基于磁伸缩的线性液位计设计（软件设计

1、毕 业 设 计 (论 文)机械与电气工程 学院 07自动化 专业题目：基于磁伸缩的线性液位计设计（软件设计）学 生 姓 名： 班 级： 07自动化 学 号： 指 导 教 师： 完 成 日 期： 20011 年 5 月20日基于磁伸缩的线性液位计设计（软件设计）Based on magnetostrictive linear liquidometer design (software design)总计毕业设计（论文） 38 页表 格 4 幅插 图 14 幅摘 要本设计为基于磁致伸缩原理的线性液位计设计，共包括稳压电源、A/D转换显示电路、按键控制电路、RS485通讯电路和单片机控制电路五个部分

2、。首先通过磁致伸缩液位传感器对液位进行实时采集，但由于输出是标准的4-20mA电流信号，故不需进行信号的放大，直接送A/D转换电路进行转换，然后经AT89S51单片机并存放数据，同时将采集的液位送入液晶显示模块进行显示。本系统可通过六个按键“设置，加1，减1，左移，右移，确认”， 分别用于控制对单片机的时间和液位初值。另外，本系统还可通过RS485电路对数据进行远距离传输。关键词: 磁致伸缩液位计 实时采集 AT89S51 RS485通讯AbstractThis design based on magnetostrictive principle for the design of linea

3、r liquidometer real-time control, level position with LCD actual pressure and time, with buttons adjust clock and level cap height, system level minimum degree of distinction 0.1 mm. Including : manostat, signal processing and amplifying circuit, A/D conversion display circuit, button control circui

4、t, RS485 communication circuit and single-chip microcomputer control circuit. Design for the control chip AT89S51, the chip powerful function, and can satisfy the design.Keywords: level gauge Level measurement AT89S51 RS485uniform 目 录基于磁伸缩的线性液位计设计（软件设计）8摘 要9Abstract7第一章 绪 论8第二章 系统总体设计92.1 研究内容92.2 课

5、题分析92.3 单片机核心部分的总体设计102.4 研制过程112.5 其他说明11第三章 硬件设计123.1 MCS-51系列单片机内部结构及功能部件123.2 MAX197的概述163.2.1 MAX197的控制字173.2.2 数据的读取193.3 LCD12864简介203.3.1 概述203.3.2 LCD12864基本特性203.3.3 模块接口说明213.3.4 指令说明233.4芯片MAX485和RS485通信的概述263.4.1 芯片MAX485的概述263.4.2 总线驱动器芯片SN7517627第四章 系统的中断，定时与串行通信284.1单片机的中断系统284.1.1 中

6、断的概念284.1.3 中断控制314.2 单片机的定时与计数器324.2.1 定时/计数器方式控制寄存器324.2.2 定时/计数器控制寄存器TCON334.3 串行通信及其接口344.3.1 串行通信的基础知识344.3.2 串行口的工作方式37第五章 系统硬件设计395.1单片机处理模块的设计395.1.1 时钟电路395.1.2 复位电路405.2模拟信号转化数字信号（A/D）模块设计405.3液晶显示模块设计415.4 按键模块设计425.5 RS485通信电路模块设计42第六章 软件设计456.1 主程序软件设计456.2 时钟子程序设计466.3 A/D转换之程序设计476.4

7、按键处理子程序设计486.5 二进制转十进制子程序设计496.6 液晶显示子程序设计506.7程序的软件调试和烧录506.7.1 程序的软件调试507.7.2 烧录器原理及方法介绍51第七章 总结52参考文献53致 谢7附录一 程序清单8第一章 绪 论随着科学技术的迅猛发展，高新技术在各行业中得到了广泛的应用，高科技含量的磁致伸缩液位传感器，应用于各类储罐的液位测量。该种液位仪具有精度高、环境适应性强、安装方便等特点。因此，广泛应用于石油、化工等液位测量领域，并逐渐取代了其它传统的传感器，成为液位测量中的精品。采用磁致伸缩液位计，进行液位的测量，其优点表现在： 1.可靠性强：由于磁致伸缩液位计

8、采用波导原理，无机械可动部分，故无摩擦，无磨损。整个变换器封闭在不锈钢管内，和测量介质非接触，传感器工作可靠，寿命长。 2.精度高：由于磁致伸缩液位计用波导脉冲工作，工作中通过测量起始脉冲和终止脉冲的时间来确定被测位移量，因此测量精度高，分辨率优于0.01%FS，这是用其它传感器难以达到的精度。 3.安全性好：磁致伸缩液位计的防爆性能高，本安防爆，使用安全，特别适合对化工原料和易燃液体的测量。测量时无需开启罐盖，避免人工测量所存在的不安全性。 4.磁致伸缩液位计易于安装和维护简单：磁致伸缩液位仪一般通过罐顶已有管口进行安装，特别适用于地下储罐和已投运储罐的安装，并可在安装过程中不影响正常生产。

9、 5.便于系统自动化工作：磁致伸缩液位计的二次仪表采用标准输出信号，便于微机对信号进行处理，容易实现联网工作，提高整个测量系统的自动化程度。第二章 系统总体设计2.1 研究内容文章针对液位计的现状及发展趋势，在阅读了大量文献及资料的基础上，成功设计、调试了一套用于计量液位的智能低功耗液位计系统。它基于磁致伸缩原理，对液位进行实时控制，用液晶显示实际压力值和时间，用按键调整时钟和水位上限高度，系统的水位最小区分度为0.1mm。包括稳压电源、信号处理与放大电路、A/D转换显示电路、按键控制电路、RS485通讯电路和单片机控制电路。主要内容有以下几点：（1）12位的A/D转换器及带有显示的时钟转换电

10、路（2）高精度稳压电源：24V（3）点阵式液晶显示器显示：16位数显（4）时钟、水位高度设置控制键（6键：设置、+、-、左移、右移、确认）（5）RS485通讯电路系统可以同时测量总体液位和/或界面液位，以及温度输出，标定极其简单，无需实标，仅仅只需按按钮，可现场替换差压式，电容式，超声波式，雷达式，外浮筒式，核子式，钢带或钢带伺服式等液位变送器。2.2 课题分析课题任务：任务：设计一个基于磁伸缩的线性水位计。基本要求：1、设计一个高于12位的A/D转换和一个时钟电路并带有显示；2、设计一个24V的高精度稳压电源；3、数据由16位点阵式液晶显示器显示；4、由6键（设置、+、左移、右移、确认）控制

11、设置时钟、水位高度；5、设计一个RS485通讯电路。 课题任务分析：课题中的水位计要用磁致伸缩式的传感器，这种液位计不仅要能显示液位高度，还需用键盘加以控制，完成“设置、+、-、左移、右移和确认”六个功能，同时还要有通讯电路，以便与上位机相连接，可以完成远程控制。要设计出能加以控制并显示的液位计，需要硬件电路和系统软件的共同配合，硬件部分要完成液位计的电源动力部分、按键部分、单片机外围电路、显示电路等。软件部分要完成的任务有：主控程序、按键程序、显示程序、通讯程序等部分。2.3 单片机核心部分的总体设计 本电路的设计包括感器模块、信号处理与放大电路、A/D转换模块、按键控制模块、LCD显示模块

12、、RS485通讯模块、电源模块、MCU处理模块，由传感器采集数据，由仪表放大电路对采集的信号进行处理，然后 经A/D转换变为数字信号输送给单片机进行处理并在LCD上显示并还显示当前时间，而且可以远程通讯。系统总体结构框图如下图所示。本课题设计液位高度和时间显示可以完成如下功能： 使用点阵式LCD显示器来显示现在水位高度和现在的时刻，显示格式分别为“XX:XX:XX”和“XXX.X mm”。例如，“06:47:01”的时刻水位高度为“227.5 mm” 。 具有6个小按键操作来设置上限水位高度和现在的时刻。当水位高度超过设置的上限高度时， LCD显示器会出现“错误” 字样。通过“设置”键选择上限

13、水位高度还是时间的调整，然后通过“左移” 、“右移”键确定哪位的设定，最后通过“+” 、“-”可从数0开始一直调到9中的任意数字。 利用RS485可以远程通讯，其既作驱动器用，将信息传给计算机，又可作接收器用，从计算机获取控制命令。2.4 研制过程1.系统设计通过查阅资料和书籍，结合自身的电路知识来设计。2.画电路原理图利用protel99se和Proteus将设计的原理图画出，为制作PCB提供依据。3.单片机程序的编写了解AT89C51的内部资源，利用C语言进行编程。4.程序的调试和烧录取得印制电路板后，把器件按图正确的焊接在PCB板上，然后将程序烧录进AT89C51并进行系统电路的调试。5

14、.硬件焊接考虑PCB板刻录需仪器，我们自己手工焊接。2.5 其他说明系统分为硬件部分和软件部分。本论文给出了相关芯片的概略资料，主要介绍软件设计思路，及概略介绍了硬件设计流程。第三章 硬件设计3.1 MCS-51系列单片机内部结构及功能部件图3.1 AT89C51芯片引脚图（DIP封装）下面以DIP封装的AT89S51为例叙述各个引脚的功能。1）主电源线VCC（40引脚）：接+5V电源正端，正常操作和对EPROM编程及验证时均接+5V电源。GND（20引脚）：接电源地端。2）外接晶体线XTAL1（19引脚）：接外部晶体振荡器的一端。在单片机的内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片

15、内振荡器。当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚接地；对于CHMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。XTAL2（18引脚）：接外部晶体振荡器的一端。在单片机的内部，它是片内振荡器的输出端。当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚接收振荡器的信号，即把该引脚接到内部时钟发生器的输入端；对于CHMOS单片机，该引脚悬空。3）I/O端口线MCS-51系列单片机共有四组并行I/O端口P0P3，每个端口有8条端口线，共有32条I/O端口线，每个接口的功能和用途有一定的差别。P0口（3239引脚）：P0.0P0.7统称为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

16、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。图3.2 p0口引脚图P1口（18引脚）：P1.0P1.7统称为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。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。图3.3 P1口引脚图P2口（2128引脚）：P2.0P2

17、.7统称为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。图3.4 p2口引脚图P3口（1017引脚）：P3.0P3.7统称为P3口。P3口管脚是8个带内部

18、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。图3.5 P3口引脚图P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如表3.1所示：表3.1 P3口第二功能端 口 功 能第 二 功 能P3.0RXD-串行输入（数据接收）口P3.1TXD-串行输出（数据发送）口P3.2-外部中断0输入线P3.3-外部中断1输入线P3.4T0 -定时器0外部输入P3.5T1 -定时器1外部输入P3.6-外部数据存储器写选通信号输出P3.7-外部数据存储器读选通信号输入4）控制

19、线RST/VPD(9引脚)：单片机复位/备用电源引脚。该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机恢复到初始状态。上电时，考虑到振荡器有一定的震荡时间，该引脚上的高电平必须持续10ms以上才能保证有效复位。当VCC发生故障，降低到低电平规定值或掉电时该引脚可接上备用电源（即VPD接+5V电源）为内部RAM供电，以保证RAM钟的内部数据信息不丢失，使复电后能持续正常运行。/PSEN（29引脚）：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或数据时，每个机器周期该信号两次有效，以通过数据总线P0口读回指令或常数。在访问外

20、部数据存储器时，该信号处于无效状态。ALE/PROG（30引脚）：当访问外部存储器时，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。在平时，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。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /EA/VPP（31引脚）：当/EA保持低电平时，则在

21、此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。3.2 MAX197的概述MAX197是Maxim公司推出的具有12位测量精度的高速A/D转换芯片，只需单一电源供电，且转换时间很短(6ms)，具有8路输入通道，还提供了标准的并行接口8位三态数据I/O口，可以和大部分单片机直接接口，使用十分方便。3.2.1 Max197芯片相应的功能 CLK：时钟输入，在外部时钟模式下，输入与TTL/MOS相匹配的始终脉冲，在内部时

22、钟模式下，从这个引脚接一个电容CCLK至地，设置内部时钟频率；当CCLK=10pF时，CLK典型值为1.56MHz。CS：片选脚，低电平有效。WR：当CS为低电平时，在内部采集模式，WR的上升沿讲锁住数据，并发出一个采集脉冲。当CS为低电平时，在外部采集模式下，WR的第一个上升沿启动一次采集，WR的第二个上升沿结束采集并开始一次转换。RD：如果CS为低电平，RD的下降沿讲实现数据总线上的一次读操作。HBEN:输入脚，控制数据总线复用，以得到12位转换结果，当HBEN为高电平时，数据总线上输出高4位数据；当SHDN为低电平时，器件进入掉电工作状态。D7D4：三态数据I/O口。D3/D11D0/D

23、8：三态数据I/O口。当HBEN=0时，输出为D3D0的数据，当HBEN=1时，输出为D11D8数据。AGND:模拟地。CH0CH7为八路模拟输入通道。INT:中断输出脚，当转换完毕，输出数据准备就绪，INT变为低电平。REFADJ：为带隙电压基准输出/外部调节引脚，可连接一个0.01uF电容旁路至地。当在REF脚上采用外部基准电压时，此管脚连到VDD上。REF：缓冲器基准电压输出/ADC基准电压输入。在内部基准电压模式下，基准缓冲器提供4.096V的标准输出电压。可在REFADJ脚微调，在外部基准电压模式下，通过把REFADJ接至VDD使内部缓冲器无效。VDD：+5V电源，通过0.1uF电容

24、旁路至地。DGND：数字地。3.2.1 MAX197的控制字MAX197的控制字格式如表3.2所示：表3.2 MAX197的控制字格式D7D6D5D4D3D2D1D0PD1PD0ACQMODRNGBIPA2A1A0表中的各个控制位如下：1） PD1、PD0：选择时钟和低功耗模式，其设置如表3.3所示：表3.3 PD1、PD0位设置PD1PD0说明00正常工作，外部时钟模式01正常工作，内部时钟模式10后备低功耗模式，不影响时钟模式11低功耗模式，不影响时钟模式MAX197可以以内部或外部时钟模式工作。控制字节的D6，D7位选择内部或外部时钟模式。一旦选择了所要求的时钟模式，改变这些位编程选择低

25、功耗模式时，不会影响时钟模式。刚上电时，选择外部时钟模式。内部时钟模式设置控制字节的D7位为0，D6位为1可以选择这种模式。在CLK脚和地之间接一个100pf的电容，可产生156mhz频率。外部时钟模式设置控制字节的D7位为0,D6位=0选择外部时钟模式。一般情况，要求100khz2mhz的外部时钟具有45%55%的占空比。当工作时钟频率低于100khz时，在保持电容上将产生一个电压降导致性能降低。2）ACQMOD：0为内部控制采集，1为外部控制采集。通过写控制字节的ACQMOD位为0，选择内部采集方式。此方式产生一个脉冲初始化采集间隔，这个时间是内部定时的。当六个时钟周期采集间隔结束时，转换

26、开始。通过写控制字节的ACQMOD位为1.选择外部采集方式。外部采集方式可以更精确的控制采样间隔和转换。在这种方式下，用户通过2个写脉冲控制采集和启动转换。在第一个写脉冲中，要使ACQMOD位=1，它将启动一次采集开始。在第二次写脉冲中要使ACQMOD位=0，在WR的上升沿开始转换并结束采集。在发第一个第二个写脉冲时，多路输入通道的地址位值必须一样。在第二个写脉冲中低功耗模式位（PD0，PD1）可以设一个新值。3）RNG,BIP:RNG位是选择输入端的满量程电压范围，BIP位选择单极性式和双极性转换模式，这两位设置如表3.4所示：表3.4 BIP设置BIPRNG输入范围（v）000501010

27、10+-511+-104）A2，A1，A0：用于选择多路输入、输出的地址，如表3.5所示：表3.5 多输入多输出设置A2A1A0CH0CH1CH2CH3CH4CH5CH6CH7000-001-010-011-100-101-110-111-3.2.2 数据的读取在单极性方式下，输出数据格式为二进制数；在双极性方式下，其格式为补码形式的二进制数，在读输出数据时，CS和RD必须为低电平。器件输出的数据一共是12位，当HBEN为低电平时，读低8位；当HBEN为高电平时，读取较高的4个MSB位，输出数据的D4D7位。数据的读取格式如表3.6所示：表3.6 数据读取格式数据位HBEN=0HBEN=1D0

28、B0(LSB)B8D1B1B9D2B2B10D3B3B11(MSB)D4B4B11D5B5B11D6B6B11D7B7B113.3 LCD12864简介 LCD12864是-3.3.1 概述带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的

29、液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。3.3.2 LCD12864基本特性（1）、低电源电压（VDD:+3.0-+5.5V）（2）、显示分辨率:12864点 （3）、内置汉字字库，提供8192个1616点阵汉字(简繁体可选)（4）、内置 128个168点阵字符（5）、2MHZ时钟频率（6）、显示方式：STN、半透、正显（7）、驱动方式：1/32DUTY，1/5BIAS（8）、视角方向：6点（9）、背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/51/10（10）、通讯方式：串行、并口可选（11

30、）、内置DC-DC转换电路，无需外加负压（12）、无需片选信号，简化软件设计（13）、工作温度: 0 - +55 ,存储温度: -20 - +603.3.3 模块接口说明*注释1：如在实际应用中仅使用串口通讯模式，可将PSB接固定低电平，也可以将模块上的J8和“GND”用焊锡短接。*注释2：模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。*注释3：如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。LCD12864各引脚功能说明如表3.7所示：表3.7 LCD12864各引脚功能说明管脚号管脚名称电平管脚功能描述1VSS0V电源地2VCC3.0+5V电源正3V0-对

31、比度（亮度）调整4RS(CS）H/LRS=“H”,表示DB7DB0为显示数据RS=“L”,表示DB7DB0为显示指令数据5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7DB0R/W=“L”,E=“HL”, DB7DB0的数据被写到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信号7DB0H/L三态数据线8DB1H/L三态数据线9DB2H/L三态数据线10DB3H/L三态数据线11DB4H/L三态数据线12DB5H/L三态数据线13DB6H/L三态数据线14DB7H/L三态数据线15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式（见注释1）16NC-空脚17/RESETH/L复位端，

32、低电平有效（见注释2）18VOUT-LCD驱动电压输出端19AVDD背光源正端（+5V）（见注释3）20KVSS背光源负端（见注释3）*注释1：如在实际应用中仅使用并口通讯模式，可将PSB接固定高电平，也可以将模块上的J8和“VCC”用焊锡短接。*注释2：模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。*注释3：如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。控制器接口信号说明：1、 RS，R/W的配合选择决定控制界面的4种模式如表3.8所示：表3.8 控制界面的选择RSR/W功能说明LLMPU写指令到指令暂存器（IR）LH读出忙标志（BF）及地址记数器（AC）

33、的状态HLMPU写入数据到数据暂存器（DR）HHMPU从数据暂存器（DR）中读出数据2、 E信号结果如表3.9所示：表3.9 E信号结果E状态执行动作结果高低I/O缓冲DR配合/W进行写数据或指令高DRI/O缓冲配合R进行读数据或指令低/低高无动作 忙标志:BF BF标志提供内部工作情况.BF=1表示模块在进行内部操作,此时模块不接受外部指令和数据.BF=0时,模块为准备状态,随时可接受外部指令和数据.利用STATUS RD 指令,可以将BF读到DB7总线,从而检验模块之工作状态. 字型产生ROM（CGROM） 字型产生ROM（CGROM）提供8192个此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。

34、DFF=1为开显示（DISPLAY ON),DDRAM 的内容就显示在屏幕上，DFF=0为关显示（DISPLAY OFF)。DFF 的状态是指令DISPLAY ON/OFF和RST信号控制的。 显示数据RAM（DDRAM） 模块内部显示数据RAM提供642个位元组的空间，最多可控制4行16字（64个字）的中文字型显示，当写入显示数据RAM时，可分别显示CGROM与CGRAM的字型；此模块可显示三种字型，分别是半角英数字型(16*8)、CGRAM字型及CGROM的中文字型，三种字型的选择，由在DDRAM中写入的编码选择，在0000H0006H的编码中（其代码分别是0000、0002、0004、0

35、006共4个）将选择CGRAM的自定义字型，02H7FH的编码中将选择半角英数字的字型，至于A1以上的编码将自动的结合下一个位元组，组成两个位元组的编码形成中文字型的编码BIG5（A140D75F），GB（A1A0-F7FFH）。 字型产生RAM(CGRAM) 字型产生RAM提供图象定义(造字)功能, 可以提供四组1616点的自定义图象空间，使用者可以将内部字型没有提供的图象字型自行定义到CGRAM中，便可和CGROM中的定义一样地通过DDRAM显示在屏幕中。 地址计数器AC 地址计数器是用来贮存DDRAM/CGRAM之一的地址,它可由设定指令暂存器来改变，之后只要读取或是写入DDRAM/CG

36、RAM的值时，地址计数器的值就会自动加一，当RS为“0”时而R/W为“1”时，地址计数器的值会被读取到DB6DB0中。光标/闪烁控制电路 此模块提供硬体光标及闪烁控制电路，由地址计数器的值来指定DDRAM中的光标或闪烁位置。3.3.4 指令说明模块控制芯片提供两套控制命令，基本指令和扩充指令如表3.10、表3.11所示：表3.10 基本指令（RE=0）指 指 令 码功 能令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清除显示0000000001将DDRAM填满20H,并且设定DDRAM的地址计数器(AC)到00H地址归位000000001X设定DDRAM的地址计数器(AC)到00H,并且将游标移

37、到开头原点位置;这个指令不改变DDRAM的内容显示状态开/关0000001DCBD=1: 整体显示 ONC=1: 游标ONB=1:游标位置反白允许进入点设定00000001I/DS指定在数据的读取与写入时,设定游标的移动方向及指定显示的移位游标或显示移位控制000001S/CR/LXX设定游标的移动与显示的移位控制位;这个指令不改变DDRAM 的内容功能设定00001DLXREXXDL=0/1：4/8位数据RE=1: 扩充指令操作RE=0: 基本指令操作设定CGRAM地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0设定CGRAM 地址设定DDRAM地址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC

38、0设定DDRAM 地址（显示位址）第一行：80H87H第二行：90H97H读取忙标志和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0读取忙标志(BF)可以确认内部动作是否完成,同时可以读出地址计数器(AC)的值写数据到RAM10数据将数据D7D0写入到内部的RAM(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)读出RAM的值11数据从内部RAM读取数据D7D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)表3.12 扩充指令（RE=1）指指 令 码功 能令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0待命模式0000000001进入待命模式,执行其他指令都可终止待命模式卷动地址开关开启000

39、000001SRSR=1：允许输入垂直卷动地址SR=0:允许输入IRAM和CGRAM地址反白选择00000001R1R0选择2行中的任一行作反白显示，并可决定反白与否。初始值R1R000，第一次设定为反白显示，再次设定变回正常睡眠模式0000001SLXXSL=0：进入睡眠模式SL=1：脱离睡眠模式扩充功能设定00001CLXREG0CL=0/1：4/8位数据RE=1: 扩充指令操作RE=0: 基本指令操作G=1/0：绘图开关设定绘图RAM地址0010AC60AC50AC4AC3AC3AC2AC2AC1AC1AC0AC0设定绘图RAM 先设定垂直(列)地址AC6AC5AC0，再设定水平(行)地

40、AC3AC2AC1AC0将以上16位地址连续写入即可备注:当IC1在接受指令前,微处理器必须先确认其内部处于非忙碌状态,即读取BF标志时,BF需为零,方可接受新的指令;如果在送出一个指令前并不检查BF标志,那么在前一个指令和这个指令中间必须延长一段较长的时间,即是等待前一个指令确实执行完成。3.4芯片MAX485和RS485通信的概述MAX485是用于通信的低功耗收发器，每个器件中都具有一个驱动器和一个接收器。3.4.1 芯片MAX485的概述1)引脚排列、引脚说明和典型工作电路 MAX481/MAX483/MAX485的引脚排列和典型工作电路分别如图3.6所示： 图3.6 MAX485的引脚

41、排列和典型工作电路2)其具体引脚说明如下表3.13所示：表3.13 MAX481/MAX483/MAX485引脚说明MAX481/MAX483/MAX485引脚 名称 功能 1 RO接收器输出端。若A比B大200mV，RO为高，若A比B小200mV，RO为低 2/RE接收器输出使能端。当/RE为低时，RO有效；当/RE为高时，RO为高阻状态 3 DE驱动器输出使能端。若DE为高，驱动输出A和B有效；若DE为低，它们成高阻状态，若驱动器输出有效，器件作为线驱动器用；若为高阻状态时，/RE为低，器件作线接收器用。 4 DI驱动器输入端。DI为低，将迫使输出为低；若DI为高，将迫使输出为高。 5GN

42、D地 6 A 同向接收器输入和同向驱动器输出端 7 B反向接收器输入和反向驱动器输出端 8VCC正电源输入端：4.75V5.25V3.4.2 总线驱动器芯片SN75176常用的RS485总线驱动芯片有SN75174，SN75175，SN75176。SN75176芯片有一个发送器和一个接收器，非常适合作为RS485总线驱动芯片。其逻辑关系如图3.7所示。图3.7 SN75176芯片及其逻辑关系第四章 系统的中断，定时与串行通信4.1单片机的中断系统 4.1.1 中断的概念 中断系统又叫作中断管理系统，其功能是使处理机对外界异步事件具有处理能力。中断是一个过程，当中央处理器CPU在处理某件事情时，

43、外部又发生了另一紧急事件，请求CPU暂停当前的工作而去迅速处理该紧急事件。处理结束后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作。引起中断的原因或发出中断请求的来源，称为中断源。 单片机一般允许有多个中断源，当几个中断源同时向CPU请求中断时，就存在CPU优先响应哪一个中断请求源的问题（优先级问题），一般根据中断源的轻重缓急排队，优先处理最紧急事件的中断请求，于是便规定每一个中断源都有一个中断优先级别，并且CPU总是响应级别最高的中断请求。 当CPU正在处理一个中断源请求的时候，又发生了另一个优先级比它高的中断源请求，如果CPU能够暂时中止对原来中断处理程序的执行，转而去处理优先级更高的中断源请求

44、，待处理完以后，再继续执行原来的低级中断处理程序，这样的过程称为中断嵌套。具有这种功能的中断系统称为多级中断系统。没有中断嵌套功能的中断系统称为单级中断系统。主程序中断相应中断服务程序中断返回继续执行主程序MCS-51系列单片机中断系统可以提供5个中断源，具有2个中断优先级，可实现两级中断嵌套。用户可以用关中断指令（或复位）来屏蔽所有的中断请求，也可以用开中断指令使CPU接收中断请求；每一个中断源可以用软件独立地控制为开或关中断状态；每一个中断级别均可用软件设置。现从工作过程和编程方法来介绍MCS-51的中断系统。4.1.2 中断源和中断请求标志 在MCS-51系列单片机中，不同类型的单片机，

45、其中断源个数和中断标志位的定义也有所不同。1)定时/计数控制寄存器TCONTCON为定时/计数器T0、T1的控制器，同时也锁存了T0、T1的溢出中断请求信号标志和外部中断请求信号标志，其各位的定义如表4.1所示。 表4.1 TCON各位定义位编号TCON.7TCON.6TCON.5TCON.4TCON.3TCON.2TCON.1TCON.0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H位定义TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT01） TF1：定时器T1溢出中断申请位。定时器T1被允许计数后，从初值开始加一计数，当产生溢时置TF1=1，向CPU请求中断，直到CPU响应该中断时才

46、由硬件清零。2） TR1:定时/计数器T1的启停控制位。TR1=1时，定时器T1开始计数工作，TR1=0时，T1停止计数。TR1状态由软件设置。3） TF0:定时器T0溢出中断申请位。T0被允许计数后，从初值开始加一计数，当产生溢时，硬件自动置TF0为1，向CPU请求中断，当CPU响应该中断后，该位由硬件清零。4） TR0：:定时/计数器T0的启停控制位。TR0=1时，定时器T0开始计数工作；TR0=0时，T0停止计数。TR0状态由软件设置。5） IE1：外部中断/INT1(P3.3)请求标志位。当CPU 检测到在/INT1(P3.3)引脚上出现的外部中断信号时（低电平或脉冲下降沿）时，由硬件

47、自动将该位置位，请求中断。当CPU响应中断进入相应中断服务程序后，该位被硬件自动清0（指脉冲边沿触发方式，电平触发方式时不能由硬件清0）。6） IT1：外部中断/INT1(P3.3)触发方式控制位。由软件来置1或清0，以控制外部中断1的触发类型。当IT1=1时为边沿触发方式，CPU在每个机械周期采样/INT1（P3.3）引脚输入电平，若相继的两次采样中一个采样周期为高电平，接着下一个采样周期为低电平，则视为有中断请求信号产生，置位IE1。采用边沿触发方式时，外部中断源输入的高电平和低电平时间必须保持一个机械周期，才能保证CPU可靠的检测到由高到低的负跳变。当IT1=0时，设定为低电平触发中断方

48、式，当/INT1(P3.3)引脚输入低电平时，有中断请求信号产生，置位IE1，申请中断。采用电平触发方式时，外部中断引脚/INT1(P3.3)必须保持低电平有效，直到该中断被CPU响应为止。同时，在该终端服务程序执行完之前，外部中断输入引脚/INT1(P3.3)的有效电平必须被撤销，否则将产生另一次中断。7） IE0:外部中断/INT0(P3.2)请求标志位。外部中断0产生中断请求信号时，硬件自动将该位置1，请求中断，当中断响应之后，该位被清零，其功能与IE1类同。8） 外部中断/INT0(P3.2)触发方式控制位。IT0=0时，外部中断0为低电平触发方式；当IT0=1时为边沿触发方式，其功能

49、和IT1类似。（2） 串行口控制寄存器SCON。SCON为串行口控制寄存器，SCON的低两位锁存串行口接收中断和发送中断标志RI和TI，其格式如表4.2所示：表4.2 SCON各位定义位编号SCON.7SCON.6SCON.5SCON.4SCON.3SCON.2SCON.1SCON.0位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H位定义SM0SM1SM2RENTB8RB8T1R11）TI：串行口发送中断标志。在串行口发送完一组数据时，TI由硬件自动置为1，请求中断。当CPU响应中断进入终端服务子程序后，TI状态不能被硬件自动清除，必须在终端服务程序中由软件来清除。2） RI：串行口接收

50、中断标志位。在串行口接收完一组数据时，RI由硬件自动置为1，请求中断。当CPU响应中断进入终端服务子程序后，RI状态不能被硬件自动清除，必须在终端服务程序中由软件来清除。3） 其他各位是控制串行口的工作状态的，与中断没有关系。单片机系统复位后，TCON、SCON中各位均为0，应用时应注意各位的初始状态。MCS51单片机中，当中断源申请时首先要置位相应的中断标志位，CPU检测到中断标志位之后才决定是否响应。当CPU响应了中断请求，相应的标志位就要被清除，否则CPU在执行完本次中断服务程序之后还要再次响应该中断请求，会造成混乱。因此在应用中需要注意中断请求的撤销以及中断标志的清除。下图为中断源及其对应的矢量地址： 中断源 中断入口地址 外部中断0 0003H 定时器T0中断 000BH 外部中断1 0013H 定时器T1中断 001BH 串行口中断 0023H4.1.3 中断控制MCS-51单片机有两个特殊功能寄存器，用于中断系统的控制，分别为中断允许寄存器IE和中断优先级寄存器IP。（1）中断允许寄存器IEIE控制