【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 5V 輸出 15V 輸出 5V N N Y Y 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軟件方案設(shè)計(jì) 9 反饋 模塊 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 ADC0809 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8 通道， 8 位逐次逼近式 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μ s 左右。 ADC0809芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝， ADC0809 引腳圖 如圖 37 所示： 圖 37 ADC0809引腳圖 下面說(shuō)明各引腳功能： IN0IN7： 8 路模擬量輸入端。 D0D7： 8 位數(shù)字量輸出端。 A0、 A A2： 3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路。 ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。 EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間，其一直為低電平）。 REF（ +）、 REF（ ）：基 準(zhǔn)電壓。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出數(shù)字量。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ。 ADC0809 的工作過(guò)程是：首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存VCC 11 VREF(+) 12 D1 14 GND 13 IN3 1 EOC 7 IN4 2 START 6 IN6 4 IN7 5 IN5 3 CLK 10 OE 9 D3 8 28 IN2 22 ALE 27 IN1 23 A2 25 A0 24 A1 26 IN0 19 D5 20 D6 21 D7 18 D4 17 D0 15 D2 16 VREF() ADC 0809 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軟件方案設(shè)計(jì) 10 器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖剑甘?A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信 號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng) OE 輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 本設(shè)計(jì)只需電壓和電流兩個(gè)模擬量，通過(guò)給 A0 輸入地址 1 和 0，并使 ALE=1，將地址存入鎖存器中，通過(guò)控制信號(hào)，將采集 的電壓 和 電流 進(jìn)入模擬量輸入端 IN0 和 IN1，最后將轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)字量送到數(shù)據(jù)線上，數(shù)據(jù)輸出線 EXP1EXP8 分別接 P1 口的。 ADC0809 接線圖 如圖 38 所示： 圖 38 ADC0809接線圖 反饋?zhàn)映绦? 當(dāng)按鍵電路結(jié)束后，進(jìn)入負(fù)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)， 將采樣獲得的值與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，如 果設(shè)定值與采樣值相等，則保持原來(lái)的值；采樣值與設(shè)定值不相等，則當(dāng)采樣值大于設(shè)定值，因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求是精確到十分位，所以將輸出做減 處理，再繼續(xù)取采樣值與設(shè)定值對(duì)比，判斷采樣值與設(shè)定值的大小，之后重復(fù)循環(huán)反饋系統(tǒng)；當(dāng)采樣值小于設(shè)定值時(shí)，將采樣值做加 處理輸出，之后再將采樣值與設(shè)定值對(duì)比，判斷是否相等，并一直循環(huán)負(fù)反饋?zhàn)映绦?。反饋?zhàn)酉到y(tǒng)流程圖如圖 39所示： 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軟件方案設(shè)計(jì) 11 圖 39 反饋?zhàn)酉到y(tǒng)流程圖 顯示模塊 方案一：采用 LCD 液晶顯示。字符型液晶 顯示模塊是專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶顯示模塊。 利用單片機(jī)的軟硬件資源實(shí)現(xiàn)高精度高速 A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度可以通過(guò)軟件來(lái)改變。但是對(duì)軟件部分要求非常高不易實(shí)現(xiàn)。 方案二 ： 采用數(shù)碼管作為顯示器件，數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，通過(guò)對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流，會(huì)使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示 時(shí)間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)。由于它的價(jià)格便宜，使用簡(jiǎn)單是我們平時(shí)用的比較多的。 結(jié)合本實(shí)驗(yàn)要求，比較兩種方 案得出方案二更適合，所以選用第二種方案。 中斷入口 反饋值與設(shè)定值是否相等 N 反饋值是否大于設(shè)定值 Y 將輸出做減 處理 N 輸出做加 處理 保存處理后結(jié)果 Y 中斷返回 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軟件方案設(shè)計(jì) 12 1 0 9 8 7 6g f G N D a b1 2 3 4 5dp.e d G N D c d pabcdefgD D+ 5V 數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 輸出電壓采用 7 段數(shù)碼管進(jìn)行顯示。數(shù)碼管由 8 個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)字段）構(gòu)成，通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示數(shù)字 0 ?字符 A ? F、 H、 L、 P、 R、 U、 Y、符號(hào)“ ?”及小數(shù)點(diǎn)“ ?”。數(shù)碼管的外型結(jié)構(gòu)如圖 34（ a）所示。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)，分別如 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 34（ b）和 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 34（ c）所示 ： （ a） 外型結(jié)構(gòu) （ b） 共陰極 （ c）共陽(yáng)極 圖 34 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 數(shù)碼管工作原理 共陽(yáng)極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽(yáng)極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。 共陰極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起，通常，公共陰極接低電平（一般接 地），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端，當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軟件方案設(shè)計(jì) 13 數(shù)碼管字形編碼 要使數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)字或字符必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應(yīng)的字形編碼。對(duì)照?qǐng)D 34（ a），字型碼各位定義如下：數(shù)據(jù)線 D0 與 a 字段對(duì)應(yīng)， D1 字段與 b 字段對(duì)應(yīng)??，依此類(lèi)推。如使用共陽(yáng)極 數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為 0 表示對(duì)應(yīng)字段亮，數(shù)據(jù)為 1 表示對(duì)應(yīng)字段暗；如使用共 陰極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為 0 表示對(duì)應(yīng)字段暗，數(shù)據(jù)為 1 表示對(duì)應(yīng)字段亮。如要顯示“ 0”，共陽(yáng)極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為： 11000000B（即 C0H）；共陰極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為： 00111111B（即 3FH）。依此類(lèi)推可求得數(shù)碼管字形編碼如表 35 所示。 表 35 數(shù)碼管字型編碼表 顯示字符 字形 共 陽(yáng) 極 共 陰 極 dp g f e d c b a 字型碼 dp g f e d c b a 字形碼 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9H 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 2 2 1 0 1 0 0 1 0 0 A4H 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 3 3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0H 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 4 4 1 0 0 1 1 0 0 1 99H 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 5 5 1 0 0 1 0 0 1 0 92H 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 6 6 1 0 0 0 0 0 1 0 82H 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 7 7 1 1 1 1 1 0 0 0 F8H 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 8 8 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 9 9 1 0 0 1 0 0 0 0 90H 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH A A 1 0 0 0 1 0 0 0 88H 0 1 1 1 0 1 1 1 77H B B 1 0 0 0 0 0 1 1 83H 0 1 1 1 1 1 0 0 7CH C C 1 1 0 0 0 1 1 0 C6H 0 0 1 1 1 0 0 1 39H D D 1 0 1 0 0 0 0 1 A1H 0 1 0 1 1 1 1 0 5EH E E 1 0 0 0 0 1 1 0 86H 0 1 1 1 1 0 0 1 79H F F 1 0 0 0 1 1 1 0 8EH 0 1 1 1 0 0 0 1 71H H H 1 0 0 0 1 0 0 1 89H 0 1 1 1 0 1 1 0 76H L L 1 1 0 0 0 1 1 1 C7H 0 0 1 1 1 0 0 0 38H P P 1 0 0 0 1 1 0 0 8CH 0 1 1 1 0 0 1 1 73H R R 1 1 0 0 1 1 1 0 CEH 0 0 1 1 0 0 0 1 31H U U 1 1 0 0 0 0 0 1 C1H 0 0 1 1 1 1 1 0 3EH Y Y 1 0 0 1 0 0 0 1 91H 0 1 1 0 1 1 1 0 6EH ? ? 1 0 1 1 1 1 1 1 BFH 0 1 0 0 0 0 0 0 40H . . 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 滅 滅 1 1 1 1 1 1 1 1 FFH 0 0 0 0 0 0 0 0 00H 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軟件方案設(shè)計(jì) 14 LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng) 74LS164 是串行輸入 /并行輸出移位寄存器，有兩個(gè)串行數(shù)據(jù) DA、 DB 輸入端，使用時(shí)一般把它們連在一起； MR 為清零輸入端，低電平有效，當(dāng)該端加入低電平時(shí)，寄存器輸出 Q0~Q7全為低電平。在正常情況下，清零輸入端接高電平，當(dāng) CP 信號(hào)上升沿到來(lái)時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位； Q0~Q7為并行數(shù)據(jù)輸出端，同時(shí) Q7端也是串行數(shù)據(jù)輸出端，對(duì)于串 行輸入的數(shù)據(jù)，最先輸入的從 Q7輸出，最后進(jìn)入的從 Q0輸出。 CP 為移位脈沖 。74LS164 的管腳排列如圖 36 所示 ： A1B2Q03Q14Q25Q36G N D7CP8MR9Q410Q511Q612Q713V C C147 4 L S 1 6 4 圖 36 74LS164 的管腳排列 顯示電路由 四 個(gè)共陰級(jí)的數(shù)碼管和一個(gè) 74LS164組成。 四 個(gè)數(shù)碼管分別組成顯示電路的 電壓電流區(qū)分位、 十位、個(gè)位、小數(shù)點(diǎn)位， 比如可以顯示 為電壓值， 為電流值 。 由于 四 個(gè)數(shù)碼管至少需要 28 根 I/O 線，為節(jié)約資源，采用串行輸入并行輸出的 74LS164 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)輸出。單片機(jī)的兩個(gè)并行口 和 分別作為 74LS164 的信號(hào)輸入口和時(shí)鐘控制 信號(hào)