng)常記錄某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)及對應時間的場合。DS1302提供秒、分、時、日、星期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整，并可通過AM／PM指示決定采用24或12小時格式[7]。 DS1302引腳排列1 DSl302芯片為8引腳小型DIP封裝，各引腳說明：XX2：為外接32．768KHz晶振引腳．芯片內(nèi)部集成6pF電容．DS1302也可接受外部32．768KHz振蕩信號，此時Xl腳為外部振蕩信號輸入腳，X2腳懸空，為芯片提供計時脈沖。GND：電源地。RST：復位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：(1)，RST接通控制邏輯，允許地址／命令序列送入移位寄存器：(2)，RST提供了終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。該引腳芯片內(nèi)部集成一個40KΩ下拉電阻．。I/O：數(shù)據(jù)輸入、輸出引腳。SCLK：串行時鐘輸入，該引腳芯片內(nèi)部集成一個40KΩ下拉電阻．VCCVCC2：主電源與后備電源引腳。VCCl為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DSl302由VCCl或VCC2兩者中的較大者供電。當VCC2大于VCCl+0．2V時，VCC2給DSl302供電。當VCC2小于VCC1時，DSl302由VCC1供電。2 DS1302功能：命令字節(jié)—每次數(shù)據(jù)傳輸由命令字節(jié)開始，MSB(位7)必須是邏輯l，若該位是0，則禁止操作DS1302，位6為0時選擇實時時鐘日歷數(shù)據(jù)，位6為l時選擇RAM數(shù)據(jù)，位5~位1選擇操作的寄存器，LSB(位0)選擇寫操作(邏輯0)或讀操作(邏輯1)，命令字節(jié)總是從最低位開始輸出。 DS1302控制字節(jié)的含義復位和時鐘控制——數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯邮怯蒖ST置為高電平開始的，RST啟動控制邏輯，允許地址／命令序列送入移位寄存器，一個時鐘周期是一個下降沿緊跟一個上升沿，數(shù)據(jù)輸入的時候，在時鐘上升沿數(shù)據(jù)必須有效：如果RST變低，所有數(shù)據(jù)傳送即被終止，I／O引腳到一個高阻狀態(tài)。在電源上電過程中，RST必須保持邏輯0，直到VCC大于2．0V，在RST由0變1的過程中，SCLK必須是邏輯0。寫保護位——控制寄存器的第7位是寫保護位。前7位(第0～6位)強制為0，讀時總為0。在對時鐘或RAM讀操作之前，第7位必須是0。當為l時，寫保護位阻止對任何其他寄存器的寫操作。初始的上電狀態(tài)未被設置。因此，寫保護位應該在試圖寫入器件之前清零。時鐘中斷標志——秒寄存器的第7位定義為時鐘中斷標志位。當這一位設為1時，時鐘振蕩器停止，DS1302被設置為低功耗待機模式，具有一個小于100 nA的漏電流。當這一位寫成0時，時鐘啟動。初始的上電狀態(tài)未被設置。 日歷、時鐘寄存器及其控制字DS1302的寄存器——DS1302共有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。其日歷、。此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。DS1302與RAM相關的寄存器分為兩類，一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為COH—FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM 的31個字節(jié)，命令控制字為FEH (寫)、FFH(讀)。，在電路中， 作為時鐘芯片SLCK控制端。單片機控制端口先向DS1302時鐘芯片的日期寄存器中寫入初始值，然后，讀取寄存器中的日期數(shù)據(jù)，如果日期錯誤，可以用KK2按鍵配合使用，調(diào)節(jié)時間。 DS1302與單片機的接口電路圖 人機交互模塊此模塊的液晶顯示屏采用ST7920，它是臺灣矽創(chuàng)電子公司生產(chǎn)的一款優(yōu)秀的中文圖形控制芯片，可以顯示字母、數(shù)字符號、中文字型及自定義圖塊顯示，此外，為了適應多種微處理器與單片機連接需求，該模塊還可提供4位并行、8位并行、2線串行以及3線串行等多種接口，利用上述特性方便實現(xiàn)文字與圖形混合顯示、畫面清除、光標歸位、顯示開／關、光標顯示／隱藏、顯示字體閃爍、光標移位、顯示移位、垂直畫面旋轉、反白顯示、休眠模式等功能[8]。 ST7920封裝圖 ST7920封裝圖()。 引腳說明管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC+5V電源正3V0–對比度(亮度)調(diào)整4RS(CS)H/LRS=“H”,表示DB7DB0為顯示數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LRS=“L”,表示DB7DB0為顯示指令數(shù)據(jù)R/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到DB7DB06E(SCLK)H/L R/W=“L”,E=“H→L”,DB7DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR 使能信號7DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線8DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線9DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線11DB4H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15PSBH/LH:8位或4位并口方式，L：串口方式16NC–空腳17/RESETH/L復位端，低電平有效18VOUT–LCD驅(qū)動電壓輸出端19AVDD背光源正端(+5V)20KVSS背光源負端ST7920模塊內(nèi)部有一個指令寄存器，其指令可分為基本指令集和擴充指令集．基本指令集是用來初始化液晶屏和實現(xiàn)基本功能的控制，而擴充指令集主要用來繪圖的。每一個指令的長度都為8位。16x8點陣的ASCII字符代碼也是8位。但是16~16點陣中文字符的代碼為16位。必須分為兩次傳送，先傳送高8位，再傳送低8位。當ST7920在接收指令前，MCU必須先確認ST7920處于空閑狀態(tài)。即讀取BF=O，才能接收新的指令；如果在送出一條指令前不檢查BF狀態(tài)，則需要延時一段時間，確保上一條指令執(zhí)行完畢。ST7920與單片機連接的方式非常靈活，分為串行和并行兩種方式。并行接口復雜，但編程簡單，訪問速度快；串行接口簡單，但編程復雜。并行連接方法又分為并口直接訪問、并口間接訪問和4位并口訪問。本文采用并口之間訪問方式。，89S52單片機P0端口接ST7920數(shù)據(jù)引腳DB0~DB7，、 、R/W、。單片機先給ST7920初始化，屏幕進行參數(shù)設置，然后寫入命令字，確定顯示的位置，通過并口傳輸顯示需要顯示的數(shù)據(jù)。 ST7920與單片機接口電路圖 本章小結首先，本章對系統(tǒng)設計整體框架進行闡述，展示系統(tǒng)的電路接線圖，解釋了硬件設計的基本原理，使大家對整體設計方案有了初步了解；然后，針對系統(tǒng)的各個模塊功能進行詳細介紹、分析，每個模塊的芯片選擇依據(jù)和它們的使用方法、引腳功能向大家具體講解；最后，把每個模塊之間的電路接線圖正確描述，使我們對每個模塊的功能有一個從整體到局部的認識。 3 系統(tǒng)軟件設計 軟件設計思路 系統(tǒng)軟件設計模塊框圖以單片機為核心，通過程序設計流程，先設計主程序，然后調(diào)用各個子程序功能，實現(xiàn)顯示的目的，,系統(tǒng)程序見附錄A所示。 整體設計步驟：1 單片機和傳感器的串口通訊協(xié)議進行設定，保證數(shù)據(jù)正確發(fā)送/接收，再對液晶顯示屏參數(shù)設置；2 傳感器指令發(fā)送和接收，對接收到的數(shù)據(jù)進行處理；3 讀取日期數(shù)據(jù)；4 將壓力和日期數(shù)據(jù)在液晶屏上顯示出。主程序功能設計：首先，定義端口變量、自變量，并部分變量賦值；然后，調(diào)用串口初始化和LCD初始化子程序，設置時鐘初始時間。再向傳感器發(fā)送通信協(xié)議指令，調(diào)用顯示子程序，確定顯示位置及固定數(shù)據(jù)。然后讀取日期數(shù)據(jù)，并顯示，查看串口中斷標志位是否置1，如果是，則向下進行；如果是0，則等待中斷。有中斷信號后，查看是否有14次中斷，因為信號以14個字符為周期循環(huán)接收。接收結束后，歷遍接收數(shù)據(jù)，以‘’為標志，找到它后，將其后面連續(xù)6個字符提取出來，通過調(diào)用字符轉浮點型子函數(shù)，這些字符轉換為數(shù)字，進行計算，目的是單位轉換，然后，再將處理后的數(shù)據(jù)轉換為字符型，則可以顯示出需要的壓力數(shù)據(jù)。最后，返回到讀取日期子程序前，為了實時改變?nèi)掌跀?shù)值和壓力數(shù)據(jù)并穩(wěn)定顯示數(shù)據(jù)。 主程序流程圖 子程序設計 數(shù)據(jù)采集設計軟件需要解決的是設定單片機串行口初始化及發(fā)送/接收數(shù)據(jù)，串行口初始化設置單片機和傳感器的通信協(xié)議相一致，包括單片機串口工作模式、串口中斷、波特率設定、奇偶校驗位、停止位等。本次設計，以單片機為主機，向傳感器串口發(fā)送/接收數(shù)據(jù)，具體的通信協(xié)議[13]如下：信息幀格式：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位； 校驗方式：采用無校驗方式；傳送方式：單片機機采用串口發(fā)送傳感器需要的指令，設定傳感器參數(shù)，然后，采用中斷方式接收傳感器返回的壓力數(shù)據(jù)。單片機的數(shù)據(jù)通信由串行口完成，定時器T1作為波特率發(fā)生器，設置為工作模式2，其波特率要與傳感器的一致，9600bps。數(shù)據(jù)的傳送格式為1位起始位、8位數(shù)據(jù)位和1位停止位。串口設置為工作模式1，采用串口中斷方式接收數(shù)據(jù)，由第9位判斷停止。1 串行口的控制與狀態(tài)寄存器[9]串行口控制寄存器SCON ：它用于定義串行口的工作方式及實施接收和發(fā)送控制。字節(jié)地址為98H，：　SCON寄存器結構SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI位地址9FH9EH8DH