畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）碩士學(xué)位論文基于單片機(jī)的綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文碩士學(xué)位論文基于單片機(jī)的綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 河南科技大學(xué) 碩士學(xué)位論文 基于單片機(jī)的綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓名：劉金英 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士 專業(yè)：測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器 指導(dǎo)教師：李建朝 摘要 I 論文題目： 基于單片機(jī)的綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器 研 究 生： 劉金英 指導(dǎo)教師： 李建朝 副教授 摘 要 目前市場(chǎng)上的普通測(cè)試儀表只能進(jìn)行單參數(shù)測(cè)量，機(jī)械功率、電氣功率、液 壓功率等無(wú)法直接用儀表檢測(cè)，需要分別測(cè)出計(jì)算功率的各個(gè)參數(shù)后再手動(dòng)合 成，既繁瑣又易產(chǎn)生誤差。因此，利用單片機(jī)可以運(yùn)算的特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)一套能進(jìn) 行 多參數(shù)測(cè)量的綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)成為必要。 本課題

2、以實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備為對(duì)象，建立了以新型單片機(jī)C8051F020 為控制核心 的多通道硬件系統(tǒng)，應(yīng)用C 語(yǔ)言開發(fā)軟件系統(tǒng)，同時(shí)結(jié)合LabVIEW7.1 完成上位 機(jī)數(shù)據(jù)處理人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，研發(fā)出一套綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通用平臺(tái)，只需更 換 該系統(tǒng)平臺(tái)前端的傳感器和前置放大就可以檢測(cè)單參數(shù)和多參數(shù)物理量。該平 臺(tái) 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、通訊、液晶顯示和上位機(jī)數(shù)據(jù)處理，此外還具有鍵盤控制、 萬(wàn) 年歷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。 根據(jù)洛陽(yáng)博泰機(jī)車裝備的實(shí)際生產(chǎn)需要，我們?cè)谠摂?shù)據(jù)采集系統(tǒng)的 根底上二次開發(fā)出一臺(tái)可以檢測(cè)多個(gè)參數(shù)的機(jī)車功率測(cè)試儀。它成功的進(jìn)行了 現(xiàn) 場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試，在該公司的實(shí)際應(yīng)用中不僅方便了用戶使用，同時(shí)極大地提

3、高了 生 產(chǎn)效率，從而證明了該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可行性的和實(shí)用性。 關(guān) 鍵 詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，液晶顯示，人機(jī)界面 論文類型：應(yīng)用研究 河南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 II Subject: Development of an integration data acquisition system Based on Single-chip Microcomputer Specialty: Measuring and Testing Technologies and Instruments Name: Liu Jinying Supervisor: Associate professor Li Jia

4、nchao ABSTRACT The simple testing instruments existed at present can only measure a single parameter. Thus, those parameters such as mechanical power, electrical power and hydraulic power cannot be measured directly. They are derived by the indirect manual computation after some parameters used for

5、the computation of the powers are measured. Therefore, it is necessary to design a set of integration data acquisition system IDAS which can accomplish the measurement of multiple parameters. In this paper, a set of general IDAS platform is developed on the base of the utilities in our laboratory. T

6、he multi-channel hardware system of the newly single- chip C8051F020 is constructed and the software is realized by C language. In addition, the GUI design for position PC machine data processing is completed by LabVIEW7.1. Measurement of the single-parameter and multi-parameter physical quantities

7、can be acquired merely by replacement of the sensors and the preamplifier in IDAS. The platform accomplishes such functions as data acquisition, LCD display, serial port communication and position PC machine data processing in addition to keyboard control, calendar, data storing. A machine power mea

8、surement instrument which can measure multiple parameters is redeveloped on the base of IDAS according to the production requirement of Luoyang Botai Machine Utility Company Limited. The local online debugging of the machine power measurement instrument was finished successfully. The practical emplo

9、yment of IDAS by the users in the company has greatly improved the production efficiency. So its availability and feasibility have been verified. KEY WORDS ： Single-chip microcomputer, Data acquisition system, LCD display, Graphical user interface Dissertation Type: Application research 第1 章緒論 1 第1章

10、 緒論 1.1 課題研究的背景及意義 在日常的工程設(shè)備檢測(cè)過(guò)程中，如果采用傳統(tǒng)的面板表顯示，不僅占用設(shè)備 多、實(shí)時(shí)性差，而且測(cè)量過(guò)程也十分繁瑣，效率十分低下。而近年來(lái)，隨著控 制 技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速開展，不僅促進(jìn)了工程檢測(cè) 技 術(shù)和儀器本身的變革，而且使它們?cè)黾恿撕芏嘈碌纳L(zhǎng)點(diǎn)。檢測(cè)系統(tǒng)與通信及 計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)合，儀器和測(cè)試系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)的新變化，都正在改變著測(cè) 試 和儀器的面貌。就新出現(xiàn)的虛擬儀器系統(tǒng)而言，它將計(jì)算機(jī)資源 處理器、存儲(chǔ) 器、顯示器等 和儀器硬件插件卡 信號(hào)調(diào)理、定時(shí)、A/D 、變換器、高速緩 存、數(shù)字輸入輸出電路等 以及用于數(shù)據(jù)采集、通訊、系統(tǒng)

11、仿真、數(shù)據(jù)分析以及 圖形用戶界面的應(yīng)用軟件有效結(jié)合起來(lái)，用戶不必了解電子線路及系統(tǒng)軟件的 細(xì) 節(jié)，只要應(yīng)用虛擬儀器系統(tǒng)提供的“用戶軟件接口和“用戶硬件接口，再 經(jīng) 過(guò)簡(jiǎn)單的二次開發(fā)，就可在較短的周期內(nèi)開發(fā)出適用不同測(cè)控對(duì)象需要的儀器。 無(wú)疑這種新型測(cè)試儀不僅智能化程度高，且易于更新升級(jí)，靈活性強(qiáng)，但是對(duì) 測(cè) 試技術(shù)和測(cè)試設(shè)備要求的提高，無(wú)疑使測(cè)試本錢也大幅增長(zhǎng)。顯然，對(duì)于一般 設(shè) 備檢測(cè)來(lái)講，大可不必付出這樣的消耗。考慮單片機(jī)的特性，由于它可以提供 A/D 輸入通道，因此非常適用于模擬量 溫度、壓力、流量 輸入采樣系統(tǒng)，而 其超微型化的特點(diǎn)，無(wú)可比較的價(jià)格性能比，無(wú)疑為儀器儀表的智能化提供了

12、可 能?；诖饲闆r，本課題擬在設(shè)計(jì)一種集多種儀器功能為一體的單片機(jī)測(cè)試設(shè) 備，這點(diǎn)與時(shí)下國(guó)際流行的“測(cè)試集成思想不謀而合，因此它不僅是單片機(jī) 在 智能儀器儀表領(lǐng)域應(yīng)用的又一實(shí)現(xiàn)，且因其功能完善與總體價(jià)格的優(yōu)越性又使 它 具有實(shí)用價(jià)值。 1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開展及研究現(xiàn)狀 早在五十年代末期，就出現(xiàn)了一種集中式的半自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1-4 ，其主 要的功能是對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、處理和間接測(cè)量的計(jì)算等等。到了六十年代 末 和七十年代初，隨著檢測(cè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步結(jié)合，出現(xiàn)了所謂第一代計(jì)算 機(jī) 檢測(cè)系統(tǒng)，即采用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)自動(dòng)分析系統(tǒng)和綜合自動(dòng)檢測(cè) 系 統(tǒng)。這些系統(tǒng)的檢測(cè)過(guò)程主要通過(guò)模

13、擬/數(shù)字 A/D 轉(zhuǎn)換器，把檢測(cè)儀表與計(jì)算 機(jī) 連接在一起，組成以小型機(jī)為根底的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其特點(diǎn)是檢測(cè)過(guò)程可以對(duì) 數(shù) 河南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 據(jù)進(jìn)行處理并將結(jié)果貯存、顯示、打印或生成報(bào)表。到了七十年代中期，又產(chǎn) 生 了第二代計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。由于通用標(biāo)準(zhǔn)接口總線 如IEEE-488, RS-232C5 等 的出現(xiàn)，解決了儀器儀表相互之間和儀器儀表同計(jì)算機(jī)之間的連接問(wèn)題，這 樣就形成了以計(jì)算機(jī)為核心，有多臺(tái)可程控的儀表按積木方式組合成成套裝置。 這種檢測(cè)系統(tǒng)占領(lǐng)了儀器儀表市場(chǎng)，而且還在不斷的完善和開展。 微型計(jì)算機(jī)6,7 的誕生，使測(cè)試技術(shù)發(fā)生了深刻的變革，目前正在開展的以 微處理器

14、為根底的智能儀表和檢測(cè)系統(tǒng)是屬于第三代計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。這 種 智能化檢測(cè)系統(tǒng)的突出特點(diǎn)是把微處理器和儀表結(jié)合在一起并構(gòu)成一個(gè)整體， 其 特點(diǎn)是許多儀表中的硬件功能可以由軟件代替，這樣不僅使系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化，降 低 本錢、減小體積和重量及提高系統(tǒng)的可靠性，而且由于軟件編程工作具有很大 的 靈活性，因此可以使系統(tǒng)的功能大大增強(qiáng)。通過(guò)微型計(jì)算機(jī)可以對(duì)電壓、電流、 壓力、溫度等物理量進(jìn)行直接采樣和計(jì)算，經(jīng)過(guò)計(jì)算處理后，能立即得出試驗(yàn) 設(shè) 備的各種參數(shù)和性能，從而大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，使勞動(dòng)生產(chǎn)率得到成倍增長(zhǎng)， 測(cè)試數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果能自動(dòng)打印，克服和消除了人為因素造成的誤差，最終使 系 統(tǒng)的可靠性和測(cè)試精度

15、及測(cè)試效率大大提高。而且這種智能化儀表一般都具有 與 計(jì)算機(jī)相連接的標(biāo)準(zhǔn)接口，作為一臺(tái)智能控制儀表單元接入系統(tǒng)，從而可以組 成 功能更強(qiáng)、規(guī)模更大的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)軟件編程將各種數(shù)據(jù)處理技術(shù)應(yīng)用 于 檢測(cè)系統(tǒng)中，使系統(tǒng)精確度提高。除此之外，還可以采用程控人機(jī)對(duì)話功能、 故障診斷功能、記錄顯示功能、量程切換功能和結(jié)果判斷功能，使檢測(cè)系統(tǒng)的 自 動(dòng)化水平及智能化程度大大提高。 現(xiàn)代工業(yè)控制、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及信號(hào)處理中數(shù)據(jù)是指現(xiàn)場(chǎng)采集來(lái)的電壓、電 流、壓力、流量、液位、溫度和角度等信號(hào)，此外還包括一些開關(guān)量信號(hào)。在 微 型計(jì)算機(jī)應(yīng)用于智能化儀器儀表、信號(hào)處理和工業(yè)自動(dòng)化等過(guò)程中，都存在著 模 擬量的

16、測(cè)量與控制問(wèn)題，即將溫度、壓力、流量、位移及角度等模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)?數(shù) 字信號(hào)，再收集到微型機(jī)上進(jìn)一步予以顯示、處理、記錄和傳輸，這個(gè)過(guò)程即 稱 “數(shù)據(jù)采集8,9，相應(yīng)的系統(tǒng)即為微機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 本課題正是針對(duì)市場(chǎng)的需求，通過(guò)充分運(yùn)用單片機(jī)內(nèi)部資源，對(duì)多種參數(shù)測(cè) 量、顯示和傳輸?shù)冗M(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了一套綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并在實(shí)際產(chǎn)品 中 得到了實(shí)現(xiàn)。 1.3 論文組織及章節(jié)安排 論文第1 章簡(jiǎn)要地介紹了本課題研究的背景、意義及開展現(xiàn)狀。 第 2 章提出了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。主要從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖、軟件流程圖、各功 第1 章緒論 3 能模塊的選型等幾個(gè)局部講述了本系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。 第 3 章是本文的一個(gè)重

17、點(diǎn)，主要闡述了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。分別 從信號(hào)調(diào)理電路、放大電路、液晶接口電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、日歷時(shí)鐘電路及 串 口通訊電路等幾個(gè)方面詳細(xì)進(jìn)行了闡述。 第二個(gè)重點(diǎn)是第 4 章，本章介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。主要包括A/D 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)、液晶顯示程序設(shè)計(jì)、日歷時(shí)鐘程序、E2PROM 程序和通訊程序 設(shè)計(jì)。利用LabVIEW7.1 軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析處理功能，設(shè)計(jì)了一個(gè)多功能數(shù) 據(jù) 處理的人機(jī)界面。 第 5 章介紹了系統(tǒng)的抗干擾措施和聯(lián)機(jī)調(diào)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 最后是全文的總結(jié)，在此研究的根底上針對(duì)缺乏之處給出了展望并對(duì)下一步 工作做了簡(jiǎn)要規(guī)劃。 第2 章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 4 第2章 系統(tǒng)總

18、體方案設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)總體方案 2.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)兩大方面，二者之間互有影響，一般原那么 是簡(jiǎn)化設(shè)計(jì) 采用功能較強(qiáng)的芯片以簡(jiǎn)化電路，增強(qiáng)可靠性 ；冗余設(shè)計(jì) 考慮以 后的擴(kuò)展及修改 ：以軟件代替硬件 在速度允許的條件下，能用軟件的盡量不 用 硬件 ，如軟件低通濾波代替硬件低通濾波，軟件中斷代替硬件中斷等等。 硬件設(shè)計(jì)一般包括單片機(jī)接口電路的設(shè)計(jì)和單片機(jī)作用對(duì)象的設(shè)計(jì)，在硬件 電路的根底上，高質(zhì)量的軟件可使儀器的性能大為提高，其中包含如：中斷控 制 10、定時(shí)、顯示、碼制轉(zhuǎn)換、自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)的采集、處理、輸出等程 序。在設(shè)計(jì)時(shí)，軟硬件的配比問(wèn)題應(yīng)予重視

19、，較多的使用硬件來(lái)完成一些功能， 可以提高工作速度，減少軟件工作量；較多的使用軟件來(lái)完成一些功能，那么可 降 低硬件本錢，簡(jiǎn)化電路，但增加了編程的工作量，因此在綜合設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù) 所 研制的周期及市場(chǎng)狀況進(jìn)行合理劃分。 2.1.2 系統(tǒng)功能概述 DS1302實(shí)時(shí)時(shí) 鐘電路 液晶顯示 E2PROM存儲(chǔ)鍵盤控制 串行通訊 信號(hào)調(diào)理電路 傳感器采集的 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 上位機(jī)LabVIEW 數(shù)據(jù)處理界面 信號(hào)放大電路 A/D轉(zhuǎn)換CPU處理 單片機(jī)控制單元 圖1-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 Fig.1-1 System configuration frame 河南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 5 整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)11監(jiān)控電路、

20、傳感器的接口電路，以及鍵盤、液晶顯 示、日歷12時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和串口通訊等組成。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 2-1 所示。 本系統(tǒng)執(zhí)行的過(guò)程如下：傳感器把采集的非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓0-5V 或電流4-20mA 的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路把模擬信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部 的A/D 轉(zhuǎn)換器，CPU 根據(jù)設(shè)定的采樣周期，對(duì)9 路通道信號(hào)進(jìn)行循環(huán)采集，并 讀取A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行分析計(jì)算后將實(shí)測(cè)值送到液晶上指定的 位置顯示，同時(shí)通過(guò)鍵盤控制把有用的數(shù)據(jù)及采樣時(shí)間存儲(chǔ)在E2PROM 中。最 后通過(guò)串行通訊把E2PROM 中的數(shù)據(jù)傳送到PC 機(jī)，利用LabVIEW7.1 強(qiáng)大的數(shù) 據(jù)處理功能把PC

21、 機(jī)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。 2.2 系統(tǒng)各功能模塊的選擇 2.2.1 傳感器的選擇原那么 工程車輛的運(yùn)行參數(shù)除了蓄電池電壓外，其余均為非電量形式，這種非電量 不能直接輸入單片機(jī)中處理。因此，需要一種能夠?qū)⒎请娏哭D(zhuǎn)變?yōu)殡娏康难b置， 這種裝置就是傳感器13，轉(zhuǎn)化成的電量即為模擬量信號(hào)。 傳感器是測(cè)量工作參數(shù)的眼睛，它是直接計(jì)量工作參數(shù)精度的精密敏感元 件，它獲得的信息正確與否，將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的精度。在一般系統(tǒng)中，如 果 傳感器的誤差很大，后面的測(cè)量電路、放大局部以及單片機(jī)再精確也是徒勞的。 所以，正確選擇傳感器是系統(tǒng)正確可靠工作的必要手段。 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用的傳感器對(duì)輸出信號(hào)有一定的要求。眾

22、所周知，單片機(jī) 系統(tǒng)的模擬量電壓通常是以0-5V 的范圍輸入的。所以，在單片機(jī)系統(tǒng)中，假設(shè)以 電壓形式輸出的傳感器那么要求通過(guò)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成0-5V 范圍的電壓信號(hào)輸出， 假設(shè)以電流形式輸出的傳感器那么要求將輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為0-5V 范圍的電壓信 號(hào)輸入單片機(jī)。因此，不同的傳感器在系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)要注意它的正確使用。 2.2.2 單片機(jī)的選型 單片機(jī)是數(shù)據(jù)采集器的核心，因此單片機(jī)的選型很重要。本系統(tǒng)應(yīng)用在工程 車輛上，工程車輛要在野外非常惡劣的氣候及工況條件下工作，要求系統(tǒng)應(yīng)該 具 有高可靠性，防震、防水、防塵、寬范圍的工作溫度；各種信息的采集與存貯 必 須準(zhǔn)確可靠，不易喪失、破壞。因此選用的單

23、片機(jī)應(yīng)具有集成度高、穩(wěn)定性可 靠 性高、抗干擾能力強(qiáng)、控制靈活、易于開發(fā)等特點(diǎn)。 第2 章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 6 C8051Fxxx 系列單片機(jī)是美國(guó)CYGNAL 集成產(chǎn)品公司最近推出的功能強(qiáng)大 的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí) SOC 高速芯片。它共有4 個(gè)子系列：C8051F0xx 系列、 C8051F02x 系列、C8051F2xx 系列和C8051F3xx 系列。 本系統(tǒng)選用 C8051F02x 系列的C805IF020 單片機(jī)作為核心部件。C8051F0 2x 系列單片機(jī)是集成在一塊芯片上的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)單片機(jī)。芯片上有64 位數(shù) 字I/O 口C8051F020/2 或32 位數(shù)字I/O 口C8051

24、F021/3 。 在本系統(tǒng)中，選擇美國(guó) CYGNAL 公司新推出的一種兼容MCS-51 內(nèi)核的 C8051F020 單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)控制的核心控制單元。之所以選擇該款單片機(jī)， 是因?yàn)榈谝弧⒍鷨纹瑱C(jī)芯片構(gòu)成控制系統(tǒng)時(shí)，由于片內(nèi)存儲(chǔ)器品種單一、容 量 有限，常需要通過(guò)外部存儲(chǔ)器芯片以及隨機(jī)讀寫靜態(tài)存儲(chǔ)器芯片來(lái)擴(kuò)展存儲(chǔ)器 的 容量。此外，為了擴(kuò)展靜態(tài)存儲(chǔ)器容量，有時(shí)還必須增加地址鎖存器芯片，用 以 鎖存地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用引腳的地址信息，失去了使用單片機(jī)芯片的意義。另 外，由于本系統(tǒng)至少需要6 個(gè)I/O 端口作為數(shù)據(jù)通訊的控制接口，而普通單片機(jī) 一般只有4 個(gè)I/O 端口，難以滿足實(shí)際控制要求。因

25、此我們選擇了C8051F020 作為整個(gè)系統(tǒng)的控制部件，它具有以下特點(diǎn)10,14 ： 1C8051F020 器件是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)MCU 芯片，具有64 個(gè) 數(shù)字I/O 引腳。 2 高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051 兼容的CIP-51 內(nèi)核可達(dá)25MIPS 。 3 全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口片內(nèi)。 4 真正12 位100ksps 的8 通道ADC ，帶PGA 和模擬多路開關(guān)。 5 真正8 位500ksps 的ADC ，帶PGA 和8 通道模擬多路開關(guān)。 6 兩個(gè)12 位DAC ，具有可編程數(shù)據(jù)更新方式。 7 64K 字節(jié)可在系統(tǒng)編程的FLASH 存儲(chǔ)器。 8 4352 4096+256

26、字節(jié)的片內(nèi)RAM 。 9 可尋址64K 字節(jié)地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口。 10硬件實(shí)現(xiàn)的SPI、SMBus/ I2C 和兩個(gè)UART 串行接口。 115 個(gè)通用的16 位定時(shí)器。 12具有5 個(gè)捕捉/ 比較模塊的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列。 13片內(nèi)看門狗定時(shí)器、VDD 監(jiān)視器和溫度傳感器。 具有片內(nèi) VDD 監(jiān)視器、看門狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器的C8051F020 是真正 能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)。所有模擬和數(shù)字外設(shè)均可由用戶固件使能/禁止和配 置。FLASH 存儲(chǔ)器還具有在系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并 允許現(xiàn)場(chǎng)更新8051 固件。 河南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 7 片內(nèi)JTAG 調(diào)試電

27、路允許使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的產(chǎn)品MCU 進(jìn)行非侵 入式不占用片內(nèi)資源、全速、在系統(tǒng)調(diào)試。該調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存 儲(chǔ) 器和存放器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、觀察點(diǎn)、單步及運(yùn)行和停機(jī)命令。在使用JTAG 調(diào)試 時(shí)，所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運(yùn)行。每個(gè)MCU 都可在工業(yè)溫度范圍 -45 到+85 內(nèi)用2.7V-3.6V 的電壓工作。端口I/O、/RST 和JTAG 引腳都 容許5V 的輸入電壓信號(hào)。 由于 C8051F020 的高集成度，防止了外擴(kuò)ROM 、RAM 、A/D 、D/A 、 Watchdog 、可編程I/O 口、E2PROM ，簡(jiǎn)化了硬件電路，為形成以C8051F020 為 核心的單片機(jī)系

28、統(tǒng)創(chuàng)造了條件，從而可提高系統(tǒng)的可靠性。 可見 C8051F020 單片機(jī)片內(nèi)功能強(qiáng)大，功耗和體積都很小，而且具備靈活 的擴(kuò)展能力，同時(shí)由于該芯片采用TQFP100 貼片封裝，所以大大地節(jié)省了電路 板的面積，采用高速8051 作為整個(gè)系統(tǒng)的微控制器，提升了系統(tǒng)的整體性能。 2.2.3 液晶模塊的選擇 作為人機(jī)接口重要環(huán)節(jié)之一的顯示器件近年來(lái)開展非?？?，目前有發(fā)光二極 管、數(shù)碼管、平板顯示器、陰極射線管 CRT 及液晶顯示器系列15 。液壓挖掘 機(jī) 早期使用發(fā)光二極管或數(shù)碼管顯示，由于顯示信息單調(diào)而有被液晶顯示器取代 的 趨勢(shì)。液晶顯示器在儀器儀表中得到廣泛應(yīng)用，它體積小、耗電低、顯示信息 豐 富

29、，隨著批量的增大，價(jià)格也越來(lái)越低。 由于本課題所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用在便攜式手持儀表中，為了使用方便 簡(jiǎn)捷，所以選用了DMF12864J 單色液晶16顯示模塊，該模塊每屏可以顯示四行 字，假設(shè)顯示更多內(nèi)容需要翻頁(yè)顯示。因此為了方便顯示更多的數(shù)據(jù)和更豐富的 圖 形界面，又選用了另一款TFT6448-256-8 彩色液晶顯示模塊17 。后面的章節(jié)將 分別對(duì)這兩款液晶的應(yīng)用作詳細(xì)介紹。 2.2.4 時(shí)鐘芯片的選擇 在測(cè)量控制系統(tǒng)中，特別是長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人職守的測(cè)控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要記錄某 些具有特殊意義的數(shù)據(jù)及其出現(xiàn)的時(shí)間。記錄及分析這些特殊意義的數(shù)據(jù)，對(duì) 測(cè) 控系統(tǒng)的性能分析及正常運(yùn)行具有重要的意義。傳

30、統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時(shí)采 樣 或定時(shí)采樣，沒(méi)有具體的時(shí)間記錄，因此只能記錄數(shù)據(jù)而無(wú)法準(zhǔn)確記錄其出現(xiàn) 的 時(shí)間；假設(shè)采用單片機(jī)計(jì)時(shí)，一方面需要采用計(jì)數(shù)器，占用硬件資源，另一方面 需 要設(shè)置中斷、查詢等，同樣消耗單片機(jī)的資源，而且某些測(cè)控系統(tǒng)可能不允許。 而在系統(tǒng)中采用DS1302 那么能很好地解決這個(gè)問(wèn)題。 第2 章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 8 采用DS1302 作為記錄測(cè)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)記錄，其軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，時(shí)間記 錄準(zhǔn)確，既防止了連續(xù)記錄的大工作量，又防止了定時(shí)記錄的盲目性，給連續(xù) 長(zhǎng) 時(shí)間的測(cè)量、控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行及檢查都來(lái)了很大的方便，可廣泛應(yīng)用于長(zhǎng) 時(shí) 間連續(xù)的測(cè)控系統(tǒng)中。 2.2.5 外擴(kuò)存

31、儲(chǔ)器模塊的選擇 作為測(cè)試儀表需要有許多數(shù)據(jù)如時(shí)鐘顯示的時(shí)間，電壓、電流、機(jī)車功 率、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等是變動(dòng)的或可以通過(guò)正常手段修改的，但不能因系統(tǒng)中的 干 擾而改寫，更不能因停電等事件而喪失18 。串行E2PROM 是當(dāng)前儀表設(shè)計(jì)中最 適宜的器件。這里選用Microchip 公司生產(chǎn)的24LC16B19來(lái)實(shí)現(xiàn)這種功能。 24LC16B 是具有I2C 接口的E2PROM 。其容量為2048 ×8 位，分為8 個(gè)頁(yè)面， 每頁(yè)256 字節(jié)。 2.3 本章小結(jié) 本章主要表達(dá)了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，對(duì)系統(tǒng)中所用到的傳感器、單片機(jī)、 液晶模塊、時(shí)鐘芯片和外擴(kuò)存儲(chǔ)器等作了簡(jiǎn)要的介紹。芯片的選型是系統(tǒng)功能

32、 實(shí) 現(xiàn)的根底，本人從經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的角度出發(fā)，對(duì)系統(tǒng)中所涉及到的芯片進(jìn)行了反 復(fù) 的比較，最后確定了上文所述的芯片型號(hào)。這樣系統(tǒng)的框架構(gòu)建起來(lái)，接下來(lái) 就 是系統(tǒng)軟、硬件的設(shè)計(jì)，這些內(nèi)容將在下面的章節(jié)中詳細(xì)介紹。 第3 章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 9 第3章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 3.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器20 Analog-Digital Converter ，簡(jiǎn)稱ADC ，作為組成數(shù)據(jù)采集 模塊的核心部件，其作用是將輸入模擬量轉(zhuǎn)換成CPU 能夠接收和識(shí)別的離散數(shù) 字代碼。C8051F020 芯片自身帶有A/D 轉(zhuǎn)換單元，可以用來(lái)對(duì)前端模擬電路采 集到的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。 3.1

33、.1 C8051F020 的ADC 簡(jiǎn)介 可編程增益放大器 模擬多路選擇器 AIN0.0 AIN0.1 AIN0.2 AIN0.3 AIN0.4 AIN0.5 AIN0.6 AIN0.7 AGND 溫度傳感器 配置、控制和 數(shù)據(jù)存放器 窗口比 較邏輯 12位 SAR ADC VREF 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 寫AD0BUSY 定時(shí)器3溢出 CNVSTR 定時(shí)器2溢出 外部VREF 引腳 DAC0輸出 ADC數(shù)據(jù) 存放器 轉(zhuǎn)換結(jié) 束中斷 AV+ 窗口 比較 中斷 9-1 AMUX 單端 或 差分 12 圖3-1 12 位ADC 原理框圖 Fig. 3-1 Principle frame of 12 bit A

34、DC C8051F020 中有兩個(gè)ADC ，即ADC0 和ADC1 ，由于模數(shù)轉(zhuǎn)換的分辨率將 直接影響測(cè)試精度，本課題選用了12 位分辨率的ADC0 作為A/D 轉(zhuǎn)換器的核 心， ADC0 具有如下特征21 。 C8051F020 的ADC0 子系統(tǒng)包括一個(gè)9 通道的可編程模擬多路選擇 AMUX0 ，一個(gè)可編程增益放大器PGA0 和一個(gè)100ksps、12 位分辨率的 逐次逼近存放器型ADC ，ADC 中集成了跟蹤保持電路和可編程窗口檢測(cè)器見 河南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 10 圖3-1 的原理框圖。AMUX0 、PGA0 、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式及窗口檢測(cè)器都可用軟 件 通過(guò)圖3-1 所示的特殊功能存放器

35、來(lái)控制。只有當(dāng)ADC0 控制存放器中的 AD0EN 位被置1時(shí)ADC0 子系統(tǒng)ADC0 、跟蹤保持器和PGA0 才被允許 工作。當(dāng)AD0EN 位為0 時(shí)，ADC0 子系統(tǒng)處于低功耗關(guān)斷方式。 該ADC 工作在100ksps 的最大采樣速率時(shí)可提供真正的12 位精度，INL 為 ±1LSB 。ADC0 的電壓基準(zhǔn)可以在DAC0 輸出和一個(gè)外部VREF 引腳之間選擇。 對(duì)于C8051F020/2 器件，ADC0 有其專用的VREF0 輸入引腳；片內(nèi)15ppm/°C 的電壓基準(zhǔn)可通過(guò)VREF 輸出引腳為其它系統(tǒng)部件或片內(nèi)ADC 產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓。 3.1.2 ADC0 輸入通道設(shè)置

36、ADC 完全由CIP-51 通過(guò)特殊功能存放器控制。有一個(gè)輸入通道被連到內(nèi)部 溫度傳感器，其它8 個(gè)通道接外部輸入。8 個(gè)外部輸入通道的每一對(duì)都可被配置 為兩個(gè)單端輸入或一個(gè)差分輸入。差分輸入時(shí)的端口配對(duì)為0-1，2-3，4-5，6- 7，此設(shè)置由通道選擇存放器AMUX0SL 的低4 位和通道配置存放器AMUX0CF 的低4 位確定。在AMX0CF 中，位30 各對(duì)應(yīng)2 個(gè)引腳通道。位值0，表示 是獨(dú)立的單端輸入 復(fù)位值均為單端輸入 ；位值1，表示是差分輸入對(duì)。對(duì)應(yīng) AMX0CF 選差分輸入時(shí)，AMUX0SL 中只有在選雙數(shù) 含0 通道時(shí)才有效 注： AMUX0SL 低4 位為lxxx 時(shí)，不

37、管AMX0CF 低4 位為何值，均選溫度傳感 器 。將REF0CN 的位3 置“1時(shí)，允許使用溫度傳感器；置“0 時(shí)，溫度傳 感器的輸出為高阻態(tài)。溫度傳感器的值可用于修正參數(shù)的非線性或記錄、調(diào)整 與 溫度相關(guān)的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)控制器可以將ADC 置于關(guān)斷狀態(tài)以節(jié)省功耗。 ADC0CN 中的AD0TM 位控制ADC0 的跟蹤保持方式。在缺省狀態(tài)，除了 轉(zhuǎn)換期間之外ADC0 輸入被連續(xù)跟蹤。當(dāng)AD0TM 位為邏輯“1時(shí)，ADC0 工作在低功耗跟蹤保持方式。在該方式下，每次轉(zhuǎn)換之前都有3 個(gè)SAR 時(shí)鐘的 跟蹤周期在啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)有效之后。當(dāng)CNVSTR 信號(hào)用于在低功耗跟蹤保 持方式啟動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)，ADC0

38、只在CNVSTR 為低電平時(shí)跟蹤；在CNVSTR 的上升 沿開始轉(zhuǎn)換。當(dāng)整個(gè)芯片處于低功耗待機(jī)或休眠方式時(shí)，跟蹤可以被禁止關(guān) 斷。當(dāng)AMUX 或PGA 的設(shè)置頻繁改變時(shí)，低功耗跟蹤保持方式也非常有 用，可以保證建立時(shí)間需求得到滿足。 可編程增益放大器接在模擬多路選擇器之后，增益可以用軟件設(shè)置，從0.5 到16 以2 的整數(shù)次冪遞增。當(dāng)不同ADC 輸入通道之間輸入的電壓信號(hào)范圍差 距較大或需要放大一個(gè)具有較大直流偏移的信號(hào)時(shí)在差分方式，DAC 可用于 提供直流偏移，這個(gè)放大環(huán)節(jié)是非常有用的。 第3 章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 11 A/D 轉(zhuǎn)換有4 種啟動(dòng)方式：軟件命令、定時(shí)器2 溢出、定時(shí)器3

39、溢出和外部 信號(hào)輸入。這種靈活性允許用軟件事件、外部硬件信號(hào)或周期性的定時(shí)器溢出 信 號(hào)觸發(fā)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)束由一個(gè)狀態(tài)位指示，或者產(chǎn)生中斷如果中斷被使能。 在轉(zhuǎn)換完成后，12 位轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)字被鎖存到兩個(gè)特殊功能存放器中。這些數(shù) 據(jù)字可以用軟件控制為左對(duì)齊或右對(duì)齊。 窗口比較存放器可被配置為當(dāng)ADC 數(shù)據(jù)位于一個(gè)規(guī)定的范圍之內(nèi)或之外時(shí) 向控制器申請(qǐng)中斷。ADC 可以用后臺(tái)方式監(jiān)視一個(gè)關(guān)鍵電壓，當(dāng)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)位于 規(guī)定的窗口之內(nèi)時(shí)才向控制器申請(qǐng)中斷。 3.1.3 信號(hào)放大電路設(shè)計(jì) 傳感器送來(lái)的信號(hào)一般都是比較微弱或具有交流噪音等干擾信號(hào)，在本系統(tǒng) 中，來(lái)自傳感器的模擬電壓信號(hào)大都不需要進(jìn)行放大處理，但

40、是為了防止各種 干 擾信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)和偶爾出現(xiàn)的電壓、電流強(qiáng)沖擊信號(hào)直接進(jìn)入單片機(jī)，在本 系 統(tǒng)的模擬輸入端口設(shè)計(jì)了防止干擾信號(hào)和沖擊信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)的接口電路。在 接 口電路中采用了兩片LM324 芯片22，每個(gè)LM324 芯片中含有4 個(gè)運(yùn)算放大 器，每個(gè)運(yùn)算放大器組成一個(gè)接口電路23，具體電路見圖3-2 。 VCC D1 3 2 4 11 LM324 Input AIN0 Input signal R2 R1 C1 圖 3-2 信號(hào)放大電路設(shè)計(jì)圖 3-3 電壓比例調(diào)整電路 Fig. 3-2 The design of signal magnify circuit Fig. 3-3Volta

41、ge adjusting proportion circuit 3.1.4 電壓比例調(diào)整電路 一般來(lái)說(shuō)進(jìn)入單片機(jī)的狀態(tài)參數(shù) 模擬量和開關(guān)量 信號(hào)均需通過(guò)各自相應(yīng)的 傳感器采集和處理后才能輸入單片機(jī)。 主發(fā)電壓、主發(fā)電流、6 路勵(lì)磁電流等8 個(gè)模擬量由相應(yīng)傳感器根據(jù)工作參 數(shù)的變化采集到連續(xù)0-5V 的直流電壓。由于本系統(tǒng)采用的ADC 的電壓轉(zhuǎn)換范 圍為0 VREFV ，其中VREF 2.4V VREF 為內(nèi)部基準(zhǔn)電壓 ，所以這些0-5V 的 電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)放電路、放大濾波輸入ADC 之前必須加一個(gè)電壓比例調(diào)整電 河南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 12 路，調(diào)整為0-2.4V 的模擬電壓后再送到A/D

42、轉(zhuǎn)換器的輸入端，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為二進(jìn) 制碼數(shù)字供應(yīng)單片機(jī)的中央處理單元進(jìn)行數(shù)字和邏輯運(yùn)算24 。電壓比例調(diào)整電 路如圖3-3 所示。 3.1.5 邊界掃描電路 C8051F020 系列單片機(jī)具有片內(nèi)JTAG 邊界掃描和調(diào)試電路。通過(guò)4 腳 JTAG 接口，并使用安裝在應(yīng)用系統(tǒng)中的單片機(jī)就可以進(jìn)行非侵入式全速的在 系 統(tǒng)調(diào)試，見圖3-4 。CYGNAL C8051F 系列所有的單片機(jī)片內(nèi)均設(shè)計(jì)有調(diào)試電 路，該調(diào)試電路通過(guò)邊界掃描方式獲取單片機(jī)片內(nèi)信息，通過(guò)4 線的JTAG 接 口與開發(fā)工具連接以便于進(jìn)行對(duì)單片機(jī)在片編程調(diào)試。 123456789 10 JATG DGND DGND TCK TMS TD

43、O TDI R8 4K7 圖 3-4 JTAG 邊界掃描電路 Fig. 3-4 Boundary scanning circuit for JTAG 適配器EC2 一端與計(jì)算機(jī)相連，另一端與C8051F 單片機(jī)JTAG 口相 連，應(yīng)用CYGNAL 提供的IDE 調(diào)試環(huán)境或Keil 的uVision2 調(diào)試環(huán)境就可以進(jìn) 行非侵入式全速的在系統(tǒng)編程 ISP 和調(diào)試。 3.2 系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì) 電壓基準(zhǔn)電路為控制ADC 和DAC 模塊工作提供了靈活性。有三個(gè)電壓基 準(zhǔn)輸入引腳，允許每個(gè)ADC 和兩個(gè)DAC 使用外部電壓基準(zhǔn)或片內(nèi)電壓基準(zhǔn)輸 出。通過(guò)配置VREF 模擬開關(guān)，ADC0 還可以使用DAC0

44、 的輸出作為內(nèi)部基 準(zhǔn)，ADC1 可以使用模擬電源電壓作為基準(zhǔn)，內(nèi)部電壓基準(zhǔn)電路由一個(gè)1.2V、 15ppm/典型值的帶隙電壓基準(zhǔn)發(fā)生器和一個(gè)兩倍增益的輸出緩沖放大器 組成。 本系統(tǒng)電源由外部直流變壓器提供，變壓器輸出+5V ，該電壓被直接提供應(yīng) 第3 章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 13 液晶顯示器及其背光電路所需的逆變器作為工作電壓。另外，該直流輸出電壓 經(jīng) 過(guò)電源調(diào)整芯片產(chǎn)生系統(tǒng)所需要的電壓+3.3V ，該+3.3V 為微處理器C8051F020 提供電壓，電源調(diào)整芯片采用UP1117-3.3 型，轉(zhuǎn)換電路見圖3-5 。 220uF C1 10uF C3 0.1uF C7 0.1uF C10

45、12 Header 2 3.3V 1 GND 3 VIN Vout 2 Vout/Tab 4 圖 3-5 系統(tǒng)電源電路 Fig. 3-5 Systemic electrical source circuit 3.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 復(fù)位電路允許很容易地將控制器置于一個(gè)預(yù)定的缺省狀態(tài)。在進(jìn)入復(fù)位狀態(tài) 時(shí)，將發(fā)生以下過(guò)程： 1CIP-51 停止程序執(zhí)行。 2 特殊功能存放器SFR被初始化為所定義的復(fù)位值。 3 外部端口引腳被置于一個(gè)狀態(tài)。 4 中斷和定時(shí)器被禁止。 所有的 SFR 都被初始化為預(yù)定值，SFR 中各位的復(fù)位值在SFR 的詳細(xì)說(shuō)明 中定義。在復(fù)位期間內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的內(nèi)容不發(fā)生改變，復(fù)位前

46、存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)保 持 不變。但由于堆棧指針SFR 被復(fù)位，堆棧實(shí)際上已喪失，盡管堆棧中的數(shù)據(jù)未 發(fā)生變化。 I/O 端口鎖存器的復(fù)位值為0xFF 全部為邏輯1，內(nèi)部弱上拉有效， 使外部I/O 引腳處于高電平狀態(tài)。外部I/O 引腳并不立即進(jìn)入高電平狀態(tài)，而 是在進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)后的四個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘之內(nèi)。注意：在復(fù)位期間弱上拉是被禁止 的，在器件退出復(fù)位狀態(tài)時(shí)弱上拉被使能。這就使得在器件保持在復(fù)位狀態(tài)期 間 可以節(jié)省功耗。對(duì)于VDD 監(jiān)視器復(fù)位，/RST 引腳被驅(qū)動(dòng)為低電平，直到VDD 復(fù)位超時(shí)結(jié)束。 在退出復(fù)位狀態(tài)時(shí)，程序計(jì)數(shù)器PC 被復(fù)位，MCU 使用內(nèi)部振蕩器運(yùn)行 在2MHz 作為默認(rèn)的系統(tǒng)時(shí)鐘?？撮T狗

47、定時(shí)器被使能，使用其最長(zhǎng)的超時(shí)時(shí) 間。一旦系統(tǒng)時(shí)鐘源穩(wěn)定，程序從地址0x0000 開始執(zhí)行。 有 7 個(gè)能使MCU 進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)的復(fù)位源25,26 ：上電/掉電、外部/RST 引 河南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 14 腳、CNVSTR 信號(hào)、軟件命令、比較器0、時(shí)鐘喪失檢測(cè)器及看門狗定時(shí)器。 本系統(tǒng)采用外部 /RST 引腳提供了使用外部電路強(qiáng)制MCU 進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)的 手段。在/RST 引腳上加一個(gè)低電平有效信號(hào)將導(dǎo)致MCU 進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。最好 能提供一個(gè)外部上拉或?qū)?RST 引腳去耦以防止強(qiáng)噪聲引起復(fù)位。在低有效的 /RST 信號(hào)撤出后，MCU 將保持在復(fù)位狀態(tài)至少12 個(gè)時(shí)鐘周期。從外部復(fù)位狀 態(tài)

48、退出后，PINRSF 標(biāo)志RSTSRC.0 被置位，系統(tǒng)進(jìn)入正常的工作狀態(tài)，復(fù) 位電路示意圖如圖3-6 所示。 5 RST MCU 10uF C1 10K R10 DGND 圖 3-6 復(fù)位電路 Fig. 3-6 Reset circuit 3.4 液晶接口電路的設(shè)計(jì) 3.4.1 DM12864J 圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊電路設(shè)計(jì) DM12864J 是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，它采用的控制器是KS0107 型，主 要采用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)原理由行驅(qū)動(dòng)控制器和列驅(qū)動(dòng)控制器兩局部組成了128 列× 64 行的全點(diǎn)陣液晶顯示。它的主要特性有以下幾點(diǎn)： 1工作電壓為+5V ，可自帶驅(qū)動(dòng)LCD 所需的負(fù)電壓。

49、 2 全屏幕點(diǎn)陣，點(diǎn)陣數(shù)是128 列×64 行個(gè)16×16 點(diǎn)陣漢 字，也可完成字符、圖形的顯示。 3 與CPU 接口采用5 條位控制總線和8 位并行數(shù)據(jù)總線輸入輸出。 4 內(nèi)部有顯示數(shù)據(jù)鎖存器 5 簡(jiǎn)單的操作指令顯示開關(guān)設(shè)置，顯示起始行設(shè)置，地址指針設(shè)置和 數(shù)據(jù)讀/寫等指令。 第3 章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 15 表3-1 DM12864J 液晶模塊的引腳特性 Tab. 3-1 Pins characteristic of DM12864J LCD module 引腳號(hào)引腳名稱 級(jí)別 引腳功能描述 1 VSS 0V 電源地 2 VDD +5V 電源電壓 3 VLCD 010V LCD 驅(qū)動(dòng)負(fù)電壓，要求VDDVLCD 13V 4 RS H/L 存放器選擇信號(hào) 5 R/W H/L 讀/寫操作選擇信號(hào) 6 E H/L 使能信號(hào) 7 DB0 8 DB1 9 DB2 10 DB3 11 DB4 12 DB5 13 DB6 14 DB7 H/L 八位三態(tài)并行數(shù)據(jù)總線 15 CS1 H/L 片選信號(hào)，當(dāng)CS1 H 時(shí)，液晶左半屏顯