【文章內(nèi)容簡介】 上講，都比較成熟。而且成本很低，同時又能滿足設(shè)計要求。 A/D轉(zhuǎn)換使用 8 位分辨率的 ADC0832 串行三端口器件，一般條件下可以滿足要求，使用串行三端口器件可以節(jié)省單片機(jī)的 I/O端口。電源部分使用變壓器加 7805 三端穩(wěn)壓器的方法，能夠滿足硬件電路供電要求。 主要器件說明 8 位串行 AD轉(zhuǎn)換器 ADC0832 A/D 轉(zhuǎn)換采用的是 ADC0832，其引腳結(jié)構(gòu) 如圖 23 所示。 基于 MODEM遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 6 圖 23 ADC0832引腳說明 Fig. 23 ADC0832 Explanation of the pins 表 21 ADC0832的引腳說明 Tab. 21 ADC0832 Explanation of the pins 片選端 DI 數(shù)據(jù)輸入端 CH0 模擬量輸入端 DO 數(shù)據(jù)輸出端 CH1 模擬量輸入端 CLK 時鐘輸入端 GND 接地端 VCC 電源輸入端 ADC0832 是 8 位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它有兩個可多路選擇的輸入通道。串行輸出可配 置為標(biāo)準(zhǔn)移位寄存器或微處理器接口，其多路器可由軟件配置為單端或差分輸入，差分的模擬電壓輸入可抑制共模電壓，但輸入的基準(zhǔn)電壓不可調(diào)整大小，在內(nèi)部已經(jīng)連到 Vcc。 ADC0832 的特點(diǎn) (1)、 8 位分辨率； (2)、 8 腳 DIP 封裝； (3)、易于和微處理器借口或獨(dú)立使用； (4)、單 5V供電，輸入電壓 0 5V DC； (5)、多路選擇的雙通道，可單端或差分輸入選擇； (6)、串行數(shù)據(jù)連接，與單片機(jī)連接最少只需三根線； (7)、與 TTL/MOS 輸入 /輸出信號兼容； (8)、轉(zhuǎn)換時間位 100μ S； (9)、總 非調(diào)整誤差為177。 1LSB； (10)、正常工作的溫度在 0℃至 70℃。 CS 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 轉(zhuǎn)換原理 在 8051 微處理器的作用下， ADC0832 的啟動和轉(zhuǎn)換可以由軟件自由控制。參照圖24 的 ADC0832 的工作時序圖： 圖 24 ADC0832的工作時序圖 Fig. ADC0832 work cycle time diagram 其轉(zhuǎn)換過程是： （ 1）片選 置 CS 為低方能啟動轉(zhuǎn)換，使所有邏輯電路使能。此時， DO 端為高阻，DI 端等待指令。 CS 在整個轉(zhuǎn)換過程中必須置為低。 ADC0832 多路器控制邏輯 表如表 22 所示： 表 22 ADC0832多路器控制邏輯表 Tab. 22 Many roads of ADC0832 machine controls the logic watch 多路器地址 通道口 SGL/DIF ODD/EVEN CH0 CH1 L L + － L H － + H L + H H + （ 2）起始 緊接著使 DI 端輸出第一個邏輯高，表示起始位。 ADC0832 的輸入培植在多路器尋址時序中進(jìn)行。多路器地址通過 DI 端移入轉(zhuǎn)換器。多路器地址選擇模擬輸入通道，也決定輸入是 單端輸入還是差分輸入。若輸入是差分的，要分配輸入通道的極性?；?MODEM遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 8 另外在選擇差分輸入模式時，極性也可以選擇。輸入通道的兩個輸入端的任一個都可以作為正極或負(fù)極。 DI 端的數(shù)據(jù)移入多路器地址移位寄存器是在每個始終的上升跳變時發(fā)生的，因此每次向 DI 端置入一位數(shù)據(jù)時，在 CLK 端輸出一個從 0 到 1 的跳變。所以在向 DI 端置入起始位時，由 8051 向 CLK 端輸出 ADC0832 一個轉(zhuǎn)換周期的第一個脈沖。 （ 3）配置 緊接的兩位是 ADC0832 的配置位。在連續(xù)的兩個時鐘的上升跳變沿，兩個配置位移入移位寄存器，即由 8051 向 CLK 端輸出 ADC0832 一個轉(zhuǎn)換周期的第二、第三個脈沖。第一位 0 表示單通道差分輸入， 1 表示雙通道單極性輸入；第二位表示單通道差分輸入時的極性選擇或者是表示雙通道單極性是的通道選擇。 （ 4）轉(zhuǎn)換 當(dāng)啟始位、兩位配置位移入地址移位寄存器后，轉(zhuǎn)換便開始。同時 DI端轉(zhuǎn)為高阻狀態(tài)， DO 端脫離高阻狀態(tài)，為輸出數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。由此可見， ADC0832 的 DI端只在多路器尋址時被檢測，此時 DO 端為高阻狀態(tài)，在轉(zhuǎn)換過程中 DO 端脫離高阻狀態(tài)，此時 DI 端和多路器的移位寄存器是關(guān)斷的。因此， DI 和 DO 端可以連在一起，通過一根線連到處理器的一個雙向 I/O 口進(jìn)行控制。 （ 5）讀取 第三個脈沖之后，接著由 8051 向 CLK 端輸出第四個脈沖，在第四個脈沖下降沿，處理器即可讀取 DO 端的一位數(shù)據(jù)。然后以此類推，分別讀取以下幾位，即第 4 至第 11 個脈沖，共讀 8 為數(shù)據(jù)： d7d6d5d4d3d2d1d0。 ADC0832 在輸出端以最高位（ MSB）開頭的數(shù)據(jù)流后，又以最低位（ LSB）開頭重輸出一遍數(shù)據(jù)流，最低位共用。如果你需要可以接著向 CLK端輸出第 12至 19個脈沖，可讀取 7位數(shù)據(jù)： d1d2d3d4d5d6d7，如果你不需要，可以省去底 12 至 19 個脈沖，直接結(jié)束這一次轉(zhuǎn)換周 期，即置 CS 高電平。 ADC0832 的 51 匯編程序編寫方法 首先拉低片選端（ CS），在時鐘的上升沿由數(shù)據(jù)輸入端（ DI）送三位命令字。加一個空時鐘，在下一個時鐘的下降沿開始讀取數(shù)據(jù)位，每個數(shù)據(jù)位先送進(jìn)位 C，然后使用 ..帶進(jìn)位的循環(huán)左移， 8 個時鐘后，將存放在累加器 A中的轉(zhuǎn)換結(jié)果存放在指定的內(nèi)存中。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，將片選端（ CS）置高。 X5045 看門狗 圖 25 是 X5043 的邏輯框圖，它把四種常用的功能：電源上電復(fù)位、看門狗定時器、電壓監(jiān)視和 E2PROM 組合在單個封裝之內(nèi)，這種組合降低了系統(tǒng)成本并減 少了對電路空間的要求。看門狗定時器對微控制提供了獨(dú)立的保護(hù)系統(tǒng)。 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 25 X5043的邏輯框圖 Fig. 25 X5043 logic frame diagram 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，在可選的超時周期（ time—— out interval）之后， X5043 RESET信號作出響應(yīng)。其中 X5043 提供高電平的 RESET 信號。此外，在電源上電時， X5043也能提供復(fù)位信號，以滿足微處理器上電復(fù)位的要求。當(dāng) Vcc 降低到轉(zhuǎn)換點(diǎn)（ VTRIP）以下時，系統(tǒng)復(fù)位，復(fù)位一直確保到 Vcc 返回且穩(wěn)定為止。 X5043 的寄 存器部分是 CMOS的 4096 位串行 E2PROM。它在內(nèi)部按 512 8 來組織，具有 10 萬次寫入次數(shù)， 100 年數(shù)據(jù)儲存。 X5043 的另外一個特點(diǎn)就是具有簡單的三總線工作的串行外設(shè)接口 SPI（ Serial Perpheral Interface）和軟件協(xié)議，與微處理器的接口電路十分方便。 利用 X5045 低 Vcc 檢測電路，可以保護(hù)系統(tǒng)使之免受低電壓狀況的影響。當(dāng) Vcc降低到轉(zhuǎn)換點(diǎn)以下時，系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位一直確保到 Vcc 返回且穩(wěn)定為止。 引腳結(jié)構(gòu) X5045 引腳結(jié)構(gòu)及如圖 26 所示。 圖 26 X5045引腳說明 Fig. 26 X5045 Lead the feet elucidation 基于 MODEM遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 10 X5045的引腳說明和指令分別見表 23和表 24， X5045包括一個 8位指令寄存器。它可通過 SI 輸入來訪問，數(shù)據(jù)在 SCK上升沿由時鐘同步輸入。所有指令、地址、數(shù)據(jù)都以 MSB（最高有效位）在前的方式傳送。 表 23 X5045的引腳說明 Tab. 23 X5045 Explanation of the pins 符號 功能 符號 功能 芯片選擇輸入 SI 串行輸入 SO 串行輸出 SCK 串行時 鐘輸入 WP 寫保護(hù)輸入 RESET 復(fù)位輸出 Vss 地 Vcc 電源電壓 表 24 X5045的指令 Tab. 24 X5045’s Instruction 指令名 指令格式 操作 WREN 00000 110 允許寫操作 WRDI 00000 100 禁止寫操作 RDSR 00000 101 讀狀態(tài)寄存器 WRSR 00000 001 寫狀態(tài)寄存器 READ 0000AS 011 從所選地址的存儲器陣列中讀出數(shù)據(jù) （ A8 為高位地址） WRITE 0000AS 010 把 數(shù)據(jù)寫入所選地址的存儲器陣列 CS 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 25045 存儲器的作用 從 X5043 E2PROM存儲器陣列讀數(shù)據(jù)的過程是這樣的：首先把 CS 位拉至低電平以選擇芯片。 8 位的讀（ READ）指令被發(fā)送到 X5043，其后是要讀存儲器的低 8 位地址；在發(fā)送了讀指令和地址之后，所選定的存儲器單元的數(shù)據(jù)被移出到 SO 線上。繼續(xù)提供時鐘可接著讀出在下一地址的存儲器中儲存的數(shù)據(jù)。在每一個數(shù)據(jù)字節(jié)移出后，字節(jié)地址自動增量至下一個較高的地址。 向 X5043 E2PROM存儲器陣列寫入數(shù)據(jù)的過程比較復(fù)雜，首先把 CS 拉至低電平以選擇芯片。接著 發(fā)出“允許寫操作”（ WREN）指令，然后 WREN指令由時鐘同步送入X5043，在指令的所有 8 位被發(fā)送之后，必須接著使 CS 變?yōu)楦唠娖?。如果發(fā)出 WREN指令后不把 CS 變?yōu)楦唠娖蕉^續(xù)操作，那么寫操作將被忽略。伺候再把 CS 拉至低電平發(fā)出 WRITE 指令，低 8 為地址接著要寫的數(shù)據(jù)，即最少為 24 個時鐘操作。 X5043 還包括一個 8 位的狀態(tài)寄存器， RDSR和 WRSR 指令提供對狀態(tài)寄存器的訪問，狀態(tài)寄存器的格式如表 25 所示： 表 25 X5045的狀態(tài)寄存器 Fig. 25 The X5045 appearance deposits the machine 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 WD1 WD0 BL1 BL0 WEL WIP MAX232 芯片 由于計算機(jī)串口的輸出電壓為177。 9V，而單片機(jī)的輸出電壓為 +5V，兩者之間的電平不匹配。因此，用單片機(jī)經(jīng)串口通信時要通過 MAX232 進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。 MAX232在 EIA/ TIA2232E 標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口中日益得到廣泛的應(yīng)用 ,它們具有功耗低、工作電源為單電源 ,外接電容僅為 0. 1 或 1μ F 、采用雙列直插封裝形式、接收器輸出為三態(tài) TTL /CMOS 等優(yōu)越性 , 為雙組 RS2232 接收發(fā)送器 , 工作電源為 + 5V , 波特率高 , 僅需外接 0. 1μ F 或 1μ F 的電容。 MAX232 是一種雙組驅(qū)動器 / 接收器，片內(nèi)含有一個電容性電壓發(fā)生器以便在單5V 電源供電時提供 EIARS232C 接口 電平。每個接收器將 EIARS232C 電平輸入轉(zhuǎn)換為 5V TTL/CMOS 電平。這些接收器具有 ，而且可以接收177。 30V的輸入。每個驅(qū)動器將 TTL/CMOS 輸入電平轉(zhuǎn)換為 EIARS232C電平。 MAX232 的工作溫度范圍為 0℃至 70℃， MAX232I的工作溫度范圍為 40℃至 85℃。 基于 MODEM遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 12 MAX232 的引腳及芯片結(jié)構(gòu)原理如圖 27 和圖 28 所示。 圖 27 MAX232引腳 Fig. 27 MAX232 Explanation of the pins 圖 28 MAX232芯片的結(jié)構(gòu)原理圖 Fig. 28 MAX232 Explanation of configuration 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 引腳說明 (1)、 C1+， C1：倍壓器電容 接入端，接 F 電容； (2)、 C2+， C2：電壓反相器電容接入端，接 F 電容； (3)、 V+：升壓電容接入端，對 +5V接 F 電容； (4)、 V ：極性變換電容接入端，對地接 F 電容； (5)、 T1in、 T2in： TTL/CMOS 電平輸入端，接單片機(jī)輸出端口； (6)、 T1out、 T2out： EIARS232C電平輸出端，接串口端口； (7)、 R1in、 R2in： EIARS232C 電平輸入端，接串口端口； (8)、 R1out、 R2out： TTL/CMOS 電平輸出端，接單片機(jī) 輸出端口。 MAX232 和單片機(jī)和 RS232 的連接 T1in、 T2in可直接接 TTL/CMOS 電平的 MCS51 單片機(jī)串行發(fā)送端 TxD； R1out、R2out 可直接接 TTL/CMOS 電平的 MCS51 單片機(jī)串行接收端 RxD； T1out、 T2out 可直接接 PC機(jī)的 EIARS232C串口的接收端 RxD； R1in、 R2in可直接接 PC機(jī)的 EIARS232C串口的發(fā)送端 TxD。 本設(shè)計中使用單片機(jī)控制 Modem完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，需要使用 TXD、 TRD、CD 和 DT