【正文】 20硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視[28]。 溫度傳感器MAX6577本系統(tǒng)從測(cè)溫范圍，溫度分辨率和測(cè)溫時(shí)間上來(lái)講，AD7416和DS1820都不能滿足要求。 該芯片具有低功耗、低電流單端方波輸出特點(diǎn)，對(duì)于兩種不同的芯片輸出和輸入的關(guān)系分別滿足如下的關(guān)系式：這樣方便我們根據(jù)不同的情況進(jìn)行頻率或是周期的測(cè)量，擴(kuò)大了應(yīng)用的范圍。MAX6577集成溫度傳感器采用SOT236封裝，它能方便地與其他元件一同安裝在PC基板上。MAX6577是輸出頻率信號(hào)的數(shù)字溫度傳感器。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及使用方式 與MAX6576非常相擬。時(shí)間輸出的溫度傳感器與微處理器的接口電路圖 溫度信號(hào)的輸入如圖，J1是溫度傳感器，本設(shè)計(jì)中選用的是MAX6577，其中R1是限流電阻，限流電阻的作用是限制電路中的電流，它串聯(lián)在電路中限制電路中的電流。限流電阻是有工作條件的，最主要的是電路的工作電壓，限流電阻的選取一般有電阻值和功率兩個(gè)參數(shù)，是根據(jù)電路的電壓和限制電路回路中的電流選取的。電阻旁路就是通過(guò)電阻另外再開(kāi)僻一條通路，所不同的是有了電了阻，這條通路不是非常暢通。旁路電阻通常是指在電路設(shè)計(jì)時(shí)為保護(hù)例如敏感電壓計(jì)等器件，防止電路斷路時(shí)局部電壓過(guò)大而倒是器件損壞設(shè)計(jì)的并聯(lián)支路電路。使輸出的直流更平滑。原理圖如下：一個(gè)軟硬件結(jié)合的完整的單片機(jī)控制系統(tǒng)通常是在一個(gè)特定的環(huán)境下為完成或?qū)崿F(xiàn)某種功能而設(shè)計(jì)的，在系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時(shí)，勢(shì)必會(huì)受到各種外界干擾因素的影響。指令冗余技術(shù)和軟件陷阱技術(shù)均不能使失控的程序擺脫“死循環(huán)”的困境，因此可采用程序監(jiān)視技術(shù)來(lái)使程序脫離“死循環(huán)”，如“看門(mén)狗”技術(shù)。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到來(lái)自CPU的觸發(fā)信號(hào)，也就是我們通常所說(shuō)的沒(méi)有及時(shí)“喂狗”，則系統(tǒng)會(huì)強(qiáng)制復(fù)位，以保證系統(tǒng)在受到干擾時(shí)仍然能夠維持正常的工作狀態(tài)。微控制器的上電復(fù)位和看門(mén)狗復(fù)位電路如圖所示，電阻R5R55和電容C構(gòu)成振蕩電路，產(chǎn)生振蕩頻率，經(jīng)過(guò)CD4060的14次分頻后輸出給單片機(jī)的復(fù)位端RST。系統(tǒng)上電后，AT89C52的復(fù)位腳將產(chǎn)生100ms的高電平。如果系統(tǒng)正常工作，在程序的適當(dāng)出安排SETB ，使CD4060復(fù)位，使之不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位脈沖，如果系統(tǒng)工作不正常，在T時(shí)間內(nèi)CD4060沒(méi)能復(fù)位，那么它將對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)位脈沖。AT93C46采用的是3線制串行總線，3線串行總線由SK，DI，DO這三條信號(hào)線組成，其中SK是串行時(shí)鐘線，DI是數(shù)據(jù)輸入線，DO是數(shù)據(jù)輸出線。在實(shí)際應(yīng)用中，要實(shí)現(xiàn)對(duì)AT93C46的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)，最關(guān)鍵的有兩點(diǎn)：一點(diǎn)是建立恰當(dāng)?shù)拇袛?shù)據(jù)傳送的硬件邏輯接口；另一點(diǎn)是用單片機(jī)的程序模擬AT93C46的數(shù)據(jù)傳送時(shí)序。光報(bào)警通過(guò)改變顯示顏色來(lái)實(shí)現(xiàn)，燈采用雙色燈。蜂鳴器和微控制器的連接電路圖如圖所示。＋12V由外置開(kāi)關(guān)電源模塊提供，進(jìn)入主控板后，＋12V一方面提供電源，另一方面，經(jīng)過(guò)三端穩(wěn)壓芯片LM7805后，產(chǎn)生+5V電壓。電源電路原理圖如圖所示。它的選用原則是在確?？煽啃缘那疤嵯拢瑵M足系統(tǒng)的處理要求，并具備一定的靈活性和可擴(kuò)展余地。該芯片是51系列單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的芯片之一，具有比較高的性能價(jià)格比，可以方便的應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，而且，目前有很多微處理器與之管腳兼容，在許多場(chǎng)合可以進(jìn)行替換[3031]。同時(shí)，在系統(tǒng)工作的過(guò)程中，能有效的保存一些數(shù)據(jù)，即使外界電源損壞也不影響信息的保存。其可擦寫(xiě)次數(shù)可達(dá)1000次，錯(cuò)誤之后可以重新編程。每次實(shí)驗(yàn)可以寫(xiě)入不同的程序，隨用戶的需要和發(fā)展進(jìn)行修改，直至達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)。在閑置模式下，CPU停止工作，但片內(nèi)RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。目前廣泛應(yīng)用的顯示設(shè)備有發(fā)光數(shù)碼管顯示器（LED）和液晶顯示器，液晶顯示技術(shù)適用于顯示信息較多的情況，對(duì)環(huán)境要求也比較高。采用LED數(shù)碼管顯示有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）價(jià)格低廉；（2）顯示信息清晰醒目；（3）對(duì)儀器儀表系統(tǒng)資源占用相對(duì)較少。數(shù)碼管顯示電路的組成通常有兩種方式：（1）采用專用的顯示芯片或鍵盤(pán)顯示接口芯片如MAX7219或HD7279等。（2）采用通用邏輯電路芯片如74HC16CD4051等構(gòu)成，此種方法的成本較低，外圍電路也比較簡(jiǎn)單，控制方便，便于儀器的編程調(diào)試。74HC164是一種8位并行輸出移位寄存器，它具有與門(mén)串行輸入和一個(gè)異步清除輸入端，與門(mén)的串行輸入端A和B都能夠?qū)斎氲臄?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)完全的控制，任何一個(gè)輸入端如果是低電平都會(huì)禁止輸入新的數(shù)據(jù)，并且會(huì)在下一個(gè)時(shí)鐘脈沖（CLK）的作用下所有輸出都后移一位[33]。本設(shè)計(jì)采用HD7279驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。該芯片采用串行接口方式，具有自動(dòng)消除鍵抖動(dòng)并識(shí)別按鍵代碼的功能，從而可以提高CPU的工作效率，同時(shí)其串行接口方式又可大簡(jiǎn)化CPU接口電路的設(shè)計(jì),減少軟硬件資源的占用。HD7279具有片選信號(hào)，可以方便的實(shí)現(xiàn)多于8位的典型的或多于64鍵的鍵盤(pán)的接口.典型應(yīng)用：儀器儀表、工業(yè)控制器、條形顯示器，控制面板特點(diǎn)：參數(shù)和指令片選信號(hào)端CS 當(dāng)此引腳為低電平的時(shí)候，可以向芯片發(fā)送指令 時(shí)鐘輸入信號(hào)端 CLK 同步時(shí)鐘輸入端，向芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤(pán)的數(shù)據(jù)指令時(shí)，此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效 DATA 為數(shù)據(jù)輸入端 串行數(shù)據(jù)輸入和輸出端子，當(dāng)芯片接收指令的時(shí)候，此引腳為輸入端；當(dāng)讀取鍵盤(pán)的數(shù)據(jù)的時(shí)候，此引腳在“讀“指令最后的一個(gè)時(shí)鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆薉IG 0 –DIG7 引腳為數(shù)字07 驅(qū)動(dòng)輸出DP 引腳 為小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出HD7279指令當(dāng)中包括復(fù)位指令和測(cè)試指令及譯碼顯示指令當(dāng)上電進(jìn)入主程序之前 ，要先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化處理。第二步： 發(fā)送測(cè)試指令 即MOV A,0BFH CLR C RLC A MOV BIT, C SETB CLK LCALL SEND該指令的主要的功能是要把 所有的LED全部點(diǎn)亮，并且處于閃爍狀態(tài)，目的在于測(cè)試數(shù)碼管的好壞當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入顯示子程序的時(shí)候，要將顯示數(shù)據(jù)送入7279 首先應(yīng)該確定7279 的譯碼方式 然后每次送顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候都是先送顯示地址然后在發(fā)送顯示的數(shù)據(jù)。目前，普遍使用的編程語(yǔ)言有Keil C, ASM匯編語(yǔ)言等。本著結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想，儀器程序具有良好的模塊性、可修改性和可移植性。上圖所示為主程序流程圖。同時(shí)對(duì)處理后的數(shù)據(jù)首先判斷是否超過(guò)限定溫度值，若超過(guò)則選擇報(bào)警。數(shù)據(jù)采集程序的實(shí)現(xiàn)通過(guò)兩個(gè)中斷實(shí)現(xiàn)：一個(gè)計(jì)數(shù)中斷，一個(gè)定時(shí)中斷。在外部脈沖的下降沿啟動(dòng)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，當(dāng)脈沖個(gè)數(shù)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，引起計(jì)數(shù)中斷。在定時(shí)中斷中，對(duì)定時(shí)擴(kuò)展寄存器加1。主程序循環(huán)調(diào)用定時(shí)器及其定時(shí)擴(kuò)展寄存器中的值，根據(jù)設(shè)定的脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算出脈沖頻率。定時(shí)器1中斷服務(wù)程序流程圖如圖所示。數(shù)據(jù)處理中的除法和BCD編碼的轉(zhuǎn)換采用了匯編語(yǔ)言程序庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)子程序。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)則根據(jù)HD7279(串行8位LED數(shù)碼管顯示智能控制芯片)的操作時(shí)序要求，利用軟件模擬出操作時(shí)序，進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸出/顯示。各個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)序相同，每一位數(shù)據(jù)都是上升沿有效。 山東科技大學(xué)學(xué)位論文 總結(jié)與展望 經(jīng)過(guò)半年多的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)其預(yù)定功能。下位機(jī)主要有單片機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的采集、處理與顯示。通信接口采用KJJ12型通信接口，實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與上位機(jī)之間的通信。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各測(cè)點(diǎn)處的環(huán)境溫度，并可通過(guò)數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示。（3）計(jì)算機(jī)還有超溫度上限值、超溫度下限值、通信中斷等故障狀態(tài)顯示，并且能在系統(tǒng)或設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)于現(xiàn)場(chǎng)和地面同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并且給出出現(xiàn)故障的測(cè)點(diǎn)和出現(xiàn)故障的時(shí)間等，及時(shí)將狀態(tài)數(shù)據(jù)存盤(pán)?？偟恼f(shuō)來(lái)，該系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，功能齊全，使用方便，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境和通信電纜要求不高，且工作穩(wěn)定可靠，能滿足現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要，具有很重要的應(yīng)用價(jià)值。并且對(duì)于實(shí)時(shí)檢測(cè)一些機(jī)電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的溫度狀況帶來(lái)了極大的方便，使得監(jiān)控人員能夠及時(shí)、迅速的監(jiān)控溫度情況，適時(shí)做出處理，避免更大的經(jīng)濟(jì)損失。 展望在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，特別是在工業(yè)領(lǐng)域，智能化、自動(dòng)化已是提高效率、規(guī)范管理、客觀考核的最有效途徑。同時(shí)進(jìn)一步完善上位機(jī)管理系統(tǒng)軟件：使人機(jī)界面更加友好、完善，能更加符合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，也是未來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)系統(tǒng)的方向.山東科技大學(xué)學(xué)位論文 附錄