【正文】 方式。接線圖如圖 所示， 89S52 單片機(jī) P0 端口接 ST7920 數(shù)據(jù)引腳 DB0~DB7， 、 、 分別接 ST7920 的 RS、 R/W、 ST7920 視為單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)。單片機(jī)先給 ST7920 初始化，屏幕進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，然后寫入命令字，確定顯示的位置，通過并口傳輸顯示需要顯示的數(shù)據(jù)。 圖 ST7920 與單片機(jī)接口電路圖 本章小結(jié) 首先，本章對系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體框架進(jìn)行闡述，展示系統(tǒng)的電路接線圖，解釋了硬件設(shè)計(jì)的基本原理，使大家對整體設(shè)計(jì)方案有了初步了解；然后，針對系統(tǒng)的各個(gè)模塊功能進(jìn)行詳細(xì)介紹、分析，每個(gè)模塊的芯片選擇依據(jù)和它們的使用方法、引腳功能向大 家具體講解；最后，把每個(gè)模塊之間的電路接線圖正確描述，使我們對每個(gè)模塊的功能有一個(gè)從整體到局部的認(rèn)識(shí)。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)思路 傳感器數(shù)據(jù)采集單片機(jī)處理器L CD顯示器時(shí)鐘芯片RS 232 圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)模塊框圖 以單片機(jī)為核心，通過程序設(shè)計(jì)流程，先設(shè)計(jì)主程序，然后調(diào)用各個(gè)子程序功能，實(shí)現(xiàn)顯示的目的，系統(tǒng)框圖如圖 所示 ,系統(tǒng)程序見附錄 A 所示 。 整體設(shè)計(jì)步驟： 1 單片機(jī)和傳感器的串口通訊協(xié)議進(jìn)行設(shè)定，保證數(shù)據(jù)正確發(fā)送 /接收，再對液晶顯示屏參數(shù)設(shè)置； 2 傳感器指令發(fā)送和接收，對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理； 3 讀取日期數(shù)據(jù)； 4 將壓力和日期數(shù)據(jù)在液晶屏上顯示出。 主程序功能設(shè)計(jì)：首先，定義端口變量、自變量，并部分變量賦值；然后，調(diào)用串口初始化和 LCD 初始化子程序，設(shè)置時(shí)鐘初始時(shí)間。再向傳感器發(fā)送通信協(xié)議指令，調(diào)用顯示子程序，確定顯示位置及固定數(shù)據(jù)。然后讀取日期數(shù)據(jù)，并顯示，查看串口中斷標(biāo)志位是否置 1，如果是，則向下進(jìn)行；如果是 0，則等待中斷。有中斷信號后，查看是否有 14 次中斷，因?yàn)樾盘栆?14 個(gè)字符為周期循環(huán)接收。接收結(jié)束后，歷遍接收數(shù)據(jù)，以 ?‘為標(biāo)志，找到它后，將其后面連續(xù) 6 個(gè)字符提取出來，通過調(diào)用字 符轉(zhuǎn)浮點(diǎn)型子函數(shù)，這些字符轉(zhuǎn)換為數(shù)字，進(jìn)行計(jì)算，目的是單位轉(zhuǎn)換，然后，再將處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字符型，則可以顯示出需要的壓力數(shù)據(jù)。最后，返回到讀取日期子程序前，為了實(shí)時(shí)改變?nèi)掌跀?shù)值和壓力數(shù)據(jù)并穩(wěn)定顯示數(shù)據(jù)，主程序流程圖如圖 所示。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁 開 始定義變量并賦值調(diào)用串口 、 LC D 初始化程序時(shí)鐘芯片設(shè)置初值向傳感器發(fā)送指令調(diào)用顯示子程序 ， 顯示固定數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)標(biāo)志位 u art _ ok == 1 ？查找字符 ’ ’ 將其后的六個(gè)字符賦給另一數(shù)組調(diào)用字符轉(zhuǎn)浮點(diǎn)型函數(shù)調(diào)用 B ar 轉(zhuǎn)換為 MPa 函數(shù)將浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字符型數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù) ， u art _ ok = 0YESNO調(diào)用調(diào)時(shí) ， 并顯示 主程序流程圖 子程序設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì) 軟件需要解決的是設(shè)定單片機(jī)串行口初始化及發(fā)送 /接收數(shù)據(jù)，串行口初始化設(shè)置單片機(jī)和傳感器的通信協(xié)議相一致，包括單片機(jī)串口工作模式、串口中斷、波特率設(shè)定、奇偶校驗(yàn)位、停止位等。本次設(shè)計(jì)，以單片機(jī)為主機(jī) ，向傳感器串口發(fā)送 /接收數(shù)據(jù)，具體的通信協(xié)議 [13]如下： 信息幀格式： 1 位起始位， 8 位數(shù)據(jù)位， 1 位停止位； 校驗(yàn)方式：采用無校驗(yàn)方式； 傳送方式：單片機(jī)機(jī)采用串口發(fā)送傳感器需要的指令，設(shè)定傳感器參數(shù)，然后，采用中斷方式接收傳感器返回的壓力數(shù)據(jù)。 單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信由串行口完成，定時(shí)器 T1 作為波特率發(fā)生器，設(shè)置為工作模式 2，其波特率要與傳感器的一致， 9600bps。數(shù)據(jù)的傳送格式為 1 位起始位、8 位數(shù)據(jù)位和 1 位停止位。串口設(shè)置為工作模式 1，采用串口中斷方式接收數(shù)據(jù)，由第 9 位判斷停止。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁 1 串行口的控制與狀態(tài) 寄存器 [9] 串行口控制寄存器 SCON ： 它用于定義串行口的工作方式及實(shí)施接收和發(fā)送控制。字節(jié)地址為 98H，其各位定義如表 ： 表 SCON 寄存器結(jié)構(gòu) SCON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 位地址 9FH 9EH 8DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H SM2：多機(jī)通訊控制位。 REN：接收允許控制位。由軟件置位以允許接收，又由軟件清 0 來禁止接收。 TB8: 是要發(fā)送數(shù)據(jù)的第 9 位。 RB8：接收到的數(shù)據(jù)的第 9 位。 TI：發(fā)送中斷標(biāo)志。 RI：接收中斷標(biāo)志 位。 串行口發(fā)送中斷標(biāo)志 TI 和接收中斷標(biāo)志 RI，共為一個(gè)中斷源，因此， CPU 接收到中斷請求后，無法判斷是發(fā)送中斷 TI 還是接收中斷 RI，必須由軟件來判斷。單片機(jī)復(fù)位后，控制寄存器 SCON 的各位均清零。 這里重點(diǎn)敘述編程時(shí)用到的 EA 和 ES 兩位， EA 是 CPU 的中斷開放標(biāo)志位，EA=1， CPU 開放中斷， EA=0， CPU 屏蔽所有的中斷申請； ES 為串行中斷允許控制位， ES=1，允許串行中斷， ES=0，禁止串行中斷。其結(jié)構(gòu)格式如表 ： 表 IE 中斷允許控制寄存器結(jié)構(gòu) 位符號 EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 位地址 AFH AEH ADH ACH ABH AAH A9H A8H 2 波特率 (1) 波特率的設(shè)置 要實(shí)現(xiàn)串行通信，雙方的波特率必須一致。傳感器串行通信的波特率參數(shù)通常為一些標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)，可直接使用。因此實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和傳感器的串行通信時(shí)，選擇單片機(jī)串行通信的波特率至關(guān)重要。傳感器波特率默認(rèn)值為 9600kbps。 波特率根據(jù)串行口的工作方式不同而不同： 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁 1) 方式 0 的波特率 方式 0 的波特率是固定不變的，為振蕩頻率的 1/12，不受 PCON 寄存器中SMOD 的影響，用公式表示為： 工作方式 0 的波特率＝ 12oscf () 2) 方式 2 的波特率 方式 2 的波特率取決于 PCON 寄存器中的 SMOD 位的值。 SMOD＝ 1，波特率為 oscf 的 1/64，用公式表示為： 工作方式 2 的波特率＝ oscf?)642( SMOD () 3) 方式 1 和方式 3 的波特率 方式 1 和方式工 3 的波特率由定時(shí)器 T1 的溢出速率與寄存器 PCON 中的SMOD 位的值同時(shí)決定。用公式表示為： 工作方式 方式 3 的波特率＝ T1)322( SMOD ? () 其中： T1的溢出速度取決于 T1 的計(jì)數(shù)速率 (在定時(shí)方式時(shí)，計(jì)數(shù)速率＝ 12oscf )和 T1 的預(yù)置初值。 定時(shí)器 T1 作波特率發(fā)生器時(shí)，通常選用 T1 工作在方式 2 定時(shí)方式，此時(shí)，T1 的計(jì)數(shù)速率為 12oscf (應(yīng)禁止 T1 中斷 )。設(shè)定時(shí)器 T1 的初值為 X，則每個(gè) ―256－ X‖個(gè)機(jī)器周期， T1 產(chǎn)生一 次溢出，用公式表示為： T1 的溢出速率＝ )256()12( 0 Xf sc ?? () 當(dāng)給出波特率后，可用下試計(jì)算出 T1 工作方式 2 的初始值為： )384())1((256 波特率????? S M O DfX o s c () 3 傳感器通信協(xié)議 根據(jù)《 FTIOEM 用戶手冊》， 詳見附錄 B， 傳感器串口連接參數(shù)設(shè)定值為：波特率： 9600 ； 奇偶校驗(yàn)位： 0； 數(shù)據(jù)位： 8；停止位： 1。串口通信采用 9 引腳， RS232 形式，它的遠(yuǎn)程控制指令必 須以 ?[‘開始， ?]‘結(jié)束，才能構(gòu)成一個(gè)完整的指令。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁 傳感器型號如圖 所示： 圖 傳感器型號 下面主要介紹本論文中用到的控制指令 [10]： (1) [LG]傳感器解調(diào)器的規(guī)格列表 (2) [AS TEMP0 6022797]規(guī)格列表中添加規(guī)格名稱及系數(shù)，論文中用到的傳感器系數(shù)是 6022797 (3) [1GA]檢查通道 1 的規(guī)格 (4) [1GA TEMP0]添加規(guī)格 TEMP0 到 1 通道 (5) [WO]打開控制解調(diào)器 (6) [TM8]采集模式：緩沖掃描 RS232 通道 (7) [DA1]持續(xù)時(shí)間： 1s (8) []平均每個(gè)通道： (9) []掃描時(shí)間速度： (10) [TS]觸發(fā)數(shù)據(jù)采集 (11) [TS]再發(fā)此命令，則數(shù)據(jù)采集正在進(jìn)行時(shí)，停止采集 發(fā)送指令功能：首先，發(fā)送 [LG]，顯示出解調(diào)器規(guī)格列表；添加傳感器的規(guī)格系數(shù)到規(guī)格列表，此規(guī)格命名為 TEMP0；檢查通道 1 的規(guī)格，將 TEMP0 添加到 1 中，在檢查一次 1 的規(guī)格，為了確保此規(guī)格已經(jīng)加入到 1 中；打開控制解調(diào)器，選擇它的數(shù)據(jù)采集模式，我們選用模式 8，掃描 16 個(gè)通 道口，每個(gè)通道掃描時(shí)間為 秒，掃描速度為 秒；觸發(fā)數(shù)據(jù)采集器，則傳感器發(fā)送我們需要的數(shù)據(jù)。 4 計(jì)算：當(dāng)給出波特率后，可用下試計(jì)算出 T1 工作方式 2 的初始值為： 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁 波特率? ??? 384 1))(S M O D(f256X 0s c () SMOD=0，波特率 =9600； F DH?????? 9 6 0 0 )( 3 8 41)101 .0( 1 1 . 0 5 9 22 5 6X 3 () 5 串口初始化參數(shù)設(shè)置： 串口工作方式： 1 開串口接收中斷允許位 定時(shí)器 T1 選擇方式 2， 賦初值為 =FDH，即波 特率為 9600 串行口波特率系數(shù)為： 0 開中斷， EA=1,即 CPU 開放中斷； ES=1 串行口中斷允許 TR1=1,即允許 T1 開始計(jì)數(shù) 6 發(fā)送 /接收數(shù)據(jù)程序流程圖如圖 所示： 開 始TI 清零 ，發(fā)送字符數(shù)組加 1字符 == ’ \ 0 ’ ?TI == 0 ?字符放入發(fā)送緩沖區(qū)結(jié) 束YNNYRI == 0 ?RI 清零讀取接收緩沖區(qū) ， 接收數(shù)組下標(biāo) e 加 1中斷接收e 14 ?e 清零 ，u art _ ok 標(biāo)志位置 1YNYN (a) 發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖 (b) 接收數(shù)據(jù)流程圖 圖 發(fā)送接收數(shù)據(jù)流程圖 發(fā)送數(shù)據(jù)指令功能：首先，判斷發(fā)送的字符串是否結(jié)束，如果是，則不發(fā)送字符；否則，判斷發(fā)送標(biāo)志位 TI 是否置 1，如果是 0，則等待字符發(fā)送，如果是 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁 1 則數(shù)據(jù)發(fā)送到發(fā)送緩沖區(qū)， TI 清零，發(fā)送字符串下一個(gè)字符 ，直到字符串發(fā)送結(jié) 束。由于共有 12 條指令，所以循環(huán)發(fā)送 12 個(gè)字符串。 接收數(shù)據(jù)程序功能：數(shù)據(jù)接收用中斷方式，首先，判斷接收標(biāo)志位 RI 是否置1，如果是，則讀取接收緩沖區(qū)中的字符；如果不是，則等待接收中斷，直到接收到數(shù)據(jù)為止。然后， RI 清零，如果接收字符超過 14 個(gè)，則接收字符數(shù)組重新接收數(shù)據(jù)，給標(biāo)志位 uart_ok 置 1；如果沒有超過限定值，則繼續(xù)接收字符。 數(shù)據(jù)處理 接收到的原始數(shù)據(jù)單位為 Bar，我們現(xiàn)實(shí)生活中用到的是 MPa，所以，對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、處理，轉(zhuǎn)化成我們需要的數(shù)據(jù)，首先，接收到的是字符型數(shù)據(jù)，把它 轉(zhuǎn)化為浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)，然后，進(jìn)行運(yùn)算，最后，將運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)化成字符型數(shù)據(jù)，以便將來顯示，單位轉(zhuǎn)換子程序流程圖 所示。 開 始顯示器內(nèi)置碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字字符個(gè) 、 十 、 百及小數(shù)點(diǎn)后兩位轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)乘以系數(shù) ，單位轉(zhuǎn)換取浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)每一位數(shù)字轉(zhuǎn)換成顯示屏內(nèi)置字符 圖 單位轉(zhuǎn)換流程圖 單位轉(zhuǎn)換公式： )()(F ?? B a rfM p a () 數(shù)據(jù)處理子程序功能：首先，接收到的數(shù)據(jù)是字符型數(shù)字， 顯示器中有自己的內(nèi)置半寬字符代碼，把字符改變成浮點(diǎn)型時(shí)，每個(gè)字符必須減去 30H，得到和 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 28 頁 字符相對應(yīng)的整型數(shù)字；每位數(shù)字通過運(yùn)算，轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)，對此數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，將 Bar 單位轉(zhuǎn)換為 MPa 國際標(biāo)準(zhǔn)單 位；處理后的數(shù)據(jù)是浮點(diǎn)型，根據(jù) LCD顯示需要，將數(shù)據(jù)改變成對應(yīng)的字符代碼，即取出數(shù)據(jù)每一位，再加 30H，得出顯示的字符。 時(shí)鐘芯片