基于串行接口方式單片機通用數據采集系統設計

使用GM8164可使本系統實現最多32個開關量的數據采集任務，同時可提供40個開關量控制輸出功能。

2.3 高精度實時時鐘/日歷SD2001E

實時時鐘器件使用了具有I2C總線接口的實時時鐘器件SD2001E，該器件將實時時鐘所需的電池、晶振、電源管理等電路全部集成在了芯片內部。在系統掉電的情況下也可保證時鐘的運行。該芯片無需任何的外圍元件，就可構成一個高精度的實時時鐘日歷，且可為系統提供32k byte擦寫次數達100億次的非易失性SRAM，該器件的主要性能指標如下：
⑴年、月、日、星期、時、分、秒的BCD碼輸入／輸出；
⑵I2C總線接口（包括實時時鐘部分和SRAM部分）；
⑶自動日歷到2099年（包括閏年自動換算功能）；
⑷內置高精度晶振，精度≤±5ppm,即一個月內，走時誤差不超過13秒(25℃)；

鐘走時時間超過10年以上；

2.4 串行E2PROM AT24C512

由于SD2001E為系統提供了容量達32k字節的非易失性數據存儲器，已能夠滿足一般數據采集系統的需要，如采集系統的數據存儲量較大時，可在擴展一片容量為64k字節的E2PROM AT24C512。由于該器件的擦寫壽命有限，故在使用時可將數據先寫入SD2001E片內NVRAM，當NVRAM寫滿后再將數據存入到 AT24C512中，這樣可使AT24C512的讀寫頻率大為降低，從而大大延長了該存儲器的使用壽命。

2.5 中文圖文液晶顯示模塊OCMJ4X8C

為便于將采集的數據實時顯示出來，并實現友好的全中文圖形人機界面，這里使用了串行接口具有中文字庫的圖形點陣液晶模塊OCMJ4XC8， OCM4X8C是具有串/并接口且內部含有中文字庫的液晶顯示模塊。該模塊的控制/驅動器采用臺灣矽創電子公司的ST7920，因而使得該模塊具有較強的控制顯示功能。該模塊的液晶顯示點陣為128*64，可顯示4行，每行8個漢字，為了便于簡單和方便地顯示漢字，該模塊的內部具有2Mbit的中文字型 CGROM，該字型ROM中含水量有8192個16*16點陣中文字型庫，同時為了便于英文字符和其它常用字符的顯示該模塊的內部還具有16Kbit的 16*8點陣的ASCⅡ字符庫，為便于構造用戶圖形，該模塊還提供了一個64*256點的GDRM繪圖區域，且為便于構造用戶所需字型，模塊內部提供了4 組16*16點陣的造字空間。利用上述功能，OCMJ4X8C實現漢字、ASCⅡ碼、點陣圖形、自選字型的同屏顯示。為便于和多種微處理器接口，模塊提供了8位并行、4 位并行、2線并行、3線并行接口方式。

2.6 微型漢字打印機

為便于將采集數據打印出來，這里使用了具有漢字庫的串行中文打印機MP-A（D）16-8該打印機的主特點如下：方便的漢字打印功能，除存儲字符集一、二外，還自帶16×16點陣與12×12點陣國標一二級漢字庫，故不但能打印全部ASCⅡ字符和德文、法文、俄文、日語、數字符號、專用符號、自選字符、點陣曲線以及條碼等，更能同行混合打印16×16、12×12、8×16、16×8、8×8、6×12，點陣漢字或5×7、6×8、8×12、8×16點陣 ASCⅡ字符。由于自帶2k字節的數據緩存器及漢字字庫，使得打印漢字及圖符速度與英文字符一樣快捷；豐富的文字修飾功能；方便的接口方式。

2.7 數字量與頻率量的采集

數字量與頻率量的采集直接使用單片機自身硬件資源，對于數字傳感器輸出的數字信號可直接使用單片機的口線完成數字信息的采集任務，這里將單片機的P1口作數字量采集接口。頻率量的采集如轉速、流量、風向等可使用單片機的定時/計數器，這里將定時器0和定時器1作為頻率量采集用，當不使用的頻率量采集功能時可做它用。

3 監控軟件設計

本系統監控軟件采用模塊化結構設計并采用ASM匯編語言編制。監控程序功能是對各串行接口器件進行初始化，然后分別調用模擬量采集模塊，數字量采集模塊，開關量采集模塊和頻率量采集模塊，如外部有模擬量、開關量、數字量、頻率量信號輸入時，則調用相應的算法程序將對應變量處理變換后送入SD2001E的 NVRAM中進行數據保存。同時將對應的數值送液晶顯示器顯示或根據需要打印輸出，如外部無任何信號輸入時則在液晶屏上顯示“歡迎使用”及系統時間、日期。下面給出監控程序流程。如圖3所示。