基于RS232數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)基于RS-232的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)Based on RS-232 Data Acquistion System Design學(xué)生學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師： 起止日期： 吉林化工學(xué)院Jilin Institute of Chemical Technology吉林化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目：基于RS-232的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)目的1、掌握X5045看門(mén)狗電路、MAX232轉(zhuǎn)換芯片、ADC0832轉(zhuǎn)換器等電路的的工作原理；2、掌握RS-232串行接口基本工作原理及單片機(jī)與PC機(jī)之間通過(guò)RS-232的通信的編程方法；3、熟練掌握電路設(shè)計(jì)及軟件編程方法；4、熟練掌握硬件電路的焊接和利用軟件仿真調(diào)試的方法。三、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)模擬量以及開(kāi)關(guān)量的采集。使硬件電路調(diào)試后具有以下基本功能：1、實(shí)現(xiàn)由CD4051和ADC8032組成的模擬量電路對(duì)8個(gè)模擬量的實(shí)時(shí)采集；2、實(shí)現(xiàn)由DIP8為撥碼開(kāi)關(guān)和LED發(fā)光二級(jí)管組成的開(kāi)關(guān)量電路對(duì)8個(gè)開(kāi)關(guān)量的實(shí)時(shí)采集；四、設(shè)計(jì)時(shí)間及進(jìn)度安排設(shè)計(jì)時(shí)間共三周（2012.4.162012.5.6）,具體安排如下表：周安排設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容設(shè)計(jì)時(shí)間第一周了解各電路中、以及各器件的作用和工作原理，進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)。2012.4.162012.4.20第二周焊接電路板、進(jìn)行調(diào)試、完成硬件作品。2012.4.232012.4.27第三周編寫(xiě)硬件作品的說(shuō)明書(shū)。2012.4.302012.5.6五、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及學(xué)生成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ):年 月 日成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字):- I -目 錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)I第1章 概述1第2章 單元電路原理22.1 X4051看門(mén)狗電路22.1.1 X4051引腳說(shuō)明22.1.2 X4051工作原理32.1.3 X4051指令寄存器32.1.4 X4051狀態(tài)寄存器42.2 MAX232轉(zhuǎn)換芯片42.2.1 MAX232引腳說(shuō)明42.2.2 MAX232工作原理52.2.3 MAX232特性52.3 單片機(jī)805162.3.1單片機(jī)8051引腳說(shuō)明62.3.1單片機(jī)8051特點(diǎn)72.4 RS-232串口72.4.1RS-232串口引腳說(shuō)明82.4.2RS-232串口電氣特性82.4.3 RS-232連接器的機(jī)械特性92.5 ADC0832 A/D轉(zhuǎn)換器92.5.1 ADC0832的引腳說(shuō)明92.5.2 ADC0832的特點(diǎn)92.5.3 單片機(jī)對(duì)ADC0832的控制原理102.6 CD4051開(kāi)關(guān)器件112.6.1 CD4051的引腳說(shuō)明112.6.2 CD4051的參數(shù)122.7 開(kāi)關(guān)量電路122.8 時(shí)鐘電路13第3章 焊機(jī)硬件作品及調(diào)試143.1 焊接硬件作品143.2 硬件作品的調(diào)試14第4章 軟件說(shuō)明154.1 實(shí)驗(yàn)器材154.2 仿真軟件說(shuō)明154.2.1 仿真頭164.2.2 仿真器164.3 程序流程圖174.4 利用仿真進(jìn)行上位機(jī)程序調(diào)試17第5章 結(jié)論19參考文獻(xiàn)20附錄21- 21 -第1章 概述 數(shù)據(jù)采集是對(duì)一個(gè)或多個(gè)信號(hào)獲取對(duì)象信息的過(guò)程，數(shù)據(jù)采集器是一種具有實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)存儲(chǔ)記錄、信號(hào)預(yù)處理、即時(shí)顯示、即時(shí)狀態(tài)分析、自動(dòng)傳輸?shù)裙δ艿淖詣?dòng)化設(shè)備。數(shù)據(jù)采集是工、農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)，在醫(yī)藥、化工、食品等領(lǐng)域生產(chǎn)過(guò)程中，往往需要隨時(shí)檢測(cè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的溫度、濕度、流量及壓力等參數(shù)。同時(shí)，還要對(duì)某一檢測(cè)點(diǎn)任意參數(shù)能夠進(jìn)行隨機(jī)查詢，將其在某一時(shí)間段內(nèi)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換提取出來(lái)，以便進(jìn)行比較，做出策略。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)從嚴(yán)格意義來(lái)說(shuō)，應(yīng)該使用計(jì)算機(jī)控制的多路數(shù)據(jù)自動(dòng)檢測(cè)或巡回檢測(cè)，并且能夠?qū)?shù)據(jù)實(shí)行存儲(chǔ)、處理、分析計(jì)算以及從檢測(cè)的數(shù)據(jù)中提取可用的信息，供顯示、記錄、打印或描繪的系統(tǒng)。由于RS-232在微機(jī)通信接口中廣泛應(yīng)用，技術(shù)已相當(dāng)成熟。在近端與遠(yuǎn)端通信過(guò)程中，采用串行RS-232標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了模塊化的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了單片機(jī)8051來(lái)實(shí)現(xiàn)，硬件部分是以單片機(jī)為核心，還包括A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，顯示模塊，和串行接口部分。該系統(tǒng)從機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集并應(yīng)答主機(jī)的命令。8路被測(cè)電壓通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0832進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過(guò)串行口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，并用LED數(shù)碼顯示管來(lái)顯示所采集的結(jié)果。第2章 單元電路原理本硬件電路包括的單元電路有X5045看門(mén)狗電路、MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片、時(shí)鐘電路、指示電路、開(kāi)關(guān)量采集電路、模擬量采集電路以及ADC0832A/D轉(zhuǎn)換電路。2.1 X4051看門(mén)狗電路X5045具有上電復(fù)位、看門(mén)狗定時(shí)器、電源電壓監(jiān)控和512字節(jié)的塊鎖串行EPROM存儲(chǔ)器四種常用功能，為SPI總線、雙列直插DIP8封裝，引腳如圖2-1所示：圖2-12.1.1 X4051引腳說(shuō)明片選引腳：當(dāng) 芯片使能信號(hào) ,當(dāng)其為高電平時(shí) ,芯片不被選擇 , SO腳為高阻態(tài) ,除非一個(gè)內(nèi)部的寫(xiě)操作正在進(jìn)行 ,否則芯片處于待機(jī)模式;當(dāng)引腳為低電平時(shí),芯片處于活動(dòng)模式 ,在上電后 ,在任何操作之前需要 CS引腳的一個(gè)從高電平到低電平的跳變。串行數(shù)據(jù)輸出引腳：在一個(gè)讀操作的過(guò)程中 ,數(shù)據(jù)從 SO腳移位輸出。在時(shí)鐘的下降沿時(shí)數(shù)據(jù)改變。串行數(shù)據(jù)輸入引腳：所有的操作碼、字節(jié)地址和數(shù)據(jù)從 SI腳寫(xiě)入 ,在時(shí)鐘的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被鎖定。串行時(shí)鐘引腳 ：控制總線上數(shù)據(jù)輸入和輸出路 ,從而使 RESET引腳有效。該信號(hào)可避免系統(tǒng)的時(shí)序。寫(xiě)保護(hù)引腳：當(dāng) WP引腳為低時(shí),芯片禁止寫(xiě)入,但是其他的功能正常。當(dāng) WP引腳為高電平時(shí),所有的功能都正常。當(dāng)CS為低時(shí),WP變?yōu)榈涂梢灾袛鄬?duì)芯片的寫(xiě)操作。但是如果內(nèi)部的寫(xiě)周期已經(jīng)被初始化后,WP變?yōu)榈筒粫?huì)對(duì)寫(xiě)操作造成影響。RESET復(fù)位輸出端VCC電源端。VSS接地端。2.1.2 X4051工作原理X5045是一種集上電復(fù)位、看門(mén)狗、電壓監(jiān)控和串行 EEPROM 四種功能于一身的可編程控制電路 ,它有助于簡(jiǎn)化應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ,減少電路板的占用面積 ,提高可靠性。1、上電復(fù)位X5045加電時(shí)會(huì)激活其內(nèi)部的上電復(fù)位電路 ,從而使 RESET引腳有效。該信號(hào)可避免系統(tǒng)微處理器在電壓不足或振蕩器未穩(wěn)定的情況下工作。當(dāng) VCC超過(guò)器件的 Vtrip門(mén)限值時(shí) ,電路將在 200ms（典型）延時(shí)后釋放 RESET以允許系統(tǒng)開(kāi)始工作。2、低電壓檢測(cè)工作時(shí) , X5045對(duì) VCC電平進(jìn)行監(jiān)測(cè) ,若電源電壓跌落至預(yù)置的最小 Vtrip以下時(shí) ,系統(tǒng)即確認(rèn) RESET,從而避免微處理器在電源失效或斷開(kāi)的情況下工作。當(dāng) RESET被確認(rèn)后 ,該 RESET信號(hào)將一直保持有效 ,直到電壓跌到低于 1V 。而當(dāng) VCC返回并超過(guò) Vtrip達(dá) 200ms時(shí) ,系統(tǒng)重新開(kāi)始工作。3、看門(mén)狗電路看門(mén)狗定時(shí)器的作用是通過(guò)監(jiān)視 WDI輸入來(lái)監(jiān)視微處理器是否激活。由于微處理器必須周期性的觸發(fā) CS/WDI引腳以避免 RESET信號(hào)激活而使電路復(fù)位 ,所以 CS/WDI引腳必須在看門(mén)狗超時(shí)時(shí)間終止之前受到由高至低信號(hào)的觸發(fā)。4、SPI串行存儲(chǔ)器該芯片內(nèi)的串行 EEPROM是具有 Xicor公司塊保護(hù)的 CMOS串行 EEPROM,它被組織成 8位的結(jié)構(gòu) ,由一個(gè)四線構(gòu)成的 SPI總線方式進(jìn)行操作 ,其擦寫(xiě)周期至少 1000000次 ,并且寫(xiě)好的數(shù)據(jù)能夠保持 100年。2.1.3 X4051指令寄存器X5045主要是通過(guò)一個(gè) 8位的指令寄存器來(lái)控制器件的工作 ,其指令代碼通過(guò) SI輸入端寫(xiě)入寄存器。當(dāng) CS變低以后 , SI線上的輸入數(shù)據(jù)在SCK的第一個(gè)上升沿時(shí)被鎖存。而 SO線上的數(shù)據(jù)則由 SCK的下降沿輸出。用戶可以停止時(shí)鐘 ,然后再啟動(dòng)它 , 以便在它停止的地方恢復(fù)操作在整個(gè)工作期間 ,CS必須為低。芯片控制的指令被組織成一個(gè)字節(jié) 8bit ,這些命令中有兩條只要將指令代碼寫(xiě)入芯片即可,有兩條讀指令用于初始化輸出數(shù)據(jù) ,其它的指令還需要一個(gè) 8位的地址以及相關(guān)的數(shù)據(jù) ,所有指令見(jiàn)于表 2-1。它們都是通過(guò) SPI總線寫(xiě)入芯片的 ,所以指令、地址數(shù)據(jù)都是 MSB先寫(xiě)。表2-1X5045編程指令指令名稱指令格式完成的操作WREN0000 0110寫(xiě)允許WRDI0000 0100寫(xiě)禁止RSDI0000 0101讀狀態(tài)寄存器WRSR0000 0001寫(xiě)狀態(tài)寄存器 看門(mén)狗和塊鎖定READ0000 As 011從選定的開(kāi)始地址單元中讀數(shù)據(jù)WRITE0000 As 011向選定的開(kāi)始單元地址單元寫(xiě)入數(shù)據(jù) 1-16字節(jié)2.1.4 X4051狀態(tài)寄存器X5045的狀態(tài)寄存器包含四個(gè)非易失性狀態(tài)位和兩個(gè)易失性狀態(tài)位。控制位用于設(shè)置看門(mén)狗定時(shí)器的操作和存儲(chǔ)器的塊鎖保護(hù)。狀態(tài)寄存器的格式如表 2-2 缺省值為（00H）：表 2-2狀態(tài)寄存器格式7654321000WD1WD0BL1BL0WELWIPWIP是一個(gè)易失性的只讀位，在片內(nèi)編程，它指示器件“忙”。這一位可以用RDSR指令讀出，當(dāng)讀出這一位是“1”則表示內(nèi)部正在進(jìn)行寫(xiě)操作，如果是“0”表示沒(méi)有進(jìn)行寫(xiě)操作。WEL是一個(gè)易失性位，當(dāng)該位為“1”時(shí)表示芯片處于寫(xiě)允許狀態(tài)，而該位是“0”則代表芯片處于寫(xiě)禁止?fàn)顟B(tài)。WEL也是一個(gè)只讀位，指令WREN將使WEL變?yōu)椤?”。而指令WRDI則是將這位變?yōu)椤?”。塊鎖定位BL0和BL1用于設(shè)置塊保護(hù)的層次。這個(gè)非易失性的位通過(guò)WRSR指令來(lái)編程，通過(guò)這兩位的設(shè)置，可以使存儲(chǔ)器的1/4、1/2全部都處于寫(xiě)保護(hù)狀態(tài)，當(dāng)然也可以全部都不出于寫(xiě)保護(hù)狀態(tài)?？撮T(mén)狗定時(shí)器控制位：WD0和WD1，用于選擇看門(mén)狗定時(shí)器的溢出時(shí)間。具體情況見(jiàn)表格。這兩個(gè)非易失性位通過(guò)WRSR指令進(jìn)行編程。2.2 MAX232轉(zhuǎn)換芯片MAX232是一種雙組驅(qū)動(dòng)器/接收器，片內(nèi)含有一個(gè)電容性電壓發(fā)生器以便在單5V電源供電時(shí)提供EIA/TIA-232-E電平。每個(gè)接收器將EIA/TIA-232-E電平輸入轉(zhuǎn)換為5V TTL/CMOS電平。這些收器具有1.3V的典型門(mén)限值及0.5V的典型遲滯，而且可以接收30V的輸入。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器將TTL/CMOS輸入電平轉(zhuǎn)換為T(mén)MEIA/TIA-232-E電平。所有的驅(qū)動(dòng)器、接收器及電壓發(fā)生器都可在德州儀器公司的LinASIC 元件庫(kù)中得到標(biāo)準(zhǔn)單元。2.2.1 MAX232引腳說(shuō)明MAX232為雙列直插DIP16封裝，其引腳如圖2-2所示：1、電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供給RS-232串口電平的需要。2、 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。 其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DP9插頭；DP9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。3、 供電。15腳DNG、16腳VCC（+5v）2.2.2 MAX232工作原理Max232產(chǎn)品是一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。該器件包含2驅(qū)動(dòng)器、2接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。 該器件符合TIA/EIA-232-F標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5-V TTL/CMOS電平。每一個(gè)發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平。MAX232的優(yōu)點(diǎn)是：1、一片芯片可以完成發(fā)送轉(zhuǎn)換和接收轉(zhuǎn)換的雙重功能。2、單一電源+5V供電3、它的電路設(shè)計(jì)與連接比較簡(jiǎn)單而且功能齊全。2.2.3 MAX232特性1、 工作溫度（自然通風(fēng)）范圍內(nèi)的極限參數(shù)（除非另有說(shuō)明）+輸入電源電壓范圍，Vcc -0.3V至6V正輸出電源電壓范圍，V Vcc-0.3V至15V負(fù)輸出電源電壓范圍，V - 0.3V至-15V輸入電壓范圍，V ：驅(qū)動(dòng)器 - 0.3V至Vcc+0.3V 接收器 30V輸出電壓范圍，V ：T1OUT，T2OUT V0.3V至V+0.3V R1OUT，R2OUT -0.3V至Vcc+0.3V短路持續(xù)時(shí)間：T1OUT，T2OUT 未限制工作溫度（自然通風(fēng)）范圍，T：MAX232 0至70 MAX232I -40至85存儲(chǔ)溫度范圍，T -65至150單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時(shí)要滿足一定的條件，計(jì)算機(jī)的串口是RS232電平的，而單片機(jī)的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，采用專(zhuān)用芯片MAX232進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個(gè)三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專(zhuān)用芯片更簡(jiǎn)單可靠。采用三線制連接串口，也就是說(shuō)和計(jì)算機(jī)的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。電路如圖2-3所示，MAX232的第11腳和單片機(jī)的11腳連接，第12腳和單片機(jī)的10腳連接，第15腳和單片機(jī)的20腳連接。圖2-32.3 單片機(jī)8051SST89E516RD是SST公司出產(chǎn)的一款基于8051內(nèi)核的8位單片機(jī)。SST89E516RD最大特點(diǎn)是具有在線調(diào)試和在線下載功能，為工程開(kāi)發(fā)中的調(diào)試提供了最大方便。該芯片中含有1K的RAM和64K+8K的內(nèi)置可擦除程序存儲(chǔ)器ROM。其程序存儲(chǔ)器能夠滿足大容量程序存儲(chǔ)的要求。2.3.1單片機(jī)8051引腳說(shuō)明SST89E516RD引腳圖如圖2-4所示：1、P0口8位雙向口線 (P0.0-P0.7） 2、P1口8位雙向口線 (P1.0-P1.7)1、P2口8位雙向口線 (P2.0-P2.7) 2、P3口8位雙向口線 (P3.0-P3.7)P0口有三個(gè)功能：（1） 外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作數(shù)據(jù)總線；（2） 外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線；（3） 不擴(kuò)展時(shí)，可以做一般I/O使用，但片內(nèi)無(wú)上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。P1口只能做I/O使用，其內(nèi)部有上拉電阻P2口有兩個(gè)功能：（1） 擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線使用；（2） 做一般I/O使用，其內(nèi)部有上拉電阻。P3口有兩個(gè)功能; 除了作為I/O使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊存儲(chǔ)器來(lái)設(shè)置。PSEN 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)：在讀外部ROM時(shí)PSEN低電平有效，以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。RST：復(fù)位信號(hào)。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。XTAL1振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2振蕩器反相放大器的輸出端。ALE/PROG 地址鎖定控制信號(hào)：在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制把P0口的輸出低8位地址送鎖器存起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。2.3.1單片機(jī)8051特點(diǎn)（1）兼容80E51系列，內(nèi)置超級(jí)FLASH存儲(chǔ)器的單片機(jī)；（2）SST89E5XXRD工作電壓VDD=4.55.5V工作電壓時(shí)040MHZ的頻率范圍；（3）1K的內(nèi)部RAM；（4）兩塊超級(jí)FLASH EFPROMSST89E516RD：64Kb的基本存儲(chǔ)塊和8Kb的二級(jí)存儲(chǔ)塊；（5）最大片外程序/數(shù)據(jù)地址空間為64Kb；（6）三個(gè)高電流驅(qū)動(dòng)引腳；（7）9個(gè)中斷源，4個(gè)中斷級(jí)別；（8）看門(mén)狗定時(shí)器。2.4 RS-232串口RS-232 接口以9個(gè)引腳 (DB-9) 或是25個(gè)引腳 (DB-25) 的型態(tài)出現(xiàn)，一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會(huì)有兩組 RS-232 接口，分別稱為 COM1 和 COM22.4.1RS-232串口引腳說(shuō)明表2-3為RS-232串口的各引腳說(shuō)明：表2-3 RS-232串口的各引腳針腳信號(hào)定義作用1DCD載波檢測(cè)Received Line Signal Detector （Data Carrier Detect）2RXD接收數(shù)據(jù)Received Data3TXD發(fā)送數(shù)據(jù)Transmit Data4DTR數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好Data Terminal Ready5SGND信號(hào)地Signal Ground6DSR數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好Data Set Ready7RTS請(qǐng)求發(fā)送Request To Send8CT6清除發(fā)送Clear To Send9RI振鈴提示Ring Indicator2.4.2RS-232串口電氣特性EIA-RS-232C 對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。 在TxD和RxD上： 邏輯1(MARK)=-3V-15V 邏輯0(SPACE)=+3+15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上： 信號(hào)有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）=+3V+15V 信號(hào)無(wú)效（斷開(kāi)，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓）=-3V-15V 以上規(guī)定說(shuō)明了RS-232C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。對(duì)于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”（傳號(hào)）的電平低于-3V，邏輯“0”（空號(hào)）的電平高于+3V；對(duì)于控制信號(hào)；接通狀態(tài)（ON）即信號(hào)有效的電平高于+3V，斷開(kāi)狀態(tài)（OFF）即信號(hào)無(wú)效的電平低于-3V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于3V時(shí)，電路可以有效地檢查出來(lái)，介于-3+3V之間的電壓無(wú)意義，低于-15V或高于+15V的電壓也認(rèn)為無(wú)意義，因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證電平在（315）V之間。 EIA RS-232C 與TTL轉(zhuǎn)換：EIA RS-232C 是用正負(fù)電壓來(lái)表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的TTL器件連接，必須在EIA RS-232C 與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。目前較為廣泛地使用集成電路轉(zhuǎn)換器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL電平到EIA電平的轉(zhuǎn)換，而MC1489、SN75154可實(shí)現(xiàn)EIA電平到TTL電平的轉(zhuǎn)換。MAX232芯片可完成TTLEIA雙向電平轉(zhuǎn)換。2.4.3 RS-232連接器的機(jī)械特性 在AT機(jī)及以后，不支持20mA電流環(huán)接口，使用DB-9連接器，作為提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2兩個(gè)串行接口的連接器。它只提供異步通信的9個(gè)信號(hào)。DB-9型連接器的引腳分配與DB-25型引腳信號(hào)完全不同。因此，若與配接DB-25型連接器的DCE設(shè)備連接，必須使用專(zhuān)門(mén)的電纜線。 電纜長(zhǎng)度：在通信速率低于20kb/s時(shí)，RS-232C 所直接連接的最大物理距離為15m（50英尺）。 最大直接傳輸距離說(shuō)明：RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若不使用MODEM，在碼元畸變小于4%的情況下，DTE和DCE之間最大傳輸距離為15m（50英尺）?？梢?jiàn)這個(gè)最大的距離是在碼元畸變小于4%的前提下給出的。為了保證碼元畸變小于4%的要求，接口標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性中規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載電容應(yīng)小于2500pF2.5 ADC0832 A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率、雙通道 A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛(ài)好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用 ADC0832 可是使我們了解 A/D轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機(jī)技術(shù)水平的提高。2.5.1 ADC0832的引腳說(shuō)明ADC0832為雙列直插DIP8封裝，其引腳圖如圖2-5所示：片選引腳：低電平芯片使能CH0模擬輸入通道 0：或作為 IN+/-使用。CH1模擬輸入通道 1：或作為 IN+/-使用。GND 接地：芯片參考 0 電位（地）。 DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入：選擇通道控制。 DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 CLK 時(shí)鐘：芯片時(shí)鐘輸入。 Vcc/REF電源：電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。2.5.2 ADC0832的特點(diǎn) ADC0832具有以下特點(diǎn)：1、8位分辨率； 2、雙通道 A/D轉(zhuǎn)換； 3、輸入輸出電平與 TTL/CMOS相兼容； 4、5V電源供電時(shí)輸入電壓在 05V之間； 5、工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32S； 6、一般功耗僅為 15mW； 7、8P、14PDIP（雙列直插）、PICC 多種封裝； 8、商用級(jí)芯片溫寬為0C to +70C，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為-40C to +85C；2.5.3 單片機(jī)對(duì)ADC0832的控制原理正常情況下 ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、CLK、DO、DI。但由于 DO端與 DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將 DO和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。（見(jiàn)圖 3） 當(dāng) ADC0832未工作時(shí)其 CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將 CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK 輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用 DI端輸入通道功能選擇數(shù)據(jù)信號(hào)。在第 1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前 DI端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第 2、3個(gè)脈沖下沉之前 DI端應(yīng)輸入 2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項(xiàng)見(jiàn)表 2-4：表2-4 選擇通道功能輸入形式配置位選擇通道CH0CH1CHOCH1差分輸入00+-01-+單端輸入10+11+如表 1 所示，當(dāng)此 2 位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時(shí)，只對(duì) CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng) 2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時(shí)，只對(duì) CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時(shí)，將 CH0作為正輸入端 IN+，CH1作為負(fù)輸入端 IN-進(jìn)行輸入。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí)，將 CH0作為負(fù)輸入端 IN-，CH1 作為正輸入端 IN+進(jìn)行輸入。 到第 3 個(gè)脈沖的下沉之后 DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后 DO/DI端則開(kāi)始利用數(shù)據(jù)輸出 DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第 4個(gè)脈沖下沉開(kāi)始由 DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位 DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉 DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第 11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開(kāi)始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第 11個(gè)字節(jié)的下沉輸出 DATD0隨后輸出 8位數(shù)據(jù)，到第 19 個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次 A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將 CS置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。更詳細(xì)的時(shí)序說(shuō)明請(qǐng)見(jiàn)圖 2-6：圖2-6 ADC0832時(shí)序說(shuō)明2.6 CD4051開(kāi)關(guān)器件 CD4051是單8通道數(shù)字控制模擬電子開(kāi)關(guān)，其輸入電壓不得超過(guò)電源電壓，頻率不得超過(guò)20MHz,有A、B和C三個(gè)二進(jìn)制控制輸入端以及INH共4個(gè)輸入，具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電流。幅值為4.520V的數(shù)字信號(hào)可控制峰值至20V的模擬信號(hào)。例如，若VDD=+5V，VSS=0，VEE=-13.5V，則05V的數(shù)字信號(hào)可控制-13.54.5V的模擬信號(hào)。這些開(kāi)關(guān)電路在整個(gè)VDD-VSS和VDD-VEE電源范圍內(nèi)具有極低的靜態(tài)功耗，與控制信號(hào)的邏輯狀態(tài)無(wú)關(guān)。當(dāng)INH輸入端=“1”時(shí)，所有的通道截止。只有當(dāng)INH=0時(shí)，三位二進(jìn)制信號(hào)才可以選通8通道中的一個(gè)通道，連接該輸入端至輸出。其中VEE可以接負(fù)電.2.6.1 CD4051的引腳說(shuō)明CD4051為DIP16封裝，其引腳圖如圖2-7所示：圖2-7 CD4051 引腳圖引腳說(shuō)明：1、A0A2為地址端2、I0/O0I7/O7 輸入輸出端3、INH 禁止端4、O/I 公共輸出/輸入端5、VDD 正電源6、VEE 模擬信號(hào)地7、Vss 數(shù)字信號(hào)地其真值表如表2-5所示：表2-5 真值表INHIBITCBA選中輸出通道00000000110010200113010040101501106011171XXXNone 2.6.2 CD4051的參數(shù)電源電壓范圍3V5V輸入電壓范圍0VVDD工作溫度范圍：M類(lèi)-55125E類(lèi) -4085極限值：電源電壓-0.5V18V輸入電壓-0.5VVDD+0.5V輸入電流10mA儲(chǔ)存溫度-651502.7 開(kāi)關(guān)量電路開(kāi)關(guān)量電路是由1個(gè)DIP8封裝的撥碼開(kāi)關(guān)和8個(gè)LED發(fā)光二級(jí)管構(gòu)成。每個(gè)發(fā)光二級(jí)管所允許的最大電流為10mA，導(dǎo)通時(shí)的管壓降為2.0V2.1V。當(dāng)開(kāi)關(guān)為斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，把高電平傳給單片機(jī)。當(dāng)開(kāi)關(guān)為閉合狀態(tài)時(shí)，把低電平傳個(gè)單片機(jī)，再通過(guò)串口把信號(hào)傳給上位機(jī)，通過(guò)上位機(jī)軟件顯示開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。2.8 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路如圖2-8所示，是由一個(gè)頻率為11.0592MHz的晶振提供的。注意：此晶振的頻率不能為12MHz，若為12MHz的話波特率的誤差會(huì)很大。圖中電容的典型值為30，XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出端。該反向放大器可以為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷震蕩均可采用。圖2-8 時(shí)鐘電路第3章 焊機(jī)硬件作品及調(diào)試3.1 焊接硬件作品焊接硬件作品時(shí)首先要先確定各器件的布局，這里可應(yīng)用Protel軟件繪制電路圖的電路原理圖后進(jìn)行布局。在焊接的過(guò)程中要注意從低到高的順序，先焊小元器件再焊大元器件；在向電路板上安裝發(fā)光二級(jí)管和電容時(shí)要注意它們的極性；焊接時(shí)要記住各元器件占電路板上幾個(gè)小孔；盡量不要在板的背面跳線，若迫不得已時(shí)要用導(dǎo)線?？傊?，盡量讓整個(gè)硬件作品看起來(lái)美觀、簡(jiǎn)單。3.2 硬件作品的調(diào)試?yán)梅抡孳浖M(jìn)行調(diào)試：調(diào)試的基本步驟有兩個(gè)，分為未上電檢測(cè)和上電檢測(cè)。未上電檢測(cè)：1、檢查各個(gè)元器件是否完好；2、檢查電源是否短路；3、檢查源器件是否供電和接地；4、檢查上電后元器件是否工作。上電檢測(cè)：1、復(fù)位信號(hào)（示波器檢測(cè)）；2、時(shí)鐘（示波器檢測(cè)）；3、EA是否等于1；4、CD4051，當(dāng)A=B=C時(shí),COM和地之間的電壓；5、MAX232，TXD發(fā)送數(shù)據(jù)，示波器是否有脈沖； 6、ADC0832，單片機(jī)工作時(shí)檢測(cè)D0。另外，還需檢驗(yàn)硬件作品是否可以完成對(duì)8個(gè)模擬量、8個(gè)開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，若以上調(diào)試皆正確，則可以上交硬件作品。第4章 軟件說(shuō)明4.1 實(shí)驗(yàn)器材名稱型號(hào)數(shù)量（個(gè)）單片機(jī)SST89C521（DIP40封裝）串口通訊MAX2321（DIP16封裝）看門(mén)狗X250451（DIP8封裝）數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC08321（DIP8封裝）開(kāi)關(guān)器件TC4051B1（DIP8封裝）普通二極管1N40074發(fā)光二級(jí)管 8無(wú)極性電容1044無(wú)極性電容30PF2有極性電容1000/16V1有極性電容1000/25V1穩(wěn)壓器78051電阻1038電位器5038晶振11.0592MHz1變壓器220V/25W1串口座9針1底座10*101底座4*42底座8*82圖4-1 實(shí)驗(yàn)器材4.2 仿真軟件說(shuō)明偉福仿真器系統(tǒng)主要由仿真主機(jī)+仿真頭組成，系統(tǒng)的特點(diǎn)是：1、主機(jī)+仿真頭組合，本仿真器主機(jī)型號(hào)為S51，仿真頭型號(hào)為POD8X5X(可仿真51系列8X5X單片機(jī))2、雙平臺(tái)，具有DOS版本和WINDOWS版本。3、雙工作模式，硬件仿真和軟件仿真模式。4、雙CPU結(jié)構(gòu)，100%不占用戶資源。4.2.1 仿真頭POD8X5XP 仿真頭為POD8X5X 改進(jìn)型?？膳銭2000 系列,E6000 系列,K51 系列仿真器,用于仿真MCS51 系列及兼容單片機(jī),可仿真CPU 種類(lèi)為8031/32, 8051/52, 875X, 89C5X,89CX051, 華邦的78E5X, LG 的97C51/52/1051/2051。配有40腳DIP 封裝的轉(zhuǎn)接座,可選配44 腳PLCC封裝的轉(zhuǎn)接座.選配2051轉(zhuǎn)接座可仿真20 腳DIP封裝的。89CX051CPU。當(dāng)用戶板功耗不大時(shí)，可以短接5V 電源輸出跳線，由仿真器供電