2、单片机及其外围电路部分
单片机外围电路如图4所示。
（1）AT89S52介绍
单片机选用的是ATMEL公司新推出的AT89S52，该芯片具有低功耗、高性能的特点，是采用CMOS工艺的8位单片机。AT89S52有以下主要特点：
①采用了ATMEL公司的高密度、非易失性存储器（NV-SRAM）技术；
②其片内具有256字节RAM，8KB的可在线编程（ISP）FLASH存储器；
③有2种低功耗节电工作方式：空闲模式和掉电模式；
④片内含有一个看门狗定时器（WDT），WDT包含一个14位计数器和看门狗定时器复位寄存器(WDTRST)，只要对WDTRST按顺序先写入 01EH，后写入0E1H，WDT便启动，当CPU由于扰动而使程序陷入死循环或“跑飞”状态时，WDT即可有效地使系统复位，提高了系统的抗干扰性能。

（2）外围电路部分
接口电路的片选信号由74LS138对高位地址线P2.0（A8）、P2.1（A9）、P2.2（A10）译码后生成，主要有8155可编程接口电路片选 信号CS_8155（Y0）、键盘接口片选信号CS_KEY（Y1）及液晶模块片选信号CS_LCD（Y2）等。LCD选用OCULAR公司生产的字符点 阵液晶显示模块GD1602S，该模块能显示20×2的5×7点阵字符，功能强，与8位MCU接口方便；键盘接口设计为通用PC机接口（PS/2），是因 为通用PC机键盘具有价格低廉、可靠性高、通用性好及操作方便等优点，而且维护方便，限于篇幅本文未介绍。A13、A14、A15组成多路模拟开关 4051的编码地址线，Vxi即为4051按照键盘输入的地址选出的一路模拟信号，它将被送往信号调理模块进行放大调理。在恶劣的工业工作环境中，串行通 信接口芯片很有可能受到静电的冲击而损坏，特别是在传输线架设于户外的使用场合，接口芯片乃至整个系统还有可能遭致雷电的袭击。本文选用的RS-485接 口芯片SN75LBC184不但能抗雷电的冲击而且能承受高达8kV的静电放电冲击，{zd0}传输距离约1219m，{zd0}传输速率为10Mb/s；可以保证与 上位机进行通信时稳定可靠。

3、双积分模/数转换接口电路
（1）芯片ICL7135介绍
ICL7135是美国MAXIN公司生产的一个双积分式A/D转换集成电路，该芯片抗干扰能力强、分辩率高、价格低廉。它的分辩率相当于14位二进制数， 转换误差为±1LSB，转换输出为0~19999；当测量量程为0kN~2000kN时，这样的精度使得仪表的分辩率达到0.1kN；模拟输入可以保证0 点在常温下的长期稳定性。由于7135输出的转换结果是动态扫描BCD码，因此常规设计一般通过并行接口与单片机连接，以节省单片机的硬件开销，同时 8155中的定时器还可以满足7135对时钟的需要。
（2）A/D转换电路及其原理
电路原理图如图5所示。

7135与8155的连接是通过4位2选1数据多路开关74LS157来实现的。其选通信号由7135的D5输出控制。当A/D转换结束时，D5输出高电 平，74LS157选通B类通道，单片机通过PA0~PA3读入万位数B1、状态位POL（极性）、OVR（过量程）和UR（欠量程）；当D5输出完成 时，变为低电平（这一过程包括D4~D1数据输出周期在内），74LS157选通A类通道，单片机通过PA0~PA3将依次读入8421码值 B8，B4，B2及B1，即低位BCD码，依次形成万、千、百、十、个各位BCD码（即转换结果）。8155A口中断请求线PC0反相后形成单片机的外中 断0触发信号。当7135完成1次转换后，产生5个数据选xx冲，分别将各位BCD码和位标志送入A口；A口收到一个数据后，中断线PC0变为高电平，启 动单片机的中断服务程序，读取A/D转换的数据结果。7135的转换启动由P14控制，高电平转换开始，低电平保持。
经调理后的0V~2V的模拟信号通过RC低通滤波后，从IN+，IN-输入。A/D转换后的结果包括2部分：极性和量程，反映转换性质的结果。转换后的数 字信号为D1，D2，D3，D41及D5，其中D5（万位）只能是1或0，其他几位为0~9的BCD码。而7135所需的参考电压为量程的确良1/2，如 果量程为2V，则参考电压为1V。为了保证转换的温度稳定性和精度，采用高精度基准电源MC1403，通过金属膜多圈进口电位器调节得到。参考电压上并联 的CBB电容C46(0.1mF) ，C47（1mF）主要是保证参考电压的稳定性。

    积分电容是决定转换精度的关键器件。按照7135应用特性，积分电容C8和积分电阻R3与量程等有关，选用时必须满足以下要求：

    R3=满度电压/20mA                            （3）
C8=1000×20mA×T/积分器输出摆幅             （4）
式中，T=1/fcl k。
fclk—7135的时钟频率，一般可选择250kHz，166kHz、125kHz、及100kHz、典型值为125kHz，此时7135的转换速率为3次/s。
在±5V系统中，如模拟地为0V，则摆幅为±4V，此时量程为 ?C2V~ +2V，则：R3=100kW，C8=0.47mF。
（3）PLD技术的应用
为节省了硬件电路的开销，减少硬件电路产生的电磁干扰，系统的部分电路应用了PLD技术，其可编程逻辑电路（见图5）由可编程逻辑陈列芯片GAL16V8 组成，主要完成A/D转换模块所需的时钟信号和转换结束选通信号  产生单片机外中断0中断信号的逻辑转换，其逻辑方程如下：
P16= +  （与非门）                      （5）
P14=P7+P8　  （或门）                        （6）
P13=        （非门）                        （7）
式中，P2 、P3、 P7分别为单片机的  、  、ALE信号；
P8—与非门输出； P9—8155的A口中断信号；P13—生成的单片机外中断触发信号。
按照上述逻辑关系生成的PLD文件经FM软件编译后，产生熔丝文件*.LED，然后通过编程器写入GAL16V8即可。

三、系统软件设计

    系统软件设计采用模块化结构，采用汇编语言编程，整个程序由主程序、显示、键盘扫描、A/D转换处理等子程序模块组成。限于篇幅在此只列出了A/D转换处理子程序流程图，如图6所示。

四、非线性误差的修正

    传感器、放大器、A/D转换器总是存在非线性误差，由于上述非线性关系的存在，带来了精度的降低，为了保证在整个范围内满足精度的要求，所以在实际应用中 应根据控制要求对测量值进行误差修正，修正一般通过软件较准实现。其具体的修正方法应根据信号的工作区段和质量要求来确定。利用单片机的运算和控制能力对 非线性关系找出修正算法，并在反复测试调整后使其达到设计要求。本系统采用分段线性插值法对测量值的曲线进行了误差修正处理。方法为：将0～XMAX分为 若干工作区段，每段曲线用一段对应的折线来代替，对每段折线可求出VQ：

     N t : VQ = ai×N t+bi         （8）
式中，I—某段折线的序号；ai—该段折线的斜率；bi—该段折线的截距。
它们的修正程序流程图如图7所示，处理关系示意曲线如图8所示。
预先将每段的之值存于单片机中，在不同的工作区段，单片机自动地将对应的每段的上述值调出进行运算处理。（限于篇幅，定量的分析没有讨论）

五、结束语

    本文描述的是一种通用的高精度压力数据采集系统，它有许多优点，可在各种恶劣的环境中正常地工作，而且抗干扰能力强、使用寿命长、分辨率高。采用液晶显示 及PS/2键盘接口，实现了良好的人机交换。可广泛地应用于石油、化工、冶金、电力、纺织、轻工、水利等工业及科研领域的压力数据采集、检测与分析。