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天津职业技术师范学院温度检测液晶显示及数据处理装置设计
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天津职业技术师范学院温度检测液晶显示及数据处理装置设计,毕业设计论文
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天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 1 天津职业技术师范学院 毕 业 设 计（论文） 题 目 温度检测，液晶显示及数据处理装置（液晶，时钟，存储） 副标题 性 质： 毕业设计 毕业论文 学生姓名 年 级 系 别 专 业 指导教师 评定成绩 优 良 中 及格 不及格 nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 2 目 录 一 . 引言 . 4 二 . 本设计的硬件系统设计 . 4 1. 系统的组成 . 4 2. AT89C52 单片机系统的设计 . 5 3. 温度采集部分： . 5 4. A/D 转换电路系统的设计 . 8 5. 显示部分的设计 . 8 三 . 温度采样，液晶显示及数据处理装置系统的调 试 . 18 四 . 系统的程序设计（软件部分） . 19 五 . 系统的相关说明 . 21 1. 技术改进： . 21 2. 系统使用说明 . 22 3. 课题申明 . 22 六 . 结束语 . 23 七 . 致谢词 . 24 八 . 附 录 . 25 1. 英文资料翻译 . 25 2. 电路图； . 31 3. 程序模块 . 32 九 . 参 考 文 献 . 40 nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 3 温度检测，液晶显示及数据处理装置（液晶，时钟，存储 ） XX 【 自动化系电气 9901 班 】 摘 要 当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测量信号的输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获取被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监 察也是不可缺少的环节。 系统需要的被测信号，一般可分为开关量和模拟量两种。对于模拟量的输入，由于模拟信号的电压和电流是连续变化的信号，其信号幅度在任何时刻都有定义，因此对于这类信号的处理就较为复杂，在进行小信号放大，滤波量化等处理过程中需考虑干扰信号的抑制，转换精度及线性等诸多因素；而这种信号又是测控系统中最普遍，最常碰到的输入信号，如温度，湿度，流量等。 因此，本论文主要是讨论一个以 OCMJ 公司的 中文液晶模块和AD590,AT89C52 等构成的温度存储及数据处理装置（软，硬件）。此课题来源于社会实践 。该装置能够比较精确的对温度进行实时监测并进行存储，可以对数据进行调用，还可以和 PC 进行串行通信。可以广泛应用于对温度有较高要求，并要求对温度数据进行监测和数据采集的场合。 关键词 单片机 , 数据采集 , 液晶 【 Abstract】 While using MCU as detecting system, input channels of measured signal should always be demanded in the system, and the necessary input information is collected by computer. To measurement system, how to acquire measured signal is its kernel task; but to detecting system, test of the plant state and inspect of the control condition are also important tache which cannot be lack. The measured signal needing by system popularly can be divided into two kinds which are on-off quantity and analogy quantity. For the input of the analogy quantity, because the voltage and current of the analogy quantity are the signal which variety constantly, the signal scope can be determined at any time, therefore, the disposals of this kind of signal are more complicated. In the disposing course of magnifying small signal, filtrating etc, we need to consider a good many factors such as restrain ability of the disturbance signal, conversion precision and line rarity and so on. And this kind of signal is the most universal in detecting system, and the input signals frequently met are temperature, humidity and flux. Therefore, this thesis mostly discuses a temperature storage and data process set which consists of Chinese LCD module of OCMJ company, AD590, and AT89C52.This task roots in society practice. This set can accurately monitor the temperature real time, storage the data, transfer the data, and serial communication with nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 4 PC. It can be aboard applied in the occasion which needs to monitor the temperature data and acquire the data. Key words: Single-chip microprocessor, Data acquisition, The liquid crystal display 一 . 引言 单片机又称单片微型计算机，它是把组成微型计算机的各功能部件：中央处理器 CPU,随机存储器 RAM，只读存储器 ROM， I/O 接口电路，定时器以及串行通讯接口等部件制作在一个集成芯片中，构成一个完整的微型单片机。由于它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的，故又叫单片微控制器（ Single Chip Microcontroller）。单片机的应用场合很多，在智能仪表这块领域：用单片机改造原有的测量，控制仪表，能促进仪表向数字化，智能化，多功能化，综合化，柔性化发展。如温度，压力，流量，浓度显示， 控制仪表等。通过采用单片机软件编程技术，使长期以来测量仪表中的误差修正，线性化处理等难题迎刃而解。 如果 采用模拟电路，温度漂移及元器件的参数误差对温度的设定及控制精度影响较大，并且不能显示当前温度。本文详细地介绍了一种以单片机 AT89C52 和数字温度传感器 AD590 为核心的设计方案，能实现精确控温，并能显示当前温度。其各项功能的实现由单片机控制系统来完成。该 装置 软件设计合理，运行安全可靠，而且耗电省、性价比高。调温范围 0 100 ，温度控制精度为 0 1 。 本控制系统的主要性能指标： 控温范 围： 0 100 ；控制精度： 0 1 ；控制方式：数字式 PID 控制。 从现在网络发展和更加实用的角度考虑，在原有的数据采集系统的基础上，又加装了扩展串行接口，这样单片机可对 MODEM 进行操作，或者由远程计算机启动 MODEM，将数据通过通讯网络（电话线）传输数据，以便实现远程数据采集的任务。 本系统是从实用角度出发设计的，可应用在农业，工业，仓库管理等许多方面。而且，本系统对使用中一些外界干扰进行了适当的防护，具有较好的抗干扰性。 二 . 本设计的硬件系统设计 (一 ). 系统的组成 温度检测，液晶 显示及数据处理装置采用了廉价的高性能单片机 AT89C52 为处理核心单元，单通道 8位全 MOS A/D转换器 AD0804,1兆 5V闪速电擦除存储器 AT29C010A,集成运放 LM651,温度传感器 AD590 等组成的。 nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 5 (二 ). AT89C52单片机系统的设计 1. 简述： AT89C52 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（ PEROM）和 256 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，功能强大的 AT89C52 单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合 。 2. 单片机复位电路的设计 : 单片机采集系统工作时，会经常要求进入复位状态，所以，系统的复位电路必须准确、可靠的工作。单片机的复位是靠外部电路实现的，在时钟电路工作时，只要在单片机的 RST 引脚上出现 24 个时钟振荡时钟脉冲（ 2 个机器周期）以上的高电平，单片机便可以实现可靠的复位。为了保证可靠的复位，在设计电路时，通常使 RST 引脚保持 10ms 以上的高电平。在一般情况下，通常采用上 电复位和开关复位组合电路。 当在通电瞬间或开关闭合的瞬间，在 RC 电路充电过程中， RST 端出现正脉冲，从而使单片机复位。此种复位电路，干扰易串入复位端，这时为了提高系统的可靠性，可在 RST 复位引脚上接一个去耦电容或是采用屏蔽方法。 本系统单片机的外围复位电路示意图 (三 ) 温度采集部分： 温度采集部分是由 AD590 和 LM741 构成的。 实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管的 b-e 结压降的不饱和值 VBE 与热力学温度 T 和通过发射极电流 I 的下述关系实现对温度的检测： 式中， K 波尔兹常数； q 电子电荷绝对值。 集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点，得到广泛nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 6 应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K，温度 0时输出为 0，温度 25时输出 2.982V。电流输出型的灵敏度一般为 1A/K。 1. AD590 简介： AD590 是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下： 1) 流过器件的电流（ A）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即： A/K 式中： 流过器件（ AD590）的电流，单位为 A； T 热力学温度，单位为 K。 2) AD590 的测温范围为 -55 +150。 3) AD590 的电源电压范围为 4V 30V。电源电压可在 4V6V 范围变化，电流 变化 1A，相当于温度变化 1K。 AD590 可以承受 44V 正向电压和 20V 反向电压，因而器件反接也不会被损坏。 4) 输出电阻为 710M。 5) 精度高。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五档，其中 M 档精度最高，在 -55 +150范围内，非线性误差为 0.3。 2. AD590 的应用电路： 1)、基本应用电路 图 1（ a）是 AD590 的封装形式，图 1（ b）是 AD590 用于测量热力学温度的基本应用电路。因为流过 AD590 的电流与热力学温度成正比，当电阻 R1和电位器 R2的电阻之和为 1k 时，输出电压 VO随温度的变化为 1mV/K。但由于 AD590 的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为：把 AD590 放于冰水混合物中，调整电位器 R2，使 VO=273.2mV。或在室温下 (25 )条件下调整电位器 ,使 VO=273.2+25=298.2（ mV）。但这样调整只可保证在 0或 25附近有较高精度。 nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 7 2)、功能说明： 利用 AD590 以及接口电路把温度转换为模拟电压，经由 ADC0804 转 换成数字信号，然后经 AT89C52 处理。 第 1 个步骤：先调 AD590 的可变电阻器 VR1。如 以 0 度为参考值则应使其电压输出位 2.73V；如以 25 度为参考值，则应使其电压输出为 2.98V。第二个步骤：设 VR2使 0 度时， OPA2 的输出为 2.73V-2.73V=0V, 而 25 度时， OPA2 的输出为2.73-2.98V=-0.25V （反相）（零位调整）。 第三个步骤： 调 VR3 使 OPA3 放大 5 倍，如 OPA2 的输出为 0.25V,则 OPA3 的输出为 1.25V。 各 OPA 的功能 : OPA1: 阻抗匹配 OPA2:减 2.73V，（经 VR2）并反相； OPA3:放大 5 倍并反相。 具体电路如下图所示： nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 8 (四 ). A/D转换电路系统的设计 1 相关知识：所谓 A/D 转换器就是模拟 数字转换器（ Analog to Digital Converter），是将输入的模拟信号转换成数字信号。信号输入端的信号可以是传感器或转换器的输出，而 ADC 输出的数字信号可以提供给微处理器，以便更广泛的应用。 2 ADC0804 转换器性能指标： ADC0804 是八位 COMS 逐次逼近型的 A/D 转换器；三态输出；存取时间为 135 微秒；分辨率为 8 位；转换时间为 100 微秒；工作温度为： ADC0804 LCN-0度至 70 度 3 ADC0804 与单片机的接口设计 ADC0804 外围电路示意图 其实， ADC0804 转换器由于具有三态输出锁存器，可直接驱动数据总线，故与 8052 的接口电路十分简单。 其数据输出线与单片机的数据总线直接相连，单片机的 RD,WR,INT 直接连到ADC0804，由于用 P1.0 线来产生偏选信号，故无需外加地址译码器。当单片机向 AD0804 发 WR，RD 信号时，只要虚拟一个系统不占用的数据存储器地址即可。 ADC0804 的 VIN+管脚和 OPA3 即放大环节的 LM741 的 6 号管脚相连。用来输入由温度采样环节采集把温度转换为 模拟电压后的数据。然后经由 ADC0804 转换成数字信号，然后经由单片机处理。 (五 ) 显示部分的设计 本模块包括时钟显示和温度显示，功能调用。这些信息都将在液晶来显示。下面就先来介绍一下本次课题所用的液晶显示模块。 1 液晶显示模块简介 显示部分采用了奥克拉公司的 OCMJ中文模块系列液晶显示器内含 GB 2312 16*16点阵国标一级简体汉字和 ASCII8*8（半高）及 8*16（全高）点阵英文字库，用户输入区位码或 ASCII 码即可实现文本显示。 OCMJ 中文模块系列液晶显示器 也可用作一般的点阵图形显示器之用。提供有位点阵和字节点阵两种图形显示功能，用户可在指定的屏幕位置上以点为单位或以字节为单位进行图形显示。nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 9 完全兼容一般的点阵模块。 OCMJ 中文模块系列液晶显示器可以实现汉字、 ASCII 码、点阵图形和变化曲线的同屏显示，并可通过字节点阵图形方式造字，广泛用于各种仪器仪表、家用电器上作为显示器件。 本系列模块具有上 /下 /左 /右移动当前显示屏幕及清除屏幕的命令。一改传统的使用大量的设置命令进行初始化的方法， OCMJ 中文模块所有的设置初始化工作都是在上电时自动完成的，实现 了“即插即用”。同时保留了一条专用的复位线供用户选择使用，可对工作中的模块进行软件或硬件强制复位。规划整齐的 10 个用户接口命令代码，非常容易记忆。标准用户硬件接口采用REQ/BUSY 握手协议，简单可靠。 本系列模块工作温度： 0 55 （常温） /-20 +70（宽温）；存储温度： -10 +65（常温型） 2、引脚说明 1）表 1： OCMJ2X8（ 128X32）引脚说明 引脚 名称 方向 说明 引脚 名称 方向 说明 1 VLED+ I 背光源正极（ LED+5V） 8 DB1 I 数据 1 2 VLED- I 背光源负极（ LED-OV） 9 DB2 I 数据 2 3 VSS I 地 10 DB3 I 数据 3 4 VDD I （ +5V） 11 DB4 I 数据 4 5 REQ I 请求信号，高电平有效 12 DB5 I 数据 5 6 BUSY O 应答信号 =1：已收到数据并正在处理中 =0：模块空闲，可接收数据 13 DB6 I 数据 6 7 DB0 I 数据 0 14 DB7 I 数据 7 2）表 2： OCMJ4X8（ 128X64）引脚说明 引脚 名称 方向 说明 引脚 名称 方向 说明 1 VLED- I 背光源负极（ LED-OV） 10 DB5 I 数据 5 2 VLED+ I 背光源正极（ LED+5V） 11 DB6 I 数据 6 3 VSS I 地 12 DB7 I 数据 7 4 VDD I （ +5V） 13 BUSY O 应答信号 =1：已收到数据并正在处理中 =0：模块空闲，可接收数据 5 DB0 I 数据 0 14 REQ I 请求信号，高电平有效 6 DB1 I 数据 1 15 RES I 复位信号，低电平有效。 7 DB2 I 数据 2 16 NC 8 DB3 I 数据 3 17 RT1 LCD灰度调整，外接电阻端 9 DB4 I 数据 4 18 RT2 LCD灰度调整，外接电阻端 nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 10 3）表 3： OCMJ5X10（ 160X80）引脚说明 (17、 18脚接法见 11页图示 ) 引脚 名称 方向 说明 引脚 名称 方向 说明 1 VLED- I 背光源负极（ LED-OV） 10 DB5 I 数据 5 2 VLED+ I 背光源正极（ LED+5V） 11 DB6 I 数据 6 3 VSS I 地 12 DB7 I 数据 7 4 VDD I （ +5V） 13 BUSY O 应答信号 =1：已收到数据并正在处理中 =0：模块空闲，可接收数据 5 DB0 I 数据 0 14 REQ I 请求信号，高电平有效 6 DB1 I 数据 1 15 RES I 复位信号，低电平有效。 7 DB2 I 数据 2 16 NC 8 DB3 I 数据 3 17 RT1 LCD灰度调整，外接电阻端 9 DB4 I 数据 4 18 RT2 LCD灰度调整，外接电阻端 3 硬件接口 接口协议为 请求 /应答（ REQ/BUSY） 握手方式。应答 BUSY 高电平（ BUSY =1） 表示 OCMJ 忙于内部处理，不能接收用户命令； BUSY 低电平（ BUSY =0）表示 OCMJ 空闲，等待接收用户命令。发送命令到 OCMJ 可在 BUSY =0 后的任意时刻开始，先把用户命令的当前字节放到数据线上，接着发高电平 REQ 信号（ REQ =1）通知 OCMJ 请求处理当前数据线上的命令或数据。OCMJ 模块在收到外部的 REQ 高电平信号后立即读取数据线上的命令或数据，同时将应答线BUSY 变为高电平，表明模块已收到数据并正在忙于对此数据的内部处理，此时，用户对模块的写操作已经完成，用户可以 撤消数据线上的信号并可作模块显示以外的其他工作，也可不断地查询应答线 BUSY 是否为低（ BUSY =0？），如果 BUSY =0，表明模块对用户的写操作已经执行完毕。可以再送下一个数据。如向模块发出一个完整的显示汉字的命令，包括坐标及汉字代码在内共需 5 个字节，模块在接收到最后一个字节后才开始执行整个命令的内部操作，因此，最后一个字节的应答 BUSY 高电平（ BUSY =1）持续时间较长，具体的时序图参见 图 -1，对应的具体时间参数说明参见。 表 -4 TrTbTs1Ts2B U S YDBR E QT r tt1 t2 t3 t4 t54 电性能参数 nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 11 1）表 4：模块时间参数表 编号 名称 单位 值 说 明 最小值 最大值 1 Tr uS 0.4 - 数据线上数据稳定时间 2 Tb uS 2 20 最大模块响应时间 3 Trt uS 11 - 最小 REQ 保持时间 4 Ts1 uS 20 45 最大数据接收时间 5 Ts2 mS - 0.130* 最大命令指令处理时间 *：不同命令所占用的时间各不相同，具体时间 在命令表中给出 2）表 5：模块主要电气参数表 编号 名称 单位 值 说 明 2X8 4X8 5X10 1 电源工作电压 V 5 5 5 2 电源电流 mA 2 3 5 3 输入引脚电压 V 5 5 5 4 最大输入电压建立时间 uS 1 1 1 5 最小复位电压持续时间 uS 6 6 6 RES 端低电平时间 6 复位内部处理时间 mS 15 15 15 此时模块不接收命令 7 背光电压 V 5 5 5 8 标称背光电流 mA 120 180 250 9 外接灰度调节电位器 5K 200 10K 5 用户命令 用户通过用户命令调用 OCMJ 系列液晶显示器的各 种功能。命令分为操作码及操作数两部分，操作数为十六进制。共分为 3 类 10 条。分别是： 一）、字符显示命令： 1、显示国标汉字； 2、显示 8X8 ASCII 字符； 3、显示 8X16ASCII 字符； 二）、图形显示命令： 4、显示位点阵； 5、显示字节点阵； 三）、屏幕控制命令： 6、清屏； 7、上移； 8、下移； 9、左移； 10、右移； （以下所示取值范围分别为： 2X8、 4X8、 5X10 的取值范围） 1）显示国标汉字 命令格式： F0 XX YY QQ WW 该命令为 5 字节 命令（最大执行时间为 1.2 毫秒， Ts2=1.2mS），其中 XX：为以汉字为单位的屏幕行坐标值，取值范围 00 到 07、 02 到 09、 00 到 09 nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 12 YY：为以汉字为单位的屏幕列坐标值，取值范围 00 到 01、 00 到 03、 00 到 04 QQ WW：坐标位置上要显示的 GB 2312 汉字区位码 2) 显示 8X8 ASCII 字符 命令格式： F1 XX YY AS 该命令为 4 字节命令（最大执行时间为 0.8 毫秒， Ts2=0.8mS），其中 XX：为以 ASCII 码为单位的屏幕行 坐标值，取值范围 00 到 0F、 04 到 13、 00 到 13 YY：为以 ASCII 码为单位的屏幕列坐标值，取值范围 00 到 1F、 00 到 3F、 00 到 4F AS：坐标位置上要显示的 ASCII 字符码 3) 显示 8X16 ASCII 字符 命令格式： F9 XX YY AS 该命令为 4 字节命令（最大执行时间为 1.0 毫秒， Ts2=1.0mS），其中 XX：为以 ASCII 码为单位的屏幕行坐标值，取值范围 00 到 0F、 04 到 13、 00 到 13 YY：为以 ASCII 码为单位的屏幕列坐标值，取值范围 00 到 1F、 00 到 3F、 00 到 4F AS：坐标位置上要显示的 ASCII 字符码 4) 显示位点阵 命令格式： F2 XX YY 该命令为 3 字节命令（最大执行时间为 0.1 毫秒， Ts2=0.1mS），其中 XX：为以 1*1点阵为单位的屏幕行坐标值， 取值范围 00 到 7F、 20 到 9F、 00 到 9F YY：为以 1*1点阵为单位的屏幕列坐标值，取值范围 00 到 1F、 00 到 3F、 00 到 4F 5) 显示字节点阵 命令格式： F3 XX YY BT 该命令为 4字节命令（最大执行 时间为 0.1毫秒， Ts2=0.1mS），其中 XX：为以 1*8点阵为单位的屏幕行坐标值， 取值范围 00 到 0F、 04 到 13、 00 到 13 YY：为以 1*1点阵为单位的屏幕列坐标值， 取值范围 00 到 1F、 00 到 3F、 00 到 4F BT：字节像素值， 0 显示白点， 1 显示黑点 （显示字节为横向） 6) 清屏 命令格式： F4 该命令为单字节命令（最大执行时间为 11 毫秒， Ts2=11mS），其功能为将屏幕清空。 7) 上移 命令格式： F5 该命令为单字节命令（最大执行时间 为 25 毫秒， Ts2=25mS），其功能为将屏幕向上移动一个点阵行。 8) 下移 命令格式： F6 该命令为单字节命令（最大执行时间为 30 毫秒， Ts2=30mS），其功能为将屏幕向下移动一个点阵行。 9) 左移 命令格式： F7 nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 13 该命令为单字节命令（最大执行时间为 12 毫秒， Ts2=12mS），其功能为将屏幕向左移动一个点阵列。 10) 右移 命令格式： F8 该命令为单字节命令（最大执行时间为 12 毫秒， Ts2=12mS），其功能为将屏幕向右移动一个点阵列。 6 外部接口连接 图 2： 8051 与 OCMJ4X8 模块连接图 7 其他说明 1）复位 OCMJ 中文模块所有的设置初始化工作都是在上电时自动完成的，因此，在大多数情况下，复位端可经一电阻接在电源上。在确实需要复位操作的应用中，将该线拉低（ RES=0）并保持 10微秒即可使模块复位。正常的复位功能包括清屏在内，占用时间不大于 15 毫秒，用户在此其间应禁止对模块进行操作，以免数据丢失，复位后的操作应在确保 BUSY=0 之后开始。 2）背光 模块电源 VDD 与 LED 背光电源最好取两组电源分开供电，以免背光源功耗相对大而影响模块显示。另外， LED+/LED-为背光源引脚，在模块背面， PCB 板上的电路连接线途经两焊盘（断开），是空开两个贴片电阻位置，由用户接上相应的电阻调整 LED 背光亮度，电阻阻值在 10 欧 -30欧之间。该电阻不可短路，以免烧坏背光源或 PCB 板过热而烧坏模块 IC。 3）灰度调节 4X8 及 5X10 模块的引出脚 RT1/RT2 为外接灰度调节电位器接脚（ 2X8 模块的引出脚在线路板背面右上角有 TEST3 标注的焊盘处），出厂前该电阻已被固定电阻（模块上的 R6）所代替，如用户确系要调整屏幕灰度，可在引出脚 RT1/RT2 间接电位器即可，如果屏幕灰度没 有变化或变化nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 14 不大，可将模块背面右上角的贴片电阻 R6（即和 RT1、 RT2 并联的电阻）断开，再调整电位器。 (六 ) 数据存储部分： 本课题按照预计要求设计，采用的是 ATMEL 公司的闪速存储器 AT29C010A。 FLASH 存储器是一种电擦除与再编程的快速存储器，又称为闪速存储器。它可以分为两大类：并行 FLASH 和串行 FLASH。串行产品能节约空间和成本，但存储量小，又由于是串行通信，所以速度较慢，开发编程较复杂；并行产品具有存储量大，速度快，使用方便等特点。 ATMEL公司生产的 29 系列存储器是一种并行、高性能、 大容量闪速存储器。 1. AT29C010A的主要特点： ATMEL公司生产的 29系列 CMOS Flash存储器分为电池电压型 AT29BV系列 (2.7V-3.6V操作 )，低电压型 AT29LV系列 (3.0-3.6V操作 )，标准电压型 AT29C(5V操作 )。 AT29C010A是一种 5V 在线闪速可电擦除的存储器，具有掉电保护功能；方便的在线编程能力不需高的输入电压，指令系统在5V电压下即可控制 AT29C010A。 AT29C010A具有 1M位的存储空间，分成 1024个分区，每一分区有 128个字节。从 AT29C010A中读取数据与 E2PROM的操作相似，再编程能力是以每一分区为单位的， 128字节的数据装入 AT29C010A的同时完成编程。在一个再编程周期里，存储单元的寻址和128字节数据通过内部锁存可释放地址和数据总线，这样可为其他操作提供地址和数据总线。编程周期开始， AT29C010A会自动擦除分区的内容，然后对锁存的数据在定时器的作用下进行编程。编程周期的结束是通过查询 I/O7的有效时实现的，一旦编程周期结束，就可开始一个新的读或编程操作。 AT29C010A内部结构图 AT29C010A具有以下主要特性：可电擦除、可编程的闪速存储器；快速读取时间 70ns；内部程序和定时器控制； 2个 8K的可锁定的自举模块；分区程序操作，擦除、编程单向循环方式，可超过 10000次， 1024个分区 (128字节 /分区 )，内部地址和 128位数据锁存；硬件和软件数据保护；nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 15 快速的的分区编程周期 10ms；数据轮询检测编程是否结束；低功率 消耗 50mA有效电流，100mACMOS维持电流；单一 5V 10%电源供电； CMOS和 TTL可兼容的输入输出；有商用和工业用的温度可选范围。 2. 器件操作 读操作 AT29C010A的存取类似于 E2PROM，当和为低电平、 WE为高电平时，由 A0-A16寻址的内存单元中的数据会读到 I/O0-I/O7输出管脚；若和为高电平，则 I/O0-I/O7输出管脚为高阻态。这种双向控制的方式为使用者提供了避免总线竞争的灵活性。 3. 字节装载 AT29C010A的字节装载是用于装入每一分区待编程的 128K字节数 据或是用于进行数据保护的软件编码。每一字节的装载是通过或各自有低电平，为高电平时实现的，数据是在或在一个上升沿时锁存的。 4. 编程 AT29C010A以分区为单位进行再编程，如果某一分区中的一个数据需要改变，那么这一分区中的所有数据必须重新装入。一旦某一分区中的字节被装入，这些字节将同时在内部编程时间内进行编程，在此时间内若有数据装入 ,则会产生不确定的数据；当第一字节数据装入AT29C010A之后，接着其余字节将以同一方式依次装入，字节不需按顺序装载，可以任意方式装载。每一新装载的数据若要被编程，必须有 (或 )由高到低的跳变，这一跳变需在 150ms内完成，同时前面字节的 (或 )由低到高的跳变时间也是 150ms。如果一个由高到低的跳变在最后一个由低到高的 150ms内没有被检测到，那么字节装载的时间段将结束，此时内部编程时间段开始。 A7-A16提供分区地址，分区地址只在每一个 (或 )由高到低的跳变时才有效； A0-A6提供分区中每一字节的地址。一旦编程时间段开始，在写周期的维持时间内，读操作实际上是一种查询。 5. 软件数据保护 AT29C010A具有软件控制数据保护的特性，这一特性在 ATMEL公司出厂时没有开启，用 户可根据需要开启或关闭。一旦开启，在未执行关闭指令之前这一特性始终有效；供电情况的改变不会重新设置这一特性，但需警惕在供电情况改变时随机的编程周期可能改变这一特性。若要开启软件数据保护，必须执行三条针对存放有特殊数据的特殊地址单元的程序指令。当开启软件数据保护之后，所需的程序若要出现，也必须执行同样的三条程序指令。软件保护使能的软件算法必须在程序可能执行之前发送到 AT29C010A，所有的软件程序指令要按照分区程序的时序要求进行。在给出软件数据保护的指令代码之后便可进行字节的装载。图 2给出了软件数据保护使能 或撤销软件算法的流程图： nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 16 软件数据保护使能或撤销流程图 6. 硬件数据保护 AT29C010A硬件保护有以下几种方法： VCC自动检测 如果 VCC低于 3.8V(典型值 )，程序的运行将中止。 VCC供电延迟 如果 VCC达到自动检测水平， AT29C010A将自动在编程前暂停 5ms。 编程禁止 当为低电 平时，或为高电平时禁止编程。 噪声滤波 当或输入脉宽少于 15ns(典型值 )，则不启动编程周期。 7. 数据轮询 AT29C010A采用数据轮询来识别程序是否结束。在编程周期内，试图读数据的操作将在装载最后一字节时在 I/O7上产生装载数据完成的信号；一旦编程周期结束，有效的数据将送到输出端，并且开始下一编程周期，数据轮询可以在编程周期的任何时间进行。 重复位 另外，除数据轮询方式外， AT29C010A还提供另一种决定编程、擦除周期的方法。编程和擦除操作周期，连续的试图从 AT29C010A中读数据的操作在 I/O6上出现 1和 0，一旦编程周期结束， I/O6位将重复并且读取有效数据；检测重复位可在编程周期任何时间进行 nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 17 硬件接口电路图 数据写入流程框图 AT29C010A作为工业智能检测仪器存储器的一个实际应用，主要用 AT29C010A来存储一级汉字库汉字部分、单片机采集处理的数据和仪器设定的一些参数。该仪器采用 AT89C52作为中央处理器， AT29C010A作为存储器， 74HC373作为地址锁存器，点阵式 LCD显示器用作显示图形和字符，X1203作为实时时钟；另外，还有上位机通信电路，继电器报警电路，按键操作电路、指示灯电nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 18 路及检测电路等。为工业智能检测仪器框图。8. 硬件接口电路 AT29C010A存储器与单片机 AT89C52的硬件接口电路图如图 4所示。用 AT89C52的 P0口作为存储器的数据输入 /输出端，通过 P0口经 74HC373输出低 8位地址， P2口和 P3.0出端作为存储器 A8A16地址， CE接 ALE， WE接 WR(P3.6)， OE接 RD(P3.7)。 9. 软件注意事项 读取数据过程类似于普通 E2PROM。但在写入 (编程 )时，它和普通 E2PROM不同， AT29C010A是采用按扇区编程，每个扇区大小为 128个字节。由于每次写入数据时，整个扇区数据都将重写，因此必须采用数据缓冲区来存放要写入的数据 (包括该扇区内已存在的数据 )。在此应用实例中，采用AT89C52作中央处理器，它具有 256字节内部数据存储器 (RAM)，用其中 128字节 (80H_FFH)RAM作为数据缓冲区存放要写入的数据。图 5为数据写入流程图。 在存储器进入软件数据保护状态、块锁定状态或软件产品标识状态时，无法对存储器进行写入。此时，必须用软 件来退出软件数据保护状态、块锁定状态或软件产品标识状态。 三 . 温度采样，液晶显示及数据处理装置系统的调试 温度采样部分的调试 利用 AD590 以及接口电路把温度转换成模拟电压 ,经由 ADC0804 转换成数字信号 ,然后经由单片机处理 . 第 1个步骤 :先调试 AD590的可变电阻器 VR1.如以 0度为参考值应该使其电压输出为 2.73V;如以 25 度为参考值 ,则应使其电压输出为 2.98V. 第 2 个步骤 : 设 VR2 使 0 度时 ,OPA2 的输出为 2.73-2.73=0V,而 25 度时 ,OPA2 的输出为2.73-2.98=-0.25V (反相 ) (零位调整 ). 第 3 个步骤 : 调 VR3 使 OPA3 放大 5 倍 ,如 OPA2 的输出为 -0.25V, 则 OPA3 的输出为 1.25V. 各 OPA 的功能 OPA1 阻抗匹配 ; OPA2 减 2.73V,(经由 VR2)并反相 ; OPA3: 放大 5 倍并反相 nts天津职业技术师范学院自动化系 2004 级毕业设计 19 四 . 系统的程序设计（软件部分） 程序流程图一 开始 A/D转换 初始化 液晶显示 有键
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