【正文】 指導(dǎo) 老師那兢兢業(yè)業(yè)的治學(xué)態(tài)度、敏銳創(chuàng)新的科學(xué)思維和身體力行的工作作風(fēng)是我收獲的最大財富。同時在文檔整理中還提供了寶貴的意見。感謝老師對我的關(guān)懷和細(xì)心指導(dǎo)。本系統(tǒng)可應(yīng)用于實(shí)驗(yàn) 室監(jiān)控或工業(yè)現(xiàn)場控制等多種場合的多路數(shù)據(jù)實(shí)時采集。而且選用了體積小、功能全的 12位 TLC2543作為 A/D 轉(zhuǎn)換器同時采用 C51對系統(tǒng)編程，使系統(tǒng)具有易實(shí)現(xiàn)、易編程、可移植、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn) ,本設(shè)計電路結(jié)構(gòu)簡單，顯示和操作界面清晰明了，且采集的數(shù)據(jù)精度高，能采集通道數(shù)多。 34 致 謝 本設(shè)計是一個綜合型設(shè)計，它涉及硬件設(shè)計、單片機(jī) C51高級 C 語言編程和電子專業(yè)的知識。信號只要發(fā)生很小變化，都能有感應(yīng)。而且系統(tǒng)采樣精度為 12位，精度是非常高。對于本次設(shè)計，顯示界面簡單，明了清晰，操作方便。 最后進(jìn)行整體的調(diào)試，以及數(shù)據(jù)采集部分仿真。沒一次都是需要不斷的嘗試。以及液晶的驅(qū)動程序，還有最重要的一部分就是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)部分?jǐn)?shù)據(jù)采集。這些都是非常關(guān)鍵，不能出現(xiàn)任何差錯。同樣需要仔細(xì)琢磨。從設(shè)計系統(tǒng)的硬件來說單片機(jī)是最關(guān)鍵的一部分，單片機(jī)外圍基本電路也是比較復(fù)雜。通過設(shè)計我學(xué)到了很多也懂得了很多。 在這次設(shè)計中，體會到基礎(chǔ)是非常關(guān)鍵，如果你沒有這些基礎(chǔ)，你的一切都是天 馬行空。 將硬件和軟件結(jié)合進(jìn)行仿真和調(diào)試，調(diào)試過程中出現(xiàn)了顯示結(jié)果不正確，顯示界面錯誤等一系列錯誤。 軟件設(shè)計，主要是程序代碼的調(diào)試，其中關(guān)鍵是液晶的顯示驅(qū)動函數(shù)，以及AD數(shù)據(jù)采集函數(shù)。電路設(shè)計的每一步都需要認(rèn)真對待。在 A/D數(shù)據(jù)采集部分， TLC2543是關(guān)鍵芯片，首先了解其功能，熟悉其各個引腳。都投入大量精力。 設(shè)計總結(jié) 本設(shè)計從開題到結(jié)束，經(jīng)過一段比較長的時間 ,從方案確定，查閱 A/D 重要的知識，了解各種 A/D 芯片。 32 圖 22 矩陣式鍵 盤 將仿真與調(diào)試結(jié)合起來，兩次結(jié)果都是非常成功，仿真主要目的是測試仿真數(shù)據(jù)采集模塊的其功能。 圖 21 信號值顯示畫面 矩陣式鍵盤操作簡單明了，很方便。若要返回去顯示別的通信號值，按返回鍵，液晶重新進(jìn)入圖 19界面。在在顯示過程中包括， TLC2543 模擬信號采集，數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)顯示等過程。若要返回去顯示別的通信號值，按返回鍵，液晶重新進(jìn)入圖 20 界面。在在顯示過程中包括， TLC2543 模擬信號采集，數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)顯示等過程。 液晶顯示系統(tǒng)調(diào)試 將寫好的代碼編譯好，然后下載到進(jìn) 單片機(jī)系統(tǒng)，復(fù)位系統(tǒng)，開始系統(tǒng)初始化，顯示開機(jī)畫面后，直接進(jìn)入通道選擇畫面，畫面如圖 20,使用按鍵顯示選擇 31 那個畫面，使用 16 號鍵確定選擇 TLC2543 那一通道的模擬信號值。 表 3 測量數(shù)據(jù)表 項目 實(shí)際值（ V） 測量值（ V） 誤差（ %） 1 5 2 3 對數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析所測試出來的結(jié)果與實(shí)際的設(shè)定值相差不是很大，誤差都是在 1%以內(nèi)，在接受的范圍之內(nèi)。只是顯示的方式不同，仿真結(jié)果完全符合要求。 圖 19 仿真原理圖 TLC2543的數(shù)據(jù)采集，與數(shù)據(jù)處理函數(shù)與實(shí)際的實(shí)物采用液晶系統(tǒng)的顯示是相同，在采集完數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)顯示數(shù)組中，在實(shí)物中調(diào)用的是液晶顯示函數(shù)，而在仿真則調(diào)用數(shù)碼管顯示函數(shù)。 采集系統(tǒng)仿真 與分析 由于由于數(shù)據(jù)采集模塊是單獨(dú)模塊，故這里采用 proteus 進(jìn)行仿真，在仿真原理圖中采用 8 位數(shù)碼管顯示，可根據(jù)要求顯示幾位數(shù)字，為了方便這里采用的是 5V 的標(biāo)準(zhǔn)電壓，此仿真原理圖中數(shù)碼管占用 P0 和 P2 口，則 TLC2543 的連 30 接口線為 P1 口。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。 看到非常理想化的模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，理想的環(huán)境，這些都盡可能減少了儀器對測量結(jié)果的影響，減小誤差。從理論上講仿真中任何一種儀器可以在一個電路中隨便的調(diào)用。具有 30 多個元件庫，這些庫中包括了常用的數(shù)字、模擬、交流、直流等類型的元器件?？梢苑抡娓鞣N常用的MCU 及其外圍電路 （ 如 LCD， RAM， ROM， 鍵盤馬達(dá) ， LED， AD/DA， 部分 SPI 器件 ， 部分 IIC 器件 ） 。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil和 MPLAB 等多種強(qiáng)功能編譯器。 PCB 設(shè)計、模型仿真三和一的設(shè)計平臺。 } 29 5 仿真與調(diào)試 Proteus 介紹 Proteus 作為 世界上著名的仿真軟件，從開始的原理圖布圖設(shè)計調(diào)試、接著進(jìn)行代碼調(diào)編寫調(diào)試，軟件還可以單片機(jī)與外單片機(jī)圍電路一起仿真，這些做完后可以切換到 PCB 設(shè)計仿真，真正實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的完整設(shè)計。 shuchu[6]=int1/10%10。 shuchu[4]=int1/1000%10。 shuchu[2]=int1/100000%10。 //顯 示 6wei 小數(shù) shuchu[0]=int1/10000000%10。 //value 為轉(zhuǎn)化處理得到的數(shù)據(jù)， value0 為得到數(shù)據(jù)的小數(shù)部分 value=(float)ad_value/(float)*REF。 //結(jié)束循環(huán)移回 } /*********TLC2543 讀出 AD 數(shù)值 ， 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 處 理 ******* *******************/ void ad_data_deal(uint ad_value) { 28 float value。 ad=1。 //寫入的控制字 ad=1。 //低電平 準(zhǔn)備數(shù)據(jù) DelayX1ms(1)。 //高電平 讀入與輸出數(shù)據(jù) DelayX1ms(1)。 //由高位到低位輸入 else AD_DATA_IN=0。 //依次輸出 ， 高位在先 if(CON_WORDamp。i12。 AD_EOC=1。 AD_IO_CLOCK=0。 uchar i。j++)。 while(count!=0) { for(j=0。 //片選 /******* TLC2543 AD 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序 ****************************/ /************************所有通道都是 16 bits、 MSB frist unipolar *************************************************/ // 選擇模型通道的方式 對應(yīng)控制命令值 static const uchar ad_chunnel_select[]= { 0x0c,//ad_chunnel 00 select 0x1c,//ad_chunnel 01 select 0x2c,//ad_chunnel 02 select 0x3c,//ad_chunnel 03 select 0x4c,//ad_chunnel 04 select 0x5c,//ad_chunnel 05 select 0x6c,//ad_chunnel 06 select 0x7c,//ad_chunnel 07 select 0x8c,//ad_chunnel 08 select 0x9c,//ad_chunnel 09 select 0xac,//ad_chunnel 10 select } 。 // 輸入端 sbit AD_DATA_OUT =P1^3 。 //轉(zhuǎn)換結(jié)束端 sbit AD_IO_CLOCK =P1^1 。 通道參數(shù)值讀出上次AD轉(zhuǎn)換值，開始下一次轉(zhuǎn)將采集數(shù)據(jù)處理，送顯示數(shù)組顯示數(shù)組中的數(shù)據(jù)開始結(jié)束 圖 17 數(shù)據(jù)采集部分流程圖 模 擬 信 號 轉(zhuǎn) 換 值計 算 采 集 信 號 值信 號 值 每 位 傳 送給 顯 示 緩 沖 單 元開 始結(jié) 束 圖 18 數(shù)據(jù)處理流程圖 具體函數(shù)如下： 26 char shuchu[8]。其流程圖如圖 16所示 發(fā) 送 全 行 0 碼是 否 有 鍵 按 下去 抖 動下 一 行 掃 描判 斷 此 行 是 否 有 按 鍵 下Y E SN O保 存 鍵 值Y E SN O開 始返 回 圖 16 鍵掃流程圖 數(shù)據(jù)采集程序 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 的 軟 件 設(shè) 計 ， 采 集 系 統(tǒng) 部 分 包 括 輸 入 通 道 數(shù) 組ad_chunnel_select[] 和 數(shù) 據(jù) 采 集 函 數(shù) ad_tlc2543_work(uchar chunnel_select)，數(shù)據(jù)處理函數(shù) ad_data_deal(uchar ad_value)，其流程圖如 25 圖 17，數(shù)據(jù)顯示函數(shù) ad_data_disp()。P++。 } while(*p) //字符串一 \0 結(jié)尾 writedata(*p++)。break。break。break。break。 //顯示開，光標(biāo)關(guān)，反白關(guān) writemand(0x06)。 //清屏 DDRAM 地址歸零 writemand(0x02)。 } /****************液晶工作模式設(shè)置 ************/ void lcdset() { writemand(0x30)。 P0=data0。 rw=0。 } /*****************寫數(shù)據(jù) ********************/ void writedata(uchar data0) { checkbusy()。 P0=mand。 rw=0。 液 晶 初 始 化寫 控 制 命 令 寫 數(shù) 據(jù)液 晶 顯 示 函 數(shù)判 忙 判 忙判 忙N ON ON OY E SY E SY E S開 始返 回 23 } /****************寫指令 ********************/ void writemand(uchar mand) { checkbusy()。 en=0。 //類似于鍵掃少了此句非常容出錯 while(1) { en=1。 en=1。流程圖如 15. 22 圖 15 液晶驅(qū)動流程圖 具體函數(shù)如下： /****************判忙 ********************/ void checkbusy() { rs=0。其流程圖見圖 14: 21 顯 示 開 機(jī) 畫 面通 道 選 擇 菜 單依 鍵 盤 碼 發(fā) 送 相 應(yīng) 的 通 道 參 數(shù)是 否 有 按 鍵Y E SN O依 通 道 參 數(shù) 采 集 處 理 數(shù) 據(jù)顯 示 采 集 數(shù) 據(jù)是 否 有 返 回 鍵N OY E S開 始 圖 14 主程序流程圖 液晶驅(qū)動程序 該驅(qū)動程序主要通過控制命令來驅(qū)動顯示屏，整個驅(qū)動程序包括液晶初始化模式函數(shù)，判忙函數(shù)，寫命令函數(shù)，寫顯示數(shù)據(jù)函數(shù)，以及液晶漢字基本顯示函數(shù)。 Keil 有以下幾個特點(diǎn)： 全功能的源代碼編輯器； 1) 器件庫用來配置開發(fā)工具設(shè)置； 2) 項目管理器創(chuàng)建和維護(hù)項目； 3) 集成的 MAKE 工具可以匯編、編譯和連接用戶嵌入式應(yīng)用； 4) 真正的源代碼級的對 CPU 和外圍器件的調(diào)試器； 5) 所有開發(fā)工具的設(shè)置都是對話框形式的； 6) 高級 GDI(AGDI)接口用來在目標(biāo)硬件上進(jìn)行軟件調(diào)試以及和 Monitor51進(jìn)行通信 程序設(shè)計 本軟件系統(tǒng)有主程序，三個主要子程序，三個子程序分別為液晶顯示驅(qū)動程序子程序，鍵盤掃描子程序， TLC2543 數(shù)據(jù)采集以及采集數(shù)據(jù)處理程序。圖 13 為矩陣式鍵盤接口原理圖，系統(tǒng)將按鍵連接單片機(jī) P1 口，通過鍵盤操作，單片機(jī)從 P1 口得到感應(yīng)，處理相應(yīng)事件。矩陣式鍵盤有 16 個按鍵，如此多的按鍵使操作方便、簡單。控制方式時序圖如圖 10 和圖 11 所示。