【正文】 列的單片機。而數(shù)據(jù)的顯示則采用的是LED數(shù)碼管，該器件比較簡單，在生活中接觸也較多。由于采集的信號多種多樣，需要多種轉(zhuǎn)換器把信號轉(zhuǎn)換為電壓模擬信號，本文就不不作介紹。其中：AT89C52 ( 主控芯片) : CPU 作為該系統(tǒng)的核心控制芯片, 起采集、控制顯示的作用。通信模塊：采用RS485標準實現(xiàn)單片機與PC機間的通信。 系統(tǒng)框圖如圖21所示：圖21 系統(tǒng)框圖3 硬件部分信號采集過程中，被測量一般由傳感器供給，常為微弱信號，需要對其進行適當?shù)恼{(diào)整。但在實際工程設計中必不可少。此系統(tǒng)是由CPU、輸入輸出電路（I/O口），還包括定時/計數(shù)器、串行通信口、顯示驅(qū)動電路（LCD和LED驅(qū)動電路）、A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一個單塊芯片上，構(gòu)成了一個最小但完善的計算機任務。 AT89C52單片機因此，在這里我選用AT89C52單片機來完成，它的優(yōu)點很多，比如結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、經(jīng)濟、易于連接等，特別是其內(nèi)部的定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)資源豐富，具有較高的應用價值[8]。AT89C52提供以下標準功能：8k字節(jié)FLASH閃速存儲器，256字節(jié)片內(nèi)RAM，32個I/O口線，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，2個16位定時/計數(shù)器，一個全雙工串行通信口，時鐘電路及片內(nèi)振蕩器?？臻e方式體制CPU的工作，但允許RAM、定時/計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。AT89C52單片機的引腳如圖31所示[99]。單片機的時鐘電路連接圖如圖33所示,18引腳和19引腳接時鐘電路,在單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是高增益反相放大器的輸入,XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端,在片內(nèi)它是高增益反相放大器的輸出，所以這樣就構(gòu)成了自激振蕩器。復位電路是完成單片機片內(nèi)電路的初始化，使單片機從一種確定的狀態(tài)下開始運行。另外計算機系統(tǒng)在工作的時候，有時會不可避免地受到一些外界的干擾，如電源的波動、電磁場的干擾、現(xiàn)場環(huán)境的干擾等，這些都可能造成系統(tǒng)“死機”或程序跑飛，使系統(tǒng)不能正常工作。在單片機和嵌入式應用系統(tǒng)中，應用的對象對可靠性的要求更高，特別在無人值守、24小時連續(xù)工作的場合，如火災報警系統(tǒng)、安全防盜報警系統(tǒng)等應用中，決不允許應用系統(tǒng)“死機”或程序跑飛。為此，在單片機或嵌入式系統(tǒng)中引入自動監(jiān)視技術(shù)，即俗稱的看門狗技術(shù)（WatchDog）。一旦處理器“死機”或程序跑飛，處理器就不能向看門狗定時器發(fā)出清除脈沖。這些操作是系統(tǒng)自動檢測和進行的，不需要人為干預，可保證應用系統(tǒng)可靠地工作。X5045的RESET輸出信號連接到89C52的復位輸入端RST上，電路圖如圖 32 所示[9]。 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇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。A/D轉(zhuǎn)換器型號很多，而其轉(zhuǎn)換時間和轉(zhuǎn)換誤差也各不相同。(1)逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換器：它是一種速度快、精度較高、成本較低的直接式轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時間從幾微秒到幾百微秒。(3)并行式A/D轉(zhuǎn)換器：它又被稱為flash（快速）型，它的轉(zhuǎn)換速度很高，但她采用較多的比較器，而n位的轉(zhuǎn)換就需要2n1個比較器，因此電路規(guī)模也極大，價格也很貴，只適用于視頻A/D轉(zhuǎn)換器等數(shù)度特別高的領域[10]。下面就具體的介紹一下ADC0809的工作原理。由單一的5V電源供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的8選1的模擬開關。轉(zhuǎn)換時間為100μs。它的引腳的排列見圖34 圖34 ADC0809的引腳圖IN7~IN0 ：八個通道的模擬輸入量。當CBA=000時，IN0輸入，當CBA=111時，IN7輸入。START：轉(zhuǎn)換啟動信號，高電平有效。三態(tài)輸出，D7是最高位，D0是最低位。CLK：時鐘信號，最高頻率為 640KHZ。上升沿后高電平有效。Vref：參考電壓[11]。A/D轉(zhuǎn)換開始使EOC端輸出低電平；A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC輸出高電平。OE為讀出數(shù)據(jù)允許信號，OE端為高電平時，可以讀出轉(zhuǎn)換的數(shù)字量。A/D轉(zhuǎn)化模塊對模擬量進行一次模數(shù)轉(zhuǎn)換，要用到一個ADC0809，又因為它們之間的時鐘頻率不一樣，所以需要用74LS74對其進行一個二分頻的工作，這里只需要將74LS74的第3根引腳CLK1與單片機AT89C52的第30根ALE引腳相連，將74LS74 的第9根引腳Q2與ADC0809的時鐘信號CLK引腳相連。地址譯碼引腳C、B、用來選通IN0~IN7中的一個通道。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，用低電平的讀信號RD，產(chǎn)生的正脈沖作為OE信號，用以打開三態(tài)輸出鎖存器。而低電平的寫信號WR則表示轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號。該部分的連接圖如圖36所示圖36 ADC0809與單片機的連接圖鍵盤是一種常見的輸入設備，用戶可以向計算機輸入數(shù)據(jù)或命令。通過硬件識別的鍵盤稱編碼鍵盤；通過軟件識別的鍵盤稱為非編碼鍵盤。獨立按鍵接口在單片機中，如果所需的按鍵較少，可采用獨立式鍵盤。如圖37所示。無按鍵按下時，~。圖37 獨立按鍵接口圖在單片機中需要的按鍵較多時，通常把鍵排成矩陣形式，這樣可以節(jié)省硬件資源。如采用矩陣式按鍵方式，則只需要9個I/O 口。單片機系統(tǒng)中的非編碼式鍵盤程序主要由判別是否有鍵按下子程序、鍵的識別子程序、找到閉合鍵后，讀入相應的鍵值，再轉(zhuǎn)到相應的鍵處理程序幾個部分組成。 LED數(shù)碼管顯示模塊在小型控制裝置和數(shù)字化儀器儀表中，往往只要幾個簡單的數(shù)字顯示或字狀態(tài)便可滿足現(xiàn)場的需求，而顯示數(shù)碼管LED因其成本低廉、配置靈活、與計算機接口方便等特點，在小型微機控制系統(tǒng)中得到極為廣泛的應用[12]。LED的伏安特性類似于普通二極管，正向壓降為2V左右，工作電流一般在10mA~20mA之間較為合適一個8段LED顯示器的結(jié)構(gòu)如圖391所示。8段LED有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，分別如圖39圖393所示。當共陰極LED的COM端接高電平，則某個發(fā)光管的陰極加上低電平時，則該管有電流流過因而點亮發(fā)光。表32 LED段選碼字型共陰極字形代碼字型共陰極字形代碼字型共陰極字形代碼03FH67DHC39H106H707Hd5EH25BH87FHE79H34FH96FHF71H466HA77H滅00H56DHb7CH 顯示驅(qū)動芯片74LS57374LS573 的八個鎖存器都是透明的D型鎖存器，當使能端為1時，Q輸出端和數(shù)據(jù)端的輸入相同。輸出控制影響不到鎖存器的內(nèi)部工作，就是以前的數(shù)據(jù)可以保持不變，甚至當輸出被關閉時，新的數(shù)據(jù)也可以存入鎖存器。特別適用于緩沖寄存器，I/O 通道，雙向總線驅(qū)動器和工作寄存器[14]。當鎖存器使能變低時，符合建立時間和保存時間的數(shù)據(jù)會被保存。RS232雖然是現(xiàn)在最常用的串行通訊接口。傳輸速率比較低，在異步傳輸時，波特率僅為20Kbps。傳輸距離短，最大傳輸距離的標準值是50英尺，實際傳輸距離僅在50米以內(nèi)[16]。RS485接口在總線允許的情況下最多可連接128個收發(fā)器，即一個處理器可處理l28個采集點的信號采集，達到實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速遠距離傳送的目的，這是其他串口通信方式(如I2C總線和RS232等)所做不到的[19]。 MAX485接口芯片是Maxim公司的一種RS－485接口芯片。MAX485具有不受限制的驅(qū)動器擺率。它可以實現(xiàn)將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS－485電平的功能。DI和RO端分別為驅(qū)動器的輸入端和接收器的輸出端，它們與單片機的連接僅需分別與單片機的TXD和RXD相連；RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當RE為邏輯0時，器件處于接收狀態(tài)；當DE為邏輯1時，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因為MAX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機的一個管腳控制這兩個引腳即可；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號端,當A引腳的電平高于B時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當A的電平低于B端時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。只需要一個信號控制MAX485的接收和發(fā)送即可。通信模塊電路連接圖如圖313所示圖313 通信模塊電路連接圖4 軟件部分Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（UVISION）將這些組合在一起。首先從菜單中的工程中“新建工程”，建立我們將要做的工程項目：接下來Keil環(huán)境要求我們?yōu)?2工程選擇一個單片機型號；我們選擇Ateml公司的89C52。立了工程項目以后現(xiàn)在就要為工程添加程序，點擊“文件”中的新建，新建一個空白文檔；這個空白文檔就是我們編寫單片機程序的場所。根據(jù)題意，在文檔中寫入代碼，寫完后再檢查一下，然后保存，然后再將保存好的文檔添加到工程中，具體做法如下：程序文件添加完畢后，對其進行編譯當前程序、編譯修改過的文件并生成應用程序、重新編譯所有文件并生成應用程序后，再點擊TARGET，則其頁面為：再點擊圖案上的Output鍵 接下來就是點擊上圖中的select folder for objects鍵，得到下圖將其產(chǎn)生的HEX