【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 結(jié)構(gòu)，可直接連接在數(shù)據(jù)總線上。ADC0804引腳圖如圖38所示，其各個(gè)引腳的功能：— 芯片片選信號(hào)輸入端，低電平有效，一旦有效，表明A/D轉(zhuǎn)換器別選中，可啟動(dòng)工作?！獠孔x取轉(zhuǎn)換結(jié)果的控制輸出信號(hào)。為 1 時(shí)，DB0~DB7 處理高阻抗： 為 0 時(shí)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)才會(huì)輸出?！脕?lái)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的控制輸入，相當(dāng)于 ADC 的轉(zhuǎn)換開(kāi)始（=0 時(shí)），當(dāng) 由 1變?yōu)?0時(shí)，轉(zhuǎn)換器被清除：當(dāng) 回到 1時(shí)，轉(zhuǎn)換正式開(kāi)始。 圖 38 ADC0804引腳圖CLK IN—時(shí)鐘信號(hào)輸入端CLK R：內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的外接電阻端，與CLK配合可有芯片自身產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，其振蕩頻率為 1/（） —中斷請(qǐng)求信號(hào)輸出,端，低地平動(dòng)作.，表明本次轉(zhuǎn)換已完成。VIN(+) VIN() ——差動(dòng)模擬電壓輸入。輸入單端正電壓時(shí), VIN()接地:而差動(dòng)輸入時(shí), 直接加入 VIN(+) VIN(). AGND,DGND——模擬信號(hào)以及數(shù)字信號(hào)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(hào)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39所示，電壓采集電路使用兩個(gè)串聯(lián)的電阻，大小比例為2:1，然后并聯(lián)在需要檢測(cè)的電壓兩端，從兩個(gè)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 39電壓采集電路（2）ADC0804構(gòu)成的典型A/D轉(zhuǎn)換電路按照芯片手冊(cè)中ADC0804的典型接法，系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的A/D轉(zhuǎn)換電路如311所示。，用來(lái)實(shí)現(xiàn)片選；、進(jìn)行讀寫(xiě)控制；CLK、CLKR、GND之間用電阻和電容構(gòu)成RC振蕩電路，用來(lái)給ADC0804提供工作所需的脈沖。蓄電池的電壓采集信號(hào)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(guò)讀P1口數(shù)據(jù)，便可以得到蓄電池的電壓，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。圖 312 A/D轉(zhuǎn)換電路 LCD顯示電路液晶具有體積小、功耗低，顯示清晰的優(yōu)點(diǎn)，所以比較適合作顯示使用。為了更好的顯示電壓值，同時(shí)擴(kuò)展自己學(xué)習(xí)芯片的能力，本設(shè)計(jì)用液晶1602來(lái)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(cè)，對(duì)其進(jìn)行一定的了解。從芯片手冊(cè)中，可以得到1602液晶的主要技術(shù)資料，如表31所示，通過(guò)此表我們可以知道1602工作電壓和顯示容量，可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)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(gè)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(lái)介紹其各個(gè)引腳的功能，為后面設(shè)計(jì)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(hào)名 稱(chēng)功 能1Vss接地0V2VDD電路電源5V177。10%3VO液晶顯示對(duì)比度調(diào)節(jié)端用于調(diào)節(jié)對(duì)比度4RS寄存器選擇信號(hào)H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器5R/W讀/寫(xiě)信號(hào)H:讀 L:寫(xiě)6E片選信號(hào)下降沿觸發(fā),鎖存數(shù)據(jù)714DB0DB7數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)傳輸根據(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(lái)實(shí)現(xiàn)片選；，進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令選擇；R/，進(jìn)行讀寫(xiě)控制； 為防止直接加5V電壓燒壞背光燈，在15腳串接一個(gè)10 的電阻用于限流。液晶3端通過(guò)接一個(gè)10K 電位器接地來(lái)調(diào)節(jié)顯示對(duì)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。圖 311 電壓顯示電路 E2PROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路為了把電路發(fā)生異常時(shí)的蓄電池電壓記錄下來(lái)，需要用存儲(chǔ)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)保存。若采用普通存儲(chǔ)器，在掉電時(shí)需要備用電池供電，并需要在硬件上增加掉電檢測(cè)電路，但存在電池不可靠及擴(kuò)展芯片占用單片機(jī)過(guò)多口線的缺點(diǎn)。為了解決這一難題，本設(shè)計(jì)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(wèn)題，可對(duì)所存在數(shù)據(jù)保存100年，并可多次擦寫(xiě)，擦寫(xiě)次數(shù)可達(dá)10萬(wàn)次以上。AT24C02是一個(gè)2K位串行CMOS E2PROM， 內(nèi)部含有256個(gè)字節(jié)，采用先進(jìn)CMOS技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗。AT24C02內(nèi)部有一個(gè)8字節(jié)頁(yè)寫(xiě)入數(shù)據(jù)緩沖器。該器件通過(guò)I2C總線接口進(jìn)行操作，有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的寫(xiě)保護(hù)功能。為了更好的使用AT24C02，首先來(lái)介紹其各個(gè)引腳功能，如表33 所示。I2C串行總線一般有兩根信號(hào)線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)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(shí)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(chǔ)電路如圖31所示。表 33 AT24C02管腳描述管腳名稱(chēng) 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(shí)鐘 WP 寫(xiě)保護(hù) Vcc 電源端，+～ 工作電壓 GND 地 圖 312 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)網(wǎng)路技術(shù)的普及，單片機(jī)的通信功能愈來(lái)愈顯得重要。單片機(jī)通信是指單片機(jī)與計(jì)算機(jī)或單片機(jī)與單片機(jī)之間的信息交換，不過(guò)通常使用的是單片機(jī)與計(jì)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(zhǎng)距離傳送成本高且收、發(fā)方的各位同時(shí)接受存在困難等諸多問(wèn)題，所以在現(xiàn)代單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，信息的交換多采用串行通信方式。本設(shè)計(jì)中加入串行通信電路的目的主要有三個(gè)：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(shí)的數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，供用戶(hù)查看。由于單片機(jī)的電平和計(jì)算機(jī)電平不兼容，設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)的異步串行通信方式，用最簡(jiǎn)單也最實(shí)用的奇偶校驗(yàn)作為串行通信錯(cuò)誤校驗(yàn)方式。MAX232芯片是專(zhuān)門(mén)為電腦的RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。其主要特點(diǎn)：（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(gè)RS232C驅(qū)動(dòng)器 （6）內(nèi)部集成兩個(gè)RS232C接收器 （7）高集成度，片外最低只需4個(gè)電容即可工作。了解芯片的主要特點(diǎn)之后，接下來(lái)我們來(lái)認(rèn)識(shí)MAX232它的各個(gè)引腳的功能，即有什么作用，以更好地設(shè)計(jì)串口通信電路。其引腳圖如圖313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(gè)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(gè)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313 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(jì)采用串口方式1（10位數(shù)據(jù)的異步通信）來(lái)構(gòu)建串口通信電路。電路如下圖314所示。圖314 串口通信電路設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)串行通信的前提條件。 系統(tǒng)總機(jī)電路圖本章對(duì)充放電控制器的原理以及具體的硬件實(shí)現(xiàn)電路進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并對(duì)電路中使用到的芯片也予以描述，使讀者通過(guò)閱讀可以清晰的明白控制器的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。最后得出系統(tǒng)的總機(jī)電路圖，見(jiàn)附錄二。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，受C語(yǔ)言模塊化編程設(shè)計(jì)思想的啟發(fā)，本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思路，即整個(gè)控制軟件由許多獨(dú)立的子程序（子函數(shù)）模塊組成，它們之間通過(guò)函數(shù)調(diào)用實(shí)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(shí)時(shí)LCD顯示，異常報(bào)警等。包括以下幾部分：系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)，電壓采集轉(zhuǎn)換模塊， 顯示模塊和異常數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)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(gè)電壓測(cè)控系統(tǒng)中最重要的程序，是一個(gè)順序執(zhí)行的無(wú)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(chǔ)都在測(cè)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(kāi)始按順序調(diào)用各個(gè)模塊子程序，通過(guò)系統(tǒng)自檢和控制指令來(lái)實(shí)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 ADC804時(shí)序圖為了更好理解模數(shù)轉(zhuǎn)換器的對(duì)蓄電池電壓采集轉(zhuǎn)換過(guò)程，下面首先對(duì)ADC0804的啟動(dòng)和讀取時(shí)序圖予以介紹。時(shí)序圖如圖42所示。圖 42 ADC804時(shí)序圖如圖，當(dāng)CS與WR同時(shí)置低，為低電平時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器被啟動(dòng)，且在WR上升沿后，經(jīng)過(guò)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(shí)，INTR自動(dòng)變?yōu)榈碗娖?，表示本次轉(zhuǎn)換已結(jié)束。在INTR變?yōu)榈碗娖胶?，若CS、RD同時(shí)來(lái)低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器的三態(tài)門(mén)打開(kāi)，把數(shù)字信號(hào)送出，此時(shí)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(hào)。反之，若RD為高電平，三態(tài)門(mén)處于高阻狀態(tài)，數(shù)據(jù)被鎖存。 A/D轉(zhuǎn)換子程序芯片的時(shí)序圖是對(duì)芯片的操作的關(guān)鍵依據(jù)。按照ADC0804芯片的時(shí)序圖，此模塊通過(guò)對(duì)其進(jìn)行啟動(dòng)和讀取操作，主要來(lái)完成對(duì)蓄電池電壓的采集轉(zhuǎn)換，并對(duì)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(shí)間很短，本設(shè)計(jì)未用中斷讀取A/D的數(shù)據(jù)，而是在啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換后，稍等一會(huì)時(shí)間（程序中用延時(shí)函數(shù)實(shí)現(xiàn)），直接讀取A/D的數(shù)字輸出口即可。軟件設(shè)計(jì)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 1602液晶寫(xiě)操作時(shí)序圖通過(guò)電壓采集轉(zhuǎn)換子程序，通過(guò)單片機(jī)處理就可以得到蓄電池的實(shí)際電壓值，本設(shè)計(jì)用液晶1602作顯示器來(lái)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(duì)其進(jìn)行初始化，然后按照其時(shí)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(jì)中顯示模塊的任務(wù)。下面就1602的初始化指令和操作時(shí)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(kāi)始時(shí)顯示亂碼，同時(shí)為以后高脈沖寫(xiě)入數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。write_(0x38)。 //設(shè)置16X2顯示,5X7點(diǎn)陣,8位數(shù)據(jù)接口write_(0x0c)。//設(shè)置開(kāi)顯示，不顯示光標(biāo)write_(0x06)。//寫(xiě)一個(gè)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(shí)序，讀懂其操作時(shí)序圖，是對(duì)其讀寫(xiě)操作的關(guān)鍵。1602的基本時(shí)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(wú)寫(xiě)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(xiě)數(shù)據(jù) 輸入：RS=H, =L, DO~D7=數(shù)據(jù)，E=H高脈沖 輸出：無(wú)作為顯示用的芯片，通常對(duì)其進(jìn)行寫(xiě)操作，1602液晶寫(xiě)操作時(shí)序圖如圖44所示。圖 44 1602液晶寫(xiě)操作時(shí)序圖 電壓顯示流程圖分析時(shí)序圖可知，對(duì)1602液晶進(jìn)行寫(xiě)操作的流程如下：（1）通過(guò)RS確定是寫(xiě)數(shù)據(jù)還是寫(xiě)操作，寫(xiě)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(xiě)數(shù)據(jù)是指要顯示什么內(nèi)容。（2）讀/寫(xiě)控制端設(shè)置為寫(xiě)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(gè)高脈沖將數(shù)據(jù)送入到液晶控制器，完成寫(xiě)操作。關(guān)于時(shí)序圖中的各個(gè)延時(shí)，不同廠家生產(chǎn)的液晶延時(shí)不同，不過(guò)大多數(shù)基本為納秒級(jí)，而單片機(jī)操作最小單位為微秒級(jí)，因此在寫(xiě)程序是可不做延時(shí)，不過(guò)為了使液晶運(yùn)行穩(wěn)定，最好做簡(jiǎn)短延時(shí)即可。本設(shè)計(jì)采用C51庫(kù)中自帶的延時(shí)函數(shù)_nop_（）（延時(shí)一個(gè)機(jī)器周期的意思）來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)短延時(shí)。按照1602液晶的寫(xiě)操作時(shí)序圖，結(jié)合硬件連接電路，軟件設(shè)計(jì)中電壓顯示模塊的流程圖如圖45所示。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊 總線模擬時(shí)序圖在對(duì)蓄電池充放電控制過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)電壓值過(guò)高或過(guò)低的異常情況，很有必要對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)，作為以后分析優(yōu)化使用；同時(shí)我們可以按一定周期間隔性的對(duì)蓄電池電壓進(jìn)行采集，然后求取電壓的平均值，通過(guò)分析每天的平均值情