基于串行接口方式单片机通用数据采集系统设计

使用GM8164可使本系统实现最多32个开关量的数据采集任务，同时可提供40个开关量控制输出功能。

2.3 高精度实时时钟/日历SD2001E

实时时钟器件使用了具有I2C总线接口的实时时钟器件SD2001E，该器件将实时时钟所需的电池、晶振、电源管理等电路全部集成在了芯片内部。在系统掉电的情况下也可保证时钟的运行。该芯片无需任何的外围元件，就可构成一个高精度的实时时钟日历，且可为系统提供32k byte擦写次数达100亿次的非易失性SRAM，该器件的主要性能指标如下：
⑴年、月、日、星期、时、分、秒的BCD码输入／输出；
⑵I2C总线接口（包括实时时钟部分和SRAM部分）；
⑶自动日历到2099年（包括闰年自动换算功能）；
⑷内置高精度晶振，精度≤±5ppm,即一个月内，走时误差不超过13秒(25℃)；

钟走时时间超过10年以上；

2.4串行E2PROM AT24C512

由于SD2001E为系统提供了容量达32k字节的非易失性数据存储器，已能够满足一般数据采集系统的需要，如采集系统的数据存储量较大时，可在扩展一片容量为64k字节的E2PROM AT24C512。由于该器件的擦写寿命有限，故在使用时可将数据先写入SD2001E片内NVRAM，当NVRAM写满后再将数据存入到 AT24C512中，这样可使AT24C512的读写频率大为降低，从而大大延长了该存储器的使用寿命。

2.5 中文图文液晶显示模块OCMJ4X8C

为便于将采集的数据实时显示出来，并实现友好的全中文图形人机界面，这里使用了串行接口具有中文字库的图形点阵液晶模块OCMJ4XC8， OCM4X8C是具有串/并接口且内部含有中文字库的液晶显示模块。该模块的控制/驱动器采用台湾矽创电子公司的ST7920，因而使得该模块具有较强的控制显示功能。该模块的液晶显示点阵为128*64，可显示4行，每行8个汉字，为了便于简单和方便地显示汉字，该模块的内部具有2Mbit的中文字型 CGROM，该字型ROM中含水量有8192个16*16点阵中文字型库，同时为了便于英文字符和其它常用字符的显示该模块的内部还具有16Kbit的 16*8点阵的ASCⅡ字符库，为便于构造用户图形，该模块还提供了一个64*256点的GDRM绘图区域，且为便于构造用户所需字型，模块内部提供了4 组16*16点阵的造字空间。利用上述功能，OCMJ4X8C实现汉字、ASCⅡ码、点阵图形、自选字型的同屏显示。为便于和多种微处理器接口，模块提供了8位并行、4 位并行、2线并行、3线并行接口方式。

2.6 微型汉字打印机

为便于将采集数据打印出来，这里使用了具有汉字库的串行中文打印机MP-A（D）16-8该打印机的主特点如下：方便的汉字打印功能，除存储字符集一、二外，还自带16×16点阵与12×12点阵国标一二级汉字库，故不但能打印全部ASCⅡ字符和德文、法文、俄文、日语、数字符号、专用符号、自选字符、点阵曲线以及条码等，更能同行混合打印16×16、12×12、8×16、16×8、8×8、6×12，点阵汉字或5×7、6×8、8×12、8×16点阵 ASCⅡ字符。由于自带2k字节的数据缓存器及汉字字库，使得打印汉字及图符速度与英文字符一样快捷；丰富的文字修饰功能；方便的接口方式。

2.7 数字量与频率量的采集

数字量与频率量的采集直接使用单片机自身硬件资源，对于数字传感器输出的数字信号可直接使用单片机的口线完成数字信息的采集任务，这里将单片机的P1口作数字量采集接口。频率量的采集如转速、流量、风向等可使用单片机的定时/计数器，这里将定时器0和定时器1作为频率量采集用，当不使用的频率量采集功能时可做它用。

3 监控软件设计

本系统监控软件采用模块化结构设计并采用ASM汇编语言编制。监控程序功能是对各串行接口器件进行初始化，然后分别调用模拟量采集模块，数字量采集模块，开关量采集模块和频率量采集模块，如外部有模拟量、开关量、数字量、频率量信号输入时，则调用相应的算法程序将对应变量处理变换后送入SD2001E的 NVRAM中进行数据保存。同时将对应的数值送液晶显示器显示或根据需要打印输出，如外部无任何信号输入时则在液晶屏上显示“欢迎使用”及系统时间、日期。下面给出监控程序流程。如图3所示。