【正文】 山東科技大學(xué)課程設(shè)計 26 開 始時 鐘 信 號 S C L 置 低傳 送 數(shù) 據(jù) 左 移 一 位將 此 位 送 到 數(shù) 據(jù) 線 上時 鐘 信 號 置 高8 位 送 完 否 ？一 個 應(yīng) 答 信 號 的 周 期結(jié) 束NY 開 始總 線 初 始 化 ，初 始 化 地 址 指 針異 常 電 壓 值 送 給 變 量 a標(biāo) 志 位 是 否 有 效 ？清 除 標(biāo) 志 位 ， 調(diào) 用A T 2 4。 } 作為存儲芯片最重要的是對其進行寫操作，下面將給出 CI2 總線 發(fā)送一個字節(jié) 的流程圖 如圖 47 所示 。 sda=0。 scl=1。 void start() //啟動信號 { sda=1。下面以啟動信號為例進行介紹。 CI2 總線模擬時序圖山東科技大學(xué)課程設(shè)計 25 如圖 46 所示 。 AT24C02 芯片的優(yōu)點： 采用 CI2 總線標(biāo)準(zhǔn)，串行操作 ，可以簡化硬件電路；同時具有很好的掉電保護功能。 山東科技大學(xué)課程設(shè)計 24 開 始初 始 化 設(shè) 置讀 取 A D 轉(zhuǎn) 換 模 塊 處 理 結(jié)果 ， 得 到 實 際 電 壓 值分 離 出 十 位 、 個 位 和 十分 位 ， 送 給 1 6 0 2 液 晶具 體 位 置 顯 示調(diào) 用 寫 命 令 函 數(shù) ， 定 位第 一 行 顯 示 的 數(shù) 據(jù) 指 針調(diào) 用 寫 數(shù) 據(jù) 函 數(shù) ， 進 行第 一 行 數(shù) 據(jù) 顯 示調(diào) 用 寫 命 令 函 數(shù) ， 定 位第 二 行 顯 示 的 數(shù) 據(jù) 指 針調(diào) 用 寫 數(shù) 據(jù) 函 數(shù) ， 進 行第 二 行 數(shù) 據(jù) 顯 示移 屏 顯 示結(jié) 束 圖 45 電壓顯示流程圖 數(shù)據(jù)存儲模塊 在對蓄電池充放電控制過程中，會出現(xiàn)電壓值過高或過低的異常情況，很有必要對其進行存儲，作為以后分析 優(yōu)化 使用；同時我們可以按一定周期間隔性的對蓄電池電壓進行采集，然后求取電壓的平均值， 通過分析每天的平均值情況，可以大致了解蓄電池的充電情況，這對以后優(yōu)化充放電很有用。本設(shè)計采用 C51 庫中自帶的延時函數(shù) _nop_（）（延時一個機器周期的意思）來實現(xiàn)簡短延時 。 （ 4） 給使能端 E 一個高脈沖將數(shù)據(jù)送入到液晶控制器，完成寫操作。 （ 2） 讀 /寫控制端設(shè)置為寫模式，即低電平。 圖 44 1602 液晶寫操作時序圖 分析時序圖可知，對 1602 液晶進行寫操作的流程如下： （ 1） 通過 RS 確定是寫數(shù)據(jù)還是寫操作，寫命令包括使液晶的 光標(biāo)顯示 /不顯示、光標(biāo)是否閃爍、需 /不需要移屏、在液晶的什么位置顯示，等等。//顯示清零，數(shù)據(jù)指針清零 了解液晶 1602 的基本操作時序，讀懂其操作時序圖，是對其讀寫 操作 的 關(guān)鍵。//設(shè)置開顯示，不顯示光標(biāo) write_(0x06)。 write_(0x38)。 液晶 1602 的初始化，是讓其正確顯示的前提，其初始化通常如下： EN=0。液晶 1602 通常用并行操作，作為一款顯示芯片，為了使其能夠正常的工作，首先必須對其進行初始化 ，然后按照其時序圖進行正確操作，才能夠得到滿意的顯示效果，這就是軟件設(shè)計中顯示模塊的任務(wù)。軟件設(shè)計中 AD 轉(zhuǎn)換模塊的流程圖 如圖 43 所示。按照 ADC0804 芯片的時序圖 ，此模塊通過對其進行啟動和讀取操作，主要來完成對蓄電池電壓的采集轉(zhuǎn)換，并對結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理，送給后面的顯示模塊予以顯示。 反之，若 RD 為高電平， 三態(tài)門處于高阻狀態(tài) ，數(shù)據(jù)被鎖存 。 圖 42 ADC804 時序圖 如圖， 當(dāng) CS 與 WR 同時 置低， 為低電平 時， A/D 轉(zhuǎn)換器被啟動 ，且 在 WR 上升沿后，經(jīng)過 約 100 uS 后， 模數(shù)完成轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器，同時， INTR 自動變?yōu)榈碗娖?，表示本次轉(zhuǎn)換已結(jié)束。 山東科技大學(xué)課程設(shè)計 21 電壓采集轉(zhuǎn)換模塊 為了更好理解模數(shù)轉(zhuǎn)換器的對蓄電池電壓采集轉(zhuǎn)換過程，下面 首先 對 ADC0804 的啟動和讀取時序圖予以介紹。 開 始初 始 化主 函 數(shù) 和 子 函 數(shù)蓄 電 池 電 壓采 集 轉(zhuǎn) 換V b a t 0V b a t 1 4 . 5 V蓄 電 池 反 接關(guān) 閉 充 放 電 電 路停 止 充 電關(guān) 斷 負 載P W M 浮 充 充 電直 充 充 電NYYYYNNNN關(guān) 斷 負 載開 啟 充 電結(jié) 束NV b a t 1 2 VV b a t 1 0 . 8 V 圖 41 系統(tǒng) 主程序流程圖 系統(tǒng) 主程序是整個 電壓 測控系統(tǒng)中最重要的程序，是一個順序執(zhí)行的無限循環(huán)程序。 包括以下幾部分： 系統(tǒng) 主程序設(shè)計， 電壓采集轉(zhuǎn)換模塊， 顯示模塊 和異常數(shù)據(jù)存儲模塊 。既便于調(diào)試，連接，又便于移植、修改。 CAP 1+1RRIN28CAP6CAP 25CAP 13CAP +2CAP 2+4RTOUT27ROUT29TIN210TIN111ROUT112RRIN113RTOUT114GND15VCC16U6MAX232C12CapC11CapC14CapC13CapVCC(+5v)TXDRXD162738495J1DB9C10Cap 圖 315 串口通信電路 本章對充放電控制器的原理以及具體的硬件實現(xiàn)電路進行了詳細的介紹，并對電路中使用到的芯片也予以描述，使讀者通過閱讀可以清晰的明白控 制器的設(shè)計思 路和實現(xiàn)過程。 設(shè)計中 T1IN 連接 CMOS 電平的單片機的串行發(fā)送端； T1OUT 連接電腦的 RS232C串口的接收端 PCRXD；同理， R1IN 連接電腦的 RS232C 串口的發(fā)送端 PCTXD； R1OUT連接 CMOS 電平的單片機的串行接收端。 15 腳 GND、 16 腳 VCC（ +5v） 圖 314 MAX232 的引腳圖 按照串行通信原理， 根據(jù) RS232 串口協(xié)議和 MAX 232 芯片的引腳功能，結(jié)合STC89C52 單片機串行中斷方式 ，本設(shè)計采用串口方 式 1（ 10 位數(shù)據(jù)的異步通信 ） 來構(gòu)建山東科技大學(xué)課程設(shè)計 19 串口通信電路。 TTL/CMOS 電平從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 電平從 T1OUT、 T2OUT 送到電腦DB9插頭； DB9插頭的 RS232數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從 R1OUT、R2OUT 輸出。 其中 13 腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。其引腳圖如圖 314 所示。 其 主要特點： （ 1） 符合所有的 RS232C 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （ 2） 只需要單一 +5V 電源供電 （ 3） 片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生 +10V 和 10V 電壓 V+、V （ 4） 功耗低，典型供電電流 5mA （ 5） 內(nèi)部集成 2 個 RS232C 驅(qū)動器 （ 6） 內(nèi)部集成兩個 RS232C 接收器 （ 7） 高集成度，片外最低只需 4 個電容即可工 作。而且系統(tǒng)采用易于實現(xiàn)的異WP 寫保護 Vcc 電源端， +～ 工作電壓 GND 地 山東科技大學(xué)課程設(shè)計 18 步串行通信方式，用最簡單也最實用的奇偶校驗作 為串行通信錯誤校驗方式。 本設(shè)計中加入串行通信電路的目的 主要有三個：一是方便給單片機下載程序；二是使控制器具有遠程通信或遠程監(jiān)控的功能；三是將控制器每天采集到數(shù)據(jù)的極限值和發(fā)生異常狀態(tài)時的數(shù)據(jù)記錄下來， 供 用戶查看。 通信有并行和串行兩種方式。 WP7A11A22A33GND4SDA5VCC8SCLK624C02SDASCKVCC 圖 313 數(shù)據(jù)存儲電路 串口通信電路 隨著單片機系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和計算機網(wǎng)路技術(shù)的普及，單片機的通信功能愈來愈顯得重要。所有接到 I2C 總線設(shè)備上的串行數(shù)據(jù) SDA 都接到總線的 SDA 上，各設(shè)備的時鐘線 SCL 接到總線的 SCL 上。 為了更好的使用 AT24C02，首先來介紹其 各 個 引腳功能 ， 如表 33 所示 。 AT24C02 內(nèi)部 有一個 8 字節(jié) 頁寫 入數(shù)據(jù) 緩沖器。 AT24C02 可有效解決掉電數(shù)據(jù)保存問題，可對所存在數(shù)據(jù)保存 100 年，并可多次擦寫，擦寫次數(shù)可達 10 萬次以上。若采用普通存儲器，在掉電時需要備用電池供電，并需要在硬件上增加掉電檢測電路，但存在電池不可靠及擴展芯片占用單片機過多口線的缺點。數(shù)據(jù)輸入端 D0D7 接單片機的 P0 口用于 電壓 數(shù)據(jù)的傳送。 EN 使能端接單片機的 引腳，用來實現(xiàn)片選； RS 接單片機 引腳，進行數(shù)據(jù)和命令選擇； R/W 接單片機 引腳，進行讀寫控制； 為防止直接加 5V 電壓燒壞背光燈，在 15 腳串接一個 10 的電阻用于限流。 表 32 1602 引腳功能表 引腳 符 號 名 稱 功 能 1 Vss 接地 0V 2 VDD 電路電源 5V177。 表 31 1602 的主要技術(shù)參數(shù) 顯示容量 16? 2 個字符 芯片工作電壓 ~ 工作電流 （ ） 模塊最佳工作電壓 字符尺寸 ? （ W? H） mm 顯然， 1602 液晶可 以滿足要求，接下來介紹其各個引腳的功能，為后面設(shè)計電壓顯示電路做準(zhǔn)備。在使用 1602 之前，我們首先查閱其使用手冊，對其進行一定的了解。 山東科技大學(xué)課程設(shè)計 15 LCD 顯示電路 液晶具有體積小、功耗低，顯示清晰的優(yōu)點，所以比較適合作顯示 使用 。單片機 的 引腳，用來實現(xiàn)片選； RD、 WR 分別接單片機的 和 引腳，進行讀寫控制； CLK、 CLKR、 GND 之間用電阻和電容構(gòu)成 RC 振蕩電路，用來給 ADC0804 提供工作所需的脈沖。由分壓公式得出采集的電壓為 ADIN，當(dāng)蓄電池充 滿電時電壓大概為 ，計算出采集到的電壓為 ，符合 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的ADC0804 的輸入值。 輸入單端 正電壓時 , VIN()接地 :而差動輸入時 , 直接加入 VIN(+) VIN(). AGND,DGND—— 模擬信號以及數(shù)字信號的接地 . VREF/2— 參考電平輸入，決定量化單位。 圖 39 ADC0804 引腳圖 CLK IN— 時鐘信號輸入端 CLK R： 內(nèi)部時鐘發(fā)生器的外接電阻端 ， 與 CLK 配合 可有芯片自身產(chǎn)生時鐘脈沖，其振蕩頻率為 1/（ ） INTR — 中斷請求信號輸出 ,端， 低地平動作 .，表明本次轉(zhuǎn)換已完成。 RD為 1 時， DB0~DB7 處理高阻抗： RD 為 0 時，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)才會輸出。 山東科技大學(xué)課程設(shè)計 13 ADC0804 引腳 圖如圖 39 所示，其各個引腳的 功能 ： CS — 芯片片選信號輸入端，低 電平有效，一旦 CS 有效，表明 A/D 轉(zhuǎn)換器別選中，可啟動工作。 ADC0804 就是這類集成 A/D 轉(zhuǎn)換器。 ADC0804 的簡介 AD 轉(zhuǎn)換就是模數(shù)轉(zhuǎn)換，顧名思義，就是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。一般逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器用到較多，本 設(shè)計采用 8 位并 行A/D 轉(zhuǎn)換器芯片 ADC0804。 山東科技大學(xué)課程設(shè)計 12 1243U2Q817Q3NPN805010KR7500R610KR8200R9VCC(5V)PWMPV+K11243U3Q817Q4NPN805010KR11500R1010KR12200R13VCC(5V)FUZAIBAT+K2 圖 38 光耦驅(qū)動電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 本系統(tǒng)設(shè)計的 STC89C52 單片機沒有內(nèi)置的 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，因此 需要先 采集 蓄電池 的電壓 ，然后 經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換才可接入單片機。 這就是充電電路原理。 光耦驅(qū)動電路如圖 38 所示。當(dāng)檢測到蓄電池的電壓低于 ， Q2 關(guān)閉停止放電 ，關(guān)斷負載來實現(xiàn)欠壓關(guān)斷。 當(dāng)用戶將蓄電池反接至控制器時，續(xù)流二極管 D3 可以 進行續(xù)流 ， 從而保護控制器不被毀壞。電容 C5 是 對蓄電池輸出電壓進行濾波，以保證負載供電電路的穩(wěn)定性。 當(dāng)光耦 U2 斷開 時，由于 Q1 的 G 極電壓 接近蓄電池電壓 ， S 極是接地，使得 Vgs0，當(dāng) G 極電壓達到一定值時， Q1 導(dǎo)通 。而且 MOSFET 只有多數(shù)載流子參與導(dǎo)電，不存在少數(shù)載流子的復(fù)合時間，因而開關(guān)