智能儀表硬件電路設(shè)計

智能化儀器課程設(shè)計 硬件電路設(shè)計

一、智能計時溫濕度計硬件1、實時時鐘芯片DS12887 1.1引腳

AD0～AD7：地址／數(shù)據(jù)分時復(fù)用線。MOT:總線類型選擇。接高電平，選擇摩托羅拉時序，接低電平， 選擇英特爾時序。AS: 地址選通信號。下降沿將地址鎖存在DS12887內(nèi)部以選通其 內(nèi)部RAMR/W:讀／寫控制信號。在英特爾時序下,R/W用做wr信號。 DS：數(shù)據(jù)選通信號。在英特爾時序下，DS用做讀RD信號。/RESET:復(fù)位輸人。要求復(fù)位時間應(yīng)大于200ms。/IRQ:中斷請求輸出信號。只要內(nèi)部所允許的中斷信號存在，它就保持在低電平上。 SQW：方波輸出信號。1.2控制寄存器與內(nèi)部RAM

1.2.1時間、日歷和報警數(shù)據(jù)位置分配

1.2.2寄存器AUIP：更新進行中狀態(tài)標(biāo)志。為1時，表示更新即將開始，為0時，時鐘信息可讀。DV2、DV1、DVO：芯片內(nèi)部振蕩器控制位。RS3、RS2、RS1、RSO：周期中斷可編程方波輸出速率選擇位。

1.2.3寄存器BSET位：芯片工作控制位。該位為1時，芯片停止工作，此時可對芯片進行初始化；該位為0時，芯片處于工作狀態(tài)，每秒產(chǎn)生一個更新中斷。PIE、AIE、UIE位：這三位分別是周期中斷、報警中斷、更新中斷的允許控制位。當(dāng)各位寫1時，將允許芯片發(fā)出相應(yīng)的中斷。SQWE位：方波輸出允許位。DM位：時標(biāo)寄存器用十進制BCD碼格式或用二進制碼格式的選擇位。DM為1時，表示二進制碼；DM為0時，表示十進制BCD碼。24/12位：該位用來選擇是24小時進制還是12小時進制。24/12位為1時，表示24小時進制工作模式； DSE位：夏令時選擇位。DSE位為1時，表示夏時制有效。1.2.4寄存器C IRQF位：中斷申請標(biāo)志位。其邏輯表達式為：IRQF=(PF·PIE)+(AF·AIE)+(UF·UIE)。當(dāng)IRQF位變?yōu)?時，腳變低，從而引發(fā)中斷申請。 PF、AF、UF位：這三位分別是周期中斷、報警中斷、更新結(jié)束中斷標(biāo)志位。只要滿足中斷條件，相應(yīng)的中斷標(biāo)志位將置1。1.2.5寄存器D

VRT位：內(nèi)部數(shù)據(jù)有效指示位。該位的讀出值應(yīng)為1；一旦讀出值為0，則指示內(nèi)部鋰電池電力不足，此時無法保證其內(nèi)部數(shù)據(jù)的正確性。讀該寄存器后，該位將自動置1。

1.2.6DS12887的初始化方法 1、應(yīng)禁止芯片內(nèi)部的更新周期操作，先將DS12887狀態(tài)寄存器B中的SET位置“1”。 2、初始化00H～09H時標(biāo)參數(shù)寄存器和狀態(tài)寄存器A。 3、通過讀狀態(tài)寄存器C，清除寄存器C中的周期中斷標(biāo)志位PF、報警中斷標(biāo)志位AF、更新周期結(jié)束中斷標(biāo)志位UF。 4、讀寄存器D中的VRT位，讀狀態(tài)寄存器后，VRT位將自動置“1”。 5、狀態(tài)寄存器B中的SET位清“0”芯片開始計時工作。2、顯示電路 2.1串行口工作模式

工作方式0的波特率=fosc/123、按鍵電路

LED顯示過程中，數(shù)碼管的位選信號選通后，判斷是否有鍵按下。兩種方式判斷： 3.1外部中斷1 3.2查詢方式P3.3電平。4、溫度采樣電路 4.1NE555電路內(nèi)部原理4.2溫度檢測電路圖中因此原理圖中 Ra=10k,Rb=2.5k,C=0.1u而10K熱敏電阻與溫度對應(yīng)表如下：T(0C)01020253040R(k)27.2817.9612.09108.3135.828T(0C)5060R(k)4.1613.021二、通用智能儀表的硬件設(shè)計1、硬件組成框圖 該系統(tǒng)的硬件電路主要包含了89C51單片機、ICL7135四位半A/D轉(zhuǎn)換器、DS12887實時時鐘芯片、8個共陰LED數(shù)碼管顯示器和按鍵等。其硬件組成框圖如圖11-6所示。2、ICL7135工作原理

為了實現(xiàn)電壓測量功能，選用了A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135，該芯片集成了一個四位半的雙斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器，精度高、抗干擾能力強，能滿足一般測量的精度要求。器件在雙極性輸入的情況下，測量速度可達每秒3次以上，在單極性輸入的情況下，測量速度可達每秒25次左右，適用于一般的直流信號和慢速變化信號的測量。根據(jù)ICL7135的積分特性及其與BUSY信號之間的時序關(guān)系，利用89C51單片機的計數(shù)器，通過對BUSY信號高電平期間的時鐘脈沖進行計數(shù)的方法實現(xiàn)電壓測量，以簡化電路連接。3、DS12887簡介 在目前的大多數(shù)智能儀器設(shè)計中，往往需要記錄測量的日期和時間信息，以及自動完成設(shè)定時間的自動測量和控制等，這就要求在儀器中帶有實時時鐘。由于利用單片機直接編程實現(xiàn)實時時鐘，編程復(fù)雜而且還要考慮后備電源供電等問題，因此，選用自帶后備電池的實時日歷時鐘芯片是一個較好的選擇。DS12887是一個常用且方便與CPU接口的實時時鐘芯片，應(yīng)用它，可以自動實現(xiàn)時間和日期的處理，單片機只要利用DS12887的秒更新，每秒讀一次時鐘數(shù)據(jù)即可。4、顯示電路 設(shè)計中應(yīng)用了8個LED共陰數(shù)碼管作為輸出結(jié)果的顯示，利用兩個擴展I/O口，控制段碼和位碼輸出，實現(xiàn)靜態(tài)掃描顯示。5、按鍵電路 設(shè)置了4個按鍵，用于時間顯示、日期顯示和測量值顯示的切換，時間和日期的設(shè)置以及儀表常數(shù)的設(shè)定等。6、功能擴展 該儀器可以擴展用于測量多種不同的物理量，如溫度、壓力、稱重等?？梢岳冒存I設(shè)置被測物理量與輸出的被測電壓之間的函數(shù)關(guān)系，經(jīng)單片機運算處理后直接顯示被測量，進而擴展儀器的功能。7、硬件接口簡介

8個LED數(shù)碼管顯示器采用動態(tài)掃描顯示方式，段碼和位碼分別由一個擴展的輸出口控制，其中段碼口地址E1為0BFFFH，位碼口地址E2為0DFFFH。 四個按鍵直接連接到P1口，設(shè)計時可自