【導(dǎo)讀】程變量的自動檢測儀表是自動化系統(tǒng)革命的關(guān)鍵。和溫度、壓力一樣，流量也是。生產(chǎn)過程中的重要變量。流量的精確測量在節(jié)能降耗、經(jīng)濟核算、自動控制等方。面有著廣泛的應(yīng)用。渦街流量計以其自身的一系列優(yōu)點己經(jīng)成為流量測量儀表家。庭中不可缺少的一員，在計量檢測中發(fā)揮著越來越大的作用。理來自壓力傳感器的微弱電壓信號，使之能夠滿足單片機對輸入信號的要求。統(tǒng)的智能化遠程控制提供條件。

　　

【正文】 容，常見的方法是用一個 電容和一個 電容 并聯(lián)。為保證采樣精度，最好將 MAX187 與單片機分開供電。 4 腳為參考端接一個 的電容，這是使用內(nèi)部 參考電壓方式。輸入模擬信號的電壓范圍為 0~，如模擬輸入電壓不在這個范圍要外加電路進行電壓范圍的變換。 圖 46 MAX187 與單片機連接圖 單片機硬件電路及周邊設(shè)計 單片機介紹 目前在市場常見的有 PHILIPS， SIEMENS， INTEL， ATMEL 等公司生產(chǎn)的 100多種型號的 80C51 系列單片機。這類單片機具有集成度高，性能價格比優(yōu)越的特點，在工業(yè)測量控制領(lǐng) 域內(nèi)獲得極為廣泛的應(yīng)用。 AT89C52 采用 Intel 內(nèi)核技術(shù)，結(jié)合 ATMEL 公司閃存技術(shù)制造，性能穩(wěn)定可靠， 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 在程序不太復(fù)雜的情況下，無需擴展外部存儲器，因此，對于追求輕巧靈便的產(chǎn)品而言，則顯得尤為重要。這也是在課題中采用此產(chǎn)品，而沒有采用 16 位或準 16 位單片機的一個主要原因。 AT89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，功能強大的 AT89C52 單片機 可以滿足 許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。 AT89C52 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口， 3 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ， 2 個全雙工串行通信口 ， 2 個讀寫口 。 AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 圖 47 AT89C52 引腳圖 主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。 RST（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負端。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義 。 主要功能特性： 1． 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） Flash ROM 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 2． 32 個雙向 I/O 口 3． 2568bit 內(nèi)部 RAM 4． 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 5．時鐘頻率 024MHz 6． 2 個串行中斷 7．可編程 UART 串行通道 8． 2 個外部中斷源 9．共 6 個中斷源 10． 2 個讀寫中斷口線 11． 3 級加密位 12．低功耗空閑和掉電模式 13．軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 液晶顯示電路設(shè)計 液晶作為一種顯示器件 ,以其特有的優(yōu)勢正廣泛應(yīng)用于測試儀器設(shè)備中。以往的測試控制儀器大都采用 LED 或筆段式液晶顯示屏進行參數(shù)設(shè)定和結(jié)果顯示 ,其顯示信息量少、形式單一、缺乏人機交互性 ,同時對操作人員要求較高。而液晶顯示器（ LCD） 具有功耗低、體積小、質(zhì)量輕、超薄和可編程驅(qū)動等其它顯示 器件 無法比擬的優(yōu)點 ,不僅可以 顯示數(shù)字、字符 ,還可以顯示各種圖形、曲線及漢字 ,并且可實現(xiàn)屏幕上下左右滾動、動畫、閃爍、文本特征顯示等功能 ,日益成為智能儀器儀表和測試設(shè)備的首選顯示器件 。 液晶顯示器按功能分為段位式 LCD、字符式 LCD和點陣式 LCD，前兩者只能顯示有限字符，而點陣式 LCD不僅能顯示字符，還可以顯示漢字及各種圖形，并且可實現(xiàn)屏幕的上下左右滾動顯示，反轉(zhuǎn)顯示以及顯示閃爍等功能，用途十分廣泛。本系統(tǒng)采用 MSCG19264型點陣式 LCD，實現(xiàn)電流信號數(shù)據(jù)的實時顯示。 MSCG19264型點陣式 LCD如圖 48所示。 MSCG19264的圖形 LCD為 TRULY公司生產(chǎn)的 19264單色模塊 M19264， 其接口為 8位并行總線方式 ， 顯示驅(qū)動控制電路由三片列驅(qū)動器 KS0108B和一片行驅(qū)動器KS0107B組成，屬行列驅(qū)動及控制合一的驅(qū)動電路，只需外接振蕩電路即可工作。MSCG19264液晶模塊與微處理器的接口共有 21個引腳： 1． DB0~DB7：數(shù)據(jù)總線。 2． CS1~CS3：芯片片選信號，低電平有效。 CS1=0，選左片； CS2=0，選中片；CS3=0，選右片。 3． RS：數(shù)據(jù) /指令選擇信號。 RS=1，表示出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線 上的是數(shù)據(jù)； RS=0，表示出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上的是指令或讀出的狀態(tài)。 4． R/W：讀 /寫選擇信號。 R/W=1，為讀選通； R/W=0，為寫選通。 5． E：讀 /寫使能信號。在 E下降沿，數(shù)據(jù)被鎖存 (寫入 )；在 E高電平期間，數(shù)據(jù)被讀出。 6． RES：復(fù)位信號，低電平有效。復(fù)位信號有效時，關(guān)閉液晶顯示，使顯示開 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 始行寄存器設(shè)置為 0地址。 RES可與 MPU相連，由 MPU控制；也可直 接 接 VCC， 使之不起作用。 7． Vdd、 Vss： 邏輯電源。 8． V0、 Vee： LCD驅(qū)動電源。 9． SLA、 SLK：背光燈電源。 圖 48 MSCG19264 電路圖 芯片監(jiān)控電路的設(shè)計 為防止單片機程序的跑飛或死機，電路硬件中加入了具有 “看門狗 ”功能的芯片MAX813L， MAX813L 是 MAXIM 公司推出的低成本微處理器監(jiān)控芯片，此芯片可監(jiān)控單片機的工作，在上電和掉電的情況下可輸出一個復(fù)位信號 RESET，同時具有“ 看門狗 ” 功能以監(jiān)視程序的運行。 MAX813L 的 DIP 引腳如圖 411 所示： 圖 49 MAX813L 的引腳 其各引腳功能及工作原理 ： 1．手動復(fù)位輸入端 (MR)： 當(dāng)該端輸入低電平保持 140ms 以上時， MAXS1L3 就輸出復(fù)位信號。該輸入端的最小輸入脈寬要求可以有效地消除開關(guān)的抖動。 MR 與 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 TTLC/MOS 兼容。 2．工作電源 (VCC)： 接 +SV 電源。 3．電源接地端 (GND)： 接 V0 參考電平。 4．電源故障輸入端 (PFI)： 當(dāng)該端輸入低于 時， 5 號引腳 PFO 輸出的信號由高電平變?yōu)榈碗娖健? 5．電源故障輸出端 (PFO)： 電源正常時，保持高電平，電源電壓變低或掉電時，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健? 6．看門狗信號輸入端 (WDI)： 程序正常運行時，必須在小于 的時間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)送一個脈沖信號，以清除芯片內(nèi)部的看門 狗定時器。若超過 該輸入端收不到脈沖信號，則內(nèi)部定時器溢出。 8 號引腳 WDO 由高電平變?yōu)榈碗娖健? 7．復(fù)位信號輸出端 (RST)： 上電時，自動產(chǎn)生 200ms 的復(fù)位脈沖 。手動復(fù)位端輸入低電平時，該端也產(chǎn)生復(fù)位信號輸出。 8．看門狗信號輸出端 (WDO)： 正常工作時輸出保持高電平，看門狗輸出時，該端輸出信號由高電平變?yōu)榈碗娖健? 圖 為 MAX813L 與單片機的連接。 MAX813L 的第 1 腳與第 8 腳相連 ， 第 7腳接單片機的復(fù)位腳 ， 第 6 腳與單片機的 相連。在軟件設(shè)計中， 不斷輸出脈沖信號，如果因某種原因 單片機進入死循環(huán)，則 無脈沖輸出。于是 后在 MAX813L 的第 8 腳輸出低電平，該低電平加到第 1 腳，使 MAX813L 產(chǎn)生復(fù)位輸出，使單片機有效復(fù)位，擺脫死循環(huán)的困境。另外，當(dāng)電源電壓低于門限值 時，MAX813L也產(chǎn)生復(fù)位輸出，使單片機處于復(fù)位狀態(tài)，不執(zhí)行任何指令，直至電源電壓恢復(fù)正常，可有效防止因電源電壓較低時單片機產(chǎn)生錯誤的動作。電源故障輸入PFI 通過一個電阻分壓器監(jiān)測未穩(wěn)壓的直流電源。當(dāng) PFI 低于 時，電源故障輸出腳第 5 腳 PFO 變低，可引起 AT89C52 中斷，進行電源故障處理，或?qū)⒅匾獢?shù)據(jù)保存下來。把分壓器接到未穩(wěn)壓的直流電源是為了更早地對電源故障告警。 圖 410 看門狗 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 通訊接口的設(shè)計 AT89C52 內(nèi)部有一個功能很強的全雙工串行口，該串行口有 4 種工作方式，波特率可用軟件設(shè)置，由片內(nèi)定時 /計數(shù)器產(chǎn)生，接收發(fā)送均可觸發(fā)中斷系統(tǒng)，使用方便。此串行口可用于數(shù)據(jù)的串行通訊 (單機和多機通訊 )。 RS232 是由美國電子工業(yè)協(xié)會 (EIA)正式公布的、在異步串行通訊中應(yīng)用最廣的標準總線。 RS232 標準接口采用負邏 輯 ： 5V~15V 表示 1， +5V~+15V 表示 0，使 0信號和 1 信號的電平差別增大，從而增強了抗干擾性。它適用于設(shè)備之間的通訊距離不大、傳送速率最大為 20K 波特率的應(yīng)用場合。 本設(shè)計采用 RS232 即可。 圖 411 RS232 接口 鍵盤接口的設(shè)計 鍵盤是單片機系統(tǒng)中進行人機對話的基本接口，是單片機系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入的重要方式。 按鍵電路考慮到設(shè)計的儀表主要用來測量流量，所以鍵盤并不需要很多按鍵。 在本采集系統(tǒng)中，單片機 3 個 I/O 口外接 3 個按鍵，可以實現(xiàn) 3 個鍵盤的輸入 ，即 3 三個鍵，最多可完成 8 種 任務(wù)。 其中，各個鍵的功能為： 1. 1 鍵為數(shù)據(jù)的位切換功能鍵。在選擇好要置的儀表參數(shù)后，其最高位開始閃爍，此時按 1 鍵，閃爍位將右移一位，此時配合 3 鍵調(diào)節(jié)該位大小。在閃爍位移至最 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 后一位后，再按 1 鍵，則最高位重新開始閃爍，依次循環(huán)。 2. 2 鍵為選擇功能鍵。按下 2 鍵，系統(tǒng)將進入置數(shù)狀態(tài)，每按 2 鍵一下儀表則在所有參數(shù)（例如：被測流體的密度、儀表 K 值等）間從頭到尾依次切換，至最末一個參數(shù)時再按 2 鍵則返回顯示瞬時流量。 3. 3 鍵為數(shù)值調(diào)整功能鍵。按下 3 鍵，就會使相應(yīng)的位的數(shù)加 1，如果該位已為9，則再次按下 3 鍵，其 數(shù)值將返回 0。 獨立式按鍵的接法是在單片機的 I/O 口上接一個按鍵，每個按鍵對應(yīng)單片機的一個輸入端口，按鍵的另一端接電源或者數(shù)字地。為了保證電平的有效性，按照圖 的接線方式，對每一路的按鍵都需要加一個上拉電阻。 圖 412 鍵盤接口 本章小結(jié) 本章對系統(tǒng)的單片機硬件電路及外圍電路的設(shè)計的介紹中，闡明了系統(tǒng)芯片的選型原因和芯片特點，并對單片機的外圍電路 ： A/D 轉(zhuǎn)換電路、傳感器信號調(diào)節(jié)器電路、LCD 顯示電路進行了詳細的介紹和分析，對單片機的外圍電路 ： 控制信號輸出電路 ，鍵盤接口電路 和通信接口 電路 進 行了 詳細的 介紹。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 第 5章 單片機系統(tǒng)軟件的設(shè)計 編譯環(huán)境概述 開發(fā)單片機應(yīng)用系統(tǒng)時，匯編語言是常用工具，它能直接操作硬件指令，執(zhí)行速度快，但其指令系統(tǒng)的固有格式受硬件結(jié)構(gòu)的限制很大，難于編寫與調(diào)試，同時可移植性也差。 C 語言是一種編譯型程序設(shè)計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并可以調(diào)用匯編語言的子程序。用 C 語言設(shè)計開發(fā)微控制器程序己成為一種必然的趨勢。C 語言提供了完備的規(guī)范化流程控制線結(jié)構(gòu)，對于大型程序可按功能分成若干模塊，程序直觀便于管理，對于像本文介紹的這樣比較復(fù)雜的系統(tǒng)采用 C 編程可以更容易實現(xiàn)。 主程序設(shè)計 系統(tǒng)上電后首先進行自檢，檢查各功能模塊電子器件是否正常工作，檢查完畢后進行各功能模塊初始化，掃描鍵盤， 有按鍵按下時執(zhí)行。 總體設(shè)計流程圖如圖 51 所示： 圖 51 總體設(shè)計流程圖 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 顯示程序設(shè)計 主程序中調(diào)用的顯示驅(qū)動程序流程圖如圖 5圖 53 所示： 圖 52 顯示驅(qū)動程序流程圖 3片 清 屏選 擇 顯 示 模 片液 晶 狀 態(tài) 忙寫 入 指 令 或 數(shù) 據(jù)結(jié) 束否 圖 53 顯示子程序流程圖 鍵盤程序設(shè)計 在使用單片機對鍵盤處理時，必須消除鍵盤抖動的影響。這里說的抖 動是鍵盤的起始地址設(shè)置 堆棧指針設(shè)置 初始化 MSCG19264 顯示程序調(diào)用 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 機械抖動，即當(dāng)按鍵處于臨界區(qū)時產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定現(xiàn)象，此過程持續(xù)時間為10~200ms。消除鍵盤抖動可以使用硬件去抖或軟件去抖方法。軟件去抖 是 采用的是延時的方法，避開按鍵的抖動部分時間。程序清單見附錄，程序流程圖如圖 54 所示： 開 始是 否 有 鍵 閉 合延 遲 去 抖是 否 有 鍵 閉 合掃 描 取 鍵 值閉 合 鍵 釋 放結(jié) 束NNN 圖 54 鍵盤程序流程圖 RS232 接口程序設(shè)計 在 PC 內(nèi)接有 PC16550（和 8250 兼容）串行接口