【正文】 這次硬件設(shè)計(jì)的 成功 首先要感謝謝 程立敏老師的精心指導(dǎo)和耐心幫助，在工作繁忙之際仍然悉心的講解；其次，本次硬件設(shè)計(jì)還要?dú)w功于全組組員 的共同努力，沒(méi)有大家的齊心協(xié)力設(shè)計(jì)任務(wù)就不能 順利地 完成。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本文所采用的原理和方法與測(cè)試結(jié)果是正確的。當(dāng) DIP 開(kāi)關(guān)處于關(guān)閉時(shí)，開(kāi)關(guān)量顯示為紅色圓點(diǎn)，相應(yīng)的“ DX”為“ 0”，當(dāng) DIP 開(kāi)關(guān)中有開(kāi)啟時(shí)，則開(kāi)關(guān)量對(duì)應(yīng)位顯示綠色圓點(diǎn)，相應(yīng)的“ DX”為“ 1”。 圖 42 偉福仿真器外形示意圖 圖 43 串行電纜內(nèi)部連接 吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 程序流程圖 本次硬件設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集程序框圖如圖 43 所示： 開(kāi) 始看 門(mén) 狗 初 始 化調(diào) 用 數(shù) 據(jù) 采 集子 程 序調(diào) 用 發(fā) 送 子 程序調(diào) 用 數(shù) 據(jù) 采 集子 程 序定 義 頭 文 件定 義 單 片 機(jī) 引 腳程 序 運(yùn) 行 環(huán) 境看 門(mén) 狗 中 斷 圖 43 利用仿真進(jìn)行上位機(jī)程序調(diào)試 圖 44 基于 RS232 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 連接好串口后打開(kāi)軟件，向單片機(jī)中下載程序，然后點(diǎn)擊“連接”按鈕。對(duì)于一些只有 USB 口而沒(méi)有串口的計(jì)算機(jī)，可以使用 USB轉(zhuǎn)串口電纜將 USB 轉(zhuǎn)成串行口。當(dāng)用戶板功耗不大時(shí)，可以短接 5V 電源輸出跳線，由仿真器供電給用戶板，一般情況下請(qǐng)不要短接此跳線。 基于 RS232 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 仿真頭 POD8X5XP 仿真頭為 POD8X5X 改進(jìn)型。 另外，還需檢驗(yàn)硬件作品是否可以完成對(duì) 8 個(gè)模擬量、 8 個(gè)開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，若以上調(diào)試皆正確，則 可以上交硬件作品?？傊?，盡量讓整個(gè)硬件作品看起來(lái)美觀、簡(jiǎn)單。該反向放大器可以為片內(nèi)振蕩器。當(dāng)開(kāi)關(guān)為閉合狀態(tài)時(shí)，把低電平傳個(gè)單片機(jī)，再通過(guò)串口把信號(hào)傳給上位機(jī)，通過(guò)上位機(jī)軟件顯示開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。只有當(dāng) INH=0 時(shí)，三位二進(jìn)制信號(hào)才可以選通 8 通道中的一個(gè)通道，連接該輸入端至輸出。幅值為 ～ 20V 的數(shù)字信號(hào)可控制峰值至 20V的模擬信號(hào)。直到第 11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“ 0”、“ 0”時(shí)，將 CH0 作為正輸入端 IN+， CH1 作為負(fù)輸入端 IN進(jìn)行輸入。此時(shí)芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK 輸入時(shí)鐘脈沖， DO/DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇數(shù)據(jù)信號(hào)。 C； 單片機(jī)對(duì) ADC0832 的控制原理 正常情況下 ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4 條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、 CLK、 DO、 DI。 ADC0832 的特點(diǎn) ADC0832 具有以下特點(diǎn)： 基于 RS232 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 8 位分辨率； 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； 5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 0~5V 之間； 工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32μ S； 一般功耗僅為 15mW； 8P、 14P— DIP（雙列直插）、 PICC 多種封裝； 商用級(jí)芯片溫寬為 0176。 DI—— 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入： 選擇通道控制。學(xué)習(xí)并使用 ADC0832 可是使我們了解 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機(jī)技術(shù)水平的提高。 最大直接傳輸距離說(shuō)明： RS232C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若不使用 MODEM，在碼元畸變小于4%的情況下， DTE 和 DCE 之間最大傳輸距離為 15m（ 50 英尺）。它只提供異步通信的 9 個(gè)信號(hào)。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路 芯片 。對(duì)于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯 “1”（傳號(hào)）的電平低于 3V，邏輯 “0”（空號(hào)）的電平高于 +3V；對(duì)于控制信號(hào)；接通狀態(tài)（ ON）即信號(hào)有效的電平高于 +3V，斷開(kāi)狀態(tài)（ OFF）即信號(hào)無(wú)效的電平 低于 3V，也就是當(dāng)傳輸電平的 絕對(duì)值 大于 3V 時(shí)，電路可以有效地檢查出來(lái)，介于 3～ +3V 之間的電壓無(wú)意義，低于 15V 或高于 +15V 的電壓也認(rèn)為無(wú)意義，因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證電平在 177。 ALE/PROG —— 地址鎖定控制信號(hào)：在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)， ALE 用于控制把 P0 口的輸出低 8位地址送鎖 器存起 來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。 RST：復(fù)位信號(hào)。 P1 口只能做 I/O使用，其內(nèi)部有上拉電阻 P2 口有兩個(gè)功能： （ 1） 擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線使用； （ 2） 做一般 I/O 使用，其內(nèi)部有上拉電阻。 SST89E516RD 最大特點(diǎn)是具有在線調(diào)試和在線下載功能，為工程開(kāi)發(fā)中的調(diào)試提供了最大方便。進(jìn)行串行通訊時(shí)要滿足一定的條件，計(jì)算機(jī)的串口是 RS232 電平的，而單片機(jī)的串口 是 TTL 電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，采用專用芯片 MAX232 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個(gè)三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡(jiǎn)單可靠。 MAX232 的優(yōu)點(diǎn)是： 一片芯片可以完成發(fā)送轉(zhuǎn)換和接收轉(zhuǎn)換的雙重功能。 15 腳 DNG、 16 腳 VCC（ +5v） MAX232 工作原理 Max232 產(chǎn)品是一款兼容 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的芯片。 其中 13腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11腳（ T1IN）、 14腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。 30V 的輸入。這兩個(gè) 非易失性位通過(guò) WRSR指令進(jìn)行編程。 塊鎖定位 BL0 和 BL1用于設(shè)置塊保護(hù)的層次。這一位可以用 RDSR 指令讀出，當(dāng)讀出這一位是“ 1”則表示內(nèi)部正在進(jìn)行寫(xiě)操 作，如果是“ 0”表示沒(méi)有進(jìn)行寫(xiě)操作。它們都是通過(guò) SPI 總線寫(xiě)入芯片的 ,所以指令、地址數(shù)據(jù)都是 MSB 先寫(xiě)。當(dāng) CS 變低以后 , SI 線上的輸入數(shù)據(jù)在 SCK 的第一個(gè)上升沿時(shí)被鎖存。 看門(mén)狗電路 看門(mén)狗定時(shí)器的作用是通過(guò)監(jiān)視 WDI 輸入來(lái)監(jiān)視微處理器是否激活。當(dāng) VCC 超過(guò)器件的 Vtrip 門(mén)限值時(shí) ,電路將在 200ms（典型）延時(shí)后釋放 RESET 以允許系統(tǒng)開(kāi)始工作。 VSS—— 接地端。當(dāng) WP 引腳為高電平時(shí) ,所有的功能都正常。 SI —— 串行數(shù)據(jù)輸入引腳：所有的操作碼、字節(jié)地址和數(shù)據(jù)從 SI腳寫(xiě)入 ,在時(shí)鐘的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被鎖定。 X4051 看門(mén)狗電路 X5045 具有上電復(fù)位、看門(mén)狗定時(shí)器、電源電壓監(jiān)控和 512 字節(jié)的塊鎖串行 E2 PROM 存儲(chǔ)器四種常用功能，為 SPI 總線 、雙列直插 DIP8 封裝， 引腳 如圖 21 所示： 圖 21 X4051 引腳說(shuō)明 CS —— 片選引腳 ：當(dāng) CS 芯片使能信號(hào) ,當(dāng)其為高電平時(shí) ,芯片不被選擇 , SO 腳為高阻態(tài) ,除非一個(gè)內(nèi)部的寫(xiě)操作正在進(jìn)行 ,否則芯片處于待機(jī)模式 。 數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了模塊化的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了單片機(jī) 8051 來(lái)實(shí)現(xiàn)，硬件部分是以單片機(jī)為核心，還包括 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，顯示模塊，和串行接口部分。 同時(shí)，還要對(duì)某一檢測(cè)點(diǎn)任意參數(shù)能夠進(jìn)行隨機(jī)查詢，將其在某一時(shí)間段內(nèi)檢測(cè)到的數(shù)據(jù) 經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換提取出來(lái)，以便進(jìn)行比較，做出策略。 17 第 5 章 結(jié)論 15 仿真軟件說(shuō)明 14 焊接硬件作品 12 時(shí)鐘電路 12 開(kāi)關(guān)量電路 11 CD4051 的引腳說(shuō)明 8 串口電氣特性 7 RS232 串口 6 單片機(jī) 8051 引腳說(shuō)明 5 MAX232 特性 3 X4051 狀態(tài)寄存器 ~ 五、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及學(xué)生成績(jī) 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) : 年 月 日 成績(jī) 指導(dǎo)教師 (簽字 ): 基于 RS232 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) II 目 錄 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 三、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn) 模擬量以及開(kāi)關(guān)量的采集 。 使硬件電路調(diào)試后 具有以下基本功能： 實(shí)現(xiàn)由 CD4051 和 ADC8032組成的模擬量電路對(duì) 8 個(gè)模擬量的實(shí)時(shí)采集 ； 實(shí)現(xiàn)由 DIP8 為撥碼開(kāi)關(guān)和 LED 發(fā)光二級(jí)管組成的 開(kāi)關(guān)量電路對(duì) 8 個(gè)開(kāi)關(guān)量的實(shí)時(shí)采集 ； 四、設(shè)計(jì)時(shí)間及進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)時(shí)間共三周 （ ～ ） ,具體安排如下表： 周安排 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 設(shè)計(jì)時(shí)間 第一周 了解各電路中 、以及各 器件的 作用和工作原理，進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)。 2 X4051 看門(mén)狗電路 4 MAX232 轉(zhuǎn)換芯片 6 單片機(jī) 8051 特點(diǎn) 9 ADC0832 A/D 轉(zhuǎn)換器 11