畢業(yè)設(shè)計中期報告1

./目錄第一章概述31.1引言31.2選題意義31.3檢測項目及其性能指標(biāo)要求41.4本論文主要研究的容4第二章系統(tǒng)原理框圖及微處理器52.1設(shè)計技術(shù)路線52.2總電路框圖62.3微處理器的選擇62.4AT89S52簡介7第三章硬件電路輸入通道設(shè)計103.1三相電壓模擬量的輸入103.2實現(xiàn)缺相檢測和電壓檢測133.21、電路原理圖133.22、工作原理133.23電路設(shè)計說明153.3三個溫度模擬量的輸入,變壓器鐵芯溫度檢測173.4兩個開關(guān)量輸入18第四章硬件電路后向通道設(shè)計194.1系統(tǒng)配置19第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計285.1軟件設(shè)計特點285.2主要功能模塊28單片機復(fù)位模塊285.3.5AT24C02儲存模塊305.3.6數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊〔TLV1548驅(qū)動程序345.4系統(tǒng)軟件流程框圖36第六章實驗結(jié)果及分析376.1實驗室測試與分析376.2現(xiàn)場測試與分析37第七章377.1結(jié)論377.2致38參考文獻38附錄：40附1：40附2：42第一章概述1.1 引言改革開放以來,我國的發(fā)電設(shè)備不斷竣工并網(wǎng)發(fā)電,輸配電網(wǎng)經(jīng)過升壓改造,使原來電網(wǎng)末端電壓偏低的現(xiàn)象得到改善,但如此帶來電網(wǎng)的電壓普遍偏高,特別是晚間電壓更高,譬如某地區(qū)有些單位晚上220伏電壓達到254伏,普遍單位接近240伏,此時用電設(shè)備在高于設(shè)備額定電壓狀態(tài)下運行,將會導(dǎo)致設(shè)備過度發(fā)熱,縮短壽命,實驗證明白熾燈的電源電壓升高5%,壽命降低47%,熒光燈電壓升高10%,壽命降低15%,而大量的電氣設(shè)備〔如電動機、變壓器、接觸器、電磁鐵等帶有鐵芯的電氣、電壓升高則會引起鐵損和銅損增加。因為電氣設(shè)備在高于額定電壓和電流狀態(tài)下運行時,鐵芯損耗與總的電壓的平方成正比,銅損則與電流的平方成正比,所以會降低設(shè)備的平均使用壽命。通過調(diào)整供電電壓,降低不必要的損耗,可以保護終端設(shè)備,延長設(shè)備的平均使用壽命。1.2 選題意義近年來,我國的路燈建設(shè)取得了飛速的發(fā)展,道路照明質(zhì)量不斷提高,高強度氣體放電燈被廣泛使用,對改善我國的投資環(huán)境,促進經(jīng)濟快速發(fā)展,方便群眾生活,美化城市和作為一個外向型現(xiàn)代化城市的建設(shè)起了很大作用,但午夜后電網(wǎng)在輕載情況下,電網(wǎng)電壓明顯偏高,產(chǎn)生以下負(fù)面影響：一是直接影響燈泡和其它電器的使用壽命,當(dāng)普通燈泡的額定電壓上升5%時,它的壽命將減少一半,若額定電壓下降5%時,它的壽命將會延長一倍；二是在午夜后路燈可以低照度時,由于電壓上升反而增加光輸出,白白浪費電能；三是,增大燈泡鎮(zhèn)流器的功率損耗,增加電費支出。所以采用自動調(diào)壓控制器后,能夠有效避免以上三方面的負(fù)面影響。在目前的路燈供電系統(tǒng)中,由于供電電壓不能調(diào)節(jié),使得光源往往不能工作在較合適的狀態(tài),現(xiàn)在的光源的壽命已很長,如GE的鈉燈壽命已達28000小時,國產(chǎn)的也達18000小時,但實際使用中往往達不到,主要原因是它的工作狀態(tài)達不到理想狀態(tài),根據(jù)市目前的供電變壓器電壓檢測發(fā)現(xiàn)。80%的供電電壓偏高,特別是后半夜有的變壓器輸出電壓高達250伏以上,光源長期工作與此環(huán)境下,將會大大減低它的使用壽命且浪費了大量的能源。所以,通過調(diào)節(jié)供電電壓的方法可以延長光源的壽命。1.3 檢測項目及其性能指標(biāo)要求本課題完成電力自耦變壓器的自動調(diào)壓裝置的設(shè)計,主要用于路燈電壓控制,保證路燈在電壓峰谷期的正常使用,要求：三個電壓模擬量輸入,實現(xiàn)缺相檢測和電壓檢測。三個溫度模擬量輸入,實現(xiàn)變壓器鐵芯溫度檢測。兩個開關(guān)量輸入,實現(xiàn)調(diào)壓限位,避免調(diào)壓器過調(diào)機械受損。一路開關(guān)量輸出,接報警器。一路開關(guān)量輸出,控制風(fēng)冷電風(fēng)扇。兩路開關(guān)量輸出,控制升、降壓調(diào)整。設(shè)定電壓調(diào)整圍：180V～250V設(shè)定電壓調(diào)整精度：1%～10%控制功率：3kW1.4 本論文主要研究的容實現(xiàn)自動溫度監(jiān)控報警,缺相報警、電壓檢測調(diào)壓功能。完成硬件的設(shè)計,單片機系統(tǒng)的鍵盤、顯示功能,看門狗電路；完成對接口電路的口線分配。設(shè)計系統(tǒng)工作流程圖,設(shè)計該控制系統(tǒng)的PCB板圖。第二章 系統(tǒng)原理框圖及微處理器2.1 設(shè)計技術(shù)路線首先三相電壓輸入采用電壓互感器產(chǎn)生電壓,溫度測量采用有源濾波整流電路產(chǎn)生。經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換,輸入單片機。由鍵盤輸入額定電壓值,顯示器顯示工作電壓,溫度。當(dāng)溫度過高時打開風(fēng)扇開關(guān)進行風(fēng)冷,當(dāng)溫度高到一定程度時報警。2.2 總電路框圖2.3 微處理器的選擇微處理器是單片機測控系統(tǒng)的大腦。它不僅要完成對采樣數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)處理、狀態(tài)信息的邏輯推理以及與外部設(shè)備的信息交換,還要實現(xiàn)對其它各硬件模塊的控制。因此,對微處理器的選擇既要考慮其運算速度、運算能力以及數(shù)據(jù)空間的容量,又要考慮其I/O接口的驅(qū)動能力以及片程序空間的容量。只有這樣才能夠保證硬件的簡潔?；谏鲜鲈?為了達到系統(tǒng)檢測和控制目的,完成系統(tǒng)功能,我們選擇了美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52微處理器作為單片機測控系統(tǒng)的主機。2.4 AT89S52簡介AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造,與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程,亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上,擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。主要性能：1、與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容；2、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器；3、1000次擦寫周期；4、全靜態(tài)操作：0Hz-33MHz；5、三級加密程序存儲器；6、32個可編程I/O口線；7、三個16位定時器/計數(shù)器；8、六個中斷源；9、全雙工UART串行通道；10、低功耗空閑和掉電模式；11、掉電后中斷可喚醒；12、看門狗定時器；13、雙數(shù)據(jù)指針；14、掉電標(biāo)識符。引腳說明：AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造,與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程,亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上,擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash,256字節(jié)RAM,32位I/O口線,看門狗定時器,2個數(shù)據(jù)指針,三個16位定時器/計數(shù)器,一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu),全雙工串行口,片晶振及時鐘電路。另外,AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作,支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下,CPU停止工作,允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下,RAM容被保存,振蕩器被凍結(jié),單片機一切工作停止,直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口,每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫"1"時,引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時,P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下,P0不具有部上拉電阻。在flash編程時,P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時,輸出指令字節(jié)。程序校驗時,需要外部上拉電阻。P1口：P1口是一個具有部上拉電阻的8位雙向I/O口,p1輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫"1"時,部上拉電阻把端口拉高,此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時,被外部拉低的引腳由于部電阻的原因,將輸出電流〔IIL。此外,P1.0和P1.1分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入〔P1.0/T2和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入〔P1.1/T2EX。在flash編程和校驗時,P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號第二功能：P1.0T2〔定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入,時鐘輸出P1.1T2EX〔定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制P1.5MOSI〔在系統(tǒng)編程用P1.6MISO〔在系統(tǒng)編程用P1.7SCK〔在系統(tǒng)編程用P2口：P2口是一個具有部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P2端口寫"1"時,部上拉電阻把端口拉高,此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時,被外部拉低的引腳由于部電阻的原因,將輸出電流〔IIL。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器〔例如執(zhí)行MOVXDPTR時,P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中,P2口使用很強的部上拉發(fā)送1。在使用8位地址〔如MOVXRI訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,P2口輸出P2鎖存器的容。在flash編程和校驗時,P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3口：P3口是一個具有部上拉電阻的8位雙向I/O口,p3輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P3端口寫"1"時,部上拉電阻把端口拉高,此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時,被外部拉低的引腳由于部電阻的原因,將輸出電流〔IIL。P3口亦作為AT89S52特殊功能〔第二功能使用,如下表所示。在flash編程和校驗時,P3口也接收一些控制信號。端口引腳第二功能：P3.0RXD<串行輸入口>P3.1TXD<串行輸出口>P3.2INTO<外中斷0>P3.3INT1<外中斷1>P3.4TO<定時/計數(shù)器0>P3.5T1<定時/計數(shù)器1>P3.6WR<外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通>P3.7RD<外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通>此外,P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時,RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復(fù)位。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時,ALE〔地址鎖存允許輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下,ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號,因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間,該引腳還用于輸入編程脈沖〔PROG。如有必要,可通過對特殊功能寄存器〔SFR區(qū)中的8EH單元的D0位置位,可禁止ALE操作。該位置位后,只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外,該引腳會被微弱拉高,單片機執(zhí)行外部程序時,應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。INT0、INT1：兩個外部中斷〔INT0和INT1；PSEN：程序儲存允許〔PSEN輸出是外部程序存儲器的讀選通信號,當(dāng)AT89S52由外部程序存儲器取指令〔或數(shù)據(jù)時,每個機器周期兩次PSEN有效,即輸出兩個脈沖,在此期間,當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器,將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP：外部訪問允許,欲使CPU僅訪問外部程序存儲器〔地址為0000H-FFFFH,EA端必須保持低電平〔接地。需注意的是：如果加密位LB1被編程,復(fù)位時部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平〔接Vcc端,CPU則執(zhí)行部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時,該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp,當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器和部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。第三章 硬件電路輸入通道設(shè)計3.1 三相電壓模擬量的輸入目前常用的調(diào)壓方式：目前應(yīng)用的交流調(diào)壓方式主要有接觸調(diào)壓器,感應(yīng)調(diào)壓器,移圈調(diào)壓器,磁性調(diào)壓器,補償式調(diào)壓器,有載調(diào)壓電力變壓器,晶閘管調(diào)壓器等幾種不同方式。本次設(shè)計采用自耦調(diào)壓式調(diào)控裝置。自耦變壓器與普通變壓器的區(qū)別在于,自耦變壓器的一、二次側(cè)線圈不僅有磁的聯(lián)系,還有電的聯(lián)系,所以,在輸出電壓調(diào)節(jié)圍不大時它的容量比較小,所以消耗的材料小,造價低,效率高,這類產(chǎn)品最大的優(yōu)點是克服了可控硅斬波型產(chǎn)品產(chǎn)生諧波的缺陷,實現(xiàn)了電壓的正弦波輸出,結(jié)構(gòu)和功能都很簡單,當(dāng)然可靠性也比較高。目前應(yīng)用的有兩種方式,即固定抽頭方式和連續(xù)調(diào)節(jié)方式。1固定多檔自耦降壓器：由于其核心部件是一個多抽頭的變壓器,變壓比是固定的,一般副邊有三到五個降壓抽頭,分別降5V、10V、15V、20V,一旦接線端固定,降低電壓就是固定值,當(dāng)電網(wǎng)電壓波動時,調(diào)控裝置的輸出電壓也會上下波動,這樣照明的工作電壓處在不穩(wěn)定波動狀態(tài),無法起到對電光源的保護作用。如圖所示,當(dāng)電網(wǎng)電壓高時,節(jié)電率不是最佳狀態(tài)；而電網(wǎng)電壓低時,可能出現(xiàn)欠壓現(xiàn)象,造成燈具無常點亮,反而降低燈具壽命,這是這類調(diào)控裝置存在的最大安全缺陷。當(dāng)用電高峰時,電壓過低,電氣設(shè)備也無常運行。這類調(diào)控裝置為了能做到對電壓的調(diào)節(jié)一般都用的都是交流接觸器來進行切換,這是最簡單和常用的辦法。由于接觸器是在電路的主回路中進行切換,所以,切換的電流是很大的,如果用接觸器作為節(jié)電產(chǎn)品的電壓調(diào)整裝置的話,其安全性、可靠性和無故障工作壽命都不能保障,存在安全隱患,原因如下：交流接觸器的工作原理是用電磁線圈吸合、斷開,來控制觸頭常開或是常閉,屬機械移動部件,只適用于不經(jīng)常動作的開關(guān)場合,如燈具、電器的開起和關(guān)斷,切換次數(shù)是有限的,不適用于頻繁切換的場合。交流接觸器在切換動作時,是機械的吸合和斷開,所以會有短暫的10~20ms的斷電,我們稱之為"閃斷",這樣的斷電會導(dǎo)致HID燈<HighIntensityDischargedLamp—高壓氣體放電燈,如高壓鈉燈、金鹵燈、高壓汞燈等>熄滅。這種燈的特性決定,在熄滅以后,必須等到燈管冷卻,蒸氣壓下降后才能再點亮,一般需要5~10min左右,在使用中,這將是個嚴(yán)重故障。根據(jù)以上原因,交流接觸器是不能用來控制照明調(diào)控裝置進行頻繁切換的。所以,生產(chǎn)和銷售此類產(chǎn)品的廠家,一般做不到實時穩(wěn)定電壓、多時段調(diào)控等功能,這也就是這類產(chǎn)品的缺點所在。2連續(xù)調(diào)節(jié)自耦型調(diào)壓器：它可通過電刷在線圈的表面平滑移動或滾動,改變線圈的變比而調(diào)節(jié)輸出電壓。優(yōu)點是可實現(xiàn)無級平滑調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)精度高,但由于電刷調(diào)節(jié)回路是串在主回路中,因此承受的電流大,電刷接觸不良,會產(chǎn)生火花,引起觸點磨損。綜上說述本次設(shè)計在電壓的模擬輸入方面采用的是電力自耦變壓器。電力系統(tǒng)中廣泛采用的是電磁式電流互感器<以下簡稱電流互感器>,它的工作原理和變壓器相似。電流互感器的原理接線,如下圖所示：電流互感器的特點是：<1>一次線圈串聯(lián)在電路中,并且匝數(shù)很少,因此,一次線圈中的電流完全取決于被測電路的負(fù)荷電流．而與二次電流無關(guān)；<2>電流互感器二次線圈所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很小,所以正常情況下,電流互感器在近于短路狀態(tài)下運行。電流互感器一、二次額定電流之比,稱為電流互感器的額定互感比：kn=I1n/I2n因為一次線圈額定電流I1n己標(biāo)準(zhǔn)化,二次線圈額定電流I2n統(tǒng)一為5<1或0.5>安,所以電流互感器額定互感比亦已標(biāo)準(zhǔn)化。kn還可以近似地表示為互感器一、二次線圈的匝數(shù)比,即kn≈kN=N1/N2式中N1、N2為一、二線圈的匝數(shù)。電流互感器的作用就是用于測量比較大的電流。電流互感器是電力系統(tǒng)中很重要的一個一次設(shè)備,其原理是根據(jù)電磁感應(yīng)原理而制造的.它的一次線圈匝數(shù)很少,通常采用單匝線圈,即一根銅棒或一根銅排.二次線圈主要接測量儀表或繼電器的線圈.電流互感器的二次側(cè)不能開路運行,當(dāng)二次側(cè)開路時,一次側(cè)的電流主要用于激磁,這樣會在二次側(cè)感應(yīng)出很高的電壓,從而危及二次設(shè)備和人身的安全,也會造成電流互感器燒毀.其主要作用是:1、將很大的一次電流轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的5安培；2、為測量裝置和繼電保護的線圈提供電流；3、對一次設(shè)備和二次設(shè)備進行隔離。3.2 實現(xiàn)缺相檢測和電壓檢測3.21、電路原理圖圖1電路原理圖3.22、工作原理 當(dāng)三相輸入電壓正常時,其三相輸入相電壓波形如圖2所示,為便于分析,將一個電源周期分為6等份,如圖2所示T1、T2、T3、T4、T5、T6。在這六個區(qū)間,三相電源之間的關(guān)系如表1所示：T1T2T3T4T5T6三相電源之間的關(guān)系UA>UC>UBUA>UB>UCUB>UA>UCUB>UC>UAUC>UB>UAUC>UA>UB圖2三相正常時檢測電路波形圖在區(qū)間T1,UA>UC>UB,A相電壓最大,B相電壓最小,因此,在圖1中的光藕D1和二極管VD5導(dǎo)通,此時,控制信號UC為低電平,當(dāng)時間從T1進入T2區(qū)間時,UA>UB>UC,A相電壓最大,C相電壓最小,因此,在圖1中的光藕D1和二極管VD4導(dǎo)通,控制信號UC為低電平,如此類推,在區(qū)間T3、T4、T5、T6時,控制信號UC均為低電平,所以,在一個電源周期,控制信號UC為低電平,也就是說,當(dāng)三相輸入電壓正常時〔不缺相,控制信號UC一直為低電平,從而使缺相告警信號PHFL為低電平,表示輸入正常。當(dāng)三相輸入電壓缺相時,其檢測電路波形圖如圖3所示：圖3三相缺C相時檢測電路波形圖由于缺C相時,線電壓只有UAB一相,當(dāng)UAB在過零點附近時,光藕D1不導(dǎo)通,其余二個光藕也不導(dǎo)通,此時,控制信號UC為高電平,從而使缺相告警信號PHFL為高電平,表示輸入缺相,送ECU處理。3.23電路設(shè)計說明〔1控制信號的計算圖1中,各點電壓說明如下：VA：光藕輸出；VB：電壓比較器LM339第4腳輸入；VC：三極管VT1基極控制信號；VR：所有比較器的比較電壓基準(zhǔn)。光藕TLP621GR的電流傳輸比CTR取最小值,即CTRMIN=100%。電壓基準(zhǔn)VR為：又則光藕集電極電流為：根據(jù)CTRMIN=100%,可得。在光藕原邊電路中：所以原邊最小電壓應(yīng)為當(dāng)光藕原邊電路線電壓瞬時值大于200V時,<10.5V,則為低電平。當(dāng)光藕原邊電路線電壓瞬時值小于200V時,>10.5V,則為高電平。因此在三相輸入電壓缺相時,控制信號為一個方波信號,波形見圖3。一個電源周期,而線電壓從0V上升到200V的時間設(shè)為,則有,則所以,則控制信號高電平維持時間為2.4ms,低電平維持時間為10-2.4=7.6ms?！?充放電回路分析計算充放電回路由電阻R9、R10、VT2、C10、C11組成。當(dāng)控制信號為高電平時,三極管VT1、VT2導(dǎo)通,+15V電源通過電阻R9、R10給電容C10、C11,當(dāng)控制信號為低電平時,三極管VT1、VT2截止,電容C10、C11通過電阻R9放電,顯然,實際上為一個直流電壓迭加一個脈動信號,只要的波不小于10.5 V,則電壓比較器LM339的第2腳輸出就一直為低電平,缺相告警信號PHFL為高電平,表示三相輸入缺相。波形見圖4圖4三相缺C相時波形圖充電時間常數(shù)：在的2.4ms高電平維持時間,電壓從0V上升到10.5V所用時間為t,則有,所以顯然此時間小于2.4ms。放電時間常數(shù)：在的7.6ms低電平維持時間,電壓從15V下降到電壓U,則有,也就是說在整個7.6ms低電平維持時間,一直大于10.5V,所以缺相告警信號PHFL恒為高電平。3.3三個溫度模擬量的輸入,變壓器鐵芯溫度檢測在變壓器鐵芯溫度檢測方面,采用鉑電阻測溫,在鐵芯放入一鉑電阻,本次設(shè)計才用鉑100。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,由于其測量準(zhǔn)確度高、測量圍大、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好等,被廣泛用于中溫<-200°C～650°C>圍的溫度測量中。但在這種檢測電路中,不平衡電橋中以及鉑電阻的阻值和溫度之間的非線性特性給最后的溫度測量來了一定的誤差,不但增加了電路的復(fù)雜性,而且由于包括傳感器在的各種硬件本身的缺陷和弱點,所以往往難以達到較高的指標(biāo)要求。以下是兩種鉑電阻測溫電路：這一種電路ui=Vcc*RT/<R0+RT>Rt是非線性變化,所以采用第2種的恒流源電路。LM334是三端可調(diào)恒流源器件,在工作電流恒流源可調(diào)圍比為1000∶1,并且具有1～40V寬的動態(tài)電壓圍,恒流特性非常好。恒流源的建立只需1只外接電阻而不再需要其他元件,其輸出電流的大小是由外接調(diào)節(jié)電阻RSET所決定。利用其恒流特性可將其設(shè)計為溫度傳感器,將溫度轉(zhuǎn)換為電流。它可用于制作低成本的溫度檢測裝置,其優(yōu)點是無需精密電壓放大、冷端補償。用作溫度傳感器典型電路如圖1所示。電阻RSET的計算:ISET=IR+IBIAS=VR/RSET+IBIAS因為IBIAS僅僅是總電流ISET的百分?jǐn)?shù),所以上式可以改寫成:ISET=<VR/RSET>[n/<n-1>]式中n為Iset對IBIAS的比率,n=ISET/IBIAS.當(dāng)ISET在2μA～1mA,則n一般為18。通過RSET的電流是由VR決定的,根據(jù)其特性VR一般是214μV/K<64mV/298K～214μV/K>,所以上式可以寫成ISET=<VR/RSET>×11059=<227μV·K-1>/RSET·T由此看來,用LM334可以作理想的溫度傳感器,而且是電流輸出,可以長距離傳輸而不損失,輸出的電流與絕對溫度成線性比例。因為這種恒流源部的電流會使器件發(fā)熱,當(dāng)設(shè)定電流≥100μA時,部發(fā)熱會影響很大。比如,設(shè)定電流在1mA時,溫度增加014℃.因此把該器件設(shè)計為溫度傳感器其部工作電流應(yīng)盡量小一些。如果把RSET定為227Ω,則在0℃時絕對溫度T為273K,輸出電流273μA.溫度每增加1℃輸出電流相應(yīng)增加1μA,而且是線性變化。靈敏度為1μA/℃.因為每個器件的n不是絕對一致,所以要使每個傳感器有相同的輸出和靈敏度,RSET必須精心挑選,這樣就可以制造成一個標(biāo)準(zhǔn)輸出的傳感器。典型測溫電路如圖2所示3.4兩個開關(guān)量輸入實現(xiàn)調(diào)壓限位,避免調(diào)壓器過調(diào)機械受損。第四章硬件電路后向通道設(shè)計4.1系統(tǒng)配置1.A/D轉(zhuǎn)換器TLV1548TLV1548是帶串行控制和4/8模擬輸入的低電壓10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。TLV1548是CMOS10位開關(guān)電容逐次逼近<SAR>模擬-數(shù)字<A/D>轉(zhuǎn)換器.每個器件具有芯片選擇<CS>,輸入-輸出時鐘<I/OCLK>,數(shù)據(jù)輸入<DATAIN>以及數(shù)據(jù)輸出<DATAOUT>,能提供主微處理器的直接4線同步串行外設(shè)接口<SPITM,QSPITM>端口.當(dāng)與TMS320DSP接口時,另外的幀同步信號<FS>指示串行數(shù)據(jù)幀的開始.器件允許來自主機的高速數(shù)據(jù)傳送.CLKINV輸入提供進一步的串行接口定時靈活性。除了高速轉(zhuǎn)換器和多種控制能力之外,器件還具有片11通道多路轉(zhuǎn)換器,它能在8個模擬輸入通道或三個部自測試<self-test>電壓中任意選擇一個.除了采樣周期由異步CSTART下降沿開始的擴展采樣周期外,采樣保持功能是自動的.A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時,轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出變?yōu)楦唠娖揭灾甘巨D(zhuǎn)換已完成.TLV1544和TLV1548被設(shè)計成能工作于寬電源電壓圍且具有極低的功耗.通過軟件編程的掉電方式和轉(zhuǎn)換速率,節(jié)省功率的特性被進一步增強.轉(zhuǎn)換器把易于比率轉(zhuǎn)換的差分高阻抗基準(zhǔn)輸入,定標(biāo)<scaling>,以及模擬電路與邏輯和電源噪聲相隔離特點組合在一起。開關(guān)電容設(shè)計允許在整個工作溫度圍低誤差的轉(zhuǎn)換。TLV1548具有八個模擬輸入通道。TLV1548有DB封裝可供使用。TLV1548C的工作溫度圍為0℃至70℃。TLV1548I可工作于-40℃至85℃的整個工業(yè)溫度圍。 特點轉(zhuǎn)換時間≤10μs10位分辨率ADC可編程掉電方式:1μA2.7Vdc至5.5Vdc的寬圍單電源工作0V至VCC的模擬輸入圍具有8個模擬輸入通道的置模擬多路轉(zhuǎn)換器TMS320xxxDSP和微處理器SPI及QSPI兼容的串行接口轉(zhuǎn)換結(jié)束<EOC>標(biāo)志固有的采樣-保持功能置自測試方式可編程電源與轉(zhuǎn)換速率擴展采樣轉(zhuǎn)換的異步啟動硬件I/O時鐘相位調(diào)整輸入TLV1548的引腳排列圖 引腳功能：A0-A7 模擬輸入端.模擬輸入在部是多路復(fù)用的。<對于源阻抗大于1kΩ的情況,應(yīng)當(dāng)采用異步啟動以增加采樣時間>CS 芯片選擇端.CS端高電平至低電平的跳變復(fù)位部計數(shù)器并控制且在最大建立時間之使DATAIN,DATAOUT和I/OCLK能工作.低電平至高電平的跳變將在建立時間之禁止DATAIN,DATAOUT和I/OCLKCSTART 采樣/轉(zhuǎn)換起始控制.CSTART控制來自所選多路復(fù)用通道模擬輸入采樣的起始。高電平至低電平的跳變啟動模擬輸入信號采樣。低電平至高電平的跳變把采樣-保持功能置為保持方式并啟動轉(zhuǎn)換.CSTART獨立于I/OCLK并在CS為高電平時工作.低電平CSTART持續(xù)期控制開關(guān)電容陣列采樣周期的持續(xù)時間。如果不使用,請把CSTART接至VCCDATAIN 串行數(shù)據(jù)輸入.在正常周期中4位串行數(shù)據(jù)選擇所需的模擬輸入和下一個要轉(zhuǎn)換的測試電壓.這些位也可設(shè)置轉(zhuǎn)換速率和使能掉電方式.當(dāng)工作在微處理器方式時,輸入數(shù)據(jù)以MSB在前的方式出現(xiàn)且在I/OCLK的前四個上升<CLKINV=VCC>或下降<CLKINV=GND>沿送入<在CS↓之后>.當(dāng)工作在DSP方式時,輸入數(shù)據(jù)以MSB在前的方式出現(xiàn)且在I/OCLK的前四個下降<CLKINV=VCC>或上升<CLKINV=GND>沿送入<在FS↓之后>.在四個輸入數(shù)據(jù)位已被讀入輸入數(shù)據(jù)寄存器之后,在當(dāng)前轉(zhuǎn)換周期的剩余時間,DATAIN被忽略DATAOUTA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端.當(dāng)CS為高電平時,DATAIN為高阻抗?fàn)顟B(tài),當(dāng)CS為低電平時,此端有效.在具有有效CS信號的情況下,DATAOUT離開高阻狀態(tài)并被驅(qū)動至與先前轉(zhuǎn)換結(jié)果的MSB或LSB值相對應(yīng)的邏輯電平.DATAOUT在I/OCLK的下降<微處理器方式>或上升<DSP方式>沿發(fā)生改變EOC 轉(zhuǎn)換結(jié)束.EOC在I/OCLK的第十個上升<微處理器方式>或第十個下降<DSP方式>沿從高邏輯電平變至低邏輯電平,且在轉(zhuǎn)換完成和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好發(fā)送之前一直保持低電平.EOC也能指示轉(zhuǎn)換器是否忙FSDSP幀同步輸入.FS指示串行數(shù)據(jù)幀送入或從器件輸出的開始.當(dāng)器件與微處理器接口時,FS連接到VCCGND 部電路的地返回端.除非另有說明,所有的電壓測量均相對于GNDCLKINV 反相時鐘輸入.當(dāng)反相的I/OCLK用作輸入時鐘源時,CLKINV連接到GND.這影響微處理器和DSP接口.如果I/OCLK不反相,那么CLKINV連接到VCC.CLKINV也能引起置測試方式REF+ 基準(zhǔn)電壓高端<通常為VCC>.最大輸入電壓圍由加到REF+和REF-的電壓差來確定REF- 基準(zhǔn)電壓低端<通常為地>VCC 正電源電壓I/OCLK 輸入/輸出時鐘.I/OCLK以兩種方式接收串行I/O時鐘并在每一種方式中實現(xiàn)以下四種功能:微處理器方式：1.當(dāng)CLKINV=VCC時,I/OCLK在CS↓之后I/OCLK前四個上升沿使4個輸入數(shù)據(jù)位送入輸入數(shù)據(jù)寄存器,且在第4個上升沿之后多路轉(zhuǎn)換器地址可供使用.當(dāng)CLKINV=GND時,輸入數(shù)據(jù)位由時鐘的前四個下降沿同步送入.2.除了在擴展采樣周期<在該周期中CSTART的寬度決定采樣周期何時結(jié)束>之外,在I/OCLK的第4個下降沿,所選擇的多路復(fù)用輸入端的模擬輸入電壓開始對電容陣列充電,并一直充電到I/OCLK的第10個上升沿.3.不管CLKINV的狀態(tài)如何,輸出數(shù)據(jù)位在前10個I/O時鐘下降沿發(fā)生改變.4.不管CLKINV的狀態(tài)如何,I/OCLK在I/OCLK第10個上升沿把轉(zhuǎn)換的控制傳送到部狀態(tài)機<internalstatemachine>。數(shù)字信號處理器<DSP>方式：1.當(dāng)CLKINV=VCC時,I/OCLK在FS↓之后I/OCLK前四個下降沿使4個輸入數(shù)據(jù)位送入輸入數(shù)據(jù)寄存器,且在第4個下降沿之后多路轉(zhuǎn)換器地址可供使用.當(dāng)CLKINV=GND時,輸入數(shù)據(jù)位由時鐘的前四個上升沿同步送放.2.除了在擴展采樣周期<在該周期中CSTART的寬度決定采樣周期何時結(jié)束>之外,在I/OCLK的第4個上升沿,所選擇的多路復(fù)用輸入端的模擬輸入電壓開始對電容陣列充電,并一直充電到I/OCLK的第10個下降沿.3.不管CLKINV的狀態(tài)如何,輸出數(shù)據(jù)位在前10個I/O時鐘上升沿發(fā)生改變.4.不管CLKINV的狀態(tài)如何,I/OCLK在I/OCLK第10個下降沿把轉(zhuǎn)換的控制傳送到部狀態(tài)機 使用說明：最初,在CS為高電平<無效>的情況下,DATAIN和I/OCLK被禁止,DATAOUT處于高阻狀態(tài)。當(dāng)串行接口使CS為低電平<有效>時,轉(zhuǎn)換時序開始對I/OCLK和DATAIN使能,并使DATAOUT脫離高阻狀態(tài).然后主機把4位通道地址提供給DATAIN,把I/O時鐘序列提供給I/OCLK。在此傳送期間,主機串行接口也從DATAOUT接收先前轉(zhuǎn)換結(jié)果。I/OCLK從主機接收輸入序列,其長度處于10至16個時鐘之間。開始4個I/OCLK周期把DATAIN端4位輸入數(shù)據(jù)<它選擇所需的模擬通道>裝入輸入數(shù)據(jù)寄存器.接著6個時鐘周期提供用于模擬輸入采樣的控制時序。在開始10個時鐘的I/OCLK序列之后,模擬輸入的采樣被保持。第10個時鐘邊沿也把EOC變?yōu)榈碗娖讲㈤_始轉(zhuǎn)換.I/O時鐘邊沿的精確位置取決于工作方式。2、存儲器AT24C02AT24C02是CMOS2048位串行E2PROM,在部組織成256×8位.X24C02的特點是具有允許在簡單的二線總線上工作的串行接口和軟件協(xié)議。E2PROM是為需要長時間工作的應(yīng)用而設(shè)計和測試的.其固有的數(shù)據(jù)保存期限為100年.它有DIP,MSOP和SOIC封裝可供使用。特點：1.2.7V至5.5V電源2.低功耗CMOS：工作電流小于1mA；待機狀態(tài)電流小于50μA3.部組織成256×84.自定時寫周期：典型寫周期時間為5ms5.2線串行接口：雙向數(shù)據(jù)傳送協(xié)議6.四字節(jié)頁寫操作：每個字節(jié)總寫入時間為最小7.高可靠性：1.使用期限:100,000個周期；2.數(shù)據(jù)保存期:100年8.新型硬件——寫控制功能AT24C02的引腳排列如下圖所示：AT24C02支持面向雙向總線的協(xié)議.協(xié)議規(guī)定任何發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上的器件為發(fā)送器而接收器件為接收器?？刂苽魉偷钠骷侵鳈C,被控制的器件為從機.主機總是啟動數(shù)據(jù)的傳送并提供用于發(fā)送和接收操作的時鐘。因此,在所有的應(yīng)用中AT24C02被認(rèn)為是從機。SDA線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在SCL為低電平期間才可改變.SCL為高電平期間SDA狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件。1.起始條件：所有命令以起始條件為前導(dǎo),它是SCL為高電平時SDA從高電平至低電平的跳變.AT24C02連續(xù)監(jiān)視SDA和SCL線上的起始條件,且在未符合此條件之前不對任何命令作出響應(yīng)。2.停止條件：所有通信必須由停止條件來結(jié)束,停止條件是SCL為高電平時SDA從低電平至高電平的跳變.AT24C02也利用停止條件使器件在讀序列之后處于待機<standbypower>方式.停止條件僅可在發(fā)送器件已釋放總線之后發(fā)出。應(yīng)答<確認(rèn)>是用于指示數(shù)據(jù)傳送成功的軟件協(xié)議.發(fā)送器件<無論是主機或從機>在發(fā)送8位之后將釋放總線.在第9個時鐘周期接收器將把SDA線拉至低電平以確認(rèn)它已接收8位數(shù)據(jù)。AT24C02在識別起始條件和它的從地址之后將以應(yīng)答作出響應(yīng)。如果器件和寫操作二者均被選擇,那么AT24C02將在每一后續(xù)8位字接收之后以應(yīng)答作出響應(yīng)。在讀方式下,AT24C02將發(fā)送8位數(shù)據(jù),釋放SDA線并在線上監(jiān)視應(yīng)答<信號>。如果檢測到應(yīng)答且主機未產(chǎn)生停止條件,那么AT24C02將繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù).如果未檢測到應(yīng)答,那么AT24C02將中止進一步的數(shù)據(jù)傳送。然后主機必須送出停止條件以便使AT24C02返回到待機狀態(tài)并使器件進入已知狀態(tài)。在起始條件之后,主機必須輸出它所訪問的從機的地址.從機地址的最高4個有效位是器件類型識別符。對于AT24C02識別符固定為1010[B],接著的三個有效位對特定器件尋址。系統(tǒng)在總線上可以有多達八個AT24C02器件。八個地址由A0,A1和A2輸入端的狀態(tài)規(guī)定。從地址的最后一位定義所執(zhí)行的操作.設(shè)置為1時選擇讀操作,設(shè)置為0時選擇寫操作。在起始條件之后,AT24C02監(jiān)視SDA總線,把所發(fā)送的從地址與其從地址<器件類型與A0,A1和A2輸入>作比較。比較相符時AT24C02在SDA線上輸出應(yīng)答信號。根據(jù)R/W位的狀態(tài),AT24C02將執(zhí)行讀或?qū)懖僮鳌τ趯懖僮?AT24C02要求第二個地址線.該地址域是字地址,它由八位組成,提供對256字存儲器的任一個的訪問.接收到字地址后,AT24C02用應(yīng)答作出響應(yīng),并等待下一個八位數(shù)據(jù),再以應(yīng)答作響應(yīng)。然后主機通過產(chǎn)生停止條件來結(jié)束傳送,此時AT24C02開始部至非易失性存儲器的寫周期.在部寫周期過程中AT24C02輸入端被禁止,器件不響應(yīng)來自主機的任何請求.關(guān)于地址,應(yīng)答和數(shù)據(jù)傳送的時序。AT24C02能進行4字節(jié)的頁寫操作.它以與字節(jié)寫操作同樣的方式開始,但是與字節(jié)寫操作時不同,它不是在第一個數(shù)據(jù)字被傳送之后結(jié)束寫周期,而是可再發(fā)送多達三個的字節(jié).在接收每一個字之后,AT24C02以應(yīng)答作出響應(yīng)。在接收每一個字之后,兩個低地址位在部加1。地址的高6位保持不變.如果在產(chǎn)生停止條件之前主機要發(fā)送多于4個的字,那么地址計數(shù)器將"翻轉(zhuǎn)<rollover>"且先前寫入的數(shù)據(jù)將被重寫.與字節(jié)寫操作一樣,所有輸入將被禁止.直到部寫周期完成為止。部寫操作期間,輸入的禁止可用于運行典型的5ms的寫周期.一旦發(fā)出表示主機寫操作結(jié)束的停止條件,AT24C02便開始部的寫周期.ACK輪詢可立即開始.這包括發(fā)出起始條件,后續(xù)用于寫操作的從地址.如果AT24C02仍忙于寫操作,那么沒有ACK返回。如果AT24C02已完成寫操作,那么ACK將被返回,于是主機可進行下一讀或?qū)懖僮?。除了從地址的R/W位被置為1之外,讀操作以與寫操作相同的方式開始.有三種基本的讀操作:當(dāng)前地址讀,隨機讀和順序讀.應(yīng)當(dāng)注意,讀操作均第9個時鐘周期不是"不關(guān)心"。為了結(jié)束讀操作,主機必須在第9個周期期間發(fā)出停止條件或者在第9個時鐘周期保持SDA為高電平,然后發(fā)出停止條件。AT24C02部包含地址計數(shù)器,它保持最后一個被訪問字的地址,并可自動加1。因此,若最后一次訪問<讀或?qū)?gt;的地址為n,那么下一次讀操作將訪問地址n+1的數(shù)據(jù).在接收到R/W位被置為1的從地址后,AT24C02發(fā)出應(yīng)答信號并在接著的8個時鐘周期發(fā)送8位字。主機通過發(fā)送停止條件來結(jié)束這次發(fā)送,省略第9個時鐘周期的應(yīng)答.地址。.隨機讀操作允許主機以隨機方式訪問任何一個存儲器單元。在發(fā)出R/W位被置為1的從地址之前,主機必須執(zhí)行一次"偽<dummy>"寫操作.主機發(fā)出起始條件,從地址并后繼以它將要讀的字地址.在字地址應(yīng)答之后,主機立即重新發(fā)出起始條件和R/W位被置為1的從地址.這之后是來自AT24C02的應(yīng)答,再后面是8位字.主機通過發(fā)出停止條件結(jié)束這次發(fā)送,省略了第9個時鐘周期的應(yīng)答.地址。順序讀可以象當(dāng)前地址讀或隨機訪問讀一樣開始。第一個字的傳送與其他方式一樣,只是主機現(xiàn)在用應(yīng)答作出響應(yīng),表示它需要另外的數(shù)據(jù).AT24C02對每一個接收到的應(yīng)答繼續(xù)輸出數(shù)據(jù).主機通過發(fā)出停止條件結(jié)束這次發(fā)送,省略第9個時鐘周期應(yīng)答。數(shù)據(jù)輸出是順序的,來自地址n的數(shù)據(jù)后隨來自地址n+1的數(shù)據(jù).讀操作的地址計數(shù)器所有地址位均可增量,允許在一次操作期間連續(xù)讀出整個存儲器的容。在地址空間的末尾<地址255>,計數(shù)器"翻轉(zhuǎn)"至地址0,AT24C02對每一個接收到的應(yīng)答繼續(xù)輸出數(shù)據(jù)。極限參數(shù)：工作溫度-65℃至+135℃；儲存溫度-65℃至+150℃；任何引腳相對于VSS的電壓-1V至+7V；直流輸出電流5mA；引腳溫度<焊接,10秒>300℃3、8255芯片8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片,有3個8位并行I/O口。具有3個通道3種工作方式的可編程并行接口芯片〔40引腳。其各口功能可由軟件選擇,使用靈活,通用性強。8255可作為單片機與多種外設(shè)連接時的中間接口電路。8255作為主機與外設(shè)的連接芯片,必須提供與主機相連的3個總線接口,即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時必須具有與外設(shè)連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分,因而8255部結(jié)構(gòu)分為3個部分：與CPU連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分。1與CPU連接部分根據(jù)定義,8255能并行傳送8位數(shù)據(jù),所以其數(shù)據(jù)線為8根D0～D7。由于8255具有3個通道A、B、C,所以只要兩根地址線就能尋址A、B、C口及控制寄存器,故地址線為兩根A0～A1。此外CPU要對8255進行讀、寫與片選操作,所以控制線為片選、復(fù)位、讀、寫信號。各信號的引腳編號如下：〔1數(shù)據(jù)總線DB：編號為D0～D7,用于8255與CPU傳送8位數(shù)據(jù)?！?地址總線AB：編號為A0～A1,用于選擇A、B、C口與控制寄存器?！?控制總線CB：片選信號、復(fù)位信號RST、寫信號、讀信號。當(dāng)CPU要對8255進行讀、寫操作時,必須先向8255發(fā)片選信號選中8255芯片,然后發(fā)讀信號或?qū)懶盘枌?255進行讀或?qū)憯?shù)據(jù)的操作。2與外設(shè)接口部分根據(jù)定義,8255有3個通道A、B、C與外設(shè)連接,每個通道又有8根線與外設(shè)連接,所以8255可以用24根線與外設(shè)連接,若進行開關(guān)量控制,則8255可同時控制24路開關(guān)。各通道的引腳編號如下：〔1A口：編號為PA0～PA7,用于8255向外設(shè)輸入輸出8位并行數(shù)據(jù)?！?B口：編號為PB0～PB7,用于8255向外設(shè)輸入輸出8位并行數(shù)據(jù)。〔3C口：編號為PC0～PC7,用于8255向外設(shè)輸入輸出8位并行數(shù)據(jù),當(dāng)8255工作于應(yīng)答I/O方式時,C口用于應(yīng)答信號的通信。3控制器8255將3個通道分為兩組,即PA0～PA7與PC4～PC7組成A組,PB0～PB7與PC0～PC3組成B組。如圖7.5所示,相應(yīng)的控制器也分為A組控制器與B組控制器,各組控制器的作用如下：〔1A組控制器：控制A口與上C口的輸入與輸出?！?B組控制器：控制B口與下C口的輸入與輸出。引腳功能：RESET:復(fù)位輸入線,當(dāng)該輸入端處于高電平時,所有部寄存器〔包括控制寄存器均被清除,所有I/O口均被置成輸入方式。CS:芯片選擇信號線,當(dāng)這個輸入引腳為低電平時,即/CS=0時,表示芯片被選中,允許8255與CPU進行通訊;/CS=1時,8255無法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸.RD:讀信號線,當(dāng)這個輸入引腳為低電平時,即/RD=0且/CS=0時,允許8255通過數(shù)據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息,即CPU從8255讀取信息或數(shù)據(jù)。WR:寫入信號,當(dāng)這個輸入引腳為低電平時,即/WR=0且/CS=0時,允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫入8255。D0～D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線,8255與CPU數(shù)據(jù)傳送的通道,當(dāng)CPU執(zhí)行輸入輸出指令時,通過它實現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫操作,控制字和狀態(tài)信息也通過數(shù)據(jù)總線傳送。8255具有3個相互獨立的輸入/輸出通道端口,用+5V單電源供電,能在以下三種方式下工作。方式0：基本輸入輸出方式；方式1：選通輸入/出方式；方式2：雙向選通輸入/輸出方式；PA0～PA7:端口A輸入輸出線,一個8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器,一個8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。工作于三種方式中的任何一種；PB0～PB7:端口B輸入輸出線,一個8位的I/O鎖存器,一個8位的輸入輸出緩沖器。不能工作于方式二；PC0～PC7:端口C輸入輸出線,一個8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器,一個8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口C可以通過工作方式設(shè)定而分成2個4位的端口,每個4位的端口包含一個4位的鎖存器,分別與端口A和端口B配合使用,可作為控制信號輸出或狀態(tài)信號輸入端口。'不能工作于方式一或二。A1,A0:地址選擇線,用來選擇8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器.當(dāng)A1=0,A0=0時,PA口被選擇;當(dāng)A1=0,A0=1時,PB口被選擇;當(dāng)A1=1,A0=0時,PC口被選擇;當(dāng)A1=1.A0=1時,控制寄存器被選擇4、看門狗電路看門狗電路就是一個定時計數(shù)器,一旦到達最大計數(shù)值就會把單片機復(fù)位,其作用是防止程序進入死循環(huán),監(jiān)控程序的正常運行。在程序正常執(zhí)行一遍后,會清零到看門狗計數(shù)器,所以不會到達最大計數(shù)值,但是如果程序由于外部干擾等原因而進入死循環(huán),定時計數(shù)器達最大計數(shù)值就會把單片機復(fù)位。由于AT89S52單片機自帶看門狗功能,我們只需在單片機上寫入喂狗程序,就能實現(xiàn)復(fù)位功能。這里不再多介紹。第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1 軟件設(shè)計特點5.2主要功能模塊5.2.4單片機復(fù)位模塊1、AT89S52中看門狗的特點AT89S52置看門狗,它由13位的計數(shù)器組成,復(fù)位后,調(diào)用喂狗指令清零計數(shù)器,然后,每個機器周期該計數(shù)器自動加1,當(dāng)記數(shù)值達到8191〔1FFF時,產(chǎn)生一個復(fù)位信號,系統(tǒng)復(fù)位。因此,在啟用看門狗后,至少要在8191個機器周期,調(diào)用一次喂狗指令,防止看門狗溢出復(fù)位。另外,系統(tǒng)在掉電模式下,晶振停止了震蕩,看門狗停止。當(dāng)外部中斷喚醒掉電模式時,最好調(diào)用一次喂狗指令,防止看門狗溢出復(fù)位。2、啟動看門狗將01EH,0E1H分別連續(xù)送入WDTRST寄存器中,啟動看門狗：MOVWDTRST,#01EHMOVWDTRST,#0E1H將01EH,0E1H分別連續(xù)送入WDTRST寄存器中,清零看門狗計數(shù)器：MOVWDTRST,#01EHMOVWDTRST,#0E1H3、喂狗子程序?qū)?1EH,0E1H分別連續(xù)送入WDTRST寄存器中,用以喂狗,不讓其產(chǎn)生溢出復(fù)位：WEIGOU:MOVWDTRST,#01EHMOVWDTRST,#0E1HRET4、使用說明在系統(tǒng)初始化時,調(diào)用"啟動看門狗程序",啟動AT89S52的看門狗功能。在程序適當(dāng)?shù)牡胤秸{(diào)用CALLWEIGOU程序,用以喂狗,以便程序在正常情況下不會產(chǎn)生看門狗溢出復(fù)位。5、測試程序WDTRSTEQU0A6H;如果是在AT89C51/AT89S51編譯環(huán)境下,則加上這句ORG0000H第JMPLOOPORG0030HLOOP:MOVWDTRST,#01EH;啟動看門狗MOVWDTRST,#0E1HMOVWDTRST,#01EH;看門狗復(fù)位MOVWDTRST,#0E1HMOVR1,#0FFH;初始化MOVP1,R1CLRP1.0CALLDELAY;延時SETBP1.0LOOP1:CALLDELAYSETBP1.0CALLWEIGOU;調(diào)用喂狗子程序JMPLOOP1DELAY:MOVR3,#200D1:MOVR4,#200DJNZR4,$DJNZR3,D1RETWEIGOU:MOVWDTRST,#01EH;喂狗子程序MOVWDTRST,#0E1HRETEND程序說明：〔1先將上面的程序中"CALLWEIGOU"〔調(diào)用喂狗子程序刪除,后編譯,寫到單片機中執(zhí)行,如果P1.0產(chǎn)生周期性變化,說明看門狗產(chǎn)生了溢出,系統(tǒng)在定時復(fù)位?！?再將上面的程序編譯后〔加上CALLWEIGOU,寫到單片機中如果P1.0輸出不變的高電平,則說明喂狗指令正確。〔3經(jīng)過以上兩次實驗后相信可以理解,也可以將看門狗功能加到原有的程序中。6、由于AT89C51/AT89S51中沒有WDTRST此特殊功能寄存器,編譯時先加與AT89S52的頭文件或定義WDTRSTEQU0A6H〔WDTRST位于0A6H處。5.3.5AT24C02儲存模塊#include"INTRINS.H"#include"reg52.h"#defineWriteDeviceAddress0xa0//寫驅(qū)動地址指令#defineReadDeviceAddress0xa1//讀驅(qū)動地址指令sbitAT24C02_SCL=0xa4;sbitAT24C02_SDA=0xa5;/*功能：發(fā)起始信號*/voidStart_Cond<>{AT24C02_SCL=0;_nop_<>;AT24C02_SDA=1;_nop_<>;AT24C02_SCL=1;_nop_<>;AT24C02_SDA=0;_nop_<>;}/*功能：發(fā)停止信號*/voidStop_Cond<>{AT24C02_SCL=0;_nop_<>;AT24C02_SDA=0;_nop_<>;AT24C02_SCL=1;_nop_<>;AT24C02_SDA=1;_nop_<>;}/*功能：發(fā)確認(rèn)信號*/voidAck<>{AT24C02_SCL=0;_nop_<>;AT24C02_SDA=0;AT24C02_SCL=1;_nop_<>;AT24C02_SCL=0;_nop_<>;AT24C02_SDA=1;}/*功能：發(fā)無確認(rèn)信號*/voidNoAck<>{AT24C02_SCL=0;_nop_<>;AT24C02_SDA=1;_nop_<>;AT24C02_SCL=1;_nop_<>;AT24C02_SCL=0;_nop_<>;}/*功能：寫一個字節(jié)數(shù)據(jù)*/bitWrite8Bit<unsignedcharinput>{unsignedchari;for<i=0;i<8;i++>{AT24C02_SCL=0;input<<=1;AT24C02_SDA=CY;AT24C02_SCL=1;}AT24C02_SCL=0;_nop_<>;AT24C02_SDA=1;AT24C02_SCL=1;_nop_<>;CY=AT24C02_SDA;return<CY>;}/*功能：讀一個字節(jié)數(shù)據(jù)*/unsignedcharRead8Bit<>{unsignedchartemp,rbyte=0;for<temp=8;temp!=0;temp-->{AT24C02_SCL=0;_nop_<>;rbyte=<rbyte<<1>|AT24C02_SDA;AT24C02_SCL=1;_nop_<>;}returnrbyte;}/*功能：從EEPROM中給定一個地址連續(xù)讀NLEN個字節(jié)數(shù)據(jù)存放在以指針nContent開頭的往下容。*/bitRead_Flash<unsignedchar*nContent,unsignedcharnAddr,unsignedcharnLen>{unsignedcharAddr;Addr=nAddr;Start_Cond<>;//寫開始信號Write8Bit<WriteDeviceAddress>;//寫驅(qū)動地址Write8Bit<Addr>;//寫從EEPROM中讀的開始地址Start_Cond<>;//寫開始信號Write8Bit<ReadDeviceAddress>;//寫讀數(shù)據(jù)指令while<--nLen>{*nContent=Read8Bit<>;//讀出容nContent++;//指針加1Ack<>;//發(fā)確認(rèn)信號}*nContent=Read8Bit<>;//讀一字節(jié)NoAck<>;//沒有確認(rèn)信號Stop_Cond<>;//發(fā)停止信號return<0>;//返回}/*功能：初始化EEPROM子程序容為FF*/bitInit_Flash<unsignedintnPage>//8Byte/1Pageinit0xFF{unsignedcharnLen;unsignedcharAddr;nLen=8;Addr=8*nPage;Start_Cond<>;Write8Bit<WriteDeviceAddress>;Write8Bit<Addr>;for<;nLen!=0;nLen-->{if<Write8Bit<0xff>>break;//ifWrite8Bit<>Return1WriteFlase}Stop_Cond<>;return<CY>;}/*功能：從EEPROM中給定一個地址連續(xù)寫NLEN個字節(jié)數(shù)據(jù)存放在以指針nContent開頭的往下容。*/bitWrite_Flash<unsignedchar*nContent,unsignedcharnAddr,unsignedcharnLen>{unsignedchari,temp;unsignedcharAddr;Addr=nAddr;Start_Cond<>;//寫開始信號Write8Bit<WriteDeviceAddress>;//寫驅(qū)動地址Write8Bit<Addr>;//寫從EEPROM中寫的開始地址for<i=0;i<nLen;i++>{if<Addr%8==0>//每頁8字節(jié)//換頁{Stop_Cond<>;_nop_<>;Start_Cond<>;Write8Bit<WriteDeviceAddress>;Write8Bit<Addr>;}temp=*nContent;if<Write8Bit<temp>>break;//CYnContent++;Addr++;}Stop_Cond<>;//發(fā)停止信號return<CY>;}/*主程序功能：實現(xiàn)存儲器EEPROMAT24C02的數(shù)據(jù)讀寫操作*/voidmain<>{unsignedchardat[16],i;Read_Flash<dat,0,16>;//讀出AT24C02中從地址0開始依次往后16個字節(jié)放入dat數(shù)組中Init_Flash<0>;//將AT24C02的第0頁初始化為FFRead_Flash<dat,0,16>;//讀出AT24C02中從地址0開始依次往后16個字節(jié)放入dat數(shù)組中for<i=0;i<16;i++>{dat[i]=i;//對數(shù)組dat初始化為0F}Write_Flash<dat,0,16>;//將dat數(shù)組中的數(shù)據(jù)寫入AT24C02中地址從0開始Read_Flash<dat,1,16>;//讀出AT24C02中從地址1開始依次往后16個字節(jié)放入dat數(shù)組中while<1>{i=9;}}5.3.6數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊〔TLV1548驅(qū)動程序#ifndef_TLV1548_H_#define_TLV1548_H_#defineTLV1548_portPORTB#defineTLV1548_port_dirDDRB#defineTLV1548_CSPB0unsignedintTLV1548_interface<unsignedcharx>;voidTLV1548_init<void>;voidTLV1548_power_down<void>;v