【正文】 在整個(gè)系統(tǒng)中， 硬件包含 89C51 單片機(jī)、 ADC0808 AD 轉(zhuǎn)換器、 LCD 液晶顯示器、上拉排阻、 MAX23公頭、電壓表、滑動(dòng)變阻器等。 系統(tǒng)調(diào)試以 硬件 程序 、上位機(jī)程序?yàn)橹?，硬件調(diào)試是根據(jù)電路圖的連接和 硬件模塊程序的表達(dá)進(jìn)行。 “通路 2”如圖 所示，“通路 3”如圖 所示。達(dá)到曲線動(dòng)態(tài)顯示的目的。當(dāng)運(yùn)行時(shí)，通過數(shù)據(jù)庫中后者復(fù)制前者數(shù)據(jù)的辦法達(dá)到了數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)性和實(shí)時(shí)性。將數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在7個(gè)不同的數(shù)據(jù)庫中。首先系統(tǒng)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到了數(shù)據(jù)庫中， 但是每一次都只是存儲(chǔ)的一個(gè)數(shù)據(jù)，通過覆蓋的形式將以前的數(shù)據(jù)覆蓋了。 通路 1 實(shí)時(shí)曲線如圖 所示。從而 達(dá)到曲線動(dòng)態(tài)顯示的形式。每過 1000ms 時(shí)，刷新一次。當(dāng)數(shù)據(jù)增多的時(shí)候，舊數(shù)據(jù)通過新數(shù)據(jù)覆蓋舊數(shù)據(jù)的形式被刪除。 實(shí)時(shí)曲線 ，是由 7 條線簡單的坐標(biāo)變化而成的。當(dāng)點(diǎn)擊停止采集時(shí)，界面的電壓值和時(shí)間等不會(huì)發(fā)生變化，點(diǎn)擊清空記錄時(shí)，界面的電壓值、采集時(shí)間、采集日期 中的數(shù)據(jù)全部清除，當(dāng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)并沒有被清除 。 主界面顯示 如圖 。 （ 5)tnput讀入并清除接收緩沖區(qū)的字符。 （ 3)PortOpen設(shè)置 并返回通信 13的狀態(tài)，同時(shí)用來打開和關(guān)閉通信口。mgs設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止位的字符串。 MSComm控件有很多重要的屬性，其中常用的是如下幾個(gè)： （ 1)ConmaPort設(shè)置并返回通信口號(hào)，缺省值為 COMI，可設(shè)置 l～ 16個(gè) 。程序中 每個(gè) MSComm控件對應(yīng)著一個(gè)串行端口，在使用 MSComm控件時(shí)， 1個(gè)MSConun控件只能同時(shí)對應(yīng) 1個(gè)串口 。 當(dāng)點(diǎn)擊“采集數(shù)據(jù)”按鈕時(shí)，通過 timer()語句作為時(shí)間控制以一定的時(shí)間頻率從數(shù)據(jù)庫中抽取數(shù)據(jù)。在生成主界面的同時(shí)，通過 load()語句實(shí)現(xiàn)對序號(hào)、信號(hào)口編號(hào)的序號(hào)生成，并將當(dāng)前無法使用或者是不允許使用的按鈕的 enabled屬性 設(shè)置成 false。 所有的電壓值、采集時(shí)間、采集日期都是通過改變 label的屬性名 來顯示所需要顯示的數(shù)據(jù)。 29 圖 數(shù)據(jù)采集主界面 主 界面上方的串口、波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位、停止位用來正確設(shè)置上位機(jī)，使上位機(jī)能夠和單片機(jī)能進(jìn)行正常通信。 登陸界面的賬號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 中，密碼數(shù)據(jù)存放在 中，當(dāng)輸入的賬號(hào) 、 密碼和 、 中的數(shù)據(jù)匹配上后才能進(jìn)入系統(tǒng)，修改密碼是通過修改密碼界面改變 中的數(shù)據(jù)并保持，從而到達(dá)更改密碼的目的。密碼修改窗體如圖 。當(dāng)生成修改密碼窗體時(shí)，自動(dòng)加載，將 text 文本框清除。但是，此密碼不能用來修改密碼，目的是為了方便忘記密碼的情況 下使用，當(dāng)然不同權(quán)限下，不能都擁有此密碼。程序初始密碼為“ admin” ,將密碼保存在一個(gè)數(shù)據(jù)庫中。 N Y Y N 打開登陸系統(tǒng)統(tǒng) 輸入用戶名 輸入密碼 確定 進(jìn)入系統(tǒng) 提示錯(cuò)誤 重新登陸 修改密碼 輸入舊密碼 輸入新密碼 確定 修改成功 重新修改 28 圖 警告對話框 提示輸入正確的數(shù)值。 Y 串口初始化 串口中斷 接受地址 判斷地址 上位機(jī)接收數(shù)據(jù) 恢復(fù)地址接收狀態(tài) N Y 27 圖 登陸系統(tǒng)界面 登陸系統(tǒng)流程 圖 如圖 。 上位機(jī)程序設(shè)計(jì) 在 軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)下進(jìn)行開發(fā)，用 VB 軟件設(shè)計(jì)一個(gè)上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，單片機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)通過串口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上， 同時(shí)上位機(jī) 將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中。 圖 串口程序 TI 串行口發(fā) 送標(biāo)志位， CPU 將發(fā)送數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器 SBUF 時(shí)，就啟動(dòng)發(fā)送，沒發(fā)送完一個(gè)串行幀，硬件 TI自動(dòng)置位。串口方式 3，設(shè)置波特率為 9600， 該程序首先 通過對串口初始化 ， 判斷中斷，當(dāng)中斷觸發(fā)時(shí)，判斷地址，如果地址正開始 初始化 啟動(dòng)定時(shí)器 開總中斷 將數(shù)據(jù)顯示在 LCD上 繼續(xù)程序 判斷有無中斷請求 Y N 26 確 ， 上位機(jī)接收數(shù)據(jù)，否則恢復(fù)地址接收狀態(tài) 。程序中，通過對 ADC0808 引腳ADD A 和 ADD B 高低電平的輸送，選擇 LCD 顯示某一路數(shù)據(jù)。如果循環(huán)計(jì)數(shù)，則定時(shí)器需重置初值，當(dāng) TR0=0 時(shí)，則與門被封鎖，控制開關(guān)被關(guān)斷，停止計(jì)數(shù)。主函數(shù)模塊主要是通過將采集到的電壓值在 LCD 上面顯示，并將數(shù)據(jù)通過串 25 口發(fā)送到上位機(jī)上面，程序中最主要的是主函數(shù)模塊和串口通信模塊， 主函數(shù)流程 如圖 所示 圖 主 程序 首先設(shè)置定時(shí)器方式為 1，給 計(jì)數(shù)器 賦初值，由于選取的是方式 1， TH0 和TL0 組成了 16 為加法計(jì)數(shù)器 ， TH0 為高 8 位， TL0 為低 8 位，當(dāng) TL0 低 8 位計(jì)數(shù)溢出時(shí)自動(dòng)向 TH0 進(jìn)位，而 TH0 溢出時(shí)向中斷位 TF0 進(jìn)位，并申請中斷。 A/D 轉(zhuǎn)換電路，采用的是 ADC0808 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，對ADD A、 ADD B、 ADD C 輸入電平的控制進(jìn)行通道選擇， START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸 出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換進(jìn)行，直到轉(zhuǎn)換完成。時(shí)鐘電路采用的 12MHz 頻率，外加兩個(gè)電容起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用。 89C51 單片機(jī)在電路中充當(dāng)“大腦”的角色，通過控制各個(gè)模塊電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、顯示、傳送。 小結(jié) 本節(jié)分析了硬件電路總的概況，同時(shí)對每個(gè)小的電路模塊分別進(jìn)行了分析。當(dāng) OE 輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到 數(shù)據(jù)總線 上 ，由于 ADC0808 24 輸出口引腳與單片機(jī)的 P2 口相連，數(shù)字量通過 P2 口傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中。下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。此地址經(jīng) 譯碼 選通 8 路模擬輸入之一到 比較器 。當(dāng) P1^0 輸入低電平， P1^2 輸入高電平時(shí)， ADC0808 采集 IN2引腳所傳輸?shù)哪M電壓。 由于 ADD C 接地，當(dāng)單片機(jī)通過 ADD A 、 ADD B 引腳便能控制 ADC0808轉(zhuǎn)換器采集具體那一路的模擬電壓，由于 ADD A 與 P1^0 口相連， ADD B 與 P1^2口相連，當(dāng) P1^0 和 P1^2 輸入低電平時(shí)， ADC0808 采集 IN0 引腳所傳輸?shù)哪M電壓。將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。在啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，由單片機(jī)的 控制 A/D 轉(zhuǎn)換器的地址鎖 存和轉(zhuǎn)換啟動(dòng)，由于 ALE 和 START 連在一起，因此 AD0808 在鎖存通道的同時(shí)，也啟動(dòng)了 A/D 轉(zhuǎn)換器。 23 圖 ADC0809 與單片機(jī)的連接圖 由于 ADC0808 具有輸出 3 態(tài)鎖存器，其八位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)時(shí)序關(guān)系及軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 OE 為讀出數(shù)據(jù)允許信號(hào)。 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束， EOC 輸出高電平。 START 的下降驗(yàn)啟動(dòng) 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 ADDA、 ADDB、 ADDC：模擬通道地址線，用于選 8 路模擬通道中的一路如 表 所示。 22 Vref+：參考電壓。上升沿后高電平有效。 CLK：時(shí)鐘信號(hào)，最高頻率為 640KHZ。三態(tài)輸出， D7 是最高位， D0 是最低位。 START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，高電平有效。 圖 ADC0808 的引腳圖 IN7~IN0 ：八個(gè)通道 的模擬輸入量。 ADC0808 內(nèi) 部節(jié) 構(gòu) 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器，它有 8 路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8 位開關(guān)樹型 A/D 轉(zhuǎn)換器。 ADC0808 是 ADC0809 的簡化版本，功能基本相同。 A/D 轉(zhuǎn)換電路 ADC0808 的介紹 ADC0808 是采樣分辨率為 8 位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。 作為本集成 電路的蓄能電容； 濾除該期間產(chǎn)生的高頻噪聲，切斷其通過供電回路進(jìn)行傳播的通路； 21 防止電源攜帶的噪聲對電路構(gòu)成干擾。 MAX232所采用的方法是利用電荷泵抬升電壓，因此需要 4個(gè)儲(chǔ)能電容。MAX232用單 +5V為其工作，配接 4個(gè) 1 pF電解電容即可完成 RS232電平與 TTL電平之聞的轉(zhuǎn)換 。兩種電平方式如下： RS232信號(hào)的電 平為：邏輯 1(MARK) =3～ 15V,邏輯 0(MARK)=+3～ +15V 電平為 TTL電平 :邏輯 l為大于 ；邏輯 0為小于 ； 所以必須進(jìn)行二者之間的電平轉(zhuǎn)換。 系統(tǒng)中單片機(jī)作為下位機(jī)， PC機(jī)為上位機(jī)，二者通過 RS232串行口接收或上傳數(shù)據(jù)。同時(shí)， R1OUT 接單片機(jī)的接受端 RXD 引腳，則 PC 機(jī)的 RS— 232 的發(fā)送端 TD 一定要對應(yīng)接 R1IN。 單片機(jī)與 MAX232 的連接 如圖 所示 20 圖 單片機(jī)與 MAX232 的連接圖 為了實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)與單片機(jī)之間的串行通信，從 MAX232 芯片中的兩路發(fā)送接收中任選一路作為接口，注意其發(fā)送與接收引腳對應(yīng)，否則 可能對器件或計(jì)算機(jī)串口造成永久性損壞。 圖 MAX232的引腳結(jié)構(gòu)圖 其中引腳 16（ C1+、 V+、 C1_、 C2+、 C V）用于電源電壓轉(zhuǎn)換，只要在外部接入相應(yīng)電解電容即可；引腳 710和引腳 1114構(gòu)成兩組 TTL 信號(hào)電平與RS232C 信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換電路，對應(yīng)引腳可直接與單片機(jī) 串行口的 TTL 電平引腳和 PC的 RS232C 電平引腳相連。 15 腳 GND、 16腳 VCC（ +5v）。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成RS232 數(shù)據(jù)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。 串行口通信 MAX232簡介 MAX232芯片是美信公司專門為電腦的 RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路 ,使用 +5v 單電源供電 ，可以實(shí)現(xiàn) TTL 電平與 RS232C 電平相互轉(zhuǎn)換的 IC芯片。綜合上述觀點(diǎn)，通常來說，上拉電阻阻值在 1k到 10k之間選取。 單片機(jī)驅(qū)動(dòng) LCD液晶顯示，當(dāng)單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)程序，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?LCD上，LCD液晶顯示器利用液晶的光電效應(yīng)，由外部電壓的控制，再通過液晶分子的折射特性，及對光線的旋轉(zhuǎn)能力來獲得亮暗情況，達(dá)到顯示的目的。 LCD VEE引腳處外接一個(gè)滑動(dòng)變阻器和正、負(fù)電極，目的是為了調(diào)整 LCD的對比 18 度，當(dāng)滑動(dòng)變阻器間輸出給 LCD的電壓偏高時(shí)， LCD會(huì)更亮，反之，更暗，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)“鬼影”。加之，如果輸出電流比較大，輸出的電平就會(huì)降低（電路中已經(jīng)有了一個(gè)上拉電阻，但是電阻太大，壓降太高），此時(shí) 上拉 電阻提供電流分量，把電平“拉高”。當(dāng)電平用 OC（集電極開路， TTL）或者（漏極開路， CMOS）輸出，那么不用上拉電阻 是 不能工作的。 圖 LCD顯示電路 LCD顯示電路接在單片機(jī)的 P0口，同時(shí)外加一排上拉電阻。 HD44780的控制指令主要有：清除顯示（ Clear Display）、地址歸位（ Return Home）、輸入模式設(shè)定（ Entry Mode Set）、顯示開 /關(guān)控制（ Display On/Off Control）、功能設(shè)定（ Function Set）、設(shè)定 CGRAM的地址（ Set CGRAM Address）、設(shè)定 DDRAM的地址（ Set DDRAM Address）、寫 DDRAM/CGRAM（ Write Date to DDRAM/CGRAM）、讀忙標(biāo)志和地址（ Read Busy Flag and Address）以及從 DDRAM和 CGRAM中讀數(shù)據(jù)（ Read Date from DDRAM/CGRAM）。 AC可以存儲(chǔ) DDRAM和 CGRAM的地址，如果地址碼隨指令寫入 IR，則 IR自動(dòng)把地址碼裝入 AC，同時(shí)選擇 DDRAM或者 CGRAM單元。 CGRAM是為用戶編寫特殊字符留用的，它的容量僅 64字節(jié)。 DDRAM用來存儲(chǔ)顯示的字符，能存儲(chǔ) 80個(gè)字符碼。 IR用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出； DR用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動(dòng)寫入 DDRAM和 CGRAM，或者暫存從 DDRAM和 CGRAM讀出的數(shù)據(jù)。 LM016L與單片機(jī) MCU（ Microcontroller Unit）通訊可采用 8位或者 4位并行傳輸兩種方式。 LCD顯示電路 LM016L液晶模塊采用 HD44780控制器。 晶振常選用 6MHz、 12MHz 或 24MHz，由于本設(shè)計(jì)采用串口通信方式，串口通信方式常采用 。圖中 C C2 起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用。內(nèi)部振蕩方式所得到的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，應(yīng)用較多。在這種方式下一般要求外部時(shí)鐘信號(hào)為頻率低于 12MHz 的方波信號(hào)。電容 C1 和 C2 可以在 5～ 60pF 之間選擇，這兩個(gè)電容的大小對振蕩頻率有微小的影響，可起頻率微 調(diào)