21 河北工程大学毕业设计说明书 通过串行口写AD7730的功能寄存器时，首先要写输入移位寄存器。当加在AD7730的时钟逻辑引脚POL为高电平时，可执行功能寄存器写入操作，单片机可在SCLK时钟下降沿时将寄存器对应的值按位写入AD7730的串行数据输入引脚DIN，在SCLK时钟为上升沿时，将写入的数据锁存到输入移位寄存器中。直到输入移位寄存器锁存的位数等于要写入的功能寄存器所规定的位数时，寄存器值才从输入移位寄存器移入相应的片内功能寄存器。AD7730的读写周期时序图如图4-3所示。

图4-3 AD7730的读写时序图

通过串行口读AD7730的转换数据或寄存器值时，片内相应寄存器的内容会先写入到输出移位寄存器。在加在POL上的电压为高电平时，可以执行单片机对AD7730的读操作。SCLK时钟为下降沿时，输出数据由输出移位寄存器转移到AD7730的串行口输出引脚DOUT锁存，SCLK时钟为上升沿时，锁存在DOUT的数据按位读入到单片机中。

4.3.3 AD7730与单片机的接口设计

21

22 河北工程大学毕业设计说明书 图4-4 AD7730与AT89S52的接口原理图

数据采集电路中，AD7730与AT89S52单片机的接口电路原理图如图4-4所示。单片机使用查询方式来控制AD7730芯片，单片机的P1.0、P1.1、P1.3、P1.4引脚分别连接AD7730的SCLK、CS、DOUT、DIN引脚。当加在RDY引脚上的电压为低电平时，单片机可读取AD7730数据寄存器中的模数转换数据或校准数据。当加在RDY引脚上的电压为高电平时，AD7730进行数据寄存器数据更新，禁止传输数据。也可采用将RDY引脚连接单片机的INT0或INT1引脚，使用中断方式控制AD7730，还可以通过直接访问内部寄存器的RDY位数据，从而节省一个引脚。

4.4数据采集电路通信接口设计

本系统要求实现采集和计算数据实时显示、数据保存等功能。而AT89S52只有256字节RAM和8K的FLASH，不能满足系统的要求，所以必须借助PC机来实现数据显示和储存等功能。

4.4.1串口通信

CPU采用两种基本方式与外部通信，一种是一位一位顺序传输的串行通信，一种是数据各位同时传输的并行通信。

比较两种传输方式，并行通信虽然传输速度快但每一位都需要一根传输线，串行相比并行通信传输速率慢，但只需要一对传输线即可完成。本系统对传输的速度要求不高，而且在实际环境中可能需要传输较远距离，综合功能和成本考虑使用串行通信方式。

22

23 河北工程大学毕业设计说明书 串行通信又分为同步通信和异步通信两种方式。同步通信传输速率高，硬件设计复杂，异步通信方式使用普遍，传输速率在50到19200波特之间。在异步通信时，发送和接收方要确定具体的发送波特率和数据格式，数据是以帧为单位传送的，每一帧数据由四部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位（可选）和停止位。比较两种串行通信方式，由于本系统对通信速度要求不高，所以选择异步通信方式。

系统采用RS-232C串口标准，实现单片机的全双工串行端口与PC机COM串行接口的链接，并编程实现上下位机的数据通信。

4.4.2 RS-232C标准

RS-232C是在串行异步通信方式中使用最为广泛的总线标准，是由美国电子工业协会（EIA）公布的通信协议标准。RS-232C主要用于数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间的二进制串行通信，最高传输速度19.2kbps，最长传输距离可达15米。虽然RS-232C设计了25个引脚，但对于一般的串行双向通信，只用到串行口输入引脚TXD、串行口输出引脚RXD和接地引脚GND。RS-232C规定的逻辑电平电压范围与CMOS和TTL电平不同，规定在+3~+l5V之间为逻辑电平“0”，-3V~-15V之间为逻辑电平“1”。由于计算机接口芯片和接口电路大部分采用CMOS和TTL电平，所以在串行通信之前，必须先转换电平，使之与CMOS和TTL电平相匹配。本系统电平转换工作交由MAX232芯片完成。

4.4.3 MAX232芯片简介

MAX232是美国MAXIM公司专为RS-232C总线标准设计的低功耗、单电源发送接收器。对于各种EIA232E和V.28/V.24标准总线，转变为RS-232C数据电平需要±10V电源，所以MAX232芯片完成RS-232C与CMOS和TTL的电平转换只需要+5V电源即可，从而打破了±12V电源的限制，使用场合更为广泛。

4.4.4串口通信接口电路设计

本系统的串口通信接口电路原理图如图4-5所示。图中J1为标准RS-232C总线9针插头。图中C6、C7、C8、C9为MAX232芯片内部电源转换所需要的4个电解电容，最好选用钽电容，尽量靠近芯片焊接，取值大小均为1uF/25V。MAX232的R1IN、T1OUT、R2IN、T2OUT引脚需要接RS-232C标准电平，而T1IN、R1OUT、T2IN、R2OUT引脚则需要 接TTL/CMOS标准电平。因此单片机的串行口接收引脚RXD应接MAX232的R1OUT、R2OUT引脚，单片机的串行口发送引脚TXD应接MAX232芯片的的T1IN、T2IN引脚。与之对应

23

24 河北工程大学毕业设计说明书 T1OUT、T2OUT和R1IN、R2IN通过9针标准插头分别于PC机的接收端RXD和发送端TXD相连。

图4-5通信接口电路原理图

4.5程序下载线连接

AT89S52的ISP接口设计如图4-6所示。

图4-6 AT89S52的ISP接口设计

ATMEL公司的单片机AT89S系列单片机提供了一个串行接口对内部程序存储器编程（ISP），以及后来推出的AT90S系列中多数芯片都支持在线编程功能。ISP是最先由Lattiee公司提出的一种技术，是通过同步串行方式实现对其可编程逻辑器件的重配置，它的实现一般只需要少量的外部电路辅助。

24