【正文】 在設(shè)計(jì)過程中，還得到了其他許多位老師的指點(diǎn)和無私地幫助，對他們的關(guān)心和熱心幫助， 特別是實(shí)驗(yàn)室的老師，為我們提供電腦等設(shè)備，在此表示深深的謝意。從論文的選題、研究內(nèi)容方案的確定到整個(gè)工作的進(jìn)行以及最后論文的 整 個(gè)撰寫過程，于老師都親臨指導(dǎo)，提出意見并指正。限于能力有限，系統(tǒng)編程未能完成， 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中 可能 還有 一些不妥之處 ， 對此我非常遺憾。 能夠較好地對 蓄電池的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。 本次設(shè)計(jì) 采用單片機(jī)進(jìn)行控制 ， 信號采集電路、 LCD 液晶電路、鍵盤輸入電路、聲光報(bào)警電路、 與上位機(jī)接口電路、 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 等組成。 從整體來說 ，本設(shè)計(jì) 是一個(gè)復(fù)雜的過程 ： 在硬件電路的設(shè)計(jì)過程中，要考慮使用什么器件才能實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的功能 ， 在完成這個(gè)過程之后，還要考慮所使用的芯片是否合適、流行等問題 ； 在軟件編程過程中， 要考慮所設(shè)計(jì)硬件電路，要考慮選用芯片的功能、編程方法等 。 Y N Y Y 調(diào)用 6ms 延時(shí)子程序 N N 調(diào)用 12ms延時(shí)子程序 有鍵按下？ 判斷閉合鍵，鍵碼入棧保存 閉合鍵釋放否 鍵碼送累加器 返回 開始 有鍵按下？ 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 36 頁 共 48 頁 結(jié) 論 通過本次蓄電池在線 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ,我 收獲 頗多 。其程序模塊融合在參數(shù)信號的采集模塊中。 圖 鍵盤子程序流程框圖 報(bào)警電路子程序模塊 報(bào)警電路采用聲光方式，當(dāng)參數(shù)數(shù)據(jù)超限 時(shí)，產(chǎn)生聲音報(bào)警，同時(shí)對應(yīng)的發(fā)光二極管以一定的頻率閃爍。具體方法是在第一次檢測到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè)延時(shí) 12 ms的子程序后，再次檢測該鍵是否仍然保持閉合狀態(tài)，如仍然保持，則確認(rèn)該鍵真正被按下，否則， 無鍵按下，從而消除了抖動(dòng)的影響。由于機(jī)械原因，按鍵的斷開和閉合均伴隨著一定中斷服務(wù)程序流程 開始 清除接受標(biāo)志位 判斷命令內(nèi)容 完成相應(yīng)操作 是否接受了數(shù)據(jù) 主程序流程 N Y Y 置接收標(biāo)志位，清通訊標(biāo)志位 開始 結(jié)束 恢復(fù)現(xiàn)場 接受字符，并送緩沖區(qū)，置通訊標(biāo)志位 回送本機(jī)地址 保護(hù)現(xiàn)場 接受完數(shù)據(jù)？ 接受地址符合本機(jī)地址？ N N Y 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 35 頁 共 48 頁 的抖動(dòng)，為了確保 CPU對一次按鍵動(dòng)作的確認(rèn)，必須消除抖動(dòng)的影響。 蓄電池自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的通訊主要是由中斷引發(fā)，但是由于系統(tǒng)的重點(diǎn)在于對蓄電池的狀態(tài)監(jiān)測，因而不能在中斷程序中完成所有的事 情，通訊程序則設(shè)計(jì)為當(dāng)上位機(jī)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)響應(yīng)中斷并在中斷程序中接收數(shù)據(jù)，但不馬上進(jìn)行處理，在主程序中判斷是否接受了數(shù)據(jù)，若接收到數(shù)據(jù)，再進(jìn)行相應(yīng)的處理。通訊協(xié)議中要規(guī)定幀格式、波特率、數(shù)據(jù)差錯(cuò)檢查、聯(lián)絡(luò)信號等。在方式 3下，通訊時(shí)的串行幀格式為： l位起始位， 8位數(shù)據(jù)位， l位可編程的低 9位， 1個(gè)停止位。 在蓄結(jié)束 開始 判斷各顯示畫面標(biāo)志位，進(jìn)行相應(yīng)的顯示 顯示動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù) 置顯示標(biāo)志位 將靜態(tài)顯示內(nèi)容寫到顯示緩沖區(qū) 置顯示初始化標(biāo)志位 液晶模塊初始化設(shè)置 顯示標(biāo)志位為 1？ 顯示初始化標(biāo)志位為 1？ 狀態(tài)顯示標(biāo)志位為 1？ N Y N N Y Y 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 34 頁 共 48 頁 電池監(jiān)測系統(tǒng)中選擇使用方式 3，串行口控制器 SCON來設(shè)置。 串行通訊程序模塊 該蓄電池自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng) 可以與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊。顯示哪一路狀態(tài)是通過判斷一個(gè)標(biāo)志位確定的。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)定狀態(tài)時(shí)，屏幕的下方會出現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)置信息畫面。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 33 頁 共 48 頁 顯示子程序功能及流程 顯示程序流程圖如圖 ： 圖 顯示子程序流程框圖 該系統(tǒng)的液晶顯示屏上要求顯示 蓄 電池的電壓， 電流，溫度 ， 剩余電量 信息。 表 1602液晶屏指令說明 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 3 置輸 入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移 0 0 0 0 0 1 S/C R/L 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F 7 置字符發(fā)生存儲器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲器地址 8 置數(shù)據(jù)存儲器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM或 DDRAM 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM或 DDRAM讀數(shù) 1 1 讀出的 數(shù)據(jù)內(nèi)容 1602液晶顯示器的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。 數(shù)據(jù)修正及顯示 開始 初始化命令 總線應(yīng)答 讀取總線數(shù)據(jù) 發(fā)送讀 ICA寄存器命令 發(fā)送 ROM 命令 結(jié)束 Y N 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 32 頁 共 48 頁 顯示電路子程序模塊 1602 液晶顯示基本操作時(shí)序 1602有四種基本操作時(shí)序，主要有讀狀態(tài)：輸入為 RS=L， R/W=H， E=H，輸出為 D0D7=狀態(tài)字；寫指令 :輸入為 RS=L， R/W=L， E=高脈沖， D0D7=指令碼，輸出無；讀數(shù)據(jù)：輸入 為 RS=H， R/W=H， E=H，輸出為 D0D7=數(shù)據(jù)；寫數(shù)據(jù) :輸入為 RS=H， R/W=L， E=高脈沖，D0D7=數(shù)據(jù)，輸出無。剩余電量檢 測的流程圖見圖 。 DS2438對電池剩余電量的測量是借助其內(nèi)部的電流積分累加器 (ICA)實(shí)現(xiàn)的。 圖 ，圖 的 圖 電流采樣流程圖 圖 電壓 /溫度采樣流程圖 可以看出對電流的采集與對電壓 、 溫度的采集流程有些不同，那是因?yàn)?DS2438對電讀取總線數(shù)據(jù) 發(fā)送讀電流寄存器命令 發(fā)送 ROM 命令 結(jié)束 Y N 開始 初始化命令 總線應(yīng)答 Y N N 結(jié)束 讀取總線數(shù)據(jù) 初始化命令 總線應(yīng)答 發(fā)送 ROM 命令 發(fā)送讀電壓 /溫度寄存器命令 開始 初始化 命令 總線應(yīng)答 發(fā)送轉(zhuǎn)換電壓 /溫度命令 發(fā)送 ROM 命令 Y 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 31 頁 共 48 頁 流的采樣是以每秒鐘 ， 而電壓與溫度不會自動(dòng)采集，必須通過單片機(jī)發(fā)出電壓 、 溫度轉(zhuǎn)換命令（采集命令）之后，才能對電壓 、 溫度的寄存器讀取數(shù)據(jù)操作 。進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，單片機(jī)對單總線器件操作時(shí)一般分為以下四個(gè)過程：初始化器件、發(fā)送 ROM命令、發(fā)送RAM命令、數(shù)據(jù)交換。設(shè)計(jì)中應(yīng)保證指令執(zhí)行時(shí)間小于或等于時(shí)序信號中的最小時(shí)間。單總線上共有四種基本時(shí)序信號：復(fù)位信號、寫 1位、寫 0位和讀信號。它們通信流程如圖 。從 機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)在起始時(shí)隙之后，保持有效時(shí)間 15μ s，因此主機(jī)在讀時(shí)隙期間必須釋放總線，并且在時(shí) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 29 頁 共 48 頁 隙起始后的 15μ s之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。若從機(jī)發(fā)送 1，則保持總線為高電平；若發(fā)送 0，則拉低總線。每個(gè)讀時(shí)隙都由主機(jī)發(fā)起，至少拉低總線 1μ s。 對于讀時(shí)隙，單總線器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)隙時(shí)，才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，所以在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)隙，以便從機(jī)能夠傳輸數(shù)據(jù)。在寫時(shí)隙起始后 1560μ s期間，單總線器件采樣總線電平狀態(tài)。兩種寫時(shí)隙均起始于主機(jī)拉低總線。主機(jī)采用寫 1時(shí)隙向從機(jī)寫入 1，而采用寫 0時(shí)隙向從機(jī)寫入 O。在寫時(shí)隙內(nèi)， 該延遲電路決定從機(jī)采樣數(shù)據(jù)線的時(shí)間窗口。在每一個(gè)時(shí)隙內(nèi)總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。 以下重點(diǎn)介紹寫時(shí)隙和讀時(shí)隙。當(dāng)總線被釋放后， 電阻將單總線拉高。 在主機(jī)初始化過程，主機(jī)通過 拉低單總線至少 480μ s，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。并且發(fā)送所有的命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的低位在前，這一點(diǎn)與多數(shù)串行通信格式不同 (多數(shù)為字節(jié)的高位在前 )。單總線通信協(xié)議定義了如下幾種信號類型，即復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫 0、寫 讀 0和讀 1。其他根據(jù)不同的單總線器件還有一些特定命令， DS2438的功能命令集如表 。 c) 功能命令 功能命令即主機(jī)控制某個(gè)單總線器件完成某一特定功能。該命令允許主機(jī)設(shè)備判斷那些從機(jī)設(shè)備發(fā)生了報(bào)警 (如最近的測量 溫度過高或過低 )。值得注意，如果跳越 ROM命令跟隨的是讀操作命令則該命令只能應(yīng)用于單節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，否則將由于多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)響應(yīng)該命令而引起數(shù)據(jù)沖突。 ⅳ )跳躍 ROM[CCH](通常用于單節(jié)點(diǎn) )：采用該命令使得主機(jī)能同時(shí)訪問總線上的所有從機(jī)設(shè)備，無須發(fā)出任何 ROM代碼信息。如果總線只有一個(gè)從機(jī)設(shè)備則可以采用讀 ROM命令來替代搜索 ROM命令。 ⅲ )搜索 ROM[F0H]：當(dāng)系統(tǒng)初始上電時(shí)，主機(jī)必須找出總線上所有從機(jī)設(shè)備的 ROM代 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 27 頁 共 48 頁 碼，這樣主機(jī)就能夠判斷出從機(jī)的數(shù)目和類型。 ⅱ )匹配 ROM[55H]：匹配 ROM命令后跟隨 64位 ROM代碼，從而允許主機(jī)訪問多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中某個(gè)指定的從機(jī)設(shè)備，僅當(dāng)從機(jī)完全匹配 64位 ROM代碼時(shí)才會響應(yīng)主機(jī)，隨后發(fā)出功能命令。它允許主機(jī)直接讀出從機(jī)的 64位 ROM代碼，而無須執(zhí)行搜索 ROM過程。其所支持的 5種 ROM命令如下。該 ROM碼中第一個(gè)字節(jié)表示族碼，最后一個(gè)字節(jié)為 CRC校驗(yàn)碼。該代碼在生產(chǎn)時(shí)就已經(jīng)被固化在器件之中，如同器件的身份證一樣。應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道總線上有從機(jī)設(shè)備，且準(zhǔn)備就緒。典型的單總線命令序列為：第一步，初始化 ； 第二步，ROM命令 ； 第三步，功能命令。單總線采用線或配置，端口為漏極開路， 硬件電路可參考圖 。當(dāng)數(shù)據(jù)線為高電平時(shí)，電荷存儲在器件內(nèi)部；當(dāng)數(shù)據(jù)線為低電平時(shí)，器件利用這些電荷提供能量。 為了較為全面地介紹單總線系統(tǒng)，將系統(tǒng)分為三個(gè)部分討論：硬件結(jié)構(gòu)、命令序列和信號方式 (信號類型和時(shí)序 )。定時(shí)中斷發(fā)生之后進(jìn)入中斷服務(wù)程序，調(diào)用 DS2438的控制操作程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示，最后重新初始化定時(shí)中斷，返回。首先設(shè)置單片機(jī)的計(jì)數(shù)器為定時(shí)方式，開啟計(jì)數(shù)器，定時(shí)長短可隨需要靈活設(shè)定。在系統(tǒng)初始化之后要開啟中斷，開始掃描鍵盤，等待定時(shí)器的中斷。 上述功能主要 由：主程序 模塊 、測量模塊、鍵盤掃描模塊、 LCD顯示模塊、串口通信模塊等來實(shí)現(xiàn)。 本設(shè)計(jì)中的軟件采用 WAVE公司開發(fā)的編譯系統(tǒng)進(jìn)行編寫，采用各個(gè)子模塊組成整個(gè)程序。 匯編語言的程序設(shè)計(jì)步驟主要包括：分析問題、確定思路、畫流程圖、編寫程序、程序調(diào)試。到目前為止，雖然已經(jīng)有絕大部分的單片機(jī)都能夠在一些高級語言環(huán)境下編程，但匯編語言也有許多優(yōu)點(diǎn)是其他高級語言所不具有的。它是為了彌補(bǔ)機(jī)器語言不易記憶，不易查錯(cuò)和不易修改而產(chǎn)生的一種低級語言。它的特點(diǎn)是使開發(fā)人員能夠充分的對單片機(jī)硬件資源進(jìn)行管理和操作。本設(shè)計(jì)中采用匯編語言編程，下面了解其基本概念和主要優(yōu)點(diǎn)。可靠性是檢測控制軟件最重要的指標(biāo)之一，它要求兩方面的意義：一試運(yùn)行參數(shù)環(huán)境變化時(shí)，軟件都能可靠運(yùn)行并給出正確結(jié)果，也就是要求軟件具有自適應(yīng)性；二是工業(yè)環(huán)境極其惡劣，干擾嚴(yán)重，軟件必須保證在嚴(yán)重干擾條件下也能可靠運(yùn)行，這對檢測控制系統(tǒng)尤為重要。系 統(tǒng)中要進(jìn)行大量運(yùn)算，算法的 正確性和準(zhǔn)確性對控制結(jié)果有直接影響，因此 在算法的選擇、位數(shù)選擇方面要適合要求。 4) 準(zhǔn)確性。 3) 可測試性。 2) 實(shí)時(shí)性。通常是指軟件系統(tǒng)容易閱讀和理解，容易發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤，容易修改和補(bǔ)充。如果沒有軟件來控制硬件電路和外圍設(shè)備，系統(tǒng)仍然是不完善的。 硬件總原理圖見篇末附圖。 X25045的時(shí)鐘輸入相連，控制串行輸入輸出的時(shí)序。圖 為單片機(jī)與 X25045的接口電路 。 圖 為芯片引腳圖。 3)串行存儲： X25045的存儲器部分是 COMS的 4096位串行 EEPROM，它內(nèi)部按 512*8來組織。當(dāng) Vcc降到最小 Vcc轉(zhuǎn)換點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位。一旦選定，即使在電源周期變化之后，此周期也不變化。當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，在可選的超時(shí)周期之后， X25045看門狗將從 RESET信號做出響應(yīng)。它集合了看門狗定時(shí)器 、電源監(jiān)測電路和 512*8的串行 EEPROM。 在系統(tǒng)中加入看門狗電路就可以很好的防止這類情況的發(fā)生。 硬件看門狗電路