【正文】 （亮度）調(diào)整4RS(CS）H/LRS=“H”,表示DB7——DB0為顯示數(shù)據(jù)RS=“L”,表示DB7——DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到DB7——DB0R/W=“L”,E=“H→L”, DB7——DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信號7DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線8DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線9DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線11DB4H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式（見注釋1）16NC空腳17/RESETH/L復(fù)位端，低電平有效（見注釋2）18VOUTLCD驅(qū)動電壓輸出端19AVDD背光源正端（+5V）（見注釋3）20KVSS背光源負(fù)端（見注釋3）*注釋1：如在實際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將PSB接固定高電平，也可以將模塊上的J8和“VCC”用焊錫短接。*注釋2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場合可將該端懸空。 *注釋3：如背光和模塊共用一個電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接。RS，R/W的配合選擇決定控制界面的4種模式：RSR/W功能說明LLMPU寫指令到指令暫存器（IR）LH讀出忙標(biāo)志（BF）及地址記數(shù)器（AC）的狀態(tài)HLMPU寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（DR）HHMPU從數(shù)據(jù)暫存器（DR）中讀出數(shù)據(jù)E信號E狀態(tài)執(zhí)行動作結(jié)果高——低I/O緩沖——DR配合/W進行寫數(shù)據(jù)或指令高DR——I/O緩沖配合R進行讀數(shù)據(jù)或指令低/低——高無動作用FYD128640402B顯示模塊時應(yīng)注意以下幾點：①欲在某一個位置顯示中文字符時，應(yīng)先設(shè)定顯示字符位置，即先設(shè)定顯示地址，再寫入中文字符編碼。②顯示ASCII字符過程與顯示中文字符過程相同。不過在顯示連續(xù)字符時，只須設(shè)定一次顯示地址，由模塊自動對地址加1指向下一個字符位置，否則，顯示的字符中將會有一個空ASCII字符位置。③當(dāng)字符編碼為2字節(jié)時，應(yīng)先寫入高位字節(jié)，再寫入低位字節(jié)。④模塊在接收指令前，向處理器必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部處于非忙狀態(tài)，即讀取BF標(biāo)志時BF需為“0”，方可接受新的指令。如果在送出一個指令前不檢查BF標(biāo)志，則在前一個指令和這個指令中間必須延遲一段較長的時間，即等待前一個指令確定執(zhí)行完成。指令執(zhí)行的時間請參考指令表中的指令執(zhí)行時間說明。⑤“RE”為基本指令集與擴充指令集的選擇控制位。當(dāng)變更“RE”后，以后的指令集將維持在最后的狀態(tài)，除非再次變更“RE”位，否則使用相同指令集時，無需每次均重設(shè)“RE”位。FYD128640402B的數(shù)據(jù)端口與單片機PO口相連，與其他外設(shè)復(fù)用；PSB直接與5V電源相連，使其工作在8位并口方式；RS、R/W、E、由單片機控制其工作。圖319 液晶顯示模塊接口電路圖 串行通訊在本系統(tǒng)設(shè)計中，PC與單片機之間由RS232C接口相連。圖320 串行通信接口電路在PC系統(tǒng)內(nèi)都裝有異步通信適配器，利用它可以實現(xiàn)異步串行通信。該適配器的核心原件是可編程的Intel8250芯片，它使PC有能力與其他具有標(biāo)準(zhǔn)的RS232C接口的計算機或設(shè)備進行通信。而AT89C52單片機本身具有一個全雙工的串行口，因此只要配以電平轉(zhuǎn)換的驅(qū)動電路、隔離電路就可以組成一個簡單可行的通信接口。PC與單片機最簡單的連接是零調(diào)制三線經(jīng)濟型，這是進行全雙工通信所必需的最少線路。由于AT89C52單片機輸入、輸出電平為TTL電平而PC配置的RS232C標(biāo)準(zhǔn)接口，二者的電器規(guī)范不同，所以要加電平轉(zhuǎn)換電路。[27]我選擇MAX232芯片實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換，具體電路如圖320所示。 接地技術(shù)正確的接地對儀器系統(tǒng)是極為重要的，不恰當(dāng)?shù)慕拥貢斐蓸O為嚴(yán)重的干擾，而正確的接地卻是一種有效抑制干擾的方法。接地的主要目的是消除不同電路電流經(jīng)公共地線所產(chǎn)生的噪聲電壓，并避免電磁場和地電位差的影響，防止形成地環(huán)路。硬件電路圖設(shè)計中，有模擬地和數(shù)字地。模擬信號有精度要求，有時信號幅值較小，而且與被測電路相連，為了防止其他地噪聲對模擬電路產(chǎn)生干擾，模擬地應(yīng)獨立接至系統(tǒng)地。由于數(shù)字信號波形是邊緣化劇烈的矩形脈沖串，數(shù)字電路的地電流具有脈沖特性，為了防止數(shù)字地電流對模擬電路的干擾，因此也應(yīng)該獨立接至系統(tǒng)地。所以在設(shè)計時，模擬地和數(shù)字地先獨立串聯(lián)接地，然后采用跳線形式使模擬地和數(shù)字地相連再接地。[21]第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計要使測試儀器完成一定的自動測量，必須按照要求的工作方式，編制相應(yīng)的軟件來完成。動態(tài)應(yīng)變儀的軟件包括上位機軟件和下位機軟件。下位機軟件主要完成系統(tǒng)自檢、參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)轉(zhuǎn)換、動靜態(tài)信號采集、應(yīng)變量顯示、頻率顯示、峰值顯示以及和與上位機的數(shù)據(jù)傳輸。上位機軟件所要實現(xiàn)的功能暫不考慮。MCS51系列單片機主要有C51和匯編語言兩種開發(fā)語言。其中C51是單片機的一種高級開發(fā)語言，它具有編程簡單，可移植性好、可讀性比較強，可實現(xiàn)對單片機的硬件直接操作等優(yōu)點，是目前應(yīng)用最廣泛的一種開發(fā)語言。但是C51開發(fā)的單片機程序相對于匯編語言執(zhí)行效率低、靈活性也較實時性較差（尤其是運算程序）。匯編語言是單片機開發(fā)的低級語言，它具有程序執(zhí)行效率高、占用存儲器容量小、實時性較好等優(yōu)點。但是它開發(fā)的程序移植性差、編程復(fù)雜、可讀性較差。本系統(tǒng)采用匯編語言開發(fā)下位機軟件。根據(jù)軟件的功能將下位機軟件分成不同模塊，每個模塊完成一定的功能，模塊與模塊之間相對獨立，這樣不但結(jié)構(gòu)清晰，而且便于閱讀、調(diào)試和提高程序的利用效率。下位機軟件采用模塊化的設(shè)計思想，根據(jù)功能可以將下位機軟件分為主程序、時鐘中斷程序、鍵盤中斷處理程序、顯示子程序、數(shù)據(jù)采集子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、通訊中斷程序以及各種運算子程序組成。各模塊功能如下：主程序：系統(tǒng)自檢、初始化系統(tǒng)的硬件和軟件、管理各個模塊。鍵盤中斷處理程序：參數(shù)輸入、鍵控自檢。顯示子程序：應(yīng)變量、頻率、峰值、系統(tǒng)故障顯示。數(shù)據(jù)采集子程序：完成靜態(tài)和動態(tài)信號的A/D轉(zhuǎn)換任務(wù)和模擬通道控制數(shù)據(jù)處理子程序:完成對數(shù)據(jù)的處理通訊中斷子程序:完成與上位機的數(shù)據(jù)傳輸。 系統(tǒng)的功能本動態(tài)應(yīng)變儀有三種工作狀態(tài)和兩種接線方式。其中工作狀態(tài)有參數(shù)設(shè)置狀態(tài)、標(biāo)定狀態(tài)和測量狀態(tài)；接線方式有半橋和全橋兩種。儀器主要功能如下：1 參數(shù)設(shè)定功能在參數(shù)設(shè)定狀態(tài)進行各種參數(shù)設(shè)定，最后按確認(rèn)鍵完成參數(shù)設(shè)定?？梢栽O(shè)定的參數(shù)有AD524的放大倍數(shù)設(shè)定（100、1000可選）、靈敏系數(shù)設(shè)定、低通濾波截止頻率設(shè)定和電橋接線方式設(shè)定。按設(shè)定鍵進入需要設(shè)定的參數(shù)的選擇，選擇要設(shè)定的參數(shù)進行設(shè)置，設(shè)定完成后按確認(rèn)鍵退出設(shè)定狀態(tài)，進入測量狀態(tài)。2 測量功能在動態(tài)測量狀態(tài)下測量應(yīng)變的平均值、最值和其頻率；在靜態(tài)測量狀態(tài)下僅測量其靜態(tài)應(yīng)變量。3 標(biāo)定功能在標(biāo)定狀態(tài)下，進行儀器的標(biāo)定，標(biāo)定完成后自動退出標(biāo)定狀態(tài)，進入測量狀態(tài)。4 通訊功能下位機通過串行方式與上位機通訊，將所測得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C作進一步處理。 系統(tǒng)的資源分配1 單片機I/O口分配單片機AT89C52有P0、PP2和P3四個8位輸入輸出接口，其中P0用于低8位地址線和8位數(shù)據(jù)線復(fù)用；P2作為高8位地址線；～；～；A/D轉(zhuǎn)換器AD574采用中斷方式采集靜態(tài)信號，占用外部中斷源0，由INT0輸入單片機；鍵盤中斷信號占用外部中斷源1，由INT1輸入單片機；利用TO輸入口測量頻率。2 外設(shè)端口地址分配外設(shè)端口地址主要有線譯碼和譯碼器譯碼兩種方式，其中線譯碼適合用于外設(shè)較少的系統(tǒng)。本系統(tǒng)要分配端口地址的只有兩個鎖存器（74LS373）和A/D轉(zhuǎn)換器(AD574)。因此我采用線譯碼。當(dāng)A8=1時，選通鎖存器1（橋路選擇、用于控制AD524增益、濾波器截止頻率）；A9=1時，選通鎖存器2（用于控制AD574）；A10=1時，選通AD574。單片機的主程序首先是自檢，若自檢結(jié)果為一切正常，則進入初始化子程序，接著開始信號采樣和數(shù)據(jù)處理并顯示。主程序程序流程圖如圖41所示。自檢自檢正常初始化顯示故障采樣數(shù)據(jù)處理結(jié)果顯示開始NY圖41 主程序流程圖單片機系統(tǒng)由于外部或內(nèi)部因數(shù)的影響，工作中可能會出現(xiàn)故障。為了使系統(tǒng)能可靠地工作，在本系統(tǒng)的設(shè)計中，設(shè)置了自檢功能。所謂自檢就是利用軟件及內(nèi)置的檢測電器對系統(tǒng)的主要部件自動進行故障檢測和故障定位。單片機系統(tǒng)的自檢主要有下面幾種方式。1開機自檢開機自檢是指在系統(tǒng)電源接通或復(fù)位之后進行的全面檢查。自檢中如果沒有發(fā)現(xiàn)問題，自動進入測量程序；如果發(fā)現(xiàn)問題，及時報警，以避免系統(tǒng)帶病工作。2周期性自檢周期性自檢是指在系統(tǒng)運行過程中間插入的自檢操作。自檢在系統(tǒng)的測量間歇進行，不會干擾系統(tǒng)的正常工作。一般情況下，除非遇到了故障，周期性自檢并不為操作者所覺察。3鍵控自檢鍵控自檢是指通過系統(tǒng)面板上的“自檢”按鈕進行的自檢操作。當(dāng)用戶對系統(tǒng)的可信度發(fā)生懷疑時，按此鍵就可以啟動一次自檢過程。自檢過程中，如果檢測到系統(tǒng)出現(xiàn)某些故障，則利用系統(tǒng)本身的LCD顯示模塊以文字的形式顯示故障點，操作人員根據(jù)系統(tǒng)手冊排除故障。本系統(tǒng)采用開機自檢和鍵控自檢這兩種自檢方式。本系統(tǒng)設(shè)計的自檢包括CPU、ROM、RAM和顯示模塊等部件，程序流程圖如圖42所示。開始CPU自檢ROM自檢RAM自檢顯示模塊自檢正常正常正常正常顯示自檢結(jié)果結(jié)束YNNNNYYY圖42 自檢程序流程圖1．CPU的自檢指令系統(tǒng)能否被正確執(zhí)行是診斷CPU中指令譯碼器是否有故障的基本方法。本系統(tǒng)設(shè)計編制了一段特殊程序。進行CPU自檢時，運行這段特殊程序，將執(zhí)行后的結(jié)果與預(yù)定的結(jié)果比較，如果不同，則證明CPU有問題。如果本段程序能夠正確執(zhí)行，基本可確定CPU沒問題。為了使測試的效果大些，本系統(tǒng)設(shè)計的這段特殊程序涉及到了盡可能多的指令。2．ROM的自檢在單片機系統(tǒng)中，ROM存放著系統(tǒng)的控制軟件，因此對ROM的檢測至關(guān)重要。由于ROM是只讀的，對其進行自檢只需判斷從ROM中讀出的數(shù)據(jù)是否正確即可。常用的自檢方法有多種，如“校驗和”法、單字節(jié)累加法、雙字節(jié)累加法等。本系統(tǒng)的ROM自檢采用單字節(jié)累加發(fā)。單字節(jié)累加法的思想是，將工作軟件存放在ROM的時候，求出程序存儲器所有地址單元的累加和，并存放在某一工作單元，在自檢時，將實際測得的累加和與存放在工作單元的累加和比較，如果兩者不符，就可以判斷ROM出錯。其程序流程圖如圖43所示。開始設(shè)置ROM初始地址累加和寄存器清零求累加和ROM地址加1加完所有單元取校驗碼與求得的累加和比較相同復(fù)檢標(biāo)志清零是否復(fù)檢設(shè)置復(fù)檢標(biāo)志設(shè)置出錯標(biāo)志位返回YYYNNNROM自檢(8K)部分代碼如下MOV DPTR,0000HLOOP:CLR AMOVC A,@A+DPTRADD A,R7MOV R7,AINC DPTRMOV A,DPHCJNE A,1FH,LOOPCLR AMOVC A,@A+DPTRCJNE A,07H,ERRNOPERR:……圖43 ROM單字節(jié)累加法自檢軟件流程圖3．RAM的自檢儀器中，RAM頻繁地發(fā)生著信息的傳輸，處于動態(tài)工作狀態(tài)，屬于故障率較高的單元。對于RAM的自檢，依據(jù)對原有存儲單元內(nèi)容是否破壞，分為破壞性檢測和非破壞性檢測兩類。（1）破壞性檢測破壞性檢測法的基本思想是，選擇一些特征字，分別對RAM的每一單元執(zhí)行先寫后讀的操作，如果讀出和寫入的內(nèi)容不同，說明RAM有故障。程序中采用“異或法”判斷讀出和寫入的內(nèi)容是否相同，即將RAM單元的內(nèi)容讀出并取反后與原碼進行異或運算，若運算結(jié)果為FFH，則表明RAM單元讀/寫功能正常，否則說明該單元有故障。通常在RAM檢測中，選擇的特征字為兩個0和1間隔的數(shù)據(jù)字節(jié)55H和AAH，這樣可以發(fā)現(xiàn)最易出現(xiàn)的相鄰位關(guān)系故障。破壞性檢測常用于開機自檢。本系統(tǒng)硬件設(shè)計中，沒有擴展外部數(shù)據(jù)存儲器，所以只要對AT89C52片內(nèi)的256字節(jié)的RAM作自檢即可。部分代碼如下：MOV R7,00HLOOP:MOV A,55HMOV @R7,AMOV A,@R7CJNE A,55H,ERRMOV A,0AAHMOV @R7,AMOV A,@R7CJNE A,0AAH,ERRINC R7MOV A,R7CJNE A,0FFH,LOOP（2）非破壞性檢測儀器實時檢測時，為了保護原有RAM單元中的內(nèi)容，應(yīng)采用非破壞性檢測，此時自檢程序采用反碼校驗法，它能夠可靠地校驗RAM中每一個單元乃至每一位，而且不破壞原有內(nèi)容。其原理如下：設(shè)某個單元原寫入內(nèi)容為：D=b7b6b5b4b3b2b1b0=10011000B由于某種因素的影響，這個單元的b2位發(fā)生固定“1”故障。當(dāng)從這個單元讀取數(shù)據(jù)時，由于出錯的影響，讀出的內(nèi)容為Dr=10011100B將讀出來的內(nèi)容Dr求反得：Dr’=01100011B，再將Dr’寫入該單元，再讀出可得：(Dr’)r=0110011B。將Dr與(Dr’)r異或后再取反，得： F=00000100B顯然字F中，出現(xiàn)“1”的位就是故障位，所以F為故障定位字。如果沒有出錯，則F=00000000B，此時可將單元內(nèi)容讀出并取反后寫入該單元，即可恢