單片微控制系統(tǒng)在智能化儀表中的應(yīng)用

摘 要：介紹單片微型控制系統(tǒng)的主要模塊，通過(guò)一種數(shù)字式力測(cè)試儀的開(kāi)發(fā)，詳細(xì)介紹單片微控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及鍵盤顯示控制模塊的設(shè)計(jì)，并給出各接口的硬件連接圖以及主要芯片的性能參數(shù)和工作原理。該系統(tǒng)采用單片機(jī)C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程的方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)，并詳細(xì)介紹C語(yǔ)言調(diào)用匯編語(yǔ)言子程序的方法，實(shí)驗(yàn)表明該測(cè)試系統(tǒng)性能穩(wěn)定，靈敏度高。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹⒖刂葡到y(tǒng)；智能儀表；C51；匯編語(yǔ)言

中圖分類號(hào)：TP368 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004-373X(2008)06-045-02

Application of MCU Control System in Intellectualized Meter

SUN Xiangguang，CHENG Jibing，SHI Chengjiang

(Mechanical Engineering College，Liaoning Shihua University，F(xiàn)ushun，113001，China)

Abstract：This article introduces the chief component of MCU control system，with the design of one kind of force′ testing device this article also introduces the data acquisition，data processing and keyboard dispose parts particularly.Some parameter and operating principle of the chief slug is given by this article.The software of this system is designed by using C51 and assembler.Some program of the software is given.With the testing showing this system has a stable performance and a high sensitivity.

Keywords：single chip microcontroller system；intellectualized meter；C51

1 單片微控制系統(tǒng)的主要模塊

單片微控制系統(tǒng)是一種集數(shù)據(jù)的采集與處理、鍵盤、顯示以及控制信號(hào)的輸出為一體的微型控制系統(tǒng)。具有體積小、性價(jià)比高、穩(wěn)定可靠、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。一個(gè)典型的單片微控制系統(tǒng)由如圖1所示部分組成。

2 便攜式力測(cè)試儀的開(kāi)發(fā)

便攜式力測(cè)試儀體積小、攜帶方便，變送器受壓或受拉后將信號(hào)傳入該測(cè)試系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)有自動(dòng)校零及能夠存儲(chǔ)多組數(shù)據(jù)的功能。要實(shí)現(xiàn)該測(cè)試儀器的功能，需完成以下幾個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，如圖2所示。

2.1 鍵盤顯示接口的設(shè)計(jì)

該測(cè)試儀的鍵盤顯示接口采用專用芯片HD7279實(shí)現(xiàn)，使用該智能化芯片可以縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，減化電路和應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。HD7279A采用串行接口方式接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，采用動(dòng)態(tài)掃描的方式顯示數(shù)據(jù)，可直接驅(qū)動(dòng)8位LED數(shù)碼管及64鍵鍵盤，內(nèi)部含有譯碼器。該芯片控制指令十分豐富，能夠滿足多種LED顯示狀態(tài)的需要，典型的鍵盤顯示連接圖如圖3所示。串行數(shù)據(jù)從DATA引腳送入芯片，并由CLK端同步。當(dāng)片選信號(hào)變?yōu)榈碗娖胶螅珼ATA引腳上的數(shù)據(jù)在CLK引腳的上升沿被寫入HD7279的緩沖寄存器。KEY引腳用來(lái)檢測(cè)是否有鍵按下，當(dāng)有鍵按下時(shí)，KEY引腳自動(dòng)置低，如果此時(shí)接收到“讀鍵盤”指令，HD7279將自動(dòng)輸出按下鍵的代碼，代碼以10進(jìn)制表示，鍵號(hào)即為鍵盤代碼。鍵盤顯示模塊因?qū)崟r(shí)性要求不高，故采用C51語(yǔ)言編程，可移植性好，經(jīng)修改后可方便用于其他系統(tǒng)的鍵盤顯示處理模塊。

2.2 A/D轉(zhuǎn)換接口的設(shè)計(jì)

該測(cè)試儀為量具類儀器，所需測(cè)試精度較高，應(yīng)選用高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片ICL7135來(lái)實(shí)現(xiàn)該部分的設(shè)計(jì)。

2.2.1 ICL7135主要技術(shù)指標(biāo)

(1) 在6 MHz晶振下，ALE輸出穩(wěn)定的1 MHz頻率(不使用MOVX命令)，經(jīng)CD4040B芯片4分頻后，對(duì)ICL7135輸入250 kHz的穩(wěn)定頻率，此時(shí)ICL7135的轉(zhuǎn)換速率為每秒6.25次；

(2) 分辨率為 4位半，相當(dāng)于14位二進(jìn)制數(shù)，百分?jǐn)?shù)表示為1/(212-1)*100%=0.006%；

(3) 轉(zhuǎn)換精度為±1字；

(4) 轉(zhuǎn)換形式為雙積分形式。

2.2.2 ICL7135接口電路

ICL7135接口電路如圖4所示。

2.2.3 轉(zhuǎn)換過(guò)程及程序設(shè)計(jì)

ICL7135的BUSY信號(hào)接至單片機(jī)的(INT0)引腳上，并且將定時(shí)器T0的選通控制信號(hào)GATE置1。此時(shí)定時(shí)器T0是否工作將受BUSY信號(hào)的控制。當(dāng)ICL7135開(kāi)始工作時(shí)，ICL7135的BUSY信號(hào)自動(dòng)跳高，定時(shí)器T0開(kāi)始工作；當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后，BUSY信號(hào)自動(dòng)置低，在此時(shí)間內(nèi)定時(shí)器T0的TH0，TL0所記錄的數(shù)據(jù)與ICL7135的測(cè)試脈沖存在一定的比例關(guān)系。ICL7135在積分過(guò)程中的時(shí)間是固定的10001個(gè)時(shí)種脈沖，反積分過(guò)程的時(shí)間由測(cè)試的脈沖信號(hào)絕定，因此將TH0，TL0所記錄的數(shù)據(jù)減去10001個(gè)脈沖即為所需數(shù)值。對(duì)ICL7135轉(zhuǎn)換部分的程序設(shè)計(jì)，為了提高顯示的靈敏度，要求該部分的程序代碼最少，運(yùn)行最快，因此采用了C51語(yǔ)言與匯編語(yǔ)混合編程的方式，對(duì)于關(guān)鍵的轉(zhuǎn)換子程序部分采用匯編語(yǔ)言編寫，并將其改寫成可被C51語(yǔ)言調(diào)用的子函數(shù)形式，具體改寫方式如下：

(1) 匯編語(yǔ)言程序必須以C51的方法建立參數(shù)傳遞段和全局變量段，并向其他模塊公布局部數(shù)據(jù)段和局部數(shù)據(jù)位段的別名和全局變量名；

(2) 在C51語(yǔ)言程序中，必須將被調(diào)用的匯編子程序聲明為外部(extern)函數(shù)，將所引用的由匯編語(yǔ)言程序定義的全局變量聲明為外部變量；

(3) 建立項(xiàng)目工程文件，將上述可調(diào)用的匯編語(yǔ)言子程序以及調(diào)用匯編語(yǔ)言程序的C51高級(jí)語(yǔ)言程序都引入其中。進(jìn)行編譯、匯編和鏈接，即可生成可執(zhí)行文件“*.HEX”文件。匯編程序改寫部分如下：

NAME ICL7135；定義模塊名

?PR?_a_func?ICL7135 SEGMENT CODE；定義程序代碼段

?DT?_a_func?ICL7135 SEGMENT CODE OVERLAYABLE

?DT?ICL7135；定義全局?jǐn)?shù)據(jù)段段名

；定義公共符號(hào)

PUBLIC chai；全局變量chai

PUBLIC ?_a_func?BYTE；局部數(shù)據(jù)段段名

PUBLIC _a_func；函數(shù)名

RSEG ?DT?_a_func?ICL7135；可覆蓋局部數(shù)據(jù)段

?_a_func?BYTE：

RSEG ?RP?_a_func?ICL7135；程序代碼段

_a_func：；超始地址

3 結(jié) 語(yǔ)

應(yīng)用單片微控制系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)的力測(cè)試儀是一種便攜式的測(cè)試儀器，具有體積小、重量輕、測(cè)試結(jié)果精確、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。由于采用混合語(yǔ)言編程的方式設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件因此產(chǎn)生的目標(biāo)代碼小、運(yùn)行速度快。用該測(cè)試儀器在學(xué)校的壓力機(jī)上進(jìn)行實(shí)際測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠、重復(fù)性好、顯示敏捷、測(cè)試精度符合要求。

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作者簡(jiǎn)介

孫祥廣 男，1982年出生，遼寧瓦房店人，碩士。研究方向?yàn)榛C(jī)械。

程繼兵 男，1982年出生，遼寧鞍山人，碩士。研究方向?yàn)闄C(jī)械自動(dòng)化。

石成江 男，1962年出生，博士，教授。研究方向?yàn)闄C(jī)械自動(dòng)化。