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数字化调节器的设计,毕业设计论文
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0 目录 1 概述 . 1 2 数字化调节器的设计要求 . 1 2.1调节功能 . 1 2.2显示功能 . 1 3 数字化调节器硬件电路设计 . 3 3.1 数字化调节器控制系统硬件设计 . 3 3.1.1 A/D 输入通道设计 . 3 3.1.2 D/A 输出通道设计 . 5 3.1.3按键电路： . 7 3.2数字化调节器控制显示硬件设计 . 7 3.2.1接口部分 . 7 3.2.2微处理器部分 . 8 3.2.3数码管及其驱动部分 . 8 4数字化调节器软件程序设计 . 11 4.1基于 V/F 的 A/D转换接口程序设计 . 11 4.1.1计频 . 11 4.1.2数据标定处理 . 12 4. 2基于 DAC7513N 的串行 12 位 D/A转换程序设计 . 13 4.3按键处理程序设计 . 14 4.3.1状态设定按键的程序设计 . 14 4.3.2数字设定按键程序设计 . 14 4.4看门狗的应用 . 14 4.5显示系统设计 . 15 4.5.1串行通信模块 . 15 4.5.2显示模块 . 15 4.5.3主程序模块 . 16 5参考文献： . 20 6附录 . 21 nts1 1 概述 一般的控制器或控制设备均具有显示和调节功能，即实测量的显示功能和电位器调节设定功能。电 位器作为一种模拟器件，具有连续调节能力，但容易出现接触不良的问题，而且与数字化发展方向不吻合。目前虽有数字电位器可供选用，但分辨率普遍较低，抽头数最高的如 XICOR公司的 X9110，只有 1024 抽头，即 1024 级，不能适应某些特殊使用要求 。数字化调节器的研究正是基于这种背景。该调节器具有显示与调节两种功能，调节级数为 4096，远远高于一般的数字电位器，为而且由于是按键操作，克服了电位器旋钮不能密封的固有缺陷，可广泛应用于电位器调节的应用场合和密封要求较高的应用场合。例如，电镀用的各种电源，一般工作在强酸性环 境中，由于密封性问题会导致调节器容易损坏或失灵，而采用数字化调节器可较好解决这类问题。 2 数字化调节器的设计要求 数字化调节器的主要功能是调节与显示，具体设计要求如下： 2.1 调节功能 (1) 具有电压与电流两种调节方式（主要是为了适应不同的控制要求）。例如，在电镀电源中，有些是恒压控制的，而有些是恒流控制的，需要能分别进行调节，即要有切换功能。 （ 2）电压的调节范围为： 0 12V;电流的调节范围为： 0 1000A. (3) 电压的调节分辨率至少为 0.1V，电流的调节分辨率至少 为 1A。 （ 4） 具有粗调和细调两种调节方式，以适应不同的调节需要，细调为粗调的 1/10. 2.2 显示功能 （ 1）同时显示实测值和调节设定值。 （ 2）采用数码管显示，能适应您不同的照度环境要求。 （ 3） 12 位显示，前 6位设定值，后 6位实测值，各自的首位用“ a”或“ b”表示电流或电压，用“ a.”或“ b.”表示目前位细分设定状态。 鉴于上述设计要求，本调节器中 12位显示电路的设计成为关键。原nts2 12 位数码管显示系统 高级数字调节控制系统 因是：如果采用诸如 MAX7219 等专用数码管显示接口芯片，由于其负载能力通常只有 8 位，采用级联扩展方式时需要 2 片，不仅成本高 ，而且也使系统体积增大；如果采用通用接口芯片如 Intel8279 或 Intel8255等实现，需要扩展若干驱动或译码电路，体积也较大，而且采用并行接口方式，不利于主控制电路与显示电路的分离。 因此，本调节器采用调节器分为控制系统和显示系统两个部分，前者负责调节，后者负责显示，两者之间通过串行方式进行接口，有利于显示系统的灵活安装。下面的讨论围绕两个系统分别展开 。 串行通信方式 图 1 数字调节器原理示意图 nts3 3 数字化调节器 硬件电路 设计 3.1 数字化调节器控制 系统硬件设计 控制系统设计的关键在于实测量的采样与数字化及高分辨率数字电位器功能的实现等方面。除此之外，选用性价比高的微处理器也是首先要考虑的问题，选用的依据有以下几个方面： （ 1） I/O 接口能力； （ 2） 串行通信方式； （ 3） 微处理器是否含系统正常运行所需的功能部件，如 WDT、 A/D、D/A 等。 鉴于目前大多数系列的微处理器内含 D/A或 A/D部件均不能达到本系统的设计分辨率要求，因此采用外部扩展方式。而且，串行接口方式的 A/D 或 D/A 在各种嵌入式系统中的应用越来越普遍，也容易得到，故系统选用串行方式。因此，控制系 统的微处理器选用 ATMEL的 89C2051。 3.1.1 A/D 输入通道设计 设计 A/D 输入通道的目的在于将被测量模拟量数据转换为数字量以供处理和显示、由于显示刷新周期本身不高。通常为几十毫秒以上，因此对被测模拟量的采样和转换的速度要求也不高，从串行传输和光电隔离两个方面考虑，采用 V/F 方式实现对被测量模拟数据的数字化，不失为一种好的途径。 根据不同的转换精度要求和稳定性要求，可以采用 LM331 或 AD650等 V/F 转换接口芯片，前者转换精度相对较低，后者转换精度较高。本系统采用 LM331 来实现模拟 量的数字化，已能满足显示的需要。关于该芯 片 的 性 能 和 应 用 参 阅 资 料 【 LM231/LM331 DATASHEET. Http:/www.national,com】 ,现围绕该芯片讨论 A/D 通道的设计。 A/D通道的具体实现参见图 3-3.从图中可知，这部分电路包括： V/F转换；与微处理器的光电隔离接口。 Vcc为 LM331 的电源电压，选为 +10V，AG 为电源地（模拟地）。按照 LM331 设计要求， V/F 转换关系式见公式（ 3-1），按照该公式，设计相关阻容参数如图 2所示，调节电位器 W2，当 W2和 R33的总阻值为 14.212K ,时，输入电压与输出频率对应关系为：0 10V 0 10KHZ.因此当模拟量输入为 0 5V时，输入电压与输出频率nts4 应为 0 5KHZ。 R31与 C21构成一阶高频滤波器，用于对输入信号 Vin中的高频干扰信号进行滤波，提高输出频率的稳定性。 inVCRRRWf223230332 *09.2 )( （ 3-1） 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 8 - J a n - 2 0 08 S he e t o f F i l e : E : 作业 张倩 华华 华华 z ql hx z .d db D r a w n B y:1 0 4C2 6C2 10 . 1C2 5C2 20 . 0 11 FC2 0R3 11 0 0 KR3 31 2 KR3 01 0 0 KR3 26 . 8 KU12 L M3 3 1W25KV C CAGAG+1 0 FVIAGIOIRFO U TGNDV c cV I NVXRC1234VF87651 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 8 - J a n - 2 0 08 S he e t o f F i l e : E : 作业 张倩 华华 华华 z ql hx z .d db D r a w n B y:R1 11 . 5 KR2 03KR1 23 0 03KV T 1U84N25312654NCACBCEV C C+59 0 1 2VFR1 9图 2 A/D通道电路原理图 经 V/F 转换后的频率信号 VF 送入 4N25 高速光耦隔离后，形成 FIN 频率信号，再送入微处理器的 INT2外中断 1引脚，通过中断子程序对该信号进行计数。其中 VT2用于光电隔离 4N25的输出信号的驱动，可提高 FIN信号的负载能力； R2为 4N25的发光二极管的限流电阻，按照 4N25的设计要求，应选 300左右，过大会导致驱动电流不够而不能使 4N25正常工作。按照图中设计，当 VF为低电平时， FIN为低电平。 FIN 频率信号与输入模拟信号的对应关系必须结合具体的量程来确定。对于 0 1000A 的被测电流，当电流传感器转换为 0 5V 输入电压Vin时，其对应的频率为 0 5KHZ，因此电流与 频率的对应关系为： nts5 2.0*fi （ 3-2） 而频率 f与采样周期（闸门时间） T的关系如下： TDf （ 3-3） 式中， D为计数值； 本系统中将闸门时间 T设为 0.2ms。综合式（ 3-2）和式（ 3-3）得到电流与计数值的关系为式： Di （ 3-4） 由此得到的电流 i的精度是多少呢？答案是：近似 11位 。分析如下： 按图 2设计，则 LM331的最高输出频率位 10KHZ，即周期为 100us，为达到 11位精度，其闸门时间应根据式（ 3-5）进行设定，即 T=204.8ms，取整数后即为 200ms。 112*fTT （ 3-5） 同理，可得到被测电压 v与计数值之间的关系： 100012*Dv （ 3-6） 由于被测量是电压、电流两种，因此必须进行信号选择。本系统采用了 单刀双掷小型继电器实现通道的切换 方式，见附录图 1中的 J1部分。在满足系统要求的前提下，其与微处理器的接口最为简单。当然作为一种机械切换方式，继电器切换不能应用在切换频率较高的场合，原因是机械触电的寿命有限，即通断次数有一定限制，优质继电器触点寿命一般在 10万次以上。 3.1.2 D/A 输出通道设计 D/A通道的主要功能是实现的能，即将设定的数字量转化为模拟量输出，数字量的设定通过按键“ +”和“ -”实现。从性能和价格两方面结合考虑，选择 12 位的 D/A 转换芯片，可以达到 4096 级的分辨率。考虑市场因素， 最后选用 Texas的 DAC7513N,其 特性可简述为： （ 1）低能耗，上电后输出为 0； （ 2）工作电压范围宽： +2.7 +5.5V; （ 3）建立时间为 10us； （ 4） 3线串行接口； nts6 （ 5）两种封装： SOT23-8和 MSOP-8. 基于 DAC7513N 的 D/A输出通道设计如图 3所示。从图中可知，该通道主要包含与微处理器接口电路、 D/A 转换后的模拟信号的驱动电路两个主要部分。其中前者主要涉及到 DA7513N 接口所需的 3 串行信号，数据输入 :DIN,时钟： SCLK,转换同步信号： SYNC,采用 3 片 4N25 进行光电隔离，提高系统抗干扰能力。 4N25 为高 速光耦，其响应时间为 1.2us ，在 12MHz系统串行信号输入 /输出的速度要求。 DAC7513N 的基准电压由 MC1403 基准电路提供，电压为 +2.5V，目的是为了保证 D/A 转换的稳定性。设数字量为 D,则 DAC7513N 的输出电压与输入数字量之间的关系如下： REFO VDV *409 61 按照运算放大器的“虚短”原则，不难推导得到经 U11A运算放大器放大后的输出2OVV与1OV的关系如下： 12 *2 OO VV 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 8 - J a n - 2 0 08 S he e t o f F i l e : E : 作业 张倩 华华 华华 z ql hx z .d db D r a w n B y:C1 01 0 FR1 7 1 0 KR53KR71 . 5 KR1 61 0 KR62 0 0R1 85KI N T 0V T 29 0 1 2U54N25+5312654V s sNCACBCEAGR1 03KR81 . 5 KR92 0 0V T 39 0 1 2U64N25+5312654V s sNCACBCEAGR2 13KR2 41 . 5 KR2 32 0 0V T 49 0 1 2U74N25+5312654V s sNCACBCEAGU1D A C7 5 1 3 N : 2 . 5 VD I NSCL K/ SY N CVDDV RE FGNDV FBVOUT67843521V RE FAG+CZ 1OUT1 0 4C1 1V C C+12567AGL M3 2 4U11BU11AL M3 2 4AG23114T e x tAG图 3 基于 DAC7513N的 D/A 通道 运放 U11B 设计为一级跟随器，主要是提高输出信号 Vo的负载能力。U11A和 U11B 使用了性价比极高的 LM324，允许单电源和双电源供电，为简化电源电源电路，本系统采用单电源方式，电压为 +10V。因此，其最大输出为 10-1.5 8.5V,由于 DAC7513N 转换后的输出电压 Vo1 最大为2.5V，因此该电源电压符合设计要求。图 3-4 中中的电阻 R18 为平衡电阻，其阻值应为 R16与 R17的并联值。电阻 R16、 R17 及 R18应采用 1的金属膜紧密电阻。 nts7 3.1.3 按键电路 ： 常用的非编码键盘，每个键都是一个常开开关电路。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT itl eN u m be r R ev i s io nS iz eBD at e: 8 -J an -2 0 08 S he e t o f F ile : E :作业 张倩 华华 华华 z ql hx z .d db D ra w n B y:123U2A7 4 H C 0 8S4S3S1S2S1 ： A O RVS2 ： UPS3 ： D O W NS4 ： ST E PI N T 0S1S4图 4 按键电路 3.2 数字化调节器控制显示硬件设计 鉴于上述提出的三个要求，显示系统的硬件设计以 89C52 为核心，是非常有效的一种方案。理由如下： （ 1） 89C52 具有串行通信口； （ 2）具有 4*8=32条 I/O口线，能满足 12位或更多数码管显示所需。以 12 位数码管为例，扫描方式下段驱动为 8 条口线，位驱动为 12 条口线，即共需要 20条口线；每增加 1位数码管，则增加 1条口线； （ 3） 89C52 每条口线理论上均具有 20mA 的驱动能力（当然微处理器总的驱动电流有一个限制，共 80mA） ,对于高亮度数码管而言，每个字段均点亮的极端状态下，总电流约为 8*5=40mA，因此在动态扫描方式下， 89C52应能满足驱动需要。 显示系统的硬件设计如图 3-11所示。 在图 3-11 上，显示系统分为接口部分、微处理器部分、数码关机驱动部分等三个主要部分。分别分析如下： 3.2.1 接口部分 接口部分主要是指图中的 CZ1部分，包含串行通信信号： RXD(接收 )、TXD（发送）、 GND（地）、 +5V（电源）及 RST（同步复位）等。在通信距离 15m且波特率为 2400bps的条件下， RXD、 TXD不需要进行电平转换，直接与控制系统的 TXD、 RXD交叉连接，使用 TTL电平进行通信。 RST（同nts8 步复位）信号来自控制系统，可以是控制系统的复位信号，也可以由控制系统的某一引脚产生，对 89C52 而言，只要高电平持续 200ms 以上，就能使之可靠复位，本调节系统采用前一种复位方式，但在设计控制系统软件时，要注意延时的 设置，以保证在显示系统软硬件复位完成的情况下才接收显示数据，否则，将无法正常通信和显示。 3.2.2 微处理器部分 微处理器部分主要是时钟电路、数码管段驱动及位驱动信号。对于系统时钟，选择了 6MHZ，不需要更高主频，在保证 2400 通信波特率精确的前提下，甚至可以选择更低的主频，以降低功耗，提高可靠性。主频和波特率之间互相关联，对于 6MHZ 主频，对应 2400 波特率，定时器1的定时时间参数为：（ TH1） =0F3H， (TL1)=0F3H，其波特率误差 5%，可满足正常通信的要求。在其他主频下，波特率误差可能会有所不 同，设计选用时应注意此点。 P1口作为段驱动，是一种直接驱动，其限流电阻可以选择在 510 1K之间，过小会使得 89C52 过载；太大，则会使得数码亮度受到影响，而且影响动态扫描的效果。位驱动由 P0(8 位 )和P2(8 位 )共 16 位承担，其限流电阻设计为 2K ,由于位电流为段电流之和，因此采用小型 PNP三极管 9012 进行驱动，它工作在饱和导通和截止两种工作状态，分别使各个共阳极数码管点亮或熄灭。 3.2.3 数码管及其驱动部分 数码管选用高亮或超高亮小型共阳极数码管，可满足直接由微处理器驱动的要求。本系统只要 12位， 在硬件电路中只要取前 12位即可。 下面是图 1是控制部分原理图，图 2是显示部分原理图 。 nts9 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 8 - J a n - 2 0 08 S he e t o f F i l e : E : 作业 张倩 华华 华华 z ql hx z .d db D r a w n B y:123U2A7 4 H C 0 82 7 p1 0 4C2 6C2 10 . 112C2 5C A PC2 20 . 0 11 FC2 0C2C3C1 01 0 FV D 2 4 1 4 8C1 54 7 0 FL1LEDS1S4S3S1S2X21 2 M H ZR2 23 3 0R21 0 KR1 71 0 KR3 11 0 0 KR53KR71 . 5 KR31 0 KR3 31 2 KR3 01 0 0 KR3 26 . 8 KR1 61 0 KR1 11 . 5 KR62 0 0R2 03KR1 85KR1 23 0 03KU10+5U32 0 5 1+5+5MA X 8 1 3 L12348765/ M RV c cV s sP F1/ W D 0RSTW D 1/ P F01RSTW D 1I N T 0 64578932FSFINT X DRX D191817161514131211W D 1D I NSCL KS4S3S2S1LED2 7 pA O RVRSTP 3 2X2X1P 3 3P 3 4P 3 5P 3 1P 3 0P 1 7P 1 6P 1 5P 1 4P 1 3P 1 2P 1 1P 1 0P 3 7U12 L M3 3 1W25KV C CCZ 5D I S PV C CAGAG+1 0 FV1AGIOIRFO U TGNDV c cV I NVXRC1234VF876512345T X DRX DRSTCZ 1+5+5S1 ： A O RVS2 ： UPS3 ： D O W NS4 ： ST E PI N T 0S1S4V T 29 0 1 2V T 1U54N25+5312654V s sD I NNCACBCEAGR1 03KR81 . 5 KR92 0 0V T 39 0 1 2U64N25+5312654V s sSCL KNCACBCEAGR2 13KR2 41 . 5 KR2 32 0 0V T 49 0 1 2U74N25+5312654V s sFSNCACBCEAGU1D A C7 5 1 3 N : 2 . 5 VD I NSCL K/ SY N CVDDV RE FGNDV FBVOUT67843521V RE FAG+CZ 1OUT1 0 4C1 1V C C+12567AGL M3 2 4U11BU11AL M3 2 4AG23114T e x tAGCZ 4IN1234VAIVAIAGU84N25312654NCACBCEV C C+59 0 1 2VFQ5 MC 7 8 0 5 TV i n + 5 VGNDC11 0 0 FC51 0 4C41 0 FC1 21 0 3C70 . 1C61 0 4CZ 3+ V CC ： 1 0 VU4MC 1 4 0 3V C C+AG12312V s s+VREF123AGR1 94 0 0 1VD1K?J1R11KV T 69 0 1 2+5VVIVAIA O RVVI图 1 nts10 图 2 nts11 4 数字化调节器软件程序设计 数字化调节器控制系统软件按照功能可划分为： A/D 转换及其处理器模块；数据发送通信模块（送显） ;按键处理模块 ;D/A 转换输出模块；D/A转换输出模块；主模块。下图所示描述了上述各模块之间的关系。 如图 系统主程序流程图 以 下着重讨论 A/D转换接口程序、 12位 串行 D/A 转换程序及按键相应和处理程序三个子程序模块的设计。 4.1 基于 V/F 的 A/D 转换接口程序设计 基于 V/F 的 A/D 转换接口程序主要包含：计频和数据标定处理两个方面。对于前者，即是在闸门时间内的频率计数值，与此有关的是闸门开启与关闭、频率的计数；对于后者，则要根据不同的检测对象及量程和精度要求，做相应的数据变换，以供显示等。 4.1.1计频 为实现预定 11位转换精度的计频，使用了微处理器的定时器 0定时中断和外中断 1 的下降沿中断，前者用做闸门的开启与关闭，开启时间设定 为 200ms，由 20次 10ms定时中断产生；后者则简单地对 INT1引脚的负跳变惊醒计数。由于本系统使用了 3 种中断程序，为确保中断现场正确保护和恢复，减少程序中现场保护与恢复的代码，每个中断程序使用了不同的工作寄存器组并进行切换。具体如下： 主程序及一般程序： 寄存器组 0 A/D 转换处理模块 主模块 按键处理模块 数据发送通信模块 显示 D/A 转换输出 nts12 定时器 0 定时中断程序： 寄存器组 1 外中断 1 中断程序： 寄存器组 2 外中断 0 按键中断程序： 寄存器组 3 由于外中断 1 中断程序相对简单，因此这里只讨论定时器 0 定时中断程序的流程设计问题，具体如下所示。 N Y 如图：定时器 0的 10ms定时中断子程序 4.1.2 数据标定处理 关于数据标定的算法已在前面进行了讨论，这里只讨论数据标定处理的程序实现问题。这里有两个问题必须考虑： （ 1） 12位显示分为前 6位，需要标定处理的数据分别来自按键设定和 V/F 输入，因此必须加以区分。系统采用了标志的办法，即位标志F-d12，如等于 0，则处理的是按键设定的数字量；否则，处理的是 V/F重置定时器定时时间常数 看门狗喂狗输入切换状态 清数据全部接收标志 中断次数减 1 20 次中断了吗？ 暂禁止外中断 1，停止 T0 计时 置全部接收标志，中断次数初始化为 20 中断返回 nts13 输入得到的数字量。 （ 2）对每项中的电压与电流标定处理算法是不一样的，也采用了以位标志 isv 加以区分的办法，即如为 0，表示处理的是电流，否则处理的是电压。而该标志是根据按乒乓键 S1得到的。前 6 位和后 6位的显示对象是一致的，或是电压，或是电流。 在上述 设计思路的基础上，数据标定程序的实现就简单了。以 V/F输入数据中的电压标定处理程序为例，结合下图的程序流程做简要阐述。 对于电压，显示精度为两位小数，小数定在第 4 位上。 细步 全步 N Y 如图 数据标定处理程序流程（ V/F中的电压部分） 4. 2 基于 DAC7513N 的串行 12 位 D/A 转换程序设计 基于 DAC7513N 的串行 12 位 D/A 转换接口程序 ，其实只有一个写DAC7513N 接口程序。要实现对 DAC7513N 的正确写入，必须严格遵循DAC7513N的时序规范。 DAC7513N 的写入有以下几个特点： (1)写入必须由 SYNC的下降沿启动，止于上升沿。如果 16位写入正判断是全步 /细步状态 首位最高位置 1 带小数显示 b 首先显示 b（表示电压） 频率计数值 *12 10 000 吗？ 第 2 和第 3 位熄灭 第 2 位熄灭 取乘积前 3 位，定点显示 取乘积前 4 位，定点显示 返回 返 回 nts14 在进行中，而该信号拉高，将导致写入无效。 （ 2） 16位数据写入的顺序为从高位到低位，前两位可为任意值。在本系统中，统一写入 00。 （ 3）数据写入操作在时钟的下降沿完成。 4.3 按 键处理程序设计 数字化调节器的按键共 4 个，分为两类：（ 1）状态设置按键，即S1： CORV,S4:STEP;(2)增加、减少等数字设定按键，即 S2:+, S4: 。第（ 1）类按键采用了中断工作工作方式，以提高响应的快速性；第（ 2）类按键采用查询工作方式。下面分别讨论。 4.3.1 状态设定按键的程序设计 由于 S1、 S4经与门后送入外中断 1作为触发信号，因此两键统一在外中断 1 程序中进行处理。外中断 1 采用下降沿跳变触发方式。中断响应后再通过分别查询两键的状态，区分是何键按下。 4.3.2 数字设定按键程序设计 数字 设定按键的程序设计以：“” 键为例进行讨论，“ ”键的处理与之完全相似。每按一次“”键，则输出增加，增加量（步进量）由 S4全步 /细步状态设定，为数字量 100或 10；达到上限后，不再增加。在输出增加的过程中，显示也同步更新。按键的去抖动在调用该子程序的相关程序中处理。 4.4 看门狗的应用 考虑到调节系统长期连续运行的实际情况，为避免系统受到各种干扰后死机，因此使能电源监视电路 MAX813L 的看门狗功能，其看门狗定时器溢出周期为 1.6s，即在该时间内未能使 WDI输入信号的状态发生跳变（喂狗），则将使 WDO 引脚 输出持续 200ms以上的低电平， 通过系统控制电路中开关二极管 D2（ 4148）使手动引脚产生对应的低电平，从而使复位输出有效（高电平），使系统复位，系统自行从死机中恢复。 对于本系统，将看门狗喂狗动作分解为拉高和拉低，然后分别安排nts15 在定时器 0 定时中断中和主程序中，其目的是为了既能有效防止中断系统失效（表现为不能产生拉高操作），又能有效防止主程序跑飞导致的失效（表现为不能产生拉低操作），从而保证系统的顺畅运行。 4.5 显示系统设计 数字化调节器显示系统的软件设计遵循了通用性原则，使得该显示系统不仅为本数字化调节器 而设计，还能广泛应用于其他需要多位数码管显示器的场合。软件设计包含三个主要模块：串行通信模块，显示模块，主程序模块。下面分别讨论。 4.5.1 串行通信模块 由于本显示系统与控制系统采用“三线”通信方式，控制系统发送显示数据（显示刷新）又是随机的，从提高响应及时性考虑，串行通信采用中断接收方式。接收的字节数由收到的第 1字节决定，每接收 11字节即存入接收缓冲区中，由全局标志 tx f指示接收完成与否。 4.5.2 显示模块 多位显示一般采用动态扫描法，即每个数码管按照显示代码值点亮若干毫秒后熄灭，依次点亮下一个数码 管，循环往复，利用人眼的视觉暂留，达到显示信息的效果。其部分程序流程如下图： nts16 带小数点 不带 小数点 如图 显示子程序流程图 4.5.3 主程序模块 主程序是程序的主框架，其设计与各子模块设计互相关联。合理地分配功能、实现模块化设计，是保证主程序流程清晰 而且调试维护简单的前提。从这个意义上说，设计主程序的过程，就是设计整个程序的过程。本显示系统在进行软件规划时，就是立足于模块化原则，按照功能通过使位驱动无效关闭所有数码管 根据显示代码取首位的段码送段驱动口 根据显示代码最高位决定是否带小数点 段码修正为带小数点 段码不做修正 使当前位位驱动有效，点亮数码管个数增 1 延时适当的毫秒数以稳定视觉 使当前位位驱动无效（即熄灭） 判显示所有数码管否 返回 依次继续显示下一数码管 nts17 要求，设计若干个独立性较强、关联较弱的子模块（中断程序模块或一般模块），在此基础上，主程序再进行装配与调度。主程序流程图如下图所示。 如图 显示部分主程序流程图 显示模块源程序 DBUF EQU 30H ;全局显示缓冲区，共 12字节，依次存放 DCNT EQU 12 ;显示数码管个数 SEGTAB DB 0C0H,0F9H ;0， 1的段码表 ; 关穿行中断 波特率等系统初始化 显示缓冲区初始化为熄灭代码 开放串行中断以便接收数据 清接收缓冲区 清接收字节数变量和通信标志 接收代码送显示缓冲区 显示 清接收缓冲区、个数变量和通信标志 检查接收数据的有效性 所有显示数据都接收了吗？ 有效码 ？ nts18 DISPLAY: MOV P0, #0FFH ;关闭所有数码管 MOV P2, #0FFH MOV R2, #0 ;已显示数码管计数变量初始化为 0 MOV R0,#DBUF ;数据指针指向显示缓冲区 MOV A, R0 ;取出显示代码 JB ACC.7, DISPLAY_0;带小数点则转 MOV DPTR, #SEGTAB ;指向段码表 MOVX A, DPTR+A ;根据显示代码从程序区取出段码 SJMP DISPLAY_1 DISPLAY_0: MOV
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