【正文】 Q12D24Q25D37Q36D48Q49D513Q512D614Q615D717Q716D818Q819C L K11C L R1U?7 4L S 2 73L E D 1L E DL E D 2L E DL E D 3L E DL E D 4L E DL E D 5L E DL E D 6L E DL E D 7L E DS1S W S P S TS2S W S P S TS3S W S P S TS4S W S P S TS5S W S P S TS6S W S P S TS7S W S P S TS8S W S P S TR1R E S 2R2R E S 2R3R E S 2R4R E S 2R5R E S 2R6R E S 2R7R E S 2R8R E S 2R9R E S 2R 10R E S 2R 11R E S 2R 12R E S 2R 13R E S 2R 14R E S 2R 15R E S 2R 16R E S 2L E D 8L E DV C C 圖 單片機與 I/O接口原理圖 地址鎖存器 由于 8051單片機的 PO口是分時復用的地址 /數(shù)據(jù)總線，因此在進行程序存儲器擴展時，必須用地址鎖存器將地址信號從地址 /數(shù)據(jù)總線中分離開來。 MCS51系列單片機程序存儲器可擴展 64KB。此時設計的外多功能智能化溫度測量儀設計 24 部程序存儲器必須從 0000H 地址開始。常用的 EPROM 芯片有276 2712 2725 27512 等芯片。這 15 根地址線分別與 8051的 PO口和 連接，當 8031 發(fā)出巧位地址信息時，可分別選中 27256 片內(nèi) 32K字節(jié)存儲器中任一單元。由于本設計中鍵的數(shù)量不是很多，所以在此我們選用獨立式鍵盤控制。 LCD和CRT顯示器可進行圖形設計，但接口比較復雜，成本也較高 。動態(tài)顯示的優(yōu)點是節(jié)省硬件電路（如 I/O口、驅動器等）；多功能智能化溫度測量儀設計 25 缺點是采用軟件掃描時占用 CPU時間多，如采用硬件 掃描時將增加硬件成本。要想每位顯示不同的字符，就必須采用掃描方法輪流點亮各位 LED，記載每一瞬間只使某一位顯示字符。在此儀器的設計中， LED顯示器的顯示方式采用的是動態(tài)顯示方式。除了要給顯示器提 供段（字形代碼）的輸入之外，還有對顯示器選擇位的控制，這就是通常所說的段控和位控。這一功能由一片 DAC0832來完成，由于 DAC0832是一種電流輸出型 D/A芯片，因此其后端接一片運算放大器構成反相輸出電路以實現(xiàn)電壓信號輸出，然后再接入 1片多路模擬開關 CD4051，將輸出擴展為 8路。 C)低功耗， 200mW。 ILE : 允許數(shù)字輸入線，當 ILE為高電平時，允許數(shù)字量輸入 。若上述條件有一個不滿足，則鎖存數(shù)據(jù)。 DAC0832工作于直通方式時一般將控制信號 CS、 XFER、 WRWR2直接接地， ILE管腳接高電平，則兩個寄存器都處于常通狀態(tài)，寄存器中的數(shù)據(jù)跟隨輸入數(shù)據(jù)的變化 而變化， D/AZ轉換器的輸入也同時跟隨變化。在該電路連接中，放大器輸出端直接反饋到 Rfb，其產(chǎn)生的模擬輸出電壓是單極性的。在單片機的 XTAL1和 XTAL2兩個管腳，接一個晶振及兩只電容就構成了單片機的時鐘電路。復位信號是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時間應為 2個機器周 期以上。電阻電容器件的參考值為 R1=200?， R2=1K?， C3=22?A。顯示器、鍵盤電路就是用來完成人機對話活動的人機通道。如果驅動電路能力差，即負載能力不夠，顯示器亮度就低，而且驅動電路長期在超負荷下運行容易損壞。用“：”前的 2 位顯示“小時”的十位和個位，用“：”后的 2 位顯示“分”的十位和個位。 4位一體的時鐘型 LED 顯示器的內(nèi)部結構是由 4個單獨的 LED 和一個“：” LED組成，每個 LED 的段輸出管腳在內(nèi)部并聯(lián)后引出到器件的外部。即在輸入端輸入要顯示字形的 BCD 碼，在輸出端就可以得到具有一定驅動能力的 7段顯示字形碼。這類芯片的型號有 74LS4 74LS4 74LS24 74LS248 等。其中管腳 a、 b、 c、 d、 e、f、 g 為 4 位 LED 各段的公共引出端； D D D D4 分別是每一位的共陰極輸出端；dp 是小數(shù)點引出端。 多功能智能化溫度測量儀設計 29 圖 動態(tài)掃描顯示電路的原理框圖 LED 顯示器的選擇 在應用系統(tǒng)中，設計要求不同，使用的 LED 顯示器的位數(shù)也不同，因此生產(chǎn)廠家就生產(chǎn)了多種位數(shù)、尺寸、型號不同的 LED 顯示器。顯示電路由 LED顯示器、段驅動電路和位驅動電路組成。 LED 顯示電路設計與器件選擇 單片機應用系統(tǒng)中，通常都需要進行人機對話。只要 VCC上升時間不超過 1ms，它們都能很好地工作。石英晶體選擇 6MHz或 12MHz都可以，起結果只是機器周期時間不同，影響計數(shù)器的計數(shù)初值。該單片機在以上報告中已重點說明，在此就不做過多說了。主要用于穩(wěn)定積分、精密加法比較、閩值電壓檢測、微弱信號精確放大等場合。 WRI和R f b9CS1W R 12A G N D3D I 34D I 25D I 16D I 07V R E F8D G N D10V cc20Io ut 211Io ut 112D I 713D I 614D I 515D I 4 16X F E R17W R 218IL E19D A C 08 32多功能智能化溫度測量儀設計 27 麗厄的脈沖寬度要求不小于 ，并不需要同時輸出，因此采用單緩沖方式接口。 WR1和 WR2:寫命令輸入線， WRI用于控制數(shù)字量到輸入 寄存器，若 WR2為 `139。 E)為電流輸出型數(shù)模轉換器，要獲得模擬電壓輸出時，需外加轉換 電路； F)有 5根控制線 。 芯片的選擇 (1) D/A轉換器選用 DAC0832 該芯片是 8位分辨率的 D/A集成芯片，與微處理機完全兼容，具有價格低廉、接口簡單、轉換控 制容易等優(yōu)點，主要有如下特點 A)可單緩沖或雙緩沖數(shù)字輸入 。 圖 使用 8255作 LED顯示器動態(tài)顯示的接口電路 D034D133D232D331D430D529D628D727P A 04P A 13P A 22P A 31P A 440P A 539P A 638P A 737P B 018P B 119P B 220P B 321P B 422P B 523P B 624P B 725P C 014P C 115P C 216P C 317P C 413P C 512P C 611P C 710RD5WR36A09A18R E S E T35CS6U?8 25 57 4L S 2 447 4L S 2 44abfcgde1234567abcdefg8dpdpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpS E G 68 路反相驅動6 路反相驅動多功能智能化溫度測量儀設計 26 模擬信號輸出部分設計 信號輸出部分總體設計 系統(tǒng)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理之后，獲得被測對象的溫度值，但在有些時候需要控制被控對象的溫度，因此，要由單片機系統(tǒng)發(fā)出控制信號，進行系統(tǒng)控制。這樣雖然在任何一時刻只有一位顯示器被點亮，但是由于人眼具有視覺殘留效應，看起來與全部顯示器持續(xù)點亮效果完全一樣。如此輪流，使每位分時顯示該 位應顯示字符。 在此電路中為 8279擴展 I/0控制的 8位共陰極 LED動態(tài)顯示接口電路。 顯示器顯示接口按驅動方式可分成靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式，動態(tài)顯示的掃描可由單片機軟件或專門的硬件完成；按 CPU向顯示器接口傳送數(shù)據(jù)的方式則可分成并行傳送和串行傳送兩中顯示數(shù)據(jù)傳送方式；按顯示器接口是否帶譯碼器可分成譯碼和非譯碼兩種顯示數(shù)據(jù)方式。液晶顯示器 LCD (Liquid Crystal Display)。 數(shù)據(jù)存儲器擴展 擴展的數(shù)據(jù)存儲器空間地址同外擴程序存儲器一樣，由 P2口提供高 8位地址， PO口為分時提供低 8位地址和 8為雙向數(shù)據(jù)總線。在本次設計中用到的是 27256 芯片。 EPROM 是一種用紫外線光照擦除的只讀存儲器，通過專用編程器將程序固化在芯片中，可反復多次擦除及編程。 對于 單片機片內(nèi)有程序存儲器時，硬件設計時管腳 EA 接 +5V， CPU 在取指令時， PC值小于片內(nèi)程序存儲器的容量時讀取片內(nèi)的程序指令，而當 PC 值大于片內(nèi)存儲器容量時讀取片內(nèi)程序存儲器指令，此時 PSEN 作為片內(nèi)存儲器的讀選通信號。由 8031單片機時序分析可知，有效地址信號是在 ALE(地址鎖存允許 )信號變高的同時出現(xiàn)的，并在 ALE由高變低時，將出現(xiàn)在 PO口的地址信號鎖存到外部地址鎖存器中，直到下一次 ALE變高時，地址才發(fā)生變化。在線路設計中，必須將所有的器件的模擬地和數(shù)字地分別連接，然后將模擬地與數(shù)字地僅在一點上相連。 (3) 參考電壓的調節(jié) 在使用 A/D轉換器時，為保證其轉換精度，要求輸入電壓滿量程使用。 (2) 零點和滿刻度調節(jié)。 DB0～ DB7： 8 位數(shù)字輸出。 /INTR：中斷請求信號輸出，低電平動作。 /RD 為 HI時， DB0DB7 處理高阻抗 ， /RD 為 HO時，數(shù)字數(shù)據(jù)才會輸出。 ADC0804 所謂的 ADC0804 就是模擬 /數(shù)字轉換器，就是將模擬信號轉換為數(shù)字信號，信號輸入端可以是傳感器或轉換器的輸出，而 ADC 的數(shù)字信號提供給微處理器，因而的到廣泛的應用。因 8VT 的發(fā)射區(qū)面積為 3VT 管的一半，則流過 8VT 的集電極電流（ VT6 管電流）為 I/2，顯然流過 7VT 管的集電極電流亦為 I/2。 7VT 、 8VT 的工作電流來自二極管接法的晶體管 10VT 。 其工作原理如下： AD590 屬于電流型集成溫度傳感器，電流型集成溫度傳感器是一個輸出電流與溫度多功能智能化溫度測量儀設計 19 成比例的電流源，由于電流很容易變成電壓，因此這種傳感器應用十分方便。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M五檔，其中 M檔精度最高，在 55℃～ +150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為177。電源電壓可在 4V~6V 范圍變化，電流 變化 1mA，相當于溫度變化 1K。 AD590 是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。集成溫度傳感器實質上是一種半導體集成電路，它是利用晶體管的 be結壓降的不飽和值 VBE 與熱力學溫度 T和通過發(fā)射極電流 I的下述關系實現(xiàn)對溫度的檢測： ln eBE sJkTUaqJ? （ ） 式中， k— 波爾茲常數(shù)； q— 電子電荷絕對值。 本章中確定了系統(tǒng)的設計總體方案，溫度檢測所用到的方法，單片機應用系統(tǒng)的研制方案?？垢蓴_措施在硬件電路設計中顯得尤為重要。鍵盤部分提供掃描工作方式，可以和具有64個按鍵和傳感器的陣列相連。在此儀器的設計中， LED顯示器的顯示方式采用的是動態(tài)顯示方式。要想每位顯示不同的字符，就必須采用掃描方法輪流點亮各位 LED，記載每一瞬間只使某一位顯示字符。 LCD和CRT器可進行圖形設計，但接口比較復雜，成本也較高 。控制可用位控方式，也可用 D/A轉換方式等。 2 硬件轉換方式 —— 直接用 A/D器件，其特點是速度快、價格高、硬件簡單。位數(shù)越多，精度越高，價格也越高，應用時根據(jù)精度要求選用。速度高。速度慢，結構簡單，價格低。本設計中選用了 AD521，它是美國 AD公司生產(chǎn)的第二代單片集成精密儀表放大器。測量放大器的輸入阻抗高，易于與各種信號源相匹配。本系統(tǒng)采用一片 DALLAS公司生產(chǎn)的串行實時時鐘芯片 DS13 02和兩片 Intel公司的 E2PR OM2 864芯片。這樣才能送到微機 進行處理和運算，然后顯示打印結果，或通過控制電路對現(xiàn)場進行控制。在大多情況下，理應選擇性價比高的單片機及其它器件，但在某些特殊場合，當性能成為決定因素時，應以性能優(yōu)先原則選擇所需的單片機或其它器件。概括