【導(dǎo)讀】程變量的自動(dòng)檢測(cè)儀表是自動(dòng)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(cè)量在節(jié)能降耗、經(jīng)濟(jì)核算、自動(dòng)控制等方。面有著廣泛的應(yīng)用。渦街流量計(jì)以其自身的一系列優(yōu)點(diǎn)己經(jīng)成為流量測(cè)量儀表家。庭中不可缺少的一員，在計(jì)量檢測(cè)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(hào)，使之能夠滿足單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)的要求。統(tǒng)的智能化遠(yuǎn)程控制提供條件。

　　

【正文】 容，常見的方法是用一個(gè) 電容和一個(gè) 電容 并聯(lián)。為保證采樣精度，最好將 MAX187 與單片機(jī)分開供電。 4 腳為參考端接一個(gè) 的電容，這是使用內(nèi)部 參考電壓方式。輸入模擬信號(hào)的電壓范圍為 0~，如模擬輸入電壓不在這個(gè)范圍要外加電路進(jìn)行電壓范圍的變換。 圖 46 MAX187 與單片機(jī)連接圖 單片機(jī)硬件電路及周邊設(shè)計(jì) 單片機(jī)介紹 目前在市場(chǎng)常見的有 PHILIPS， SIEMENS， INTEL， ATMEL 等公司生產(chǎn)的 100多種型號(hào)的 80C51 系列單片機(jī)。這類單片機(jī)具有集成度高，性能價(jià)格比優(yōu)越的特點(diǎn)，在工業(yè)測(cè)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(kuò)展外部存儲(chǔ)器，因此，對(duì)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(zhǔn) 16 位單片機(jī)的一個(gè)主要原因。 AT89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 AT89C52 單片機(jī) 可以滿足 許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。 AT89C52 有 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ， 2 個(gè)全雙工串行通信口 ， 2 個(gè)讀寫口 。 AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)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(fù)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(gè)雙向 I/O 口 3． 2568bit 內(nèi)部 RAM 4． 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 5．時(shí)鐘頻率 024MHz 6． 2 個(gè)串行中斷 7．可編程 UART 串行通道 8． 2 個(gè)外部中斷源 9．共 6 個(gè)中斷源 10． 2 個(gè)讀寫中斷口線 11． 3 級(jí)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(jì) 液晶作為一種顯示器件 ,以其特有的優(yōu)勢(shì)正廣泛應(yīng)用于測(cè)試儀器設(shè)備中。以往的測(cè)試控制儀器大都采用 LED 或筆段式液晶顯示屏進(jìn)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(jī)交互性 ,同時(shí)對(duì)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(dòng)等其它顯示 器件 無法比擬的優(yōu)點(diǎn) ,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(shí)現(xiàn)屏幕上下左右滾動(dòng)、動(dòng)畫、閃爍、文本特征顯示等功能 ,日益成為智能儀器儀表和測(cè)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(diǎn)陣式 LCD，前兩者只能顯示有限字符，而點(diǎn)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(shí)現(xiàn)屏幕的上下左右滾動(dòng)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(diǎn)陣式 LCD，實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示。 MSCG19264型點(diǎn)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(dòng)控制電路由三片列驅(qū)動(dòng)器 KS0108B和一片行驅(qū)動(dòng)器KS0107B組成，屬行列驅(qū)動(dòng)及控制合一的驅(qū)動(dòng)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(gè)引腳： 1． DB0~DB7：數(shù)據(jù)總線。 2． CS1~CS3：芯片片選信號(hào)，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(hào)。 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(hào)。 R/W=1，為讀選通； R/W=0，為寫選通。 5． E：讀 /寫使能信號(hào)。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(hào)，低電平有效。復(fù)位信號(hào)有效時(shí)，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(dòng)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(jì) 為防止單片機(jī)程序的跑飛或死機(jī)，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(jī)的工作，在上電和掉電的情況下可輸出一個(gè)復(fù)位信號(hào) RESET，同時(shí)具有“ 看門狗 ” 功能以監(jiān)視程序的運(yùn)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(dòng)復(fù)位輸入端 (MR)： 當(dāng)該端輸入低電平保持 140ms 以上時(shí)， MAXS1L3 就輸出復(fù)位信號(hào)。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(dòng)。 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(shí)， 5 號(hào)引腳 PFO 輸出的信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖健? 5．電源故障輸出端 (PFO)： 電源正常時(shí)，保持高電平，電源電壓變低或掉電時(shí)，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健? 6．看門狗信號(hào)輸入端 (WDI)： 程序正常運(yùn)行時(shí)，必須在小于 的時(shí)間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)，以清除芯片內(nèi)部的看門 狗定時(shí)器。若超過 該輸入端收不到脈沖信號(hào)，則內(nèi)部定時(shí)器溢出。 8 號(hào)引腳 WDO 由高電平變?yōu)榈碗娖健? 7．復(fù)位信號(hào)輸出端 (RST)： 上電時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生 200ms 的復(fù)位脈沖 。手動(dòng)復(fù)位端輸入低電平時(shí)，該端也產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)輸出。 8．看門狗信號(hào)輸出端 (WDO)： 正常工作時(shí)輸出保持高電平，看門狗輸出時(shí)，該端輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖健? 圖 為 MAX813L 與單片機(jī)的連接。 MAX813L 的第 1 腳與第 8 腳相連 ， 第 7腳接單片機(jī)的復(fù)位腳 ， 第 6 腳與單片機(jī)的 相連。在軟件設(shè)計(jì)中， 不斷輸出脈沖信號(hào)，如果因某種原因 單片機(jī)進(jìn)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(jī)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(shí)，MAX813L也產(chǎn)生復(fù)位輸出，使單片機(jī)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(shí)單片機(jī)產(chǎn)生錯(cuò)誤的動(dòng)作。電源故障輸入PFI 通過一個(gè)電阻分壓器監(jiān)測(cè)未穩(wěn)壓的直流電源。當(dāng) PFI 低于 時(shí)，電源故障輸出腳第 5 腳 PFO 變低，可引起 AT89C52 中斷，進(jìn)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(duì)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(jì) AT89C52 內(nèi)部有一個(gè)功能很強(qiáng)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(shí) /計(jì)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(jī)和多機(jī)通訊 )。 RS232 是由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì) (EIA)正式公布的、在異步串行通訊中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)總線。 RS232 標(biāo)準(zhǔn)接口采用負(fù)邏 輯 ： 5V~15V 表示 1， +5V~+15V 表示 0，使 0信號(hào)和 1 信號(hào)的電平差別增大，從而增強(qiáng)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(chǎng)合。 本設(shè)計(jì)采用 RS232 即可。 圖 411 RS232 接口 鍵盤接口的設(shè)計(jì) 鍵盤是單片機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行人機(jī)對(duì)話的基本接口，是單片機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入的重要方式。 按鍵電路考慮到設(shè)計(jì)的儀表主要用來測(cè)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(jī) 3 個(gè) I/O 口外接 3 個(gè)按鍵，可以實(shí)現(xiàn) 3 個(gè)鍵盤的輸入 ，即 3 三個(gè)鍵，最多可完成 8 種 任務(wù)。 其中，各個(gè)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(shí)按 1 鍵，閃爍位將右移一位，此時(shí)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(jìn)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(cè)流體的密度、儀表 K 值等）間從頭到尾依次切換，至最末一個(gè)參數(shù)時(shí)再按 2 鍵則返回顯示瞬時(shí)流量。 3. 3 鍵為數(shù)值調(diào)整功能鍵。按下 3 鍵，就會(huì)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(dú)立式按鍵的接法是在單片機(jī)的 I/O 口上接一個(gè)按鍵，每個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)單片機(jī)的一個(gè)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?qǐng)D 的接線方式，對(duì)每一路的按鍵都需要加一個(gè)上拉電阻。 圖 412 鍵盤接口 本章小結(jié) 本章對(duì)系統(tǒng)的單片機(jī)硬件電路及外圍電路的設(shè)計(jì)的介紹中，闡明了系統(tǒng)芯片的選型原因和芯片特點(diǎn)，并對(duì)單片機(jī)的外圍電路 ： A/D 轉(zhuǎn)換電路、傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器電路、LCD 顯示電路進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和分析，對(duì)單片機(jī)的外圍電路 ： 控制信號(hào)輸出電路 ，鍵盤接口電路 和通信接口 電路 進(jìn) 行了 詳細(xì)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(jī)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 編譯環(huán)境概述 開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，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(shí)可移植性也差。 C 語言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語言，它兼顧了多種高級(jí)語言的特點(diǎn)，并可以調(diào)用匯編語言的子程序。用 C 語言設(shè)計(jì)開發(fā)微控制器程序己成為一種必然的趨勢(shì)。C 語言提供了完備的規(guī)范化流程控制線結(jié)構(gòu)，對(duì)于大型程序可按功能分成若干模塊，程序直觀便于管理，對(duì)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(shí)現(xiàn)。 主程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)上電后首先進(jìn)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(jìn)行各功能模塊初始化，掃描鍵盤， 有按鍵按下時(shí)執(zhí)行。 總體設(shè)計(jì)流程圖如圖 51 所示： 圖 51 總體設(shè)計(jì)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(jì) 主程序中調(diào)用的顯示驅(qū)動(dòng)程序流程圖如圖 5圖 53 所示： 圖 52 顯示驅(qū)動(dòng)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(jì) 在使用單片機(jī)對(duì)鍵盤處理時(shí)，必須消除鍵盤抖動(dòng)的影響。這里說的抖 動(dòng)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(jī)械抖動(dòng)，即當(dāng)按鍵處于臨界區(qū)時(shí)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定現(xiàn)象，此過程持續(xù)時(shí)間為10~200ms。消除鍵盤抖動(dòng)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(shí)的方法，避開按鍵的抖動(dòng)部分時(shí)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(jì) 在 PC 內(nèi)接有 PC16550（和 8250 兼容）串行接口