[优秀毕业设计精品]数据采集器的研究和设计

1、数据采集器的研究和设计中文摘要自动抄表系统的实施，大大降低能源损失，提高企业的经济效益和能源管理水平。具体目标包括：系统应能够排除人为因素，全面、准确、直接、实时监控各种能源信息；系统应为能源的合理调度和成本考核提供决策支持；系统具有事故报警功能，并可提供事故处理方案支持。自动抄表系统由主站、信道、集中器、采集器、485模块和电能表构成。主信道(上行)采用公用电话网(pstn)，采集器和电能表之间采用屏蔽双绞线(485总线)，用于采集电能表数据。 数据采集器在整个抄表系统中占这非常重要的一部分。主要负责对指定仪表进行数据采集和处理，并将数据通过网络汇总到通讯工作站。包括一下几个方面：1、主站p

2、c将数据查询命令发给数据通讯及处理工作站。收到命令后，发送数据采集命令给相应的现场数据采集设备。2、现场数据采集设备收到命令后，完成相应仪表数据的采集，并将数据上传给数据通讯及处理工作站。主站pc收到数据后，对数据进行组织完，以相应方式显示。3、现场数据采集设备按系统设定的采集频度读取现场各仪表数据并进行处理，若有报警信息，即刻将报警信息上传数据通讯及处理工作站。该系统由于采用了双485总线结构，故数据传输速率高，可靠性高，又因为电能表采用内置式485转换模块，脉冲传输更为可靠1。关键词：采集器，单片机，电能表，通讯协议data acquisition system research and

3、designabstractthe implementation of automatic meter reading systems, and greatly reduce energy loss and improve the economic efficiency of enterprises and energy management level. specific objectives include: systems should be able to remove man-made factors, comprehensive, accurate, direct, real-ti

4、me monitoring of energy information system for the rational management of energy and cost assessment to provide decision support; accident alarm system is functional, and provide treatment options accident support. automatic meter reading system from the main station, channel, and concentrate, colle

5、ctor, 485 modules and a meter. the main channel (uplink) using the public telephone networks (pstn), the acquisition and use of meter between unshielded twisted pair (485 total line) will be used to collect meter data. data acquisition system in the whole of this very important part. mainly responsi

6、ble forthe designated instrument for data collection and processing, and data communications through the network to workstations summary. including a few areas: 1,the main station for pc data to the data communication and command and processing workstations received orders, orders sent to the corres

7、ponding data collection field data acquisition equipment. 2, field data acquisition equipment orders received after completion of the corresponding instrument data collection, and upload data to the data communication and processing workstations. main station pc receipt of data, data organization en

8、d to the corresponding format. 3, field data collection equipment system set by the frequency of collection at the meter reading and data processing, if the police information, the police will instantly upload data communication and information processing workstations. because the system uses dual-4

9、85 structure ,the high data rates, high reliability , and because built-meter by 485 converter module, pulse transmission more reliable. key words：collector, microcontroller, meters, communication protocol目录中文摘要iabstractii第1章 绪论11.1 引言11.2 研究背景及意义11.3 本文主要研究内容1第2章 自动抄表系统22.1 自动抄表系统的构成22.2 自动抄表的原理及框图

10、2第3章 数据采集器的概述43.1数据采集器结构框图和分析43.2常见故障处理5第4章 数据采集器硬件结构概述64.1硬件结构框图和原理图64.1.1主机结构框图64.1.2从机结构框图64.1.3主机原理图74.2硬件结构分析9第5章 系统软件结构205.1主机流程图205.2从机流程图22第6章 调试仿真236.1应用工具236.2界面分析24总结28致谢语29参考文献30附录131附录234 第1章 绪论1.1 引言长期以来，各行业（电、水、气、）管理部门对客户所使用的有关量值均采用人工抄表方式或用户自抄自报方式。实践结果，无论是管理部门管理人员还是委托、雇佣他人，只要手工抄表都存在不按

11、时，不到位，估抄、错抄、漏抄现象，抄表周期长，资金回流慢，当然自抄自报更是不好考证了，对于发生窃（电、水、气）无法实时监控、及时查处，从而造成企业损失严重。1.2 研究背景及意义随着计算机技术和通讯技术的飞速发展，远程自动抄表已成为发展必然趋势，其应用领域极为广阔。自动抄表(automatic meter reading-amr)是指采用通讯和计算机网络等技术,通过专用设备对表计自动读取和处理表计数据的过程。通过系统的实施，降低能源损失，提高企业的经济效益和能源管理水平，作好实施erp的前期准备工作。整个系统主要包括现场数据采集系统(现场仪表、现场数据采集设备)、通讯信道、主站系统、信息浏览等

12、四个部分。自动抄表系统是一个综合性的应用系统，牵涉工业现场数据采集、数据传输、网络应用、数据库技术、信息发布与共享等方面的技术应用；对技术的先进性以及系统的实时性、安全性和可靠性均要求较高；同时还要考虑到与erp系统的连接。先进性：企业从现场控制层到管理层能实现全面的无缝信息集成，并提供一个开放的基础构架。采用以太网技术，确保系统在同行业中具有先进水平。实用性：按照每个公司的实际条件，选用合适的装备。在满足设计目标的前提下，控制投资规模。开放性：建立开放的系统平台，方便地扩充。任何符合标准的系统或设备可以无缝接入；可以与企业内部其它系统，如erp等方便地连接。可靠性：系统必须稳定、可靠，功能完

13、善，系统所选用的设备及配件必须满足国家相关标准。安全性：采取相关措施确保数据信息不丢失，并能够抵御非法用户的入侵。1.3 本文主要研究内容本文主要研究的方向是自动抄表系统中的数据采集部分。第2章简要介绍了自动抄表的原理和结构示意图；第3章重点介绍数据采集器的设备和结构，以及数据采集器结构原理框图和常见故障处理；第4章分析数据采集器的硬件结构和主从机的电路原理图；第5章软件（主、从）部分程序流程图；第6章调试软件的介绍和界面操作分析。第2章 自动抄表系统2.1 自动抄表系统的构成自动抄表系统主要由采集器、电能表、集中器、数据传输通道、主站系统构成。自动抄表系统是一个综合性的应用系统，牵涉工业现场

14、数据采集、数据传输、网络应用、数据库技术、信息发布与共享等方面的技术应用；对技术的先进性以及系统的实时性、安全性和可靠性均要求较高；同时还要考虑到与erp（企业资源规划）系统的连接。2.2 自动抄表的原理及框图1、系统总体方案设计主要采用以下技术：（1）采用先进的以太网技术。它能够满足工业自动化系统对实时性的要求以及分布化、智能化的发展方向，并可与intranet/internet信息应用技术紧密结合。（2）采用多层防护技术，确保系统的安全。系统的安全性包含：不被网络病毒侵害。采用网络防病毒软件，保护系统不受网络病毒侵害;不受非法、恶意的网络攻击。采用防火墙技术，隔离对系统的非法、恶意的攻击。

15、应用程序有严格的身份及权限确认机制。（3）实现统一时刻的现场数据采集。采用gps（global position system, 全球定位系统）时钟作为系统的标准时钟。主站系统的计算机通过gps获取准确时钟。现场数据采集设备利用广播命令，在统一时刻“冻结”仪表数据，然后逐个采集已“冻结”的数据。（4）利用分布采集、集中管理的技术，使水、电、汽能源数据集中到同一系统平台。系统将水、电、汽能源数据分布采集并集中到主站系统，集中处理和维护，减少了中间环节，也就减少了系统的不稳定因素。相对集中的一个系统平台，也为系统维护、数据共享提供了诸多便利。（5）通过开放的架构和标准数据接口，实现与erp系统的连

16、接。能源实时监控与信息管理系统所有采集的数据以及相关的统计、计算结果都可以提供给erp系统共享使用。从erp系统角度出发，能源实时监控与信息管理系统实质上构成了erp的一个重要子系统。与erp系统的无缝连接主要依靠两个技术因素： 能源实时监控与信息管理系统从现场数据采集到主站系统都是采用开放的以太网络架构，它与erp系统遵循相同的网络体系结构。两者都连到有安装数据采集器公司的光纤主干网上，在物理上可以实现互联。 能源实时监控与信息管理系统的主站系统采用oracle数据库系统，它遵循国际上通用的数据库访问标准odbc(open database connectivity,开发式数据库互联)。od

17、bc最主要的特点就是开放和互联。开放的意思是遵循odbc标准的前台开发工具可以访问任何一种遵循odbc接口标准的数据库产品。互联的意思是遵循odbc标准的数据库产品可以互联互通。目前，主流的软件开发工具和数据库都支持odbc标准。erp系统可以通过odbc访问能源实时监控与信息管理系统的数据库，获取所需的数据2。图2-1抄表系统的组成结构示意第3章 数据采集器的概述3.1数据采集器结构框图和分析图3-1现场数据采集器的结构框数据采集器结构分析：（1）中央处理器:它是现场数据采集设备的控制中心。运行内部固化的指令代码，控制、协调其它部件的运行。内部固化的代码，具有加密机制，安全、可靠。（2）以太

18、网接入设备:它负责现场数据采集设备与以太网的连接。从主站系统下传的命令通过它到达现场数据采集设备内部，现场数据采集设备内部要上传的数据也是通过它上传送到主站系统。以太网络接入设备提供了tcp/ip通讯控制。每个现场数据采集设备都有唯一的ip地址。以太网接入设备负责与主站系统建立tcp/ip链接，还能监视链接的状态，出现问题（如网络故障）时能中断链接，并在故障恢复后重新进行链接。由于网络的传输速度比现场数据采集设备内部速度块，所以它要提供数据缓冲控制，使得上、下传的数据不致混乱和丢失。以太网接入设备按tcp/ip协议要求，对数据进行处理、打包、传送等。如果数据传送出错，它能够自动重发。现场数据采

19、集设备具有严格的通信校验措施和数据合理性判断，确保数据和命令的准确。（3）数据处理装置:它负责数据、命令的拆包、分析、校验、存储等操作。（4）数据采集装置:它负责通过rs-485接口与仪表通信，采集数据，包括：根据主站系统命令采集仪表当前的数据。根据已设定的自动工作参数，如每小时一次自动采集数据。rs-485接口具有比较强的抗干扰能力，且通过一对通信线可连接多个仪表。（5）时钟装置:内嵌时钟装置，每天和主站系统对时，以保证数据采集在统一时刻进行。（6）数据存储器:采用非易失的数据存储器，即现场数据采集设备掉电后数据仍能保存。重要时刻数据，如：每天零点、月末零点采集的数据和自动工作参数等要存储在

20、非易失数据存储器内。当系统出现问题，如通讯中断时，数据会暂时存储在非易失数据存储器内，系统恢复后仍能将数据上传至主站系统。（7）运行监控装置:监视各部件的运行，并确保现场数据采集设备不死机。必要时能自动恢复、重起系统。确保现场数据采集设备长期、可靠、稳定地运行。（8）防干扰和保护装置:防干扰装置：在工业现场，影响现场数据采集设备的主要电磁干扰是电源中的高频成份，如电快速瞬变脉冲群等。为此，现场数据采集设备装配了emi(electro magnetic interference,电磁干扰)信号滤波器，有效地抑制了现场的电磁干扰。保护装置：当电源电压太低或太高时，保护装置使现场数据采集设备进入保护

21、状态，中央处理器停止运行。电源电压正常后，保护装置解除保护状态，启动中央处理器继续运行。（9）电源装置:配备能适应一定电压波动，防止各种电磁干扰的，稳定、可靠的电源。3.2常见故障处理（1）无法启动系统：故障提示： 无法访问远程数据库；故障原因： 服务器故障或网路故障；解决方法： 服务器故障，重启服务器；网络故障，查找网络故障原因，排除网络故障，用ping命令测试，例ping 192.168.21.1（ip地址） 。（2）无法自动预抄： 故障提示： 无通讯状态信息；故障原因： 网路口初始化失败，无表计信息，未设置自动预抄间隔；解决办法： 重新设置各参数信息。 （3）无法接通某站：故障提示： 某

22、现场采集器无法接通；故障原因： 网络故障，现场数据采集设备故障或掉电；解决办法： 查找故障原因，并加以解决。（4）能自动预抄但无预抄数据：故障提示： 无预抄数据；故障原因： 现场数据采集设备参数设置不完整；解决办法： 重设现场数据采集设备参数。 第4章 数据采集器硬件结构概述4.1硬件结构框图和原理图4.1.1主机结构框图系统采用主从结构，从机主要用于采集仪表数据，主机用于解析系统操作命令、仪表数据存储处理和仪表数据的上传，采用主从结构可以保证从机采集数据和主机执行命令互不影响，从而使命令得到及时执行3。 图4-1主机结构框图4.1.2从机结构框图图4-2从机结构框图4.1.3主机原理图图4-

23、3主从机连接图图4-4上端连接图图4-5主机原理图4.2硬件结构分析（1）89c51作为cpu 89c51的特性: 4k字节可编程flash存储器 全静态工作：0hz-24khz 三级程序存储器保密锁定 128*8位内部ram 32条可编程i/o线 两个16位定时器/计数器6个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 管脚(引脚)说明如图4-7： vcc：供电电压。 图4-7 89c51引脚图 gnd：接地。 rst： 复位输入。 xtal1：反向振荡放大器的输入。xtal2：来自反向振荡器的输出。 psen：外部程序存储器的选通信号。ale/prog：当访问外部存

24、储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在flash编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。ale：端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ale脉冲。 ea/vpp：当/ea保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000h-ffffh），不管是否有内部程序存储器。在flash编程期间，此引脚也用于施加12v编程电源（vpp）。 p0口：p0口为一个8位漏级开路双向i/o口，每脚可吸收8ttl门电流。当p1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。p0能够用于外部程序数

25、据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在fiash编程时，p0 口作为原码输入口，当fiash进行校验时，p0输出原码，此时p0外部必须被拉高。 p1口：p1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向i/o口，p1口缓冲器能接收输出4ttl门电流。p1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，p1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。p2口：p2口为一个内部上拉电阻的8位双向i/o口，p2口缓冲器可接收，输出4个ttl门电流，当p2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，p2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。p2口当用

26、于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，p2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，p2口输出其特殊功能寄存器的内容。p2口在flash编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 p3口：p3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向i/o口，可接收输出4个ttl门电流。当p3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，p3口将输出电流（ill）这是由于上拉的缘故4。 p3口也可作为一些特殊功能口，如下表所示： p3.0 rxd（串行输入口） p3.1 txd（串行输出口） p3.2 /int

27、0（外部中断0） p3.3 /int1（外部中断1） p3.4 t0（记时器0外部输入） p3.5 t1（记时器1外部输入） p3.6 /wr（外部数据存储器写选通） p3.7 /rd（外部数据存储器读选通）（2）82c55作为i/o扩展8255引脚功能:8255共有40个引脚,采用双列直插式封装,各引脚功能如图4-8: d0-d7:三态双向数据线,与单片机数据总线连接,用来传送数据信息。 cs：片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中。 rd：读出信号线，低电平有效，控制数据的读出。wr：写入信号线，低电平有效，控制数据的写入。vcc：+5v电源。pa0-pa7：a口输入/输出线。pb0-pb

28、7：b口输入/输出线。pc0-pc7：c口输入/输出线。reset：复位信号线。a1、a0：地址线，用来选择8255内部端口。gnd：地线。 图4-8 82c55引脚图8255内部包括三个并行数据输入/输出端口，两个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电路和8位总线缓冲器。各部分功能概括如下：端口a、b、c：a口：是一个8位数据输出锁存器/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。b口：是一个8位数据输入/输出锁存器/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。c口：是一个8位数据输出锁存器/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器（输入不锁存）。通常a口、b口作为数据输入/输出端口。c口作为控制/状态信息端口，它在“方式控

29、制字”的控制下可分为两个4位端口，每个端口有一个4位锁存器，分别与a口、b口配合使用，作为控制信号输出或状态信息输入端口。工作方式控制电路：工作方式控制电路有两个，一个是a组控制电路，另一个是b组控制电路。这两组控制电路具有一个控制命令寄存器，用来接受中央处理器发来的控制字，以决定两组端口的工作方式，也可根据控制字的要求对c口按位清“0”或者按位置“1”。a组控制电路用来控制a口和c口的上半部分（pc7-pc4）。b组控制电路用来控制b口和c口的下半部分（pc3-pc0）。总线数据缓冲器：总线数据缓冲器是一个三态双向8位缓冲器，作为8255与系统总线之间的接口，用来传送数据、指令、控制命令以及

30、外部状态信息。读/写控制逻辑电路读/写控制逻辑电路接受cpu发来的控制信号rd、wr、reset、地址信号a1-a0等，然后根据控制信号的要求，将端口数据读出，发往cpu，或者将cpu送来的数据写入端口5。 （3）ds12c887时钟芯片 ds12c887实时时钟芯片功能丰富，可以用来直接代替ibm pc上的时钟日历芯片ds12887，同时，它的管脚也和mc146818b、ds12887相兼容。 由于ds12c887能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部又增加了世纪寄存器，从而利用硬件电路解决子“千年”问题； ds12c887中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够

31、保持10年之久；对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时制两种模式。在12小时制模式中，用am和pm区分上午和下午；时间的表示方法也有两种，一种用二进制数表示，一种是用bcd码表示；ds12c887中带有128字节 ram，其中有11字节ram用来存储时间信息，4字节ram用来存储ds12c887的控制信息，称为控制寄存器，113字节通用ram使用户使用；此外用户还可对ds12c887进行编程以实现多种方波输出，并可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。 引脚功能如图4-9。各管脚的功能说明如下： gnd、 vcc：直流电源，当vcc输入为+5v时，用户可以访问ds12c887内ram中的数

32、据，并可对其进行读、写操作；当vcc的输入小于+4.25v时，禁止用户对内部ram进行读、写操作，此时用户不能正确获取芯片内的时间信息。当vcc的输入小于+3v时， ds12c887会自动将电源发换到内部自带的锂电池上，以保证内部的电路能够正常工作。mot：模式选择脚，ds12c887有两种工作模式，即motorola模式和intel模式，当mot接vcc时，选用的工作模式是motorola模式，当mot接gnd时，选用的是intel模式。本文主要讨论intel模式。 sqw：方波输出脚，当供电电压vcc大于4.25v时，sqw脚可进行方波输出，此时用户可以通过对控制寄存器编程来得到13种方波

33、信号的输出。 ad0ad7：复用地址数据总线，该总线采用时分复用技术，在总线周期的前半部分，出现在ad0ad7上的是地址信息，可用以选通ds12c887内的ram，总线周期的后半部分出现在ad0ad7上的数据信息。 as：地址选通输入脚，在进行读写操作时，as的上升沿将ad0ad7上出现的地址信息锁存到ds12c887上，而下一个下降沿清除ad0ad7上的地址信息，不论是否有效，ds12c887都将执行该操作。 ds/rd：数据选择或读输入脚，该引脚有两种工作模式，当mot接vcc时，选用motorola工作模式，在这种工作模式中，每个总线周期的后一部分的ds为高电平，被称为数据选通。在读操作

34、中，ds的上升沿使ds12c887将内部数据送往总线ad0ad7上，以供外部读取。在写操作中，ds的下降沿将使总线 ad0ad7上的数据锁存在ds12c887中；当mot接gnd时，选用intel工作模式，在该模式中，该引脚是读允许输入脚，即read enable。 r/w：读/写输入端，该管脚也有2种工作模式，当mot接vcc时，r/w工作在motorola模式。此时，该引脚的作用是区分进行的是读操作还是写操作，当r/w为高电平时为读操作，r/w为低电平时为写操作；当mot接gnd时，该脚工作在intle模式，此时该作为写允许输入，即write enable。 cs：片选输入，低电平有效。

35、irq：中断请求输入，低电平有效，该脚有效对ds12c887内的时钟、日历和ram中的内容没有任何影响，仅对内部的控制寄存器有影响，在典型的应用中，reset可以直接接vcc，这样可以保证ds12c887在掉电时，其内部控制寄存器不受影响。 在ds12c887内有11字节ram用来存储时间信息，4字节用来存储控制信息。并且提供闹钟功能：0xc00xff为特殊的数。如果小时闹钟为0xc00xff，表示每小时中断一次；如果小时闹钟和分钟闹钟都是0xc00xff，表示每分钟中断一次；如果小时闹钟、分钟闹钟和秒闹钟都是，表示每秒中断一次。由表4-1可以看出：ds12c887内部有控制寄存器的a-b等4

36、个控制寄存器，用户都可以在任何时候对其进行访问以对ds12c887进行控制操作6。 图4-9 ds12887引脚图表4-1内部控制寄存器 （4）ds1265非易性sram ds1265 8m非易失sram为8,388,608位、全静态非易失sram，按照8位、1,048,576字排列。每个nv sram均自带锂电池及控制电路，控制电路连续监视vcc是否超出容差范围，一旦超出容差范围，锂电池便自动切换至供电状态、写保护将无条件使能、防止数据被破坏。该器件没有写次数限制，可直接与微处理器接口、不需要额外的支持电路7。引脚如图4-10：ce ： 片选端we ： 写控制端oe ： 输出使能vcc ：

37、电源 (+5v)gnd： 地nc ： 没有连接 a0 - a19 ： 地址输入 图4-10 ds1265引脚图dq0 - dq7 ：数据输入/输出（5）x5045看门狗 x5045有上电复位、低电压复位控制、可编程看门狗定时器、4kbit 3-wire接口非易失性eeprom、仅有8个引脚的封装。上电复位(por) 当系统上电时，x5045的上电复位电路使得reser引脚保持250ms 激活状态。这防止了微控制器在电源稳定之前的误操作，提高了系统启动的可靠性。低电压复位(lvr) 工作过程中，低电压复位电路可以检测到供电电压。如果电压低于某一特定值， x5045激活reset引脚，停止了微控制

38、器的工作，防止意想不到的操作。如果微控制器工作电压太低，微处理器或外设就会失效，导致系统“锁死”或数据丢失。看门狗定时器上电复位(por)和低电压复位(lvr)电路反之系统出现问题，看门狗定时器帮助系统从问题中恢复出来。计数时间到，看门狗复位系统。作为软件循环的一部分，定时器计时完成前，微处理器复位看门狗定时器。如果有软件问题，如死循环或等待外部器件，看门狗定时到，就会复位微控制器。上电复位：当期间通电并超过时 x5045内部的复位电路将会提供一个约为200ms的复位脉冲让微处理器能够正常复位。降压检测：工作过程中 x5045 检测vcc 端的电压下降，并且在vcc 电压跌落到 一下时会产生一

39、个复位脉冲，这个复位脉冲一直有效直到vcc 降到1v 一下。如果vcc 在降落到后上升则在vcc超过后延时约200ms复位信号消失使得微处理器可以继续工作8。引脚介绍x5045的管脚排列如图4-11所示，它共有8个引脚，各引脚的功能如下：cs ： 电路选择端，低电平有效；so ： 串行数据输出端；si ： 串行数据输入端； sck： 串行时钟输入端； wp ： 写保护输入端，低电平有效； reset ：复位输出端； 图4-11 x5045引脚图vcc ： 电源端； vss ： 接地端。 重新设置vcc 门限 ：x5045/45出厂时设置的标准vcc 门限电压为vtrip，但在应用时，如果标准值

40、不恰当，用户可以重新调整。 spi串行存储器：器件存储器部分是带块锁保护的cmos串行eeprom 阵列，阵列的内部组织是x8 位。x5045可提供最少为1000,000次擦写和100年的数据保存期，并具有串行外围接口（spi）和软件协议的特点，允许工作在简单的四总线上。 x5045主要是通过一个8 位的指令寄存器来控制器件的工作，其指令代码通过si输入端（msb在前）写入寄存器。表4-2所列为x5045的指令格式及其操作。时钟和数据时序：当cs变低以后，si线上的输入数据在sck 的第一个上升沿时被锁存。而so 线上的数据则由sck的下降沿输出。用户可以停止时钟，然后再启动它, 以便在它停止

41、的地方恢复操作。在整个工作期间，cs必须为低。 表4-2指令格式及其操作状态寄存器如表4-3：包含四个非易失性状态位和两个易失性状态位。控制位用于设置看门狗定时器的操作和存储器的块锁保护。状态寄存器的格式如下（缺省值为00h) ： 表4-3状态寄存器 其中： wip (write-in-progress) 位是易失性只读位，用于指明器件是否忙于内部非易失性写操作。wip 位可用rdsr指令读出。当该位为“1”时，表示非易失性写操作正在进行；为“0”时，表示没有进行写操作。 wel（write enable latch）位用于指出“写使能”锁存的状态。wel=1时，表示锁存被设置；wel=0 表

42、示锁存已复位。wel 位是易失性只读位。可以用wren指令设置wel 位；用wrdi指令复位wel位。 用blo，bl1（block lock）位可设置块锁存保护的范围。任何被块锁保护的存储器都只能读出不能写入。这两个非易失性位可用wrsr指令来编程，并允许用户保护eeprom 阵列的1/4 、1/2、全部或0。参见表4-4 表4-4块锁存保护的范围 wd0、wd1（ watchdog timer）位用于选择看门狗的超时周期。见表4-5。 表4-5看门狗的超时周期选择当用cs 选中器件后，送8 位rdsr指令，并由clk 信号触发从so 线上读出。而在写状态寄存器时，应先将cs 拉低，然后送w

43、ren指令，再拉高cs。然后再次拉低cs，最后送入wren指令及对应于状态寄存器内容的8 位数据即可。该操作由cs 变高结束。 wel位及wp引脚的状态对器件内存储器及状态寄存器各部分保护的影响表4-6所列9。 表4-6对状态寄存器各部分保护的影响 （6）max202 max202是为rs-232 和v.28 所设计的通讯接口引脚如表4-7。 片内的电荷汲送电压转换器可以将+5v 的输入转换为 所需的15v rs-232 输出电平。因而尤其适用于无法用 到12v 电源的场合。max202 驱动和接收器在 20kbit/s 数据传输率下适用于所有eia/tia-232e 及ccitt v.28

44、规范。当加上与之匹配的eia/tia-232e 规格接口时，驱动 120kbit/s 的传输率下保持5v 的eia/tia-232e 输出电平10。 表4-7 引脚功能max202 芯片内置：两个ttl 到rs232 和两个rs232 到ttl 驱动电路, 即具有两个发送器和两个接收器, 只需外置4 个0.11f 电容以供内部电路产生rs232 电压。max232 的发送器的发送输入为t1in/ t2in , 发送输出为t1out/ t2out; 接收器的接收输入为r1in/ r2in , 接收输出为r1out/r2out。rs232 接口也普遍使用9 芯插头座, 在许多场合下仅将发送端txd

45、 数据和接收端rxd 交叉连接, 加上信gnd 共使用三根线, 单片机8751 与rs232 接口的串行通信电路如图4-12 所示, 图中只给出了一路ttl电平接口到rs232 电平接口的串行通信电路设计。 图4-12串行通信电路图（7）rs-485标准串行电气接口本协议采用rs-485标准串行电气接口,使用点连接成为可能.rs-485接口的一般性能应符合下列要求.引脚如图4-133.1驱动与接收端、耐静电(esd)15kv(人体模式)。 3.2 共模输入电压：-7v+12v。3.3差模输入电压：大于0.2v3.4三态方式输出3.5驱动输出电压：在负载阻抗54欧姆时，最大5v，最小1.5v3.

46、6半双工通信方式。3.7驱动能力不小于32个同类接口。 3.8在传输速率不大于100kbps条件下，有效传输不小于1200m3.9总线是无源的，由费率装置或数据终端、提供隔离电源。 图4-13 max485引脚图max3082 是rs485 使用的一种接口芯片, max3082 的发送/ 接收转换器是由使能端和de 控制。当re 和de 都为0 时, max3082处于接收状态;re 和de 都为1 时, max3082 处于发送状态。在上电复位时, 由于硬件电路稳定需要一定的时间, 并且单片机各端口复位后处于高电平状态, 这样就会使总线上各个分机处于发送状态, 加上上电时各电路的不稳定, 可

47、能向总线发送信息。因此, 如果用单片机的一根口线p1.1连接到发送和接收控制信号re 和de 端, 应将口线反向后接入max3082 的控制端, 使上电时max485 处于接收状态。max485 的发送器的发送输入为di , 接收器的接收输出为ro , 单片机8955 与rs485 接口的串行通信电路如图4-14所示。rs485 总线中的发送和接收信号共用一对总线a/ b , 在总线末端接一个匹配电阻, 当总线上没有信号传输时, 总线处于悬浮状态, 容易受干扰信号的影响, 将总线上差分信号的正端a 和负端b 间接一个12k的匹配电阻, 吸收总线上的反射信号, 保证正常传输信号干净、无毛刺。即使

48、有干扰信号, 却很难产生串行通信的起始信号0 , 从而增加了总线抗干扰的能力11。图4-14串行通信电路图（8）8251串口扩展芯片下面简单介绍一下8251各引脚的主要功能：d0d7：三态双向数据线；rd： 读信号，低电平有效；wr： 写信号，低电平有效；cs： 片选，低电平有效；reset： 芯片复位线，高电平有效。当该线上加高电平（宽度为时钟的6倍）时，芯片复位而处于空闲态，等待命令；c/d：地址线。若此引脚加高电平，则cpu访问8251a命令寄存器或状态寄存器，若加低电平，则访问数据寄存器；txrdy（transmitter ready）：发送器准备好，高电平有效。在用查询方式时，此信号

49、作为一状态位，cpu可从状态寄存器的d0位检测这个信号：在中断方式时，可作为中断请求信号；txe（transmitter empty）：发送器空，高电平有效；syndet（synchronous detection）/bd（break detection）：双功能引脚。这个引脚在同步方式时，作同步字符检出信号，为双向线。在异步方式时，作间断信号检出bd，是输出。当检测到间断码时，输出高电平；txc（transmitter clock）：接收器时钟，由外部（波特率时钟发生器）提供。由它控制8251发送数据速率； rxc（receiver clock）：接收器时钟，由外部（波特率时钟发生器）提供。由它控制8251接收数据速率。实际应用中，与发送器时钟相接。clk：时钟，由外部时钟源提供。为芯片内部电路提供定时，并非接收或发送数据的时钟；8251是用于串行数据通信的usart(通信同步/异步收发器)，它可以从单片机接收并行数据转换为串行数据发送出去，也可以从外部接收串行数据转换为并行数据传送至单片机。并且8251仅占用2个外部数据空间地址单元，对它的读、写访问如同访问外部ram一