摘要:介紹AT89S52在多功能測量儀表中的使用，同時還介紹了AT89S52和A/D 采樣芯片TLC2543，和EEPROM芯片及RS485通訊芯片MAX487之間的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:AT89S52;A/D采樣;TLC2543;EEPROM數(shù)據(jù)保存;RS485;通訊輸出

中圖分類號:TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-3044(2009)15-4072-03

AT89S52 Measuring Instruments in the Multi-application

JING Yao-feng， JIA You-qun

(Suzhou Industrial Park Kejia Automation Co.，Ltd.，Suzhou 215001，China)

Abstract: AT89S52 introduced in the multi-purpose measuring instruments in use，but also introduced the AT89S52 and A/D sampling chip TLC2543，and EEPROM chip，and RS485 communication between the MAX487 chip applications.

Key words: AT89S52;A/Dsampling;TLC2543;EEPROM;data retention;RS485;communication output

1 引言

隨著電子技術(shù)、通訊技術(shù)的更深一步發(fā)展，就出現(xiàn)了近兩年市面上被大家廣泛推廣的多功能測量儀表。多功能測量儀表在硬件平臺上采用了DSP或者單片機(jī)的處理單元，實(shí)現(xiàn)了單個表計(jì)測量全電量電參數(shù)。如一臺全電量的智能配電儀表可以測量: 單相和三相電流、電壓、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、有功電度、無功電度等。同時在測量功能增大的情況下，融入了通訊功能，通過通訊方式可以將測量的電氣參數(shù)傳送給監(jiān)控中心，以便構(gòu)成配電自動化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)或者完成抄表系統(tǒng)。常見的通訊方式有RS485、Profibus等。本設(shè)計(jì)就是采用89S52單片機(jī)設(shè)計(jì)的多功能測量儀表，其中儀表功能方面有，A/D數(shù)據(jù)采集、EEPROM數(shù)據(jù)保存、LED數(shù)碼顯示、RS485通訊功能(如框圖1)等;下面我們對這幾部分功能逐個介紹給大家。

2 A/D數(shù)據(jù)采樣

本次采用的A/D 芯片是TI公司的TLC2543，該芯片是12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程。由于89S52本身I/O資源不是很豐富，所以采用串行輸入結(jié)構(gòu)，可以節(jié)省單片機(jī)很多I/O資源。此外TLC2543還有以下特點(diǎn):

1)12位分辯率A/D轉(zhuǎn)換器;

2)在工作溫度范圍內(nèi)10μs轉(zhuǎn)換時間;

3)11個模擬輸入通道;

4)3路內(nèi)置自測試方式;

5)采樣率為66kbps;

6)線性誤差±1LSBmax;

7)有轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出EOC;

8)具有單、雙極性輸出;

9)可編程的MSB或LSB前導(dǎo);

10)可編程輸出數(shù)據(jù)長度

硬件接口見圖2。

在設(shè)計(jì)制作時要注意如下三個問題:

1)電源去耦

當(dāng)使用TLC2543這種12位A/D器件時，每個模擬IC的電源端必須用一個0.1μF的陶瓷電容連接到地，用作去耦電容。在噪聲影響較大的環(huán)境中，建議每個電源和陶瓷電容端并一個10μF的鉭電容，這樣能夠減小噪聲的影響。

2)接地

對模擬器件和數(shù)字器件，電源的地線回路必須分開，以防止數(shù)字部分的噪聲電流通過模擬地回路引入，產(chǎn)生噪聲電壓，從而對模擬信號產(chǎn)生干擾。所有的地線回路都有一定的阻抗，因此地線要盡可能寬或用地線平面，以減小阻抗，連線應(yīng)當(dāng)盡可能短，如果使用開關(guān)電源，則開關(guān)電源要遠(yuǎn)離模擬器件。

3)電路板布線

使用TLC2543時一定要注意電路板的布線，電路板的布線要確保數(shù)字信號和模擬信號隔開，模擬線和數(shù)字線特別是時鐘信號線不能互相平行，也不能在TLC2543芯片下面布數(shù)字信號線。

軟件:

AD12:NOP

NOP

NOP

CLR P1.1

開始一個工作周期

MOV DPTR，#0FBFFH

MOV A，#0FDH

MOVX@DPTR，A

MOVA，R1

SWAPA

MOV R2， #08H

AD1: MOV C，P1.3

RLC A

MOV P1.0，C

SETB P1.1

CLRP1.1

DJNZ R2，AD1

MOV @R0，A

MOV A，R1

SWAP A

MOV R2， #04H

AD2: MOV C，P1.3

RLC A

MOV P1.0，C

SETB P1.1

CLR P1.1

DJNZ R2，AD2

INC R0

MOV @R0，A

MOV DPTR，#0FBFFH

MOV A，#0FFH

MOVX@DPTR，A

RET

3 EEPROM數(shù)據(jù)保存

本次采用的串行EEPROM是ATMEL公司的AT24C02，又稱I2C總線式串行器件。由于AT24C02占用的資源和I/O線少，而且體積很小，同時具有工作電源寬、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低、數(shù)據(jù)不易丟失和支持在線編程等特點(diǎn)，所以在許多的數(shù)據(jù)存儲方面得到使用。

I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。它通過SDA(串行數(shù)據(jù)線)及SCL(串行時鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件。

硬件接口見圖3。

軟件:

;START_IIC

;SEND_BYTE

;STOP_IIC

Write:LCALL INI_DATA_1

LCALL START_IIC

MOVA，#10100000B

LCALL SEND_BYTE

JC NO_ASK

MOVA，#00H

LCALL SEND_BYTE

JC NO_ASK

MOV R7，#08H

MOV R1，#30H

SEND_BYTE_LOOP: MOV A，@R1

LCALL SEND_BYTE

JC NO_ASK

INC R1

DJNZ R7，SEND_BYTE_LOOP

LCALL STOP_IIC

RET

4 LED顯示

儀表采集出來的數(shù)據(jù)，經(jīng)過運(yùn)算和處理后，通過LED數(shù)碼管直觀的顯示出來，這是很多現(xiàn)場儀表都具備的。因此LED顯示技術(shù)已經(jīng)是大家比較熟悉的技術(shù)，此處設(shè)計(jì)采用8155擴(kuò)展I/O資源，來驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示，因此就不做詳細(xì)說明。

5 通訊輸出

本項(xiàng)目儀表設(shè)計(jì)采用Modbus通訊規(guī)約，以便于和其他工業(yè)產(chǎn)品之間互相通訊。設(shè)計(jì)連接如圖4，在整個設(shè)計(jì)過程中，有以下兩個問題需要特別注意。

485芯片DE控制端的設(shè)計(jì):

由于應(yīng)用系統(tǒng)中，主機(jī)與子機(jī)相隔較遠(yuǎn)，通信線路的總長度往往超數(shù)百米，而子機(jī)系 統(tǒng)上電或復(fù)位又常常不能同步。如果在此時某個MAX487的DE端電位為“1”，那么它的485總線輸出將會處于發(fā)送狀態(tài)，也就是占用了通信總線，這樣其它的子機(jī)就無法與主機(jī)進(jìn)行通信。這種情況尤其表現(xiàn)在某個分機(jī)出現(xiàn)異常情況下(如死機(jī))，會使整個系統(tǒng)通信崩潰。因此在電路設(shè)計(jì)時，應(yīng)保證系統(tǒng)上電復(fù)位時MAX487的DE端電位為“0”。由于89S52在復(fù)位期間，I/O口輸出高電平，上圖電路的設(shè)計(jì)可以有效地解決復(fù)位期間子機(jī)吊死整個系統(tǒng)的的問題。

485總線輸出電路部分的設(shè)計(jì):

考慮到輸出電路的上的各種干擾及線路特性阻抗的匹配的問題，所以485總線的傳輸端一定要加有保護(hù)措施。由于工業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性，可能存在各種干擾源或浪涌電壓，所以在電路設(shè)計(jì)中采用穩(wěn)壓管D1、D2組成的吸收回路，來保護(hù)485總線。

考慮到線路的特殊情況(如某一臺子機(jī)的485芯片被擊穿短路)，為防止總線中其它分機(jī)的通信受到影響，在MAX487的485信號輸出端串聯(lián)了兩個20Ω的電阻R18、R19。這樣本機(jī)的硬件故障就不會使整個總線的通信受到影響。

在應(yīng)用系統(tǒng)工程的現(xiàn)場施工中，由于通信載體是雙絞線，它的特性阻抗為120Ω左右，

所以線路設(shè)計(jì)時，在RS-485網(wǎng)絡(luò)傳輸線的始端和末端各應(yīng)接1只120Ω的匹配電阻R30，以減少線路上傳輸信號的反射。

6 總結(jié)

AT89S52芯片這種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。

參考文獻(xiàn):

[1] 孫仲康，周一字，何黎星.單多基地有源無源定位技術(shù)[M].北京:國防工業(yè)出版社，1996.

[2] 謝邦榮.機(jī)載紅外被動定位方法研究[J].紅外技術(shù)，2001，23(5):1-3.

[3] 錢錚鐵.一種用于紅外警戒系統(tǒng)的被動測距方法[J].紅外與毫米波學(xué)報(bào)，2001，20(4):311-314.

[4] 殷世民，付小寧，劉上乾.紅外單站被動定位技術(shù)速度更新算法研究[J].光子學(xué)報(bào)，2003，32(3):298-300.

[5] 單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版.