【正文】 制信號(hào)線和幾條接地線。而USB連接最長(zhǎng)可以達(dá)16英尺()。(2)在微控制器中，接口芯片使得一個(gè)5V串口轉(zhuǎn)換成RS232變得非常容易。每一臺(tái)PC都有一個(gè)或多個(gè)RS232端口。它適合數(shù)據(jù)傳輸速率在020bit/s范圍內(nèi)的通信。串口通信的物理層是指用來執(zhí)行這種通信的硬件，包括數(shù)據(jù)線和控制線通常使用的是RS232通信協(xié)議。這樣采用分層處理的方法還有個(gè)好處是底層模塊獨(dú)立于高層消息處理，最大限度地降低軟件對(duì)硬件的依賴性，有利于軟件的重用和移植。接收時(shí)，物理層負(fù)責(zé)從串口的硬件緩沖區(qū)讀取或單片機(jī)端發(fā)送的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)鏈路層把物理層讀取來的數(shù)據(jù)根據(jù)一定的邏輯關(guān)系拼裝成完整的命令，最后是應(yīng)用層來解釋執(zhí)行由數(shù)據(jù)鏈路層拼裝出來的命令，并做出響應(yīng)。每一層負(fù)責(zé)直接使用下層向它提供的服務(wù)，并完成自身的功能，然后向上層提供“增值”后的功能，即數(shù)據(jù)和控制信息從發(fā)送端各層由上至下傳送至物理媒體，然后接收方再從下到上經(jīng)過各個(gè)層傳遞到達(dá)目的地，是七層參考模型不是通訊標(biāo)準(zhǔn)，它只給出一個(gè)不會(huì)由于技術(shù)發(fā)展而必須修改的穩(wěn)定模型，使有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議能在模型定義的范圍內(nèi)開發(fā)和相互配合。（13）文本特征方式只能用在文本模式中此時(shí)文本區(qū)和圖形區(qū)都必須打開。（11）光標(biāo)可在字符方式下啟用，此時(shí)光標(biāo)與所在位的字符通過邏輯“或”顯示。文本顯示區(qū)和圖形顯示區(qū)的起始地址SAD都對(duì)應(yīng)著顯示屏左上角位置的顯示位。（9）本模塊內(nèi)建128種字符見附錄，并允許用戶在顯示緩沖區(qū)內(nèi)任意設(shè)置一個(gè)區(qū)域作為外擴(kuò)的字符發(fā)生器CGRAM。顯示窗口長(zhǎng)度(列)CL己由硬件設(shè)置為40(字符數(shù))，即列數(shù)據(jù)傳輸個(gè)數(shù)的最大值(超出屏幕部分不顯示)。（7）顯示指令完整地恢復(fù)顯示屏上原有的畫面內(nèi)容。（6）復(fù)位信號(hào)將把行、列計(jì)數(shù)器和顯示寄存器清零，并且關(guān)顯示。（4）顯示字符的字體點(diǎn)陣。（2）可以設(shè)置字符方式與圖形方式的合成顯示即字符顯示區(qū)的內(nèi)容和圖形顯示區(qū)的內(nèi)容通過模式設(shè)置同時(shí)顯示在屏幕上、字符方式下的特征顯示以及可以像以那樣屏拷貝操作。從早期的發(fā)光二極管顯示到液晶顯示，從段碼式到點(diǎn)陣式再到圖形點(diǎn)陣式，其性能不斷提升，而成本卻日趨降低。其將通用的微處理器和存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。圖液晶與單片機(jī)的接口電路，本系統(tǒng)采用內(nèi)核的系列單片機(jī)是一種低電壓，高性能位單片機(jī)，片內(nèi)含的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，器件采用公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用位中央處理器和存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。液晶接口的1，2腳為背光電壓的輸入端。高電平為不使能。液晶的指令代碼入口地址為8201H，此時(shí)CE為低電平選通，C/D為高電平，為控制命令字的讀寫地址。CE、C/、。抖動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短和開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5~10ms，中間狀態(tài)為穩(wěn)定地閉合期，其時(shí)間由按鍵動(dòng)作所確定，一般為十分之幾秒到幾秒，為了保證CPU對(duì)鍵盤的閉合做一次處理并且僅一次處理，在軟件中必須設(shè)置去抖動(dòng)，在鍵的穩(wěn)定閉合或斷開時(shí)讀鍵盤的狀態(tài)，并判斷出鍵由閉合到釋放時(shí)，再作鍵輸入處理. 液晶接口電路的設(shè)計(jì) 液晶模塊與單片機(jī)的接口電路如圖所示:AT89S52圖35 液晶模塊與單片機(jī)的接口電路 單片機(jī)利用數(shù)據(jù)與控制信號(hào)直接采用存儲(chǔ)器訪問形式來控制液晶模塊。CPU對(duì)鍵盤上閉合鍵鍵號(hào)的確定，可以根據(jù)行線和列線的狀態(tài)計(jì)算求得，也可以根據(jù)行線和列線狀態(tài)查表求得。CPU對(duì)鍵盤的掃描可以采取程序控制的隨機(jī)方式，CPU在空閑時(shí)掃描鍵盤，也可以采取定時(shí)控制方式，每隔一定的時(shí)間，CPU對(duì)鍵盤掃描一次，CPU可以隨時(shí)響應(yīng)鍵盤輸入請(qǐng)求。用同樣的方法檢查PC1這一行上有無鍵閉合，以此類推，然后使行線PC2為低電平，其余的行線為高電平，檢查PC2這一行上是否有鍵閉合。然后微機(jī)通過輸入口讀列線的狀態(tài)，如果PA0~PA7都為高電平，則PC0這一行上沒有鍵閉合，如果讀出的列線狀態(tài)不全為高電平，則為低電平的列線和PC0相交的鍵處于閉合狀態(tài)。當(dāng)鍵盤上某一個(gè)鍵閉合時(shí)，該鍵所對(duì)應(yīng)的行線與列線短路。掃描式鍵盤需占用單片機(jī)較多的輸入輸出口線，使用可編程芯片來擴(kuò)展。溫度信號(hào)采集電路與單片機(jī)的接口與壓力信號(hào)的接口基本相同，如圖所示:+5vVin+GNDSCLVinSDAVddVTAGND+5VR110KR2ADS1110圖33 溫度信號(hào)與單片機(jī)的連接電路 人機(jī)界面的設(shè)計(jì) 人機(jī)界面主要是鍵盤輸入模塊和液晶顯示模塊，是嵌入式設(shè)計(jì)的常用外設(shè)模塊。 溫度處理信號(hào)與單片機(jī)的連接電路由于ADS1110支持I2C總線協(xié)議，可以同時(shí)連接個(gè)從設(shè)備。此測(cè)溫電路共需要兩組精密電源為其供電，TL431就是能同時(shí)提供兩組穩(wěn)定電壓輸出的穩(wěn)壓管。溫度處理信號(hào)調(diào)試時(shí)，首先用100的電阻替換Rt，通過調(diào)節(jié)RP104使溫度信號(hào)的輸出值為400mV， (100℃時(shí)鉑電阻的阻值)的電阻替換Rt，通過調(diào)節(jié)電位器RP103使溫度信號(hào)的輸出值為1700mV。放大器輸出在經(jīng)過一個(gè)加法器電路輸出: (39) Vref2的值可以通過調(diào)整電位器RP104來進(jìn)行調(diào)整，其目的是消除A/D在零點(diǎn)采樣不精確所帶來的誤差。正反饋電阻的加入起到了線性化的作用，降低了二次項(xiàng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響溫度在0至100度之間，放大器的輸出K與溫度的關(guān)系可以基本認(rèn)定為線性的。設(shè)電橋兩端的輸出電壓分別為V+和V，導(dǎo)線電阻為r，則: (34) (35)當(dāng)R116=R117=10kR100=100時(shí)，放大器的輸入電壓為: (36)由公式(36)可以知道系統(tǒng)3線制連接可以基本消除導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)溫電路的影響。3線制可以把導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響降到最低，連接如圖32所示。溫度采集電路如圖所示測(cè)溫電路采用典型的鉑電阻電橋電路，線制連接。但是查表法來實(shí)現(xiàn)非線性補(bǔ)償大大的增加了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)精度的提高幫助有限。必須使用硬件補(bǔ)償或軟件查表等方法來對(duì)系統(tǒng)的非線性進(jìn)行補(bǔ)償。 溫度信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì) 溫度信號(hào)處理電路 鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器，由于其測(cè)量準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍大、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好等，被廣泛用于中溫“范圍的溫度測(cè)量中。長(zhǎng)總線的電容高，需要較小的上拉電阻來補(bǔ)償，電阻不應(yīng)太小，如果電阻太小，總線驅(qū)動(dòng)器可能不能將總線拉低。 數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線都需要上拉電阻，因?yàn)榭偩€驅(qū)動(dòng)器是漏極開路驅(qū)動(dòng)器，這些電阻的大小取決于總線的工作速度和總線電容阻值。因?yàn)楸旧頉]有集成接口電路，因此需要用其接口來模擬實(shí)現(xiàn)接口電路，這里選用和兩個(gè)引腳來模擬總線的兩個(gè)引腳：，它的作用是由主機(jī)和從機(jī)來驅(qū)動(dòng)它以傳送數(shù)據(jù)。這個(gè)字節(jié)被寫入配置寄存器中，對(duì)ADS1110寫入多個(gè)字節(jié)到ADS1110無效，ADS1110將忽略第一個(gè)字節(jié)以后的任何輸入字節(jié)，并且它只對(duì)第一個(gè)字節(jié)做出應(yīng)答。④ 對(duì)ADS1110的寫操作用戶可寫新的內(nèi)容至配置寄存器，但不能更改輸出寄存器的內(nèi)容。前面的兩個(gè)字節(jié)是輸出寄存器的內(nèi)容，第三個(gè)字節(jié)是配置寄存器的內(nèi)容，并不總是需要從ADS1110中讀取三個(gè)字節(jié)，如果只需要 輸出寄存器的內(nèi)容則只需讀兩個(gè)字節(jié)。ADS1110有8種不同的類型，每種類型都有一個(gè)不同的I2C地址。主機(jī)也可發(fā)出另一個(gè)開始條件，在總線處于激活狀態(tài)時(shí)，若發(fā)出一個(gè)開始條件則要求一個(gè)重復(fù)的開始條件。在主機(jī)完成與從機(jī)的通信后，它會(huì)發(fā)出一個(gè)停止條件。在一個(gè)應(yīng)答周期期間，不作應(yīng)答，只是保持SDA線為高電平。從機(jī)將SDA線拉低以對(duì)該字節(jié)進(jìn)行應(yīng)答，然后主機(jī)發(fā)送一個(gè)時(shí)鐘脈沖以對(duì)該應(yīng)答位定時(shí)。對(duì)于在I2C總線上發(fā)送的每個(gè)字節(jié)，無論是地址還是數(shù)據(jù)，均以一個(gè)應(yīng)答位作為響應(yīng)。I2C總線上的每個(gè)器件都有一個(gè)獨(dú)特的7位地址以做出響應(yīng)。始條件是當(dāng)時(shí)鐘線為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線從高到低的跳變停止條件則是當(dāng)時(shí)鐘線為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線從低到高的跳變。為了開始通信，主機(jī)在總線上形成一個(gè)開始條件，通常只有在時(shí)鐘線為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)線才允許改變狀態(tài)。多數(shù)時(shí)候總線是空閑的，不發(fā)生通信，而且兩條線均為高電平。當(dāng)主機(jī)從從機(jī)中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，從機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線當(dāng)主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線主機(jī)總是驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘線。線上的脈沖以時(shí)鐘將位一位一位地移入接收器的移位寄存器中。為了在總線上傳送位數(shù)據(jù)，須在為SCL低電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)線至該位的電平為低則表明該位為“0”，為高則表明該位為“1”。SDA傳送數(shù)據(jù)，SCL 是時(shí)鐘。一些器件既可作為主機(jī)又可作為從機(jī)，但只能作為從機(jī)?？偩€上的通信通常發(fā)生在兩個(gè)器件之間，其中一個(gè)作為主機(jī)，另一個(gè)從機(jī)。（2）A/D轉(zhuǎn)換器ADS1110使用 ①I2C接口通過一個(gè)內(nèi)部集成電路I2C接口通信。 (31)對(duì)最小碼的最小輸出碼、可編程增益放大器的增益設(shè)置、V+與V的正負(fù)輸入電壓以及VDD而言，輸出碼由以下表達(dá)式計(jì)算出。輸出碼是一個(gè)標(biāo)量值除電路削波以外，它與兩個(gè)模擬輸入端的壓差成比例。在單周期轉(zhuǎn)換方式中，在一次轉(zhuǎn)換之后自動(dòng)掉電，在空閑期間極大地減少了電流消耗。片內(nèi)可編程的增益放大器PGA。滿足了系統(tǒng)的量程范圍與精度要求。%FOC滿量程調(diào)節(jié)，對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)G1/2或G1/4壓力接口，壓力量程為2/20mA，輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)兩線制。而且壓力量程必須滿足2/20mA的系統(tǒng)量程范圍。要求對(duì)系統(tǒng)的微小壓力變化就能檢測(cè)出來。本文在直接壓力法的基礎(chǔ)上結(jié)合了單片機(jī)控制技術(shù)大連理仁大學(xué)碩士學(xué)位論文提出了系統(tǒng)的總體工作模型和總體框圖，并根據(jù)原理框圖分析了傳感器、人機(jī)界面和串口通訊等關(guān)鍵技術(shù)的選取原則。 本章小結(jié) 本章介紹了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。 系統(tǒng)的總體框圖AT89S52 單 片 機(jī)鍵盤輸入壓力表泄漏閥溫度變送器通信模塊充氣閥自檢閥被測(cè)工件A/D液晶顯示模擬調(diào)壓器壓力變送器壓縮氣源A/D圖24 系統(tǒng)總框圖 圖24給出的只是系統(tǒng)的一個(gè)工作模型，圖描述的是系統(tǒng)的實(shí)際原理框圖。系統(tǒng)的充氣時(shí)間，平衡時(shí)間和測(cè)量時(shí)間均由測(cè)試程序設(shè)定。進(jìn)入測(cè)試菜單以后，當(dāng)接受到啟動(dòng)檢測(cè)的信號(hào)時(shí)就打開充氣閥和自檢閥對(duì)工件進(jìn)行充氣，充氣時(shí)間結(jié)束系統(tǒng)進(jìn)入平衡等待時(shí)間，平衡階段結(jié)束系統(tǒng)開始采集壓力傳感器和溫度傳感器的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，系統(tǒng)進(jìn)入檢測(cè)階段，檢測(cè)階段結(jié)束后系統(tǒng)將檢測(cè)的結(jié)果顯示到液晶上并保留結(jié)果數(shù)據(jù)，同時(shí)打開排氣閥將檢測(cè)氣體排出。此壓力輸出根據(jù)不同的檢測(cè)對(duì)象而不同。泄露模擬接口顯 示單 片 機(jī)溫度變送器壓力變送器自檢閥充氣閥過濾器排氣閥被測(cè)件氣源減壓閥圖23 系統(tǒng)總體工作模式型示意圖 圖23所示為基于直接壓力法的氣體測(cè)漏系統(tǒng)的總體工作模型示意圖。本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制器，液晶顯示，并將壓力變送器的位置擇在充氣閥和自檢閥之間，對(duì)外只提供了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的接口。另外傳統(tǒng)的直壓法測(cè)漏儀將壓力變送器選擇在被測(cè)件與自檢閥之間，控制器一般選擇微機(jī)。自定義協(xié)議提高了系統(tǒng)的通信效率又能保證系統(tǒng)的正確傳輸。若采用MODBUS標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議必將引起資源的浪費(fèi)，降低通訊效率。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 支持串行通訊的工業(yè)協(xié)議主要是協(xié)議，協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。所以只需外擴(kuò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片如MAX232就可以實(shí)現(xiàn)串行通訊的功能。由于具有與、系列相適配的接口，并有專用的指令集，可以實(shí)現(xiàn)畫面卷動(dòng)、光標(biāo)、閃爍、位操作等，足以滿足本系統(tǒng)文本顯示或圖形顯示的功能，此外，該液晶可管理的顯示緩沖區(qū)，并可外接字符發(fā)生器，可同時(shí)顯示行漢字字符，是該系統(tǒng)的理想顯示模塊。由于所要顯示的漢字較多，且為了便于操作人員觀察，本系統(tǒng)采用大連東顯公司生產(chǎn)的字符點(diǎn)陣型液晶來做系統(tǒng)的顯示模塊。 為便于操作人員對(duì)該儀器操作，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了鍵盤輸入模塊。并具有全雙工串行口線，可以方便的與外界進(jìn)行通訊，滿足本系統(tǒng)的各種性能指標(biāo)要求。在嵌入式系統(tǒng)低端的單片機(jī)領(lǐng)域和當(dāng)今的工業(yè)線程應(yīng)用中，位機(jī)仍然是主流機(jī)型。壓力變送器可以用來測(cè)量靜壓和動(dòng)壓，可以測(cè)量任何可與不銹鋼，或兼容的液體氣體介質(zhì)，按不同的要求可以選擇不同的密封材料，壓力量程為一精度滿足全量程調(diào)節(jié)，是本系統(tǒng)的理想傳感器。 檢測(cè)控制模塊 本系統(tǒng)主要采集氣體壓力，壓力傳感器主要針對(duì)氣體介質(zhì)，因此，為了提高系統(tǒng)的精度應(yīng)盡量選取高精度的壓力傳感器。（3）串口及上位機(jī)通訊模塊 由于每次測(cè)量系統(tǒng)都記錄了大量的數(shù)據(jù)，如壓力值，檢測(cè)結(jié)果等，這些數(shù)據(jù)都需要通過通訊接口送入上位機(jī)保存以方便日后的分析處理，本模塊通過單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口將結(jié)果數(shù)據(jù)輸出到上位機(jī)。（2）人機(jī)界面選擇模塊 傳統(tǒng)的檢測(cè)手段都是由人來做判斷，容易產(chǎn)生誤判。減壓閥電磁閥1電磁閥2被測(cè)件壓力傳感器圖21 直壓式氣體測(cè)漏原理圖 本課題的主要工作 本課題將單片機(jī)控制應(yīng)用到傳統(tǒng)的直接壓力式氣體測(cè)漏儀中，加入了液晶顯示和鍵盤輸入等模塊，提高了檢測(cè)過程的自動(dòng)化水平，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，并且方便數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析，本科題要實(shí)現(xiàn)的功能如下用一種簡(jiǎn)單高效的方法來檢測(cè)被測(cè)工件的氣體泄漏特性高精度壓力檢測(cè)，可以最小檢測(cè)的壓力變化，檢測(cè)量程為020B