【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 下圖為 AT89S51引腳圖 ： 圖 32 AT89S51 引腳圖 時(shí)鐘電路和復(fù)位 電路 時(shí)鐘可以有內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。此電路用內(nèi)部方式產(chǎn)生，在XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路就會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成 的并聯(lián)諧振回路。晶體的頻率為 12MHz，電容值為 30pF，電容大小可以對(duì)頻率起微調(diào)作用。 在 RESET 輸入端出現(xiàn)高電平時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)位和初始化，所以我們采用開關(guān)復(fù)位電路。電容采用 30pF 的，電阻采用 10K的。 第三章 硬件設(shè)計(jì) 14 Proteus 模擬效果圖如下： 圖 34 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路 按鍵 電路 按鍵通過改變單片機(jī)引腳高低電平而發(fā)揮它改變頻率和波形的作用。在具體電路中，高電平需要經(jīng)過一個(gè) 10K 電阻接 5V 電源，此時(shí)開關(guān)為斷開狀態(tài)； 低電平狀態(tài)需要開關(guān)閉合從而接地。 輸出電壓的調(diào)節(jié)是通過“ +， ” 兩鍵操作，步進(jìn)電壓精確到 控制可逆計(jì)數(shù)器分別作加，減計(jì)數(shù)，可逆計(jì)數(shù)器的二進(jìn)制數(shù)字輸出分兩路運(yùn)行：一路用于驅(qū)動(dòng)數(shù)字顯示電路，精確顯示當(dāng)前輸出電壓值；另一路進(jìn)入數(shù)模轉(zhuǎn)換電路（ D/A 轉(zhuǎn)換電路），數(shù)模轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字量按比例，轉(zhuǎn)換成模擬電壓，然后經(jīng)過射極跟隨器控制 ,調(diào)整輸出級(jí)，輸出穩(wěn)定直流電壓。 第三章 硬件設(shè)計(jì) 15 開關(guān) “加”是電壓“ +” 增大的，連接單片機(jī)的 口即 10引腳。 開關(guān) “減” 是 電壓“ ” 減小的，連接單片機(jī)的 口即 11引腳。 Proteus 模 擬效果圖如下： 圖 33 按鍵電路 DAC0832 芯片 DAC0832引腳功能電路應(yīng)用原理圖 DAC0832是采樣頻率為八位的 D/A轉(zhuǎn)換芯片，集成電路內(nèi)有兩級(jí)輸入寄存器，使 DAC0832 芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要 (如要求多路 D/A 異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等 )。若需要相應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，可通過一個(gè)高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。運(yùn)放的反饋電阻可通過 RFB 端引用片內(nèi)固有電阻，也可外接。 DAC0832 邏輯輸入滿足 TTL電平，可直接與 TTL 電路或微 機(jī)電路連接。 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路采用的是 DAC0832 芯片。 D0～ D7： 8 位數(shù)據(jù)輸入線， TTL 電平，有效時(shí)間應(yīng)大于 90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò) )； ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效； CS：片選信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效； WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效。由 ILE、第三章 硬件設(shè)計(jì) 16 CS、 WR1 的邏輯組合產(chǎn)生 LE1，當(dāng) LE1 為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換， LE1 的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存； XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（ 脈寬應(yīng)大于 500ns）有效； WR2： DAC 寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效。由 WRXFER 的邏輯組合產(chǎn)生 LE2，當(dāng) LE2 為高電平時(shí)， DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化， LE2的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入 DAC寄存器并開始 D/A轉(zhuǎn)換。 IOUT1：電流輸出端 1，其值隨 DAC 寄存器的內(nèi)容線性變化； IOUT2：電流輸出端 2，其值與 IOUT1 值之和為一常數(shù)； Rfb：反饋信號(hào)輸入線，改變 Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度； Vcc：電源輸入端， Vcc的范圍為 +5V～ +15V； VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線， VREF 的范圍為 10V～ +10V； AGND：模擬信號(hào)地 DGND：數(shù)字信號(hào)地 DAC0832 有如下 3種工作方式： 緩沖方式。單緩沖方式是控制輸入寄存器和 DAC寄存器同時(shí)接收資料，或者只用輸入寄存器而把 DAC 寄存器接成直通方式。此方式適用只有一路模擬量輸出或幾路模擬量異步輸出的情形。 雙緩沖方式。雙緩沖方式是先使輸入寄存器接收資料，再控制輸入寄存器的輸出資料到 DAC 寄存器，即分兩次鎖存輸入資料。此方式適用于多個(gè) D/A 轉(zhuǎn)換同步輸出的情節(jié)。 直通方式。直通方式 是資料不經(jīng)兩級(jí)鎖存器鎖存，即 CS， XFER ， WR1 ， WR2均接地， ILE 接高電平。此方式適用于連續(xù)反饋控制線路和不帶微機(jī)的控制系統(tǒng)，不過在使用時(shí)，必須通過另加 I/O 接口與 CPU 連接，以匹配 CPU 與 D/A轉(zhuǎn)換。 本次設(shè)計(jì)采用直通方式。 下圖為 DAC0832 引腳圖： 第三章 硬件設(shè)計(jì) 17 圖 35 DAC0832 引腳圖 DAC0832 邏輯輸入滿足 TTL 電平，可直接與 TTL 電路或微機(jī)電路連接。DAC0832 引腳功能說明： DI0~DI7：數(shù)據(jù)輸入線， TLL電平。 數(shù)字信號(hào)輸入端。 ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效。 CS：片選信號(hào)輸入線，低電平有效。 WR1：為輸入寄存器的寫選通信號(hào)。 寫信號(hào) 1，低電平有效。 XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)輸入線，低電平有效。 ILE—— 允許鎖存信號(hào)。 WR2：為 DAC 寄存器寫選通輸入線。 寫信號(hào) 2，低電平有效。 Iout1:電流輸出線。當(dāng)輸入全為 1 時(shí) Iout1 最大。 Iout2: 電流輸出線。其值與 Iout1 之和為一常數(shù)。 Rfb:反饋信號(hào)輸入線 ,芯片內(nèi)部有反饋電阻 . Vcc:電源輸入線 (+5v~+12v) Vref:基 準(zhǔn)電壓輸入線 (10v~+10v) 第三章 硬件設(shè)計(jì) 18 AGND:模擬地 ,摸擬信號(hào)和基準(zhǔn)電源的參考地 . DGND:數(shù)字地 ,兩種地線在基準(zhǔn)電源處共地比較好 . 采用 ADC0809 實(shí)現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換。 四運(yùn)放放大器 LM324 LM324 系列器件為價(jià)格便宜的帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到 伏或者高到 32伏的電源下，靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。 每一組運(yùn)算放大器可用圖 1所示的符號(hào)來表示，它有 5個(gè)引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“ V+”、“ V”為正、負(fù)電源端，“ Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中， Vi（ ）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相同。 本設(shè)計(jì)共用其中三個(gè)運(yùn)算放大器，兩個(gè)運(yùn)算放大器用于雙極性輸出，一個(gè)運(yùn)算放大器用于調(diào)幅電路。 LM324 的引腳排列如下： 圖 36 LM324 管腳圖 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 DAC0832 與第一級(jí)集成運(yùn)放組成數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。 當(dāng) DAC0832 和第一級(jí)運(yùn)算放大器組成單極性輸出電路，單極性模擬輸出電第三章 硬件設(shè)計(jì) 19 壓為 REFn VDV 21 ?? (31) (31)中 0012211 2222 DDDDD nnnn ??????? ???? , REFV 為基準(zhǔn)電壓。由 (31)式看出，如果 REFV 為正，則 1V 為負(fù)； REFV 為負(fù)，則 1V 為正。 1V 單極性 的模擬 輸出 量 。 Proteus 模擬效果圖如下 : 圖 37 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 電路 如圖所示， 74HC573 鎖存器 是驅(qū)動(dòng)共陽數(shù)碼管的譯碼驅(qū)動(dòng)器。運(yùn)行仿真， 撥動(dòng)開關(guān) 數(shù)碼管的顯示結(jié)果會(huì)隨之變化， 電阻 在實(shí)際應(yīng)用電路中是一個(gè)較為有用的器件。如果沒有這只電阻，數(shù)碼管極易受損壞。 按動(dòng)按鍵就能 觀察顯示值的變化并記錄 。 Proteus 模擬效果圖如下 : 第三章 硬件設(shè)計(jì) 20 圖 38 數(shù)碼管顯示 電路圖 與功率輸出模塊的設(shè)計(jì) 此放大電路放大倍數(shù)為 2 倍， 輸出是很穩(wěn)定的，不會(huì)因?yàn)闇囟壬叨鴮?dǎo)致輸出電壓 Vo 對(duì)輸入電壓產(chǎn)生變化的。 跟后面的達(dá)林頓管相連使得輸出電壓誤差更小。 Proteus 模擬效果圖如下： 第三章 硬件設(shè)計(jì) 21 圖 39 放大 與功率輸出模塊 圖 本設(shè)計(jì)采用 +5V、177。 12v 直流穩(wěn)壓電源為單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及集成運(yùn)放供電。 經(jīng)變壓器降 壓后，通過 四 只 IN4007 整流 二極管 整流后 ，再經(jīng)過 100uf 的 C6濾波 電容濾波 后，由 LM7805 三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定的 5V。 C C7為 100uf、10uf 電容 起到穩(wěn)定的作用。三端穩(wěn)壓器的 3 端口輸出的為 5V 電壓。 同理，由LM7805 輸出穩(wěn)定的177。 12v 電壓。 Proteus 模擬效果圖如下 ： 第三章 硬件設(shè)計(jì) 22 圖 310 直流 穩(wěn)壓電源電路圖 第四章 軟件設(shè)計(jì) 16 第四章 軟件設(shè)計(jì) 本文中子程序的調(diào)用是通過按鍵選擇來實(shí)現(xiàn)，在取得按鍵相應(yīng)的高低電平后，啟動(dòng)定時(shí)器和相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，在直接查詢程序中預(yù)先設(shè)置數(shù)據(jù)值，通過轉(zhuǎn)換