畢業(yè)論文--單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文提出了一種基于多個MCU通信的實(shí)時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案，該系統(tǒng)由監(jiān)控計算機(jī)單元，數(shù)據(jù)處理單元，總線隔離器單元，接收單片機(jī)，數(shù)據(jù)采集單元組成。數(shù)據(jù)處理單元與多個現(xiàn)場采集器為點(diǎn)對點(diǎn)的串行通信方式，在數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)部，各個通道的數(shù)據(jù)以雙CPU并行通行方式進(jìn)行處理，處理的結(jié)果以串行方式送入監(jiān)控主機(jī)；同時在采集單元與處理單元，

2、處理單元與計算機(jī)之間采用RS-485總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送；對于采樣的數(shù)據(jù)，通過可編程鍵盤/顯示接口8279芯片對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，篩選，轉(zhuǎn)存。實(shí)際運(yùn)用證明，該方案具有良好的實(shí)時性。</p><p>　　[關(guān)鍵詞] 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；單片機(jī)（MCU）；串行通信；并行通信</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Th

3、e text brings forward a sort of real-time data collecting system scheme，which is based on multi-MCU corresponding. The system consists of supervising computer cell, data processing cell, overall-insulating cell, inceptin

4、g SCM and data collection cell. The data processing cell and the multi-field collectors are serial communication which are one point opposite one point. Within the data processing cell, every passage data are processed i

5、n double CPU merge-capable transmission fashion. Then, the</p><p><b>　　.</b></p><p>　　Key words: data acquisition and processing system ; Microcontroller unit ;</p><p&

6、gt;　　serial data communication ; parallel data communication </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要I</p><p>　　AbstractII</p><p>　　目 錄III</p

7、><p>　　CATALOGIV</p><p>　　第一章 引 言１</p><p>　　1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成１</p><p>　　1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展前景１</p><p>　　第二章 概 述３</p><p>　　

8、2.1 單片機(jī)的組成３</p><p>　　2.2 單片機(jī)的分類３</p><p>　　2.3 單片機(jī)的特點(diǎn)５</p><p>　　2.4 單片機(jī)的應(yīng)用６</p><p>　　2.5 單片機(jī)的發(fā)展６</p><p>　　第三章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件組成１０</p&g

9、t;<p>　　3.1 集散式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)１０</p><p>　　3.2 數(shù)據(jù)處理器１３</p><p>　　3.3 3-8譯碼器１７</p><p>　　3.4 74LS244 隔離器１９</p><p>　　3.5 RS-485總線１９</p><p>

10、　　3.6 鍵盤/顯示控制器8279２１</p><p>　　3.7 鍵盤，顯示器工作原理２３</p><p>　　第四章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)２６</p><p>　　4.1 數(shù)據(jù)接收器接收，發(fā)送數(shù)據(jù)２６</p><p>　　4.2 數(shù)據(jù)處理器接收數(shù)據(jù)２９</p><p>

11、　　4.3 主處理器執(zhí)行中斷２９</p><p>　　4.4 鍵盤顯示電路３２</p><p>　　結(jié) 束 語３９</p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)：４０</p><p>　　致 謝４１</p><p>　　附 圖４２</p><p>&l

12、t;b>　　CATALOG</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　Chapter 1 Foreword１</p><p>　　1.1 The consitute of data collecting system１</p><p>　　1.2 The applied

13、realm and development foregrounds of data collecting system１</p><p>　　Chapter 2 Summarize３</p><p>　　2.1 Consitute of singlechip３</p><p>　　2.2 Sorts of singlechip３</p&

14、gt;<p>　　2.3 Specialty of singlechip５</p><p>　　2.4 Application of singlechip６</p><p>　　2.5 Development of singlechip６</p><p>　　Chapter 3 Hardware constitute of d

15、ata collecting system１０</p><p>　　3.1 Structure of gather to spread data collecting system１０</p><p>　　3.2 Data processor１３</p><p>　　3.3 3-8 encoder１７</p><p>

16、;　　3.4 74LS244 snsulation machine１９</p><p>　　3.5 RS-485 BUS１９</p><p>　　3.6 Keyboard/Display controller 8279２１</p><p>　　3.7 Work principle of Keyboard and display２３&l

17、t;/p><p>　　Chapter 4 Software realization of data collecting system２６</p><p>　　4.1 Receive and send data by data receiver２６</p><p>　　4.2 Receive data by data processor ..

18、............................... ２９</p><p>　　4.3 Perform halt by main processor..................................... ２９</p><p>　　4.4 Keyboard and display circuit３２</p><p>&l

19、t;b>　　Tag３９</b></p><p>　　Reference literature４０</p><p>　　Thankfulness４１</p><p>　　Refence map.....................................................................4 2

20、 </p><p>　　第一章 引 言</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，需要對各種參數(shù)進(jìn)行測量，溫度是工業(yè)對象中主要的被控參數(shù)之一。在冶金工業(yè)，化工工業(yè)，電力工程，機(jī)械制造和食品加工等許多領(lǐng)域中，人們都需要對相應(yīng)的溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測控制。</p><p

21、>　　1．1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要內(nèi)容通常包含硬件（連同單片微機(jī)在內(nèi)的全部電子線路），軟件（包括監(jiān)控管理程序及各功能模塊應(yīng)用軟件）及結(jié)構(gòu)工藝等三部分組成。一般的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由：數(shù)據(jù)采集單元，A/D轉(zhuǎn)換單元，D/A轉(zhuǎn)換單元，數(shù)據(jù)傳輸單元，數(shù)據(jù)處理單元，鍵盤/顯示電路等幾部分組成。</p><p>　　1．2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域及

22、發(fā)展前景</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用范圍非常廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對有用信號進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，分析，計算，提取等有較好的運(yùn)用。一般的數(shù)據(jù)采集主要應(yīng)用于：</p><p><b>　　生物醫(yī)學(xué)信號處理</b></p><p>　　多媒體技術(shù)與人機(jī)交互</p><p><b>　　導(dǎo)航與現(xiàn)代通信技術(shù)&

23、lt;/b></p><p><b>　　遙感，遙測的應(yīng)用</b></p><p>　　人工智能與模式識別，計算機(jī)視覺與可視化</p><p><b>　　雷達(dá)，聲納信號處理</b></p><p><b>　　微弱信號處理技術(shù)</b></p><p&

24、gt;　　隨著數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)被廣泛的利用，在特定的行業(yè)要獲得較精確的采樣數(shù)據(jù)，都需要對該系統(tǒng)進(jìn)行特殊的要求如：由于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，很多設(shè)備（比如變頻器）都是對數(shù)據(jù)采集產(chǎn)生很大干擾的干擾源；而且一般的采集器都有多路信號輸入，它們地線相連會導(dǎo)致干擾通過地線進(jìn)入正在采集的信號，使得數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確，因此數(shù)據(jù)采集器的抗干擾設(shè)計十分重要。</p><p>　　所以，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展過程中，為滿足特定的要求，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的

25、發(fā)展方向主要由：</p><p>　　系統(tǒng)抗干擾性 保證獲得的數(shù)據(jù)較精確。如：可設(shè)計一個數(shù)據(jù)采集器，它除了正常的低 通濾波，RC濾波外，還可用PHOTOMOS光繼電器對每路信號進(jìn)行隔離，每路信號的地線都獨(dú)立開來。</p><p>　　實(shí)時通信 保證數(shù)據(jù)處理單元能較快的得到要處理的數(shù)據(jù)，提高了主機(jī)的運(yùn)行效率，如：采集現(xiàn)場與處理單元距離短可用RS-232總線，距離長可用RS-485總線。

26、</p><p>　　3）高速數(shù)據(jù)采集 一般數(shù)字信號的獲得需要對模擬信號進(jìn)行采集，這就需要高</p><p>　　速，高性能的A/D轉(zhuǎn)換相適應(yīng)。</p><p>　　4）低功耗性 適合與電池供電和空間受限的工作環(huán)境以及便攜式場合。</p><p>　　第二章 概 述</p><p>　　2.1

27、 單片機(jī)的組成</p><p>　　所謂單片機(jī)就是單片微型計算機(jī)（Single-chip Microcomputer）,單片微型計算機(jī)的核心是微處理器MPU，與一般微型計算機(jī)所不同的是它將微處理器，內(nèi)存，I/O接口，中斷邏輯，定時器/計數(shù)器等集成到一個集成電路芯片上，有的單片機(jī)還集成了A/D，D/A轉(zhuǎn)換器等電路，如圖2—1所示。這種結(jié)構(gòu)特別使用于測控領(lǐng)域，因此，也稱其為微控制器（Microcontrolle

28、r）,簡寫為MCU，但國內(nèi)大多數(shù)人習(xí)慣上都叫單片機(jī)。</p><p>　　圖2—1單片機(jī)的組成框圖</p><p>　　2.2 單片機(jī)的分類</p><p>　　常用的單片機(jī)分類方法有兩種，一是按字長分類，二是按用途分類。</p><p>　　2．2．1 按字長分類</p><p>　　根據(jù)單片機(jī)對各種基本操作處

29、理的數(shù)據(jù)來看，單片機(jī)有4位單片機(jī)，8位單片機(jī)，32位單片機(jī)和64位單片機(jī)等。</p><p><b>　　4位單片機(jī)</b></p><p>　　4位單片機(jī)的主要生產(chǎn)國是日本，如Sharp公司的SM系列，東芝公司的TCLS系列，NEC公司的uCOM75**系列等。此外，還有美國TI公司的TMS1000和NS公司的COP400系列。國內(nèi)也早已能夠生產(chǎn)COP400系列的4

30、位單片機(jī)。4位單片機(jī)的主要特點(diǎn)是價格便宜，但功能并不弱，只是CPU為4位。其片內(nèi)存儲器有2KB ROM，128B*4的RAM等。NEC公司的uPD75**的片內(nèi)ROM可達(dá)8KB，RAM為512B*4，還帶有6位A/D轉(zhuǎn)換。目前，4位單片機(jī)主要用于控制諸如洗衣機(jī)，微波爐等家用電器及高檔電子玩具。</p><p><b>　　8位單片機(jī)</b></p><p>　　8位單

31、片機(jī)是目前單片機(jī)中的主流機(jī)型。在8位單片機(jī)中，一般把無串行I/O接口和只提供小范圍的尋址空間（小于8KB）的單片機(jī)稱為低檔的8位單片機(jī)，如Intel公司MCS-48系列和Faichild公司的F8就屬于此類；把帶有串行I/O接口或A/D轉(zhuǎn)換以及進(jìn)行64KB以上尋址的單片機(jī)，稱為高檔的8位單片機(jī)，如Intel公司的MCS-51系列，Motorala公司的MC6810，Zilog公司的Z8等。近年來，在高檔8位單片機(jī)的基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了超8位單

32、片機(jī)，如Intel公司的UPI-452，83C152，Zilog公司的Super8，Motorola公司的MC68HC11等。它們不但進(jìn)一步擴(kuò)大了片內(nèi)ROM和RAM的容量，而且還增加了高級通信，DMA傳送和高速I/O功能。另外，由于8位單片機(jī)的功能強(qiáng)，價格低廉，品種齊全，因而被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。特別是高檔單片機(jī)的主要機(jī)型。</p><p><b>　　16位單片機(jī)</b></p>

33、;<p>　　16位單片機(jī)主要有Thomoson公司的68200系列，Intel公司的MCS-96系列，NS公司HPC16040和NEC公司的783**等。而得到實(shí)際應(yīng)用的16位單片機(jī)主要是Intel公司的MCS-96系列單片機(jī)。</p><p><b>　　32位單片機(jī)</b></p><p>　　32位單片機(jī)首推英國Inmos公司的IMS414DPJ

34、I，它是目前并行處理位數(shù)最高的單片機(jī)之一。</p><p><b>　　64位單片機(jī)</b></p><p>　　64位單片機(jī)的處理能力是任何32位單片機(jī)都無法達(dá)到的。目前，SperH，MIPS Technologies東芝等廠商還是準(zhǔn)備將64位單片機(jī)微處理器內(nèi)核推向嵌入式系統(tǒng)市場。</p><p>　　2．2．2 按用途分類</p>

35、;<p>　　按用途分類，可將單片機(jī)分為通用型單片機(jī)和專用型單片機(jī)兩種。</p><p><b>　　通用型單片機(jī)</b></p><p>　　將資源全部提供給用戶使用，如片內(nèi)寄存器，存儲器，中斷系統(tǒng)，定時器/計數(shù)器，I/O接口等。其適應(yīng)性強(qiáng)，擴(kuò)展容易，構(gòu)建各種應(yīng)用系統(tǒng)十分靈活，應(yīng)用廣泛。如MCS-51系列單片機(jī)。</p><p>

36、;<b>　　專用型單片機(jī)</b></p><p>　　針對各種特殊應(yīng)用場合而專門設(shè)計的單片機(jī)。如生產(chǎn)過程控制，數(shù)據(jù)采集與信號處理等。它們通常是微控制系統(tǒng)的集成化產(chǎn)品。TMS320系列就是專門用于數(shù)字信號處理的單片機(jī)（也稱DSP芯片），他的指令周期短，運(yùn)算速度和精度高。</p><p>　　2.3 單片機(jī)的特點(diǎn)</p><p>　　由于單

37、片機(jī)是在一塊大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路芯片上集成了微型計算機(jī)的主要功能單元，本身就是具有一定規(guī)模的計算機(jī)，因此，其緊湊的結(jié)構(gòu)，小巧的形體在許多應(yīng)用場合是其他類型的計算機(jī)所不能比擬的，其特點(diǎn)歸納如下：</p><p><b>　　1.形小體輕功耗低</b></p><p>　　如前所述，單片機(jī)就是一個計算機(jī)芯片，在這個芯片上集成了計算機(jī)的基本功能部件，甚至是構(gòu)成技術(shù)應(yīng)用系

38、統(tǒng)的各功能部件。因此，其集成度相當(dāng)高，而這個芯片的尺寸與普通的集成塊是一樣的，那么形小體輕自然不用說了。而且，由于單片機(jī)大量用于便攜式產(chǎn)品和家用電器，設(shè)計時專門考慮了低電壓，低功耗環(huán)境。如許多單片機(jī)可在2.2V甚至1.2V或0.9V電壓下工作，其功耗可降低至uA級，一顆紐扣電池供電可以使用很長時間。另外，由于集成度高，抗干擾能力強(qiáng)，其本身的可靠性也相當(dāng)高。</p><p>　　2.能強(qiáng)，運(yùn)算速度快，性價比高<

39、;/p><p>　　單片機(jī)在構(gòu)成測控系統(tǒng)，電器控制裝置，智能儀器等方面與其他微型計機(jī)相比有特別明顯的優(yōu)勢，在設(shè)計軟件，硬件資源時充分考慮了這方面的功能，如指令系統(tǒng)中具有豐富的程序分支轉(zhuǎn)移，布爾處理和邏輯控制命令，有定時器，中斷系統(tǒng)，I/O接口，各種控制寄存器等豐富的硬件資源。</p><p>　　單片機(jī)特有的結(jié)構(gòu)形式，提高了運(yùn)算速度。有的單片機(jī)還采用了RISC和DSP技術(shù)，進(jìn)一步改善了運(yùn)行效率

40、。隨著各種新技術(shù)的不斷發(fā)展，各廠商在提高單片機(jī)性能的同時進(jìn)一步降低價格，性能價格比成為競爭焦點(diǎn)之一，因此，從總體上講單片機(jī)優(yōu)于普通的微處理器。而單片機(jī)價格可降低至0.5美元。</p><p>　　3.應(yīng)用系統(tǒng)研制周期短，軟，硬件開發(fā)靈活方便</p><p>　　由于單片機(jī)有豐富的內(nèi)存和I/O接口等功能單元，可直接與外圍電路或芯片連接，編寫簡單程序就可以構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)。而且利用簡單的開發(fā)工具就

41、可以在應(yīng)用環(huán)境下進(jìn)行軟件，硬件調(diào)試，修改也十分方便。調(diào)試成功后即可成為實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)。因此，研制應(yīng)用系統(tǒng)的時間可減到最短，其開放性的靈活擴(kuò)展功能使軟，硬件開發(fā)變得簡單，也易于掌握。另外，為防止因突然掉電造成信息丟失或損壞，單片機(jī)基本上都設(shè)計了備用電源引腳，可以很方便地接入備用電源，以利保護(hù)信息。</p><p>　　2.4 單片機(jī)的應(yīng)用 </p><p>　　由于單片機(jī)的超小型結(jié)構(gòu)和

42、優(yōu)越的性價比，使其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，這里列出一些主要的應(yīng)用領(lǐng)域。</p><p>　?。?） 工業(yè)控制：各種測試系統(tǒng)，機(jī)器人等。</p><p>　?。?） 儀器儀表：智能儀器儀表，醫(yī)療儀器等。</p><p>　?。?） 家電，玩具：各種游戲機(jī)，全自動家用電器，攝像機(jī)，激光盤驅(qū)動器，電子玩具等。</p><p>　?。?）計算機(jī)外設(shè)和通訊設(shè)

43、備：各種計算機(jī)外設(shè)控制（磁盤驅(qū)動器控制，打印機(jī)控制，鍵盤控制），調(diào)制調(diào)解器，智能線路運(yùn)行控制等。</p><p>　　（5）數(shù)據(jù)處理：圖形處理，數(shù)字信號處理（DSP），數(shù)據(jù)采集與處理，復(fù)印機(jī)控制等。</p><p>　?。?）汽車控制： 點(diǎn)火系統(tǒng)控制，變速器控制，防滑剎車控制，排氣控制等。</p><p>　　（7）國防應(yīng)用：魚雷制導(dǎo)控制，導(dǎo)彈控制，智能武器控制，其

44、他航空航天系統(tǒng)。</p><p>　　隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，新的產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用領(lǐng)域還將繼續(xù)擴(kuò)大。</p><p>　　2.5 單片機(jī)的發(fā)展</p><p>　　2．5．1單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)</p><p>　　自單片機(jī)出現(xiàn)至今,單片機(jī)技術(shù)已走過了近20年的發(fā)展路程?？v觀20年來單片機(jī)發(fā)展歷程可以看出,單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展以微處理器(Ｍ

45、ＰＵ)技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo),以廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拉動,表現(xiàn)出較微處理器更具個性的發(fā)展趨勢。</p><p>　　單片機(jī)長壽命　 </p><p>　　這里所說的長壽命,一方面指用單片機(jī)開發(fā)的產(chǎn)品可以穩(wěn)定可靠地工作十年、二十年,另一方面是指與微處理器相比的長壽命。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展,ＭＰＵ更新?lián)Q代的速度越來越快,以386、486、586為代表的ＭＰＵ,很

46、短的時間內(nèi)就被淘汰出局,而傳統(tǒng)的單片機(jī)如68ＨＣ05、8051等年齡已有15歲,產(chǎn)量仍是上升的。這一方面是由于其對相應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域的適應(yīng)性,另一方面是由于以該類ＣＰＵ為核心,集成以更多Ｉ/Ｏ功能模塊的新單片機(jī)系列層出不窮?？梢灶A(yù)見,一些成功上市的相對年輕的ＣＰＵ核心,也會隨著Ｉ/Ｏ功能模塊的不斷豐富,有著相當(dāng)長的生存周期。新的ＣＰＵ類型的加盟,使單片機(jī)隊伍不斷壯大,給用戶帶來了更多的選擇余地。</p><p>　　8

47、位、16位、32位單片機(jī)共同發(fā)展　 </p><p>　　這是當(dāng)前單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的另一動向。長期以來,單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展是以8位機(jī)為主的。隨著移動通訊、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等高科技產(chǎn)品進(jìn)入家庭,32位單片機(jī)應(yīng)用得到了長足發(fā)展。以Motorola68Ｋ為ＣＰＵ的32位單片機(jī)97年的銷售量達(dá)8千萬枚。過去認(rèn)為由于8位單片機(jī)功能越來越強(qiáng),32位機(jī)越來越便宜,使16位單片機(jī)生存空間有限,而16位單片機(jī)的發(fā)展

48、無論從品種和產(chǎn)量方面,近年來都有較大幅度的增長。</p><p>　　單片機(jī)速度越來越快　 </p><p>　　MPU發(fā)展中表現(xiàn)出來的速度越來越快是以時鐘頻率越來越高為標(biāo)志的。而單片機(jī)則有所不同,為提高單片機(jī)抗干擾能力,降低噪聲,降低時鐘頻率而不犧牲運(yùn)算速度是單片機(jī)技術(shù)發(fā)展之追求。一些8051單片機(jī)兼容廠商改善了單片機(jī)的內(nèi)部時序,在不提高時鐘頻率的條件下,使運(yùn)算速

49、度提高了很多,Motorola單片機(jī)則使用了瑣相環(huán)技術(shù)或內(nèi)部倍頻技術(shù)使內(nèi)部總線速度大大高于時鐘產(chǎn)生器的頻率。68HC08單片機(jī)使用4.9M外部振蕩器而內(nèi)部時鐘達(dá)32M,而M68Ｋ系列32位單片機(jī)使用32Ｋ的外部振蕩器頻率內(nèi)部時鐘可達(dá)16MHｚ以上。</p><p><b>　　低電壓與低功耗　</b></p><p>　　自80年代中期以來,NMOS工藝單片機(jī)逐漸被C

50、MOS工藝代替,功耗得以大幅度下降,隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)由3μｍ工藝發(fā)展到1.5、1.2、0.8、0.5、0.35近而實(shí)現(xiàn)0.2μｍ工藝,全靜態(tài)設(shè)計使時鐘頻率從直流到數(shù)十兆任選,都使功耗不斷下降。Motorla最近推出任選的Ｍ.CORE可在1.8Ｖ電壓下以50M/48MIPS全速工作,功率約為20ｍＷ。幾乎所有的單片機(jī)都有Wait，Stop等省電運(yùn)行方式。允許使用的電源電壓范圍也越來越寬。一般單片機(jī)都能在3到6V范圍內(nèi)工作,對電池供

51、電的單片機(jī)不再需要對電源采取穩(wěn)壓措施。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供電的單片機(jī)已經(jīng)問世。</p><p>　　低噪聲與高可靠性技術(shù)　</p><p>　　為提高單片機(jī)系統(tǒng)的抗電磁干擾能力,使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境,滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求,各單片機(jī)商家在單片機(jī)內(nèi)部電路中采取了一些新的技術(shù)措施。如美國國家半導(dǎo)體NS的COP8單片機(jī)內(nèi)部增加了

52、抗EMI電路,增強(qiáng)了“看門狗”的性能。Motorola也推出了低噪聲的LN系列單片機(jī)。</p><p><b>　　OTP與掩膜　</b></p><p>　　OTP是一次性寫入的單片機(jī)。過去認(rèn)為一個單片機(jī)產(chǎn)品的成熟是以投產(chǎn)掩膜型單片機(jī)為標(biāo)志的。由于掩膜需要一定的生產(chǎn)周期,而OTP型單片機(jī)價格不斷下降,使得近年來直接使用OTP完成最終產(chǎn)品制造更為流行。它較之掩膜具有生

53、產(chǎn)周期短、風(fēng)險小的特點(diǎn)。近年來,OTP型單片機(jī)需量大幅度上揚(yáng),為適應(yīng)這種需求許多單片機(jī)都采用了在片編程技術(shù)(In System Programming)。未編程的OTP芯片可采用裸片Bonding技術(shù)或表面貼技術(shù),先焊在印刷板上,然后通過單片機(jī)上引出的編程線、串行數(shù)據(jù)、時鐘線等對單片機(jī)編程。解決了批量寫OTP芯片時容易出現(xiàn)的芯片與寫入器接觸不好的問題。使OTP的裸片得以廣泛使用,降低了產(chǎn)品的成本。編程線與Ｉ/Ｏ線共用,不增加單片機(jī)的額外

54、引腳。而一些生產(chǎn)廠商推出的單片機(jī)不再有掩膜型,全部為有ISP功能的OTP。</p><p>　　MTP向OTP挑戰(zhàn)　</p><p>　　MTP是可多次編程的意思。一些單片機(jī)廠商以ＭＴＰ的性能，ＯＴＰ的價位推出他們的單片機(jī),如ATMEL AVR單片機(jī),片內(nèi)采用FLASH,可多次編程。華邦公司生產(chǎn)的與8051兼容的單片機(jī)也采用了MTP性能,OTP的價位。這些單片機(jī)都使用了ISP技術(shù),等安裝到

55、印刷線路板上以后再下載程序。</p><p>　　2．5．2單片機(jī)的發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展及系統(tǒng)設(shè)計水平的提高,單片機(jī)正在不斷產(chǎn)生新的變化和進(jìn)步,人們發(fā)現(xiàn):單片機(jī)與微機(jī)系統(tǒng)之間的距離越來越小,甚至難以辨認(rèn)。單片機(jī)在目前的發(fā)展形勢下,表現(xiàn)出以下幾大趨勢:</p><p>　　(1) 可靠性及應(yīng)用水平越來越高 </p>&l

56、t;p>　　和互聯(lián)網(wǎng)的連接已是一種明顯的走向?，F(xiàn)在的新型單片機(jī)已經(jīng)集成ＩＰ技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù),對網(wǎng)絡(luò)的連接支持功能越來越強(qiáng)。</p><p>　　(2) 所集成的部件越來越多 </p><p>　　單片機(jī)在內(nèi)部已集成了越來越多的部件,這些部件包括一般常用的電路,例如:定時器,比較器,Ａ/Ｄ轉(zhuǎn)換器,Ｄ/Ａ轉(zhuǎn)換器,串行通信接口,Watchdog電路,LCD控制器等。有的單片機(jī)為了構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)

57、或形成局部網(wǎng),內(nèi)部含有局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊ＣＡＮ。ＮＳ(美國國家半導(dǎo)體)公司的單片機(jī)已把語音、圖象部件也集成到單片機(jī)中,如果從功能上講它可以是萬用機(jī),原因是其內(nèi)部已集成上各種應(yīng)用電路。</p><p>　　(3) 功耗越來越低 </p><p>　　現(xiàn)在新的單片機(jī)的功耗越來越小,特別是很多單片機(jī)都設(shè)置了多種工作方式,這些工作方式包括等待,暫停,睡眠,空閑,節(jié)電等工作方式。零功耗系統(tǒng)正是當(dāng)前設(shè)計

58、的追求目標(biāo)。</p><p>　　(4) 和模擬電路結(jié)合越來越多 </p><p>　　單片機(jī)正被廣泛的嵌入到各種應(yīng)用系統(tǒng)中。單片機(jī)的另外一個名稱就是嵌入式微控制器,原因在于它可以嵌入到任何微型或小型儀器或設(shè)備中。</p><p>　　(5) 可靠性越來越高</p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用中,可靠性是首要的因素,單片機(jī)自身的可靠性技術(shù)正在不

59、斷發(fā)展。</p><p>　　第三章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件組成</p><p>　　3.1 集散式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3-1為89C51單片機(jī)構(gòu)成的主從式數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)用于印染系統(tǒng)的水分及特定點(diǎn)的溫度等的測量過程。</p><p>　　圖3-1 以89C51單片機(jī)構(gòu)成的主從式數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)<

60、/p><p>　　在實(shí)際應(yīng)用中，采用波特率為9600bps，數(shù)據(jù)楨為：</p><p>　　1位起始位+8位數(shù)據(jù)位+1位停止位</p><p>　　數(shù)據(jù)交換時，主機(jī)呼叫從機(jī)地址，從機(jī)向主機(jī)發(fā)送本機(jī)數(shù)據(jù)。主機(jī)呼叫時，發(fā)出長度為1個字節(jié)數(shù)據(jù)（即從機(jī)地址），從機(jī)應(yīng)答時向上傳送3個雙字節(jié)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為如圖（3-2）：</p><p><b>

61、　　AA+數(shù)據(jù)，</b></p><p>　　圖3-2 數(shù)據(jù)格式</p><p>　　即7個字節(jié)。假定在理想情況下，主機(jī)呼叫，從機(jī)立即回應(yīng)，則主機(jī)完成與一個從機(jī)的數(shù)據(jù)交換最少需 ：（7+1）*10*1/9600=8.333ms （忽略數(shù)據(jù)楨之間的間隔和從機(jī)的地址判斷即通信轉(zhuǎn)移時間）。假設(shè)采集系統(tǒng)中有4個采集單元，那么主機(jī)遍歷一次所有采集單元至少需要33.332ms。當(dāng)

62、傳送數(shù)據(jù)長度增加或數(shù)據(jù)采集單元增加時，遍歷時間延長。實(shí)際上，在程序運(yùn)行過程中數(shù)據(jù)交換所花費(fèi)的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論計算植，這樣就使主機(jī)的實(shí)時性降低。當(dāng)主機(jī)接收數(shù)據(jù)采用中斷方式實(shí)現(xiàn)的，會造成程序運(yùn)行效率低，甚至造成“假死機(jī)現(xiàn)象”：運(yùn)行-----長時間停滯-----再運(yùn)行，致使采集處理系統(tǒng)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　3．1．1 主從式結(jié)構(gòu)</p><p>　　為了克服上述方案中的缺陷，此

63、方法提出了圖3-3方案：</p><p>　　分散采樣，集中處理 </p><p>　　該方案較好地解決了系統(tǒng)的實(shí)時性問題 即主從式結(jié)構(gòu) 從機(jī)：工作在現(xiàn)場狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集單元仍然是以CPU為核心的智能單元，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場模擬量（水分，溫度等） 或現(xiàn)場狀態(tài)的檢測和采集，經(jīng)過相應(yīng)的預(yù)處理，如濾波，編碼之后，以串行方式發(fā)給數(shù)據(jù)處理單元；主機(jī)：主機(jī)的任務(wù)是系統(tǒng)管理，初值設(shè)定，通過串行通訊接口向

64、從機(jī)發(fā)送各種命令和初值，接收從機(jī)發(fā)送來來的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，輸出最終結(jié)果。</p><p>　　數(shù)據(jù)處理單元與每個采集單元之間以點(diǎn)對點(diǎn)的方式收發(fā)數(shù)據(jù)，每一路數(shù)據(jù)有一個獨(dú)立的收發(fā)單片機(jī)（89c51），以并行傳送方式與數(shù)據(jù)處理單元主處理器（89C52）進(jìn)行信息交換。由于各路數(shù)據(jù)收發(fā)獨(dú)立，且并行傳送時間短（一般為幾十個us），由前端數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)處理單元的傳送時間主要取決于串行通信所用的時間，以960

65、0bps傳送7個字節(jié)數(shù)據(jù)的時間 7*10*1/9600=7.292ms，各路傳送并行工作，主處理器幾乎可以同時獲取數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)采集器采樣間隔不低于20ms時，該方案的數(shù)據(jù)處理具有較好的實(shí)時性。</p><p>　　數(shù)據(jù)處理單元與監(jiān)控計算機(jī)（PC機(jī)）之間采用串行通信方式傳輸信息的形式有兩種：實(shí)時和隨機(jī)。數(shù)據(jù)處理單元接收到采樣數(shù)據(jù)后，進(jìn)行相應(yīng)的處理，如工程量轉(zhuǎn)換，顯示，報警，定時將工程量測量值上傳給監(jiān)控計算機(jī)，當(dāng)出

66、現(xiàn)異常情況如測量值超過報警值或采樣系統(tǒng)出現(xiàn)故障等情況時，即刻上傳故障信息。在監(jiān)控計算機(jī)上對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，存儲，分類及實(shí)時監(jiān)控。</p><p>　　在系統(tǒng)中，為了適應(yīng)生產(chǎn)車間測量點(diǎn)分散，距離長的特點(diǎn)，采集單元與處理單元，處理單元與計算機(jī)之間采用RS—485總線，在9600bps速率下，使通信距離不小于500m。</p><p>　　3. 1. 2 硬件組成</p><

67、;p>　　如圖3-3所示，集散式數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)由：監(jiān)控計算機(jī)單元，數(shù)據(jù)處理單元，總線隔離器單元，接收單片機(jī)，數(shù)據(jù)采集單元組成。</p><p>　　監(jiān)控計算機(jī)單元：一般指工業(yè)PC，即配制有滿足通信傳輸?shù)慕涌?，如RS-485接口。監(jiān)控計算機(jī)通過并行口（COM1/COM2）接收主處理器定時發(fā)送的測量值，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，曲線顯示，數(shù)據(jù)存儲等。采用軟件VB6.0開發(fā)。接收數(shù)據(jù)時，采用VB的Mscomm控件，他具

68、有完善的 收發(fā)功能，在程序中通過事件驅(qū)動方式接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)幀格式與圖2-2相同。監(jiān)控軟件在執(zhí)行過程中，也實(shí)現(xiàn)實(shí)時曲線顯示，并自動創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，根據(jù)需要可生成報表輸出。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集單元： 現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采樣和濾波處理由AT89C51和14位AD679組成的數(shù)據(jù)采集單元完成。經(jīng)過預(yù)處理的數(shù)據(jù)，按照圖2-2所示的數(shù)據(jù)格式，由串行口發(fā)送端TXD發(fā)出，在硬件上要用MAX488將彈片機(jī)輸出的TTL信號轉(zhuǎn)換成RS-

69、485總線信號規(guī)則進(jìn)行遠(yuǎn)程傳送。</p><p>　　接收單片機(jī)：數(shù)據(jù)接收器采用AT89C2051單片機(jī)，與現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集單元以串行通信方式1模式工作。</p><p>　　數(shù)據(jù)處理單元：數(shù)據(jù)處理單元采用AT89C52單片機(jī)，它具有8K的FLASH ROM ，可以滿足鍵盤管理，測量計算值顯示，工程量轉(zhuǎn)換以及通信管理等程序容量的要求。主處理器與數(shù)據(jù)接受器的信息交換書通過中斷方式進(jìn)行的。<

70、/p><p>　　數(shù)據(jù)隔離器：數(shù)據(jù)隔離器采用芯片74LS244 ， 74LS244是一種三態(tài)輸出的八緩沖器和線驅(qū)動器，主要用于三態(tài)輸出的存儲地址驅(qū)動器、時鐘驅(qū)動器和總線定向接收器和定向發(fā)送器等</p><p>　　RS-485總線： MCS-51系列單片機(jī)帶有的一個全雙工串行通行口提高了單片機(jī)與外部計算機(jī)，以及帶串行口的外設(shè)的數(shù)據(jù)交換能力。單片機(jī)串行口輸出電平TTL電平兼容且單線傳輸（對地而言

71、）導(dǎo)致傳輸距離短（小于5m）和通信速率慢（不超過20kb/s），等缺點(diǎn)。為克服這些缺點(diǎn)，所以在單片機(jī)串行通信系統(tǒng)中采用RS-485通信方式。</p><p>　　鍵盤顯示單元：用可編程鍵盤/顯示接口8279芯片與鍵盤，七段數(shù)碼管顯示器的連接實(shí)現(xiàn)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，對符合標(biāo)準(zhǔn)的采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。</p><p>　　3.2 數(shù)據(jù)處理器</p><p>　　在

72、本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，采用了MCS-51系列：AT89C51和89C2051兩片數(shù)據(jù)處理器芯片。MCS-51單片機(jī)芯片的引線有兩種：40條引線的8031（8032），8051/52，8751/52，89C51/52和20條引線的89C2051，89C1051。</p><p>　　3．2．1 AT89C52處理器</p><p>　　數(shù)據(jù)處理器采用AT89C52單片機(jī)。如圖3-4所示：&l

73、t;/p><p>　　圖3-4 AT89C52單片機(jī)引腳圖</p><p>　　兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)的AT89C52單片機(jī)是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能

74、強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可以提供許多高性低比的系統(tǒng)控制應(yīng)用領(lǐng)域。 AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。</p><p>　　AT89

75、C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。</p><p>　　1 . I/O引腳和I/O端口</p><p>　　P0.7～p0.0 : P0口是一個漏極開路型準(zhǔn)雙向I/O口。在訪問外部存儲器時，它是數(shù)據(jù)總線和地址總線低8位分時復(fù)用的接口；在EPROM編程是，他接收指令字節(jié)；在驗證程序時，輸出指令字節(jié)，并要求外接上拉電阻。</p>

76、<p>　　P1.7～P1.0： P1口是帶有內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，它是通過I/O端口。在EPROM編程和程序驗證時，它接收底8位地址。</p><p>　　P2.7～P2.0： P2口是帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。在訪問外部存儲器時，它輸出高8位地址；在對EPROM編程和程序驗證時，他接收高8位地址。</p><p>　　P3.7～P3.0: P3

77、口是帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，它是雙功能I/O端口。除基本輸入/輸出功能外，每個引腳還有專用功能。其專用引腳功能見表3-1所示。 </p><p>　　表3-1 P3口引 腳 專用功能</p><p><b>　　2 . 復(fù)位引腳</b></p><p>　　復(fù)位操作是計算機(jī)系統(tǒng)經(jīng)常進(jìn)行的操作，即使其軟，硬件回到初始狀態(tài)，準(zhǔn)備工作

78、。</p><p><b>　　復(fù)位引腳RESET</b></p><p>　　復(fù)位功能RST：單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的。在震蕩信號正常運(yùn)行情況下，只要RST引腳保持兩個機(jī)器周期以上的高電平，系統(tǒng)就能復(fù)位。理論上按主頻2MHZ～12MHZ計算，復(fù)位高電品持續(xù)時間≧t。</p><p>　　t= ～ =2µs～12µs&

79、lt;/p><p><b>　　復(fù)位狀態(tài)</b></p><p>　　復(fù)位狀態(tài)就是單片機(jī)復(fù)位后內(nèi)部寄存器及引腳的初始數(shù)據(jù)或初始電平。MCS-51系列彈片機(jī)復(fù)位后內(nèi)部各寄存器的狀態(tài)如表3-2所列。</p><p>　　表3-2 MCS-51系列單片機(jī)復(fù)位后內(nèi)部寄存器的內(nèi)容</p><p>　　另外，復(fù)位時，ALE和 配置為輸入

80、狀態(tài)，即ALE=1，=1。內(nèi)部RAM不受復(fù)位的影響。</p><p><b>　　3．控制引腳</b></p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)的控制引腳有一部分占用P3口線，前面已經(jīng)介紹，另一部分是單獨(dú)的引腳，介紹如下。</p><p>　　1．ALE/：地址鎖存/編程脈沖引腳，輸入/輸出</p><p>　　(1)

81、 ALE功能：地址鎖存信號，輸出。給應(yīng)用系統(tǒng)中的地址鎖存器提供鎖存控制信號，實(shí)現(xiàn)地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用。</p><p>　　時序圖中已表明，在每一個機(jī)器周期（MOVX指令除外）出現(xiàn)兩個ALE正脈沖，當(dāng)ALE為高電平時，地址鎖存器的輸出隨輸入變化（這時P0口輸出的是低八位地址信息）；當(dāng)ALE由高電平變成低電平時，鎖存器將地址鎖定，即輸出不再隨輸入變化（P0口可傳送數(shù)據(jù)信息）。</p><p>

82、;　　另外，ALE信號還可作為應(yīng)用系統(tǒng)中頻率要求較低的其他部件的時鐘信號，計數(shù)信號等（但要注意：若程序中執(zhí)行了MOVX指令，ALE會出現(xiàn)不均勻的情況）。</p><p>　　(2) 功能：片內(nèi)程序存儲器編程脈沖，輸入。對于EPROM型單片機(jī)，在對片內(nèi)程序</p><p>　　存儲器編程時，該引腳輸入編程脈沖信號。</p><p>　　2. ：外部程序存儲器讀信

83、號，輸出，低電平有效</p><p>　　由于MCS-51系列單片機(jī)外部程序存儲空間和外部數(shù)據(jù)存儲空間是獨(dú)立的，但地址是重疊的，因此除了在指令上加以區(qū)分外，控制信號也有所不同。前面介紹的RD，WR是用于讀/寫數(shù)據(jù)存儲器的，而PSEN是用于讀程序代碼的，它在應(yīng)用系統(tǒng)中接程序存儲器的讀控制端。在訪問外部程序存儲器時，在每個機(jī)器周期，PSEN兩次有效。</p><p>　　/Vpp：內(nèi)部程序存儲

84、器選擇/編程電壓引腳，輸入。這是一個雙功能引腳</p><p>　　(1) 功能：內(nèi)，外程序存儲器選擇信號。當(dāng)訪問該地址范圍的存儲單元時，由于MCS-51系列單片機(jī)的片內(nèi)程序存儲器與片外程序存儲器低端地址是重疊的，所以用引腳電平來區(qū)分是訪問內(nèi)部程序存儲器，還是訪問外部程序存儲器。當(dāng) =“1”時選擇訪問單片機(jī)內(nèi)部的程序存儲器；當(dāng) =“0”時選擇訪問外部的程序存儲器。但應(yīng)注意，8031，8032，80C31等幾個型號

85、的單片機(jī)無片內(nèi)程序存儲器，使用它們時應(yīng)接地。</p><p>　　Vpp功能：片內(nèi)程序存儲器編程電壓。對于EPROM型單片機(jī)，在對片內(nèi)EPROM編程</p><p>　　時Vpp引腳輸入21V的編程電源電壓。</p><p><b>　　4．主電源引腳</b></p><p>　　Vcc：+5V工作電壓。正常工作時Vcc

86、引腳接+5V電源電壓。</p><p>　　Vss：接地端。正常工作時Vss引腳接地。</p><p><b>　　5．時鐘引腳</b></p><p>　　XTAL1和XTAL2 ：是MCS-51系列單片機(jī)的時鐘引腳，兩引腳連接于單片機(jī)內(nèi)部的一個高增益反向放大器，用于與外部震蕩源一起構(gòu)成震蕩電路，其中XTAL1為該放大器的輸入引腳，XTAL2

87、為該放大器的輸出引腳。 </p><p>　　表 3.3 主要功能特性</p><p>　　3．2．2 89C2051處理器</p><p>　　89C2051，AT89C52與MCS-51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)完全兼容，引腳功能相同。如圖所示， 20條引腳的MCS-51系列的2051和1051沒有P0口和P2口，不能進(jìn)行外部擴(kuò)展。它們的內(nèi)部有一

88、個模擬比較器，相比較的模擬信號由P1.0（AIN0）和P1.1（AIN1）輸入，模擬比較器的輸出（在內(nèi)部與P3.6相連）由P3.6輸入。</p><p>　　圖 3-5 89C2051的引腳圖</p><p>　　3.3 3-8譯碼器</p><p>　　74LS138為3—8譯碼器，如圖3-5所示為74LS138的引腳圖</p><

89、p>　　圖3-5 74LS138引腳</p><p>　　74LS138在編碼時，每一種使用了的二進(jìn)制碼狀態(tài)，都賦予了特定的含義，即表示了一個確定的信號或者對象。把代碼的特定含義即表示了一個確定的信號或者對象。把代碼的特定含義“翻譯”出來的過程叫做譯碼，實(shí)現(xiàn)譯碼操作的電路稱為譯碼器。或者說，譯碼器可以將輸入代碼的狀態(tài)翻譯或相應(yīng)的輸出信號，以表示其原意，譯碼器是多輸入，多輸出的組合邏輯電路。</p&g

90、t;<p>　　譯碼器輸入為3位2進(jìn)制數(shù)，C，B，A，輸出為8個2進(jìn)制數(shù)，分別對應(yīng)輸入的8種狀態(tài)組合，另外設(shè)有使能控制端，E3，E2，E1，當(dāng)E3=1，E2=0，E1=0時，譯碼器正常譯碼。否則，譯碼器不實(shí)現(xiàn)譯碼，即不管譯碼輸入C，B，A為何值8個譯碼輸出～均為高電平。 在實(shí)際的應(yīng)用中，有時使能控制端也可以用作復(fù)位端，實(shí)現(xiàn)3-8譯碼器的“清零”，在該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，后面將用到這方面的知識。 由真值表，表2-4可知：

91、 對應(yīng)每個輸入狀態(tài)，僅有一個輸出為0，其余皆為1，輸出為低電平有效。例如： CBA=000時，僅Y0=0，即Y0是輸入代碼000的譯碼器輸出。8個輸出對應(yīng)8個最小項的非。</p><p>　　表3-4 74LS138真值表</p><p>　　3.4 74LS244 隔離器</p><p>　　74LS244是8位3態(tài)總線驅(qū)動器，如圖 3-6 。外設(shè)輸

92、入的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信號，可以通過數(shù)據(jù)輸入 3態(tài)緩沖器或3態(tài)總線驅(qū)動器經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳送給微處理器。8個數(shù)據(jù)輸出端1Y1～1Y4，2Y1～2Y4與微型計算機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連，8個數(shù)據(jù)輸入端1A1～1A4，2A1～2A4與外設(shè)相連。加到輸出允許1G和2G的負(fù)脈沖將數(shù)據(jù)輸入端的數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)輸出端。執(zhí)行MOVX（IN）</p><p>　　指令時，微處理器發(fā)出讀寄存器信號，該信號通常是端口地址和讀信號RD產(chǎn)生的。將讀寄存器信號接至

93、74LS244的輸出允許端，MOVX指令就把3態(tài)緩沖器74LS244數(shù)據(jù)輸入端的數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)總線輸入到累加器A中。</p><p>　　圖3-6 74LS244三態(tài)總線驅(qū)動器 </p><p>　　表3-5 引腳功能</p><p>　　3.5 RS-485總線

94、 </p><p>　　單片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，相互通道接口主要采用串行通信方式，在設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)通信接口時，主要考慮的是串行標(biāo)準(zhǔn)通信接口，傳輸介質(zhì)，電平轉(zhuǎn)換等。目前，許多廠家生產(chǎn)了各種集成芯片，能滿足單片微機(jī)的TTL或CMOS電平與RS-232，RS-485，20mA電流環(huán)

95、各自規(guī)定的電氣標(biāo)準(zhǔn)之間的匹配及轉(zhuǎn)換。</p><p>　　3.5.1 RS-485總線</p><p>　　在許多工業(yè)環(huán)境中，為了使設(shè)備簡單和維護(hù)方便，總希望用最少的信號線來完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的采集與控制。在RS-485發(fā)送端，驅(qū)動器將TTL電平信號轉(zhuǎn)換成差分信號輸出，在接收端將差分信號還原成TTL信號，所以RS-485有很強(qiáng)和很高的抗共模干擾能力和接收靈敏度。在傳送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)達(dá)100kb/s，

96、RS-485的通信距離可1200m，在傳輸距離過長的情況下，可用中繼器來增加傳輸距離。</p><p>　　3.5.2 MAX485</p><p>　　這是用于RS-485和RS-422通信的底功耗收發(fā)器。MAX485的驅(qū)動器轉(zhuǎn)換率沒有限制，因此允許它以2.5Mbit/s的速率進(jìn)行傳輸?？晌?20～500uA之間的電流，另外，MAX485有一種低電流關(guān)機(jī)模式，該模式下僅消耗0.1uA

97、電流。所有這些器件均由一個5V電源供電。驅(qū)動器設(shè)有短路電流限制，當(dāng)過熱時，關(guān)機(jī)電路可將驅(qū)動器輸出置成一種高阻狀態(tài)；接收器輸入有一種防故障功能，這種功能保證輸入在開路狀態(tài)下為邏輯高電平輸出。</p><p>　　3.5.3 MAX485管腳功能介紹：</p><p>　?。?）R0 接收器輸出端 若A比B大200mA；若A比B小200mA，R0為低。</p>&

98、lt;p>　?。?）RE 接收器輸出使能端 RE為低時，R0有效；RE為高時，R0為高阻狀態(tài)</p><p>　?。?）DE 驅(qū)動器輸出使能端 若DE為高，驅(qū)動器輸出A（Y）和B（Z）有效；若DE為低，它們?yōu)楦咦锠顟B(tài)。若驅(qū)動器輸出有效，器件作為線驅(qū)動器用；若為高阻狀態(tài)時，RE為低，器件作為線接收器用</p><p>　?。?）DI 驅(qū)動器輸入端 DI為低，將使輸出A為低，輸

99、出B為高；若DI為高，將使輸出A為高，B為低</p><p>　?。?）GND 接地。</p><p>　　（6）Y 不倒相驅(qū)動器輸出。</p><p>　?。?）Z 倒相驅(qū)動器輸出。 </p><p>　?。?）A 同相接收器輸入和同相驅(qū)動器輸出。</p><p>　　（9）B 反相接收器輸入和反相

100、驅(qū)動器輸出。</p><p>　?。?0）Vcc 電源正極，一般接+5V。</p><p>　　（11）NC 無內(nèi)部連接。 </p><p>　　圖3-7 80C51串行口與RS-485的接口</p><p>　　3.6 鍵盤/顯示控制器8279</p><p>　　鍵盤和7段顯示器可以直接使用單

101、片機(jī)89C51的并行口或者用74LS273和74LS244，并行接口芯片8255或多功能接口芯片8155與微型計算機(jī)接口。用上述接口方法，對鍵盤和顯示器的掃描是由軟件實(shí)現(xiàn)的，不但程序比較復(fù)雜，更不利的是占用CPU很多時間。若采用專用的可編程鍵盤/顯示控制器8279與微型計算機(jī)接口，則由8279對鍵盤和顯示器進(jìn)行自動掃描，可充分提高CPU的工作效率。</p><p>　　3.6.1 8279的主要功能</p

102、><p>　　Intel8279可以顯示8位或16位LED顯示器，可以和具有64個按鍵或傳感器的陣列相連，通過編程可以實(shí)現(xiàn)多種工作方式。8279的主要功能如下：</p><p>　　鍵盤與顯示器能同時工作；</p><p>　　掃描式鍵盤工作方式；</p><p>　　掃描式傳感器工作方式；</p><p>　　用選通方式

103、送入輸入信號；</p><p>　　帶有8字符的鍵盤先入先出存儲器（FIFO）</p><p>　　觸點(diǎn)回彈時兩鍵封鎖或N鍵巡回；</p><p>　　雙排8字或16字節(jié)顯示器；</p><p>　　可右入或左出的16字節(jié)顯示RAM；</p><p>　　工作方式可由CPU編程；</p><p>

104、;　　可編程掃描定時，鍵盤送入時有中斷輸出。</p><p>　　3.6.2 Intel8279的管腳</p><p>　　圖3-8 8279引腳</p><p>　　8279采用40引腳封裝，其管腳與邏輯符號如圖 3-8 。起引腳功能分述如下：</p><p>　　DB0～DB7：雙向緩沖器總線，與CPU總線連接，用于在</p&g

105、t;<p>　　CPU和8279之間傳送命令，數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。</p><p>　　CLK： 時鐘輸入線，為8279提供內(nèi)部定時時鐘。</p><p>　　RESET： 復(fù)位線，當(dāng)輸入高電平時，8279復(fù)位。其復(fù) 位</p><p>　　狀態(tài)為16個字符左入顯示：編碼掃描鍵盤雙 </p><p>　　鍵封鎖；時鐘為3

106、1分頻。</p><p>　　CS： 片選信號，當(dāng)輸入低電平時，允許對8279進(jìn)</p><p>　　行讀寫操作，否則禁止。</p><p>　　A0： 數(shù)據(jù)緩沖器地址輸入線。A0=1時，選擇命令</p><p>　　或狀態(tài)寄存器，A0=0時，選擇數(shù)據(jù)寄存器。</p><p>　　RD，WD：

107、 讀寫控制線，低電平有效。</p><p>　　IRQ： 中斷請求線，高電平有效。在鍵盤工作方式下，當(dāng)FIFO/傳感器RAM有數(shù)據(jù)是（有鍵閉合），IRQ變?yōu)楦唠娖较駽PU請求中斷。當(dāng)CPU讀出FIFO中的數(shù)據(jù)時，IRQ變低，若RAM中還有數(shù)據(jù)，IRQ在讀出后又返回高電平，直至FIFO中數(shù)據(jù)被讀完， 該線復(fù)位。在傳感器工作中，每當(dāng)檢測到傳感器狀態(tài)變化時，IRQ就出現(xiàn)高電平。</p><

108、;p>　　Vcc，Vss：電源線（+5V），地線</p><p>　　SL0～SL3：行掃描輸出線，用來掃描鍵盤和顯示器。掃描分為譯碼方式和編碼方式的輸出波形圖。</p><p>　　RL0～RL7：回送線，內(nèi)部有有源提升電路，以保持高電平，有鍵閉和為低電平。在選通工作方式中，也可以作為一般的數(shù)據(jù)輸入端。</p><p>　　SHIFT： 字型變換輸入線，在

109、鍵盤方式時，用于擴(kuò)充鍵的功能，可以用作鍵盤的上下檔功能鍵。在傳感器方式和選通方式下，該信號無效。</p><p>　　CNTL/STB：控制/選通輸入線。在鍵盤方式下，通常用來擴(kuò)充鍵的功能。在選通輸入方式時，該信號的上升沿將鎖存RL0～RL7的信號。在傳感器方式，該線無用。</p><p>　　OUTA0～OUTA3：A組顯示輸出線（顯示RAM高4位）。</p><p&

110、gt;　　OUTB0～OUTB3：B組顯示輸出線（顯示RAM低4位）。</p><p>　　這是兩個16*4顯示刷新寄存器的輸出端。依次顯示RAM的內(nèi)容送到端口上，并與掃描線（SL0～SL3）同步。兩個端口可分別使用，也可合起來作為一個8位端口。</p><p>　　BD：顯示熄滅信號，該信號在數(shù)字切換或使用熄滅命令時，輸出為低電平。</p><p>　　3.7

111、 鍵盤，顯示器工作原理</p><p>　　3.7.1 鍵盤的分類</p><p>　　1.按制作工藝分，可將鍵盤分為硬板鍵盤和軟板鍵盤</p><p>　　硬板鍵盤：帶彈簧的按鍵焊接在印刷電路板上所做成的鍵盤。</p><p>　　軟板鍵盤： 以導(dǎo)電橡膠作為接觸材料放在以聚脂薄膜作為基底的印刷電路上所形成的鍵盤。</p>&