畢業(yè)設(shè)計(jì)----多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（含外文翻譯）

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p>　　題 目 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　專業(yè)班級 自動(dòng)

2、化一班 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　學(xué) 院 電信學(xué)院 </p><p>　　答辯日期 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　在工業(yè)現(xiàn)場中需要對大

3、量諸如溫度、壓力、濕度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，所以需本文設(shè)計(jì)一款多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對各種參數(shù)實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測，以滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。</p><p>　　本次課題設(shè)計(jì)了一個(gè)以AT89S52單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要完成對于溫度、濕度、氣壓模擬量、風(fēng)速開關(guān)量、風(fēng)向開關(guān)量、雨量開關(guān)量的監(jiān)測，對于超過監(jiān)測設(shè)定值的參數(shù)進(jìn)行聲光報(bào)警。</p><p>　　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A

4、DC0809，系統(tǒng)擴(kuò)展模塊8255。監(jiān)測儀的人機(jī)交互通過3X3矩陣小鍵盤實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整機(jī)復(fù)位和相應(yīng)的監(jiān)測量限值設(shè)定（上下限）控制，顯示部分由LCD構(gòu)成，完成每個(gè)監(jiān)測值的顯示。軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)以使程序結(jié)構(gòu)清晰，修改簡單，可讀性強(qiáng)。整個(gè)軟件可分為如下的模塊，即顯示模塊、鍵盤處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊和主程序模塊等。</p><p>　　關(guān)鍵字：數(shù)據(jù)采集; AT89S52; ADC0809&

5、lt;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　There are many parameters such as temperatures, pressure, humidity and so on in the industrial field. It is important to gather and process all kind

6、s of the parameters of the real-time monitoring. It is necessary to develop a multichannel data acquisition system to meet the needs of application in the industrial field. </p><p>　　This topic design a AT89

7、S52 SCM as the core of data acquisition system, mainly for temperature analogue, complete the humidity, air pressure is an analog simulation switch quantity, wind direction, wind speed switch quantity, the amount of rain

8、fall switch monitoring, for more than monitoring the parameters of sound and light alarm set value.</p><p>　　Hardware is based on single chip microcomputer as the core, including A/D conversion module ADC080

9、9 module, the system expansion module-8255.Monitor the human-computer interaction through the 3×3 matrix small keyboard realization, can realize the system reset and the corresponding monitoring quantity limits set(

10、upper)control, in part by the LCD display form, complete each monitoring of the values of the display. They software of the modular design to make the program structure is clear, simple m</p><p>　　Key words:

11、 data collection; ADC0809; AT89S52 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 研究背景及其目的</p><p>　　我國目前中小容量機(jī)組(200MW及以下)在火電廠中占相當(dāng)大的比例，這些

12、機(jī)組的監(jiān)控模式為模擬控制系統(tǒng)加以常規(guī)儀表為主的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這種監(jiān)控模式存在著檢修維護(hù)工作量大、沒有可靠的歷史記錄等缺點(diǎn)。而且常規(guī)模擬儀表也進(jìn)入老化淘汰期，設(shè)備可靠性明顯降低，某些儀表的備品備件也得不到保障，因此中小型機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)改造工作已勢在必行。結(jié)合我國國情，借鑒國內(nèi)類似系統(tǒng)的研制經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的FDC-Ⅱ型分布式發(fā)電廠運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，既可用于中小機(jī)組技術(shù)改造，又可應(yīng)用于變電站、供電局等電力生產(chǎn)、管理部門。該系

13、統(tǒng)目前已在山東省某150MW火力發(fā)電廠投入實(shí)際運(yùn)行?！?lt;/p><p>　　目前我國國產(chǎn)機(jī)組熱控裝置的質(zhì)量和主輔機(jī)的可控性不盡人意，設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行水平等都存在一些問題，針對這一現(xiàn)狀設(shè)計(jì)了FDC-Ⅱ型分布式發(fā)電廠運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)。它是只有監(jiān)視功能而沒有控制功能的計(jì)算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)——DAS。 </p><p>　　該系統(tǒng)可以采集的發(fā)電廠運(yùn)行數(shù)據(jù)包括電氣參數(shù)和非電氣參數(shù)

14、兩類。其中電氣參數(shù)主要有電流、電壓、功率、頻率等模擬量，斷路器狀態(tài)、隔離開關(guān)位置、繼電保護(hù)動(dòng)作信號等開關(guān)量以及表示電度的脈沖量等。而非電氣參數(shù)種類較多，既可以是采集火力發(fā)電廠中的各種溫度、壓力、流量等熱工信號，也可有水電廠中的水位、流速、流量等水工信號，還可以采集諸如絕緣介質(zhì)狀態(tài)、氣象環(huán)境等其它信號。 </p><p>　　該系統(tǒng)還包括用VC++開發(fā)的后臺處理軟件，主要有數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫處理、實(shí)時(shí)監(jiān)視、異常處理、

15、統(tǒng)計(jì)計(jì)算及報(bào)表、性能分析及運(yùn)行指導(dǎo)等功能。由此可見，近年來數(shù)據(jù)采集及其應(yīng)用受到了人們越來越廣泛的關(guān)注，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也有了迅速的發(fā)展，它可以廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域。</p><p><b>　　1.2技術(shù)發(fā)展歷史</b></p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于20世紀(jì)50年代，1956年美國首先研究了用在軍事上的測試系統(tǒng)，目標(biāo)是測試中不依靠相關(guān)的測試文件，由非成熟人員進(jìn)行

16、操作，并且測試任務(wù)是由測試設(shè)備高速自動(dòng)控制完成的。由于該種數(shù)據(jù)采集測試系統(tǒng)具有高速性和一定的靈活性，可以滿足眾多傳統(tǒng)方法不能完成的數(shù)據(jù)采集和測試任務(wù)，因而得到了初步的認(rèn)可。大概在60年代后期，國內(nèi)外就有成套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和系統(tǒng)多屬于專用的系統(tǒng)。</p><p>　　20世紀(jì)70年代后期，隨著微型機(jī)的發(fā)展，誕生了采集器、儀表同計(jì)算機(jī)溶為一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能優(yōu)良，超過了傳統(tǒng)的自動(dòng)檢測儀表和專

17、用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因而獲得了驚人的發(fā)展。從70年代起，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展過程中逐漸分為兩類，一類是實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一類是工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。</p><p>　　20世紀(jì)80年代隨著計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到了很大的發(fā)展，開始出現(xiàn)了通用的數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)測試系統(tǒng)。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有兩類，一類以儀表儀器和采集器、通用接口總線和計(jì)算機(jī)組成。這類系統(tǒng)主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場也有一定的應(yīng)用。第二類

18、以數(shù)據(jù)采集卡、標(biāo)準(zhǔn)總線和計(jì)算機(jī)構(gòu)成，這一類在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用較多。20世紀(jì)80年代后期，數(shù)據(jù)采集發(fā)生了很大的變化，工業(yè)計(jì)算機(jī)、單片機(jī)和大規(guī)模集成電路的組合，用軟件管理，是系統(tǒng)的成本減低，體積變小，功能成倍增加，數(shù)據(jù)處理能力大大加強(qiáng)。</p><p>　　20世紀(jì)90年代至今，在國際上技術(shù)先進(jìn)的國家，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已成功的運(yùn)用到軍事、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域。由于集成電路制造技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠

19、的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）。數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專門的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的應(yīng)用要求，通過簡單的增加和更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可擴(kuò)展或修改系統(tǒng)，迅速組成一個(gè)新的系統(tǒng)。</p><p>　　盡管現(xiàn)在以微機(jī)為核心的可編程數(shù)據(jù)采集與處理采集技術(shù)的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展，而且組成一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡，把它插在微機(jī)的擴(kuò)展槽內(nèi)并輔以應(yīng)用軟

20、件，就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，但這并不會對基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生影響。相較于數(shù)據(jù)采集板卡成本和功能的限制，單片機(jī)具多功能、高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格等優(yōu)點(diǎn)，而雙單片機(jī)又具有精度較高、轉(zhuǎn)換速度快、能夠?qū)Χ帱c(diǎn)同時(shí)進(jìn)行采集，因此能夠開發(fā)出能滿足實(shí)際應(yīng)用要求的、電路結(jié)構(gòu)簡單的、可靠性高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這就使得以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。新的數(shù)據(jù)采集器將在以下幾個(gè)方面取得突破：</p>

21、<p>　　1.最大點(diǎn)數(shù)300點(diǎn)以上，采集速度為600點(diǎn)/秒。</p><p>　　2.具有萬能輸入功能，熱電偶、熱電偶、接點(diǎn)信號、電壓、電流等均可任意設(shè)定。</p><p>　　3.利用對話式窗口操作，具有豐富的顯示功能。</p><p>　　4.有磁盤等存儲媒體存儲數(shù)據(jù)，也可以通過網(wǎng)絡(luò)接口向網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。</p><p>　　

22、5.有豐富的軟件功能，如數(shù)字顯示、模擬幾率、棒圖顯示、運(yùn)算、累積流量計(jì)算等。</p><p>　　6.通道間隔離，抗干擾能力強(qiáng)，能在惡劣的環(huán)境下工作。</p><p>　　1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　數(shù)據(jù)采集技術(shù)是一種流行且實(shí)用的電子技術(shù)。它廣泛應(yīng)用于信號檢測、信號處理、儀器儀表等領(lǐng)域。近年來，隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)采集技術(shù)也呈現(xiàn)出速度更快、

23、通道更多、數(shù)據(jù)量更大的發(fā)展趨勢。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集是為了對溫度、壓力、流量、速度、位移、光強(qiáng)度、聲音等物理量進(jìn)行在線測量和控制，通過傳感器把上述數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量得電信號（即模擬電信號），然后將模擬電信號經(jīng)過處理并轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識別的數(shù)字量，送進(jìn)計(jì)算機(jī)處理、存儲、傳輸和顯示。數(shù)據(jù)采集技術(shù)在自動(dòng)測試、自動(dòng)控制、通信、信號處理等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。例如數(shù)據(jù)遙測系統(tǒng)、脈沖編碼和調(diào)制通信、自動(dòng)測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采

24、樣控制系統(tǒng)、瞬態(tài)數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)、視頻信號處理系統(tǒng)等等。</p><p>　　國外：由美國PASCO公司生產(chǎn)的“科學(xué)工作室”是將數(shù)據(jù)采集應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)的嶄新系統(tǒng)，它由3部分組成： （1）傳感器：利用先進(jìn)的傳感技術(shù)可實(shí)時(shí)采集技術(shù)可實(shí)時(shí)采集物理實(shí)驗(yàn)中各物理量的數(shù)據(jù)； （2）計(jì)算機(jī)接口：將來自傳感器的數(shù)據(jù)信號輸入計(jì)算機(jī)，采樣速率最高為25萬次/S； （3）軟件：中文及英文的應(yīng)用軟件。</p><p>

25、;　　受需求牽引，新一代機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為滿足飛行實(shí)驗(yàn)應(yīng)用也在快速地發(fā)展。如愛爾蘭ACRA公司2000年研發(fā)推出的新一代KAM500機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)到了2006年。本系統(tǒng)采用16位（A/D）模擬數(shù)字變換，總采樣率達(dá)500K/S,同步時(shí)間為+/-250ns，可以利用方式組成高達(dá)1000通道的大容量的分布式采集系統(tǒng)。</p><p>　　國內(nèi)：由于數(shù)據(jù)采集技術(shù)不斷發(fā)展，市場上出現(xiàn)了各種新型的數(shù)據(jù)采集器。例如北京凱文斯

26、系統(tǒng)集成有限責(zé)任公司E16系列EPP并口寬動(dòng)態(tài)范圍的高精度數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)通道可以達(dá)到16個(gè)（單端），可編程增益為1、2、4、8倍，分辨率為16位，采樣最高頻率決定于微機(jī)的CPU及處理速度，一般為60-80KHz。北京測振儀器廠研制的HZ-9609數(shù)據(jù)采集器/振動(dòng)分析儀，它采用中文顯示，直觀醒目，操作簡單方便；采用先進(jìn)的微電腦技術(shù)，工作可靠；采用高性能電池，體積小，重量輕，便于現(xiàn)場使用，采用頻譜分析技術(shù)和故障診斷的得力助手，是進(jìn)行數(shù)據(jù)采

27、集，完成設(shè)備狀態(tài)分析和故障診斷的得力助手;它可以與微機(jī)通訊，簡歷設(shè)備狀態(tài)分析和故障診斷進(jìn)行更精細(xì)的狀態(tài)分析；采用壓電加速度傳感器，可測量振動(dòng)信號的加速度，速度和位移，還可測量電壓信號和轉(zhuǎn)速信號，采樣頻率為1Hz-10KHz。北京眾人精密測控技術(shù)公司的產(chǎn)品是F-5000系列筆記本專用數(shù)據(jù)采集控制器，具有程控增益（1,2,4,8），通紅道擴(kuò)展，0.2%的精度等特點(diǎn)，但分辨率不超過12位（市場價(jià)格為7000RMB）。</p>&

28、lt;p>　　總之，經(jīng)過對國內(nèi)外現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品的性能、價(jià)格、功能的了解，總結(jié)概況如下：</p><p>　?。?）國外的數(shù)據(jù)器精度高、采樣速度快、功能較全、價(jià)格昂貴。</p><p>　?。?）體積較快，操作復(fù)雜，或者需配筆記本電腦。</p><p>　?。?）采用LCD顯示和鍵盤輸入功能，帶打印功能。</p><p>　?。?）采樣

29、頻率和采樣精度兩者不能很好的統(tǒng)一。</p><p>　?。?）前端可編程增益控制范圍較?。ㄒ话阍?6倍以下）。</p><p>　?。?）國內(nèi)數(shù)據(jù)采集器的采樣精度較低，一般為0.2%。</p><p>　　1.3 主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　本系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的的主要技術(shù)指標(biāo)有以下幾點(diǎn)：</p><p><b&g

30、t;　　1）各參數(shù)測量范圍</b></p><p>　　測量溫度：-55°～+150°</p><p>　　測量濕度：0～100％RH</p><p>　　測量氣壓：20KPa～1050KPa</p><p>　　測量雨量：≥0.1mm</p><p>　　測量風(fēng)速：0～60m/s<

31、;/p><p>　　測量風(fēng)向：0°～360°</p><p>　　2）各傳感器誤差范圍</p><p>　　溫度傳感器最大允許誤差：±0.5°（25°時(shí)）</p><p>　　濕度傳感器最大允許誤差：±3％（10～95％RH范圍）</p><p>　　氣壓傳感器最

32、大允許誤差：0.1％VFss</p><p>　　雨量傳感器最大允許誤差：降水強(qiáng)度在0.4mm/min條件下，±0.4mm（≤10mm）;±4％（＞10mm）</p><p>　　風(fēng)速傳感器最大允許誤差：±0.3m/s（風(fēng)速小于10m/s時(shí)）；±3m/s（風(fēng)速大于10m/s時(shí)）</p><p>　　風(fēng)向傳感器最大允許誤差：&#

33、177;3。° </p><p>　　3）實(shí)時(shí)采集周期可在1~9999分鐘內(nèi)可調(diào)，發(fā)送周期等于＝1次/2小時(shí)；</p><p>　　1.4 該課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是對溫度、濕度、氣壓、雨量、風(fēng)速風(fēng)向各數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測，對超出警戒線的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行報(bào)警。設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于各傳感器的合理搭配與使用，由于各類傳感器的輸出

34、信號各不相同，所以需要將各類信號進(jìn)行處理之后，才能通過AD轉(zhuǎn)換器將輸出信號傳送至單片機(jī)。鍵盤的作用在于上下翻動(dòng)查看上傳數(shù)據(jù)值，并對各傳感器輸出范圍的警戒值進(jìn)行預(yù)設(shè)，而報(bào)警器則用來對超出警戒值的信號進(jìn)行報(bào)警。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案及設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)</p><p>　　數(shù)據(jù)采集器一般包括前向通道（數(shù)據(jù)采集部分）和

35、后向接口（數(shù)據(jù)處理傳輸部分）兩部分，前者包括信號的濾波、放大、采樣、保持、轉(zhuǎn)換部分，后者包括微機(jī)及接口部分。用于非電量測量的數(shù)據(jù)采集就是將來自各種傳感器的大量信號實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的測量或匯集起來，送到微處理機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，或記錄存儲起來，以供將來的分析之用。點(diǎn)信號測量中的數(shù)據(jù)采集信號范圍大，這樣就對數(shù)據(jù)采集器提出了如下要求：</p><p>　　1.輸入信號范圍大；</p><p><b&g

36、t;　　2.采集速度快；</b></p><p><b>　　3.測量精度高；</b></p><p><b>　　4.扛干擾能力強(qiáng)；</b></p><p>　　5.信號通道一般較多。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)對A/D轉(zhuǎn)換通路個(gè)數(shù)、轉(zhuǎn)換速度的要求以及信號源速率等情況，采集器通道的通

37、道形式有所不同，有單通道和多通道以及低速與高速之分。在科研和生產(chǎn)的過程中，往往需要檢測各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的溫度、濕度、流量及壓力等物理參數(shù)。同時(shí)對檢測某一點(diǎn)的任意參數(shù)能進(jìn)行隨機(jī)查尋，將其在某一時(shí)間內(nèi)檢測到的數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換提取出來，以列表或曲線的形式顯示在界面上，以便進(jìn)行比較，做出決策，調(diào)整控制方案，提高產(chǎn)品合格率，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。所以數(shù)據(jù)采集器就需要多個(gè)采集通道?；趩纹瑱C(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集器基本構(gòu)成形式如圖2.1所示： </p>

38、<p>　　圖2-1多通道數(shù)據(jù)采集器的基本構(gòu)成</p><p>　　完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所需要的系統(tǒng)框圖如圖2.2所示：</p><p>　　圖2-2 系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　2.2 方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可采用以下幾種方案：處理器基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，處理器基于

39、MODBUS-RTU協(xié)議的PLC多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。</p><p><b>　　2.2.1 方案一</b></p><p>　　方案一采用單片機(jī)作為多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的處理器。</p><p>　　該系統(tǒng)利用溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器等實(shí)時(shí)采集各類數(shù)據(jù)，經(jīng)由8為模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，通過鍵盤對各類數(shù)據(jù)設(shè)定上限值，當(dāng)檢測有數(shù)

40、據(jù)超限時(shí)開始報(bào)警。該系統(tǒng)采用LCD實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示。</p><p><b>　　2.2.2方案二</b></p><p>　　方案二采用MODBUS-RTU協(xié)議的可編程控制器PLC作為多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的處理器，其系統(tǒng)框圖如下所示：</p><p>　　圖2-3 以PLC為處理器的系統(tǒng)框圖</p><p>　　系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備的

41、功能劃分為3個(gè)層次：數(shù)據(jù)采集層、PLC控制與顯示層、數(shù)</p><p><b>　　據(jù)傳輸層。</b></p><p>　　數(shù)據(jù)采集層涉及溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器，通過在PLC通信控制設(shè)備中嵌入式編程，實(shí)現(xiàn)對各傳感器的數(shù)據(jù)采集，傳感器等待PLC設(shè)備的數(shù)據(jù)垂詢命令并做出響應(yīng)。</p><p>　　PLC控制與顯示層涉及PLC控制設(shè)備AD

42、AM-5510E/TCP和顯示屏，ADAM-5510E/TCP通過ADAM-5510 Series Utility軟件平臺與工作主機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)嵌入式編程。采用串口1接口與顯示屏連接，通過ADAM輸入/輸出模塊和串口2控制各傳感器，采用RJ-45網(wǎng)絡(luò)口與上位機(jī)通信并存儲數(shù)據(jù)信息。</p><p>　　數(shù)據(jù)傳輸層通過RJ-45接口，采用UDP/IP通信協(xié)議，將PLC采集的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。<

43、;/p><p><b>　　2.3方案論證</b></p><p>　　方案一與方案二都是使用傳感器將壓力、溫度、濕度轉(zhuǎn)換成模擬電信號，將其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、計(jì)算，并同時(shí)顯示在顯示屏上；</p><p>　　方案一與方案二處理芯片不同：前者為單片機(jī)，后者為可編程控制器PLC。當(dāng)需要發(fā)送壓力、溫度和濕度信息時(shí)，單片機(jī)將采集數(shù)據(jù)通過ADC送至上位機(jī)，而可

44、編程控制器將數(shù)據(jù)通過固定的通信協(xié)議發(fā)送到監(jiān)控中心。方案一顯示使用的是LCD，鍵盤為3×3矩陣鍵盤；方案二人機(jī)交互采用的硬件為觸摸屏。</p><p>　　方案一中單片機(jī)集成度高，把中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲 器(ROM)、輸入/輸出端口(I/O)等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上，具有性能高、 速度快、體積小、價(jià)格低、應(yīng)用廣泛、通用性強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)。通過不同的程序

45、可實(shí)現(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，但其穩(wěn)定性和抗電磁干擾能力相較于PLC比較弱。</p><p>　　方案二中可編程控制器PLC抗干擾能力強(qiáng)，編程方便，可在現(xiàn)場修改程序，且PLC接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。但可編程控制器的價(jià)格高昂，在小型設(shè)備上應(yīng)用PLC控制器會由于成本過高，且各種不同生產(chǎn)商的控制器通信協(xié)議互不兼容，造成產(chǎn)品推廣性差。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)

46、考慮到產(chǎn)品的性價(jià)比、可實(shí)用性和推廣性，決定選擇方案一。原因有以下三點(diǎn)：</p><p>　　單片機(jī)比PLC價(jià)格低，同樣可以實(shí)現(xiàn)功能，故其性價(jià)比高。</p><p>　　單片機(jī)的通訊較之PLC方便很多。單片機(jī)的通訊方式及協(xié)議有很多種，選擇范圍廣，而PLC由于各種生產(chǎn)商的通訊協(xié)議互不兼容，給通訊造成了很大的障礙。</p><p>　　單片機(jī)比PLC更易于推廣。</

47、p><p>　　第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1單片機(jī)</b></p><p>　　單片機(jī)是一種集成的電路芯塊采用了超大規(guī)模技術(shù)把具有運(yùn)算能力（如算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微處理器（CPU）,隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），只讀程序存儲器（ROM），輸入輸出電路（I/O口），可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口（

48、SCI），顯示驅(qū)動(dòng)電路（LCD或LED驅(qū)動(dòng)電路），脈寬調(diào)制電路(PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單片機(jī)上，構(gòu)成一個(gè)最小然而很完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確快速的完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)?？偟亩詥纹瑱C(jī)的特點(diǎn)可以歸納為以下幾個(gè)方面：集成度高、存儲容量大、外部擴(kuò)展能力強(qiáng)、控制功能強(qiáng)、低電壓、低功耗、性能價(jià)格比高、可靠性高這幾個(gè)方面。</p><p>　　單片機(jī)按內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的寬

49、度，可分為4位、8位、16位及32位單片機(jī)。它們被應(yīng)用在不同領(lǐng)域里，8位單片機(jī)由于功能強(qiáng)大，被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)控制、智能接口、儀表儀器等各個(gè)領(lǐng)域。8位單片機(jī)在中、小規(guī)模應(yīng)用場合仍占主流地位，代表了單片機(jī)的發(fā)展方向，在單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。隨著移動(dòng)通訊、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等高科技產(chǎn)品進(jìn)入家庭，32位單片機(jī)應(yīng)用得到了長足發(fā)展?？v觀單片機(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢：</p><p><b&

50、gt;　　微型單片化</b></p><p><b>　　低功耗CMOS</b></p><p><b>　　3、與多品種共存</b></p><p>　　4、可靠性和應(yīng)用水平越來越高</p><p>　　單片機(jī)有著微處理器所不具備的功能，它可以獨(dú)立地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功

51、能這就是單片機(jī)的最大特點(diǎn)。然而單片機(jī)又不同于單板機(jī)，芯片在沒有開發(fā)前，它只是具備功能極強(qiáng)的超大規(guī)模集成電路，如果賦予它特定的程序，它便是一個(gè)最小的、完整的微機(jī)控制系統(tǒng)。它與單板機(jī)或個(gè)人電腦有著本質(zhì)的區(qū)別，單片機(jī)屬于芯片級應(yīng)用，需要用戶了解單片機(jī)芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的理論和技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，從而使芯片具備特定的智能。</p><p>　　3.1.1AT89S

52、52簡介</p><p>　　單片機(jī)是一種面向大規(guī)模的集成電路芯片，是微型計(jì)算機(jī)中的一個(gè)重要的分支。此系統(tǒng)是由CPU、隨即存取數(shù)據(jù)存儲器、只讀程序存儲器、輸入輸出電路（I/O口），還有可能包括定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口、顯示驅(qū)動(dòng)電路（LCD和LED驅(qū)動(dòng)電路）、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一個(gè)單塊芯片上，構(gòu)成了一個(gè)最小但完善的計(jì)算機(jī)任務(wù)。單片機(jī)要使用特定的組譯和編譯軟件編譯程序，在用keil

53、uvision2把程序下載到單片機(jī)內(nèi)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用的是AT89C528位單片機(jī)是MSC-51系列產(chǎn)品的升級版，是一個(gè)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Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。<

54、/p><p>　　它是由世界著名的半導(dǎo)體公司ATMEL在購買MSC-51設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)后，利用自身優(yōu)勢技術(shù)一一（高密度、非易失性存儲技術(shù)）閃存生產(chǎn)技術(shù)對就技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和擴(kuò)展，同時(shí)使用新的半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝，最終得到成型產(chǎn)品。與此同時(shí)，世界上其他的著名公司也通過基本片機(jī)。</p><p>　　AT89S52片內(nèi)集成25的51內(nèi)核，結(jié)合公司自身技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)生產(chǎn)，推廣一批如51F020等高性能單6字節(jié)程序運(yùn)行

55、空間、8K字節(jié)Flash存儲空間，支持最大64K外部存儲擴(kuò)展，根據(jù)不同的運(yùn)行速度和功耗的要求，時(shí)鐘頻率可以設(shè)置在0-33M之間。片內(nèi)資源有4組I/O控制端口、3個(gè)定時(shí)器、8個(gè)中斷、軟件設(shè)置低能耗模式、看門狗和斷電保護(hù)?？梢栽?V到5.5V寬電壓范圍內(nèi)正常工作。不斷發(fā)展的半導(dǎo)體工藝也讓該單片機(jī)的功耗不斷降低。同時(shí)，蓋墊片及支持計(jì)算機(jī)并口下載，簡單的數(shù)字芯片就可以支撐下載線，僅僅幾塊錢的價(jià)格讓該型號單片機(jī)暢銷10年不衰，其PIDP引腳圖如下

56、：</p><p>　　圖3-1 PDIP封裝的AT89S52引腳圖</p><p><b>　　1.主要功能特性</b></p><p>　　1）兼容MCS51指令系統(tǒng) </p><p>　　2）8k可反復(fù)擦寫(大于1000次）Flash ROM； </p><p>　　3）32個(gè)雙向I/O口；

57、 </p><p>　　4）256x8bit內(nèi)部RAM； </p><p>　　5）3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷； </p><p>　　6)時(shí)鐘頻率0-24MHz； </p><p>　　7)2個(gè)串行中斷，可編程UART串行通道； </p><p>　　8)2個(gè)外部中斷源，共8個(gè)中斷源； </p>

58、<p>　　9)2個(gè)讀寫中斷口線，3級加密位； </p><p>　　10)低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能； </p><p>　　11）有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 </p><p>　　2.引腳功能及管腳電壓</p><p>　　AT89S52為8 位通用微處理器，

59、采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對會聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。Vcc（40 腳）和

60、Vss（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義。 P0口</p><p>　　P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時(shí)，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(shí)，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不具有內(nèi)部上拉電阻。 </p><p>

61、;　　在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn) 時(shí)，需要外部上拉電阻。。 </p><p><b>　　P1口</b></p><p>　　P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用

62、時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 </p><p>　　此外，P1.0和P1.1分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。 </p><p><b>　　引腳號第二功能： </b></p><p>

63、;　　P1.0 T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 </p><p>　　P1.1 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） </p><p>　　P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用） </p><p>　　P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用） </p><p>　　P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用）</p

64、><p><b>　　P2口</b></p><p>　　P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)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

65、MOVX @DPTR） 時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。</p><p><b>　　P3口</b></p><p>　　P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/

66、O 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)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(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號。 </p><p>　　端口引腳 第二功能： </p><p>　　

67、P3.0 RXD(串行輸入口) </p><p>　　P3.1 TXD(串行輸出口) </p><p>　　P3.2 INTO(外中斷0) </p><p>　　P3.3 INT1(外中斷1) </p><p>　　P3.4 TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0) </p><p>　　P3.5 T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1) </p&

68、gt;<p>　　P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) </p><p>　　P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通) </p><p>　　此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號。 </p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 </p><p

69、>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，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(shí)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(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè)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

70、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(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。 </p><p>　　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(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)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。 </p><p>

71、　　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(shí)內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時(shí)，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。 </p><p>　　XTAL1：振蕩器反相放大

72、器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 </p><p>　　XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 </p><p><b>　　3.特殊功能寄存器</b></p><p>　　特殊功能寄存器（SFR）的地址空間映象如表3-1所示。并不是所有的地址都被定義了。片上沒有定義的地址是不能用的。讀這些地址，一般將得到一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)；寫入的數(shù)據(jù)將會無效。<

73、;/p><p>　　表3-1AT89S52特殊寄存器映像及復(fù)位值</p><p>　　用戶不應(yīng)該給這些未定義的地址寫入數(shù)據(jù)“1”。由于這些寄存器在將來可能被賦予新的功能，復(fù)位后，這些位都為“0”。 </p><p>　　定時(shí)器 2 寄存器：寄存器T2CON 和T2MOD 包含定時(shí)器2 的控制位和狀態(tài)位（如表2和表3所示），寄存器對RCAP2H和RCAP2L是定時(shí)器2的捕

74、捉/自動(dòng)重載寄存器。 </p><p>　　中斷寄存器：各中斷允許位在IE寄存器中，六個(gè)中斷源的兩個(gè)優(yōu)先級也可在IE中設(shè)置。 </p><p>　　T2CON 地址為0C8H 復(fù)位值：0000 0000B位可尋址</p><p>　　表3-2 T2CON：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2控制寄存器</p><p>　　雙數(shù)據(jù)指針寄存器：為了更有利于訪問內(nèi)部和

75、外部數(shù)據(jù)存儲器，系統(tǒng)提供了兩路16位數(shù)據(jù)指針寄存器：位于SFR中82H~83H的DP0和位于84H～85。特殊寄存器AUXR1中DPS=0 選擇DP0；DPS=1 選擇DP1。用戶應(yīng)該在訪問數(shù)據(jù)指針寄存器前先初始化DPS至合理的值。 </p><p>　　AUXR 地址：8EH 復(fù)位值：XXX00XX0B不可位尋址</p><p>　　表3-3 AUXR：輔助寄存器</p>

76、<p><b>　　預(yù)留擴(kuò)展用 </b></p><p>　　DISALE ALE使能標(biāo)志位 </p><p>　　DISALE 操作方式 </p><p>　　0 ALE 以1/6晶振頻率輸出信號 </p><p>　　1 ALE 只有在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時(shí)激活 </p><p

77、>　　DISRTO 復(fù)位輸出標(biāo)志位 </p><p><b>　　DISRTO </b></p><p>　　0 看門狗（WDT）定時(shí)結(jié)束，Reset 輸出高電平 </p><p>　　1 Reset 只有輸入 </p><p>　　WDIDLE 空閑模式下WDT 使能標(biāo)志位 </p><p&g

78、t;<b>　　WDIDLE </b></p><p>　　0 空閑模式下，WDT繼續(xù)計(jì)數(shù) </p><p>　　1 空閑模式下，WDT停止計(jì)數(shù) </p><p>　　掉電標(biāo)志位：掉電標(biāo)志位（POF）位于特殊寄存器PCON的第四位（PCON.4）。上電期間POF置“1”。POF可以軟件控制使用與否，但不受復(fù)位影響。 </p>&l

79、t;p>　　AUXR1 地址：A2H 復(fù)位值：XXXXXXX0B</p><p>　　表3-4 AUXR1：輔助寄存器1</p><p><b>　　預(yù)留擴(kuò)展用 </b></p><p>　　DPS 數(shù)據(jù)指針選擇位 </p><p><b>　　DPS </b></p><

80、p>　　0 選擇DPTR寄存器DP0L和DP0H </p><p>　　1 選擇DPTR寄存器DP1L和DP1H</p><p><b>　　4.存儲器結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　MCS-51器件有單獨(dú)的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器都可以64K尋址。 </p><p>　　程序存儲器：如

81、果EA引腳接地，程序讀取只從外部存儲器開始。 </p><p>　　對于 89S52，如果EA 接VCC，程序讀寫先從內(nèi)部存儲器（地址為0000H～1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為：2000H~FFFFH。 </p><p>　　數(shù)據(jù)存儲器：AT89S52 有256 字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器。高128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。也就是說高128字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理

82、上是分開的。 </p><p>　　當(dāng)一條指令訪問高于7FH 的地址時(shí)，尋址方式?jīng)Q定CPU 訪問高128 字節(jié)RAM 還是特殊功能寄存器空間。直接尋址方式訪問特殊功能寄存器（SFR）。 </p><p>　　例如，下面的直接尋址指令訪問0A0H（P2口）存儲單元MOV 0A0H , #data使用間接尋址方式訪問高128 字節(jié)RAM。例如，下面的間接尋址方式中，R0 內(nèi)容為0A0H，訪問的

83、是地址0A0H的寄存器，而不是P2口（它的地址也是0A0H）。 </p><p>　　MOV @R0 , #data堆棧操作也是間接尋址方式。因此，高128字節(jié)數(shù)據(jù)RAM也可用于堆?？臻g。</p><p><b>　　5．片上資源</b></p><p><b>　　看門狗定時(shí)器</b></p><p&

84、gt;　　WDT是一種需要軟件控制的復(fù)位方式。WDT 由13位計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器中的看門狗定時(shí)器復(fù)位存儲器（WDTRST）構(gòu)成。WDT 在默認(rèn)情況下無法工作；為了激活WDT，用戶必須往WDTRST 寄存器（地址：0A6H）中依次寫入01EH 和0E1H。當(dāng)WDT激活后，晶振工作，WDT在每個(gè)機(jī)器周期都會增加。WDT計(jì)時(shí)周期依賴于外部時(shí)鐘頻率。除了復(fù)位（硬件復(fù)位或WDT溢出復(fù)位），沒有辦法停止WDT工作。當(dāng)WDT溢出，它將驅(qū)動(dòng)RSR引

85、腳一個(gè)高電平輸出。 </p><p>　　WDT的使用為了激活WDT，用戶必須向WDTRST寄存器（地址為0A6H的SFR）依次寫入01EH和0E1H。當(dāng)WDT激活后，用戶必須向WDTRST寫入01EH和0E1H喂狗來避免WDT溢出。當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到8191（1FFFH）時(shí)，13 位計(jì)數(shù)器將會溢出，這將會復(fù)位器件。晶振正常工作、WDT激活后，每一個(gè)機(jī)器周期WDT 都會增加。為了復(fù)位WDT，用戶必須向WDTRST 寫入0

86、1EH 和0E1H（WDTRST 是只讀寄存器）。WDT 計(jì)數(shù)器不能讀或?qū)憽?</p><p>　　當(dāng)WDT 計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，將給RST 引腳產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖輸出，這個(gè)復(fù)位脈沖持續(xù)96個(gè)晶振周期（TOSC），其中TOSC=1/FOSC。為了很好地使用WDT，應(yīng)該在一定時(shí)間內(nèi)周期性寫入那部分代碼，以避免WDT復(fù)位。 </p><p>　　掉電和空閑方式下的 WDT在掉電模式下，晶振停止工作，這

87、意味這WDT也停止了工作。在這種方式下，用戶不必喂狗。有兩種方式可以離開掉電模式：硬件復(fù)位或通過一個(gè)激活的外部中斷。通過硬件復(fù)位退出掉電模式后，用戶就應(yīng)該給WDT 喂狗，就如同通常AT89S52 復(fù)位一樣。 </p><p>　　通過中斷退出掉電模式的情形有很大的不同。中斷應(yīng)持續(xù)拉低很長一段時(shí)間，使得晶振穩(wěn)定。當(dāng)中斷拉高后，執(zhí)行中斷服務(wù)程序。為了防止WDT在中斷保持低電平的時(shí)候復(fù)位器件，WDT 直到中斷拉低后才開

88、始工作。這就意味著WDT 應(yīng)該在中斷服務(wù)程序中復(fù)位。 </p><p>　　為了確保在離開掉電模式最初的幾個(gè)狀態(tài)WDT不被溢出，最好在進(jìn)入掉電模式前就復(fù)位WDT。 </p><p>　　在進(jìn)入待機(jī)模式前，特殊寄存器AUXR的WDIDLE位用來決定WDT是否繼續(xù)計(jì)數(shù)。 </p><p>　　默認(rèn)狀態(tài)下，在待機(jī)模式下，WDIDLE=0，WDT繼續(xù)計(jì)數(shù)。為了防止WDT在待

89、機(jī)模式下復(fù)位AT89S52，用戶應(yīng)該建立一個(gè)定時(shí)器，定時(shí)離開待機(jī)模式，喂狗，再重新進(jìn)入待機(jī)模式。 </p><p><b>　　UART</b></p><p>　　在AT89S52 中，UART 的操作與AT89C51 和AT89C52 一樣。為了獲得更深入的關(guān)于UART 的信息，選擇“Products”，然后選擇“8051-Architech Flash Micr

90、ocontroller”，再選擇“ProductOverview”即可。 </p><p>　　定時(shí)器 0 和定時(shí)器1</p><p>　　在AT89S52 中，定時(shí)器0 和定時(shí)器1 的操作與AT89C51 和AT89C52 一樣。為了獲得更深入的關(guān)于UART 的信息，選擇“Products”，然后選擇“8051-Architech Flash Microcontroller”，再選擇“P

91、roductOverview”即可。 </p><p><b>　　定時(shí)器 2</b></p><p>　　定時(shí)器2是一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，它既可以做定時(shí)器，又可以做事件計(jì)數(shù)器。其工作方式由特殊寄存器T2CON中的C/T2位選擇（如表2所示）。定時(shí)器2有三種工作模式： </p><p>　　捕捉方式、自動(dòng)重載（向下或向上計(jì)數(shù)）和波特率發(fā)生器。

92、如表3 所示，工作模式由T2CON中的相關(guān)位選擇。定時(shí)器2 有2 個(gè)8位寄存器：TH2和TL2。在定時(shí)工作方式中，每個(gè)機(jī)器周期，TL2 寄存器都會加1。由于一個(gè)機(jī)器周期由12 個(gè)晶振周期構(gòu)成，因此，計(jì)數(shù)頻率就是晶振頻率的1/12。</p><p>　　表3-5 定時(shí)器2工作模式</p><p>　　捕捉方式在捕捉模式下，通過T2CON中的EXEN2來選擇兩種方式。 </p>

93、<p>　　如果EXEN2=0，定時(shí)器2時(shí)一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，溢出時(shí)，對T2CON 的TF2標(biāo)志置位，TF2引起中斷。如果EXEN2=1，定時(shí)器2做相同的操作。除上述功能外，外部輸入T2EX引腳（P1.1）1至0的下跳變也會使得TH2和TL2中的值分別捕捉到RCAP2H和RCAP2L中。除此之外，T2EX 的跳變會引起T2CON 中的EXF2 置位。像TF2 一樣，T2EX 也會引起中斷。捕捉模式如圖5所示。在計(jì)數(shù)工作方式

94、下，寄存器在相關(guān)外部輸入角T2 發(fā)生1 至0 的下降沿時(shí)增加1。在這種方式下，每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣外部輸入。一個(gè)機(jī)器周期采樣到高電平，而下一個(gè)周期采樣到低電平，計(jì)數(shù)器將加1。在檢測到跳變的這個(gè)周期的S3P1 期間，新的計(jì)數(shù)值出現(xiàn)在寄存器中。因?yàn)樽R別1－0的跳變需要2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)晶振周期），所以，最大的計(jì)數(shù)頻率不高于晶振頻率的1/24。為了確保給定的電平在改變前采樣到一次，電平應(yīng)該至少在一個(gè)完整的機(jī)器周期內(nèi)保持不變。<

95、;/p><p>　　圖3-2 定時(shí)器的捕捉模式</p><p>　　自動(dòng)重載當(dāng)定時(shí)器2 工作于16 位自動(dòng)重載模式，可對其編程實(shí)現(xiàn)向上計(jì)數(shù)或向下計(jì)數(shù)。這一功能可以通過特殊寄存器T2MOD（見表4）中的DCEN（向下計(jì)數(shù)允許位）來實(shí)現(xiàn)。通過復(fù)位，DCEN 被置為0，因此，定時(shí)器2 默認(rèn)為向上計(jì)數(shù)。DCEN 設(shè)置后，定時(shí)器2就可以取決于T2EX向上、向下計(jì)數(shù)。 </p><p&

96、gt;　　如圖3-2 所示，DCEN=0 時(shí)，定時(shí)器2 自動(dòng)計(jì)數(shù)。通過T2CON 中的EXEN </p><p>　　2 位可以選擇兩種方式。如果EXEN2=0，定時(shí)器2計(jì)數(shù)，計(jì)到0FFFFH后置位TF2溢出標(biāo)志。計(jì)數(shù)溢出也使得定時(shí)器寄存器重新從RCAP2H 和RCAP2L 中加載16 位值。定時(shí)器工作于捕捉模式，RCAP2H和RCAP2L的值可以由軟件預(yù)設(shè)。如果EXEN2=1，計(jì)數(shù)溢出或在外部T2EX（P1.1

97、）引腳上的1到0的下跳變都會觸發(fā)16位重載。這個(gè)跳變也置位EXF2中斷標(biāo)志位。T2EX 上的一個(gè)邏輯0 使得定時(shí)器2 向下計(jì)數(shù)。當(dāng)TH2 和TL2 分別等于RCAP2H 和RCAP2L中的值的時(shí)候，計(jì)數(shù)器下溢。計(jì)數(shù)器下溢，置位TF2，并將0FFFFH加載到定時(shí)器存儲器中。置位DCEN，允許定時(shí)器2向上或向下計(jì)數(shù)。在這種模式下，T2EX引腳控制著計(jì)數(shù)的方向。T2EX上的一個(gè)邏輯1使得定時(shí)器2向上計(jì)數(shù)。定時(shí)器計(jì)到0FFFFH溢出，并置位TF

98、2。定時(shí)器的溢出也使得RCAP2H和RCAP2L中的16位值分別加載到定時(shí)器存儲器TH2和TL2中。 </p><p>　　圖3-3 定時(shí)器2重載模式（DCEN=0）</p><p>　　定時(shí)器2上溢或下溢，外部中斷標(biāo)志位EXF2 被鎖死。在這種工作模式下，EXF2不能觸發(fā)中斷。 </p><p>　　T2MOD 地址：0C9H 復(fù)位值：XXXXXX00B <

99、;/p><p>　　表3-6 T2MOD-定時(shí)器2控制寄存器</p><p><b>　　6.中斷源　　</b></p><p>　　AT89S52 有6個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷（INT0 和INT1），三個(gè)定時(shí)中斷（定時(shí)器0、1、2）和一個(gè)串行中斷。這些中斷如圖10所示每個(gè)中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器IE 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷

100、源有效或無效。IE還包括一個(gè)中斷允許總控制位EA，它能一次禁止所有中斷。 </p><p>　　如表3-8所示，IE.6位是不可用的。對于AT89S52，IE.5位也是不能用的。用戶軟件不應(yīng)給這些位寫1。它們?yōu)锳T89系列新產(chǎn)品預(yù)留。 </p><p>　　定時(shí)器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或邏輯觸發(fā)。程序進(jìn)入中斷服務(wù)后，這些標(biāo)志位都可以由硬件清0。實(shí)際上，中斷服務(wù)程序必

101、須判定是否是TF2 或EXF2激活中斷，標(biāo)志位也必須由軟件清0。 </p><p>　　定時(shí)器0和定時(shí)器1標(biāo)志位TF0 和TF1在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的S5P2被置位。它們的值一直到下一個(gè)周期被電路捕捉下來。然而，定時(shí)器2 的標(biāo)志位TF2 在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的S2P2被置位，同一個(gè)周期被電路捕捉下來。</p><p>　　表3-7 中斷允許控制寄存器（IE）</p><

102、p><b>　　3.1.2外圍電路</b></p><p><b>　　1.時(shí)鐘電路</b></p><p>　　AT89S52作為MCS-51的單片機(jī)的升級版，內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)振蕩電路和單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路一起構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘電路。根據(jù)硬件電路的不同，連

103、接方式可以分為內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。</p><p>　　內(nèi)部時(shí)鐘方式是在引腳XTAL1和XTAL2上跨接一個(gè)石英晶體和電容構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。晶體可以在1.2MHz～12MHz之間選擇，典型值為6MHz和12MHz。電容C1和C2可以在5～60pF之間選擇，這兩個(gè)電容的大小對振蕩頻率有微小的影響，可起頻率微調(diào)的作用。MCS-51單片機(jī)也可采用外部時(shí)鐘方式，XLAT2引腳接外部振蕩器，由它產(chǎn)生的外部時(shí)鐘脈沖

104、信號直接送至內(nèi)部時(shí)鐘電路，XTAL1端接地。在這種方式下一般要求外部時(shí)鐘信號為頻率低于12MHz的方波信號。</p><p><b>　　圖3-4 內(nèi)部時(shí)鐘</b></p><p><b>　　2.復(fù)位電路</b></p><p>　　單片機(jī)開始時(shí)都需要復(fù)位，復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，它可以使CPU及其他功能部件處于一個(gè)確

105、定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。</p><p>　　AT89S52單片機(jī)的復(fù)位信號從RST引腳輸入，為了保證復(fù)位成功，RST引腳必須保持足夠時(shí)間的高電平，以使振蕩器起振并持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間。當(dāng)復(fù)位信號有效時(shí)，單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)，此時(shí)其內(nèi)部寄存器復(fù)位的狀態(tài)如下表所示。</p><p>　　表3-8 AT89S52內(nèi)部寄存器復(fù)位的狀態(tài)</p><p>　　

106、在復(fù)位時(shí)，單片機(jī)的地址鎖存信號ALE和外部程序存儲器讀選通信號PSEN端被自動(dòng)設(shè)置為高電平，P0～P3口各引腳也均為高電平，處于輸入狀態(tài)。而內(nèi)部RAM中數(shù)據(jù)不受復(fù)位的影響，但在單片機(jī)接通電源時(shí)，RAM的內(nèi)容不變。</p><p>　　AT89S52單片機(jī)在開始工作時(shí)要求上電復(fù)位，斷電后要求復(fù)位，程序運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)也需要進(jìn)行復(fù)位操作，它通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位，是指單片機(jī)一上電就自動(dòng)進(jìn)入

107、復(fù)位狀態(tài)。這種方式是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。在開始通電的瞬間，+5V的電源，電阻R和電容C之間形容一個(gè)充電回路，在RST端出現(xiàn)正脈沖，從而使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。上電復(fù)位電路保持RST為高電平的時(shí)間，取決于電容的充電速率。</p><p>　　單片機(jī)系統(tǒng)除上電復(fù)位外，有時(shí)還要設(shè)置按鍵復(fù)位功能。在程序運(yùn)行時(shí)，通過復(fù)位按鍵控制CPU進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。該電路是在上電復(fù)位電路上外加了一個(gè)電阻按鍵。當(dāng)按鍵彈起時(shí)，相當(dāng)于一

108、個(gè)上電復(fù)位電路；當(dāng)按鍵壓下時(shí)，相當(dāng)于RST端通過電阻與+5V的電源相連，提供足夠?qū)挾鹊拈撝惦妷和瓿蓮?fù)位。</p><p>　　圖3-5 上電復(fù)位電路</p><p>　　3.3 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器</p><p>　　3.3.1 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器選型</p><p>　　在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備或過稱的有效控制，必須把現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備

109、的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)或生產(chǎn)過程的各種測試參數(shù)，如溫度、流量、壓力、液位、速度、成分等連續(xù)變化的物理量或開關(guān)量取出并轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可接受和識別的數(shù)字量輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。處理結(jié)果又必須轉(zhuǎn)換為電壓或電流，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的控制。</p><p>　　輸入/輸出信號一般有兩種類型：一種是隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量，稱為模擬信號；一種是只有開和關(guān)（或1和0）兩種狀態(tài)的量，稱為開關(guān)量。因此，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，輸入/輸出