1　引　言
　　在工業(yè)控制和自動測量領域，經(jīng)常希望對所測得的結果進行自動處理、存儲記錄，使其不受斷電等影響，如用于記錄與顯示織布長度、故障指示等的紡織數(shù)控織機、用于記錄電、煤氣等的各種儀表、汽車計價器等。本文介紹一種為數(shù)控織機設計的碼表，它可通過RS232接口與控制主板進行數(shù)據(jù)通訊，能實時處理、顯示主機的開機時間、工作時間、工作效率、主機轉速，能實時統(tǒng)計并顯示故障次數(shù)、故障原因、織布布長，按設定落布布長輸出落布停車信號等。具體功能為：
　　·能方便地進行落布布長、緯密、經(jīng)長、工作班次等的設定；
　　·能快速地完成米／碼、碼／米、英寸／厘米、厘米／英寸等的轉換；
　　·能方便地實現(xiàn)各班次工作時間、效率等的轉換、保存；
　　·能實時顯示、記錄織機開機時間、運轉時間、工作效率；
　　·能實時統(tǒng)計、顯示、記錄停車次數(shù)、停車原因，實時顯示主機轉速；
　　·能實時統(tǒng)計、記錄織機的織布長度，當累計布長等于設定落布布長時，通過RS232接口發(fā)出落布停車信號。
　　該碼表主要由AT89C52微處理器、X24C45串行SRAM、RS232轉換電路MAX202E、LCD顯示控制模塊MDLS16265B、鍵盤控制電路等構成。
2　主要器件簡介
2．1　AT89C52簡介
　　AT89C52是ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能8位微控制器，它內(nèi)部具有8K字節(jié)的Flash存儲器、256×8Bit RAM、32個可編程輸入／輸出端口、3個16位定時／計數(shù)器、8個中斷源、存儲器具有1000次可寫／擦壽命、可編程串行輸入／輸出端口、最高工作頻率24MHz。由于89C52內(nèi)部具有2K字節(jié)的Flash存儲器和256字節(jié)的RAM，這就使它無需其它外圍芯片，就可構成一個獨立的小系統(tǒng)，從而被廣泛應用于各種儀表。
2．2　X24C45簡介
　　X24C45是XICOR公司生產(chǎn)的串行SRAM，其內(nèi)部包含256位的RAM和256位的EEPROM，且RAM和EEPROM陣列位對位重疊。X24C45上電時，數(shù)據(jù)可自動從EEPROM調(diào)到SRAM中，系統(tǒng)在正常工作時，數(shù)據(jù)存放在SRAM中，對5V供電系統(tǒng)而言，當電源電壓降到4．0～4．3V時，數(shù)據(jù)開始自動從SRAM中保存到EEPROM中，當電源電壓降到3．5V以下時，將不能繼續(xù)數(shù)據(jù)存儲操作；為了保證數(shù)據(jù)能夠可靠存入EEPROM，必需有5ms的存儲時間。
　　X24C45為8腳DIP／SOIC封裝，其中CE腳為片選輸入；SK腳為串行時鐘輸入；DI為數(shù)據(jù)輸入；DO為數(shù)據(jù)輸出；VCC為電源供電；VSS為接地；／RECALL為調(diào)用輸入端，可以用單片機的一個輸入／輸出口來控制；／AS為漏極開路輸出端，它有效時表示VCC已降至自動存儲門限之下，它可和多個漏極開路／AS輸出端線連接，并可用作微控制器中斷輸入或作低功率復位電路的輸入。X24C45內(nèi)部有一個8位的指令寄存器，可通過DI輸入端對它進行訪問，數(shù)據(jù)在SK的上升沿由時鐘同步輸入，在整個數(shù)據(jù)操作期間，CE必須為高電平。對X24C45的操作包括寫指令、讀指令、用程序進行數(shù)據(jù)存儲和掉電數(shù)據(jù)自動存儲、上電數(shù)據(jù)自動調(diào)用與用程序進行數(shù)據(jù)調(diào)用。
2．3　MAX202E簡介
　　MAX202E是MAXIM公司生產(chǎn)的RS232接口芯片，其最高數(shù)據(jù)傳送速率為120kbps，其各端口可承受的ESD電壓為15kV，其正常工作電壓為單一＋5V供電。
2．4　MDLS16265B模塊簡介
　　MDLS16265B液晶顯示模塊由點陣LCD、控制電路HD44780、驅動電路等構成，具有體輕、體薄、微功耗、功能豐富、通用性強、可與微處理器和微處理機直接接口的特點。它可顯示二行5×7或5×11點陣字符；其內(nèi)存字符發(fā)生器ROM可顯示192種字符、數(shù)字、符號，并具有可自編點陣字符的字符發(fā)生器RAM；它可直接與4位或8位微處理器MPU接口；它具有豐富的指令功能，包括清屏、光標的設置／移位／開關／閃爍、顯示行數(shù)及字符規(guī)格的設置、數(shù)據(jù)讀／寫、接口設置等。
3　硬件電路工作原理
　　所設計的數(shù)字碼表電原理圖如圖1所示。它由微控制器、RS232接口電路、串行SRAM數(shù)據(jù)存儲電路、鍵盤與LCD顯示控制電路、電源變換電路等構成。
　　MAX202E及其外圍器件構成RS232接口轉換電路，完成RS232信號與TTL信號電平互相轉換的功能。其一將主機輸入的RS232信號轉換為TTL信號，輸?shù)轿⒖刂破鞯拇休斎攵?；其二將微控制器輸出的TTL信號轉換為RS232信號，輸出到主機。AT89C52微處理器的功能包括：作為定時器，產(chǎn)生實時時鐘信號，用于統(tǒng)計開機時間、實際正常運轉時間及工作效率；響應串行中斷信號，實時處理來自主機的各種數(shù)據(jù)信號，實時統(tǒng)計主機運轉速度、轉速、織布長度、故障次數(shù)、故障部位等；實時響應來自鍵盤的外部中斷信號，完成鍵盤操作功能，該碼表有6個開關，分別為‘模式’、‘復位’、‘↑’‘↓’‘→’‘←’，其中‘模式’開關實現(xiàn)LCD顯示器顯示畫面的切換，‘復位’開關實現(xiàn)功能復位，‘→’、‘←’開關實現(xiàn)光標的左右移動，‘↑’‘↓’關實現(xiàn)參數(shù)的設置；輸出LCD顯示所需的數(shù)據(jù)；實現(xiàn)對LCD背景光顯示時間的控制，當P1．0輸出高電平信號時，D2導通，LCD背景光電路工作；實現(xiàn)對處理數(shù)據(jù)的存儲，當電源電壓降到4．0～4．3V期間，自動將數(shù)據(jù)保存到X24C45中的EEPROM中，在斷電時，D2、C12用來延遲電壓的跌落速度，以保證X24C45有足夠的數(shù)據(jù)存儲時間。74HC540用于實現(xiàn)LCD和鍵盤對P0口的共享，當G信號為高電平時，P0口接收來自鍵盤的中斷響應信號，暫停輸出LCD顯示所需的數(shù)據(jù)；當G為低電平時，P0口停止對鍵盤的中斷響應，輸出LCD顯示所需的數(shù)據(jù)。

4　軟件設計簡介
　　為了完成該碼表的功能，所設計的軟件由定時子程序、串口中斷子程序、鍵盤中斷與功能切換子程序、參數(shù)設置子程序、數(shù)據(jù)處理和故障判斷與統(tǒng)計子程序、各種計算子程序、LCD顯示與數(shù)據(jù)傳送子程序、微處理器將數(shù)據(jù)寫入X24C45的EEPROM與從X24C45的EEPROM中將數(shù)據(jù)讀出子程序等。其工作流程如圖2所示，下面簡要地予以介紹。
　　接通電源后，X24C45自動將EEPROM中的數(shù)據(jù)傳送到對應的SRAM中，微控制器完成初始化后，調(diào)用存儲在X24C45中上次斷電時的數(shù)據(jù)，并將其傳送到LCD顯示器，即恢復上次斷電時的記錄；然后，依次判斷是否有定時中斷、串行中斷、鍵盤中斷及電源斷電等。如果有定時中斷，則執(zhí)行定時中斷子程序，對主機開機時間、有效工作時間及工作效率進行計算，并更新LCD顯示內(nèi)容。當有串行中斷時，執(zhí)行串行中斷子程序，接收并處理主機傳送來的各種數(shù)據(jù)，包括速度的判斷、織布長度的計算、故障部位的判斷與統(tǒng)計、是否到落布長度的判斷、如織布長度等于設置的落布長度則發(fā)出落布停車信號等。當有鍵盤中斷時，程序調(diào)用鍵盤中斷子程序，完成顯示畫面的切換、參數(shù)的設置等功能。當判斷有電源電壓跌落時，優(yōu)先執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲子程序，將有用的、需記錄保持的數(shù)據(jù)存儲到X24C45中的EEPROM。

5　結束語
　　此數(shù)字碼表具有硬件結構簡單、成本低、軟件功能強、操作簡單、抗干擾能力強等優(yōu)點，現(xiàn)已批量生產(chǎn)。其工作電壓為12V，功耗小于0．2W，串行通訊數(shù)據(jù)的誤碼率小于10－6，LCD數(shù)據(jù)更新時間0．5s，鍵盤響應時間小于200ms，接口承受ESD試驗電壓大于8kV，通過EMC試驗。對此碼表的軟件進行修改，增加相應的傳感器，就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與傳輸任務，將所采集的數(shù)據(jù)通過RS232送PC進行處理；同樣，對軟件進行修改，就可實現(xiàn)對工控設備的控制，它可按鍵盤預設狀態(tài)實現(xiàn)控制功能，也可通過串口接收PC指令，實現(xiàn)對工控設備的控制