畢業(yè)設(shè)計-基于單片機(jī)的光纖F-P壓力傳感器LCD顯示系統(tǒng)設(shè)計

1、 畢業(yè)設(shè)計(論文)光纖F-P壓力傳感器LCD顯示系統(tǒng)設(shè)計系 別自動化工程系專業(yè)名稱自動化班級學(xué)號5060134學(xué)生姓名胡重陽指導(dǎo)教師于丁文2010年 6 月 12 日光纖Fabry-Perot壓力傳感器LCD顯示系統(tǒng)設(shè)計摘 要隨著單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)在我國使用的日益普及，單片機(jī)上使用漢字的要求也更加突出。由于單片機(jī)的輸入輸出端口非常有限，所以單片機(jī)系統(tǒng)所用鍵盤電路中的按鍵數(shù)目是非常有限的，一般為16個，這就限制了單片機(jī)系統(tǒng)中大量信息的輸入。帶漢字字庫的液晶模塊的使用使得小容量ROM單片機(jī)的大量漢字信息輸入與顯示成為可能。本文采用了以ST7920控制器的帶漢字字庫的液晶顯示模塊，為小容量ROM單片

2、機(jī)的大批量漢字信息處理提供了一種漢字輸入解決方案。光纖傳感技術(shù)由于具有抗干擾能力強(qiáng)、本質(zhì)安全、可測量量多、測量動態(tài)范圍大、可遠(yuǎn)程監(jiān)測等優(yōu)點(diǎn)，在光纖技術(shù)發(fā)展起來后就立即引起了眾多研究人員的興趣。光纖Fabry-Perot(F-P)傳感器是技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最為廣泛的光纖傳感器之一。本文研發(fā)了以STC89C52RC單片機(jī)為控制芯片，以DS1302為時鐘芯片，保證顯示器在掉電的情況下也可以正確顯示日期，以ST7920系列液晶控制器為用戶顯示器，通過串口和并口通信的合理應(yīng)用，將接收到的光纖傳感器壓力數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，正確的顯示在液晶顯示屏上。關(guān)鍵詞：光纖F-P壓力傳感器，單片機(jī)，串口通信，時鐘芯片，液

3、晶顯示器Fiber Fabry-Perot Pressure Sensor LCD Display System Author: Hu Chongyang Tutor:Yu DingwenAbstractWith the MCU and embedded systems become increasingly popular for use in China, MCU demands the use of Chinese characters more prominent. As the microcontroller input and output ports is very limite

4、d, so MCU system using the number keys in the keyboard circuit is very limited, generally 16, which limits the SCM system, a lot of information input. Chinese character LCD module with the use of making a large number of small-capacity ROM MCU character information input and display possible. In thi

5、s paper, taking ST7920 controller with Chinese character liquid crystal display module, for the small-capacity ROM MCU to provide high-volume Chinese characters, a character input processing solution.Optical Fiber Sensor Technology With strong anti-interference, intrinsic safety, measurable quantity

6、, measurement dynamic range, can the advantages of remote monitoring in optical fiber technology developed after the immediately aroused the interest of many researchers. Fiber Fabry-Perot (FP) sensor is the most mature technology, the most widely used one optical fiber sensors, and small and medium

7、 size liquid crystal display high level of integration provides a low-power, low price, small size, single-chip solution.This developed to STC89C52RC microcontroller control chip to clock chip DS1302 is to ensure display case in the power-down will be displayed in date order ST7920 Series LCD contro

8、ller for the user display, serial and parallel communication through the rational application of the received through the fiber optic pressure sensor data processing, the correct display on the LCD screen.Key words: fiber-optic FP pressure sensor, microcontroller, serial communication, clock chips,

9、liquid crystal displays目 錄1 緒 論11.1 研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀11.1.1 光纖F-P傳感器液晶顯示器研究背景11.1.2 光纖F-P傳感器液晶顯示器研究現(xiàn)狀21.2 課題來源、研究內(nèi)容及意義41.2.1 課題來源41.2.2 課題研究內(nèi)容、創(chuàng)新點(diǎn)和解決的問題41.2.3 課題研究意義5本文主要工作62 硬件電路設(shè)計72.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計方案7模塊功能介紹8數(shù)據(jù)處理模塊82.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊122.2.3 顯示輔助模塊152.2.4 人機(jī)交互模塊182.3 本章小結(jié)203 系統(tǒng)軟件設(shè)計213.1 軟件設(shè)計思路213.2 子程序設(shè)計223.2.1 數(shù)據(jù)采集設(shè)計22

10、3.2.2 數(shù)據(jù)處理273.2.3 時鐘芯片283.2.4 人機(jī)交互軟件設(shè)計303.3 本章小結(jié)334 調(diào)試程序及數(shù)據(jù)分析344.1 調(diào)試程序344.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理354.3 本章小結(jié)38結(jié) 論39致 謝40參考文獻(xiàn)41附 錄43附件A43附錄B481 緒 論1.1 研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀 光纖F-P傳感器液晶顯示器研究背景傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的重要內(nèi)容，是2l世紀(jì)人們在高新技術(shù)發(fā)展方面爭奪的制高點(diǎn)之一。光纖傳感器是自70年代起隨光纖通訊及光纖傳感等相關(guān)技術(shù)發(fā)展而飛速發(fā)展的新型傳感器，具有靈敏度和分辨率高、體積小、重量輕、耐高溫、抗腐蝕、抗電磁干擾且能在易燃易爆的環(huán)境下可靠運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。因而成

11、為近十幾年來世界各國學(xué)者研究的熱點(diǎn)，每年都有大量文章發(fā)表。從研究內(nèi)容上，人們在尋求新的測量方法，以達(dá)到既簡化研究又提高精度的目的；從研究結(jié)果看，已實(shí)現(xiàn)的光纖傳感器的分辨率比原來提高近l0倍，今天的光纖傳感器進(jìn)入了提高階段，人們在探索新的光纖傳感器構(gòu)成機(jī)理的同時，把研究的重點(diǎn)放在提高它的某種性能上，如提高精度、分辨率或抗干擾能力等。隨著信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，如機(jī)器人的深入研究、超大規(guī)模集成電路的芯片制作與定位等對傳感器的性能要求越來越高，從而對光纖傳感器的進(jìn)一步研究再一次成為熱點(diǎn)。液晶顯示器產(chǎn)品因具備平面顯示、不占空間、數(shù)位化、輕薄、低輻射及耗電量為CRT(CathodeRay Tube)(陰極射

12、線管)的三分之一等優(yōu)點(diǎn)， 目前人類社會已步入了信息時代，信息產(chǎn)業(yè)已成為衡量一個國家現(xiàn)代化水準(zhǔn)的重要標(biāo)志，人們信息的獲取80%來自視覺，各種信息最終都要通過信息顯示來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換。顯像管CRT 液晶顯示器件LCD 和發(fā)光二極管LED 已成為顯示產(chǎn)業(yè)的重要支柱，顯示產(chǎn)業(yè)已在信息產(chǎn)業(yè)中占有重要份額應(yīng)用十分廣泛。CRT 經(jīng)過幾十年的發(fā)展其產(chǎn)業(yè)在電子工業(yè)中已占有十分重要的地位，但是隨著應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，使用要求的不斷提高以及光電子微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，由于CRT 的一些固有缺點(diǎn)如體積大、有閃爍電壓高、有X 射線等，促使人們尋求新的顯示器件從而大大地促進(jìn)了平板顯示技術(shù)的發(fā)展。目前平板顯示器件種類繁多，主

13、要有液晶顯示器件LCD 、發(fā)光二極管LED 、真空熒光顯示器件VFD 、等離子體顯示器件PDP 、電致發(fā)光器件ELD 等。其中,LCD 以其突出的優(yōu)點(diǎn)廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和巨大的市場，已成為平板顯示器的主流產(chǎn)品,就中國目前來說顯像管CRT 仍然是中國顯示產(chǎn)業(yè)的主流,而世界上液晶顯示已成為顯示產(chǎn)業(yè)的重要支柱。1.1.2 光纖F-P傳感器液晶顯示器研究現(xiàn)狀1 光纖傳感器研究現(xiàn)狀光纖傳感器由于具有以上很多傳統(tǒng)電子學(xué)傳感器無法比擬的優(yōu)勢，自從上個世紀(jì)七十年代美國海軍研究所(NRL)開始執(zhí)行光纖傳感器系統(tǒng)(FOSS)計劃以來，就得到了世界上很多國家的重視，已經(jīng)取得了很大的發(fā)展。自光纖傳感器被首次提出后的近四十

14、年的時間里，光纖傳感器己被用于測量溫度、壓力、流量、位移、振動、轉(zhuǎn)動、液位、速度、加速度、聲場、電流、電壓、磁場及輻射等上百種物理量。這些物理量分布在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研、國防、建筑、環(huán)境、航天航海等不同的領(lǐng)域。隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外已開始了光纖MEMS傳感技術(shù)的研究。MEMS的核心技術(shù)是微電子、微機(jī)械加工與封裝技術(shù)的巧妙結(jié)合。MEMS技術(shù)制造的壓力傳感器體積小、功能高，并且具有頻帶寬和靈敏度高的特性，與集成電路工藝兼容，可批量生產(chǎn)，大大降低生產(chǎn)成本，是研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。以硅為主要構(gòu)成材料的傳感元器件已作為微型傳感器的主要敏感元件被廣泛應(yīng)用于不同的研究領(lǐng)域中。光纖MEMS

15、傳感器既具備MEMS傳感器體積小、功能強(qiáng)、靈敏度高和易于批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，又具備光纖傳感器的各種特性，因此在壓力測量上有著更為廣泛的應(yīng)用前景1。當(dāng)前國內(nèi)外市場上利用如受抑全反射式、泄漏模式、遮光式等光反射、折射原理制作的液位傳感器存在易受光源和液面波動、液體密度和粘度的影響，可操作性和連續(xù)性差、檢測動態(tài)范圍小、準(zhǔn)確度不高、不安全等問題，因此迫切需要一種能對液位進(jìn)行高準(zhǔn)確度、大量程、連續(xù)監(jiān)測的傳感器，用于滿足惡劣工作條件下液位檢測的需求。在各類光纖液位傳感器中，基于靜壓測量原理的壓力式光纖法布里珀羅(F-P)液位傳感器是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ墓饫w液位傳感器3。光纖F-P傳感器屬于干涉型傳感器，具有測量

16、精度高、動態(tài)范圍大、線性度好等優(yōu)良特性，并因?yàn)橹皇褂靡桓饫w就可實(shí)現(xiàn)傳感測量而得到廣泛研究。在光纖F-P傳感器應(yīng)用于壓力檢測研究中，傳感探頭(F-P腔)的制作是阻礙該類傳感器實(shí)用化的主要瓶頸之一。隨著硅、微機(jī)械加工技術(shù)的進(jìn)展，利用MEMS工藝制作的光纖F-P壓力傳感器，易于實(shí)現(xiàn)集成化批量生產(chǎn)，從而大大降低了傳感器的生產(chǎn)成本。為克服光纖MEMS F-P傳感器的溫度敏感缺點(diǎn)，Wang等制作了一種基于波紋膜片的光纖MEMS F-P傳感器11，傳感器的抗溫度干擾和線性度得到一定程度提高。在國內(nèi)，南京師范大學(xué)王鳴等近幾年一直從事基于MEMS加工技術(shù)的光纖F-P壓力傳感器的研究，在傳感器設(shè)計理論和制作方面

17、取得了一定進(jìn)展。2 液晶顯示器研究現(xiàn)狀液晶顯示器(Liquid Crystal Display)于1962年被開發(fā)出來，如今已經(jīng)被廣泛引用于各類電子產(chǎn)品。隨著移動通訊、多媒體娛樂的迅猛發(fā)展，人們對視聽品質(zhì)的要求日益提高，液晶顯示器已經(jīng)從簡單數(shù)字或圖象的的TN LCD到多像素的彩色被動式矩陣顯示(Passive MatrixDisplay)STN LCD，再發(fā)展到主動式點(diǎn)矩陣顯示器(Active Matrix ThinFilm Transistor) TFT LCD，現(xiàn)在TFT 液晶顯示器正在大部分應(yīng)用領(lǐng)域快速取代傳統(tǒng)的陰極射線管(Cathode Ray Tubes)CRT。大約1971 年，液

18、晶顯示設(shè)備第一次在人類的生活中出現(xiàn)。這就是最初的TN-LCD扭曲陣列顯示器。到八十年代初期，TN-LCD 開始被應(yīng)用到電腦產(chǎn)品上。1984 年，歐美國家提出STN-LCD (超扭曲陣列)，同時TFT-LCD (薄膜式電晶體)技術(shù)也被提出，但技術(shù)和制程仍不夠成熟。到八十年代末期，STN-LCD 開始大規(guī)模的生產(chǎn)。1993年，液晶顯示器開始向兩方面發(fā)展：一方面是朝著價格低、成本低的STN-LCD 顯示器方向發(fā)展。隨后又推出DSTN-LCD(雙層超扭曲陣列) ；而另一方面卻朝向高質(zhì)量的薄膜式電晶體TFT-LCD 發(fā)展，開發(fā)出HR-TFT、 D-TFD 等超級液晶顯示屏。隨著移動通信終端產(chǎn)品市場的迅速

19、擴(kuò)大，作為人機(jī)視頻界面的平板顯示器件顯示出良好的市場前景。液晶顯示器更是以其低工作電壓、低功耗、顯示效果好、易集成和輕巧便攜等特點(diǎn)率先進(jìn)入市場并不斷拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、PDA、 手持式儀器儀表等便攜式電子產(chǎn)品和設(shè)備中。目前的LCD 控制芯片正朝著可重用、智能型和高集成度的方向發(fā)展?；始绎w利浦電子集團(tuán)新近推出了SAA6740 先進(jìn)薄膜晶體管TFT -LCD 控制器，為先進(jìn)薄膜晶體管TFT -LCD 控制器系列增加了一款新品。此創(chuàng)新半導(dǎo)體技術(shù)在晶體管上整合了省電、低雜訊、縮減擺動差分信號(RSDS )平板接口，因此SAA6740 能減少總線連接，降低耗電率及電磁干擾(EMI )，同時使

20、整體系統(tǒng)成本低于傳統(tǒng)晶體管-晶體管邏輯(TTL) 平面顯示器，另外因?yàn)镾AA6740 控制器支持RSDS 界面，所以非常適用于開發(fā)更具成本效益的LCD 顯示器。此外，Epson 公司在中中規(guī)模液晶圖形顯示控制芯片領(lǐng)域有三個產(chǎn)品系列：SED13305 系列、SED13503和SED137xx系列和SED13axx 系列。LCD 控制IC 主要供應(yīng)商有歐美廠商Genesis Microchip Pixel works Sage STPhilips 等；我國臺灣地區(qū)廠商有晶磊半導(dǎo)體、創(chuàng)品微電子、晶捷科技、旺宏電子、凌越科技、鈺創(chuàng)科技等。其中最主要的供應(yīng)商為美商Genesis Microchip 公司

21、，該公司在2001 年末與Sage 公司合并后，其市場占有率已高達(dá)七成左右，其中集成式控制IC的份額更在九成以上，而所有的臺灣IC 廠商的出貨量總規(guī)模也只占24%。 除Genesis公司外，其它廠商以臺灣晶磊出貨量最高，市場占有率約為10% 。中國LCD 控制IC 供應(yīng)商結(jié)構(gòu)與國際上整個供應(yīng)商結(jié)構(gòu)比較類似，Genesis Microchip 公司占有絕對份額，我國臺灣地區(qū)廠商與ST、 Pixel works、 Philips 等廠商共同占有其它份額。我國臺灣地區(qū)LCD 顯示器廠商無論是從廠商數(shù)量還是出貨總量上來看，在祖國大陸LCD 顯示器產(chǎn)業(yè)中所占比例較高，而臺灣地區(qū)LCD控制IC 供應(yīng)商一向

22、與這些臺資背景的顯示器廠商關(guān)系較好，因此所占市場份額有所上升，為27.3%左右。這一類產(chǎn)品的強(qiáng)大市場勢必促進(jìn)與之相關(guān)的IC 產(chǎn)品的開發(fā)，設(shè)計可重用LCD控制芯片成為研發(fā)的重點(diǎn)。1.2 課題來源、研究內(nèi)容及意義 課題來源本課題由中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院知識創(chuàng)新工程青年人才領(lǐng)域前沿項目支助，名稱壓力式光纖MEMS F-P液位傳感器的研究，編號：0823A13125。 課題研究內(nèi)容、創(chuàng)新點(diǎn)和解決的問題1 研究內(nèi)容如下：(1) 壓力式光纖MEMS F-P液位傳感系統(tǒng)設(shè)計 傳感探頭結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計 設(shè)計探頭的MEMS加工工藝路線，完成探頭加工與組裝。 光路、光電轉(zhuǎn)換、信號采集與處理部分設(shè)計與系統(tǒng)集

23、成。(2) 液位監(jiān)測實(shí)驗(yàn)研究 設(shè)計液位模擬實(shí)驗(yàn)裝置。 調(diào)試和標(biāo)定所設(shè)計的傳感檢測系統(tǒng)，改進(jìn)傳感器的部分技術(shù)性能。2 創(chuàng)新點(diǎn)如下：(1) 針對惡劣工作條件下的液位監(jiān)測問題，提出一種具有新型探頭結(jié)構(gòu)的壓力式光纖MEMS F-P液位傳感器設(shè)計，能有效消除彈性膜非平坦性效應(yīng)和探頭的溫度敏感性，提高了傳感器的性能。(2) 提出一種雙波長正交優(yōu)化解調(diào)方法用于壓力式光纖MEMS F-P液位傳感器信號的解調(diào)，提高了系統(tǒng)解調(diào)精度和降低了成本。3 解決的問題：(1) 光纖MEMS F-P傳感器的主要缺點(diǎn)是彈性膜的不平坦效應(yīng)和探頭的溫度敏感性。如何解決這兩個問題是本課題研究的重點(diǎn)之一。合理設(shè)計傳感探頭結(jié)構(gòu)是解決這兩

24、個問題的最有效的手段，而傳感探頭結(jié)構(gòu)必須依靠MEMS加工技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。此外F-P腔長度的加工精度也由MEMS加工技術(shù)保障。(2) 為獲取高精度，MEMS F-P傳感器的輸出信號一般需要非常復(fù)雜的信號處理設(shè)備(光譜分析儀)進(jìn)行解調(diào)，造成系統(tǒng)構(gòu)成成本較高。因此必須采用合理的信號解調(diào)技術(shù)以降低系統(tǒng)成本，這也是本課題研究的重點(diǎn)之一。在本項目中采用雙波長正交優(yōu)化解調(diào)技術(shù)用以光纖液位傳感器輸出信號的解調(diào)，這屬于強(qiáng)度解調(diào)方法，有效地降低了系統(tǒng)構(gòu)成成本，并能有效消除光源波動及連接器損耗等干擾。 課題研究意義從國家戰(zhàn)略需求分析：在石油、化工、交通、儲運(yùn)等部門，由于液位測量中被測介質(zhì)種類繁多、介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)極

25、其復(fù)雜、現(xiàn)場工作條件惡劣等，這對液位傳感器的設(shè)計者提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而光纖液位傳感器適宜于在易燃、易爆、腐蝕和高溫等惡劣的環(huán)境中使用，其完全可以滿足工作條件惡劣下的液位監(jiān)測的需要。且光纖傳感器的高靈敏度，體積小，頻帶寬和易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控監(jiān)測的優(yōu)點(diǎn)也符合現(xiàn)代傳感檢測系統(tǒng)小型化、輕型化、高性能與高可靠性等要求，能夠滿足飛速發(fā)展的工業(yè)現(xiàn)代化對傳感器提出的更高要求。液位傳感器在工業(yè)和日常生活中有著重要而廣泛的用途。在化工生產(chǎn)中，它可以用來計測反應(yīng)釜的液位平面和化學(xué)儲罐內(nèi)的液體平面；在冶金工業(yè)中，可以用來計測鑄造生產(chǎn)過程中的鋼包液位；在電力工業(yè)中，可以用來檢測油浸式變壓器中導(dǎo)熱油的液位；在日常生活中則可

26、用來檢測大量的汽油、柴油和天然氣儲罐中的液位高度等。在上述液位測量場合中，現(xiàn)場工作環(huán)境的惡劣(腐蝕、高溫、電磁干擾和易燃)對傳感器的設(shè)計提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，研究一種適于在上述惡劣環(huán)境中進(jìn)行液位自動計量的傳感器，以達(dá)到測量的及時性、準(zhǔn)確性和高效性的目的，對于液位檢測的正常實(shí)施和保障生產(chǎn)運(yùn)行安全有著重要的意義。作為信息產(chǎn)業(yè)重要構(gòu)成部分的顯示器件正在加速推進(jìn)其平板化的進(jìn)程，用平板顯示器代替陰極射線管顯示器已成為高技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。近年來國內(nèi)外主要平板顯示技術(shù)的發(fā)展動態(tài)以及最新成果表明，平板顯示技術(shù)已經(jīng)或即將占據(jù)顯示技術(shù)的主流地位。其中尤以液晶顯示技術(shù)目前應(yīng)用最為廣泛，最有市場前景。液晶顯示器具

27、有科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)，隨著材料科學(xué)、光源技術(shù)及半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展而同步發(fā)展。同時，在計算機(jī)軟件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，它正向著集成化、智能化和廉價化的方向發(fā)展，發(fā)展?jié)摿Ψ浅４?，發(fā)展空間也十分廣闊。本文以壓力式光纖MEMS F-P液位傳感器的研究項目為依托，負(fù)責(zé)其中的壓力液晶顯示任務(wù)。全文以單片機(jī)為核心，具體研究此項任務(wù)。主要工作：第1章、緒論，論述F-P光纖傳感器和液晶顯示器的研究背景、研究現(xiàn)狀和意義，還說明了此課題的來源、技術(shù)指標(biāo)及預(yù)期效果等。第2章、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計。介紹系統(tǒng)設(shè)計整體框架、芯片選型，詳細(xì)論述每個模塊的功能及芯片的使用方法，并對本章進(jìn)行小結(jié)。第3章、系統(tǒng)軟件設(shè)計。針對系統(tǒng)每個模塊不

28、同功能編寫程序，通過程序流程圖向大家展示軟件設(shè)計方法。第4章、測試數(shù)據(jù)及結(jié)果分析。記錄顯示屏上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后將采集數(shù)據(jù)和理想數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，校正其中的誤差，完成正確顯示壓力數(shù)據(jù)的任務(wù)。第5章、總結(jié)此次畢設(shè)，在設(shè)計過程中，我們學(xué)到了那些知識，并得到了哪些收獲。2 硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)硬件設(shè)計方案系統(tǒng)的原理框圖如圖2.1所示，本次系統(tǒng)設(shè)計主要完成液晶顯示任務(wù)，以下四個模塊為硬件電路重要組成部分：1 數(shù)據(jù)采集模塊;2 數(shù)據(jù)處理模塊;3 顯示輔助模塊;4 人機(jī)交互模塊。圖2.1、系統(tǒng)原理框圖硬件設(shè)計思路：首先，系統(tǒng)通過STC-TSP軟件將程序燒寫到單片機(jī)上，單片機(jī)上電，同時將傳感器需要的指令通過串口

29、通信發(fā)送到傳感器接口，傳感器接收到信號后，將實(shí)時壓力信號發(fā)送到單片機(jī)的數(shù)據(jù)接收緩沖器中，單片機(jī)采集到壓力數(shù)據(jù)，然后，對它進(jìn)行數(shù)據(jù)計算、處理，同時，讀出輔助模塊中日期寄存器的數(shù)據(jù)，最后，單片機(jī)通過并口通訊發(fā)送實(shí)時數(shù)據(jù)到液晶顯示模塊，顯示屏顯示出需要的壓力、日期數(shù)據(jù)。手動按鍵調(diào)整日期時間，電源模塊為單片機(jī)提供基本電壓，復(fù)位電路和時鐘電路下文詳細(xì)介紹。實(shí)物圖如圖2.2所示：圖2.2、系統(tǒng)整體電路圖數(shù)據(jù)處理模塊STC89S52單片機(jī)的主要功能2：向傳感器發(fā)送通信協(xié)議，接收傳感器壓力數(shù)據(jù)，對原始壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行計算、處理，再把需要的壓力數(shù)據(jù)在LCD顯示出來。1 主要特性：與MCS-51 兼容 8K字節(jié)可編程

30、閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線 兩個16位定時器/計數(shù)器 5個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路2 單片機(jī)STC89S52有40條引腳，與其他89系列單片機(jī)引腳是兼容的。這40條引腳可分為I/O端口線、電源線、控制線、外接晶體線四部分。其封裝形式有兩種：雙列直插封裝(DIP)形式(如圖2.3所示)和方形封裝形式。 圖2.3、雙列直插封裝(DIP)形式管腳說明3,4：(1) VCC：供電電壓；(2) GND：接地；(3) P0口：P0口為一個8位

31、漏極開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。(4) P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入；P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收。 (5) P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2

32、口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。(6) P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外

33、部下拉為低電平，P3口將輸出電流,這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：表2.1 特殊功能口引 腳第二功能信 號 名 稱RXD串行數(shù)據(jù)接收TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送INT0外部中斷0請求INT1外部中斷1請求T0定時器/計數(shù)器0計數(shù)輸入T1定時器/計數(shù)器1計數(shù)輸入WR外部RAM寫選通RD外部RAM讀選通P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。(7) RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。(8) ALE/ ：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖

34、。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。(9) ：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 信號將不出現(xiàn)。(10) /VPP：當(dāng)保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器(0000H-FFFFH)，不

35、管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時， 將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。(11) XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 (12) XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。復(fù)位電路：單片機(jī)在開機(jī)時或在工作中因干擾而使程序失控或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)等情況下都需要復(fù)位。復(fù)位的作用是使中央處理器CPU以及其他功能部件都恢復(fù)到一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。AT89C51單片機(jī)的復(fù)位靠外部電路實(shí)現(xiàn)，信號由RESET(RST)引腳輸入，高電平有效，在振蕩器工作時，只要保持RS

36、T引腳高電平兩個機(jī)器周期，單片機(jī)即復(fù)位。3、振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4、芯片擦除：整個EPROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行3。 數(shù)據(jù)采集模塊1 光纖傳感器信號采集傳感系統(tǒng)由寬帶光

37、源、光纖耦合器、F-P探頭、密集波分復(fù)用器(DWDM)、光電探測器、信號調(diào)理與采集及信號處理部分構(gòu)成，如圖所示。寬帶光源輸出光經(jīng)單模光纖耦合器(50:50)分光，其中一束進(jìn)入F-P腔，由F-P腔返回的干涉光經(jīng)DWDM產(chǎn)生兩路相位處于正交的輸出信號，然后經(jīng)光電探測器與信號調(diào)理電路作相應(yīng)轉(zhuǎn)換處理后，用采集板采集后進(jìn)入處理單元進(jìn)行信號解調(diào)14。圖2.4、壓力式光纖MEMS F-P液位傳感系統(tǒng)總體設(shè)計框圖Fabry-Perot液位傳感器液體內(nèi)的壓強(qiáng)與深度的關(guān)系5為：P=R+pgh 式中：R標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)p(rou)液體密度g重力加速度,約為每二次方秒h液體的深度P液體內(nèi)深度為h處的壓強(qiáng)。當(dāng)液體的密度p一

38、定時，將傳感器置于容器底部，通過檢測該位置的壓強(qiáng)，就可以得知該容器內(nèi)液位的高度。將彈性薄片材料作為F-P腔的一個端面，當(dāng)壓強(qiáng)作用在F-P腔的這個端面上，該端面會產(chǎn)生彈性形變，形變大小與此端面受到的壓強(qiáng)差有關(guān)。彈性薄片的變形將使F-P腔上下兩個反射面間距改變，即F-P腔的腔長發(fā)生改變。當(dāng)相干光入射到F-P腔后，反射回的輸出光由于腔長的改變使得輸出的干涉光強(qiáng)度發(fā)生相應(yīng)變化，測量輸出光能量就可得到相關(guān)壓強(qiáng)大小，即可計算得到液位的高度。傳感器頭結(jié)構(gòu)如圖2.5所示。圖2.5、光纖F-P液位傳感器結(jié)構(gòu)2 串口通信串行通信是指通訊的發(fā)送方和接受方之間的數(shù)據(jù)信息的傳輸是指單根數(shù)據(jù)線上，以每次一個二進(jìn)制為移動的

39、，它的優(yōu)點(diǎn)是只需要一對傳輸線進(jìn)行傳送信息，因此其成本低，適用于遠(yuǎn)距離通信；它的缺點(diǎn)是傳送速度低。串行通信有異步通信和同步通信兩種基本通信方式同步通信適用于傳送速度高的情況，其硬件復(fù)雜而異步通信應(yīng)用于傳送速度在50到19200波特之間是比較常用的傳送方式在異步通信中，數(shù)據(jù)是一幀一幀傳送的，每一串行幀的數(shù)據(jù)格式由一位起始位，5-8位的數(shù)據(jù)位，一位奇偶校驗(yàn)位(可省略)和一位停止位四部分組成在串行通信前，發(fā)送方和接收方要約定具體的數(shù)據(jù)格式和波特率(通信協(xié)議)由于89S52單片機(jī)與傳感器是通過異步通訊口進(jìn)行接口的，單片機(jī)的異步通訊口采用的是標(biāo)準(zhǔn)TTL正邏輯電平：即邏輯“l(fā)”為高電平3.8 V左右，邏輯“

40、0”為低電平0.3V左右；傳感器異步通訊口采用的是RS-232C串口總線標(biāo)準(zhǔn)，RS-232C是美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)正式公布的，在異步串行通信中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)總線該標(biāo)準(zhǔn)適用于DCE和DTE間的串行二進(jìn)制通信最高數(shù)據(jù)傳送速率可達(dá)19.2kbps，最長傳送電纜可達(dá)15米RS-232C標(biāo)準(zhǔn)定義了25根引線，對于一般的雙向通信，只需使用串行輸入RXD，串行輸出TXD和地線GNDRS-232C標(biāo)準(zhǔn)的電平采用負(fù)邏輯規(guī)定+3V+15v之間的任意電平為邏輯“0” 電平， -3V-15V之間的任意電平為邏輯1電平，與TTL不同,所以在通信時 必須進(jìn)行TTLRS232電平轉(zhuǎn)換 以便與RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的電平匹

41、配電平轉(zhuǎn)換用到的芯片為MC14488和MC 14489(配對使用)，ICL232，MAX232,本例采用MAX232芯片，該芯片采用單一的+5V供電，外圍電路簡單，運(yùn)行可靠。如所示，RS-232C 的邏輯電平與TTL 的邏輯電平比較。表2.2 RS-232C的邏輯電平與TTL 的邏輯電平比較邏輯電平邏輯電平“0”邏輯電平“1”RS-232C+5V+15V -5V-15VTTLMAX232芯片是MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗、單電源RS232發(fā)送接收器。它內(nèi)部有一個電源電壓變換器，可以把輸入的+5v電源變換成RS一232C輸出電平所需±10V電壓，所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的

42、+5V 電源就可以。MAX232外圍需要4個電解電容C1、C2、C3 、C4，是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容，其取值均為0.1uf，宜選用鉭電容并且應(yīng)盡量靠近芯片。RS-232串口有9針和25針，現(xiàn)選用9針串口(DB9)，引腳功能如圖表所示： 串口(BD9)引腳說明針號123456789功能數(shù)據(jù)載波檢測接收發(fā)送數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備信號地數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備請求清除振鈴說明數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送發(fā)送指示縮寫DCDRXDTXDDTRGNDDSRRTSCTSDELLMAX232接口的硬件電路圖如圖2.6所示?，F(xiàn)選用一路發(fā)送/接收。因?yàn)镸AX232具有驅(qū)動能力，所以不需要外加驅(qū)動電路,兩個串口公用一個轉(zhuǎn)換芯片，注意：應(yīng)用時兩端口不能同

43、時連接。DB9(2)用于從燒寫程序到單片機(jī)內(nèi)部，它的TXD接到單片機(jī)的RXD端，通過MAX232的第二路通道轉(zhuǎn)換為TTL電平，它的RXD接到單片機(jī)的TXD端，通過MAX232的第二路通道轉(zhuǎn)換為串口電平。DB(1)用于接收指令，并發(fā)送數(shù)據(jù)，它的TXD接到單片機(jī)的TXD端，RXD接到單片機(jī)的RXD端。圖2.6 MAX232接口的硬件電路圖 顯示輔助模塊在液晶顯示壓力值時，同時需要顯示它的日期數(shù)據(jù)，方便人們觀看，所以要選擇一種時鐘芯片。現(xiàn)在流行的串行時鐘芯片很多，如DSl302、DSl307、PcF8485等。這些芯片接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛地采用。本文介紹的實(shí)時時鐘芯片為DSl302，

44、它不僅完成計時功能，而且能對時鐘芯片備份電池進(jìn)行涓流充電和臨時存儲數(shù)據(jù)該芯片具有體積小、功耗低、電路簡單、接口容易、占用CPU的I0口線少等特點(diǎn)DS1302芯片是美國DALLAS公司推出的低功耗實(shí)時時鐘芯片，它采用串行通信方式，只需3條線便可以和單片機(jī)通信，并且其片內(nèi)均含RAM，可增加系統(tǒng)的RAM，DS1302的時鐘校準(zhǔn)比較容易，若采用專用的晶體振蕩器，幾乎無須調(diào)整即可以達(dá)到國家要求的時鐘誤差標(biāo)準(zhǔn)。DS1302有兩個電源輸入端，其中的一個用來做備用電源，這樣避免了由于突然停電而造成時鐘停止，因此它非常適合于長時間無人職守的監(jiān)測控制系統(tǒng)或需經(jīng)常記錄某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)及對應(yīng)時間的場合。DS13

45、02提供秒、分、時、日、星期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整，并可通過AMPM指示決定采用24或12小時格式7。表2.7 DS1302引腳排列1 DSl302芯片為8引腳小型DIP封裝，引腳如圖2.7所示，各引腳說明：X1、X2：為外接32768KHz晶振引腳芯片內(nèi)部集成6pF電容DS1302也可接受外部32768KHz振蕩信號，此時Xl腳為外部振蕩信號輸入腳，X2腳懸空，為芯片提供計時脈沖。GND：電源地。RST：復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：(1)，RST接通控制邏輯，允許地址命令序列送入移位寄存器：(2)，RST提供

46、了終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。該引腳芯片內(nèi)部集成一個40K下拉電阻。I/O：數(shù)據(jù)輸入、輸出引腳。SCLK：串行時鐘輸入，該引腳芯片內(nèi)部集成一個40K下拉電阻VCC1、VCC2：主電源與后備電源引腳。VCCl為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運(yùn)行。DSl302由VCCl或VCC2兩者中的較大者供電。當(dāng)VCC2大于VCCl+02V時，VCC2給DSl302供電。當(dāng)VCC2小于VCC1時，DSl302由VCC1供電。2 DS1302功能：命令字節(jié)每次數(shù)據(jù)傳輸由命令字節(jié)開始，MSB(位7)必須是邏輯l，若該位是0，則禁止操作DS1302，位6為0時選擇實(shí)時時鐘

47、日歷數(shù)據(jù)，位6為l時選擇RAM數(shù)據(jù)，位5位1選擇操作的寄存器，LSB(位0)選擇寫操作(邏輯0)或讀操作(邏輯1)，命令字節(jié)總是從最低位開始輸出，DS1302控制字節(jié)如圖2.8。 圖2.8 DS1302控制字節(jié)的含義復(fù)位和時鐘控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯邮怯蒖ST置為高電平開始的，RST啟動控制邏輯，允許地址命令序列送入移位寄存器，一個時鐘周期是一個下降沿緊跟一個上升沿，數(shù)據(jù)輸入的時候，在時鐘上升沿數(shù)據(jù)必須有效：如果RST變低，所有數(shù)據(jù)傳送即被終止，IO引腳到一個高阻狀態(tài)。在電源上電過程中，RST必須保持邏輯0，直到VCC大于20V，在RST由0變1的過程中，SCLK必須是邏輯0。寫保護(hù)位控制寄存器的第

48、7位是寫保護(hù)位。前7位(第06位)強(qiáng)制為0，讀時總為0。在對時鐘或RAM讀操作之前，第7位必須是0。當(dāng)為l時，寫保護(hù)位阻止對任何其他寄存器的寫操作。初始的上電狀態(tài)未被設(shè)置。因此，寫保護(hù)位應(yīng)該在試圖寫入器件之前清零。時鐘中斷標(biāo)志秒寄存器的第7位定義為時鐘中斷標(biāo)志位。當(dāng)這一位設(shè)為1時，時鐘振蕩器停止，DS1302被設(shè)置為低功耗待機(jī)模式，具有一個小于100 nA的漏電流。當(dāng)這一位寫成0時，時鐘啟動。初始的上電狀態(tài)未被設(shè)置。表2.4 日歷、時鐘寄存器及其控制字DS1302的寄存器DS1302共有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。其日歷、時間寄存器及其控制字見表

49、2.4。此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類，一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為COHFDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM 的31個字節(jié)，命令控制字為FEH (寫)、FFH(讀)。DS1302與89S52單片機(jī)的接口電路如圖2.9所示，在電路中，89S52單片機(jī)的P3.5 作為時鐘芯片SLCK控制端，P3.6與數(shù)據(jù)輸入/輸

50、出口相連接，P3.7控制DS1302復(fù)位輸入端。單片機(jī)控制端口先向DS1302時鐘芯片的日期寄存器中寫入初始值，然后，讀取寄存器中的日期數(shù)據(jù)，如果日期錯誤，可以用K1、K2按鍵配合使用，調(diào)節(jié)時間。圖2.9 DS1302與單片機(jī)的接口電路圖 人機(jī)交互模塊此模塊的液晶顯示屏采用ST7920，它是臺灣矽創(chuàng)電子公司生產(chǎn)的一款優(yōu)秀的中文圖形控制芯片，可以顯示字母、數(shù)字符號、中文字型及自定義圖塊顯示，此外，為了適應(yīng)多種微處理器與單片機(jī)連接需求，該模塊還可提供4位并行、8位并行、2線串行以及3線串行等多種接口，利用上述特性方便實(shí)現(xiàn)文字與圖形混合顯示、畫面清除、光標(biāo)歸位、顯示開關(guān)、光標(biāo)顯示隱藏、顯示字體閃爍、

51、光標(biāo)移位、顯示移位、垂直畫面旋轉(zhuǎn)、反白顯示、休眠模式等功能8。圖2.10 ST7920封裝圖 0所示)及引腳說明如表2.5所示。表2.5 引腳說明管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC3.0+5V電源正3V0對比度(亮度)調(diào)整4RS(CS)H/LRS=“H”,表示DB7-DB0為顯示數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LRS=“L”,表示DB7-DB0為顯示指令數(shù)據(jù)R/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到DB7-DB06E(SCLK)H/L R/W=“L”,E=“HL”,DB7-DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR 使能信號7DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線8DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線9DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線

52、10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線11DB4H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15PSBH/LH:8位或4位并口方式，L：串口方式16NC空腳17/RESETH/L復(fù)位端，低電平有效18VOUTLCD驅(qū)動電壓輸出端19AVDD背光源正端(+5V)20KVSS背光源負(fù)端ST7920模塊內(nèi)部有一個指令寄存器，其指令可分為基本指令集和擴(kuò)充指令集基本指令集是用來初始化液晶屏和實(shí)現(xiàn)基本功能的控制，而擴(kuò)充指令集主要用來繪圖的。每一個指令的長度都為8位。16x8點(diǎn)陣的ASCII字符代碼也是8位。但是1616點(diǎn)陣中文字符的代碼為16位。必須分為兩次傳送，先傳

53、送高8位，再傳送低8位。當(dāng)ST7920在接收指令前，MCU必須先確認(rèn)ST7920處于空閑狀態(tài)。即讀取BF=O，才能接收新的指令；如果在送出一條指令前不檢查BF狀態(tài)，則需要延時一段時間，確保上一條指令執(zhí)行完畢。ST7920與單片機(jī)連接的方式非常靈活，分為串行和并行兩種方式。并行接口復(fù)雜，但編程簡單，訪問速度快；串行接口簡單，但編程復(fù)雜。并行連接方法又分為并口直接訪問、并口間接訪問和4位并口訪問。本文采用并口之間訪問方式。接線圖如圖2.11所示，89S52單片機(jī)P0端口接ST7920數(shù)據(jù)引腳DB0DB7，P2.0、 P2.1、P2.2分別接ST7920的RS、R/W、E.將ST7920視為單片機(jī)的

54、外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)。單片機(jī)先給ST7920初始化，屏幕進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，然后寫入命令字，確定顯示的位置，通過并口傳輸顯示需要顯示的數(shù)據(jù)。圖2.11 ST7920與單片機(jī)接口電路圖 本章小結(jié)首先，本章對系統(tǒng)設(shè)計整體框架進(jìn)行闡述，展示系統(tǒng)的電路接線圖，解釋了硬件設(shè)計的基本原理，使大家對整體設(shè)計方案有了初步了解；然后，針對系統(tǒng)的各個模塊功能進(jìn)行詳細(xì)介紹、分析，每個模塊的芯片選擇依據(jù)和它們的使用方法、引腳功能向大家具體講解；最后，把每個模塊之間的電路接線圖正確描述，使我們對每個模塊的功能有一個從整體到局部的認(rèn)識。 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 軟件設(shè)計思路 圖3.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計模塊框圖以單片機(jī)為核心，

55、通過程序設(shè)計流程，先設(shè)計主程序，然后調(diào)用各個子程序功能，實(shí)現(xiàn)顯示的目的，系統(tǒng)框圖如圖3.1所示,系統(tǒng)程序見附錄A所示。 整體設(shè)計步驟：1 單片機(jī)和傳感器的串口通訊協(xié)議進(jìn)行設(shè)定，保證數(shù)據(jù)正確發(fā)送/接收，再對液晶顯示屏參數(shù)設(shè)置；2 傳感器指令發(fā)送和接收，對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；3 讀取日期數(shù)據(jù)；4 將壓力和日期數(shù)據(jù)在液晶屏上顯示出。主程序功能設(shè)計：首先，定義端口變量、自變量，并部分變量賦值；然后，調(diào)用串口初始化和LCD初始化子程序，設(shè)置時鐘初始時間。再向傳感器發(fā)送通信協(xié)議指令，調(diào)用顯示子程序，確定顯示位置及固定數(shù)據(jù)。然后讀取日期數(shù)據(jù)，并顯示，查看串口中斷標(biāo)志位是否置1，如果是，則向下進(jìn)行；如果是0，則等待中斷。有中斷信號后，查看是否有14次中斷，因?yàn)樾盘栆?4個字符為周期循環(huán)接收。接收結(jié)束后，歷遍接收數(shù)據(jù)，以-為標(biāo)志，找到它后，將其后面連續(xù)6個字符提取出來，通過調(diào)用字符轉(zhuǎn)浮點(diǎn)型子函數(shù)，這些字符轉(zhuǎn)換為數(shù)字，進(jìn)行計算，目的是單位轉(zhuǎn)換，