led故障檢測系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 LED燈原理 </p><p>　　Light Emitting Diode,即發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件,它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合引起光子發(fā)射而產(chǎn)生光。LED可以直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫、白色的光。</p&

2、gt;<p>　　LED發(fā)光原理及特點(diǎn)：</p><p>　　多變幻：LED光源可利用LED通短時(shí)間短和紅、綠、藍(lán)三基色原理，在計(jì)算機(jī)技術(shù)控制下實(shí)現(xiàn)色彩和圖案的多變化，是一種可隨意控制的“動(dòng)態(tài)光源”。 </p><p>　　壽命長：LED 光源無燈絲、工作電壓低，使用壽命可達(dá)5萬到10萬小時(shí)，也就是5年到10年時(shí)間。 </p><p>　　白熾燈的發(fā)光

3、機(jī)理是電能將發(fā)光鎢絲進(jìn)行加熱而發(fā)光的，經(jīng)過相當(dāng)長時(shí)間的加熱，鎢絲就會(huì)老化甚至燒斷，至此，白熾燈泡的壽命也就此告終了，而發(fā)光二極管的發(fā)光機(jī)理是由二極管特殊的組成結(jié)構(gòu)決定的，二極管主要由PN結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)組成，當(dāng)在電極上加上正向偏壓之后，使電子和空穴分別注入P區(qū)和N區(qū)，當(dāng)非平衡少數(shù)載流子和多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)，就會(huì)以輻射光子的形式將多余的能量轉(zhuǎn)化為光能。其發(fā)光過程包括三個(gè)部分：正向偏壓下的載流子注入、復(fù)合輻射和光能傳輸。由此可見二極管主

4、要是靠載流子的不斷移動(dòng)而發(fā)光的，不存在老化和燒斷的現(xiàn)象，其特殊的發(fā)光機(jī)理決定了它的發(fā)光壽命長達(dá)5-10萬個(gè)小時(shí)。</p><p>　　1.2 研究LED燈的意義</p><p>　　目前，全球有近200家公司和300多所大學(xué)以及研究機(jī)構(gòu)從事氮化鎵基LED的材料生長、器件制作工藝和相關(guān)裝備制造的研究和開發(fā)工作，居于領(lǐng)先水平的公司主要有日本的Nichia、Toyota Gosei、索尼、三洋、

5、美國的Cree Lumileds，歐洲的Osram、菲利普、中國臺(tái)灣的芯片廠家主要有國聯(lián)、晶元、光磊、廣鎵、燦元、連威等，封裝方面主要有億光電子、鼎元光電、佰鴻工業(yè)等。 </p><p>　　這些跨國大公司多有原創(chuàng)性的專利，引領(lǐng)技術(shù)潮流，占有絕大多數(shù)的市場份額，其中日本的日亞公司是全世界研究和生產(chǎn)LED的“頂尖”單位，十余年來其氮化鎵基LED的研究和開發(fā)水平一直領(lǐng)先其它單位2-3年。日亞公司在生產(chǎn)白色LED的熒光

6、粉材料方面擁有多項(xiàng)專利，在InGaN白色LED芯片供應(yīng)上一直占統(tǒng)治地位，但專利技術(shù)一直控制在內(nèi)部使用。Lumileds公司也已開發(fā)出最大發(fā)光功率達(dá)120lm的白光LED，美國加州大學(xué)固態(tài)發(fā)光及顯示中心計(jì)劃在2007年前開發(fā)出效率為200lm/W的白光LED。</p><p>　　我國臺(tái)灣是世界LED生產(chǎn)的最重要基地，其產(chǎn)量超過全球LED產(chǎn)量的1/3，早在20世紀(jì)90年代初已經(jīng)名列世界第三位。目前我國臺(tái)灣LED產(chǎn)品

7、市場占有率已達(dá)28%，超過了美國，位居世界LED市場第二位，產(chǎn)品80%以上外銷，主要銷往韓國、日本、美國和歐洲等地，目前臺(tái)灣地區(qū)LED業(yè)主要是向全彩化、高亮度和大型化的方向發(fā)展，僅用于LED生產(chǎn)的MOCVD裝備就多達(dá)200多臺(tái)。</p><p>　　據(jù)CIR預(yù)測，全球LED市場將從2004年的36.8億美元的基礎(chǔ)上，增長至2005年的39億美元，預(yù)計(jì)到2007年，全球LED市場將達(dá)47億美元，其中，高亮度發(fā)光二極

8、管市場將占44%的份額，可望達(dá)到5.2億美元，占11%的市場份額。 </p><p>　　據(jù)Strategies Unlimited統(tǒng)計(jì)，2005年用于手機(jī)和其它手持設(shè)備的LED的銷量在過去2年中增長了3倍，達(dá)到20.28億美元。占當(dāng)年市場份額的51%、汽車領(lǐng)域銷量達(dá)到5.46億美元，顯示屏領(lǐng)域銷量達(dá)到5.46億美元，各占14%的市場份額，照明領(lǐng)域銷量達(dá)到2.34億美元，交通信號(hào)燈領(lǐng)域銷量達(dá)到0.78億美元，與此

9、同時(shí)，LED還將在未來10年內(nèi)大舉進(jìn)入現(xiàn)被白熾燈和日光燈所占據(jù)的價(jià)值120億美元的傳統(tǒng)照明市場。即使不考慮傳統(tǒng)照明，這也是一個(gè)欣欣向榮的市場，預(yù)計(jì)，高亮度LED將在全球范圍內(nèi)大量銷售，這一最大發(fā)展也最快的LED市場，在未來5年內(nèi)將以14%的年增長率增長，從2004年的36.8億美元漲至2009年的72億美元，與以前的LED相比，鎵基高亮度LED技術(shù)具有更高的發(fā)光效率，能產(chǎn)生甚至可以在日光下或戶外使用的光線。 </p>&l

10、t;p>　　據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，到2008年，全球LED的應(yīng)用市場將從2004年的125億美元提高到500億美元，市場潛力巨大，競爭也將越來越激烈，美國能源部的研究報(bào)告分析，到2010年，美國將有55%的白熾燈和熒光燈被半導(dǎo)體燈替代，每年節(jié)約電費(fèi)可達(dá)350億美元，半導(dǎo)體燈有望形成500億美元的大產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　1.3 LED故障檢測系統(tǒng)研究的意義</p><p>　　首先，L

11、ED顯示器集微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理于一體，以其色彩鮮艷、動(dòng)態(tài)范圍廣、亮度高、壽命長、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，成為最具優(yōu)勢的新一代顯示媒體，目前，LED顯示器已廣泛應(yīng)用于大型廣場、商業(yè)廣告、體育場館、信息傳播、新聞發(fā)布、證券交易等，可以滿足不同環(huán)境的需要。隨著社會(huì)對(duì)于LED的廣泛應(yīng)用，越來越多關(guān)于LED的故障也會(huì)凸顯出來，LED故障檢測系統(tǒng)的研究可以幫助LED使用者更好地維護(hù)LED顯示系統(tǒng)，減少相關(guān)損失，并且能加快LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

12、因此，這個(gè)研究具有較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　其次，通過對(duì)系統(tǒng)的改進(jìn),可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，無人監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能這樣對(duì)于在無人狀況下可能造成的損失減小到最低。隨著現(xiàn)代大生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步現(xiàn)代設(shè)備的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜功能越來越完善自動(dòng)化程度也越來越高。由于許多無法避免的因素的影響有時(shí)設(shè)備會(huì)出現(xiàn)各種故障以致降低其預(yù)定的功能甚至造成嚴(yán)重的災(zāi)難性事故國內(nèi)外曾經(jīng)發(fā)生的各種空難、海難、爆炸、斷裂等惡性

13、事故造成了人員傷亡產(chǎn)生了嚴(yán)重的社會(huì)影響；即使是經(jīng)常生產(chǎn)中的事故也因生產(chǎn)過程不能正常運(yùn)行或機(jī)器設(shè)備損壞而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。如年日本關(guān)西電力公司南海電廠號(hào)機(jī)組—汽輪發(fā)電機(jī)組因振動(dòng)引起嚴(yán)重的斷軸毀機(jī)事件年我國大同電廠和年我國秦嶺電廠的汽輪發(fā)電機(jī)組的嚴(yán)重?cái)噍S毀機(jī)事件都造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此保證設(shè)備的安全運(yùn)行消除事故是十分迫切的問題。 現(xiàn)代設(shè)備運(yùn)行的安全性與可靠性取決于兩個(gè)方面一是設(shè)備設(shè)計(jì)與制造的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)為此設(shè)計(jì)中要采用

14、可靠性設(shè)計(jì)方法要有提高安全性的措施；二是設(shè)備安裝、運(yùn)行、管理、維修和診斷措施的實(shí)施。現(xiàn)在設(shè)備診斷技術(shù)、修復(fù)技術(shù)和潤滑技術(shù)已列為我國設(shè)備管理和維修工作的三項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)成為推進(jìn)設(shè)備管理現(xiàn)代化保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行的重要</p><p>　　最后，這方面的研究還可以應(yīng)用到其他領(lǐng)域，比如說監(jiān)視系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)等等對(duì)生產(chǎn)單位配置故障診斷系統(tǒng)能減少事故停機(jī)率具有很高的收益投資比。對(duì)生產(chǎn)單位配置故障診斷系統(tǒng)能延長設(shè)備檢修周期縮短

15、維修時(shí)間為制定合理的檢測維修制度提供基礎(chǔ)極大地提高經(jīng)濟(jì)效益。 宏觀上從全社會(huì)生產(chǎn)的角度看花費(fèi)的設(shè)備維修費(fèi)用是一筆巨大的數(shù)目而實(shí)施故障診斷帶來的經(jīng)濟(jì)效益是巨大的。我國的情況是年我國國營工交企業(yè)有萬個(gè)以上總固定資產(chǎn)約億元每年用于設(shè)備大修、小修及處理故障的費(fèi)用一般占固定資產(chǎn)原值的。采用診斷技術(shù)改善設(shè)備維修方式和方法后一年取得的經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)數(shù)百億元。從上面的分析可以看出設(shè)備故障診斷技術(shù)在保證設(shè)備的安全可靠運(yùn)行以及獲取很大的經(jīng)濟(jì)效益和社

16、會(huì)效益上其意義是十分明顯的。</p><p>　　第二章 LED故障檢測系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)方法</p><p>　　2.1 LED故障檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要方法</p><p>　　首先是設(shè)計(jì)模擬的LED電路故障，即在正常，短路，斷路情況下，然后就是電路電源的提供，根據(jù)要求是由單片機(jī)輸出的PWM信號(hào)，來控制MOSFET管的關(guān)斷，從而控制輸出的平均電壓。同時(shí)為了模擬實(shí)際情況下

17、可能出現(xiàn)的電源問題，在電源輸出端接一個(gè)開關(guān)，通過開關(guān)的通斷來模擬實(shí)際中電源的好壞。</p><p>　　下來就是將檢測的信號(hào)通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，主要包括，AD采樣，數(shù)據(jù)處理，以及串口發(fā)送。首先AD采樣是通過外部中斷，當(dāng)檢測到PWM的輸出信號(hào)由高電平變成低電平時(shí)，先經(jīng)過一小段延時(shí)，辟過尖峰脈沖，然后開始采集數(shù)據(jù)，將此時(shí)的高電平分成十段，然后在每一段中進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集，即每組總共采到十個(gè)數(shù)據(jù)。其次，是數(shù)據(jù)處理，就

18、是將采集到的數(shù)據(jù)采用中值濾波法，取平均值。然后將平均值和設(shè)定的值進(jìn)行比較，從而輸出對(duì)應(yīng)的信號(hào)。最后就是串口通信，將采集到的信號(hào)，通過串口與電腦相連，并在電腦上顯示出來，這里主要用到VB編寫了上位機(jī)顯示界面。硬件電路和最終的硬件電路板參見附錄II。</p><p>　　2.2 模擬故障電路的設(shè)計(jì)思想及設(shè)計(jì)電路</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的模擬故障電路，要求可以控制它的短路，斷路，正常。

19、所以如圖2-1示，通過對(duì)開關(guān)的關(guān)閉可以調(diào)整電路的通斷情況，后面的電阻是用來限流，同時(shí)提供模擬輸入信號(hào)AD1,AD2。</p><p>　　圖2-1 模擬故障電路</p><p>　　2.3 電源驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖2-2 電源驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　如圖2-2，為電源驅(qū)動(dòng)電路，由于主電路所需提供的電壓至少要大于8V，所

20、以如果直接將PWM信號(hào)加在MOSFET管的柵極，因?yàn)镻WM信號(hào)是由單片機(jī)提供，所以最大電壓只有5V，所以根據(jù)MOSFET管得導(dǎo)通原理，柵極電壓必須大于源極，此時(shí)源極最多只有5V電壓，所以必須添加一個(gè)驅(qū)動(dòng)，是源極輸出電壓大于8V。如圖2-2示，通過一個(gè)三極管就可以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)PWM信號(hào)為高電平時(shí)，則三極管導(dǎo)通，那么MOSFET管的柵極電壓為0V,則其斷開，當(dāng)PWM信號(hào)為低電平時(shí)，三極管截止，則柵極電壓為電源電壓，則大于8V，符合實(shí)際要求。同時(shí)

21、可以看到此電路后面有一個(gè)開關(guān)，它是用來設(shè)計(jì)電源故障用的，當(dāng)開關(guān)打開時(shí)則即為實(shí)際中的電源故障,它的故障信號(hào)是由AD3提供給單片機(jī)，因?yàn)樘峁﹩纹瑱C(jī)的信號(hào)要小于5V，所以這里要加電阻作為分壓。</p><p>　　2.4 功率器件選型</p><p>　　2.4.1開關(guān)管MOSFET和IGBT的比較</p><p>　　MOSFET、IGBT有一點(diǎn)是相同的，即其導(dǎo)通與關(guān)斷

22、均是由門極電壓所控制的，除此之外，它們卻有天壤之別。其主要差別是：MOSFET的源極漏極通道是電阻性的通道。然而IGBT的從集電極到發(fā)射極的通道卻是PN結(jié)。因而決定了它們在導(dǎo)通狀態(tài)所消耗的功率不相同。它們的導(dǎo)通消耗的功率定義如下：</p><p>　　<1>MOSFET:設(shè)RDS-ON為通道的導(dǎo)通電阻，Irms為通道電流的有效值。則其導(dǎo)通功率為：</p><p>　　<2

23、>IGBT:設(shè)VCE-SAT為集電極至發(fā)射極飽和電壓，Iave為集電極至發(fā)射級(jí)平均電流。則其導(dǎo)通功率為：</p><p>　　從以上兩等式可以看出它們之間的關(guān)鍵不同：MOSFET所消耗的功率正比于電流的平方，隨著電流的增加，為了保持與IGBT有相同的功率消耗，故要求有更低的RDS-ON。在低電壓應(yīng)用系統(tǒng)中，MOSFET的RDS-ON僅有幾十毫歐。而用于高電壓（250V及以上）時(shí)，其RDS-ON卻不可能區(qū)區(qū)幾

24、十毫歐。在計(jì)算功率元件的導(dǎo)通態(tài)所消耗的功率時(shí)，另一個(gè)關(guān)鍵之處是MOSFET的RDS-ON，與IGBT的VCE-SAT 的溫度系數(shù)。隨著溫度的上升，MOSFET的RDS-ON也隨著增加，而IGBT的VCE-SAT卻是下降的（大電流時(shí)除外）。這就意味著隨著溫度的上升，MOSFET所消耗的功率也隨著增加，而IGBT所消耗的功率卻是減少的。就目前的情況來看，似乎IGBT相比 MOSFET而言，主要用于高電壓方面。但是我們還有另一種功率消耗沒加以

25、考慮，即開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中所消耗的功率(switching losses)。開關(guān)損耗(switching losses)發(fā)生在給開關(guān)器件MOSFET的D，S或IGBT的C，E兩端加上電壓時(shí)，開關(guān)的導(dǎo)通或關(guān)閉時(shí)的電流突變造成的。開關(guān)損耗存在于任何形式的硬開關(guān)設(shè)備，它經(jīng)常占據(jù)整個(gè)功率</p><p>　　<1> 對(duì)于電壓低于250V的應(yīng)用場合，MOSFET是最好的選擇。你會(huì)發(fā)現(xiàn)在眾多的IGBT供應(yīng)商中，額定電

26、壓600V以下的IGBT的選擇范圍很小。</p><p>　　<2> 對(duì)于電壓高于1000V 的應(yīng)用場合，IGBT 是最好的選擇。因?yàn)殡S著MOSFET額定電壓的升高，MOSFET的尺寸及RDS-ON也會(huì)隨著升高，當(dāng)1000V以上時(shí)，MOSFET的RDS-ON的損耗與IGBT的飽和的結(jié)的損耗不再有可比性。</p><p>　　<3> 在 250V-1000V 的應(yīng)用場

27、合，要根據(jù)具體應(yīng)用的開關(guān)頻率及功率損耗要求，及成本要求來進(jìn)行選擇MOSFET或者IGBT。</p><p>　　系統(tǒng)要求輸入12DVC，輸出50DVC以內(nèi)，效率80%以上，紋波小于0.1%。結(jié)合上面的總結(jié)，選擇MOSFET是最好的。故系統(tǒng)選擇MOSFET。因要考慮到系統(tǒng)要留有1倍以上的裕量。比較多種MOSFET，最總選擇IRF540N作為功率開關(guān)器件。</p><p>　　2.4.2 穩(wěn)壓

28、管IRF540 </p><p>　　IRF540具備先進(jìn)的制造工藝， 超低導(dǎo)通電阻，動(dòng)態(tài)dv/dt速率，能承受高達(dá)175攝氏度的工作溫度，快速開關(guān)等優(yōu)秀特征。該MOSFET，最大漏源極電壓為100V大于系統(tǒng)要求的50V，并留有兩倍的裕量，最大漏源極電流達(dá)33A足以滿足系統(tǒng)的要求。IRF540的結(jié)構(gòu)及參數(shù)如圖2-3，外形如圖2-4，GS電壓下Vds 與Id 之間的關(guān)系如圖2-5示。</p>

29、<p>　　2.4.3 穩(wěn)壓管LM317介紹</p><p>　　在單片機(jī)的電源引腳，需要要供給其一個(gè)+5V的電壓，而外部提供的是12V的電壓，所以就需要一個(gè)穩(wěn)壓管，將12V電壓轉(zhuǎn)變成5V來給單片機(jī)供電。如圖2-6所示，為穩(wěn)壓管LM317外部電路連接圖，當(dāng)穩(wěn)壓器離電源濾波器有一定距離是Cin是必需的，CO對(duì)穩(wěn)定性而言不必要，但改進(jìn)瞬態(tài)響應(yīng)。Vout=1.25V(1+R2/R1)+IadjR2,因?yàn)镮ad

30、j控制在小于100μA，這一項(xiàng)誤差，在多數(shù)應(yīng)用中可忽略。</p><p>　　圖2-6 穩(wěn)壓管LM317外部鏈接圖</p><p><b>　　2.5 MCU選型</b></p><p>　　在前面已經(jīng)提及了系統(tǒng)選用STC12C5A系列的單片機(jī)。主要是由于該單片機(jī)具備ISP功能，可以很方便的通過串口把軟件下載到單片機(jī)里。而且該單片機(jī)運(yùn)行速度較快

31、，內(nèi)核與51單片機(jī)一樣，所以指令和51單片機(jī)指令相同。圖2-7為該系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2-8為該系列單片機(jī)封裝為DIP-40的引腳功能圖。從圖2-8可以看出該單片機(jī)的引腳排布和51單片機(jī)是一樣，只是有些引腳增加了些功能。所以該單片機(jī)接口更豐富，功能更強(qiáng)大。</p><p>　　圖2-7 STC12C5A系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)</p><p>　　從圖2-8中可以看出，該單片機(jī)運(yùn)行速度比51單

32、片機(jī)要快的多，更利于對(duì)本系統(tǒng)中大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。片內(nèi)自帶AD采樣、Flash程序存儲(chǔ)器、看門狗、PWM/PCA/CCP等功能，精簡了外圍AD采樣器件。其主要特征如下：</p><p>　　高速：1個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期，增強(qiáng)型9051內(nèi)核，速度比普通8051快8～12倍；</p><p>　　寬電壓：5.53～3V，2.23～6V（STC12LE5A60S2系列）；</p>&l

33、t;p>　　增加第二復(fù)位功能引腳（高可靠復(fù)位、可調(diào)整復(fù)位門檻電壓，頻率<12MHz時(shí)，無需此功能）；</p><p>　　增加外部掉電檢測電路，可在掉電時(shí)，及時(shí)將數(shù)據(jù)保存進(jìn)EEPROM，正常工作時(shí)無需操作EEPROM；</p><p>　　低功耗設(shè)計(jì)：空閑模式，（可由任意一個(gè)中斷喚醒）；</p><p>　　低功耗設(shè)計(jì)：掉電模式（可由外部中斷喚醒），可支

34、持下降沿/上升沿和遠(yuǎn)程喚醒；</p><p>　　工作頻率：0～35MHz，相當(dāng)于普通8051:0～420MHz；</p><p>　　時(shí)鐘：外部晶振或內(nèi)部RC振蕩器可選，在ISP下載編程用用戶程序設(shè)置；</p><p>　　8//16/20/32/40/48/52/60/62K字節(jié)片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，擦寫次數(shù)10萬次以上；</p><p&

35、gt;　　1280字節(jié)片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；</p><p>　　芯片內(nèi)EEPROM功能，擦寫10萬次以上；</p><p>　　ISP/IAP,在線可編程/在應(yīng)用可編程，無需編程器/仿真器；</p><p>　　8通道，10位高速ADC,速度可達(dá)25萬次/秒，2路PWM還可以當(dāng)D/A使用；</p><p>　　2通道捕獲/比較單元（PWM/

36、PCA/CCP），也可用來再實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器或2個(gè)外部中斷（支持上升沿/下降沿中斷）；</p><p>　　4個(gè)16位定時(shí)器兼容普通8051的定時(shí)器T0/T1，2路PCA實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器；</p><p>　　可編程時(shí)鐘輸出功能，T0在P3.4輸出時(shí)鐘，T1在P3.5輸出時(shí)鐘，BRT在P1.0輸出時(shí)鐘；</p><p>　　硬件看門狗（WDT）；</p>

37、<p>　　高速SPI串行通信端口；</p><p>　　全雙工異步串行口（UART），兼容普通8051的串口；</p><p>　　先進(jìn)的指令集結(jié)構(gòu)，兼容普通8051指令集，有硬件乘法/除法指令</p><p>　　通用I/O口（36/40/44個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口）可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅

38、為輸入/高阻，開漏每個(gè)IO口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA,但增個(gè)芯片最大電流不得超過100mA。</p><p>　　第三章 LED故障檢測系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)方法</p><p>　　3.1軟件功能流程圖</p><p><b>　　（1）I/O口配置</b></p><p>　　STC12C5201AD系列單片機(jī)其所有I/O口

39、均可由軟件配置成4種工作類型之一，如下表所示，四種類型分別為：準(zhǔn)雙向口（標(biāo)準(zhǔn)8051輸出模式）、推挽模式、僅為輸入（高阻）或開漏輸出功能。每個(gè)口由2個(gè)控制寄存器控制每個(gè)引腳工作類型。STC12C5201AD系列單片機(jī)上電復(fù)位后為準(zhǔn)雙向口（傳統(tǒng)8051的I/O口）模式。2V以上時(shí)為高電平，0.8V以下為低電平。</p><p>　　I/O口的工作類型設(shè)定，這里主要介紹P1口</p><p>

40、　　表3-1 P1口設(shè)定</p><p>　?。?）A/D采樣相關(guān)寄存器功能介紹</p><p>　　STC12C5A60S2系列帶A/D轉(zhuǎn)換的單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換口在P1口（P1.7-P1.0）,有8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器，速度可達(dá)到250KHZ（25萬/秒）。8路電壓輸入型A/D，可做溫度檢測、電池電壓檢測，按鍵掃描、頻譜檢測等。上電復(fù)位后P1口為弱上拉型I/O口，用戶可以通過軟件設(shè)

41、置將8路中的任何一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換，不需作為A/D使用口的可繼續(xù)作為I/O口使用。</p><p>　　需作為A/D使用的口需先將PLASF特殊功能寄存器的相應(yīng)位置為‘1’，將相應(yīng)的口設(shè)置為模擬功能。</p><p>　　表3-2 STC12C5A60S2系列單片機(jī)P1口模擬功能控制寄存器（該寄存器是只寫寄存器，讀無效）</p><p>　　表3-3 與A/D

42、轉(zhuǎn)換有關(guān)的特殊功能寄存器表</p><p>　　如果要允許A/D轉(zhuǎn)換中斷則需要將相應(yīng)的控制位置1：</p><p>　　將EADC置1，允許ADC中斷，這是ADC中斷的中斷控制位。</p><p>　　將EA置1，打開單片機(jī)總中斷控制位，此位不打開，也是無法產(chǎn)生ADC中斷的A/D中斷服務(wù)程序重要用軟件清A/D中斷請(qǐng)求標(biāo)志位ADC_FLAG(也是A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位)

43、。</p><p>　　表3-4 ADC_CONTR 特殊功能寄存器：A/D轉(zhuǎn)換控制特殊功能寄存器，地址在0BCh單元</p><p>　　對(duì)ADC_CONTR寄存器進(jìn)行操作，建議直接用MOV賦值語句，不要用‘與’和‘或’語句。</p><p>　　表3-5 CHS2/CHS1/CHS0:模擬輸入通道選擇，CHS2/CHS1/CHS0</p>&l

44、t;p>　　ADC_START:模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制位，設(shè)置為“1”時(shí)，開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后為0。</p><p>　　ADC_FLAG:模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成后，ADC_FLAG=1,要有軟件清0。</p><p>　　不管是A/D轉(zhuǎn)換完成后由該位申請(qǐng)產(chǎn)生中斷，還是有軟件查詢該標(biāo)志位A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成后，ADC_FLAG=1，一定要

45、軟件請(qǐng)0。</p><p>　　表3-6 SPEED1,SPEED0:模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度控制位</p><p>　　STC12C5S60S2系列單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換模塊說使用的時(shí)鐘是外部晶體時(shí)鐘或內(nèi)部R/C振蕩器所產(chǎn)生的系統(tǒng)時(shí)鐘，不使用時(shí)鐘分頻寄存器CLK_DIV對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘分頻后所產(chǎn)生的供給CPU工作所使用的時(shí)鐘。</p><p><b>　　好處：<

46、;/b></p><p>　　這樣可以讓ADC用較高的頻率工作，提高A/D的轉(zhuǎn)換速度</p><p>　　這樣可以讓CPU用較低的頻率工作，降低系統(tǒng)功耗</p><p>　　ADC-POWER:ADC電源控制位。</p><p>　　0：關(guān)閉ADC電源；1：打開A/D轉(zhuǎn)換器電源，建議進(jìn)入空閑模式前，將ADC電源關(guān)閉，ADC_POWER=

47、0.啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換前一定要確認(rèn)AD電源已打開，AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后關(guān)閉AD電源可降低功耗，也可不關(guān)閉。</p><p>　　表3-7 ADC_RES特殊功能寄存器：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果特殊功能寄存器</p><p>　　AUXR1寄存器的ADRJ位是A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器（ADC_RES,ADC_RESL）的數(shù)據(jù)格式調(diào)整控制位。</p><p>　　表3-8 ADRJ:0,10

48、位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的高8位存放在ADC_RES中，低2位存放在ADCRESL的低2位中</p><p>　　表3-9 ADRJ: 1, 10位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的高2位存放在低2位中，低8位存放在ADC_RESL中</p><p>　　ADRJ=0，模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果計(jì)算公式如下：取10位結(jié)果（ADC_RES[7:0],ADC_RESL[1;0]）=1024*Vin/Vcc</p>&

49、lt;p>　　ADRJ=0，模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果計(jì)算公式如下：取8位結(jié)果ADC_RES[7:0]=256*Vin/Vcc</p><p>　　ADRJ=1，模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果計(jì)算公式如下：取10位結(jié)果（ADC_RES[1:0],ADC_RES[7:0]）=1024*Vin/Vcc</p><p>　　Vin為模擬輸入通道輸入電壓，Vcc位單片機(jī)實(shí)際工作電壓，用單片機(jī)工作電壓作為模擬參考電壓。<

50、;/p><p>　　（3）PWM相關(guān)功能寄存器介紹</p><p>　　表3-10 COMD_PCA模式寄存器（地址：D9H）</p><p>　　表3-11 CMOD_PCA模式 寄存器為描述（地址：D9H）</p><p>　　表3-12 CMOD_PCA計(jì)數(shù)陣列的計(jì)數(shù)脈沖（地址：D9H）</p><p>　　C

51、PS2/CPS1/CPS0=1/0/0時(shí)，PCA/PWM的時(shí)鐘源是Fosc，不用Timer0,PWM的頻率為Fosc/256,如果得到系統(tǒng)時(shí)鐘/3來作為PCA的時(shí)鐘源，應(yīng)讓T0工作在T1模式，記數(shù)3個(gè)脈沖即產(chǎn)生溢出。如果此時(shí)使用內(nèi)部RC作為系統(tǒng)時(shí)鐘（室溫情況下，5V單片機(jī)為11MHZ-15.5MHZ），可以輸出14K-19K頻率的PWM。用T0的溢出可對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行1-256級(jí)分頻。</p><p>　　表3-1

52、3 CCON_PCA控制寄存器的位分配（地址：D8H）</p><p>　　表3-14 CCON_PCA控制寄存器的為描述（地址：D8H）</p><p>　　3.2 軟件具體代碼程序</p><p><b>　　如附錄I所示</b></p><p>　　第四章 串口通信的實(shí)現(xiàn)</p><p>

53、;　　4.1 MAX232介紹</p><p>　　MAX232是個(gè)人計(jì)算機(jī)上的通訊接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會(huì)(Electronic Industries Association，EIA)所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。通常RS-232接口以9個(gè)引腳(DB-9)或是25個(gè)引腳(DB-25)的型態(tài)出現(xiàn)，一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會(huì)有兩組 RS-232接口，分別稱為COM1和COM2。</p><p>　　EI

54、A RS-232C 接口標(biāo)準(zhǔn)：</p><p>　　EIA RS-232C是由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（Electronic Industry Association）在1969年頒布的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS（Recommended Standard）是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。RS-232C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道。</p><p

55、>　　在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。 </p><p>　　RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。</p><p>　　RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有2500pF的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/

56、m的通信電纜時(shí)，最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于20m以內(nèi)的通信。 </p><p>　　串口通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。但都是在RS-232標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)而形成的。所以，以RS-232C為主來討論。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)是美國EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)）與BELL等公

57、司一起開發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20000b/s范圍內(nèi)的通信。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信接口的有關(guān)問題，如信號(hào)線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與RS-232C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)通信接口中廣泛采用。</p><p>　　在討論RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容之前，先說明兩點(diǎn)： </p><p>　　首先，RS-23

58、2-C標(biāo)準(zhǔn)最初是遠(yuǎn)程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(Data Terminal Equipment)與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE（Data Communication Equipment)而制定的。因此這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，并未考慮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用要求。但目前它又廣泛地被借來用于計(jì)算機(jī)（更準(zhǔn)確的說，是計(jì)算機(jī)接口）與終端或外設(shè)之間的近端連接標(biāo)準(zhǔn)。顯然，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的有些規(guī)定及和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是不一致的，甚至是相矛盾的。有了對(duì)這種背景的了解，我們對(duì)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)

59、與計(jì)算機(jī)不兼容的地方就不難理解了。</p><p>　　其次，RS-232C標(biāo)準(zhǔn)中所提到的“發(fā)送”和“接收”，都是站在DTE立場上，而不是站在DCE的立場來定義的。由于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，往往是CPU和I/O設(shè)備之間傳送信息，兩者都是DTE，因此雙方都能發(fā)送和接收。</p><p>　　RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）的全稱是 EIA-RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA (Electronic In

60、dustry Association)代表美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)，RS（recommeded standard）代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識(shí)號(hào)，C代表RS232的最新一次修改（1969），在這之前，有RS232B、RS232A。它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過程。常用物理標(biāo)準(zhǔn)還有有EIA RS-422A、EIA RS-423A、EIA RS-485。這里只介紹EIA- RS-232C（簡稱232，RS232）。例如，目前在IBM

61、 PC機(jī)上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。 </p><p><b>　　1.電氣特性</b></p><p>　　EIA-RS-232C 對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。 </p><p>　　在TxD和RxD上：</p><p>　　邏輯1(MARK)=-3V～-15V </p

62、><p>　　邏輯0(SPACE)=+3～+15V </p><p>　　在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上： </p><p>　　信號(hào)有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）＝+3V～+15V </p><p>　　信號(hào)無效（斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓)=-3V～-15V </p><p>　　以上規(guī)定說明了RS-

63、323C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。對(duì)于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”（傳號(hào)）的電平低于-3V，邏輯“0”（空號(hào)）的電平高于+3V；對(duì)于控制信號(hào)；接通狀態(tài)（ON）即信號(hào)有效的電平高于+3V，斷開狀態(tài)(OFF)即信號(hào)無效的電平低于-3V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于3V時(shí)，電路可以有效地檢查出來，介于-3～+3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于+15V的電壓也認(rèn)為無意義，因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證電平在±(3～15)V之間。 </

64、p><p>　　EIA-RS-232C與TTL轉(zhuǎn)換：EIA-RS-232C是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的TTL器件連接，必須在EIA-RS-232C與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。目前較為廣泛地使用集成電路轉(zhuǎn)換器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL電平到EIA電平的轉(zhuǎn)換

65、，MC1489、SN75154可實(shí)現(xiàn)EIA電平到TTL電平的轉(zhuǎn)換。MAX232芯片可完成TTL←→EIA雙向電平轉(zhuǎn)換</p><p>　　2、連接器的機(jī)械特性：</p><p>　　連接器：由于RS-232C并未定義連接器的物理特性，因此，出現(xiàn)了DB-25、DB-15和DB-9各種類型的連接器，其引腳的定義也各不相同。下面分別介紹兩種連接器。 </p><p>　　

66、（1）DB-25：PC和XT機(jī)采用DB-25型連接器。DB-25連接器定義了25根信號(hào)線，分為4組： </p><p>　　①異步通信的9個(gè)電壓信號(hào)（含信號(hào)地SG）2，3，4，5，6，7，8，20，22 </p><p>　　②20mA電流環(huán)信號(hào)9個(gè)（12，13，14，15，16，17，19,23，24） </p><p>　?、劭?個(gè)（9，10，11，18，21，

67、25） </p><p>　　④保護(hù)地(PE)1個(gè)，作為設(shè)備接地端(1腳) </p><p>　　注意，20mA電流環(huán)信號(hào)僅IBM PC和IBM PC/XT機(jī)提供，至AT機(jī)及以后，已不支持。 </p><p><b>　?。?）DB-9:</b></p><p>　　在AT機(jī)及以后，不支持20mA電流環(huán)接口，使用DB-9

68、連接器，作為提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2兩個(gè)串行接口的連接器。它只提供異步通信的9個(gè)信號(hào)。DB-25型連接器的引腳分配與DB-25型引腳信號(hào)完全不同。因此，若與配接DB-25型連接器的DCE設(shè)備連接，必須使用專門的電纜線。 </p><p>　　電纜長度:在通信速率低于20kb/s時(shí)，RS-232C所直接連接的最大物理距離為15m(50英尺)。 </p><p>　　最大直

69、接傳輸距離說明：RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若不使用MODEM，在碼元畸變小于4%的情況下，DTE和DCE之間最大傳輸距離為15m（50英尺）。可見這個(gè)最大的距離是在碼元畸變小于4%的前提下給出的。為了保證碼元畸變小于4%的要求，接口標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性中規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載電容應(yīng)小于2500pF。 </p><p>　　3、RS-232C的接口信號(hào)：</p><p>　　RS-232C的功能特性定義

70、了25芯標(biāo)準(zhǔn)連接器中的20根信號(hào)線，其中2條地線、4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時(shí)信號(hào)線，剩下的5根線作備用或未定義。常用的只有10根，它們是：</p><p>　　（1）聯(lián)絡(luò)控制信號(hào)線： </p><p>　　數(shù)據(jù)發(fā)送準(zhǔn)備好（Data set ready-DSR)—有效時(shí)(ON)狀態(tài)，表明MODEM處于可以使用的狀態(tài)。 </p><p>　　數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好(Da

71、ta terminal ready-DTR)—有效時(shí)(ON)狀態(tài)，表明數(shù)據(jù)終端可以使用。 </p><p>　　這兩個(gè)信號(hào)有時(shí)連到電源上，一上電就立即有效。這兩個(gè)設(shè)備狀態(tài)信號(hào)有效，只表示設(shè)備本身可用，并不說明通信鏈路可以開始進(jìn)行通信了，能否開始進(jìn)行通信要由下面的控制信號(hào)決定。</p><p>　　請(qǐng)求發(fā)送(Request to send-RTS)—用來表示DTE請(qǐng)求DCE發(fā)送數(shù)據(jù)，即當(dāng)終端

72、要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，使該信號(hào)有效（ON狀態(tài)），向MODEM請(qǐng)求發(fā)送。它用來控制MODEM是否要進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)。 </p><p>　　允許發(fā)送（Clear to send-CTS）—用來表示DCE準(zhǔn)備好接收DTE發(fā)來的數(shù)據(jù)，是對(duì)請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)RTS的響應(yīng)信號(hào)。當(dāng)MODEM已準(zhǔn)備好接收終端傳來的數(shù)據(jù)，并向前發(fā)送時(shí)，使該信號(hào)有效，通知終端開始沿發(fā)送數(shù)據(jù)線TxD發(fā)送數(shù)據(jù)。 </p><p>　　這對(duì)RTS

73、/CTS請(qǐng)求應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)是用于半雙工MODEM系統(tǒng)中發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中，因配置雙向通道，故不需要RTS/CTS聯(lián)絡(luò)信號(hào)，使其變高。</p><p>　　接收線信號(hào)檢出(Received Line detection-RLSD)—用來表示DCE已接通通信鏈路，告知DTE準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。當(dāng)本地的MODEM收到由通信鏈路另一端（遠(yuǎn)地）的MODEM送來的載波信號(hào)時(shí)，使RLSD信號(hào)有效，通知終端準(zhǔn)備

74、接收，并且由MODEM將接收下來的載波信號(hào)解調(diào)成數(shù)字兩數(shù)據(jù)后，沿接收數(shù)據(jù)線RxD送到終端。此線也叫做數(shù)據(jù)載波檢出(Data Carrier dectection-DCD）線。 </p><p>　　振鈴指示(Ringing-RI)—當(dāng)MODEM收到交換臺(tái)送來的振鈴呼叫信號(hào)時(shí)，使該信號(hào)有效（ON狀態(tài)），通知終端，已被呼叫。 </p><p>　　（2）數(shù)據(jù)發(fā)送與接收線： </p>

75、<p>　　發(fā)送數(shù)據(jù)(Transmitted data-TxD)—通過TxD終端將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到MODEM，(DTE→DCE)。 </p><p>　　接收數(shù)據(jù)(Received data-RxD)—通過RxD線終端接收從MODEM發(fā)來的串行數(shù)據(jù)，(DCE→DTE)。</p><p><b>　?。?）地線 ：</b></p><p&

76、gt;　　GND、Sig.GND—保護(hù)地和信號(hào)地，無方向。</p><p>　　上述控制信號(hào)線何時(shí)有效，何時(shí)無效的順序表示了接口信號(hào)的傳送過程。例如，只有當(dāng)DSR和DTR都處于有效（ON）狀態(tài)時(shí)，才能在DTE和DCE之間進(jìn)行傳送操作。若DTE要發(fā)送數(shù)據(jù)，則預(yù)先將DTR線置成有效(ON)狀態(tài)，等CTS線上收到有效(ON)狀態(tài)的回答后，才能在TxD線上發(fā)送串行數(shù)據(jù)。這種順序的規(guī)定對(duì)半雙工的通信線路特別有用，因?yàn)榘腚p工

77、的通信才能確定DCE已由接收方向改為發(fā)送方向，這時(shí)線路才能開始發(fā)送。 </p><p>　　2個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)：發(fā)送TXD；接收RXD。 </p><p>　　1個(gè)信號(hào)地線：SG。 </p><p><b>　　6個(gè)控制信號(hào)：</b></p><p>　　DSR 數(shù)傳發(fā)送準(zhǔn)備好，Data Set Ready。</p>

78、;<p>　　DTR 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好，Data Terminal Ready。 </p><p>　　RTS DTE請(qǐng)求DCE發(fā)送（Request To Send）。 </p><p>　　CTS DCE允許DTE發(fā)送（Clear To Send），該信號(hào)是對(duì)RTS信號(hào)的回答。 </p><p>　　DCD 數(shù)據(jù)載波檢測（Data Carrier De

79、tection），當(dāng)本地DCE設(shè)備（Modem）收到對(duì)方的DCE設(shè)備送來的載波信號(hào)時(shí)，使DCD有效，通知DTE準(zhǔn)備接收，并且由DCE將接收到的載波信號(hào)解調(diào)為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)RXD線送給DTE。 </p><p>　　RI振鈴信號(hào)（Ringing），當(dāng)DCE收到對(duì)方的DCE設(shè)備送來的振鈴呼叫信號(hào)時(shí)，使該信號(hào)有效，通知DTE已被呼叫。</p><p>　　由于RS232接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免有不足

80、之處，主要有以下四點(diǎn)：</p><p>　?。?）接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。</p><p>　?。?）傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率≤20Kbps。</p><p>　?。?）接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性

81、弱。</p><p>　?。?）傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺（實(shí)際≤15米）。 </p><p>　　4、RS-232的接線</p><p>　　在工程當(dāng)中經(jīng)常會(huì)用到232口，一般是圓頭8針與D型9針兩種串口。在一定的條件下，必須要自己制作一個(gè)相應(yīng)的"圓頭或者是D型的"232串口。</p><p>　　RS2

82、32C串口通信接線方法（三線制） </p><p>　　首先，串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實(shí)現(xiàn)：同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連，兩個(gè)串口相連或一個(gè)串口和多個(gè)串口相連 </p><p>　　同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連對(duì)9針串口和25針串口，均是2與3直接相連； </p><p>　　兩個(gè)不同串口（不論是同一臺(tái)計(jì)算機(jī)的兩個(gè)串口或分別是

83、不同計(jì)算機(jī)的串口） </p><p><b>　　DB9-DB9 </b></p><p>　　2-3,3-2,5-5 </p><p>　　DB25-DB25 </p><p>　　2-3,3-2,7-7 </p><p><b>　　DB9-DB25 </b></p

84、><p>　　2-3,3-2,5-7 </p><p>　　上面是對(duì)微機(jī)標(biāo)準(zhǔn)串行口而言的，還有許多非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，如接收GPS數(shù)據(jù)或電子羅盤數(shù)據(jù)，只要記住一個(gè)原則：接收數(shù)據(jù)針腳（或線）與發(fā)送數(shù)據(jù)針腳（或線）相連，彼此交叉，信號(hào)地對(duì)應(yīng)相接。</p><p>　　8針圓形串口接線：2-"邏輯地"，4-"TXD",7-"RXD&q

85、uot;。</p><p>　　9針D型串口：2-"RXD"，3-"TXD"，5-"邏輯地"。</p><p>　　圖4-1 MAX232的外部引腳示意圖</p><p>　　如圖4-1示為MAX232的外部引腳示意圖</p><p>　　4.2 上位機(jī)界面程序編寫及VB相關(guān)知識(shí)介紹

86、</p><p>　　4.2.1上位機(jī)程序編寫</p><p>　　題目要求是能夠?qū)纹瑱C(jī)發(fā)送的信號(hào)傳送給PC機(jī)，并顯示輸出的結(jié)果，所以通過對(duì)VB的學(xué)習(xí)，編寫如附錄II的程序。</p><p>　　在電腦上設(shè)計(jì)出的上位機(jī)界面如圖4-2示，圖4-3，圖4-4，及圖4-5為與硬件連接顯示當(dāng)前電路狀態(tài)界面。</p><p>　　4.2.2 VB相關(guān)

87、知識(shí)介紹</p><p>　　在界面編程中，主要使用到了VB中MSCOMM這個(gè)控件，所以在這里主要介紹一下。</p><p>　　MSComm是Microsoft公司為簡化Windows下串行端口編程而提供ActiveX控件,它提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)通訊命令的使用接口,為應(yīng)用程序提供了通過串行口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡潔方法。</p><p>　　MSComm處理數(shù)據(jù)的方式有事件驅(qū)動(dòng)

88、(Eventdriver、查詢法( Inquire)兩種,在使用事件驅(qū)動(dòng)法設(shè)計(jì)程序時(shí),每當(dāng)有新字符到達(dá)、端口狀態(tài)變化或發(fā)生錯(cuò)誤時(shí),MSComm控件將激發(fā)OnComm事件,而應(yīng)用程序在捕獲該事件后,通過檢查MSComm控件的CommEvent屬性可以獲知所發(fā)生的事件或錯(cuò)誤,從而采取相應(yīng)的操作。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是程序響應(yīng)及時(shí),可靠性高;而查詢法則是每當(dāng)應(yīng)用程序執(zhí)行完某一串行口操作后,將不斷檢查MSComm控件的CommEvent屬性以檢查執(zhí)行

89、結(jié)果或者檢查某一事件是否發(fā)生。例如,當(dāng)程序向串行設(shè)備發(fā)送了某個(gè)命令后,可能只是在等待收到一個(gè)特定的響應(yīng)字符串,而不是對(duì)收到的每一個(gè)字符都立刻響應(yīng)并處理。MSComm控件的主要屬性及說明如表4-1。</p><p>　　表4-1 MSComm控件的主要屬性及說明</p><p>　　一般說來,計(jì)算機(jī)都有一個(gè)或多個(gè)串行端口,它們依次為Com1、Com 2、、、。這些串口還提供了外部設(shè)備與PC進(jìn)

90、行數(shù)據(jù)傳輸和通信的通道,這些串口在CPU和外設(shè)之間充當(dāng)解釋器的角色。當(dāng)字符數(shù)據(jù)從CPU發(fā)送給外設(shè)時(shí),這些字符數(shù)據(jù)將被轉(zhuǎn)換成串行比特流數(shù)據(jù);當(dāng)接收數(shù)據(jù)時(shí),比特流數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為字符數(shù)據(jù)傳遞給CPU。再進(jìn)一步說,在操作系統(tǒng)方面,Windows用通信驅(qū)動(dòng)程序(COMM.DRV)調(diào)用API函數(shù)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。當(dāng)用通信控件或聲明調(diào)用API函數(shù)時(shí),它們由COMM.DRV解釋并傳遞給設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。作為一個(gè)VB程序員,要編寫通信程序,只需知道通信控件提供給

91、Windows通信API函數(shù)的接口即可,換句話說,只需設(shè)定和監(jiān)視通信控件的屬性和事件即可。每個(gè)MSComm控件對(duì)應(yīng)于一個(gè)串行端口,應(yīng)用程序中需要多個(gè)串行口時(shí),就要使用多個(gè)MSComm控件,使用MSComm時(shí),需要向工具箱添加MSComm控件。方法如下:選擇“工程”菜單中“部件”項(xiàng),在“控件”頁中選中Microsoft Comm control 5.0項(xiàng),點(diǎn)擊“確定”,即可完成MSComm控件的添加。</p><p&g

92、t;<b>　　串口編程實(shí)現(xiàn)：</b></p><p><b>　　步驟一：初始化串口</b></p><p>　　MSCOMM控件中需要初始化的屬性主要有下面3個(gè):(1)CommPort:用來設(shè)定通信連接端口代號(hào),程序必須指定所要使用的串行端口號(hào),Windows系統(tǒng)使用所設(shè)定的端口與外界通信;(2)PortOpen:用來設(shè)定通信口狀態(tài),若為真,

93、通信端口打開,否則關(guān)閉;(3) Settings:設(shè)定通信口參數(shù),其格式是“bbbb,p”。</p><p><b>　　初始化程序如下:</b></p><p>　　Mscomm.ComPort=1′使用串口Com1；</p><p>　　Mscomm.Settings=“9600, E,7,2”′波特率9600,偶校驗(yàn),7位數(shù)據(jù)位,2位停止

94、位；</p><p>　　Mscomm.PortOpen=True′打開通信端口,準(zhǔn)備通信；</p><p><b>　　步驟二：發(fā)送數(shù)據(jù)</b></p><p>　　利用MSComm控件發(fā)送數(shù)據(jù)只需要向控件的Output寫入字符串即可。例如:用戶向文本框輸入一個(gè)字符,這個(gè)字符被送到輸出緩沖區(qū):</p><p>　　Pr

95、ivate Sub Text-KeyPress(KeyA scii A sInteger)</p><p>　　Com1.Output=Chr＄(KeyA scii)</p><p><b>　　End Sub</b></p><p>　　步驟三：接收和處理數(shù)據(jù)</p><p>　　接收數(shù)據(jù)的方法有兩中,一種是查詢法,另

96、一種是事件驅(qū)動(dòng)法。我們以常用的事件驅(qū)動(dòng)法為例子來介紹具體過程,串口通信中每接收一個(gè)字符就產(chǎn)生一接收事件是端口交互的有效方法。以接收二進(jìn)制數(shù)據(jù)為例,按下面的步驟及代碼可很好地進(jìn)行數(shù)據(jù)的串口接收,從而為應(yīng)用程序提供良好的前端處理。①將MSComm 控件置于Frame,屬性設(shè)置如表4- 2。其中,InputMode屬性確定如何取回?cái)?shù)據(jù),如果數(shù)據(jù)只用ANSI字符集,則用com Input Mode Text,即為0 ,以文本形式將數(shù)據(jù)取回,該值

97、是此屬性的缺省值。對(duì)于其他字符數(shù)據(jù),則用com Input ModeB inary,即為1,以二進(jìn)制方式取回值。</p><p>　　表4-2 MSComm的屬性設(shè)置</p><p>　　②用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊MSComm控件,選擇屬性菜單,按左鍵選取緩沖區(qū)頁。設(shè)R閾值為1,S閾值為1,輸入長度為1。其中R閾值為1,表示收到1個(gè)字符,就產(chǎn)生接收事件(CommEvReceive),若R為0,則表示

98、不允許發(fā)生接收事件。S閾值的含義同理。輸入長度(InputLen)=1,表示一次只能將1個(gè)字符數(shù)據(jù)讀入。輸出緩沖區(qū)大小(OutbufferSize)=512,表示當(dāng)前輸出緩沖區(qū)最大能容納多少字節(jié)。輸入緩沖區(qū)大小(InBufferSize)=1024,表示接收緩沖區(qū)的整個(gè)大小。</p><p>　?、?編寫接收程序原代碼:</p><p>　　Private sub Com1-OnComm(

99、)</p><p>　　Dim b asV ariant</p><p>　　Dim a() asByte</p><p>　　Dim I as Integer</p><p>　　Select Case Com1.CommEvent′處理接收事件</p><p>　　Case ComEvReceive</p&g

100、t;<p><b>　　i=0</b></p><p>　　Do while Com1.InBufferCount>0</p><p>　　b=Com1.Input</p><p>　　a(i)=b(0)′接收數(shù)據(jù)a(i)進(jìn)入處理過程pro-rec()</p><p>　　pro-rec(a(i))&

101、lt;/p><p><b>　　i=i+1</b></p><p><b>　　loop</b></p><p>　　End Select</p><p><b>　　End Sub</b></p><p><b>　　步驟四：關(guān)閉串口</b

102、></p><p>　　當(dāng)程序結(jié)束時(shí),就必須關(guān)閉通信口,程序如下</p><p>　　Private Sub Form - Unload()</p><p>　　If Com1.PortOpen=True Then</p><p>　　Com1.PortOpen=False</p><p><b>　　

103、End If</b></p><p><b>　　End Sub</b></p><p><b>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　5.1 軟件調(diào)試</b></p><p>　　用protues設(shè)計(jì)出能夠?qū)崿F(xiàn)功能的理論電路圖。然后將寫好的程序

104、拷進(jìn)虛擬的單片機(jī)中，同時(shí)加入虛擬光驅(qū)來顯示輸出的結(jié)果。而虛擬光驅(qū)是需要安裝的，這里就不再介紹了。在剛開始后，發(fā)現(xiàn)沒有輸出結(jié)果，顯示檢查了虛擬光驅(qū)是否出現(xiàn)問題，就做了一個(gè)直接輸出字符的程序，發(fā)現(xiàn)是有輸出的。那肯定是程序問題了。然后就是通過示波器檢測采樣點(diǎn)的電壓，通過檢測得到的電壓換算成理論上值寫入程序中。再檢測發(fā)現(xiàn)還是沒有結(jié)果，通過單步調(diào)試發(fā)現(xiàn)檢測到的電壓與理論上有很大出入，后來采用中值濾波法對(duì)程序進(jìn)行修改后，終于得到了理想的結(jié)果。<

105、;/p><p><b>　　5.2 硬件調(diào)試</b></p><p>　　首先按照電路原理圖焊接好辦設(shè)計(jì)的電路板，然后用萬用表去檢測每個(gè)焊接點(diǎn)，看是否有虛焊，多焊導(dǎo)致斷路，短路的情況，并及時(shí)改正。下來依據(jù)原理圖，對(duì)照每個(gè)器件的焊接看是否有焊錯(cuò)的情況。</p><p>　　在完成上面步驟后，開始給系統(tǒng)上電，用萬用表檢測單片機(jī)各引腳電壓，看是否與理論上

106、相符。若不則繼續(xù)前面步驟。下來打開控制模擬系統(tǒng)開關(guān)，將電路調(diào)試在各個(gè)狀態(tài)，然后觀察LED燈是否會(huì)按實(shí)際亮滅。在檢查完所有這些以后，如果沒有錯(cuò)誤，則證明硬件沒有問題了，下來就開始調(diào)試軟件。</p><p>　　5.3 軟件配合軟件的調(diào)試</p><p>　　將寫好的程序通過專業(yè)軟件拷貝到單片機(jī)中，同時(shí)給單片機(jī)供電，此時(shí)改變模擬系統(tǒng)的狀態(tài)，并用萬用表檢測測試點(diǎn)的電壓，將其作為理論值，并在程序中

107、修改。在電腦上打開自己設(shè)計(jì)的上位機(jī)界面，并調(diào)節(jié)好串口，一般用到的是COM1口，按下測試按鈕，觀察是有數(shù)據(jù)輸出，則表示上位機(jī)軟件寫好了。至此調(diào)試過程完成。</p><p><b>　　第六章 總結(jié)與致謝</b></p><p><b>　　6.1 總結(jié)</b></p><p>　　從開始的迷茫不知從何下手，到最后完成硬件和將

108、測試結(jié)果與PC機(jī)連接并顯示到自己設(shè)計(jì)的界面上來，我經(jīng)歷了從懂到懂，從不感興趣到感興趣的轉(zhuǎn)變，這讓我明白，什么事情都是要邁出第一步的。首先我對(duì)LED燈的原理有了更加深入的了解，它不僅僅就是燈，而且還存在供電設(shè)備和驅(qū)動(dòng)電路；下來通過畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我還懂得了，怎樣通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換，同時(shí)對(duì)51系列的單片機(jī)有了更加深入的了解。最后就是實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的通信，讓我懂得了外部信號(hào)與電腦是如何實(shí)現(xiàn)通信，并如何將結(jié)果顯示到電腦上。</p>&l

109、t;p><b>　　6.2 致謝</b></p><p>　　我謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師劉勇老師表示衷心的感謝。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作是在劉老師的悉心指導(dǎo)下完成的，劉老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和樸實(shí)的人生品格時(shí)時(shí)熏陶著我，使我受益非淺。在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，對(duì)劉老師的無私幫助深表謝意，感謝劉師的辛勤培養(yǎng)！</p><p>　　同時(shí)感謝湘潭大學(xué)、信息工程學(xué)院為我們提供的優(yōu)