【文章內(nèi)容簡介】 時鐘脈沖，其振蕩頻率為 1/（） —中斷請求信號輸出,端，低地平動作.，表明本次轉(zhuǎn)換已完成。VIN(+) VIN() ——差動模擬電壓輸入。輸入單端正電壓時, VIN()接地:而差動輸入時, 直接加入 VIN(+) VIN(). AGND,DGND——模擬信號以及數(shù)字信號的接地. VREF/2—參考電平輸入，決定量化單位。 DB0~DB7—三態(tài)特性數(shù)字信號輸出端. VCC: 電源供應(yīng)以及作為電路的參考電壓. ADC0804外圍接線電路（1）電壓采集電路 如圖310所示，電壓采集電路使用兩個串聯(lián)的電阻，大小比例為2:1，然后并聯(lián)在需要檢測的電壓兩端，從兩個電阻中間采集電壓。由分壓公式得出采集的電壓為ADIN，，符合A/D轉(zhuǎn)換芯片的ADC0804的輸入值。圖 310 電壓采集電路（2）ADC0804構(gòu)成的典型A/D轉(zhuǎn)換電路圖 311 A/D轉(zhuǎn)換電路按照芯片手冊中ADC0804的典型接法，系統(tǒng)中設(shè)計的A/D轉(zhuǎn)換電路如311所示。，用來實現(xiàn)片選；、進(jìn)行讀寫控制；CLK、CLKR、GND之間用電阻和電容構(gòu)成RC振蕩電路，用來給ADC0804提供工作所需的脈沖。蓄電池的電壓采集信號ADIN從6腳引入，在內(nèi)部采集轉(zhuǎn)換后，從數(shù)字輸出端輸出到單片機(jī)的P1口，通過讀P1口數(shù)據(jù)，便可以得到蓄電池的電壓，實現(xiàn)實時在線檢測。 LCD顯示電路液晶具有體積小、功耗低，顯示清晰的優(yōu)點，所以比較適合作顯示使用。為了更好的顯示電壓值，同時擴(kuò)展自己學(xué)習(xí)芯片的能力，本設(shè)計用液晶1602來顯示蓄電池的電壓值。在使用1602之前，我們首先查閱其使用手冊，對其進(jìn)行一定的了解。從芯片手冊中，可以得到1602液晶的主要技術(shù)資料，如表31所示，通過此表我們可以知道1602工作電壓和顯示容量，可以驗證設(shè)計選擇的是否合適。表 31 1602的主要技術(shù)參數(shù)顯示容量 162個字符 芯片工作電壓 ~ 工作電流 （）模塊最佳工作電壓 字符尺寸 （WH）mm顯然，1602液晶可以滿足要求，接下來介紹其各個引腳的功能，為后面設(shè)計電壓顯示電路做準(zhǔn)備。1602引腳功能如表32所示。表 32 1602引腳功能表 引腳符 號名 稱功 能1Vss接地0V2VDD電路電源5V177。10%3VO液晶顯示對比度調(diào)節(jié)端用于調(diào)節(jié)對比度4RS寄存器選擇信號H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器5R/W讀/寫信號H:讀 L:寫6E片選信號下降沿觸發(fā),鎖存數(shù)據(jù)714DB0DB7數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)傳輸圖 312 電壓顯示電路根據(jù)1602的技術(shù)參數(shù)和引腳功能， 1602與單片機(jī)連接構(gòu)成的電壓顯示電路如圖312所示。，用來實現(xiàn)片選；，進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令選擇；R/，進(jìn)行讀寫控制； 為防止直接加5V電壓燒壞背光燈，在15腳串接一個10 的電阻用于限流。液晶3端通過接一個10K 電位器接地來調(diào)節(jié)顯示對比度。數(shù)據(jù)輸入端D0D7接單片機(jī)的P0口用于電壓數(shù)據(jù)的傳送。 E2PROM數(shù)據(jù)存儲電路為了把電路發(fā)生異常時的蓄電池電壓記錄下來，需要用存儲芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)保存。若采用普通存儲器，在掉電時需要備用電池供電，并需要在硬件上增加掉電檢測電路，但存在電池不可靠及擴(kuò)展芯片占用單片機(jī)過多口線的缺點。為了解決這一難題，本設(shè)計采用具有I2C總線接口的串行E2PROM器件，這里選擇AT24C02芯片。AT24C02可有效解決掉電數(shù)據(jù)保存問題，可對所存在數(shù)據(jù)保存100年，并可多次擦寫，擦寫次數(shù)可達(dá)10萬次以上。AT24C02是一個2K位串行CMOS E2PROM， 內(nèi)部含有256個字節(jié)，采用先進(jìn)CMOS技術(shù)實質(zhì)上減少了器件的功耗。AT24C02內(nèi)部有一個8字節(jié)頁寫入數(shù)據(jù)緩沖器。該器件通過I2C總線接口進(jìn)行操作，有一個專門的寫保護(hù)功能。為了更好的使用AT24C02，首先來介紹其各個引腳功能，如表33 所示。表 33 AT24C02管腳描述管腳名稱 功能 A0 A1 A2 可編程地址輸入端SDA 串行數(shù)據(jù)/地址 SCL 串行時鐘 WP 寫保護(hù) Vcc 電源端，+～ 工作電壓 GND 地 I2C串行總線一般有兩根信號線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時鐘線SCL。所有接到I2C總線設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)SDA都接到總線的SDA上，各設(shè)備的時鐘線SCL接到總線的SCL上。根據(jù)各引腳的功能，依據(jù)總線系統(tǒng)的典型硬件連接圖，AT24C02與單片機(jī)連接構(gòu)成的數(shù)據(jù)存儲電路如圖313所示。圖 313 數(shù)據(jù)存儲電路 串口通信電路隨著單片機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和計算機(jī)網(wǎng)路技術(shù)的普及，單片機(jī)的通信功能愈來愈顯得重要。單片機(jī)通信是指單片機(jī)與計算機(jī)或單片機(jī)與單片機(jī)之間的信息交換，不過通常使用的是單片機(jī)與計算機(jī)之間的通信。通信有并行和串行兩種方式。由于并行通信存在使用傳輸線較多，長距離傳送成本高且收、發(fā)方的各位同時接受存在困難等諸多問題，所以在現(xiàn)代單片機(jī)測控系統(tǒng)中，信息的交換多采用串行通信方式。本設(shè)計中加入串行通信電路的目的主要有三個：一是方便給單片機(jī)下載程序；二是使控制器具有遠(yuǎn)程通信或遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能；三是將控制器每天采集到數(shù)據(jù)的極限值和發(fā)生異常狀態(tài)時的數(shù)據(jù)記錄下來，供用戶查看。由于單片機(jī)的電平和計算機(jī)電平不兼容，設(shè)計中采用MAX232芯片進(jìn)行TTL電平和RS232電平之間的轉(zhuǎn)換。而且系統(tǒng)采用易于實現(xiàn)的異步串行通信方式，用最簡單也最實用的奇偶校驗作為串行通信錯誤校驗方式。MAX232芯片是專門為電腦的RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。其主要特點：（1）符合所有的RS232C技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （2）只需要單一 +5V電源供電 （3）片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10V和10V電壓V+、V （4）功耗低，典型供電電流5mA （5）內(nèi)部集成2個RS232C驅(qū)動器 （6）內(nèi)部集成兩個RS232C接收器 （7）高集成度，片外最低只需4個電容即可工作。了解芯片的主要特點之后，接下來我們來認(rèn)識MAX232它的各個引腳的功能，即有什么作用，以更好地設(shè)計串口通信電路。其引腳圖如圖314所示。第一部分是電荷泵電路。由6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和12v兩個電源，提供給RS232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由11114腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。 其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS電平從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS232電平從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。 第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）圖314 MAX232的引腳圖按照串行通信原理，根據(jù)RS232串口協(xié)議和MAX 232芯片的引腳功能，結(jié)合STC89C52單片機(jī)串行中斷方式，本設(shè)計采用串口方式1（10位數(shù)據(jù)的異步通信）來構(gòu)建串口通信電路。電路如下圖315所示。設(shè)計中T1IN連接CMOS電平的單片機(jī)的串行發(fā)送端；T1OUT連接電腦的RS232C串口的接收端PCRXD；同理，R1IN連接電腦的RS232C串口的發(fā)送端PCTXD；R1OUT連接CMOS電平的單片機(jī)的串行接收端。當(dāng)然單片機(jī)和DB9要共地，這是實現(xiàn)串行通信的前提條件。圖315 串口通信電路本章對充放電控制器的原理以及具體的硬件實現(xiàn)電路進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并對電路中使用到的芯片也予以描述，使讀者通過閱讀可以清晰的明白控制器的設(shè)計思路和實現(xiàn)過程。4 太陽能充電控制器的軟件設(shè)計 軟件設(shè)計采用C語言來實現(xiàn)，受C語言模塊化編程設(shè)計思想的啟發(fā)，本系統(tǒng)軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計思路，即整個控制軟件由許多獨立的子程序（子函數(shù)）模塊組成，它們之間通過函數(shù)調(diào)用實現(xiàn)連接。既便于調(diào)試，連接，又便于移植、修改。系統(tǒng)軟件主要完成蓄電池電壓采集轉(zhuǎn)換，PWM脈沖充電控制、實時LCD顯示，異常報警等。包括以下幾部分：系統(tǒng)主程序設(shè)計，電壓采集轉(zhuǎn)換模塊， 顯示模塊和異常數(shù)據(jù)存儲模塊。 系統(tǒng)主程序設(shè)計系統(tǒng)主程序流程圖如圖41所示。圖 41 系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)主程序是整個電壓測控系統(tǒng)中最重要的程序，是一個順序執(zhí)行的無限循環(huán)程序。蓄電池電壓的采集、轉(zhuǎn)換顯示和異常數(shù)據(jù)的存儲都在測控子程序中進(jìn)行，系統(tǒng)應(yīng)用主程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，首先完成初始化，然后就開始按順序調(diào)用各個模塊子程序，通過系統(tǒng)自檢和控制指令來實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和電路控制，有效的控制蓄電池充放電。 電壓采集轉(zhuǎn)換模塊為了更好理解模數(shù)轉(zhuǎn)換器的對蓄電池電壓采集轉(zhuǎn)換過程，下面首先對ADC0804的啟動和讀取時序圖予以介紹。時序圖如圖42所示。圖 42 ADC804時序圖如圖，當(dāng)CS與WR同時置低，為低電平時，A/D轉(zhuǎn)換器被啟動，且在WR上升沿后，經(jīng)過約100 uS后， 模數(shù)完成轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器，同時，INTR自動變?yōu)榈碗娖剑硎颈敬无D(zhuǎn)換已結(jié)束。在INTR變?yōu)榈碗娖胶螅鬋S、RD同時來低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器的三態(tài)門打開，把數(shù)字信號送出，此時直接讀取數(shù)字端口數(shù)據(jù)，便可得到轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號。反之，若RD為高電平，三態(tài)門處于高阻狀態(tài)，數(shù)據(jù)被鎖存。芯片的時序圖是對芯片的操作的關(guān)鍵依據(jù)。按照ADC0804芯片的時序圖，此模塊通過對其進(jìn)行啟動和讀取操作，主要來完成對蓄電池電壓的采集轉(zhuǎn)換，并對結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，送給后面的顯示模塊予以顯示。由于ADC0804的轉(zhuǎn)換時間很短，本設(shè)計未用中斷讀取A/D的數(shù)據(jù)，而是在啟動A/D轉(zhuǎn)換后，稍等一會時間（程序中用延時函數(shù)實現(xiàn)），直接讀取A/D的數(shù)字輸出口即可。軟件設(shè)計中AD轉(zhuǎn)換模塊的流程圖如圖43所示。圖 43 A/D轉(zhuǎn)換子程序 顯示模塊通過電壓采集轉(zhuǎn)換子程序，通過單片機(jī)處理就可以得到蓄電池的實際電壓值，本設(shè)計用液晶1602作顯示器來進(jìn)行顯示。液晶1602通常用并行操作，作為一款顯示芯片，為了使其能夠正常的工作，首先必須對其進(jìn)行初始化，然后按照其時序圖進(jìn)行正確操作，才能夠得到滿意的顯示效果，這就是軟件設(shè)計中顯示模塊的任務(wù)。下面就1602的初始化指令和操作時序進(jìn)行介紹。液晶1602的初始化，是讓其正確顯示的前提，其初始化通常如下：EN=0。首先關(guān)閉使能，防止開始時顯示亂碼，同時為以后高脈沖寫入數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。write_(0x38)。 //設(shè)置16X2顯示,5X7點陣,8位數(shù)據(jù)接口write_(0x0c)。//設(shè)置開顯示，不顯示光標(biāo)write_(0x06)。//寫一個字符后地址指針加1write_(0x01)。//顯示清零，數(shù)據(jù)指針清零了解液晶1602的基本操作時序，讀懂其操作時序圖，是對其讀寫操作的關(guān)鍵。1602的基本時序如下：讀狀態(tài) 輸入：RS=L, =H, E=H 輸出：DO~D7=狀態(tài)字讀數(shù)據(jù) 輸入：RS=H, =H, E=H 輸出：無寫指令 輸入：RS=L, =L, DO~D7=指令碼，E=H高脈沖輸出：DO~D7=狀態(tài)字寫數(shù)據(jù) 輸入：RS=H, =L, DO~D7=數(shù)據(jù)，E=H高脈沖 輸出：無作為顯示用的芯片，通常對其進(jìn)行寫操作，1602液晶寫操作時序圖如圖44所示。圖 44 1602液晶寫操作時序圖分析時序圖可知，對1602液晶進(jìn)行寫操作的流程如下：（1）通過RS確定是寫數(shù)據(jù)還是寫操作，寫命令包括使液晶的光標(biāo)顯示/不顯示、光標(biāo)是否閃爍、需/不需要移屏、在液晶的什么位置顯示，等等。寫數(shù)據(jù)是指要顯示什么內(nèi)容。（2）讀/寫控制端設(shè)置為寫模式，即低電平。（3）將數(shù)據(jù)或命令送到達(dá)數(shù)據(jù)線上。（4）給使能端E一個高脈沖將數(shù)據(jù)送入到液晶控制器，完成寫操作。關(guān)于時序圖中的各個延時，不同廠家生產(chǎn)的液晶延時不同，不過大多數(shù)基本為納秒級，而單片機(jī)操作最小單位為微秒級，因此在寫程序是可不做延時，不過為了使液晶運行穩(wěn)定，最好做簡短延時即可。本設(shè)計采用C51庫中自帶的延時函數(shù)_nop_（）（延時一個機(jī)器周期的意思）來實現(xiàn)簡短延時。按照1602液晶的寫操作時序圖，結(jié)合硬件連