数据采集电路 - 一种新颖的智能码盘的研究

2．2 数据采集电路
    本设计采用STC12C2052AD作为码盘CPU，它是一款高速，低功耗，超小封装的单片机，其价格低廉，性能可靠，无需扩展即可满足设计要求。片内2 KBFLASH和256 B片内RAM，可以完成10万次以上的擦写次数，引脚封装和指令系统都与MCS-51兼容，系统硬件设计简单、软件编程方便。数据采集在外部中断中完成，当按采集按钮时，系统立即响应中断，即执行中断处理程序，从P1口读入拨码开关状态，然后拆分位码和数码，如果数据有效(数码数值不大于9)，则将采集数据存入相应内存，并转存到E2PROM内，即完成了位码指定位的数据输入，然后码盘CPU将这组数据发送至用户系统CPU，再移植到控制参数缓冲器和送显示器显示，提示操作者设置控制参数的大小。当所有位设置完成后，即可完成整体数据采集。
2．3 数据输出电路
    该码盘数据输出由码盘CPU通过异步通信串行接口(UART)进行串口发送，发送和接收波特率设置为1200b／s。
    为保证通信可靠性，采用对讲机通信方式，码盘CPU采集数据完毕后(接到发送命令)主动发送呼叫口令“S”，用户控制系统CPU接收口令“S”后，应答“O”来建立通信连接。联结建立完毕后，将设置参数从高位到低位依次连续发送3遍。用户系统CPU将接收到的3组数据进行对应表决校验，来确定接收数据正确性。
    用户可以根据自己需要将接收到的16位数据将进行数据前后分组，每组数据位数和物理含义由用户自己决定。例如在环境检测系统中1～3位为环境温度，4～5位为空气湿度，6～8位为二氧化碳浓度，9～13位为光照强度，14～16位为噪声强度。

3 软件设计
    本设计采用汇编语言编程，主要包括主程序、数据采集子程序、显示子程序、FLASH读／写子程序、串口发送／接收子程序等。
3．1 码盘CPU主程序流程图
    码盘CPU主程序流程图如图4所示。

 

 

    主要由系统初始化、E2PROM读出、显示，虚拟串口发送等程序模块组成，系统初始化主要置更新标志为1，其目的是系统从E2PROM内读出断电前最后一次保存的数据，显示，并发送给用户控制系统CPU，供用户系统使用。
3．2 数据输入中断服务程序
    图5为数据输入子程序流程图，主要处理数据采集，并将采集到的数据存入E2PROM中。数据输入子程序是智能码盘程序的核心部分，其执行过程如下：
    (1)将P1的数据读入；
    (2)拆分位码、数码；
    (3)判断数码数据是否合法(若数码大于9，则视为不合法)，若不合法，采样数据无效；
    (4)将位码、数码数据写入E2PROM；
    (5)向用户CPU发送。

4 应用实例
    在木材干燥过程中，需要若干个干燥阶段。每个阶段都需要设置干燥时间、干燥温度以及干燥湿度。若湿度太大，木材易发霉；若温度过高，湿度太低，木材干燥过快，易引发内裂，所以要求控制系统在满足干燥湿度的条件下，尽快达到干燥温度，并在该干燥温度和湿度条件下保持干燥阶段时间，使木材内的水分自然流出。
    只应用该码盘的前10位就能满足干燥过程参数的设置，16～13位设置干燥时间(时／分)，12～10位设置干燥温度(干球温度)，9～7位设置干燥湿度(湿球温度)。干燥控制系统从串行口接收到这些干燥控制参数保存到30H～39H中，即30H～33H保存干燥时间，34H～36H保存干燥温度，37H～39H保存干燥湿度，控制系统在工作时，根据实际采样温度、湿度与这些控制设置参数比较决策是否加热提高干燥温度、是否喷洒蒸气提高干燥湿度、根据实际干燥时间是否更改干燥阶段等控制。

5 结语
    经试验调试证明，本文提出的方法是切实可行的，系统结构简单，稳定性好，占用硬件接口少(只占用计算机一个串行口)，当要求输入数据越大，数字位数越多时，本方法的优越性越明显。