一種多功能數(shù)字碼表的設(shè)計

1、一種多功能數(shù)字碼表的設(shè)計【摘要】介紹一種多功能數(shù)字碼表的軟、硬件設(shè)計方法，它通過RS232接口可實現(xiàn)與主機的串行通訊，可對輸入數(shù)據(jù)進行各種運算、判斷、存儲、顯示，可設(shè)置所需的各種參數(shù)，并向主機發(fā)出各種控制命令，在電源斷電過程中，可自動保存各種參數(shù)，保證下次上電時數(shù)據(jù)的連續(xù)性。此碼表硬件結(jié)構(gòu)簡單、功能強。關(guān)鍵詞：微控制器，自動存儲，液晶顯示1引言在工業(yè)控制和自動測量領(lǐng)域，經(jīng)常希望對所測得的結(jié)果進行自動處理、存儲記錄，使其不受斷電【摘要】介紹一種多功能數(shù)字碼表的軟、硬件設(shè)計方法，它通過RS232接口可實現(xiàn)與主機的串行通訊，可對輸入數(shù)據(jù)進行各種運算、判斷、存儲、顯示，可設(shè)置所需的各種參數(shù)，并向主機發(fā)

2、出各種控制命令，在電源斷電過程中，可自動保存各種參數(shù)，保證下次上電時數(shù)據(jù)的連續(xù)性。此碼表硬件結(jié)構(gòu)簡單、功能強。關(guān)鍵詞：微控制器，自動存儲，液晶顯示1引言在工業(yè)控制和自動測量領(lǐng)域，經(jīng)常希望對所測得的結(jié)果進行自動處理、存儲記錄，使其不受斷電等影響，如用于記錄與顯示織布長度、故障指示等的紡織數(shù)控織機、用于記錄電、煤氣等的各種儀表、汽車計價器等。本文介紹一種為數(shù)控織機設(shè)計的碼表，它可通過RS232接口與控制主板進行數(shù)據(jù)通訊，能實時處理、顯示主機的開機時間、工作時間、工作效率、主機轉(zhuǎn)速，能實時統(tǒng)計并顯示故障次數(shù)、故障原因、織布布長，按設(shè)定落布布長輸出落布停車信號等。具體功能為：能方便地進行落布布長、緯密

3、、經(jīng)長、工作班次等的設(shè)定；能快速地完成米碼、碼米、英寸厘米、厘米英寸等的轉(zhuǎn)換；能方便地實現(xiàn)各班次工作時間、效率等的轉(zhuǎn)換、保存；能實時顯示、記錄織機開機時間、運轉(zhuǎn)時間、工作效率；能實時統(tǒng)計、顯示、記錄停車次數(shù)、停車原因，實時顯示主機轉(zhuǎn)速；能實時統(tǒng)計、記錄織機的織布長度，當(dāng)累計布長等于設(shè)定落布布長時，通過RS232接口發(fā)出落布停車信號。該碼表主要由AT89C52微處理器、X24C45串行SRAM、RS232轉(zhuǎn)換電路MAX202E、LCD顯示控制模塊MDLS16265B、鍵盤控制電路等構(gòu)成。2主要器件簡介21AT89C52簡介AT89C52是ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能8位微控制器，它內(nèi)部具有

4、8K字節(jié)的Flash存儲器、2568Bit RAM、32個可編程輸入輸出端口、3個16位定時計數(shù)器、8個中斷源、存儲器具有1000次可寫擦壽命、可編程串行輸入輸出端口、最高工作頻率24MHz。由于89C52內(nèi)部具有2K字節(jié)的Flash存儲器和256字節(jié)的RAM，這就使它無需其它外圍芯片，就可構(gòu)成一個獨立的小系統(tǒng)，從而被廣泛應(yīng)用于各種儀表。22X24C45簡介X24C45是XICOR公司生產(chǎn)的串行SRAM，其內(nèi)部包含256位的RAM和256位的EEPROM，且RAM和EEPROM陣列位對位重疊。X24C45上電時，數(shù)據(jù)可自動從EEPROM調(diào)到SRAM中，系統(tǒng)在正常工作時，數(shù)據(jù)存放在SRAM中，對

5、5V供電系統(tǒng)而言，當(dāng)電源電壓降到4043V時，數(shù)據(jù)開始自動從SRAM中保存到EEPROM中，當(dāng)電源電壓降到35V以下時，將不能繼續(xù)數(shù)據(jù)存儲操作；為了保證數(shù)據(jù)能夠可靠存入EEPROM，必需有5ms的存儲時間。X24C45為8腳DIPSOIC封裝，其中CE腳為片選輸入；SK腳為串行時鐘輸入；DI為數(shù)據(jù)輸入；DO為數(shù)據(jù)輸出；VCC為電源供電；VSS為接地；RECALL為調(diào)用輸入端，可以用單片機的一個輸入輸出口來控制；AS為漏極開路輸出端，它有效時表示VCC已降至自動存儲門限之下，它可和多個漏極開路AS輸出端線連接，并可用作微控制器中斷輸入或作低功率復(fù)位電路的輸入。X24C45內(nèi)部有一個8位的指令寄存

6、器，可通過DI輸入端對它進行訪問，數(shù)據(jù)在SK的上升沿由時鐘同步輸入，在整個數(shù)據(jù)操作期間，CE必須為高電平。對X24C45的操作包括寫指令、讀指令、用程序進行數(shù)據(jù)存儲和掉電數(shù)據(jù)自動存儲、上電數(shù)據(jù)自動調(diào)用與用程序進行數(shù)據(jù)調(diào)用。23MAX202E簡介MAX202E是MAXIM公司生產(chǎn)的RS232接口芯片，其最高數(shù)據(jù)傳送速率為120kbps，其各端口可承受的ESD電壓為15kV，其正常工作電壓為單一5V供電。24MDLS16265B模塊簡介MDLS16265B液晶顯示模塊由點陣LCD、控制電路HD44780、驅(qū)動電路等構(gòu)成，具有體輕、體薄、微功耗、功能豐富、通用性強、可與微處理器和微處理機直接接口的特

7、點。它可顯示二行57或511點陣字符；其內(nèi)存字符發(fā)生器ROM可顯示192種字符、數(shù)字、符號，并具有可自編點陣字符的字符發(fā)生器RAM；它可直接與4位或8位微處理器MPU接口；它具有豐富的指令功能，包括清屏、光標(biāo)的設(shè)置移位開關(guān)閃爍、顯示行數(shù)及字符規(guī)格的設(shè)置、數(shù)據(jù)讀寫、接口設(shè)置等。3硬件電路工作原理所設(shè)計的數(shù)字碼表電原理圖如圖1所示。它由微控制器、RS232接口電路、串行SRAM數(shù)據(jù)存儲電路、鍵盤與LCD顯示控制電路、電源變換電路等構(gòu)成。MAX202E及其外圍器件構(gòu)成RS232接口轉(zhuǎn)換電路，完成RS232信號與TTL信號電平互相轉(zhuǎn)換的功能。其一將主機輸入的RS232信號轉(zhuǎn)換為TTL信號，輸?shù)轿⒖刂破?/p>

8、的串行輸入端；其二將微控制器輸出的TTL信號轉(zhuǎn)換為RS232信號，輸出到主機。AT89C52微處理器的功能包括：作為定時器，產(chǎn)生實時時鐘信號，用于統(tǒng)計開機時間、實際正常運轉(zhuǎn)時間及工作效率；響應(yīng)串行中斷信號，實時處理來自主機的各種數(shù)據(jù)信號，實時統(tǒng)計主機運轉(zhuǎn)速度、轉(zhuǎn)速、織布長度、故障次數(shù)、故障部位等；實時響應(yīng)來自鍵盤的外部中斷信號，完成鍵盤操作功能，該碼表有6個開關(guān)，分別為模式、復(fù)位、，其中模式開關(guān)實現(xiàn)LCD顯示器顯示畫面的切換，復(fù)位開關(guān)實現(xiàn)功能復(fù)位，、開關(guān)實現(xiàn)光標(biāo)的左右移動，關(guān)實現(xiàn)參數(shù)的設(shè)置；輸出LCD顯示所需的數(shù)據(jù)；實現(xiàn)對LCD背景光顯示時間的控制，當(dāng)P10輸出高電平信號時，D2導(dǎo)通，LCD背

9、景光電路工作；實現(xiàn)對處理數(shù)據(jù)的存儲，當(dāng)電源電壓降到4043V期間，自動將數(shù)據(jù)保存到X24C45中的EEPROM中，在斷電時，D2、C12用來延遲電壓的跌落速度，以保證X24C45有足夠的數(shù)據(jù)存儲時間。74HC540用于實現(xiàn)LCD和鍵盤對P0口的共享，當(dāng)G信號為高電平時，P0口接收來自鍵盤的中斷響應(yīng)信號，暫停輸出LCD顯示所需的數(shù)據(jù)；當(dāng)G為低電平時，P0口停止對鍵盤的中斷響應(yīng)，輸出LCD顯示所需的數(shù)據(jù)。4軟件設(shè)計簡介為了完成該碼表的功能，所設(shè)計的軟件由定時子程序、串口中斷子程序、鍵盤中斷與功能切換子程序、參數(shù)設(shè)置子程序、數(shù)據(jù)處理和故障判斷與統(tǒng)計子程序、各種計算子程序、LCD顯示與數(shù)據(jù)傳送子程序、

10、微處理器將數(shù)據(jù)寫入X24C45的EEPROM與從X24C45的EEPROM中將數(shù)據(jù)讀出子程序等。其工作流程如圖2所示，下面簡要地予以介紹。接通電源后，X24C45自動將EEPROM中的數(shù)據(jù)傳送到對應(yīng)的SRAM中，微控制器完成初始化后，調(diào)用存儲在X24C45中上次斷電時的數(shù)據(jù)，并將其傳送到LCD顯示器，即恢復(fù)上次斷電時的記錄；然后，依次判斷是否有定時中斷、串行中斷、鍵盤中斷及電源斷電等。如果有定時中斷，則執(zhí)行定時中斷子程序，對主機開機時間、有效工作時間及工作效率進行計算，并更新LCD顯示內(nèi)容。當(dāng)有串行中斷時，執(zhí)行串行中斷子程序，接收并處理主機傳送來的各種數(shù)據(jù)，包括速度的判斷、織布長度的計算、故障部位的判斷與統(tǒng)計、是否到落布長度的判斷、如織布長度等于設(shè)置的落布長度則發(fā)出落布停車信號等。當(dāng)有鍵盤中斷時，程序調(diào)用鍵盤中斷子程序，完成顯示畫面的切換、參數(shù)的設(shè)置等功能。當(dāng)判斷有電源電壓跌落時，優(yōu)先執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲子程序，將有用的、需記錄保持的數(shù)據(jù)存儲到X24C45中的EEPROM。5結(jié)束語此數(shù)字碼表具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、成本低、軟件功能強、操作簡單、抗干擾能力強等優(yōu)點，現(xiàn)已批量生產(chǎn)。其工作電壓為12V，功耗小于02W，串行通訊數(shù)據(jù)的誤碼率小于106，LCD數(shù)