基于串行接口方式單片機(jī)通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

使用GM8164可使本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最多32個(gè)開關(guān)量的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，同時(shí)可提供40個(gè)開關(guān)量控制輸出功能。

2.3 高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷SD2001E

實(shí)時(shí)時(shí)鐘器件使用了具有I2C總線接口的實(shí)時(shí)時(shí)鐘器件SD2001E，該器件將實(shí)時(shí)時(shí)鐘所需的電池、晶振、電源管理等電路全部集成在了芯片內(nèi)部。在系統(tǒng)掉電的情況下也可保證時(shí)鐘的運(yùn)行。該芯片無(wú)需任何的外圍元件，就可構(gòu)成一個(gè)高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷，且可為系統(tǒng)提供32k byte擦寫次數(shù)達(dá)100億次的非易失性SRAM，該器件的主要性能指標(biāo)如下：
⑴年、月、日、星期、時(shí)、分、秒的BCD碼輸入／輸出；
⑵I2C總線接口（包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分和SRAM部分）；
⑶自動(dòng)日歷到2099年（包括閏年自動(dòng)換算功能）；
⑷內(nèi)置高精度晶振，精度≤±5ppm,即一個(gè)月內(nèi)，走時(shí)誤差不超過(guò)13秒(25℃)；

鐘走時(shí)時(shí)間超過(guò)10年以上；

2.4 串行E2PROM AT24C512

由于SD2001E為系統(tǒng)提供了容量達(dá)32k字節(jié)的非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，已能夠滿足一般數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的需要，如采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量較大時(shí)，可在擴(kuò)展一片容量為64k字節(jié)的E2PROM AT24C512。由于該器件的擦寫壽命有限，故在使用時(shí)可將數(shù)據(jù)先寫入SD2001E片內(nèi)NVRAM，當(dāng)NVRAM寫滿后再將數(shù)據(jù)存入到 AT24C512中，這樣可使AT24C512的讀寫頻率大為降低，從而大大延長(zhǎng)了該存儲(chǔ)器的使用壽命。

2.5 中文圖文液晶顯示模塊OCMJ4X8C

為便于將采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，并實(shí)現(xiàn)友好的全中文圖形人機(jī)界面，這里使用了串行接口具有中文字庫(kù)的圖形點(diǎn)陣液晶模塊OCMJ4XC8， OCM4X8C是具有串/并接口且內(nèi)部含有中文字庫(kù)的液晶顯示模塊。該模塊的控制/驅(qū)動(dòng)器采用臺(tái)灣矽創(chuàng)電子公司的ST7920，因而使得該模塊具有較強(qiáng)的控制顯示功能。該模塊的液晶顯示點(diǎn)陣為128*64，可顯示4行，每行8個(gè)漢字，為了便于簡(jiǎn)單和方便地顯示漢字，該模塊的內(nèi)部具有2Mbit的中文字型 CGROM，該字型ROM中含水量有8192個(gè)16*16點(diǎn)陣中文字型庫(kù)，同時(shí)為了便于英文字符和其它常用字符的顯示該模塊的內(nèi)部還具有16Kbit的 16*8點(diǎn)陣的ASCⅡ字符庫(kù)，為便于構(gòu)造用戶圖形，該模塊還提供了一個(gè)64*256點(diǎn)的GDRM繪圖區(qū)域，且為便于構(gòu)造用戶所需字型，模塊內(nèi)部提供了4 組16*16點(diǎn)陣的造字空間。利用上述功能，OCMJ4X8C實(shí)現(xiàn)漢字、ASCⅡ碼、點(diǎn)陣圖形、自選字型的同屏顯示。為便于和多種微處理器接口，模塊提供了8位并行、4 位并行、2線并行、3線并行接口方式。

2.6 微型漢字打印機(jī)

為便于將采集數(shù)據(jù)打印出來(lái)，這里使用了具有漢字庫(kù)的串行中文打印機(jī)MP-A（D）16-8該打印機(jī)的主特點(diǎn)如下：方便的漢字打印功能，除存儲(chǔ)字符集一、二外，還自帶16×16點(diǎn)陣與12×12點(diǎn)陣國(guó)標(biāo)一二級(jí)漢字庫(kù)，故不但能打印全部ASCⅡ字符和德文、法文、俄文、日語(yǔ)、數(shù)字符號(hào)、專用符號(hào)、自選字符、點(diǎn)陣曲線以及條碼等，更能同行混合打印16×16、12×12、8×16、16×8、8×8、6×12，點(diǎn)陣漢字或5×7、6×8、8×12、8×16點(diǎn)陣 ASCⅡ字符。由于自帶2k字節(jié)的數(shù)據(jù)緩存器及漢字字庫(kù)，使得打印漢字及圖符速度與英文字符一樣快捷；豐富的文字修飾功能；方便的接口方式。

2.7 數(shù)字量與頻率量的采集

數(shù)字量與頻率量的采集直接使用單片機(jī)自身硬件資源，對(duì)于數(shù)字傳感器輸出的數(shù)字信號(hào)可直接使用單片機(jī)的口線完成數(shù)字信息的采集任務(wù)，這里將單片機(jī)的P1口作數(shù)字量采集接口。頻率量的采集如轉(zhuǎn)速、流量、風(fēng)向等可使用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，這里將定時(shí)器0和定時(shí)器1作為頻率量采集用，當(dāng)不使用的頻率量采集功能時(shí)可做它用。

3 監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)監(jiān)控軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并采用ASM匯編語(yǔ)言編制。監(jiān)控程序功能是對(duì)各串行接口器件進(jìn)行初始化，然后分別調(diào)用模擬量采集模塊，數(shù)字量采集模塊，開關(guān)量采集模塊和頻率量采集模塊，如外部有模擬量、開關(guān)量、數(shù)字量、頻率量信號(hào)輸入時(shí)，則調(diào)用相應(yīng)的算法程序?qū)?duì)應(yīng)變量處理變換后送入SD2001E的 NVRAM中進(jìn)行數(shù)據(jù)保存。同時(shí)將對(duì)應(yīng)的數(shù)值送液晶顯示器顯示或根據(jù)需要打印輸出，如外部無(wú)任何信號(hào)輸入時(shí)則在液晶屏上顯示“歡迎使用”及系統(tǒng)時(shí)間、日期。下面給出監(jiān)控程序流程。如圖3所示。