【正文】 量前，要用萬用表的電壓檔對被測電壓進(jìn)行估測，然后以此選擇適當(dāng)?shù)牧砍?，防止過大電壓燒壞 A/D 轉(zhuǎn)換器。單片機(jī)輸出數(shù)據(jù) ～ 與 ISD1420 的錄放控制碼對應(yīng)關(guān)系見下表： 單片機(jī) 分段 段控制碼 ISD1420 RD PL A7 A6 A5 A4 A3 A2 第 0 段 40H 錄音 0 1 0 0 0 0 0 0 1 41H 0 1 0 0 0 0 0 1 2 42H ...... 0 1 1 0 0 1 1 0 第 38段 66H 0 1 1 0 0 1 1 1 39 67H 放音 1 0 0 0 0 0 0 0 第 0 段 80H 1 0 0 0 0 0 0 1 1 81H ...... 1 0 1 0 0 1 1 0 第 38 段 A6H 1 0 1 0 0 1 1 1 39 A7H 由于設(shè)計中要求報讀的數(shù)值中有“ 0、 百、十、點、伏”幾個字符，則至少要分為 14 段，而為了使報讀時的流暢性和合理利 用性考慮，本設(shè)計將地址分為 20 段，即每段為 1S。 11） XCLK 腳，外部時鐘或接地。 7） ANAIN、 ANAOUT 腳，模擬信號 輸入、輸出端，兩端間接接電容，該端可用于模擬信號的直接輸入。 3） Vssd,數(shù)字地； Vssa，模擬地。 5）斷電信息存儲，無需備用電池，信息可保存 100年。并且 ISD1420 具有以下特點： 1）外圍電路簡單，僅需少量阻容元件、麥克風(fēng)即可組成一完整錄放系統(tǒng)。驅(qū)動電路有多種，常用的是 TTL 或 MOS 集成電路驅(qū)動器，在本設(shè)計中采用了74LS245 芯片驅(qū)動電路，如上圖所示。若要顯示多個數(shù)字，只要讓若干個數(shù)碼管的位碼循環(huán)為低電平就可以了。把 8個發(fā)光二極管連在一起，公共端接高電平，叫共陽極接法，相反，公共端接低電平的叫共陰極接法，我們采用共陽極接法。本設(shè)計使用 P3口控制。當(dāng) CE=1， /CS=0， R/C=1， A0=0 時，讀取高 8位；當(dāng) CE=1， /CS=0， R/C=1， A0=1 時，讀取低 4 位。 CPU 可采用中斷、查詢或者程序延時等方式讀取 AD574A 的轉(zhuǎn)換結(jié)果，本設(shè)計采用中斷方式，則將轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài) STS 端接到 （外部中斷 /INT0）。 與單片 機(jī)接口 由于對 AD574A 12引腳的外接電路有不同連接方式，所以 AD574A 與單片機(jī)的接口方案有兩種，一種是單極性接法，可實現(xiàn)輸入信號 0～ 10V 或者 0～ 20V 的轉(zhuǎn)換；另一種為雙極性接法，可實現(xiàn)輸入信號 5～ +5V 或者 10～ +10V 之間轉(zhuǎn)換。 REF OUT ： 10V 內(nèi)部參考電壓輸出端。當(dāng)啟動 A/D 進(jìn)行轉(zhuǎn)換時， STS 為高電平；當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時為低電平。當(dāng)其為高電平時，對應(yīng) 12 位并行輸出；為低電平時，對應(yīng) 8 位輸出。 /CS：片選信號。它采用逐次逼近型的 A/D 轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換時間為 25us，轉(zhuǎn)換精度為 %，所以適合于高精度的快速轉(zhuǎn)換采樣系統(tǒng)。與雙積分相比，逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速度更快，而且精度更高，比如 ADC080 ADC0809 等，它們通常具有 8路模擬選通開關(guān)及地址譯碼、鎖存電路等，它們可以與單片機(jī)系統(tǒng)連接，將數(shù)字量送單片機(jī)進(jìn)行分7 析和顯示。 隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，目前不同廠家已經(jīng)生產(chǎn)出了多種型號的 A/D 轉(zhuǎn)換器，以滿足不同應(yīng)用場合的需要。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次 /PSEN有效。此時， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC指令是 ALE才起作用。在平時， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 RST：復(fù)位輸入。 P3口： P3口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個 TTL門電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。 其將通用的微處理器和 Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。由 ATMEL公司生產(chǎn)的 AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。本設(shè)計從各個角度分析了由單片機(jī)組成的數(shù)字電壓表的設(shè)計過程及各部分電路的組成及其原理，并且分析了程序如何驅(qū)動單片機(jī)進(jìn)而使系統(tǒng)運行起來的原理及方法。1 前言 3 在電量的測量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個被測量，其中電壓量的測量最為經(jīng)常。1 2 Abstract但是僅單片機(jī)方面的知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，加以完善。1 基于 AT89S52 的直流數(shù)字電壓表設(shè)計 摘要 隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子測量成為廣大電子工作者必須掌握的手段，對測量的精度和功能的要求也越來越高，而電壓的測量甚為突出，因為電壓的測量最為普遍。 近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，在多方面顯示出了它的優(yōu)勢，值得進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究。由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便、精度高、誤差小、靈敏度高和分辨率高、測量速度快等特點而倍受青睞。 AT89S52以及其它電路的分析 單片機(jī) A/D 轉(zhuǎn)換器AD574A 電壓顯示器 模擬電壓輸入 ISD1420 語音芯片 量程控制電路 4 1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 單片機(jī)小系統(tǒng)電路 單片機(jī)采用 MCS51系列單片機(jī)。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。 AT89S52有 40個引腳， 32個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2個外中斷口， 2個 16位可編程定時計數(shù)器 ,2個全雙工串行通信口， 片上 Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 P0口： P0口為一個 8位漏級開路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL門流。 P1口： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2口在 FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口也可作為 AT89S52的一些特殊功能口，如下表所示： 管腳 備選功能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） /INT0 （外部中斷 0） /INT1 （外部中斷 1） T0 （記時器 0外部輸入） T1 （記時器 1外部輸入） /WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。在 FLASH編 程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。 6 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。注意加密方式 1時， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 電路連接圖如下圖： 圖 A/D 轉(zhuǎn)換 器與單片機(jī)接口電路 A/D 轉(zhuǎn)換器是模擬量輸入通道中的一個環(huán)節(jié)，單片機(jī)通過 A/D 轉(zhuǎn)換器把輸入模擬量變成數(shù)字量再處理。 雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器具有抗干擾能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)換精度高、價格便宜等優(yōu)點，比如 ICL71XX系列等，它們通常帶有自動較零、七段碼 輸出等功能。 AD574A是美國 Analog Device公司在 AD574的基礎(chǔ)上改進(jìn)過的一種完全 12位單片 A/D轉(zhuǎn) 換器。 CE：片啟動信號。 12/8：數(shù)據(jù)輸出格式選擇控制信號。 輸出信號有： STS：工作狀態(tài)信號線。 DB11~DB0： 12 位數(shù)字量輸出端，送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 DGND：接數(shù)字地。同時，為了使 CS、 A0、 R/C在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時保持相應(yīng)的電平，可以將來自單片機(jī)的控制信號經(jīng) 74LS373 鎖存后再接9 入。 C. 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，單片機(jī)通過分兩次讀外部數(shù)據(jù)存儲器操作，讀取 12 位的轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)。電路如下圖： 圖 由圖可見，使用了繼電器控制量程的選擇，所以為了控制繼電器的閉合，又要由單片機(jī)的 I/O 口產(chǎn)生持續(xù)的高（低）電平。 LED 具有耗電低、亮度高、視角大、線路簡單、耐震及壽命長等優(yōu)點，它由 8 個發(fā)光二極管組成，其中 7 個按‘ 8’字型排列，另一個發(fā)光二極管為圓點形狀，位于右下角，常用于顯示小數(shù)點。例如，要顯示“ 0”，則 dp g f e d c b a分別為： 1100 0000B；要顯示“ A”，則 dp g f e d c b a 分別為： 0001 0001B（共陽極）。電路如下： 圖 另外，一般 I/O 接口芯片的驅(qū)動能力是很有限的，在 LED 顯示器接口電路中，輸出口所能提供的驅(qū)動電流一般是不夠的尤其是設(shè)計中需要用到多位 LED，此時就需要增加 LED驅(qū)動電路。 美國信息存儲器件的 ISD1420 語音芯片采用直接模擬存儲技術(shù)，11 不需要專用開發(fā)工具和編程器，它由振蕩器、語音存儲單元、前置放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成，先將語音經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后存入存儲器中，放音時取出再經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換輸出。 4）錄放次數(shù)達(dá) 10 萬次。 2） NC腳，空腳。 6） AGC 腳，自動增益控制端，調(diào)整芯片內(nèi)部前置放大器增益，使錄入信號不失真。 10） /RECLED 腳，錄音指示。 與單片機(jī)接口 12 電路圖如下圖 ： 單片機(jī)通過 ～ 分別與 ISD1420 的 A2～ A7 地址線連接，其接口地址為 7FFFH， 控制放音開始， D7 控制錄音及放音 選擇， A0、 A1固定接地。需要注意的是：在單片機(jī)放音時，控制碼 =錄音時的控制碼 +40H。此時單片機(jī)內(nèi)部定時 /計數(shù)器也開始工作，不斷掃描 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束端口有無結(jié)束信號。與此同時另一定時 /計數(shù)器在顯示一次數(shù)值后開始 12S 定時 /記數(shù)，并利用查表法對電壓值報讀出來。校準(zhǔn)零點之后，就可以進(jìn)行調(diào)試了 。它由模擬比較器、量程寄存器、量程開關(guān)和譯碼器組成。量程開關(guān)通過 QA、 QB的信號來控制繼電器的通斷，進(jìn)而控制量程的選擇，譯碼器是用來根據(jù)量程的控制信號指示量程的位置的。 參考文獻(xiàn) [1] 謝自美 . 電子線路設(shè)計 *實驗 *測試 .華中科技大學(xué)出版社 . 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