基于ＳＳＴ８９Ｅ５６４ＲＤ的數字自動讀數儀

摘要：本文簡要介紹基于SST(silicon Storage Technology)公司大程序存儲容量的SST89E564RD單片機設計的數字自動讀數儀，給出了系統硬件、軟件的設計方法。實踐證明該系統性能穩定，抗干擾能力強，數據采集結果的分辨率高，具有較高的實用價值。

關鍵詞：SST89E564RD；AD轉換；AM29f040；液晶顯示；C51

引言

51系列單片機具有體積小、價格低、性能高、應用開發簡捷等優點，在工業控制、生產自動化、機械、電器、智能儀器儀表、信息家電、航空航天、通信導航、汽車電子等領域，都得到了日益廣泛的應用。SST89E564RD是SST公司出產的一款基于51內核結構的單片機。SST89E564RD最大的特點是具有在線調試和在線下載功能，為工程開發中的調試提供了最大的方便。該芯片中含有1K的RAM和64K＋8K的內置電可擦除程序存儲器ROM。其程序存儲器達到了51內核結構單片機尋址的最大范圍，能夠滿足大容量程序存儲的要求。

單片機SST89E564RD在5V電壓時可工作在0～40MHZ，具有三個16位的定時計數器，具有8個中斷源，4個優先級，具有可編程看門狗定時器(WDT)。商用級SST89E564RD可工作在0～70攝氏度，而工業級SST89E564RD則可工作在-40～＋85℃的溫度范圍內，可以極大的消減惡劣環境對它的影響。

由于SST89E564RD的上述特點，使得它可以很好的應用于測控領域。本文所介紹的DAM－l數字自動讀數儀主要應用于鉆孔傾斜度的測量，同時也可以應用于水利、石油勘探等使用環境惡劣的測量領域和一般測量環境下的測量。

數字自動讀數儀的主要性能指標為：

(1)系統的測量范圍：一2．0V～＋2．0V

(2)系統分辨率：0．1mV

(3)系統精度：lmV

(4)使用溫度：0＋50℃

(5)數據存儲容量：500KB

系統硬件設計

數字自動讀數儀要求可以采集兩路—2．0V～+2．0V模擬電壓信號和溫度信號，并將相應的數據進行簡單的處理、顯示、存儲在相應的存儲器中；系統實時檢測蓄電池電壓當。

電壓低于llV時系統自動報警；最終上位機通過串口讀出數據進行數據的后續處理。本系統的整個硬件結構如圖1所示，設計主要由采樣模塊、數據存儲模塊、液晶顯示模塊、按鍵模塊、串口模塊組成。

采樣模塊

由于需要采樣4路信號，因此增加了一個模擬多路轉換開關CD4051，選定采樣通道后，模擬信號通過模擬多路轉換開關經一個模擬低通濾波器進入AD轉換芯片ICL7135，ICL7135是一種4位半雙積分單片集成ADC芯片。其分辨率相當于14位二進制數；轉換精度高，轉換誤差為±1LSB；并能在單極性參考電壓下，對雙極性的輸入模擬電壓進行A／D轉換；芯片采用了自動較零技術，可保證零點在常溫下的長期穩定向；模擬輸入可以是差動信號，輸入阻抗極高。它與SST89E564RD的連接圖如圖2。

數據存儲模塊

數據存儲模塊有3部分組成：參數存儲部分用來存儲鉆井參數及傳感器參數由64Kb的E2PROMCS14WC64組成；數據暫存部分由256Kb的E2PROMCSI24WC256組成用來暫時存儲測量數據；數據保存由512KB的Flash芯片AM29f040來組成。下面主要介紹一下AM29f040。

Flash存儲器是一種可在線多次擦除的非易失性存儲器，即掉電后數據不會丟失。同時這種存儲器還具有體積小、功耗低等優點，是很多數據采集系統首選的存儲設備。AM29f040是AMD公司生產的Flash存儲器，它采用5V單電源供電的只讀存儲器，是一種電可擦除與重新編譯的器件。該器件由8個獨立的64KB的塊組成，其訪問速度可達到55～150ns。它具有自動的片內的狀態機控制編程和擦除器件、字節寫和區段擦除功能。AM29f040的內部結構框圖如圖3。A0～A18是地址線，其中A8～A1 8提供存儲區地址，行地址確定所在扇區；A0～A7選定某扇區的一個字節，扇區容量是256字節。DQ0-DQ7：數據輸入／輸出。在讀周期輸出數據；在寫周期接收數據。寫過程中寫入的數據被內部鎖存。CE：芯片使能，低電平時選中該器件。OE：輸出使能，低電平時打開數據輸出緩沖區，允許讀操作WE：輸入，寫使能，低電平時允許寫操作。Vcc為5V電源。Vss為地。工作方式有讀方式、待機方式、輸出禁止及算法選擇。

液晶顯示模塊

本設計選用了肇慶金鵬電產有限公司生產的OCM19264-2，它是一種圖形點陣液晶顯示器，主要由行驅動／列驅動器及192×64全點陣液晶顯示器組成。可完成圖形顯示，也可以顯示12×4個(16×16點陣)漢字。它的數據線與SST89E564RD的PO口連接，另接8條控制線進行控制。由于其背光開啟時的功耗比較大，因此設定如果2分鐘無任何操作背光自動關掉。

按鍵模塊

本設計中的按鍵模塊用ZLG7289B，它具有SPI串行接口功能，可同時驅動64個鍵的鍵盤矩陣，其同步時鐘輸入端和串行數據輸入／輸出端與P2口的P2．0、P2．1相接，片選端由74HCl38的一個輸出端連接。

系統軟件設計

C51語言是一種專門用于51系列單片機編程的C語言。C51繼承了標準C語言的絕大部分的特性，其基本的語法也相同，但其本身又在51系列單片機的特定硬件結構上由所擴展，如sbit、xbata、pdata等關鍵字就是專門針對51系列單片機的。C51的特點就是可以使程序員盡量少地對硬件進行操作。與匯編語言相比，它在功能上，結構性、可讀性、可維護性上具有明顯的優勢，寄存器分配和尋址方式由編譯器進行管理，編程時不必考慮存儲器的尋址和數據類型等細節；指定操作的變量選擇組合提高了程序的可讀性；可使用與人的思維更相近的關鍵字和操作函數；與使用匯編語言編程相比，程序的開發和調試時間大大縮短；通過C語言可實現模塊化編程技術，從而可將已編制好的程序加入到新程序中。基于C51的以上優點，本設計的軟件由C51編寫，從而實現了系統程序的模塊化，分層次布局，使程序易于維護和擴充。系統的主程序流程圖如圖4所示。

結語

采用SST89E564RD單片機設計的DAM－1數字自動讀數儀，性能可靠，采用C51編寫程序使軟件可讀性強，易于維護。Flash存儲器AM29f040B較好滿足了系統大數據量存儲的要求，并經過實驗驗證，本儀器達到了所要求的測量精度，達到了設計要求。

參考文獻

1．趙亮，侯國銳，‘單片機C語言編程與實例’，人民郵電出版社，2003

2．王建校，‘51系列單片機及C51程序設計’，科學出版社，2002