【正文】 DIP或 SOIC封裝 (10) 零待機電流 存儲器芯片連接圖如圖 43。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 6 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \朱顏峰 \桌面 \新建文件夾 ( 4 ) \宋英睿原理圖 . D D BD r a w n B y:V C C8WP7S C L6S D A5A01A12A23GND42 4C 1 6V C C P 1. 5P 1. 6P 1. 7 圖 43 AT24C16的連接圖 圖中的 AT24C16的第 7腳 WP為存儲器硬件保護腳，在該腳電平為高電平時，存儲哈爾濱商業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ) 17 器的寫入功能被保護，因此數(shù)據(jù)將無法進入，當該腳電平為低電平時，存儲器的寫入是有效的，存儲器硬件保護功能的設(shè)置大大地提高了存儲器數(shù)據(jù)的可靠性 （ 因為在程序中只有在真正需要寫入 時才不保護存儲器的寫入功能，而大多數(shù)的時間是存儲器處于只讀狀態(tài) ） 。當然，數(shù)據(jù)的讀出與該引腳電平邏輯無關(guān)。 按鍵電路 考慮到本機要實現(xiàn)的功能，應該具備 ?0～ 9‘十個數(shù)字鍵和一些必須的功能鍵，因此采用 44 的矩陣式薄膜按鍵。采用 8 根 I/O 口線實現(xiàn)了 16 個按鍵，與獨立式按鍵結(jié)構(gòu)相比節(jié)省了一半的 I/O 口。行線 (～ )、列線 (～ )分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，列線作為掃描輸出，行線作為掃描輸入。根據(jù)為低電平的行線和當前掃描列即可判斷出哪個鍵被按下。鍵盤原理圖如圖 44 所示 [13]。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 5 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ n e w \ 桌面 \ 宋英睿原理圖 . D D BD r a w n B y:S W P B S W P B S W P BS W P B S W P B S W P BS W P BS W P B S W P B S W P BS W P BS W P BS W P BS W P BS W P BS W P BP 2. 0P 2. 1P 2. 2P 2. 3P 2. 4P 2. 5P 2. 6P 2. 7 圖 44 鍵盤原理圖 RS232 串行通信接口電路 作為一個手持式的設(shè)備，所存儲的數(shù)據(jù)需要定期上傳到 PC 機中進行保存或者進一步的處理；此外，本手持機還可以更新程序或者字庫等。這些操作都需要在手持機和 PC 機之間進行數(shù)據(jù)傳輸。本文選用 RS232 作為手持機與 PC 機之間的接口方式。 RS232 接口標準是美國電氣協(xié)會工業(yè) (EIA)正式公布并廣泛實用的一種串行總線標準。它是一種在數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間通信的鏈接標準。用來實現(xiàn)計算機和計算機之間、計算機和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通訊。 哈爾濱商業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ) 18 完整的 RS232 通訊接口有 22 根線，采用的是標準 25 針 D 型插頭， 22 根信號線每一根都有定義。但通常實際中并不全部使用這 22 根信號線，而是僅使用其中的 9根，也就是常見的 9 針 RS232 接口如圖 45，在計算機主機的后面所配有的 232 串行口也都是 9 針 RS232 接口。 RS232 有自己的電氣標準，特別要指出的是， RS232C 中任何一條信號線的電壓均為負邏輯關(guān)系。即：邏輯 ―1‖為 3 到 15V；邏輯 ―0‖為 +3 到 +15V。因此， RS232定義的邏輯電平與 TTL 和 CMOS 電平并不兼容，被稱為 EIA 電平。而且 RS232 接口是一種用于 近距離 （ 最大 3060m） 、慢速度、點對點通訊的通訊協(xié)議，在 RS232中一個信號只用到一條信號線，采取與地電壓參考的方式，因而在長距離傳輸后，發(fā)送端和接收端的電壓有出入，容易造成通訊出錯或速度降低。因此當計算機與 TTL和 CMOS 電平的器件通訊時，不能直接將信號線相連，必需經(jīng)過轉(zhuǎn)換。本課題中采用 RS232/RS485 轉(zhuǎn)換電路， RS485 采用差動通訊方式， RS485 接口的最大傳輸距離標準值為 （ ） ， 實際上可達 3km。 123456789載波檢測接收數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)終端就緒信號地數(shù)據(jù)裝置就緒請求發(fā)送清除發(fā)送振鈴提示 圖 45 9 針 RS232 接口 在本文的設(shè)計中，手持機與外界采用 RS232 串行接口進行數(shù)據(jù)傳輸。 W77E58具有全雙工的串行通訊接口，通過 RS232 串行接口與 PC 機實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。本機采用 MAX3232 芯片實現(xiàn) RS232 電平與 TTL電平之間的轉(zhuǎn)換。 SP3232E 是 Sipex 公司生產(chǎn)的一種 RS232 接口芯片，使用單一電源電壓供電，電源電壓在 ～ 范圍內(nèi)都可以正常工作，其額定電流為 300uA。只需外接 五 個 的電容，保證數(shù)據(jù)傳輸速率在 120kbps 下保持 RS232 輸出電平。可以很方便地完成 TTL 電平與 RS232 電平之間的轉(zhuǎn)換。其串行通訊電路圖如圖 46 所示 [14]： 哈爾濱商業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ) 19 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 6 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ 朱顏峰 \ 桌面 \ 新建文件夾 ( 4 ) \宋英睿原理圖 . D D BD r a w n B y:C 1 +1V c c16C 1 3C 2 +4GND15C 2 5T 1I N11T 2I N10R 1 O U T12T 1O U T14R 2 O U T9R 1 I N13T 2O U T7R 2 I N8V6V+2M A X 2 32RXDTXDC5C4C3V C CC2C10 .1 μ F0 .1 μ F0 .1 μ F0 .1 μ F0 .1 μ F162738495D B 9 圖 46 串行通訊電路圖 RS485 轉(zhuǎn)換芯片 RS485 接口芯片采用 MAX485，這種芯片功耗低，靜態(tài)電流為 300μA，采用一對雙絞線實現(xiàn)半雙工 RS485 網(wǎng)絡(luò)的連接，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達 ，總線上可掛接 32 個采集單元，通信距離可達 3000m。 RS485 是一種低成本、易操作的通信系統(tǒng)， RS485 總線收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，即在發(fā)送端，驅(qū)動器將 TTL 電平信號轉(zhuǎn)換成差分信號輸出；在接收端，接收器將 差分信號變成 TTL 電平，因此具有抑制共模干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢測低達 200mV 的電壓，故數(shù)據(jù)傳輸可達千米以外。 RS485 總線采用二線方式，為保持總線平衡傳輸需要在傳輸線兩端并接一個電阻。 由于 RS485 無標準通信協(xié)議，協(xié)議應自定義， RS485 總線的協(xié)議制定和軟件編程對系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃杂泻艽笥绊憽Ａ硗?RS485 總線是異步半雙工的通信總線，在某一個時刻，總線只能呈現(xiàn)一種狀態(tài)，所以這種方式一般適用于主機對分機的查詢方式通信，總線上必然有一臺始終處于主機地位的設(shè)備在巡檢其它的分機。因此采 用RS485 總線連接的多個站點，任一時刻只能有一個站點在 ―說 ‖，其它站點只能處于―聽 ‖狀態(tài)。如果有多于 1 個的站點在 ―說 ‖，數(shù)據(jù)將在通信總線上碰撞，結(jié)果使處于接收狀態(tài)的站點收不到正確的數(shù)據(jù)。為保證數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，對每個字節(jié)進行校驗的同時，應盡量減少特征字和校驗字。所以需要制定一套合理的通信協(xié)議來協(xié)調(diào)總線的分時共用。這里采用的是數(shù)據(jù)包通信方式，通信數(shù)據(jù)是一幀或一包地發(fā)送，每包數(shù)據(jù)都有引導碼、長度碼、地址碼、命令碼、內(nèi)容、校驗碼等部分組成。其中引導碼是用于同步哈爾濱商業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ) 20 每一包數(shù)據(jù)的引導頭；長度碼是這一包數(shù)據(jù)的總長度；命令碼 是主機對分機 （ 或分機應答主機 ） 的控制命令；地址碼是分機的本機地址號； ―內(nèi)容 ‖是這一包數(shù)據(jù)里的各種信息；校驗碼是這一包數(shù)據(jù)的校驗標志，采用和校驗方式。 為了可靠的工作，在 RS485 總線狀態(tài)切換時需要做適當延時，再進行數(shù)據(jù)的收發(fā)。具體的做法是在數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)下，先將控制端置 ―1‖，延時 lms 左右的時間，再發(fā)送有效的數(shù)據(jù)，一包數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后再延時 lms 后，將控制端置 ―0‖。這樣的處理會使總線在狀態(tài)切換時，有一個穩(wěn)定的工作過程。 MAX485 連接圖如圖 47[15]： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 6 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \朱顏峰 \桌面 \新建文件夾 ( 4 ) \宋英睿原理圖 . D D BD r a w n B y:B1A8V c c2RO3GND7DI6RE4DE5M A X 4 85V C CB AR1P 1. 2P 1. 3P 1. 4 圖 47 MAX485 連接圖 I2C 總線 接口 I2C 總線 (Inter Integrated Circuit Bus)是 Philips 公司首先推出的芯片間串行傳輸總線 ， 由兩根線 (SDA、 SCL)實現(xiàn)全雙工同步數(shù)據(jù)傳送。在 I2C 總線上可以掛接各種類型的外圍器件 ， 例如 RAM、 E2PROM、 I/O 擴展、 A/D、 D/A 及日歷 /時鐘等。特別是近幾年發(fā)展迅速的 Flash 存儲器和日歷 /時鐘芯片 ， I2C 總線得到了廣泛的應用。 I2C 總線采用數(shù)據(jù)線 SDA、時鐘線 SCL 連接各個器件 ， 如圖 48 所示。 SDA 和SCL 都是雙向 I/O 線 ， 采用器件地址的硬件設(shè)置方法 ， 通過軟件 尋址完全避免了器件的片選線尋址方法。對于發(fā)送器和接收器而言 ， 在進行數(shù)據(jù)傳送時可以是主器件 ， 也可以是從器件。主器件是用于啟動總線上傳送數(shù)據(jù)并產(chǎn)生時鐘以開放傳送的器件 ， 此時任何被尋址的器件均被認為是從器件。 哈爾濱商業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文 ) 21 S C L S D A 主 器 件 S D A S C L 從 器 件 S D A S C L 從 器 件 S D A S C L 從 器 件… … … … 圖 48 I2C總線接口原理圖 主器件一般是單片微控制器 ， 每一個 I2C 總線上的從器件都應該有唯一的地址。I2C 總線只有一根數(shù)據(jù)線 ， 不用另附加地址線或外設(shè)選通線 ， 而是利用啟動信號后的開頭字節(jié)數(shù)據(jù)傳送地址及控制信息。每次傳送數(shù)據(jù)由起始條件 S、從器件地 址、讀寫控制 R/W 位、被訪問單元地址、若干字節(jié)數(shù)據(jù)和應答信號 A 組成，數(shù)據(jù)格式如圖 49所示： S從 站 地 址單 元 字 地 址A A數(shù) 據(jù) 1 數(shù) 據(jù) nA A P… R /W8 位 圖 49 I2C總線數(shù)據(jù)格式圖 開始條件 S 后每傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù) ， 接收器將 SDA 線拉成低電平以告知發(fā)送器已正確接收數(shù)據(jù) ， 這就是應答信號 A， 發(fā)送器收到應答信號后就發(fā)送下一個字節(jié)數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)中的芯片和 W77E58 連接都是通過 I2C 總線形式連接的 [16]。 LCD 模塊設(shè)計 LCD 液晶顯示器 LCD 液晶顯示器由于具有體積小、重量輕、低電壓、低功耗等特點，因此適 合于結(jié)合大規(guī)模集成電路開發(fā)出各種便攜式顯示產(chǎn)品，具有十分廣闊的市場前景。在嵌入式系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)和命令通過網(wǎng)絡(luò)接口或串行口經(jīng)過 ARM 程序處理后，或顯示在LCD 上，或傳輸?shù)竭h端 PC 上， LCD 是實現(xiàn)人機交互的一個重要通道。 所以本次設(shè)計采用 香港精電公司生產(chǎn)的 MGLS12864HTLED03 顯示模塊，它是一個小規(guī)模點陣液晶顯示模塊，內(nèi)部集成 HD61202 帶顯示存儲器的圖形液