基于单片机的数字电压表设计.doc

基于数字电压表单元硬件设计Based on digital voltmeter unit hardware design总 计： 26页表 格： 1个插 图： 8 幅基于数字电压表单元硬件设计基于数字电压表单元硬件设计摘要在现代检测技术中,常需用高精度数字电压表进行现场检测,将检测到的数据送入微计算机系统,完成计算、存储、控制和显示等功能。本文中数字电压表的控制系统采用AT89c51单片机,AD转换器采用ADC0809为主要硬件,实现数字电压表的硬件电路与软件设计。该系统的数字电压表电路简单,所用的元件较少,成本低,调节工作可实现自动化。还可以方便地进行8路AD转换量的测量,远程测量结果传送等功能。数字电压表可以测量05V的8路输入电压值,并在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。关键词单片机 数字电压表 A/D转换 Hardware Design ofMulti-user Identification Unit Based on the RF ICElectronic Information Engineering Major LI KEAbstract: In the modern examination technology, often needs the high accuracy digit voltmeter to carry on the scene examination, will examine the data sends in the micro computer system, completes functions and so on computation, memory, control and demonstration. In this article the digital voltmeters control system uses at89c51 monolithic integrated circuit, a/D switch uses ADC0809 is the main hardware, realizes the digital voltmeters hardware circuit and the software design. This systems digital voltmeter electric circuit is simple, uses the part are few, the cost is low, the adjustment work may be automated. May also carry on 8 group A/D transformation quantity conveniently the survey, functions and so on long-distance measurement result transmission. The digital voltmeter may survey 05V 8 group input voltage value, and demonstrates or the single-channel choice demonstration in turn on four LED nixietubesKey words: Monolithic integrated circuit digit voltmeter A/D transformation目 录1 引言 .11.1 研究的目的和意义11.2 发展历程11.2.1 数字化阶段11.2.2 高精度阶段1 1.2.3 智能化阶段 11.3 主要研究内容22 系统的总体设计 .22.1 系统功能32.2 系统主要技术指标32.3 系统的总体结构33数字电压表单元的硬件设计 .43.1 模/数转换ADC0809硬件设计43.1.1 主要性能指标53.1.2 ADC0809引脚功能图53.1.3 ADC0809接口电路的设计63.2 电源电路的设计83.3 看门狗电路的设计93.3.1 X5045芯片简介93.3.2 X5045的工作原理93.3.3 X5045看门狗电路的设计103.4数码管电路的设计113.4.1 8位数码管113.4.2 数码管数据显示12 3.5 RS232总线接口电路的设计123.5.1 RS23接口介绍12 3.5.2 RS232通信接口芯片的选取174 系统实现 .184.1 系统开发所需的硬件资源184.2 系统硬件调试184.3系统现场测试18致谢 .18参考文献 .19附录.19基于数字电压表单元硬件设计1 引言1.1研究的目的和意义数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，DVM的高速发展，使它已成为实现测量自动化、提高工作效率不可缺少的仪表，数字化是当前计量仪器发展的主要方向之一，而高准度的DC-DVC的出现，又使DVM进入了精密标准测量领域。这个课题的目的和意义在于使自己掌握对数字电压表的理解，自己动手设计数字电压表与仿真，它可以广泛的应用于电压测量外，通过各种变换器还可以测量其他电量和非电量，测量是一种认识过程，就是用实验的方法将被测量和被选用的相同参量进行比较，从而确定它的大小。DVM广泛应用于测量领域每期测量的准确度和可信度取决于它的主要性能和技术指标。所示我们要学习和掌握如何设计DVM就显得十分重要。1.2、发展历程科学技术的发展为测量仪器、仪表提供了新原理和新技术以及新型的元、器体，同 时又对测量仪表提出了更新、更高的要求。数字电压表(简写为 DVM)就是在精密电测量 技术、计算技术、自动化技术和电子技术的基础上产生和发展起来的。 数字式仪表是能把连续的被测量自动地变成断续的、用数字编码方式的、并以十进 制数字自动显示测量结果的一种测量仪表。这是一种新型仪表，它把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起。成为仪器、仪表领域中独 立而完整的一个分支。 1952 年，美国 NLS 公司首创四位数字电压表，到现在的五十多年中经过了不断的改进和提高。电压表是从电位差计的自动化考虑中研制成功的，开始是四位然后是五位、六位，而现在发展到七位、八位数码显示；从最初的一、二种工作原理发展到几十种原 理，从最早采用继电器、电子管发展到全晶体管化、集成电路化、微处理器化；认一台 DVM 只能测一、二种参数到能测十几种参数的多用型；显示器件也从辉光数码显示发展 到等离子体、发光二极管、液晶显示等。电压表的体积和功耗越来越小，重量不断减轻，价格也逐步下降，可靠性越来越高，量程范围也逐渐扩大。 回顾一下DVM的发展过程，大致可以分为以下三个阶段。1.2.1数字化阶段20世纪50年代到60年代中期，DVM的特点是运用各种原理实现模/数（A/D）转换，即将模拟量转化成数字量，从而实现测量仪表的数字化。1952年，第一台问世的数字电压表是采用电子管的伺服比较式；1956年出现谐波式V/T(电压/时间变换型)；1961年出现全晶体管化的逐次逼近比较式；1963年出现电压/频率（V/F）变换型（单积分式）；1966年出现双积分式（双斜式）等。这一时期的显示位数是3.5-5.5位1.2.2高精度阶段由于精密电测量的需要，DVM开始向高准确、高位数方向发展，出现了所谓复合型原理的仪表。如1971年日本研制的TR-6567（三次采样积分式）；1973年英国研制的SM-215（两次采样电感分压比较型）；1972年日本研制的TR-6501型DVM已达到了8位数。与此同时对积分方案进行了改进和提高，出现了如Dana公司的6900型（7位）、Solartron公司生产的7075型（8位），其准确度可达到百万分之几。1.2.3.智能化阶段由于电子技术、大规模集成电路（LSI）及计算机技术的发展，是人们不久就研制出微处理器（ P）数字电压表，实现了DVM数据处理自动化和可编程序，因为带有存储器并使用软件支持，所以可以进行信息处理，可通过标准接口组成自动测试系统（ATS）例如，Fluke公司的8506型、Solartron公司的7065型和7081型、Datron公司的1071和1281型，以及Fluke公司的最新产品8508A型等。它们除了完成原有DVM的各种功能外，还能够自校、自检，保证了自动测量的高准确度，实现了仪器、仪表的智能化。当前，智能式仪表发展十分迅速，而微处理式DVM在智能仪表中占的比重最大。智能化的DVM为实现各种物理量的动态测量提供了可能。1.3 主要研究内容研究项目属于单片机技术实际应用，该数字电压表测量的范围为直流电压数据,工作原理是以51单片机为控制中心，A/D转化采用常见的ADC0809，通过RS232串口通讯传输所测电压数据，显示部分用的是七段数码管，将所采集到的数据通过单片机转换显示在数码管上。 图1 系统框图2系统的总体设计2.1 系统功能该系统的功能：该题目设计单片机接口技术和电压测量技术，包括数码管显示电路、键盘电路和通信接口电路、A/D电路。通过A/D电路实现对直流电压的测量，单片机处理后通过数码管进行实现，键盘电路实现控制，而通信接口电路实现测量电量的通过功能，从而扩大数字电压表的应用范围和测量的距离，可以集成在不同的系统中.可实现对模拟的数字电压通过单片机控制转换显示在七段数码管上，测量的最小分辨率为0.019v，测量误差约为0.02。2.2 系统主要技术指标1)测量范围：DC 0V5V2量程：53显示位数：34位4分辨力：0.025测量速率：1次秒6测量方式：自动连续测量、外触发单次测量7结果显示方式：正常显示、偏移显示2.3 系统的总体结构按照系统设计要求和功能，将系统分为主控模块、A/D转换模块、数码管（LED）显示模块、电源电路、复位电路、晶振电路、驱动电路几个模块，系统框图如下图所示。主控模块采用AT89C51，A/D转换模块采用ADC0809芯片，用于A/D转换，显示模块采用4位七段共阴LED数码管。 电源电路 主控模块 AT89C51电压信号ADC0809 复位电路 LED显示模块 驱动电路 晶振电路 图2 系统总体结构 3 数字电压表单元的硬件设计3.1 模/数转换ADC0809硬件设计在单片机应用系统中，常常需要将检测到的连续变化的模拟量如温度、压力、流量、速度等转换成数字量，才能输入到单片机中进行处理。然后在将处理的数字量转换成模拟量输出，实现对被控对象的控制。将模拟量转换成数字量的过程称为A/D转换，将数字量转换成模拟量的过程称为D/A转换。ADC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A/D转换器，是美国国家半导体公司产品，是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。（附录2）3.1.1主要性能指标：（1）分辨率为8位。（2）最大不可调误差：1LSB。（3）单电源+5V供点，基准电压由外部提供，典型值为+5V，此时允许输入模拟电压为05V。（4）具有锁存控制的8路模拟选通开关。（5）可锁存三态输出，输出电平与TTL电平兼容。（6）功耗15mW。（7）转换速度取决于芯片的时钟频率。时钟的频率范围：101280KHz，当CLK=500KHz时，转换时间为128us。 转换器的干扰源： A/D转换器是单片机与系统外部信息的交换通道，又是数字量与模拟量共存的部位，根据它们所处位置及功能特点，所受干扰有三个特点： （1）来自输入/输出电路的干扰：采用差动式测量放大器、输入滤波、隔离放大器、电压/电流变送器等。（2）来自供电电源的干扰：采用电源滤波，变压器初、次级屏蔽隔离等。（3）数字信号对模拟信号的窜扰：数字电路和模拟电路的地线分开，防止地线干扰；尽量使数字信号线与模拟信号线远离；每块芯片的电源线与地线间要接入去耦电容，防止电源公共阻抗干扰。3.1.2:ADC0809引脚功能图 图3 ADC0809（1） IN0IN78路模拟信号输入端。（2） ADDA、ADDB、ADDC3位地址码输入端。8路模拟信号转换选择由A、B、C决定。A为低位，C为高位。与低8位地址中A0A2连接。由A0A2地址000111选择IN0IN7 8路A/D通道。（3） CLK外部时钟输入端。时钟的频率高，A/D转换速度快。允许范围为101280KHZ，典型值为640KHZ，此时A/D转换时间为100us。通常由MCS51型单片机ALE端直接或分频后与0809CLK端相连接。当MCS51型单片机无读写外RAM操作时，ALE信号固定为CPU始终频率的1/6，若晶振为6MHZ，则1/6为1MHZ，则A/D转换时间为64us。 （4） D0D7数字量输出端。（5） OEA/D转换结果输出允许控制端。当OE端为高电平时，允许将A/D转换结果从D0D7端输出。通常MCS51型单片机RD端和0809片选端（例如P2.0）通过或非门与0809OE端相连接。当DPTR为FEFFH，且执行MOVX A，DPTR指令后，RD和P2.0均有效，或非后产生高电平，是0809OE端有效， 0809将A/D转换结果送入数据总线P0口，CPU再读入A中。（1） ALE地址锁存允许信号。8路模拟通道地址由A、B、C输入，在0809的ALE信号有效时将该8路地址锁存。（2） START启动A/D转换信号。当START端输入一个正脉冲时，立即启动ADC0809进行A/D转换。START端与ALE端连在一起，有51型单片机WR和0809片选端（例如P2.0）通过或非门相连，当DPTR为FEF8H时，执行“MOVX DPTR,A”指令、后，将启动0809模拟通道0的A/D转换。FEF8HFEFFH分别为8路模拟输入通道的地址。执行MOVX写指令，并非真的将A中的内容写进0809，而是产生WR信号和P2.0有效，从而使0809的START和ALE有效，且输出A/D通道0地址A0A2。（3） EOCA/D转换结束信号。当启动0809A/D转换结束后，EOC输出低电平；转换结束后，EOC输出高电平，表示可以读取A/D转换结果。该信号取反后，若与MCS51型单片机引脚INT0或INT1连接，可引发CPU中断，在中断服务程序中读A/D转换的数字信号。也可以采用查询方式。（4） VREF+、VREF正负基准电压输入端。基准电压的典型值为+5V，可与电源电压（+5V）相连，但电源电压往往有一定波动，将影响A/D精度。因此，精度要求较高时，可用高稳定度基准电压输入。当模拟信号电压较低时，基准电压也可取低于5V的数值。（10） VCC正电源电压（+5V）。 GND接地端。3.1.3 ADC0809接口电路的设计 图4 3.2电源电路的设计系统中各数据采集单元统一由+5V电源供电，如图8所示图5 电源电路这是一个输出正5V直流电压的稳压电源电路。IC采用集成稳压器7805，C7、C8分别为输入端和输出端滤波电容，104电容滤除电源中的高频杂波。当输出电流较大时，7805应配上散热板。3.3 看门狗电路设计看门狗电路一般有软件看门狗和硬件看门狗两种。软件看门狗不需外接硬件电路，但系统需要出让一个定时器资源，这在许多系统中很难办到，而且若系统软件运行不正常，可能导致看门狗系统也瘫痪。硬件看门狗是真正意义上的“程序运行监视器”，如计数型的看门狗电路通常由555多谐振荡器、计数器以及一些电阻、电容等组成，分立元件组成的系统电路较为复杂，运行不够可靠。3.3.1 X5045芯片简介X5045是美国Xicor公司的生产的标准化8脚集成电路，它将EEPROM、看门狗定时器、电压监控三种功能组合在单个芯片之内，大大简化了硬件设计，提高了系统的可靠性，减少了对印制电路板的空间要求，降低了成本和系统功耗，是一种理想的单片机外围芯片。SO：串行数据输出脚，在一个读操作的过程中，数据从SO脚移位输出。在时钟的下降沿时数据改变。SI：串行数据输入脚，所有的操作码、字节地址和数据从SI脚写人，在时钟的上升沿时数据被锁定。SCK：串行时钟，控制总线上数据输入和输出的时序。/CS：芯片使能信号，当其为高电平时，芯片不被选择，SO脚为高阻态，除非一个内部的写操作正在进行，否则芯片处于待机模式；当引脚为低电平时，芯片处于活动模式，在上电后，在任何操作之前需要CS的一个从高电平到低电平的跳变。/WP：当WP引脚为低时，芯片禁止写入，但是其他的功能正常。当WP引脚为高电平时，所有的功能都正常。当CS为低时，WP变为低可以中断对芯片的写操作。但是如果内部的写周期已经被初始化后，WP变为低不会对写操作造成影响。RESET：复位输出端。VCC：电源端。VSS：接地端。3.3.2X5045工作原理X5045是一种集上电复位、看门狗、电压监控和串行EEPROM四种功能于一身的可编程控制电路，它有助于简化应用系统的设计，减少电路板的占用面积，提高可靠性。a.上电复位X5045加电时会激活其内部的上电复位电路，从而使RESET引脚有效。该信号可避免系统微处理器在电压不足或振荡器未稳定的情况下工作。当VCC超过器件的Vtrip限值时，电路将在200ms(典型)延时后释放RESET以允许系统开始工作。b.低电压检测工作时，X5045对VCC电平进行监测，若电源电压跌落至预置的最小Vtrip以下时，系统即确认RESET，从而避免微处理器在电源失效或断开的情况下工作。当RESET被确认后，该RESET信号将一直保持有效，直到电压跌到低于1V。而当VCC返回并超过Vtrip达200ms时，系统重新开始工作。c.看门狗定时器看门狗定时器的作用是通过监视WDI输入来监视微处理器是否激活。由于微处理器必须周期性的触发CS/WDI引脚以避免RESET信号激活而使电路复位，所以CS/WDI引脚必须在看门狗超时时间终止之前受到由高至低信号的触发。3.3.3 X5045看门狗电路设计X5045硬件连接图如图所示。X5045芯片内包含有一个看门狗定时器，可通过软件预置系统的监控时间。看门狗定时器的预置时间是通过X5045的状态寄存器的相应位来设定的。X5045状态寄存器共有6位有含义，其中WD1、WD0和看门狗电路有关，其余位和EEPR0M的工作设置有关。WD1=0，WD0=0，预置时间为1.4s；WD1=0，WD0=1，预置时间为0.6s；WD1=l，WD0=0，预置时间为0.2s；WD1=l，WD0=1，禁止看门狗工作。看门狗电路的定时时间长短可由具体应用程序的循环周期决定，通常比系统正常工作时最大循环周期的时间略长即可。编程时，可在软件的合适地方加一条喂狗指令，使看门狗的定时时间永远达不到预置时间，系统就不会复位而正常工作。当系统跑飞，用软件陷阱等别的方法无法捕捉回程序时，则看门狗定时时间很快增长到预置时间，迫使系统复位。图6 看门狗电路接线图实践证明，采用该电路的数据采集的性能稳定可靠。X5045看门狗电路具有多功能、反应速度快、抗干扰能力强等特点。可以说X5045是一种性价比较高的电路芯片，并可非常方便地与许多常用CPU系列器件接口，非常适用于智能仪器、实时控制、微型化等场合。3.4 数码管显示电路设计数码管在仪器仪表中主要是显示单片机的输出数据、状态等，因而，作为外围典型器件，数码管显示是反映系统输出和操纵输入的有效器件。数码管具备数字接口，可以很方便的和单片机系统连接，数码管的体积小、输出内容的器件重量轻，并且功耗低，是一种理想的显示单片机数据在单片机系统中有着重要的作用。3.4.1 8位数码管8段数码管属于LED发光器件的一种。LED发光器件一般常用的有两类：数码管和点阵。8段数码管又称为8字型数码管，分为8段：A、B、C、D、E、F、G、P10根管脚，每一段有一根管脚。其中P为小数点。数码管常用的有另外两根管脚为一个数码管的公共端，两根之间相互连通，从电路上，数码管又可分为共阴和共阳两种。本系统采用的是共阳极。3.4.2 数码管数据显示数码管与单片机的接线图如图所示：图 7 数码管接线图用单片机驱动LED数码管有很多方法，按显示方式分，有静态显示和动态显示。静芯片的结构和引脚都非常简单，内部含有一个驱动器和接收器。R和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可；RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当RE为逻辑0时，器件处于接收状态；当DE为逻辑1时，器件处于发送状态。A端和B端分别为接收和发送的差分信号端，当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1；当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。3.5 RS232通信电路电路设计 3.5.1 RS-232C 接口标准EIA RS-232C 是由美国电子工业协会 EIA（Electronic Industry Association）在1969年颁布的一种串行物理接口标准。RS（Recommended Standard）是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。RS-232C 总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。 在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。 RS-232C 标准规定的数据传输速率为每秒150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232C 标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信。 串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有几种。但都是在RS-232标准的基础上经过改进而形成的。所以，以RS-232C为主来讨论。RS-232C标准是美国EIA(电子工业联合会）与BELL等公司一起开发的1969年公布的通信协议。它适合于数据传输速率在020000b/s范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。由于通行设备厂商都生产与RS-232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。在讨论RS-232C接口标准的内容之前，先说明两点： 首先，RS-232-C标准最初是远程通信连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)与数据通信设备DCE（Data Communication Equipment)而制定的。因此这个标准的制定，并未考虑计算机系统的应用要求。但目前它又广泛地被借来用于计算机（更准确的说，是计算机接口）与终端或外设之间的近端连接标准。显然，这个标准的有些规定及和计算机系统是不一致的，甚至是相矛盾的。有了对这种背景的了解，我们对RS-232C标准与计算机不兼容的地方就不难理解了。其次，RS-232C标准中所提到的“发送”和“接收”，都是站在DTE立场上，而不是站在DCE的立场来定义的。由于在计算机系统中，往往是CPU和I/O设备之间传送信息，两者都是DTE，因此双方都能发送和接收。RS-232C 标准（协议）的全称是 EIA-RS-232C 标准，其中EIA (Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS（recommeded standard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改（1969），在这之前，有RS232B、RS232A。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。常用物理标准还有有EIA RS-422A、EIA RS-423A、EIA RS-485。 这里只介绍EIA RS-232C（简称232，RS232）。 例如，目前在IBM PC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。 1.电气特性EIA-RS-232C 对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。 在TxD和RxD上：逻辑1(MARK)=-3V-15V 逻辑0(SPACE)=+3+15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上： 信号有效（接通，ON状态，正电压）+3V+15V 信号无效（断开，OFF状态，负电压)=-3V-15V 以上规定说明了RS-323C标准对逻辑电平的定义。对于数据（信息码）：逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+3V；对于控制信号；接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在(315)V之间。 EIA RS-232C 与TTL转换：EIA RS-232C 是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIA RS-232C 与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。目前较为广泛地使用集成电路转换器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL电平到EIA电平的转换，而MC1489、SN75154可实现EIA电平到TTL电平的转换。MAX232芯片可完成TTLEIA双向电平转换。 2、连接器的机械特性：连接器：由于RS-232C并未定义连接器的物理特性，因此，出现了DB-25、DB-15和DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同。下面分别介绍两种连接器。 （1）DB-25： PC和XT机采用DB-25型连接器。DB-25连接器定义了25根信号线，分为4组： 异步通信的9个电压信号（含信号地SG）2，3，4，5，6，7，8，20，22 20mA电流环信号 9个（12，13，14，15，16，17，19,23，24） 空6个（9，10，11，18，21，25） 保护地（PE）1个，作为设备接地端（1脚） 注意，20mA电流环信号仅IBM PC和IBM PC/XT机提供，至AT机及以后，已不支持。 （2）DB-9：在AT机及以后，不支持20mA电流环接口，使用DB-9连接器，作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2两个串行接口的连接器。它只提供异步通信的9个信号。DB-25型连接器的引脚分配与DB-25型引脚信号完全不同。因此，若与配接DB-25型连接器的DCE设备连接，必须使用专门的电缆线。 电缆长度：在通信速率低于20kb/s时，RS-232C 所直接连接的最大物理距离为15m（50英尺）。 最大直接传输距离说明：RS-232C标准规定，若不使用MODEM，在码元畸变小于4%的情况下，DTE和DCE之间最大传输距离为15m（50英尺）。可见这个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的。为了保证码元畸变小于4%的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动器的负载电容应小于2500pF。 3、RS-232C 的接口信号：RS-232C 的功能特性定义了25芯标准连接器中的20根信号线，其中2条地线、4条数据线、11条控制线、3条定时信号线，剩下的5根线作备用或未定义。常用的只有10根，它们是：（1）联络控制信号线： 数据发送准备好（Data set ready-DSR)有效时（ON）状态，表明MODEM处于可以使用的状态。 数据终端准备好(Data terminal ready-DTR)有效时（ON）状态，表明数据终端可以使用。 这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。请求发送(Request to send-RTS)用来表示DTE请求DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效（ON状态），向MODEM请求发送。它用来控制MODEM是否要进入发送状态。 允许发送（Clear to send-CTS）用来表示DCE准备好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应信号。当MODEM已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线TxD发送数据。 这对RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工MODEM系统中发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中，因配置双向通道，故不需要RTS/CTS联络信号，使其变高。接收线信号检出(Received Line detection-RLSD)用来表示DCE已接通通信链路，告知DTE准备接收数据。当本地的MODEM收到由通信链路另一端（远地）的MODEM送来的载波信号时，使RLSD信号有效，通知终端准备接收，并且由MODEM将接收下来的载波信号解调成数字两数据后，沿接收数据线RxD送到终端。此线也叫做数据载波检出(Data Carrier dectection-DCD）线。 振铃指示(Ringing-RI)当MODEM收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（ON状态），通知终端，已被呼叫。 （2）数据发送与接收线： 发送数据(Transmitted data-TxD)通过TxD终端将串行数据发送到MODEM，(DTEDCE)。 接收数据(Received data-RxD)通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据，(DCEDTE)。（3）地线 ：GND、Sig.GND保护地和信号地，无方向。上述控制信号线何时有效，何时无效的顺序表示了接口信号的传送过程。例如，只有当DSR和DTR都处于有效（ON）状态时，才能在DTE和DCE之间进行传送操作。若DTE要发送数据，则预先将DTR线置成有效(ON)状态，等CTS线上收到有效(ON)状态的回答后，才能在TxD线上发送串行数据。这种顺序的规定对半双工的通信线路特别有用，因为半双工的通信才能确定DCE已由接收方向改为发送方向，这时线路才能开始发送。 2个数据信号：发送TXD；接收RXD。 1个信号地线：SG。 6个控制信号：DSR 数传发送准备好，Data Set Ready。DTR 数据终端准备好，Data Terminal Ready。 RTS DTE请求DCE发送（Request To Send）。 CTS DCE允许DTE发送（Clear To Send），该信号是对RTS信号的回答。 DCD 数据载波检测（Data Carrier Detection），当本地DCE设备（Modem）收到对方的DCE设备送来的载波信号时，使DCD有效，通知DTE准备接收， 并且由DCE将接收到的载波信号解调为数字信号， 经RXD线送给DTE。 RI 振铃信号（Ringing），当DCE收到对方的DCE设备送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效，通知DTE已被呼叫。由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率20Kbps。（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。（4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺（实际15米）。 4、RS-232的接线在工程当中经常会用到232口，一般是圆头8针与D型9针两种串口。在一定的条件下，必须要自己制作一个相应的圆头或者是D型的232串口。RS232C串口通信接线方法（三线制） 首先，串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现：同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连，两个串口相连或一个串口和多个串口相连 同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连对9针串口和25针串口，均是2与3直接相连； 两个不同串口（不论是同一台计算机的两个串口或分别是不同计算机的串口） DB9-DB9 2-3,3-2,5-5 DB25-DB25 2-3,3-2,7-7 DB9-DB25 2-3,3-2,5-7 上面是对微机标准串行口而言的，还有许多非标准设备，如接收GPS数据或电子罗盘数据，只要记住一个原则：接收数据针脚（或线）与发送数据针脚（或线）相连，彼此交叉，信号地对应相接。8针圆形串口接线：2逻辑地，4TXD,7RXD。9针D型串口：2RXD“，3”TXD“，5逻辑地。3.5.2 RS232通信接口芯片的选取本读卡器采用RS232标准来实现读卡器和上位机之间的通信，能实现RS232通信的芯片很多，其中MAXIM公司生产的MAX232A是一款比较优良的RS232通信芯片。选取它的主要依据在于：单5V电源供电，与读卡器里其他芯片的工作电压相同；符合所有EIA/TIA-232E标准；多路输入输出。MAX232A引脚功能说明如表1所示。表1 MAX232A引脚功能表引脚名引脚说明引脚名引脚说明T2outRS232输出R1inRS232输入R2inRS232输入T1outRS232输出R2outTTL/CMOS输出GND地T2inTTL/CMOS输入VCC电源T1inTTL/CMOS输入R1outTTL/CMOS输出4 系统实现 4.1系统开发所需的硬件资源系统设计需要硬件资源主要有：1）Proteus绘图软件；2）AT89C51单片机、RS232、X5045、ADC0809等系统设计所需元器件，详细的电子元器件需求根据系统设计需要购买。3）电路板调试、焊接工具，常用的仪器有：万用表、稳压电源、示波器、信号发生器、烙铁等；4）单片机系统调试仿真器。4.2系统硬件调试当电路板经过电子工艺加工完成之后，便进入了系统调试阶段，本系统对下位机系统调试分为两部分进行，硬件调试和软件调试，下面将详述调试过程。硬件调试的主要任务是排除电路板故障，其中包括设计错误和工艺性故障。调试的过程如下：1）脱机检查，用万能表按照电路原理图检查电路板中电子元器件的电源及各引脚的连接是否正确，检查数据总线、地址总线和控制总线是否有短路等故障。对需要特别保护的芯片，先对各管座的电位(或电源)进行检查，确定其无误后再插入芯片检查。2）检查硬件电路是否工作正常，检查单片机的时钟电路，通过测试ALE信号判断晶体工作是否正常。 4.3 系统现场测试测试完成后，则进入系统连机调试阶段。通过RS485/RS232相连，通过分模块调试的方法进行调试。致谢四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式。从课题的讨论到大体框架的设计都得到了罗老师的悉心指导。他还在繁忙的工作之于给我介绍了许多有帮助的资料并给与解疑，帮助我理清了研究思路。郭老师渊博的学识，严谨的治学态度和无私的关怀给我树立了做人的榜样，这些东西大学里面的文化知识更加宝贵，我在以后的工作中会学习和借鉴郭老师的对人对事的态度，我想这将会对我的人生起着至关