【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 義為 IR輸 入端， 10腳和 11腳定義為 I2C總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS (18腳）和 SCLS (19腳）端口， 12腳、 27腳及 28腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板 CPU的相應(yīng)功能端 ， 用于當(dāng)前 制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。 AT89C51接口設(shè)計(jì) 如圖 64所示，課題設(shè)計(jì)用 51系列單片機(jī)來(lái)對(duì)硬件控制，其中 P0口對(duì)應(yīng)數(shù)碼顯示接口與 D/A轉(zhuǎn)化模塊的輸入接口， P1 口對(duì)應(yīng)鍵盤(pán)接口與外接計(jì)算機(jī)控制， P2 口對(duì)應(yīng) A/D 轉(zhuǎn)化的輸出接口和ULN2020的輸入端。 圖 64 單片機(jī)接口設(shè)計(jì) 顯示模塊 這是決定系統(tǒng)使用是否方便的關(guān)鍵。這里又有兩個(gè)方案。 廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 方案一：采用電陣式液晶顯示器（ LCD）顯示。雖然其功能強(qiáng)大，可顯示各種字體的數(shù)字，漢字，圖象，還可以自定義顯示內(nèi)容，但是編程復(fù)雜，需要消耗大量時(shí)間完成顯示部分的編程工作，成本也比普通數(shù)碼管貴。 方案二：采用通用 LED 數(shù)碼管顯示。雖只能顯示非常有限的符號(hào)和數(shù)碼字，但是在本設(shè)計(jì)中完全滿足顯示需要，且編程簡(jiǎn)便，可節(jié)約大量時(shí)間。 分析以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用方案二。 數(shù)碼管 LED串口顯示模塊通常有兩種顯示方法 :動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示。 動(dòng)態(tài)顯示：連接方法是將每個(gè)二極管的同名端連在一起，而每個(gè)顯示器的 公共極各自獨(dú)立的接受 I/O線控制， CPU向字段輸出端口輸出字型碼，所有顯示器接受到相同的字符 ，而要使用哪個(gè)顯示器要取決于他們的 COM的電平，而這段是由 I/O端控制的，由單片機(jī)輸出。動(dòng)態(tài)掃描時(shí)連續(xù)的動(dòng)態(tài)掃描，只是肉眼暫留現(xiàn)象，乃發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，給人的感覺(jué)是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。 靜態(tài)顯示： 靜態(tài)顯示顯示效果好，但是功耗大，但不占用端口，只需兩個(gè)串口線輸出，變成較為簡(jiǎn)單。而且采用靜態(tài)顯示需要的驅(qū)動(dòng)器件多，硬件成本相對(duì)更高。 比較以上兩種方案，方案一硬件簡(jiǎn)單程序復(fù)雜，方案二硬件復(fù)雜程序簡(jiǎn)單，考慮到實(shí)惠和對(duì)自己的編程鍛煉，選擇方案動(dòng)態(tài)顯示。 動(dòng)態(tài)掃描 方法是用其接口電路把所有顯示器的 8個(gè)筆畫(huà)字段（ a— g和 dp）同名端連在一起，而每個(gè)顯示器的公共極各自獨(dú)立的接受 I/O線控制。 CPU向字段輸出端口輸出字型碼時(shí)，所有顯示器接受到相同的字型碼，但究竟使用哪個(gè)顯示，則取決于公共極端，而這一端是由 /WR和 /RD控制的，由單片機(jī)決定何時(shí)顯示哪一位。動(dòng)態(tài)掃描用分時(shí)的方法去輪流控制各個(gè)顯示的 COM端，使各個(gè)顯示器輪流亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過(guò)程中，每為顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，給人的印象就時(shí)一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。 設(shè)計(jì)采用四位共陰個(gè)數(shù)碼管顯示輸出的電壓。如上圖 三 端可 調(diào)穩(wěn)壓器 LM317 是美國(guó)國(guó)家半異體公司的三端可調(diào) 正 穩(wěn)樂(lè)器集成電路。 LM317 的輸出電壓范圍是 至 37V， 負(fù)載電流最大為 。 它的使用非常簡(jiǎn)單，僅需 兩 個(gè)外接電阻來(lái)設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn) 壓 器好。 LM317內(nèi)置有過(guò)載保護(hù)、安全 區(qū) 保護(hù)等多種保護(hù)電路?？烧{(diào)整輸出電壓低到 ,保證 輸出電流。典型線忱調(diào)整率 %。典型負(fù)載調(diào)整率 %。 80dB紋波抑制比。輸出短路保護(hù)。過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)。調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝 ^電壓范岡 L25V至 37V連續(xù)可調(diào) LM317工作原理： LM317的輸入最同電壓為 30多伏，輸山電 ? 32V...電流 ...不過(guò)在用的時(shí)候耍注意功耗問(wèn)題 ...注意散熱問(wèn)題 。 LM317有三廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 個(gè)引腳 .一個(gè)輸入一個(gè)輸山一個(gè)電壓調(diào)節(jié)。輸入引腳輸入正電壓，輸山引腳接負(fù)載，電壓調(diào)節(jié)引腳一個(gè) W腳接電阻 (200左右 )在輸出引腳，另 一 個(gè)接可調(diào)電阻 (幾 K)接于地 .輸入和輸出引腳對(duì)地要容。 圖 241 LM317標(biāo) 準(zhǔn)應(yīng)用電路圖 運(yùn)算放大器 lm358 LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)?雙運(yùn)算放大器 ，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的合。 特性： 內(nèi)部頻率補(bǔ)償 直流電壓增益高 (約 100dB) 單位增益頻帶寬 (約 1MHz) 電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?(3— 30V) 雙電源 (177。 一 177。15V) 低功耗電流，適合于 電池 供電 圖 251 lm358運(yùn)放引腳圖 低輸入偏流 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 差模輸入電壓范圍寬，等于 電源 電壓范圍 輸出電壓擺幅大 (0 至 ) Lm358 高精度運(yùn)算放大器具有極低的輸 入失調(diào) 電 壓， 極低的失 調(diào)電壓溫漂，非常低 的輸入 噪聲電壓幅度及長(zhǎng)期穩(wěn)定等特點(diǎn)?？蓮V泛皮用于穩(wěn)定積分、精密絕對(duì)值電路 、比較 器及微弱信號(hào)的廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 精確放大。 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 D/A 轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832是采用 CMOS工藝制 成的單 片直流輸出型 8位數(shù) /模轉(zhuǎn)換器。它由倒 T型R2R電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開(kāi)關(guān)、運(yùn)算放人器和參考電壓 VREF 四大部分組成。 圖 261 DAC0832的邏輯框圖和引腳排列 引腳說(shuō)明： DI0~DI7：數(shù)據(jù)輸入線， TLL電平。 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(xiě)選通信號(hào)。 XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)輸入線，低電平有效。 WR2：為 DAC寄存器寫(xiě)選通輸入線。 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~+15v) Vref:基準(zhǔn)電壓輸入線 (10v~+10v) 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 工作方式： 根據(jù)對(duì) DAC0832 的數(shù)據(jù)鎖存器和 DAC 寄存器的不同的控制方式， DAC0832 有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。 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，以便適于各種電廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 路的需要 (如要求多路 D/A異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等 )。所以這個(gè) 芯片 的應(yīng)用很廣泛 ,關(guān)于 DAC0832應(yīng)用的一些重要資料見(jiàn)下圖： D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果采用 電流 形式輸出。若需要相應(yīng)的模擬 電壓 信號(hào)，可通過(guò)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(guò) 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 3. 系統(tǒng)電路原理及硬件實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案主要由微控制器模塊、穩(wěn)壓控制模塊、顯示 模塊、鍵盤(pán)模塊、電源模塊構(gòu)成。 圖 31 硬件系統(tǒng)總框圖 系統(tǒng)模塊電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制模塊 MCU 模塊即為 單 片機(jī) 部分，整個(gè)控制都是依靠 單 片機(jī) 完成。從功能和價(jià)位以及本題 目 要求來(lái)看，我選擇 51系列 AT89C51作為本方案的控制 核心， PO口 U接液晶顯示 LCD1602作為 輸出數(shù)據(jù)顯 MCU AT89C51 輸 出 顯(lcd1602) 鎖存器 74HC573 數(shù)模轉(zhuǎn)換 Dac0832 運(yùn)算放大器(lm358) 可調(diào)穩(wěn)壓器(lm317) 輸出 按鍵部分 鎖存器 74HC573 數(shù)模轉(zhuǎn)換 Dac0832 電源輸入部分 廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 示傳輸，同吋 、 、 LCD控制端口； P2 口接 兩個(gè)鎖存器 74HC573作為擴(kuò)展口接DAC0832數(shù)據(jù)傳輸 ,其控制腳分別是 ，本設(shè)計(jì)采用直通方式； 、 兩 個(gè)獨(dú)立鍵盤(pán) 作為輸 入 鍵盤(pán) ； 其電路圖見(jiàn)附錄 1； 穩(wěn)壓 輸出 模塊 （ lm317） LM317 能夠有許多特殊的用法。比如把調(diào)整端 懸浮到一個(gè)較高的電壓上，可以用來(lái)調(diào)節(jié)高達(dá)數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過(guò) LM317 的極限 就行。當(dāng)然還要避免輸出端短路。還可以把調(diào)整端接到一個(gè)可編程電壓上，實(shí)現(xiàn)可編程的電源輸出。 LM317 作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應(yīng)用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。 317系列穩(wěn)壓塊的型號(hào)很多：例如 LM317HVH、W317L 等。電子愛(ài)好者經(jīng)常用 317 穩(wěn)壓塊制作輸出電壓可變的穩(wěn)壓電源。穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計(jì)算， Vo＝ （ 1＋ R2/R1）。僅僅從公式本身看， R R2 的電阻值可以隨意設(shè)定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計(jì)算公式， R1和 R2 的阻值是不能隨意設(shè)定的。 首先 317 穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化 范圍是 Vo＝ — 37V（高輸出電壓的 317 穩(wěn)壓塊如LM317HVA、 LM317HVK 等，其輸出電壓變化范圍是 Vo＝ — 45V），所以 R2/R1的比值范圍只能是 0— 。其次是 317 穩(wěn)壓塊都有一個(gè)最小穩(wěn)定工作電流，有的資料稱為最小輸出電流，也有的資料稱為最小泄放電流。最小穩(wěn)定工作電流的值一般為 。由于 317 穩(wěn)壓塊的生產(chǎn)廠家 不同、型號(hào)不同，其最小穩(wěn)定工作電流也不相同，但一般不大于 5mA。當(dāng) 317 穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)， 317 穩(wěn)壓塊就不能正常工作。當(dāng) 317 穩(wěn)壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)， 317 穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。如果用 317 穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源時(shí)（如圖所示），沒(méi)有注意 317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流，那么你制作的穩(wěn)壓電源可能會(huì)出現(xiàn)下述不正?，F(xiàn)象：穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。在應(yīng)用中，為了電路的穩(wěn)定工作，在一般情況下，還需要接二極管作為保護(hù)電路，防止電路中的電容放電時(shí)的高壓把 317燒壞 。 由于 lm317的最小輸出電壓為 ，如果不采用其它方法，那么該值無(wú)法低于 。這些器件的內(nèi)部參考電壓為 ，并且如果不使用電位偏置，那么它們的輸出電壓也無(wú)法低于該值。解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)辦法是使用基于兩只二極管的參考電壓源。該方法適合于 ~15V，或電壓更高的穩(wěn)壓器，但它不適合于超低壓固定穩(wěn)壓器或可調(diào)穩(wěn)壓器。它采用的兩只 1N4001二極管不提供必要的 ， 所以在 lm317穩(wěn)壓電路那里加上一個(gè)偏置為 ，其電路如下圖所示； 廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 321 穩(wěn)壓輸出部分 數(shù)模轉(zhuǎn)換部分 在數(shù)字時(shí)代，工廠里生產(chǎn)得每一件產(chǎn)品，都需要精度去衡量產(chǎn)品的質(zhì)量，而優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的使用，可以帶來(lái)良好的結(jié)果。如：機(jī)械加工，對(duì)加工的 部件需要高精度處理，才能得到良好精度的產(chǎn)品，才能有較好的市場(chǎng)銷售。在軍事上，常常需要用高精度制導(dǎo)武器，去打擊敵人的首腦機(jī)關(guān)，以完成‘?dāng)厥仔袆?dòng)’，做到事半功倍的效果。完成這些工作需要用計(jì)算機(jī)和 D/A芯片，而高位 D/A芯片是決定精度大小的關(guān)鍵器件之一。用低位 D/A芯片實(shí)現(xiàn)高位 D/A 分辨率，顯然是一種效價(jià)比較高的方法。 DAC0832 芯片是市面常見(jiàn)的八位 D/A 轉(zhuǎn)換器，價(jià)格便宜，也是大家熟悉的常用芯片。在電路中采取本方法，可以大大地提高它的輸出分辨率。是一種效價(jià)較高的方法。 DAC0832是一種最普及最價(jià)廉的的 D/A器件，其外圍電路簡(jiǎn)單。但是， 8位 D/A轉(zhuǎn)換精度較低。為了提高 8位 D/A器件的轉(zhuǎn)換精度，是把 16位的數(shù)字信號(hào)，分成兩段，把各段 8位數(shù)字信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，然后，把各段模擬信號(hào)相加形成最后的轉(zhuǎn)換結(jié)果，來(lái)實(shí)現(xiàn)高位 D/A 轉(zhuǎn)換器所具有的分辨率。 為了達(dá)到轉(zhuǎn)換目的 ,減少 I/O口的損耗，可采用兩個(gè)鎖存器 74hc573來(lái)分別控制兩個(gè) dac0832的輸出數(shù)據(jù)。 廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 322 用 8位 D/A芯片實(shí)現(xiàn) 16位分辨原理圖 其控制電路圖見(jiàn)附錄 1； 微處理器按如下傳送數(shù)據(jù) :首先 ,8051發(fā)出控制信號(hào)選通第一個(gè)鎖存器發(fā)出第一數(shù)據(jù)鎖存輸，然后再發(fā)控制信號(hào)選通第二個(gè)鎖存器送第二級(jí)數(shù)據(jù)鎖存輸出，本設(shè)計(jì)的 dac0832 采用直通方式，數(shù)據(jù)由鎖存器輸出后可以直接進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出的模擬信號(hào)由三個(gè)運(yùn)算放大進(jìn)行信號(hào)組合 輸出給 lm317。 這樣就可以用低分辨率的 D/A芯片，實(shí)現(xiàn)高分辨率輸出，其精度高，控制方便。 顯示模塊 顯示的方式很多，主要分為兩類： LED 顯示， LCD 顯示。前者顯示亮度高，制作成木低，適合做遠(yuǎn)距離顯示， 但 由于其耗電較大，所用端 口 隨顯示的數(shù)據(jù)位數(shù)增加而增加。如果釆用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示，則在用 CPU 的時(shí)間，如果采用靜態(tài)顯示則需要