【導讀】隨著計算機技術的飛速發(fā)展和普及，數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)也迅速得到應用。產品質量、降低成本提供信息手段。在科學研究中，應用數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可獲。泛，其經(jīng)濟效益和社會效益的影響也越來越大。在現(xiàn)代社會的生產活動以及人們的日常生活中，單片機有著廣泛的應用。單片機的應用領域由傳統(tǒng)的一般控制轉變?yōu)閺碗s的。它不僅涉及到傳統(tǒng)工業(yè)生產的控制處理，如溫度、壓力、流量、位移等，更延伸。到人們的日常學習和工作生活中。

　　

【正文】 )單元的第 1位 MIC_ENB設為 ‘ 1’ 以關閉 VMIC。 硬件 ADC的最高速率限定為 (Fosc/32/16)Hz，如果速率超過此值，當從P_ADC(讀 )($7014H)/ P_ADC_LINEIN_Data(讀 )($702CH)單元讀出數(shù)據(jù)時會發(fā)生錯誤。 P_ADC_Ctrl(寫 )($7015H)單元的第 5位 DAC_OUT，可用來選擇兩通道音頻DAC的最大輸出。最大輸出電流可為 2mA或是默認值 3mA。 DAC_OUT的設置可改變 DAC輸出的功率。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 22 圖 片內存儲器 SPCE061A的內存地址映像如圖 。芯片內的內存有 2K字的 SRAM（包括堆棧區(qū)）和 32K字閃存（ FLASH）。 RAM SPCE061A有 2K字的 SRAM(包括堆棧區(qū) )，其地址范圍從 0x0000到 0x07FF。前 64個字，即 0x0000～ 0x003F地址范圍內，可采 用 6位地址直接地址尋址方法，存取速度為 2個 CPU時鐘周期；其余范圍內 (0x0040～ 0x07FF)內存的存取速度則為 3個CPU時鐘周期 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 23 圖 SPECO61A內存印象表 閃存 Flash SPCE061A 是一個用閃存替代 mask ROM 的 MTP(multitimeprogrammable)芯片，閃存可以進行多次的擦除與寫入，可用來存儲程序與數(shù)據(jù)。 SPCE061A 具有32K 字 (32K16 位 )閃存容量，這 32K 字的內嵌閃存被劃分為 128 個頁，每個頁存儲容量為 256 個字。它們在 CPU 正常運行狀態(tài)下均可通過程序擦除或寫入。全部 32K 字閃存均可在 ICE 工作方式下被寫入或被擦除。為了安全起見，不對用戶開放整體擦除功能。 用戶必須通過向 P_Flash_Ctrl (寫 ) ($7555H)單元寫入 0xAAAA，來啟用閃存的存取功能。然后，向 P_Flash_Ctrl (寫 ) ($7555H)單元寫入 0x5511，來擦除頁的內容。寫入 0x5533，對閃存寫入。這些指令不能被任何其它的操作打斷，包括中斷、 ICE 的單步跟蹤動作。這是因為閃存控制器必須保證閃存處于寫入狀態(tài)。如果其它的操作打亂了這個順序，閃 存的狀態(tài)將發(fā)生改變，擦除頁和寫入的操作不能再繼續(xù)進行。 此外，為保證數(shù)據(jù)的正確寫入，用戶必須在寫入之前擦除頁的內容。頁大小為 0x100。第一頁地址范圍： 0x8000~0x80FF，最后一頁的地 址范圍：0xFF00~0xFFFF。 0xFC00~0xFFFF范圍內的地址由系統(tǒng)保留，用戶最好不要用本范圍內的地址。 在芯片上電后，閃存就處于讀取狀態(tài)，讀取的操作與 SRAM相同。 在對閃存寫入數(shù)據(jù)前，必須對閃存進行擦除操作。由于閃存采用分頁的數(shù)組結構，使得各個存儲頁可以被獨立地擦除。當用戶向閃存控制接口發(fā)出頁擦除 命令以后，只要向某個地址寫入任意的數(shù)據(jù)，對應到這個地址的的記憶頁就被擦除。要保證擦除操作的正確完成，必須考慮以下幾個參數(shù)： 1. 該閃存的內部分頁結構。 2. 每個頁分區(qū)的擦除時間。 閃存芯片的寫入操作是自動字節(jié)寫入， 既可以循序寫入，也可指定地址寫入。閃存的地址空間為 0x8000~0xFFFF，閃存控制接口的地址為 0x7555 。第一頁范圍是 [0x8000~0x80FF]，最后一頁范圍是 [0xFF00~0xFFFF]。 1. 擦除一頁的流程是：先對命令用戶接口地址 0x7555送出 0xAAAA，然后 再對命令用戶接口地址 0x7555送出 0x5511，再來對要擦除的記憶頁地址寫入任意數(shù)內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 24 據(jù)，約 20ms即可完成擦除操作，之后就可以再進行其它操作。例如擦除第 6頁[0x8500~0x85FF]流程如下：（ 1） 0x7555 ← 0xAAAA (2) 0x7555 ← 0x5511(3) 0x85XX← 0xXXXX (其中 X為任意值 )。 2. 寫入一個字的流程是：先對命令用戶接口地址 0x7555送出 0xAAAA，然后再對命令用戶接口地址 0x7555送出 0x5533，再來對要寫入字的地址寫入數(shù)據(jù)，約40us即可完成寫入操 作，之后就可以再進行其它操作。例如向 0x8000記憶地址寫入 0xffff流程如下：（ 1） 0x7555 ← 0xAAAA (2) 0x7555 ← 0x5533 (3) 0x8000← 0xFFFF 3. 連續(xù)寫入多個字的流程是：先對命令用戶接口地址 0x7555送出 0xAAAA，然后再對命令用戶接口地址 0x7555送出 0x5544，再給要連續(xù)寫入字的起始地址寫入字數(shù)據(jù)，約 40us即可完成 1個字的寫入操作。再對命令用戶接口地址 0x7555送出 0x5544，再對后續(xù)要寫入的字地址寫入字數(shù)據(jù)，等待 40us，循環(huán)操作即可 完成連續(xù)字的寫入。 RS232 接口電路 本系統(tǒng)的通訊部分 RS232 接口電路如圖 ，通訊接口采用標準的 232 接口電平，采用 HIN232 芯片作為電平轉換器件， RS232 接口電路可以提供串行通訊的傳輸距離。 圖 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 25 模塊接口說明 該 RS232 模塊中的兩個接口函數(shù)如下： 1. unsigned int F_UART_Read（ void） 功 能：用于讀一字節(jié)的串口數(shù)據(jù)，該函數(shù)具有讀串口超時處理功能。 參 數(shù)：無 返回值：返回值低 8bit 為有效 值 2. void F_UART_Write（ unsigned int uiData） 功 能：用于寫一字節(jié)數(shù)據(jù)到串口，該函數(shù)具有寫串口超時處理功能。 參 數(shù)：為要寫入串口的值，其低 8bit 為有效值。 返回值：無 PLL 鎖 相 環(huán) PLL鎖相環(huán)的作用是將系統(tǒng)提供的實時時鐘基頻 (32768Hz)進行倍頻，調整至、 、 、 。系統(tǒng)預設的 PLL振蕩頻率為 。 PLL的作用如圖 ： 圖 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 26 系統(tǒng)時鐘 32768Hz的實時時鐘經(jīng)過 PLL倍頻電路以后，產生系統(tǒng)時鐘頻率 Fosc， Fosc再經(jīng)過分頻得到 CPU時鐘頻率 (CPUCLK)，可通過設定 P_SystemClock(寫 )(7013H)單元來控制。預設的 Fosc、 CPUCLK分別為 Fosc/8。用戶可以通過對P_SystemClock單元編程完成對系統(tǒng)時鐘和 CPU時鐘頻率的定義。 此外， 32768Hz RTC振蕩器有兩種工作方式：強振模式和自動弱振模式。處于強振模式時， RTC振蕩器始終運行在高耗能的狀 態(tài)下。處于自動弱振模式時，系統(tǒng)在上電復位 (power on reset) 后的前 ，然后自動切換到弱振模式以降低功耗。 CPU被喚醒后預設的時鐘頻率為 Fosc/8，用戶可以根據(jù)需要調整該值。 在 SPCE061A內， P_SystemClock(寫 )(7013H)單元控制著系統(tǒng)時鐘和 CPU時鐘。第 0~2位用來改變 CPUCLK，若將第 0~2位設為 “111” 可以使 CPU時鐘停止工作，系統(tǒng)切換至低功耗的睡眠狀態(tài)；通過設置該單元的第 5~7位可以改變系統(tǒng)時鐘的頻率。此外，在睡眠狀態(tài)下，通過設置該單元的 第 4位可以開打或關閉 32768Hz實時時鐘。 顯示電路 本設計采用的顯示器件是 74LS164 和 7 位 LED 數(shù)碼管。 74LS164 是一個 8位的移位寄存器（串行輸入，并行輸出）當清除端（ CLEAR）為低電平時，輸出端（ QA— QH）均為低電平。串行輸入端（ A、 B）為可控數(shù)據(jù)，當 A、 B 任意一個為低電平時用數(shù)據(jù)寫入，在時鐘端（ CLOCK）上升沿作用下 Q0 為低電平；當 A、 B 有一個為高電平時另一個就允許輸入數(shù)據(jù)，并在 CLOCK 上升沿的作用下決定 Q0 的狀態(tài)。 引出端口號分別是： CLOCK—— 時鐘輸入端、 CLEAR— — 同步清除輸入端（低電平有效）、 A、 B—— 串行數(shù)據(jù)輸入端、 QA— QH—— 輸出端。 看門狗電路 Watch Dog是用來監(jiān)視系統(tǒng)的正常運作。當系統(tǒng)正常運行時，每隔一定的周內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 27 期就必須清除 Watch Dog計數(shù)器。如果在限定的時間內， Watch Dog計數(shù)器沒有被清除， CPU就會認為系統(tǒng)已經(jīng)無法正常工作，將會進行系統(tǒng)復位 (reset)。 SPCE061A的 Watch Dog的清除時間周期為 。因為 Watch Dog的溢出復位信號 Watch Dog Reset是由 4Hz時基信號經(jīng) 4分頻之后產生的， 即每 4個 4Hz時基信號 (1秒 )將會產生一個 Watch Dog Reset信號，如圖 。 SPCE061A分成兩種版本 : 有 Watch Dog功能，以及無 Watch Dog功能的版本。對于有 Watch Dog的版本， Watch Dog功能是上電時自動啟動，不能被關閉。因此用戶使用時，注意要在 ，進行清除 Watch Dog的操作。 圖 Dog的結構和信號時序 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 28 第四章 系統(tǒng)軟件設計 4． 1 程序結構說明 主程序中除數(shù)據(jù)采集相關子程序外還包括數(shù)據(jù)處理相關子程序、性 化子程序、儲子程序、 顯 示子程序。這樣就實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、和存儲的功能。 主程序設計 主程序（流程圖見圖 ）是程序的支撐，各個子程序通過被主程序的調用發(fā)揮其相應的功能和作用：端口初始化子程序是對 SPEC061A 的并行端口 IOA和 IOB 進行輸入、輸出控制；鍵盤掃描子程序為實現(xiàn)鍵盤控制提供了條件； A/D采樣、濾波子程序是系統(tǒng)功能實現(xiàn)的前提條件；線性化子程序提供的是可顯示的數(shù)據(jù)，它把一個無確定意義的數(shù)值變成一個具有物理意義的數(shù)值；存儲子程序把線性化得到的數(shù)據(jù)進行存儲，便于以后調用；顯 示子程序把系統(tǒng)要得到的物理量直觀的通過顯示屏顯示出來，以便了解當前的工藝參數(shù)的變化，對現(xiàn)場進行監(jiān)視。 開 始端 口 初 始 化鍵 盤 掃 描 子 程 序A /D 采 樣 、 濾 波 子 程 序線 性 化 子 程 序儲 存 子 程 序顯 示 子 程 序結 束 圖 主程序流程圖 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 29 鍵盤掃描子程序 該程序（流程圖見圖 ）是實現(xiàn)按鍵功能的必要條件，這里設置端口 IOA為輸入口，系統(tǒng)上電后，自動檢測 IOA 口是否有輸入，如果檢測到 IOA 0、 IOAIOA2 中有一個 鍵 按下的話，就進入相應的處理程序 。 鍵 盤 掃 描 字 程 序鍵 盤 掃 描有 鍵 按 下 嗎 ？K e y 1 K e y 2 K e y 3語 音 處 理 子 程 序f l a g = 1 ?啟 動 K E Y 3 鍵顯 示 通 道 號Y確 認 通 道N返 回f l a g = 1 ?通 道 號 循 環(huán) 顯 示YYNN圖 鍵盤掃描子程序流程圖 A/D 采樣、濾波子程序 SPCE061A 有 8 路可復用 10 位 ADC 通道，其中一路通道（ MIC_In）用于語音輸入，模擬信號經(jīng)過自動增益控制和放大器放大后進行 A/D 轉換。其余 7 路內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 30 通道（ Lin_In）和 IOA[0~6]管腳復用，可以直接通過引線（ IOA[0~6]）輸入，用于將輸入模擬信號（如電壓信號）轉換為數(shù)字信號。因為我們按鍵用到了 IOA0~2，那么我們的 A/D 通道只剩下 IOA3~6 這 4 個通道了，它們分別對應 7通道。流程圖見圖 。 A / D 采 樣 、 濾 波子 程 序寫 入 采 樣 通 道 號 c h采 樣 次 數(shù) i = 1啟 動 A / D 轉 化A / D 轉 換 完 了 嗎 ？轉 換 結 果 送 m 中m 右 移 6 位i = i + 1求 和 s u m = s u m + mi 5 ?m = s u m / 5返 回 m 的 值NYNY 圖 采樣濾波子程序流程圖 線性化子程序 [2] 線性化是實現(xiàn)數(shù)字量向物理量轉變的重要過程，通過線性化程序把無確定意義的數(shù)字量轉換為具有一定意義的物理量，為以后的顯示提供數(shù)據(jù)來源。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 31 在本設計中我們以熱電偶的線性化為例進行講解。 K 型熱電偶（線性化原理圖見圖 ）的測溫范圍為 0~1300186。C，對應的熱電勢為 ~，它們之間不是純線性的，而放大電路和模數(shù)轉化之間均是線性關系，所以在顯示過程中要對它進行線性化。 8 91 065723 4AB1 11 2 1 3 1 41 51 6108 02 4 24 7 67 0 78 6 71 1 2 11 3 0 0T / 176。 C1 6 03 2 23 9 95 5 37 7 69 4 91