【正文】 19 為轉(zhuǎn)換狀態(tài)標(biāo)志 ,、 REF 為基準(zhǔn)電壓 5v。 13 REF I 負(fù)基準(zhǔn)電壓端。 18 I/O CLOCK I 輸入 /輸出時(shí)鐘端。為低表示正在轉(zhuǎn)換。 19 EOC O 轉(zhuǎn)換結(jié)束端。 17 DATAINPUT I 串行數(shù)據(jù)輸入端。 11路接口， 連接外部輸入信號(hào)，通過內(nèi)部多路器選通 15 I 片選端。這些 pin 腳接單片機(jī) P2 口 ，具體連接圖如圖 12所示。 圖 10顯示每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞使用 16個(gè)時(shí)鐘周期和在每次傳遞周期之間插入的時(shí)序，圖 11 顯示每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞使用 16 個(gè)時(shí)鐘周期，僅在每次轉(zhuǎn)換序列開始處插入一次時(shí)序。 TLC2543 的時(shí)序比較簡(jiǎn)單，首 18 先將片選信號(hào)插在每次轉(zhuǎn)換之前。 TLC2543 將 I/O 周期和轉(zhuǎn)換周期交替進(jìn)行， 這樣大大減小了外部輸入數(shù)字噪聲對(duì)轉(zhuǎn)換精度的影想。 (2) 轉(zhuǎn)換周期 在 I/O 周期的最后一個(gè)下降沿之后， EOC 引腳 變低， 芯片進(jìn)行 采樣值保持不，同樣 轉(zhuǎn)換周期開始， 內(nèi)部 轉(zhuǎn)換器對(duì) 所 采樣值 利用 逐次逼近 A/D 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其工作與 時(shí)鐘頻率 同步的內(nèi)部時(shí)鐘控制。若轉(zhuǎn)換由 cs 控制，則第一個(gè)輸出數(shù)據(jù)發(fā)生在 cs 的下降沿。其次，在 DATA OUT端串行輸出 8 位、 12 或 16 位數(shù)據(jù)。 TLC2543 的 I/O周期的時(shí)鐘脈 沖個(gè)數(shù) 和 輸出數(shù)據(jù)長度 (位數(shù) )有關(guān)，是通過 輸入數(shù)據(jù)的 D D2 位選擇為 12或 16。 ， 首先，在 時(shí)鐘頻率 的前 8 個(gè)脈沖的上升沿，以 MSB 前導(dǎo)方式從數(shù)據(jù)輸出 T端輸入 8位數(shù)據(jù)流到輸入寄存器。 (1) I/O周期 I/O 周期由外部提供的 I/O CLOCK 時(shí)鐘頻率 定義， 通過 選定的數(shù)據(jù)長度決定了是延續(xù)時(shí)鐘周期 ， 有 3種延續(xù)時(shí)鐘周期分別為 12 或 16 個(gè)。 TLC2543 的引腳排列及說明 TLC2543 有兩種封裝形式：插針和貼片，這兩種封裝的引腳排列如圖 9引腳說明見表 2。 按模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的原理可以分為 3 種：雙積分式、逐次逼近式及并行式 A/D 轉(zhuǎn)換器。通過改變引腳狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及控制。其連接原理圖如圖 8。隨著技術(shù)越來越成熟，LCD12864 顯示屏具有以下基本特性： （ 1）低 工作 電壓 ： ++ （ 2）分辨率 :128 64 顯示點(diǎn) （ 3）內(nèi)置字庫， 擁有 8192 個(gè) 16 16 點(diǎn)陣漢字 （ 4）內(nèi)置點(diǎn)陣字符 128 個(gè) （ 5）時(shí)鐘頻率 ： 2MHZ （ 6）視角方向： 6 點(diǎn) （ 7）顯示方式： STN、半透、正顯 （ 8）驅(qū)動(dòng)方式： DUTY 方式 ， IAS 方式 （ 9）通訊方式：可選 串行 或 并口 （ 10）背光方式：高亮白色 LED 于 側(cè)部，功耗僅 低 （ 11）內(nèi)置 DCDC 轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓 （ 12）無需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì) （ 13）工作溫度 : 0℃ +55℃ 模塊接口說明 12864LCD 液晶顯示屏具有 20 個(gè)引腳， 20個(gè)引腳中， 8個(gè)引腳三態(tài)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，4個(gè)引腳為控制引腳。此模塊的顯示方案與其它模塊的顯示方案相比較，無論從硬件或者軟件上都要簡(jiǎn)便的多，且此模塊的價(jià)格與其它相同類型的顯示屏都要低。 本設(shè)計(jì)采用的 12864LCD 液晶顯示屏， LCD12864 液晶顯示屏是一種帶有中文字庫的屏，同時(shí)也是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體 中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。 13 圖 7 單片機(jī)部分原理圖 12864LCD 應(yīng)用原理 概述 顯示器是人與機(jī)器溝通的重要界面，科技不斷進(jìn)步，各種顯 示技術(shù) 不斷的 誕生，近來液晶（ LCD）顯示器具有輕薄短小、耗電量低、無輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì) 。 圖 6 電源接口原理圖 同時(shí)單片機(jī) P0口、 P1口、 P2口、 P3口的所有引腳都接上拉電阻，來提高電路驅(qū)動(dòng)能力。用于控制系統(tǒng)電源。 電源接口電路 如圖 6所示。 這里的 AT89S52和 LCD12864的工作電壓為 5V， TLC2543的工作電壓也為 5V，同時(shí)其基準(zhǔn)電壓也設(shè)定為 5V，綜合起來次系統(tǒng)的電壓應(yīng)為 5V直流電壓。電源原理 圖如圖 5所示。 5V 電源出來再經(jīng)過電解電容的二級(jí)濾波，使 5V電源更加穩(wěn)定可靠。 220V 交流電通過變壓器變?yōu)?12V 的交流電， 12V交流電通過四個(gè)二極管的全橋整流后變?yōu)?12V 直流電，然后經(jīng)過電解電容（ 470μ F）進(jìn)行一級(jí)濾波，以去除直流電里面的雜波，防止干擾。但 這樣的 電壓還隨電網(wǎng)電 壓波動(dòng) ， 因而在整流、濾波電路之后還需要接 非常重要的 穩(wěn)壓電路。 得到的 脈動(dòng)的直流電壓還 是具有 含有紋波， 所以我們?cè)僭O(shè)計(jì)了 濾波電路，從而得到 我們所需平滑 的直流電壓。 然后 過 二極管電路 之后， 產(chǎn)生的 電流 方向單一， 但電流還是不斷變化 。 （ 3）下載電路 下載接口為單片機(jī)下載程序所用，下載接口單片機(jī)的 、 、 RST引腳。復(fù)位電路由按鈕 S 22uF電容 C3以及 200歐姆 R4和 1000歐姆 R6構(gòu)成。此電路所形成的振蕩脈沖頻率為12MHz，時(shí)鐘周期為 1us。 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)主要包括振蕩電路、復(fù)位電路、下載接口以及電源部分設(shè)計(jì)。 P0口、 10 P1口、 P2口、 P3口的所有引腳構(gòu)成的單片機(jī)的輸入 /輸出（ I\O）引腳。工作電源又分主電源、備用電源和編程電源。它 一共有 40 個(gè)引腳， 其引腳圖，如圖 4所示 P101P112P123P134P145P156P167P178RESET9RXD10TXD11INT012INT113T014T115WR16RD17X218X119VSS20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/PROG30P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40EA/Vpp31AT89S52AT89S52P10P11P12P13P14P15P16P17P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27P30P31P32P33P34P35P36P37VSSVCCX2X1RETPSEN 圖 4 AT89S52的引腳圖 引腳可分為四類。空閑模式下， CPU 停止工作 ，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 AT89S52 具體結(jié)構(gòu)包括中央處理器 CPU、 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、內(nèi)部程序存儲(chǔ)器、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、并行 I/O 口、串行口、中斷控制電路、時(shí)鐘電路、位處理器和內(nèi)部總線。在單芯片上，可編程 Flash 可以靈巧的在系統(tǒng)上運(yùn)用，片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 9 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng) 簡(jiǎn)介 AT89S52 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位 MCU，在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器為 8K 。如采用矩陣式按鍵方式，則只需要 8 個(gè) I/O 口。 2） 矩陣式按鍵接口 在單片機(jī)中需要的按鍵較多時(shí)，通常把鍵排成矩陣形式，這樣可以節(jié)省硬件資源。無按鍵按下時(shí)，所接 I/O 線上均輸入高電平。每只按鍵接單片機(jī)的一條 I/O 線，通過對(duì)線的查詢，即可識(shí)別各按鍵的狀態(tài)。非編碼鍵盤有兩種接口方法：一種是獨(dú)立按鍵接口；另一種是矩陣式按鍵接口。根據(jù)案件的識(shí)別方法分類，有編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。所以本設(shè)計(jì)采用 LCD12864作為顯示 界面。此模塊的顯示方案與其它模塊的顯示方案相比較，無論從硬件或者軟件上都要簡(jiǎn)便的多，且此模塊的價(jià)格與其它相同類型的顯示屏都要低。 LCD12864 液晶顯示屏是一種帶有中文字庫的屏，同時(shí)也是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體 中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 128 64, 內(nèi)置 8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 8 點(diǎn) ASCII 字符集 .利用該模塊 靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。不管那種驅(qū)動(dòng)顯示都需要占用許多 IO口。它由 8 個(gè)LED 顯示管，其中 7 個(gè)用于顯示 字符， 1 個(gè)用來顯示小數(shù)點(diǎn)，稱為八段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。 經(jīng)思考本設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用的是 AT89S52，此單片機(jī)性為 8位單片機(jī)，能強(qiáng)大，在價(jià)格，運(yùn)行速度，處理速度上都滿足需求。在中、小規(guī)模應(yīng)用場(chǎng)合， 8位單片機(jī)仍占主流地位，在單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。 單片機(jī)可分 、 為 4 位、 8位、 16 位及 32位單片機(jī)。這些電路通過編程代碼來控制，能準(zhǔn)確快速的完成設(shè)計(jì)者先前規(guī)定的任務(wù)。 單片機(jī)的選擇 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱 為 單片機(jī)，常用縮寫 MCU 表示，是典型的嵌入式 微控制器 （ Microcontroller Unit），單片機(jī)同時(shí)又稱 單片微控制器 ，它是把一個(gè) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 集成 到一個(gè)芯片上。 TLC2543 具有以下特性 ： 1） 12 位分辯率 A/D 轉(zhuǎn)換器； 2）在工作溫度范圍內(nèi) 10μ s轉(zhuǎn)換時(shí)間； 7 3） 11 個(gè)模擬輸入通道； 4） 3 路內(nèi)置自測(cè)試方式； 5）采樣率為 66kbps； 6）線性誤差177。 (3)計(jì)數(shù)式 A/D 轉(zhuǎn)換器：轉(zhuǎn)換特點(diǎn)簡(jiǎn)單，但速度比較慢，特別是模擬電壓較高時(shí)，轉(zhuǎn)換速 度更慢。 (2)雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器：它是一種間接式的 A/D 轉(zhuǎn)換器，模擬電壓和參考電壓進(jìn)行兩次積分，變換成與電壓均值成正比的時(shí)間間隔，利用時(shí)鐘脈沖和計(jì)數(shù)器測(cè)出時(shí)間間隔。 (1)逐漸逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器：它是一種采用最多的 一種 A/D 轉(zhuǎn)換方法，它是是由 D/A 轉(zhuǎn)換器從高位到低位依次增加轉(zhuǎn)換位數(shù)產(chǎn)生不同電壓值與輸入電壓值比較進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。 同樣 從轉(zhuǎn)換方式上 來分析， A/D 轉(zhuǎn)換又分為積分 和 逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器等；從接口形式上又分為并行和串行。 A/D 轉(zhuǎn)換器型號(hào)很多，而其轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換誤差也各不相同。 器件選擇 A/D 芯片的選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來說，可以分為 8位、 10 位、 12 位和 16位等。在性能上處理速度上比不上 DSP，功能上不如 ARM強(qiáng)大，但是對(duì)于此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都是合適的。對(duì)于功能強(qiáng)大的 ARM，只是用在數(shù)據(jù)采集上是一種資源浪費(fèi)，加上 ARM 的價(jià)位比較高，且應(yīng)用領(lǐng)域相對(duì)高端，指令復(fù)雜，而且管腳多且復(fù)雜。 而且 ARM 為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程傳送數(shù)據(jù)，同樣可以與 PC 聯(lián)合控制。同時(shí)也要通過上位機(jī)進(jìn)行顯示，操作復(fù)雜。在高端領(lǐng)域 DSP 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到廣泛運(yùn)用。同時(shí)可通過 485 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)端。 （ 3）基于 ARM 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ARM 系列微處理器的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋?Inter 設(shè)備、高檔工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備、移動(dòng)電話等多種多媒體和高端嵌入式應(yīng)用， ARM處理器帶高檔應(yīng)用中占有很大的市場(chǎng)空間。 此 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由信號(hào)調(diào)理電路，電子模擬開關(guān)，采樣保持電路， A/D,單片機(jī)、顯示接界面等組成。在單芯片上，可編程 Flash 可以靈巧的在系統(tǒng)上運(yùn)用，片上 Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。其大體框架如圖 1 所示。 DSP作為數(shù)據(jù)采集的控制核心。隨著 DSP的集成度越來越高，功能越來越強(qiáng)大，但是它的根本作用仍然是連接模擬世界和數(shù)字世界的橋。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案有很多種，但是基本分為三類，分別是以DSP、單片機(jī)、 ARM 為核心的的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 在該系統(tǒng)中需要將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)量，而 A/D 是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的器件，它需要考慮的指標(biāo)有：分辨率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、轉(zhuǎn)換誤差等等。只要硬件不出問題系統(tǒng)將一直正常運(yùn)行。于是微處理器控制的采集系統(tǒng)代替了原來由小規(guī)模集成的數(shù)字邏輯電路及硬件程序控制器組成的采集系統(tǒng)。 70 年代初，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變革。 4 2 方案論證與選擇 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證 數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)接口。軟件設(shè)計(jì)主要包括主控制程序、鍵掃程序、液晶顯示驅(qū)動(dòng)程序、 TLC2543 數(shù)據(jù)采集程序、以及數(shù)據(jù)處理程序、最后還有顯示程序。同樣還有 TLC2543 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)