【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的比例運(yùn)算。 之后，電壓信號(hào)再經(jīng)分壓倍數(shù)可調(diào)的分壓電路，轉(zhuǎn)化為 0V— 5V的電壓，再接入單片機(jī)的 AD 轉(zhuǎn)換口。模擬電壓采集接口電路見圖 26。 R1R1RfUoARfUi1Ui2 圖 25 差分比例運(yùn)算電路 RC11RC1210KADC1IN1321411UC2ALM324RC21CC02DC1VCCV+9 圖 26 模擬電壓采集接口電路 167。 LCD顯示模塊 本 設(shè) 計(jì) 采 用 LCD 顯 示 模 塊 選 用 的 硬 件 器 件 是 液 晶 顯 示 器DMT32240T035_01WN。它是 便攜式電子設(shè)備常用的芯片，也比較容易操作。類似于平常用的數(shù)碼管 LED 顯示。 LCD 顯示模塊用于顯示采集到的模擬電壓河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 和開關(guān)量的狀態(tài)等數(shù)據(jù)以及相關(guān)提示信息。 該顯示器采用 M600 通用液晶顯示驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)模組提供的是 RS232 串口方式，通過協(xié)議來控制屏的顯示，內(nèi)置 128M flash,界面不需要編程序來做 ,直接圖片操作，串口下發(fā)指令實(shí)現(xiàn)文本圖形、曲線、清屏、反色、環(huán)移等功能。操作起來特別簡(jiǎn)單，界面部分由美工設(shè)計(jì)人員通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖片便可以，而且以后產(chǎn)品升級(jí)起來特別方便，下位機(jī)的控制板可以不用變化，液晶部分都是通過串口 控制的，一般程序都不用修改或稍作修改便可將產(chǎn)品的有小顯示尺寸升級(jí)到大顯示尺寸，因?yàn)楝F(xiàn)在 TFT 面板的價(jià)格下調(diào)，已經(jīng)和單色的成本差不太多了，但顯示效果和產(chǎn)品檔次卻大大的提高了。工作電壓 ~，工作電流為 200mA。控制方式簡(jiǎn)單，與單片機(jī)只需連 4 根線：電源線、地線、接收信號(hào)線、發(fā)送信號(hào)線。 LCD 顯示模塊接口電路如圖 27。 圖 27 LCD 顯示模塊接口電路 167。 電源 模塊 電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供電源。系統(tǒng)需要的有 DC5V 和 DC9V 兩種電壓電源，設(shè)計(jì)時(shí)采用輸出電壓為 DC9V 的電源作為整個(gè)系統(tǒng)的電源。之后 通過三端穩(wěn)壓 7809 和 7805 分別產(chǎn)生 DC9V 和 DC5V 的電源供系統(tǒng)的相應(yīng)模塊使用。電路設(shè)計(jì)時(shí)三端穩(wěn)壓 7809和 7805的輸入和輸出端要加上濾波和去高頻的電容。 因 AD 轉(zhuǎn)換的參考電壓是由穩(wěn)壓器 7805 的輸出電壓，存在一定的波動(dòng)，影響 AD 轉(zhuǎn)換的精確度。所以，又設(shè)計(jì)了單片機(jī)電源電路。單片機(jī)電源電路主要由 MC1403 電路和帶擴(kuò)流功能的同相比例運(yùn)算電路組成。 MC1403 是一款 低壓 基準(zhǔn)芯片，是由美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的高精確度、低溫漂、采用激光修正的帶隙基準(zhǔn)電壓源。一般用作 8～ 12bit 的 A/D 芯片的基準(zhǔn)電壓等一些需 要基本精準(zhǔn)的基準(zhǔn)電壓的場(chǎng)合。輸出電壓為 (典型值 )，輸入電壓范圍是 — 40V，輸出電流為 10 mA。當(dāng)輸入電壓從 10V降至 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 時(shí)，輸出電壓只變化 ，變化率僅為－ ％。 因?yàn)檩敵鍪枪潭ǖ模噪娐泛芎?jiǎn)單。就是 Vin 接電源輸入， GND 接底，Vout 加一個(gè) 的電容就可以了。該芯片為 DIP4 封裝，除了 Vin、 GND、Vout 外，還專門設(shè)置了 5 個(gè)空腳，應(yīng)用時(shí)可以將其接地。 帶擴(kuò)流 功能 的同相比例運(yùn)算電路主要有運(yùn)放 LM324 和三極管 8050 組成。 LM324 是四運(yùn)放集 成電路，它采用 14 腳雙列直插塑料封裝。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖 28 所示的符號(hào)來表示，它有 5 個(gè)引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“ V+”、“ V”為正、負(fù)電源端，“ Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中， Vi()為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的位相反； Vi+(+)為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相同。 如 圖 29 所示， 利用 LM324 組成同相比例運(yùn)算電路，需引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，故可以認(rèn)為電阻 為無窮大，輸出電阻為零。即使考慮集成運(yùn)放參數(shù)的影響，輸入電阻也很大。根據(jù)“虛段”和“虛斷”的概念，集成運(yùn)放的凈輸入電壓為零，即 1UUU np ?? 凈 輸入 電流為零，因而 fr II ? ，即 fnn R UURU ??? 00 得 )1( RRU fo ?? RR39。RfUiUoUpUnA 圖 28 同相比例運(yùn)算電路 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 CSS1RSS210kRSS1RSS310kVin1GND3OUT2NC14NC25NC36NC47NC58US3MC1403Vref1Q18050567UC1BLM324V+9VCCAV+512JP2CON2 圖 29 單片機(jī)電源電路 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 3章 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 本章介紹了該設(shè)計(jì)的軟件方面，軟件采用模塊化方式進(jìn)行編程，用到該模塊時(shí)可直接調(diào)用 ，為了更好地理解程序模塊的功能，每個(gè)模塊都給出了相應(yīng)的流程圖。 167。 主程序流程的設(shè)計(jì) 開 始系 統(tǒng) 初 始 化計(jì) 算 模 擬 電 壓 值檢 測(cè) 開 關(guān) 量 狀 態(tài)顯 示 開 關(guān) 量 狀 態(tài)顯 示 模 擬 電 壓 值 圖 31 主程序流程圖 主程序開始后，進(jìn)行系統(tǒng)初始化，初始化過程包括設(shè)置堆棧、定時(shí)器 0初始化、定時(shí)器 1 初始化、 ADC 初始化、串口初始化和開啟中斷等。 之后進(jìn)入循環(huán)，在循環(huán)中讀取用戶按鍵值，根據(jù)用戶按鍵值，計(jì)算和顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 167。 開關(guān)量檢測(cè)的軟件設(shè)計(jì) 根據(jù) 第二章的開關(guān)量采集接口的介紹可以看出開關(guān)量的檢測(cè) (以 key1 為例 )過程如下：先讀取 的值，根據(jù) 的值判斷 key1 的開關(guān)量狀態(tài)。具體流程圖如下： 開 始顯 示 開 光 量 k e y 1 狀 態(tài)顯 示 開 光 量 k e y 2 狀 態(tài)顯 示 開 光 量 k e y 3 狀 態(tài)顯 示 開 光 量 k e y 4 狀 態(tài)判 斷 開 關(guān) 量 k e y 1 狀 態(tài)判 斷 開 關(guān) 量 k e y 2 狀 態(tài)判 斷 開 關(guān) 量 k e y 3 狀 態(tài)判 斷 開 關(guān) 量 k e y 4 狀 態(tài) 圖 32 開關(guān)量檢測(cè)流程圖 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 167。 LCD 顯示的軟件設(shè)計(jì) 本 設(shè) 計(jì) 采 用 LCD 顯 示 模 塊 選 用 的 硬 件 器 件 是 液 晶 顯 示 器DMT32240T035_01WN。它是便攜式電子設(shè)備常用的芯片。軟件設(shè)計(jì)也不難。類似于平常用的數(shù)碼管 LED 顯示。 LCD 顯示的主要是開關(guān)量和在負(fù)載上采集的電壓值。具體方法是，把數(shù)字值的每位都分離出來，轉(zhuǎn)化為數(shù)組元素，再調(diào)用發(fā)送數(shù)據(jù)子程序進(jìn)行發(fā)送顯示，最后顯示設(shè)計(jì)要求的電壓。 LCD 模塊采用串 行口控制的方法， LCD 模塊與單片機(jī)的串行口 和 口相連。單片機(jī)通過串行口向 LCD 發(fā)送命令， LCD 接收到命令后完成相應(yīng)的動(dòng)作。 例如：要在 LCD 屏幕上（ 128， 48）處開始顯示字符串“ Hello！”。則需編程控制單片機(jī)通過串行口向 LCD 發(fā)送如下命令（ 16 進(jìn)制）： AA 55 00 80 00 30 48 65 6C 6C 6F A3 A1 CC 33 C3 3C ，共 17 個(gè)字節(jié)。 其中， AA 是幀頭， CC 33 C3 3C 是幀尾，這兩部分是固定不變的。 55 是命令字，表示該命令是用來在相應(yīng)位置顯示字 符串。 00 80 00 30 是字符串顯示的位置（ 128， 48）的 16 進(jìn)制表示。 48 65 6C 6C 6F A3 A1 是字符串“ hello！”的編碼。 48 是“ H”在 ASCII 碼表中的碼值， 65 是“ e”在 ASCII 碼表中的碼值，依次類推，這部分可以看為命令的參數(shù)。 還有很多的命令，如顯示文字，圖形，圖象等命令，組合使用這些命令，就會(huì)顯示出豐富多彩的界面。不管什么命令，單片機(jī)控制其顯示的流程都是一樣的，如下圖所示。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 串 口 發(fā) 送 幀 頭發(fā) 送 命 令 字發(fā) 送 命 令 參 數(shù)發(fā) 送 幀 尾結(jié) 束開 始 圖 33 LCD 顯示程序流程圖 167。 定時(shí) 中斷的軟件 設(shè)計(jì) 保 護(hù) 現(xiàn) 場(chǎng)切 換 寄 存 器A/D轉(zhuǎn) 換鍵 盤 掃 描恢 復(fù) 現(xiàn) 場(chǎng)返 回開 始 圖 34 定時(shí)中斷服務(wù)程序流程圖 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 進(jìn)入定時(shí)中斷服務(wù)程序后，首先進(jìn)行保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。 51 單片機(jī)相應(yīng)中斷后，只保護(hù)斷點(diǎn)而不保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)信息，如累加器 A、工作寄存器 nR 、程序狀態(tài)字 PSW等。所以，在編制中斷服務(wù)程序時(shí)應(yīng)手動(dòng)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。之后，切換工作寄存器組，單片機(jī)共有 4 組工作寄存器組，主程序默認(rèn)用寄存器組 0，進(jìn)入中斷服務(wù)程序后要進(jìn)行工作寄存器的切換，否則主程序中工作寄存器里保存的值可能被中斷程序破壞。然后調(diào)用 AD 轉(zhuǎn)換程序和鍵盤掃描程 序。最后，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回主程序。 STC12C5A60S2 系列單片機(jī) CPU 對(duì)中斷源的開放或屏蔽，每一個(gè)中斷源是否被允許中斷，是由內(nèi)部的中斷允許寄存器 IE（ IE 為特殊功能寄存器，它的字節(jié)地址為 A8H）控制的，其格式如下： IE : 中斷允許寄存器（可位尋址） 表 31 IE 寄存器 SFR name Address Bit B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 IE A8H name EA ELVD EADC ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA : CPU 的總中斷允許控制位， EA=1， CPU 開放中斷， EA=0， CPU 屏蔽所有的中斷申請(qǐng)。 EA 的作用是使中斷允許形成兩級(jí)控制。即各中斷源首先受 EA 控制 。其次還受各中斷源自 己的中斷允許控制位控制。 ELVD :低壓檢測(cè)中斷允許位。 ELVD=1，允許低壓檢測(cè)中斷； ELVD=0禁止低壓檢測(cè)中斷。 EADC : A/D 轉(zhuǎn)換中斷允許位。 EADC=1，允許 A/D 轉(zhuǎn)換中斷； EADC=0，禁止 A/D 轉(zhuǎn)換中斷。 ES : 串行口 1 中斷允許位。 ES=1，允許串行口 1 中斷； ES=0，禁止串行口 1 中斷。 ET1 : 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1 的溢出中斷允許位。 ET1=1，允許 T1 中斷； ET1=0，禁止 T1 中斷。 EX1 : 外部中斷 1 中斷允許位。 EX1=1，允許外部中斷 1 中斷； EX1=0，禁止外部中斷 1 中斷。 ET0 : T0 的溢出中斷允許位。 ET0=1，允許 T0 中斷； ET0=0 禁止 T0 中河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 斷。 EX0 : 外部中斷 0 中斷允許位。 EX0=1，允許中斷； EX0=0 禁止中斷。 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)復(fù)位以后， IE 被清 0，由用戶程序置“ 1”或清“ 0” IE 相應(yīng)的位，實(shí)現(xiàn)允許或禁止各中斷源的中斷申請(qǐng)，若使某一個(gè)中斷源允許中斷必須同時(shí)使 CPU 開放中斷。更新 IE 的內(nèi)容可由位操作指令來實(shí) 現(xiàn)（ SETB BIT； CLR BIT），也可用字節(jié)操作指令實(shí)現(xiàn)（即 MOV IE， DATA，ANL IE， DATA； ORL IE， DATA； MOV IE， A 等）。 傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)具有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，即高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷嵌套 。 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)通過設(shè)置新增加的特殊功能寄存器 (IPH 和 IP2H)中的相應(yīng)位，可將中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置為 4 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；如果只設(shè)置 IP 和 IP2，那么中斷優(yōu)先級(jí)只有兩級(jí)，與傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)完全兼容。中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器 IP、 IP IPH 和 IP2H 的各位都由可用戶程序置“ 1”和清“ 0”。但 IP 寄存器可位操作，所以可用位操作指令或字節(jié)操作指令更新 IP 的內(nèi)容。而 IP IPH 和 IP2H 寄存器的內(nèi)容只能用字節(jié)操作指令來更新。 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)復(fù)位后 IP、 IP IPH和 IP2H 均為 00H，各個(gè)中斷源均為低優(yōu)先級(jí)中斷。 TCON 為定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0、 T1 的控制寄存器，同時(shí)也鎖存 T0、 T1 溢出中斷源和外部請(qǐng)求中斷源等， TCON 格式如下： TCON : 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器中斷控制寄存器 (可位尋址 ) 表 32 TCON 寄存器 SFR name Address Bit B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 TCON 88H name TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 TF1: T1 溢出中斷標(biāo)志。 T1 被允許計(jì)數(shù)以后，從初值開始加 1 計(jì)數(shù)。當(dāng)產(chǎn)生溢出時(shí)由硬件置“ 1” TF1，向 CPU 請(qǐng)求中斷，一直保持到 CPU響應(yīng)中斷時(shí)，才由硬件清“ 0”（也可由查詢軟件清“ 0”）。 TR1: 定時(shí)器 1 的運(yùn)行控制位。 TF