【文章內(nèi)容簡介】 接口的全部功能。HD7279A內(nèi)部含有譯碼器，可直接接受BCD碼或16進制碼，并同時具有2種譯碼方式，此外，還具有多種控制指令，如消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等。HD7279A具有片選信號，可方便地實現(xiàn)多于8位的顯示或多于64鍵的鍵盤接口。HD7279A采用串行方式與微處理器通訊，串行數(shù)據(jù)從DATA引腳送入芯片，并由CLK端同步。當(dāng)片選信號變?yōu)榈碗娖胶?，DATA引腳上的數(shù)據(jù)在CLK引腳的上升沿被寫入HD7279A的緩沖寄存器。HD7279A的指令結(jié)構(gòu)有三種類型：不帶數(shù)據(jù)的純指令，指令的寬度為8個BIT，即微處理器需發(fā)送8個CLK脈沖。帶有數(shù)據(jù)的指令，寬度為16個BIT，即微處理器需發(fā)送16個CLK脈沖。讀取鍵盤數(shù)據(jù)指令，寬度為16個BIT，前8個為微處理器發(fā)送到HD7279A的指令，后8個BIT為HD7279A返回的鍵盤代碼。執(zhí)行此指令時，HD7279A的DATA端在第9個CLK脈沖的上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài)，并與第16個脈沖的下降沿恢復(fù)為輸入狀態(tài)，等待接收下一個指令。HD7279A需要一外接的RC振蕩電路以供系統(tǒng)工作，其典型值分別為R= Ω，C=15pF。在印刷電路板布線時，所有元件，尤其是振蕩電路的元件應(yīng)盡量靠近HD7279A，并盡量使電路連線最短。HD7279A的RESET復(fù)位端在一般應(yīng)用情況下，可以直接與正電源連接，在需要較高可靠性的情況下，可以連接一外部的復(fù)位電路，或直接由單片機控制。在上電或RESET端由低電平變?yōu)檩^高電平后，HD7279A大約需要經(jīng)過1825MS的時間才會進入正常工作狀態(tài)。 HD7279A的特點●串行接口，無需外圍元件可直接驅(qū)動LED●各種獨立控制譯碼/不譯碼及陰消和閃爍屬性●（循環(huán)）左移/（循環(huán)）右移指令●具有段尋址指令，方便控制獨立LED●64鍵鍵盤控制器，內(nèi)含去抖動電路●有DIP和SOIC兩種封裝形式供選擇 引腳說明。 HD7279A引腳12345678910111213142827262524232221201918171615VDDVDDNCVSSNCCSCLKDATAKEYSGSFSESDSCRESETRCCLKODIG7DIG6DIG5DIG4DIG3DIG2DIG1DIG0DPSASBHD7279A 引腳功能:1,2:VDD,正電源3,5：NC，無連接，必須懸空4：Vss，接地6：CS，片選輸入端，此引腳為低電平時，可向芯片發(fā)送指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù)7：CLK，同步時鐘輸入端，向芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時，此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效8：DATA，串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端，當(dāng)芯片接收指令時，此引腳為輸入端；當(dāng)讀取鍵盤數(shù)據(jù)時，此引腳在‘讀’指令最后一個時鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆?：KEY，按鍵有效輸出端，平時為高電平，當(dāng)檢測到有效按鍵時，此引腳變?yōu)榈碗娖?016：SGSA，段g段a驅(qū)動輸出17：DP，小數(shù)點驅(qū)動輸出1825：DIG0DIG7，數(shù)字0數(shù)字7驅(qū)動輸出26：CLK0，震蕩輸出端27：RC，RC振蕩器連接端28：RESET，復(fù)位端4 硬件設(shè)計 溫度采集模塊溫度數(shù)據(jù)采集是整個系統(tǒng)最重要也是最核心的部分，采集到的實時溫度數(shù)據(jù)經(jīng)過CPU處理后送LED顯示。本次設(shè)計要進行六路信號的采集，一路為K型熱電偶的采集信號，一路為PT100熱電阻的采集信號，其余四路為電流信號的采集。由于熱電偶與熱電阻采集到的信號較小，需要經(jīng)過OP07進行放大。四路4到20mA電流信號也需經(jīng)過電阻R1R1R1R20轉(zhuǎn)換為0到5V的電壓信號。采集到的六路信號分別與CD4051的A0到A5相連，通過CPU控制進行選通。 選通電路模塊CD4051是單邊8通道多路調(diào)制解調(diào)器。C、B、A為二進制控制輸入端，改變C、B、A的數(shù)值，可以譯出8種狀態(tài)，當(dāng)INH=0時，通道接通，C、B、A的值依次取0、0、0～1，對應(yīng)第0到7通道的選通；當(dāng)INH=1時，通道斷開。 CD4051接線圖模擬開關(guān)CD4051的選通地址A、B、。選通的一路信號經(jīng)OUT輸出到MAX144進行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為單片機可讀懂的數(shù)字信號進行處理。 顯示電路設(shè)計由于人的視覺暫留效應(yīng)，就可以獲得視覺穩(wěn)定的現(xiàn)實狀態(tài)。本設(shè)計選用的是串行口動態(tài)掃描顯示。 數(shù)碼管顯示由HD7279A驅(qū)動的，HD7279A的KEY、DATA、分別為按鍵信號輸入端、數(shù)據(jù)輸入段、同步時鐘輸入端。 冷端溫度補償熱電偶測量溫度時要求其冷端（測量端為熱端，通過引線與測量電路連接的端稱為冷端）的溫度保持不變，其熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測量時，冷端的（環(huán)境）溫度變化，將影響嚴(yán)重測量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補償。熱電偶的冷端補償采用軟件補償法，而冷端溫度的獲取需要利用由NationalSemiconductor所生產(chǎn)的LM35溫度傳感器。測溫范圍是0℃100℃.。 冷端溫度補償電路 按鍵控制硬件設(shè)計設(shè)計系統(tǒng)由按鍵控制多路模擬量的采集顯示。四個按鍵將實現(xiàn)不同的功能，按鍵1控制熱電阻溫度采集，按鍵2控制熱電偶溫度采集，按鍵3實現(xiàn)通道加1功能，按鍵4實現(xiàn)通道減1功能。按鍵功能由HD7279A實現(xiàn)。 按鍵控制連接圖利用HD7279A讀鍵盤指令即可實現(xiàn)讀取鍵盤的代碼，從而判斷是哪一個按鍵按下。讀鍵盤指令為15HD7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D000010101d7d6d5d4d3d2d1d0該指令從HD7279A讀出當(dāng)前的按鍵代碼。此指令的前一個字節(jié)00010101B為微控制器傳送到HD7279A的指令，而后一個字節(jié)d0d7則為HD7279A返回的按鍵代碼，其范圍是03FH（無按鍵按下時為0XFF）。此指令的前半段，HD7279A的DATA引腳從輸入狀態(tài)轉(zhuǎn)為輸出狀態(tài)，輸出鍵盤代碼的值，故微處理器連接到DATA引腳的I/O口應(yīng)有一個從輸出態(tài)到輸入態(tài)的轉(zhuǎn)換過程。當(dāng)HD7279A檢測到有效的按鍵時，KEY引腳從高電平變?yōu)榈碗娖?，并一直保持到按鍵結(jié)束。在此期間，如果HD7279A接收到“讀鍵盤數(shù)據(jù)指令”則輸出當(dāng)前按鍵的鍵盤代碼；如果在收到“讀鍵盤數(shù)據(jù)指令”時沒有有效按鍵，HD7279A將輸出0FFH。5 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件主程序為按鍵掃描判斷主程序，子程序包括數(shù)據(jù)采集子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、BCD碼轉(zhuǎn)換子程序、數(shù)碼管顯示子程序、讀鍵盤代碼子程序、以及雙字節(jié)數(shù)據(jù)除法子程序和延時子程序等。系統(tǒng)流程圖如圖51：開始系統(tǒng)初始化否有鍵按下、是 讀取按鍵代碼是是是否否否N=N1N=N+1代碼為3N=2代碼為2代碼為1N=1 系統(tǒng)程序流程圖返回否是數(shù)碼管顯示BCD碼轉(zhuǎn)換LED報警數(shù)據(jù)是否超限數(shù)據(jù)處理程序采集第N路數(shù)據(jù) 系統(tǒng)采用匯編語言編程，匯編語言執(zhí)行速度優(yōu)于C語言，對于數(shù)據(jù)采集來講實時性要好一些。 按鍵掃描判斷主程序主程序中實現(xiàn)按鍵的掃描，硬件電路若有按鍵按下則HD7279A的KEY端口變?yōu)榈碗娖剑藭r。因此。當(dāng)掃描到按鍵按下時，軟件部分調(diào)用讀鍵盤代碼子程序，并將按鍵代碼讀入單片機對應(yīng)的內(nèi)存單元。若無按鍵按下，系統(tǒng)繼續(xù)掃描，直到有按鍵按下才執(zhí)行后面的程序。系統(tǒng)定義一個變量N，代表第N路模擬量選通。當(dāng)按鍵代碼是1時，軟件實現(xiàn)N=1；當(dāng)按鍵代碼是2時，軟件實現(xiàn)N=2；當(dāng)按鍵代碼是3時，軟件實現(xiàn)N=N+1；當(dāng)按鍵代碼是4時，軟件實現(xiàn)N=N1。由于初始化后N的值是1，所以當(dāng)N=1時若代碼是4的按鍵按下則軟件實現(xiàn)N=6。當(dāng)N=6時若代碼是3的按鍵按下，則軟件實現(xiàn)N=1。采用以上的方法就可實現(xiàn)四個按鍵控制多路模擬量的循環(huán)檢測。系統(tǒng)由按鍵掃描判斷主程序調(diào)用其他子程序，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和顯示。當(dāng)主程序確定是哪一路數(shù)據(jù)輸入后就調(diào)用數(shù)據(jù)采集子程序，并將采集的數(shù)據(jù)存放到指定的內(nèi)存單元。之后調(diào)用數(shù)據(jù)處理子程序和BCD碼轉(zhuǎn)換子程序，將二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬量量程范圍內(nèi)的十進制數(shù)據(jù)，以便于顯示。最后調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序?qū)⒊绦蛱幚砗蟮臄?shù)據(jù)進行顯示。系統(tǒng)可在初始化時自由定義模擬量的上下限報警值，并在主程序中對模擬量輸入值與設(shè)定值進行比較，如果超限，則通過LED燈的閃爍實現(xiàn)報警。 數(shù)據(jù)處理子程序系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)均是通過A/D轉(zhuǎn)換得到的16位二進制數(shù)據(jù)，由軟件實現(xiàn)屏蔽高四位從而得到12位的二進制數(shù)據(jù)00FFFH。數(shù)據(jù)處理的目的是將A/D轉(zhuǎn)換得到的12位二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為與之對應(yīng)的模擬量。由于系統(tǒng)采用AT89S52是八位單片機，數(shù)據(jù)的運算指令只對單字節(jié)數(shù)據(jù)有效，不能直接進行雙字節(jié)的數(shù)據(jù)運算。因此，還需要由軟件編程實現(xiàn)雙字節(jié)的除法運算。數(shù)據(jù)處理子程序只需在所需位置調(diào)用雙字節(jié)的除法子程序即可。數(shù)據(jù)處理子程序分為三部分：熱電阻數(shù)據(jù)處理子程序、熱電偶數(shù)據(jù)處理子程序、電流數(shù)據(jù)處理子程序。各部分相互獨立，均可由主程序調(diào)用。 熱電阻數(shù)據(jù)處理子程序系統(tǒng)采集的熱偶電溫度范圍是0~100℃。通過A/D轉(zhuǎn)換得到的12位數(shù)據(jù)范圍是0~0FFFH。如前所述，熱電阻的阻值與溫度并不成線性關(guān)系，但由于測溫范圍較窄，系統(tǒng)精度要求不是很高，因此，熱電阻測溫不進行線性化處理。熱電阻所測溫度值T等于A/D轉(zhuǎn)換得到的12位數(shù)據(jù)除以41。數(shù)據(jù)運算由軟件調(diào)用雙字節(jié)除法子程序?qū)崿F(xiàn)。 熱電偶數(shù)據(jù)處理子程序系統(tǒng)采集的熱電阻溫度范圍是0~800℃。通過A/D轉(zhuǎn)換得到的12位數(shù)據(jù)范圍是0~0FFFH。熱電偶存在冷端溫度，系統(tǒng)由硬件電路部分LM35采集熱電偶冷端溫度并進行放大、A/D轉(zhuǎn)換，并將結(jié)果存放到指定的內(nèi)存單元。冷端溫度補償由軟件實現(xiàn)。 由于熱電偶的輸出電壓與溫度值并不呈線性關(guān)系，因此，系統(tǒng)由軟件實現(xiàn)熱電偶的線性化處理。工業(yè)測溫線性化的方法主要有以下三種：a) 直接查表法：對分度表不經(jīng)處理，直接按一定的排列的形式存入內(nèi)存當(dāng)中，用所得A/D轉(zhuǎn)換值靠軟件搜索來查得相應(yīng)的溫度值。b) 計算的方法：先用數(shù)學(xué)上的曲線擬合方法對熱電勢和對應(yīng)溫度進行擬合，得出誤差最小的近似表達式T=f（e）。系統(tǒng)為了簡單起見，常常用分段的數(shù)學(xué)表達式，之后用軟件程序進行分區(qū)計算得到溫度。c) 數(shù)據(jù)壓縮法：將分度表進行壓縮處理，減少數(shù)據(jù)表字節(jié)數(shù)，然后通過軟件計算出所測溫度。在線性化處理之前，首先要進行標(biāo)度變換。系統(tǒng)采集到的是經(jīng)過放大后的0+5V的電壓信號，再將對應(yīng)的電壓信號經(jīng)過12位串行A/D轉(zhuǎn)換器MAX144轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的000FFFH的二進制數(shù)字量Dx。最后在程序進行過程中，將其轉(zhuǎn)換成實際測量溫度的顯示碼值。這個信號轉(zhuǎn)換過程，就是標(biāo)度變換。只有在被測量參數(shù)值與A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果為線性關(guān)系的情況下才可以進行線性化標(biāo)度變換。線性化標(biāo)度變換公式： Bo：模擬量的下限Bm：模擬量的上限Bx：實際測量值（工程量）N0：模擬量的下限所對應(yīng)的數(shù)字量Nm：模擬量的上限所對應(yīng)的數(shù)字量Nx：測量時所對應(yīng)的數(shù)字量系統(tǒng)所測量的模擬量下限Bo=0,模擬量的下限所對應(yīng)的數(shù)字量No=0。因此上式可簡化為： 設(shè)計系統(tǒng)采用分段數(shù)學(xué)表達式的方法實現(xiàn)線性化處理。 K型熱電偶線性化標(biāo)度變換表溫度t（℃）熱電勢Et（mV）放大器輸出u（V）轉(zhuǎn)換值T00000T140197T2120603T32801398T43501755T57003578T680054095 ： 熱電偶線性化處理程序流程圖開始取轉(zhuǎn)換值DxDx197Dx603Dx1398Dx1775Dx3578Dout=（DxDl）*K+DwK=。Dl=0。Dw=0K==197。Dw=40K=。Dl=1775。Dw=350K=。Dl=1398。Dw=280K=。Dl=603。Dw=120K=。Dl=3578。Dw=700輸出Dout，程序返回否否否否否是是是是是 電流數(shù)據(jù)處理子程序系統(tǒng)采集的電流范圍是420mA,由于電流