霍爾傳感器應(yīng)用于采集與顯示信號系統(tǒng)中的設(shè)計方案

　　經(jīng)過與標(biāo)準(zhǔn)量比較處理后的模擬量轉(zhuǎn)化成以二進(jìn)制數(shù)值表示的離散信號的轉(zhuǎn)換器，簡稱A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器的輸入量一般為直流電流或電壓，輸出量為二進(jìn)制數(shù)碼的數(shù)字量。該設(shè)計中使用ADC0809轉(zhuǎn)換器。過程如下：首先它可以將其看成由一個8位A/D轉(zhuǎn)換器和一個8通道模擬多路開關(guān)組合而成，INO～I(xiàn)N7分別對應(yīng)8路模擬量輸人，由引腳ADDA，ADDB和ADDC決定具體是哪一條模擬量來進(jìn)行轉(zhuǎn)化。在引腳START和ALE上加1個正脈沖后，通道選擇碼立即鎖定并同時ADC轉(zhuǎn)換啟動。轉(zhuǎn)換開始后OE引腳加1個正脈沖，將輸出緩沖器的三態(tài)門打開，使轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量能夠傳送至數(shù)據(jù)總線。

　　2.3 數(shù)據(jù)采集和顯示

　　放大處理后的電壓信號，雖然在幅值上達(dá)到了可以處理的范圍，但模/數(shù)電壓轉(zhuǎn)換的范圍是0～5 V，而傳感器輸出的電壓存在負(fù)值，為了使電壓匹配，信號電壓在接人模/數(shù)轉(zhuǎn)換器前可以加一級加法電路，將電壓信號全部轉(zhuǎn)換為正值。放大電路、濾波電路和加法電路均使用LM324實現(xiàn)，硬件電路如圖4所示。

　　數(shù)據(jù)顯示電路分為數(shù)碼管顯示電路和PC機(jī)顯示 部分。數(shù)碼管顯示用于單片機(jī)上，單片機(jī)分別通過段顯 碼和位顯碼對數(shù)碼管上顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。段顯碼 控制顯示的數(shù)據(jù)內(nèi)容，位顯碼則控制數(shù)碼管亮或滅。段 顯碼是單片機(jī)通過可編程通用并行接口8155逐位傳到 8位移位寄存器74LSl64中去，再由它將串行傳輸數(shù)據(jù) 變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)傳給數(shù)碼管顯示。而位顯碼是單片機(jī) 通過8155一次性送到數(shù)據(jù)鎖存器74L$244中鎖存，再 去驅(qū)動數(shù)碼管并控制其亮或滅。

　　2.4 串行通信

　　該設(shè)計中采用異步串行通信的方式。而AT89C51 單片機(jī)的串行口，當(dāng)工作于方式1，2和3時，UART（通用異步接收和發(fā)送）可以實現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)與PC機(jī)之間的串行通信。PC機(jī)串行通信主要是通過串行口芯片8251實現(xiàn)的。8251有10個寄存器，端口地址從3F8H～3FEH（c0M1），可以通過對8251編程來指定通信協(xié)議即通信的波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、奇偶類型和停止位長度。另外由于Pc機(jī)串口的電平是RS 232電平，不與單片機(jī)串口的TTL電平兼容，因此需要在它們之間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。傳統(tǒng)的方法是使用MCl488將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS 232電平，用MCl488實現(xiàn)反向轉(zhuǎn)換，由于MCl488需要±12 V電壓，使用中非常不便，故該設(shè)計采用MAXIM公司的產(chǎn)品片MAX232來實現(xiàn)，由單+5 V的電壓供電，既可實現(xiàn)TTL到RS 232的電平轉(zhuǎn)換，也可實現(xiàn)RS 232到TTL電平的轉(zhuǎn)換，使用十分方便，具體的線路如圖5所示。

　　3 軟件實現(xiàn)部分

　　3.1 單片機(jī)部分

　　AT89C51系列單片機(jī)的串行口可工作于4種不同的方式。在該程序中，單片機(jī)串行口工作設(shè)定為方式1，即數(shù)據(jù)經(jīng)TxD端發(fā)送，RxD端接收，波特率2 400 b/s，10位構(gòu)成一幀，l位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，初值0F3H，SMOD=1。

　　由于單片機(jī)多應(yīng)用于實時性較強(qiáng)的控制場合，為了盡量少占用CPU的時間，充分發(fā)揮CPU的功能。該系統(tǒng)在單片機(jī)程序設(shè)計中采用中斷方式與PC機(jī)進(jìn)行通信。主程序只進(jìn)行串行通信、數(shù)碼管實時顯示、模/數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的初始化和循環(huán)等待串行中斷工作，當(dāng)接收到PC機(jī)發(fā)來的信號時，就轉(zhuǎn)人中斷服務(wù)程序，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并向Pc機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。中斷服務(wù)子程序流程圖如圖6所示。

　　以下僅給出串行通信初始化和中斷服務(wù)子程序代碼：

　　串行通信初始化程序為：

　　3.2 PC機(jī)部分

　　在Windows中，串行口的硬件設(shè)備通過通信驅(qū)動程序comm.drv與windows進(jìn)行連接，通過使用標(biāo)準(zhǔn)的windows API函數(shù)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。而MSComm控件通信功能的實現(xiàn)，是調(diào)用windows API函數(shù)，并通過設(shè)置其屬性和事件，來定義windows通信驅(qū)動程序的API函數(shù)接口，為應(yīng)用程序提供了通過串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡便方法。