【文章內(nèi)容簡介】 I2C總線上發(fā)送的每個字節(jié)，無論是地址還是數(shù)據(jù)，均以一個應(yīng)答位作為響應(yīng)。在主機發(fā)送完一個字節(jié)即8位數(shù)據(jù)到從機后，它停止驅(qū)動SDA線，并等待從機對該字節(jié)的應(yīng)答。從機將SDA線拉低以對該字節(jié)進行應(yīng)答，然后主機發(fā)送一個時鐘脈沖以對該應(yīng)答位定時。類似地當(dāng)主機完成對一個字節(jié)的讀取時，則將SDA線拉低以對從機做出應(yīng)答，然后發(fā)送一個時鐘脈沖對該位定時。在一個應(yīng)答周期期間，不作應(yīng)答，只是保持SDA線為高電平。如果器件不在總線上，并且如果主機試圖對其尋址，它不會接收到應(yīng)答信號，因為該地址處沒有器件將SDA線拉低。在主機完成與從機的通信后，它會發(fā)出一個停止條件。在發(fā)出停止條件后，總線再次空閑。主機也可發(fā)出另一個開始條件，在總線處于激活狀態(tài)時，若發(fā)出一個開始條件則要求一個重復(fù)的開始條件。②ADS1110的I2C地址ADS1110的I2C地址是1001aaa，其中aaa是出廠時的默認設(shè)置。ADS1110有8種不同的類型，每種類型都有一個不同的I2C地址。例如，ADS1110A0的地址為1001000，而ADS1110A3的地址則為1001011.③對ADS1110的讀操作用戶可從ADS1110中讀出輸出寄存器和配置寄存器的內(nèi)容，為做到這一點，要對ADS1110尋址，并從器件中讀出三個字節(jié)。前面的兩個字節(jié)是輸出寄存器的內(nèi)容，第三個字節(jié)是配置寄存器的內(nèi)容，并不總是需要從ADS1110中讀取三個字節(jié)，如果只需要 輸出寄存器的內(nèi)容則只需讀兩個字節(jié)。從ADS1110中讀取多于三個字節(jié)的值是無效的，從第四個字節(jié)開始的所有字節(jié)將為FFH。④ 對ADS1110的寫操作用戶可寫新的內(nèi)容至配置寄存器，但不能更改輸出寄存器的內(nèi)容。為了做到這一點，要對ADS1110尋址以進行寫操作，并對ADS1110寫入一個字節(jié)。這個字節(jié)被寫入配置寄存器中，對ADS1110寫入多個字節(jié)到ADS1110無效，ADS1110將忽略第一個字節(jié)以后的任何輸入字節(jié)，并且它只對第一個字節(jié)做出應(yīng)答。 ADS1110與單片機的硬件連接圖31 與單片機連接電路圖 圖31與單片機連接電路圖所示為與單片機連接電路。因為本身沒有集成接口電路，因此需要用其接口來模擬實現(xiàn)接口電路，這里選用和兩個引腳來模擬總線的兩個引腳：，它的作用是由主機和從機來驅(qū)動它以傳送數(shù)據(jù)。，由主機來驅(qū)動它，以產(chǎn)生傳送數(shù)據(jù)所需要的時鐘信號，時鐘信號通過對單片機編程產(chǎn)生。 數(shù)據(jù)線和時鐘線都需要上拉電阻，因為總線驅(qū)動器是漏極開路驅(qū)動器，這些電阻的大小取決于總線的工作速度和總線電容阻值。較高的電阻功耗較低，但會延長總線的轉(zhuǎn)換時間，限制總線速度阻值較低的電阻，允許總線高速運轉(zhuǎn)，但功耗較高。長總線的電容高，需要較小的上拉電阻來補償，電阻不應(yīng)太小，如果電阻太小，總線驅(qū)動器可能不能將總線拉低。上拉電阻的典型值一般為1k~10k ，本課題采用10k上拉電阻。 溫度信號采集電路的設(shè)計 溫度信號處理電路 鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器，由于其測量準(zhǔn)確度高、測量范圍大、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好等，被廣泛用于中溫“范圍的溫度測量中。圖溫度信號處理電路用鉑電阻組成的電橋電路被廣泛的應(yīng)用在各種測溫電路中，但在這種檢測電路中，平衡電橋中以及鉑電阻的阻值和溫度之間的非線性特性給最后的溫度測量來了一定的誤差，所以往往難以達到較高的指標(biāo)要求。必須使用硬件補償或軟件查表等方法來對系統(tǒng)的非線性進行補償。軟件查表補償方法可以簡化系統(tǒng)硬件電路的復(fù)雜度，方便器件的選取等優(yōu)點。但是查表法來實現(xiàn)非線性補償大大的增加了系統(tǒng)軟件設(shè)計的復(fù)雜度，同時對系統(tǒng)精度的提高幫助有限。本系統(tǒng)采用非平衡電橋結(jié)合模擬校正電路來實現(xiàn)對溫度信號的處理，硬件電路簡單可靠，同時又大大地提高了鉑電阻測溫的精度，并且考慮到轉(zhuǎn)換器存在一定的死區(qū)，用一個加法器將系統(tǒng)的輸出信號提高一個固定的電平。溫度采集電路如圖所示測溫電路采用典型的鉑電阻電橋電路，線制連接。線制可以把導(dǎo)線電阻對測量結(jié)果的影響降到最低，連接如圖32所示：圖32 溫度采集電路測溫電路采用典型的鉑電阻電橋電路，3線制連接。3線制可以把導(dǎo)線電阻對測量結(jié)果的影響降到最低，連接如圖32所示。鉑電阻的溫度特性如下:當(dāng)溫度為78℃~0℃時: (32)當(dāng)溫度為0~600℃時: (33)本系統(tǒng)主要應(yīng)用溫度在0至100度的范圍內(nèi)測溫度，所以只考慮鉑電阻在0至600度范圍內(nèi)的溫度特性。設(shè)電橋兩端的輸出電壓分別為V+和V，導(dǎo)線電阻為r，則: (34) (35)當(dāng)R116=R117=10kR100=100時，放大器的輸入電壓為: (36)由公式(36)可以知道系統(tǒng)3線制連接可以基本消除導(dǎo)線電阻對測溫電路的影響。將式(34)代入式(36)得，其中: (37) (38) 二次項對整個系統(tǒng)的影響很小，但是為了降低其影響，放大電路加入了一個正反饋R119，其值為150K。正反饋電阻的加入起到了線性化的作用，降低了二次項對整個系統(tǒng)的影響溫度在0至100度之間，放大器的輸出K與溫度的關(guān)系可以基本認定為線性的。調(diào)整電位器RP103就可以調(diào)節(jié)整個放大器的放大倍數(shù)，本系統(tǒng)設(shè)定放大倍數(shù)為50。放大器輸出在經(jīng)過一個加法器電路輸出: (39) Vref2的值可以通過調(diào)整電位器RP104來進行調(diào)整，其目的是消除A/D在零點采樣不精確所帶來的誤差。通過加法器電路以后，即使溫度為0℃也能保證A/D的輸入電壓為一較高的固定值。溫度處理信號調(diào)試時，首先用100的電阻替換Rt，通過調(diào)節(jié)RP104使溫度信號的輸出值為400mV， (100℃時鉑電阻的阻值)的電阻替換Rt，通過調(diào)節(jié)電位器RP103使溫度信號的輸出值為1700mV。溫度信號的輸出值400mV到1700mv可以近似線形的代表0到100度的溫度值。此測溫電路共需要兩組精密電源為其供電，TL431就是能同時提供兩組穩(wěn)定電壓輸出的穩(wěn)壓管。為了提高系統(tǒng)的負載能力，將這兩組電源的輸出分別接到LM324組成的射隨電路。 溫度處理信號與單片機的連接電路由于ADS1110支持I2C總線協(xié)議，可以同時連接個從設(shè)備。所以溫度信號經(jīng)過處理后直接送入ADS1110中, 。溫度信號采集電路與單片機的接口與壓力信號的接口基本相同，如圖所示:+5vVin+GNDSCLVinSDAVddVTAGND+5VR110KR2ADS1110圖33 溫度信號與單片機的連接電路 人機界面的設(shè)計 人機界面主要是鍵盤輸入模塊和液晶顯示模塊，是嵌入式設(shè)計的常用外設(shè)模塊。 鍵盤輸入模塊的設(shè)計 由于需要的按鍵數(shù)目較多，系統(tǒng)設(shè)計成行列式鍵盤，鍵值以掃描的形式輸入單片機四。掃描式鍵盤需占用單片機較多的輸入輸出口線，使用可編程芯片來擴展。用外8155H擴展的鍵盤結(jié)構(gòu)如圖所示:8155圖34 鍵盤電路 鍵盤電路，圖中的行線和列線均通過電阻接，當(dāng)鍵盤上沒有鍵閉合時，所有的行線和列線都斷開，行線PC0PC2呈高電平。當(dāng)鍵盤上某一個鍵閉合時，該鍵所對應(yīng)的行線與列線短路。例如，6號鍵按閉合時，行線PC0和列線PA6短路，此時PA6的電平由PC0的電平所決定，如果把行線規(guī)定為微機的輸出口，列線接到微機的輸入口，則在微機的控制下，使行線線PC0為低電平(0)，其余兩根行線PCI、PC2都為高電平。然后微機通過輸入口讀列線的狀態(tài)，如果PA0~PA7都為高電平，則PC0這一行上沒有鍵閉合，如果讀出的列線狀態(tài)不全為高電平，則為低電平的列線和PC0相交的鍵處于閉合狀態(tài)。如果PC0這一行上沒有鍵閉合，接著使線PC1為低電平，其余行線為高電平。用同樣的方法檢查PC1這一行上有無鍵閉合，以此類推，然后使行線PC2為低電平，其余的行線為高電平，檢查PC2這一行上是否有鍵閉合。這種逐行逐列地檢查鍵盤狀態(tài)的過程稱為對鍵盤的一次掃描。CPU對鍵盤的掃描可以采取程序控制的隨機方式，CPU在空閑時掃描鍵盤，也可以采取定時控制方式，每隔一定的時間，CPU對鍵盤掃描一次，CPU可以隨時響應(yīng)鍵盤輸入請求。也可以采用中斷方式，當(dāng)鍵盤上有鍵閉合時，向CPU請求中斷，CPU響應(yīng)鍵盤輸入中斷請求，對鍵盤掃描，以識別那一個鍵處以閉合狀態(tài)，并對鍵輸入信息做出相應(yīng)處理。CPU對鍵盤上閉合鍵鍵號的確定，可以根據(jù)行線和列線的狀態(tài)計算求得，也可以根據(jù)行線和列線狀態(tài)查表求得。當(dāng)鍵盤有按鍵閉合時，閉合和斷開的過程中會有抖動現(xiàn)象的產(chǎn)生。抖動時間長短和開關(guān)的機械特性有關(guān)，一般為5~10ms，中間狀態(tài)為穩(wěn)定地閉合期，其時間由按鍵動作所確定，一般為十分之幾秒到幾秒，為了保證CPU對鍵盤的閉合做一次處理并且僅一次處理，在軟件中必須設(shè)置去抖動，在鍵的穩(wěn)定閉合或斷開時讀鍵盤的狀態(tài)，并判斷出鍵由閉合到釋放時，再作鍵輸入處理. 液晶接口電路的設(shè)計 液晶模塊與單片機的接口電路如圖所示:AT89S52圖35 液晶模塊與單片機的接口電路 單片機利用數(shù)據(jù)與控制信號直接采用存儲器訪問形式來控制液晶模塊。單片機數(shù)據(jù)口P0口直接與液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)口連接，單片機的RD，WR作為液晶顯示模塊的讀，寫控制信號，液晶顯示模塊RST，掛在正負5上。CE、C/、。液晶模塊就相當(dāng)于單片的外部存儲器一樣，單片機可以方便的控制數(shù)據(jù)與指令的輸入輸出。液晶的指令代碼入口地址為8201H，此時CE為低電平選通，C/D為高電平，為控制命令字的讀寫地址。數(shù)據(jù)入口地址為8000H，此時CE為低電平選通，C/D也為低電平，為數(shù)據(jù)的讀寫地址。，高電平為不使能。所以對液晶的讀寫數(shù)據(jù)與指令代碼的操作必須先封鎖81C55。液晶接口的1，2腳為背光電壓的輸入端。本系統(tǒng)采用現(xiàn)有的液晶背光芯片ELP60，該芯片可以驅(qū)動液晶屏，足以滿足本系統(tǒng)的需要。圖液晶與單片機的接口電路，本系統(tǒng)采用內(nèi)核的系列單片機是一種低電壓，高性能位單片機，片內(nèi)含的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采用公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用位中央處理器和存儲單元，功能強大的單片機可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。有個引腳，外部雙向輸入輸出端口，同時內(nèi)含外中斷口，位可編程定時計數(shù)器，全雙工串行通信口，讀寫口線，可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的存儲器可有效地降低開發(fā)成本。隨著時代的發(fā)展和科技的進步，顯示技術(shù)也隨之不斷前進。從早期的發(fā)光二極管顯示到液晶顯示，從段碼式到點陣式再到圖形點陣式，其性能不斷提升，而成本卻日趨降低。 表32液晶接口特性管腳號符號功能1NC背光輸入腳2NC背光輸入腳3FG框架4VSS地5 VDD電源電壓6VEE液晶電壓7WR寫數(shù)據(jù)8RD讀數(shù)據(jù)9CE片選信號10C/D寫命令/寫數(shù)據(jù)11RST讀命令/讀數(shù)據(jù)12~19D0~D7數(shù)據(jù)線20FS字選線模塊應(yīng)用特點：（1）本模塊可直接適配于8080MPU的接口信號。（2）可以設(shè)置字符方式與圖形方式的合成顯示即字符顯示區(qū)的內(nèi)容和圖形顯示區(qū)的內(nèi)容通過模式設(shè)置同時顯示在屏幕上、字符方式下的特征顯示以及可以像以那樣屏拷貝操作。（3）允許MPU隨時訪問顯示緩沖區(qū)，甚至可以進行位操作。（4）顯示字符的字體點陣。（5）對模塊的操作都要進行狀態(tài)字的判別。（6）復(fù)位信號將把行、列計數(shù)器和顯示寄存器清零，并且關(guān)顯示。復(fù)位后可用開。（7）顯示指令完整地恢復(fù)顯示屏上原有的畫面內(nèi)容。每次上電后，有必要進行一次軟復(fù)位。顯示窗口長度(列)CL己由硬件設(shè)置為40(字符數(shù))，即列數(shù)據(jù)傳輸個數(shù)的最大值(超出屏幕部分不顯示)。（8）顯示窗口寬度行已由硬件設(shè)置為128行。（9）本模塊內(nèi)建128種字符見附錄，并允許用戶在顯示緩沖區(qū)內(nèi)任意設(shè)置一個區(qū)域作為外擴的字符發(fā)生器CGRAM。（10）顯示緩沖區(qū)可分為文本顯示區(qū)、圖形顯示區(qū)和CGRAM區(qū)。文本顯示區(qū)和圖形顯示區(qū)的起始地址SAD都對應(yīng)著顯示屏左上角位置的顯示位。在文本顯示區(qū)一個單元對應(yīng)屏上的一個字符位點陣在圖形顯示區(qū)一個單元則對應(yīng)屏上的點陣顯示位。（11）光標(biāo)可在字符方式下啟用，此時光標(biāo)與所在位的字符通過邏輯“或”顯示。（12）本模塊的控制指令有的需要參數(shù)，參數(shù)的輸入在指令代碼輸入之前。（13）文本特征方式只能用在文本模式中此時文本區(qū)和圖形區(qū)都必須打開。 通訊模塊的設(shè)計 串口通訊協(xié)議國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在開放系統(tǒng)互連標(biāo)準(zhǔn)中定義了各層次的網(wǎng)絡(luò)參考模型，它們分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。每一層負責(zé)直接使用下層向它提供的服務(wù)，并完成自身的功能，然后向上層提供“增值”后的功能，即數(shù)據(jù)和控制信息從發(fā)送端各層由上至下傳送至物理媒體，然后接收方再從下到上經(jīng)過各個層傳遞到達目的地，是七層參考模型不是通訊標(biāo)準(zhǔn)，它只給出一個不會由于技術(shù)發(fā)展而必須修改的穩(wěn)定模型，使有關(guān)標(biāo)