單片機(jī)在自動充氣機(jī)中的應(yīng)用

樂山師范學(xué)院學(xué)生科研作品設(shè)計(jì)報(bào)告書作品名稱：單片機(jī)在自動充氣機(jī)中的應(yīng)用申報(bào)者姓名:?劉勇魏星石鯉林所在單位:物理與電子信息科學(xué)系?設(shè)計(jì)題目：單片機(jī)在自動充氣機(jī)中的應(yīng)用專業(yè):電子信息工程論文作者：劉勇魏星石鯉林指導(dǎo)教師：郭鳳德摘要本文詳細(xì)介紹了單片機(jī)在自動充氣機(jī)中的應(yīng)用，由于單片機(jī)具有集成度高、體積小、運(yùn)行可靠、應(yīng)用靈活、價格低、面向控制等特點(diǎn),因此在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀器儀表、智能化設(shè)備和各種家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，而且發(fā)展非常迅猛?，F(xiàn)在，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)遍及幾乎所有的領(lǐng)域。為研究單片機(jī)在自動控制領(lǐng)域中的應(yīng)用,我們以自動充氣機(jī)系統(tǒng)為依托，進(jìn)一步揭示單片機(jī)在自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用價值.［關(guān)鍵詞］ＡＴ８９S5２單片機(jī)Ａ/Ｄ轉(zhuǎn)換器１６02LCD液晶顯示器1?引言1。1研究背景介紹隨著人們生活水平的不斷提高，單片機(jī)控制在各領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用無疑成為人們追求的目標(biāo)之一。目前,汽車工業(yè)的發(fā)展速度很快，傳統(tǒng)的輪胎充氣設(shè)備不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的要求。研制與輪胎流水作業(yè)生產(chǎn)線配套的，機(jī)械化、自動化、節(jié)能高效的充氣設(shè)備是現(xiàn)代化汽車生產(chǎn)企業(yè)亟待解決的實(shí)際問題?；谏鲜鰞蓚€原因,我們有了研究基于單片機(jī)便攜式自動控制充氣機(jī)這一課題的想法,便攜式自動控制充氣機(jī)具有自動充氣和放氣功能,氣壓檢測和氣壓預(yù)設(shè)功能，夜間照明、警示功能，體積非常小巧，性能高、無污染氣體排放，適合您的車輛出差、遠(yuǎn)行，是各車主攜帶的應(yīng)急必備工具.１。2研究價值和意義本文介紹了單片機(jī)在設(shè)計(jì)制作自動充氣機(jī)中的工作成果和經(jīng)驗(yàn)總結(jié).市面的充放氣機(jī)大都不是自動的也不是氣壓可調(diào)的。隨著人們生活水平的提高，小汽車將成為家家戶戶必備的交通工具。再加上生活節(jié)奏的加快,時間已是最寶貴的東西.顯然市面上普通手動控制的充氣機(jī)，將滿足不了人們的需求，因此,我們就想到了做一件能夠自動充放氣的充氣機(jī)。它能夠給人們在使用過程中節(jié)省時間，同時又能夠很方便的使用.因?yàn)樗侨詣拥?所以只要把電源一安上，再設(shè)定你所需要?dú)鈮褐?，它就會自動地完成任?wù).并且在充／放氣完成之后將自動停止。因此,研究一個能基于單片機(jī)自動控制的自動充/放氣機(jī)是很有必要的.下面將對自動充氣機(jī)的設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)方案思路（主要是涉及單片機(jī)控制的部分）做詳細(xì)地介紹.2、系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)2．1設(shè)計(jì)思路總體設(shè)計(jì)思路［1]：首先由壓力傳感器將檢測到的車輪胎內(nèi)部的當(dāng)前氣壓參數(shù)，傳輸?shù)侥?數(shù)轉(zhuǎn)換器AＤC08３2的一路模擬信號通道，轉(zhuǎn)換出八路數(shù)字信號傳給單片機(jī)AＴ89Ｓ５２,接著單片機(jī)把計(jì)算氣壓值送給ＬCD160２并讓它顯示當(dāng)前氣壓值。然后鍵盤輸入我們需要的氣壓值,經(jīng)單片機(jī)AT８９S5２鍵盤掃描程序讀出鍵值,并在ＬＣＤ16０2上顯示出來,接著通過控制核心（單片機(jī)）比較當(dāng)前氣壓值與輸入的氣壓值：如果輸入值大于當(dāng)前氣壓值時,通過單片機(jī)發(fā)出一個控制命令驅(qū)動電機(jī)工作,開始充氣，在充氣的同時繼續(xù)對氣壓進(jìn)行采樣，當(dāng)兩個值相等時，中斷驅(qū)動電路，停止充氣；而如果當(dāng)前氣壓值大于輸入值時，單片機(jī)發(fā)送控制命令到電磁閥驅(qū)動器，開通電磁閥，放氣開始，與此同時仍然進(jìn)行氣壓采樣,當(dāng)兩值相等時,電磁閥斷開,停止放氣.在夜間,特別是在有車輛行駛的路邊加氣時,我們有照明燈和警示燈,通過特殊功能鍵可使照明燈發(fā)光工作或警示燈發(fā)出警示信號,給使用者的操作帶來方便，避免發(fā)生交通事故。2．2設(shè)計(jì)要求１．基本要求:⑴檢測汽車輪胎內(nèi)部氣壓強(qiáng)度.⑵LCD１602液晶顯示器顯示其檢測的參數(shù)值和鍵盤輸入設(shè)定的氣壓值。⑶通過單片機(jī)控制系統(tǒng)自動控制電動機(jī)和電磁閥的工作。2。功能部分:監(jiān)測輪胎內(nèi)部的氣體壓強(qiáng)。⑵通過ＬCD顯示檢測到的參數(shù)值和設(shè)定值。⑶電動機(jī)和電磁閥分別控制輪胎的充氣、放氣。單片機(jī)一個指令使得照明燈和警示燈處于工作狀態(tài)。２.3總體設(shè)計(jì)流程本設(shè)計(jì)以ＡT８9S52單片機(jī)為核心,對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理.將掃描到的鍵盤輸入值在ＬCD160２上顯示，并運(yùn)用AＤC0832對氣壓傳感器采集到的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。同時用ＬＣＤ１6０２來顯示外部采集到的氣壓值。如果檢測到的氣壓值小于設(shè)定的氣壓值,則單片機(jī)控制充氣工作,若檢測到的氣壓值大于設(shè)定的氣壓值,則TLＶ５616對單片機(jī)處理好的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換再將轉(zhuǎn)換好的模擬信號傳送給電磁閥，電磁閥隨著放氣的進(jìn)行,電磁閥的閥門慢慢變小,放氣的速度也隨著減慢，這樣可以減小誤差。系統(tǒng)的總流程圖如圖2—1所示比較比較相等初始化電流采樣（壓力傳感器）AD轉(zhuǎn)換單片機(jī)LCD顯示鍵盤掃描驅(qū)動電機(jī)充氣電磁閥放氣停止電機(jī)相等大于小于是是否否圖2－１總體流程圖3、單片機(jī)控制模塊的設(shè)計(jì)方案一：采用ＡT89Ｓ52８位單片機(jī)AT8９Ｓ52[3］是美國ATMＥＬ公司生產(chǎn)的低電壓，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256bytes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)，與標(biāo)準(zhǔn)ＭＣS-5１指令系統(tǒng)及805２產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPＵ）和Ｆlａsh存儲單元,功能強(qiáng)大AT89Ｓ52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。AT８９S５２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(jì)數(shù)器,２個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，ＡT89S52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。AT８９S５2主要功能特性：1、兼容MCS51指令系統(tǒng)2、８k可反復(fù)擦寫(>1000次）FlaｓhＲＯM3、３2個雙向I／O口等。此單片機(jī)是小型電子產(chǎn)品普遍采用的微控芯片，性價比高.在控制領(lǐng)域應(yīng)用也比較普遍。方案二：采用高檔高位機(jī)——凌陽的61單片機(jī)凌陽的１6位單片機(jī)就是為適應(yīng)這種發(fā)展而設(shè)計(jì)的.它的ＣPU內(nèi)核采用凌陽最新推出的μ’nＳP?(MｉcrｏｃontｒolｌeraｎdSigｎalPｒocｅｓsｏr）16位微處理器芯片(以下簡稱μ’nSP?）.圍繞μ’nSP?所形成的1６位μ’nSP?系列單片機(jī)(以下簡稱μ’ｎＳＰ?家族）采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu)，它以μ’nSP?內(nèi)核為中心集成不同規(guī)模的ＲOM、RＡM和功能豐富的各種外設(shè)接口部件。具有以下等性能：①１6位μ’nＳＰ?微處理器;②工作電壓（CPU）VDD為2．４~3.6Ｖ（I/O)ＶＤDH為２.４~5．５V③CＰU時鐘:0.32MHｚ～４９.15２ＭＨz;④內(nèi)置２K字ＳRＡM;內(nèi)置32KＦＬＡSH；⑤?使用凌陽音頻編碼ＳACM＿Ｓ２40方式(2．４Ｋ位／秒），能容納210秒的語音數(shù)據(jù);⑥32位通用可編程輸入／輸出端口；⑦7通道10位電壓模-數(shù)轉(zhuǎn)換器（ＡDC）和單通道聲音模－數(shù)轉(zhuǎn)換器；此類單片機(jī)功能更強(qiáng),但是價格比較昂貴。綜合本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的各部分功能！僅需一片AＴ89S５２單片機(jī)就可以滿足設(shè)計(jì)的需要,因此采用AＴ89Ｓ５2作為主控芯片。為了使電路更加緊湊，外部引線更加少,需合理設(shè)計(jì)整個系統(tǒng)的原理圖［2],以便硬件規(guī)劃與設(shè)計(jì).硬件總電路圖如圖３－１所示圖3-1硬件總體布局整個系統(tǒng)的控制核心是AＴ89S52，因此對單片機(jī)的資源要合理分配與利用。單片機(jī)的ＩＯ口資源分配。表3—1ＩO口分配鍵盤控制模塊P０。0—Ｐ０.7設(shè)置比較的氣壓值氣壓采集模塊P2．4—P２．7通過ADC08３２采集氣壓電機(jī)模塊(充氣)P3.３控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動電磁閥（放氣）P2.1－P2．3通過TLV５616控制電磁閥LCD模塊P1。０－Ｐ1.７ＬCD數(shù)據(jù)Ｐ３.0－P3．2LＣＤ控制信號照明燈控制Ｐ3．４控制燈的亮滅在自動充氣機(jī)中的各個部分,并不是每一個部分都用到了單片機(jī)的控制。由于本文研究的是單片機(jī)在自動充氣機(jī)中應(yīng)用,因此，對于沒有用到單片機(jī)的部分就不做過多的闡述,主要針對有用到單片機(jī)的重要部分做詳細(xì)地闡述。在自動充氣機(jī)中的氣壓檢測及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、鍵盤輸入模塊和照明報(bào)警模塊都是由單片機(jī)來控制，下面將對這四個模塊的設(shè)計(jì)做詳細(xì)介紹.４、氣壓檢測及Ａ/Ｄ、D／A模塊的設(shè)計(jì)4。１氣壓檢測通過壓力傳感器檢測輪胎當(dāng)前的氣壓參數(shù)并經(jīng)由ＡDC０8３２傳給單片機(jī)，由單片機(jī)給ＬＣD1６０２送數(shù)據(jù)，讓其顯示當(dāng)前的輪胎氣壓值。4。２方案選擇方案一:采用ＡDＣ0809８路８位Ａ/Ｄ轉(zhuǎn)換器，即分辨率８位,采樣頻率，數(shù)據(jù)并行傳輸,可對8路信號進(jìn)行分時采樣。多用于對多路信號進(jìn)行采樣的設(shè)計(jì)中.軟件編程比較簡單,ADC０809芯片有２8條引腳,采用雙列直插式封裝，因此對它的硬件接線比較麻煩,同時也會加大硬件設(shè)計(jì)難度。方案二:采用ＡＤC0８32AＤC0832為８位分辨率A／D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)２５6級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~５Ｖ之間.8位２路AＤ轉(zhuǎn)換器即８位分辨率、采樣頻率、數(shù)據(jù)串行傳輸。此轉(zhuǎn)換器一般用于對少數(shù)信號進(jìn)行采樣的電路中。外部只有8個引腳,連線簡單方便,但是相對而言軟件編程稍微復(fù)雜一點(diǎn)。方案三：采用TＬV5６16１２位轉(zhuǎn)換器.ＴLV5616是一個１2位電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ＤＡC），帶有靈活的４線串行接口，可以無縫連接TＭS3２0、SPI、QＳＰＩ和Mｉｃroｗiｒe串行口。數(shù)字電源和模擬電源分別供電，電壓范圍2．7～5.5V。輸出緩沖是２倍增益ｒaｉｌ—to-ｒail輸出放大器，輸出放大器是AB類以提高穩(wěn)定性和減少建立時間。rａｉl-ｔo-ｒaｉl輸出和關(guān)電方式非常適宜單電源、電池供電應(yīng)用。通過控制字可以優(yōu)化建立時間和功耗比.精度高,數(shù)據(jù)是串行傳輸?shù)?只有8個引腳便于接線，軟件編程簡單。方案四:采用ＤAＣ08328位轉(zhuǎn)換器。DAC０８32是采樣頻率為八位的D/Ａ轉(zhuǎn)換芯片,集成電路內(nèi)有兩級輸入寄存器,使DＡC0８32芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式,以便適于各種電路的需要（如要求多路Ｄ/Ａ異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等)。數(shù)據(jù)是進(jìn)行并行傳輸，是以電流的形式輸出。有14個引腳,硬件連線較煩。軟件編程簡單。但是使用它并需外加外部轉(zhuǎn)換電路將電流轉(zhuǎn)換成電壓.從軟件和硬件制作的角度考慮，采用８引腳的ADC０8３2對采集到的氣壓值進(jìn)行AD轉(zhuǎn)化。采用TＬＶ561６對數(shù)據(jù)進(jìn)行DA轉(zhuǎn)化。4.3電路設(shè)計(jì)與分析ADC0832是美國國家半導(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)，性價比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，目前已經(jīng)有很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用ADＣ083可以使我們了解A／D轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們對單片機(jī)技術(shù)水平的提高。1、ＡＤＣ０8３2具有以下5個特點(diǎn)：·8位分辨率;·雙通道A/D轉(zhuǎn)換;·輸入輸出電平與TＴL/CＭOＳ相兼容；·５V電源供電時輸入電壓在0~5V之間;·工作頻率為25０KＨZ，轉(zhuǎn)換時間為３2μＳ；其引腳電路圖如圖4－１所示圖４-1ADC０８３2引腳圖芯片轉(zhuǎn)換時間僅為32μＳ，具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn),以減少數(shù)據(jù)誤差,轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入,使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI數(shù)據(jù)輸入端,可以輕易地實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。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（如圖4－１）。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效且與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時可以將DO和ＤI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)ADＣ０832未工作時其CＳ輸入端應(yīng)為高電平,此時芯片處于禁用狀態(tài),CLＫ和ＤO／DI的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時,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。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端CＬＫ輸入時鐘脈沖,DO／DI端則使用ＤＩ端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1個時鐘脈沖的下降沿之前DI端必須是高電平，表示啟始信號。在第２、3個脈沖下降沿之前DI端應(yīng)輸入２位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能.當(dāng)此2位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時，只對ＣH0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換.當(dāng)２位數(shù)據(jù)為“1”、“１”時,只對CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“0"、“0"時，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，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個脈沖的下降沿之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后ＤO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第４個脈沖的下降沿開始由DＯ端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7,隨后每一個脈沖的下降沿DＯ端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第1１個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0,一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù),即從第１1個字節(jié)的下降沿輸出DAＴＤ0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19個脈沖時數(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.在本設(shè)計(jì)中，我們只用到了一個ＣH０轉(zhuǎn)換口.故本設(shè)計(jì)的DＯ/DI兩端口的數(shù)據(jù)應(yīng)為“１”、“0”。分別用P2。１和Ｐ2．2口控制。CＰU向ＴLＶ５６16發(fā)送的串行數(shù)據(jù)每幀為16位,其中高４位為控制位,低12位為轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù),高位在前，低位在后。VＲEF為參考電壓輸入端（系統(tǒng)中接運(yùn)放1的輸出），ＶＯUT是電壓輸出端.片內(nèi)有一個2倍的輸出放大器,其轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

??? ?VＯUＴ=2×VREF×Di/40９6?VＲEF參考電壓的范圍為０Ｖ—３.５V。所以我在設(shè)計(jì)時參考電壓的選擇是外接一個上拉電阻可選電壓為０Ｖ－5V。這樣可以方便選擇參考電壓.為硬件調(diào)試打下好的基礎(chǔ).其與單片機(jī)的接口如圖4－２所示。圖4－2TLV5６16引腳接線４.4軟件設(shè)計(jì)4.4。1A/Ｄ模塊軟件設(shè)計(jì)Ａ/D模塊的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4-３所示圖４—3AD轉(zhuǎn)換流程其程序[５]如下：ucharadc０832(uｃharchaｎnｅｌ）//讀AＤＣ0832函數(shù)，采集并返回{uinｔｄａt(yī)2=0;uｃharnｄａｔ＝0，ｉ=0，j;if（chａnｎeｌ==０)channeｌ=２；if(ｃｈanneｌ=＝1）chａｎｎeｌ=3;//通道選擇.AD＿ＣＳ＝0;_nop＿（）；//拉低CＳ端，ＡＤ片選DI=１；_nｏｐ_（）；?//在第一個脈沖下降之前DI必須是高電平,表示啟始信號SCK=1;_nop＿（）；ＳCK=0；_nop＿（）；??SCK＝1；ＤＩ＝ｃhanneｌ&0ｘ１;_nop＿()；//在第二和第三個脈沖下降之前DI輸入兩位表示通道SＣＫ=0；＿ｎoｐ_（）；ＳCＫ=１；ＤI=（ｃhａnnel>>1)＆０ｘ1；_nｏp_();ＳＣＫ＝0;/／寫命令完成，DI失去輸入作用DI＝1；＿ｎop_（）;dat2=0;ｆor(i＝0；i〈8;ｉ＋+）//讀出８字節(jié)數(shù)據(jù){ｄａt(yī)2|＝DO；ＳCＫ＝1；＿nop_()；?SＣK=0；_noｐ_（）；daｔ2<＜=1；if（ｉ=＝７)ｄat2｜=ＤO；}foｒ（i=0；i<８;i＋+）{j=0;j=ｊ|DO;ＳCＫ=1；_nop＿()；SCK＝０;_nop_（)；j＝j(luò)＜〈７;ndat=ｎｄaｔ｜j;if（i＜７)ndat＞>＝1；}AD_ＣS=1;ＳCＫ＝0；ＤＯ＝１；ｄaｔ2〈<＝8；ｄaｔ2|=nｄat;retuｒn(dat２）；／／返回?cái)?shù)據(jù)}?A／Ｄ轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)處理過程是用采樣兩次數(shù)據(jù)對比的方法。第一次數(shù)據(jù)采集是使用正向存儲的方式,就是高位在前低位在后.而第二次則是反向存儲的方法。低位在前，高位在后,所以在做數(shù)據(jù)對比時,必須把第二次數(shù)據(jù)反過來.當(dāng)測得的兩次數(shù)值是一樣的時候,則返回?cái)?shù)值，若不一樣則再次進(jìn)行測試。這樣就保證了測得的值的準(zhǔn)確性。４.４.２D/A模塊軟件設(shè)計(jì)D/Ａ轉(zhuǎn)換模塊是采用是TLＶ５６１6。對數(shù)值進(jìn)行Ｄ/Ａ轉(zhuǎn)換。其主要程序如下：ｖoidｓpiwrｉte(iｎtteｍp)?? ?//寫數(shù)據(jù)｛??uｉｎｔi；??sｅtcs(０);??for（i＝0；ｉ〈１６；i＋＋) ??{????ｐｉｎdｉn=(biｔ)(temp＆0x800０）;??? sｅtｓｃlｋ（1);??? temｐ＜＜=1； ?? ｎnop(1）；setsclk(０);nｎop(１）;???}? ｓetcs（１）；｝ＴＬＶ5６16的控制僅靠數(shù)據(jù)的第14,15位。所以一般情況下寫控制和數(shù)據(jù)是同時進(jìn)行的.這樣的程序就簡潔了。TLV５616的數(shù)據(jù)傳送是串行發(fā)送的，因此對時序的要求很嚴(yán),要嚴(yán)格按照時序來發(fā)送.5、LCD16０2顯示模塊的設(shè)計(jì)5。１方案選擇方案一:采用LCD液晶顯示屏,其實(shí)物圖如圖５—1所示圖５-1ＬＣＤ16０2隨著大量電子儀器、設(shè)備的智能化,并且普遍地采用人機(jī)交互方式，需要能夠顯示更為豐富的信息和通用性較強(qiáng)的顯示器,而點(diǎn)陣式LＣＤ顯示器能夠滿足這些要求，同時用大規(guī)模專用集成電路作為點(diǎn)陣ＬCD控制驅(qū)動,使用者僅僅直接送入數(shù)據(jù)和指令可實(shí)現(xiàn)所需的顯示。這種由LCD板、ＰCB板、控制驅(qū)動電路組成的單元叫做點(diǎn)陣液晶顯示模塊(ＤＯＴＭＡTRＩCＬCDMOＤＵLE)。液晶顯示器可視面積大,其特性如下：＝1\＊GB3錯誤！未找到引用源。顯示內(nèi)容：16字符x2行，因而顯示的位數(shù)可任意設(shè)定，同時可視效果也比較好;=２\＊GB3錯誤！未找到引用源.字符點(diǎn)陣:5x8點(diǎn);=3＼＊ＧB３錯誤！未找到引用源。驅(qū)動方式:１/16D；=4\＊GB3錯誤!未找到引用源。對比度可調(diào)節(jié).方案二：采用LＥD數(shù)碼管顯示:使用多個數(shù)碼管動態(tài)顯示,其總功耗就等效為一個數(shù)碼管，但工作電流較大,并且只有數(shù)字顯示,顯示的范圍也比較小。在軟件上對其編程，相對于LCD比較麻煩。同時由于數(shù)碼管還涉及到驅(qū)動的問題，因而硬件制作上相對LCD也增加了難度。綜上所述，根據(jù)顯示內(nèi)容的多少和軟硬件的制作，本設(shè)計(jì)選擇采用LＣＤ液晶實(shí)時顯示輸出檢測到的參數(shù)值和鍵盤輸入值。5.2電路設(shè)計(jì)與分析１６02字符型ＬCD模塊的應(yīng)用非常廣泛,而各種液晶廠家均有提供幾乎都是同樣規(guī)格的1６0２模塊或兼容模塊，盡管各廠家的對其各自的產(chǎn)品命名不盡相同；1602字符型ＬCD模塊最初采用的LCD控制器采用的是ＨＤ４478０,在各廠家生產(chǎn)的1６0２模塊當(dāng)中，基本上也都采用了與之兼容的控制ＩC,所以從特性上基本上是一樣的；當(dāng)然，很多廠商提供了不同的字符顏色、背光色之類的顯示模塊。ＬCD16０2液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CＧＲOＭ)已經(jīng)存儲了１６０個不同的點(diǎn)陣字符圖形，如表5－1所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等,每一個字符都有一個固定的代碼,比如大寫的英文字母“Ａ”的代碼是0１0０0001Ｂ（4１Ｈ），顯示時模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A".表5-1CGROM和ＣＧRAM中字符代碼與字符圖形對應(yīng)關(guān)系引腳功能［7]說明第1腳：VSS為地電源.第２腳：VＤD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高,對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個1０K的電位器調(diào)整對比度。第4腳:RS為寄存器選擇,高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器.第５腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng)ＲS和R／W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RＳ為低電平R／Ｗ為高電平時可以讀忙信號,當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：Ｅ端為使能端,當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第７~1４腳：D0～Ｄ7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第1５腳：背光源正極。第16腳:背光源負(fù)極。LＣD160２的硬件連接圖如圖5－2所示圖5-2ＬＣD16０2引腳圖根據(jù)電路圖5—2可知，對LCD的控制只需在軟件上對8根數(shù)據(jù)線和3根控制線進(jìn)行編程控制即可實(shí)現(xiàn)LCＤ的顯示，同時可利用滑動變阻器調(diào)節(jié)顯示屏的對比度。5。3軟件設(shè)計(jì)LCＤ模塊就是使用P1口做數(shù)據(jù)線，用P3．1,P3.2，P3．0口做控制線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和控制的。其讀寫程序如下：ｗｚhｉｌin（ｕｃhａrzｈi)??? ?//讀指令｛wｈiｌe(cｈecｋ（)）;ＲＳ＝０；RW=0；ＥN=0； _noｐ＿()；_nop_(）;Ｐ1=zhi；＿ｎop_(）;_ｎｏp_（);_nop_(）;＿nop＿（）;?ＥN＝１;?_noｐ_（）;_noｐ＿()；_nop＿(）;_nop＿(）;?EN＝０;?｝ｗshuｊu(ｕcharｓhu)/／寫數(shù)據(jù){whiｌｅ（cheｃk（)）；RS=１;RＷ=0;EＮ＝0；_nｏp_(）；_nop_（）;?P1=shｕ；＿ｎop_（);＿nop_（）；_nｏp_（）；_noｐ＿(）;EＮ=1；_nop_（）;＿nｏp_（）;_nop＿（）;_ｎop_（);ＥN=0;}程序中的_ｎop_(）是進(jìn)行延時的操作,保證了數(shù)據(jù)傳送的正常。如果沒有這些空操作指令，LCD傳送數(shù)據(jù)的時候有可能會發(fā)生錯亂.6、鍵盤模塊的設(shè)計(jì)6.1方案選擇方案一：采用4行×4列的鍵盤［8］.鍵盤上有16個按鍵，選擇其中的１0個按鍵作為０～9這十個數(shù)字鍵作為預(yù)置數(shù)的輸入，剩下的其他的四個按鍵可分別作為確定、取消、選擇照明燈、警示燈亮滅等功能，還可以用于后期進(jìn)行擴(kuò)展功能設(shè)計(jì)的使用。雖然設(shè)計(jì)16個按鍵,在硬件上的制作比較麻煩，但是控制起來比較簡單。方案二：采用復(fù)合式按鍵,即一鍵多用。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，使用５個按鍵即可完成全部的功能。由于需要預(yù)置氣壓的比較值,將其中兩個按鍵用于數(shù)字輸入即一個用作數(shù)字加,一個用作數(shù)字減;一個為功能鍵(確定、取消),一個用作夜間照明的燈控開關(guān),最后一個作為的復(fù)位鍵.在軟件設(shè)計(jì)上和使用都比較麻煩，但相對而言節(jié)省硬件資源。要做一件產(chǎn)口雖然要考慮到成本和使用的方便，同時也為了節(jié)省時間和對硬件資源的維護(hù)。因此,我們采用第一種方案，這樣控制起來比較簡單和方便。６.２電路設(shè)計(jì)和分析本設(shè)計(jì)采用４×４的矩陣鍵盤，它是每個按鍵按行列式的形式排列，每一行４個鍵共用一根I/O口線，每一列4個鍵也共用一根I/O口線，其電路圖如圖6—1所示。圖6—１４＊４按鍵電路圖這樣就達(dá)到了減少Ｉ/O口線的效果，但編程時需要來回掃描。矩陣鍵盤的編程方法采用線反轉(zhuǎn)法，其基本思想如下：１、判斷是否有鍵按下:如果都沒鍵按下,則列線上輸出都是高電平；如果有鍵按下，則列線上肯定會輸出低電平。單片機(jī)只要檢測到列線上不全為高電平，則說明有鍵按下。2、去抖動：由于在按下某個鍵時，被按鍵的彈簧片總會有輕微的抖動，且這種抖動常常會持續(xù)10mｓ左右，為了避免單片機(jī)誤判，就在程序中加入延時程序即消抖后，再進(jìn)行下一步的行掃描讀取坐標(biāo)。３、按鍵坐標(biāo)讀?。狠喠鞯貙γ恳粭l行線輸入低電平，其余的為高電平，然后單片機(jī)再讀取列線上的輸出值，如果輸出值都為高，表示按鍵不在這一行上，再進(jìn)行下一行的掃描.遇到輸出值不全為高時,計(jì)下此刻的行值和列值輸出值。再繼續(xù)掃描完全部行線，因?yàn)橛锌赡馨l(fā)現(xiàn)竄鍵的情況,通常確定最后被放開的按鍵為真正的按鍵。4、求鍵值;讀出了按鍵的行值和列值后，就用（行號×4＋列號）這一公式計(jì)算該鍵的鍵值。6．３鍵盤模塊的軟件設(shè)計(jì)按鍵的控制是使用單片機(jī)的定時器T0對按鍵進(jìn)行５０ｍｓ的定時掃描控制。如果有按鍵按下就進(jìn)入相應(yīng)的模塊程序.其主體程序［6］如下: P０＝０xｆ0;?if((P0＆0ｘf0）！=０xf０） ｛ ?P0＝０xｆe； sｗｉｔｃｈ(P0＆0ｘf０)? {? ?caｓe0ｘe0：whilｅ（（Ｐ0＆０xf0）！=0xf0)；return（1）； ?ｃaｓｅ0xd0:whiｌe（(Ｐ0＆0ｘf０）！=0xf０)；reｔuｒn（４)； ?ｃase０xb0：ｗhｉｌe（（Ｐ０＆0ｘf0）!=０xｆ０）;returｎ(7）;?? case0ｘ70:whｉlｅ（(Ｐ０＆０xf０)!=0xｆ0）;rｅｔｕｒn(’?！? ?defaｕlｔ：break;? }?}我們用的是單片機(jī)的P0口，再外接4個4．７Ｋ的上拉電阻,因?yàn)镻0口硬件里沒有接上拉電阻,為了保證單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,即使用別的ＩＯ口也要用要上接上拉電阻,因?yàn)閱纹瑱C(jī)的IO口如果直接外接會有電流流過單片機(jī)會使單片機(jī)上的電流過大，影響單片機(jī)的壽命.7、報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)為了使設(shè)計(jì)更加全面，我們設(shè)計(jì)了照明報(bào)警模塊。在該系統(tǒng)運(yùn)行中，當(dāng)我們第一次按下控制燈的按鈕后，燈不工作，燈為熄滅狀態(tài);當(dāng)?shù)诙伟聪麓随I時,燈開始正常工作，這時燈可以作為照明燈使用；當(dāng)?shù)谌伟聪聲r,燈開始閃爍，發(fā)出警示信號。其軟件設(shè)計(jì)已融合在按鍵控制程序中,在此不給出單獨(dú)的程序。8、總結(jié)在剛調(diào)試硬件之初，我們犯了兩個不該(但也是最重要的)出現(xiàn)的錯誤,一個是忘了把單片機(jī)的EA端口上拉到高電平，這樣使得單片機(jī)無法正常的工作。另一個就是在做復(fù)位電路PROTEＬ板子的時候，把電源線和地線接反了,從而導(dǎo)致單片機(jī)的復(fù)位腳一直處于高電平的復(fù)位狀態(tài)。雖然是最基本的知識，但是做的時候卻把它遺漏了。由此看來心細(xì)是做任何事情必須具備的素質(zhì),當(dāng)然這也說明了理論與實(shí)踐必須結(jié)合在一起，僅僅學(xué)習(xí)理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在最小系統(tǒng)搭起來之后，我們就外接按鍵和LＣD1６0２，這部分還算是比較成功的。一次性完成，而且LCD顯示的效果還不錯。這是我們做這個設(shè)計(jì)最順利的一部分。在之后的AD和DA調(diào)試時還是走了不少的彎路，由于沒能夠把硬件的電機(jī)和氣壓傳感器買回來，在最初的硬件調(diào)試只能是用電位器和LＥD