【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 個(gè)二進(jìn)制為移動(dòng)的，它的優(yōu)點(diǎn)是只需要一對(duì)傳輸線進(jìn)行傳送信息，因此其成本低，適用于遠(yuǎn)距離通信；它的缺點(diǎn)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(fù)雜．而異步通信應(yīng)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(yàn)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(jī)與傳感器是通過(guò)異步通訊口進(jìn)行接口的，單片機(jī)的異步通訊口采用的是標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，RS232C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)正式公布的，在異步串行通信中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)總線．該標(biāo)準(zhǔn)適用于DCE和DTE間的串行二進(jìn)制通信．，最長(zhǎng)傳送電纜可達(dá)15米．RS232C標(biāo)準(zhǔn)定義了25根引線，對(duì)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(biāo)準(zhǔn)的電平采用負(fù)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(shí)． 必須進(jìn)行TTL－RS232電平轉(zhuǎn)換． 以便與RS232C標(biāo)準(zhǔn)的電平匹配．電平轉(zhuǎn)換用到的芯片為MC14488和MC 14489(配對(duì)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(jiǎn)單，運(yùn)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(gè)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(gè)電解電容CCC3 、C4，是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容，宜選用鉭電容并且應(yīng)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(shuō)明針號(hào)123456789功能數(shù)據(jù)載波檢測(cè)接收發(fā)送數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備信號(hào)地?cái)?shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備請(qǐng)求清除振鈴說(shuō)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?yàn)镸AX232具有驅(qū)動(dòng)能力，所以不需要外加驅(qū)動(dòng)電路,兩個(gè)串口公用一個(gè)轉(zhuǎn)換芯片，注意：應(yīng)用時(shí)兩端口不能同時(shí)連接。DB9(2)用于從燒寫程序到單片機(jī)內(nèi)部，它的TXD接到單片機(jī)的RXD端，通過(guò)MAX232的第二路通道轉(zhuǎn)換為TTL電平，它的RXD接到單片機(jī)的TXD端，通過(guò)MAX232的第二路通道轉(zhuǎn)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(jī)的TXD端，RXD接到單片機(jī)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(shí)，同時(shí)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(shí)鐘芯片?，F(xiàn)在流行的串行時(shí)鐘芯片很多，如DSl30DSl30PcF8485等。這些芯片接口簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛地采用。本文介紹的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片為DSl302，它不僅完成計(jì)時(shí)功能，而且能對(duì)時(shí)鐘芯片備份電池進(jìn)行涓流充電和臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)．該芯片具有體積小、功耗低、電路簡(jiǎn)單、接口容易、占用CPU的I／0口線少等特點(diǎn)．DS1302芯片是美國(guó)DALLAS公司推出的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它采用串行通信方式，只需3條線便可以和單片機(jī)通信，并且其片內(nèi)均含RAM，可增加系統(tǒng)的RAM，DS1302的時(shí)鐘校準(zhǔn)比較容易，若采用專用的晶體振蕩器，幾乎無(wú)須調(diào)整即可以達(dá)到國(guó)家要求的時(shí)鐘誤差標(biāo)準(zhǔn)。DS1302有兩個(gè)電源輸入端，其中的一個(gè)用來(lái)做備用電源，這樣避免了由于突然停電而造成時(shí)鐘停止，因此它非常適合于長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人職守的監(jiān)測(cè)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(duì)應(yīng)時(shí)間的場(chǎng)合。DS1302提供秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，并可通過(guò)AM／PM指示決定采用24或12小時(shí)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(shuō)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(hào)，此時(shí)Xl腳為外部振蕩信號(hào)輸入腳，X2腳懸空，為芯片提供計(jì)時(shí)脈沖。GND：電源地。RST：復(fù)位/片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)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(gè)40KΩ下拉電阻．。I/O：數(shù)據(jù)輸入、輸出引腳。SCLK：串行時(shí)鐘輸入，該引腳芯片內(nèi)部集成一個(gè)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(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DSl302由VCCl或VCC2兩者中的較大者供電。當(dāng)VCC2大于VCCl+0．2V時(shí)，VCC2給DSl302供電。當(dāng)VCC2小于VCC1時(shí)，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(shí)選擇實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷數(shù)據(jù)，位6為l時(shí)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(fù)位和時(shí)鐘控制——數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?dòng)是由RST置為高電平開始的，RST啟動(dòng)控制邏輯，允許地址／命令序列送入移位寄存器，一個(gè)時(shí)鐘周期是一個(gè)下降沿緊跟一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)輸入的時(shí)候，在時(shí)鐘上升沿?cái)?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(gè)高阻狀態(tài)。在電源上電過(guò)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(guò)程中，SCLK必須是邏輯0。寫保護(hù)位——控制寄存器的第7位是寫保護(hù)位。前7位(第0～6位)強(qiáng)制為0，讀時(shí)總為0。在對(duì)時(shí)鐘或RAM讀操作之前，第7位必須是0。當(dāng)為l時(shí)，寫保護(hù)位阻止對(duì)任何其他寄存器的寫操作。初始的上電狀態(tài)未被設(shè)置。因此，寫保護(hù)位應(yīng)該在試圖寫入器件之前清零。時(shí)鐘中斷標(biāo)志——秒寄存器的第7位定義為時(shí)鐘中斷標(biāo)志位。當(dāng)這一位設(shè)為1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302被設(shè)置為低功耗待機(jī)模式，具有一個(gè)小于100 nA的漏電流。當(dāng)這一位寫成0時(shí)，時(shí)鐘啟動(dòng)。初始的上電狀態(tài)未被設(shè)置。 日歷、時(shí)鐘寄存器及其控制字DS1302的寄存器——DS1302共有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，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(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)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(guān)的寄存器分為兩類，一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)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(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH (寫)、FFH(讀)。，在電路中， 作為時(shí)鐘芯片SLCK控制端。單片機(jī)控制端口先向DS1302時(shí)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(cuò)誤，可以用KK2按鍵配合使用，調(diào)節(jié)時(shí)間。 DS1302與單片機(jī)的接口電路圖 人機(jī)交互模塊此模塊的液晶顯示屏采用ST7920，它是臺(tái)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(hào)、中文字型及自定義圖塊顯示，此外，為了適應(yīng)多種微處理器與單片機(jī)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(shí)現(xiàn)文字與圖形混合顯示、畫面清除、光標(biāo)歸位、顯示開／關(guān)、光標(biāo)顯示／隱藏、顯示字體閃爍、光標(biāo)移位、顯示移位、垂直畫面旋轉(zhuǎn)、反白顯示、休眠模式等功能[8]。 ST7920封裝圖 ST7920封裝圖()。 引腳說(shuō)明管腳號(hào)管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC+5V電源正3V0–對(duì)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(hào)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(fù)位端，低電平有效18VOUT–LCD驅(qū)動(dòng)電壓輸出端19AVDD背光源正端(+5V)20KVSS背光源負(fù)端ST7920模塊內(nèi)部有一個(gè)指令寄存器，其指令可分為基本指令集和擴(kuò)充指令集．基本指令集是用來(lái)初始化液晶屏和實(shí)現(xiàn)基本功能的控制，而擴(kuò)充指令集主要用來(lái)繪圖的。每一個(gè)指令的長(zhǎng)度都為8位。16x8點(diǎn)陣的ASCII字符代碼也是8位。但是16~16點(diǎn)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(dāng)ST7920在接收指令前，MCU必須先確認(rèn)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(shí)一段時(shí)間，確保上一條指令執(zhí)行完畢。ST7920與單片機(jī)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(fù)雜，但編程簡(jiǎn)單，訪問(wèn)速度快；串行接口簡(jiǎn)單，但編程復(fù)雜。并行連接方法又分為并口直接訪問(wèn)、并口間接訪問(wèn)和4位并口訪問(wèn)。本文采用并口之間訪問(wèn)方式。，89S52單片機(jī)P0端口接ST7920數(shù)據(jù)引腳DB0~DB7，、 、R/W、。單片機(jī)先給ST7920初始化，屏幕進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，然后寫入命令字，確定顯示的位置，通過(guò)并口傳輸顯示需要顯示的數(shù)據(jù)。 ST7920與單片機(jī)接口電路圖 本章小結(jié)首先，本章對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體框架進(jìn)行闡述，展示系統(tǒng)的電路接線圖，解釋了硬件設(shè)計(jì)的基本原理，使大家對(duì)整體設(shè)計(jì)方案有了初步了解；然后，針對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)模塊功能進(jìn)行詳細(xì)介紹、分析，每個(gè)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(gè)模塊之間的電路接線圖正確描述，使我們對(duì)每個(gè)模塊的功能有一個(gè)從整體到局部的認(rèn)識(shí)。 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)思路 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)模塊框圖以單片機(jī)為核心，通過(guò)程序設(shè)計(jì)流程，先設(shè)計(jì)主程序，然后調(diào)用各個(gè)子程序功能，實(shí)現(xiàn)顯示的目的，,系統(tǒng)程序見(jiàn)附錄A所示。 整體設(shè)計(jì)步驟：1 單片機(jī)和傳感器的串口通訊協(xié)議進(jìn)行設(shè)定，保證數(shù)據(jù)正確發(fā)送/接收，再對(duì)液晶顯示屏參數(shù)設(shè)置；2 傳感器指令發(fā)送和接收，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)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(shè)計(jì)：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(shè)置時(shí)鐘初始時(shí)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(biāo)志位是否置1，如果是，則向下進(jìn)行；如果是0，則等待中斷。有中斷信號(hào)后，查看是否有14次中斷，因?yàn)樾盘?hào)以14個(gè)字符為周期循環(huán)接收。接收結(jié)束后，歷遍接收數(shù)據(jù)，以‘’為標(biāo)志，找到它后，將其后面連續(xù)6個(gè)字符提取出來(lái)，通過(guò)調(diào)用字符轉(zhuǎn)浮點(diǎn)型子函數(shù)，這些字符轉(zhuǎn)換為數(shù)字，進(jìn)行計(jì)算，目的是單位轉(zhuǎn)換，然后，再將處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(shí)時(shí)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(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)軟件需要解決的是設(shè)定單片機(jī)串行口初始化及發(fā)送/接收數(shù)據(jù)，串行口初始化設(shè)置單片機(jī)和傳感器的通信協(xié)議相一致，包括單片機(jī)串口工作模式、串口中斷、波特率設(shè)定、奇偶校驗(yàn)位、停止位等。本次設(shè)計(jì)，以單片機(jī)為主機(jī)，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(yàn)方式：采用無(wú)校驗(yàn)方式；傳送方式：?jiǎn)纹瑱C(jī)機(jī)采用串口發(fā)送傳感器需要的指令，設(shè)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(jī)的數(shù)據(jù)通信由串行口完成，定時(shí)器T1作為波特率發(fā)生器，設(shè)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(shè)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(shí)施接收和發(fā)送控制。字節(jié)地址為98H，：　SCON寄存器結(jié)構(gòu)SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI位地址9FH9EH8DH