【文章內(nèi)容簡介】 Y015V C C1674 L S 13 812345678161514131211109V C CA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10 圖 顯示模塊 本次設(shè)計(jì)要求對輸出波形的頻率，幅值和波形進(jìn)行輸出，所以要擴(kuò)展顯示模塊，常用的顯示模塊 LCD 有 7端數(shù)碼管， LCD1602 和 12864 等液晶顯示屏。 為了降低設(shè)計(jì)的成本和擴(kuò)展的難度，本次設(shè)計(jì)選擇使用 7段數(shù)碼管。 GND1f2g3e4d5GND6c8DP7b9a10abcdefgdpabcdefgdpV C C 圖 常用的數(shù)碼管包括共陰極和共陽極兩種。 其中共陰極數(shù)碼管的編碼方式如下 0x3f , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d , 0 1 2 3 4 5 0x7d , 0x07 , 0x7f , 0x6f , 0x77 , 0x7c , 6 7 8 9 A B 0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 , 0x00 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 各部分功能模塊 13 C D E F 無顯示 LED 顯示器工作方式有兩種：靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個(gè)數(shù)碼管的段 選必須接一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字形碼。當(dāng)送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是占用 CPU 時(shí)間少，顯示便于監(jiān)測和控制。缺點(diǎn)是硬件電路比較復(fù)雜，成本較高。 動態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時(shí)應(yīng)略小于靜態(tài)顯 示電路中的。 P 1. 0/ T 21P 1. 1/ T 2E X2P 1. 2/ E C I3P 1. 3/ C E X 04P 1. 4/ C E X 15P 1. 5/ C E X 26P 1. 6/ C E X 37P 1. 7/ C E X 48R S T9P 3. 0/ R xD10P 3. 1/ T xD11P 3. 2/ I N T 012P 3. 3/ I N T 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ W R16P 3. 7/ R D17X T A L 218X T A L 119V S S20P 2. 0/ A 821P 2. 1/ A 922P 2. 2/ A 1023P 2. 3/ A 1124P 2. 4/ A 1225P 2. 5/ A 1326P 2. 6/ A 1427P 2. 7/ A 1528P S E N29A L E / P R O G30E A / V P P31P 0. 7/ A D 7P 0. 6/ A D 6P 0. 5/ A D 5P 0. 4/ A D 4P 0. 3/ A D 3P 0. 2/ A D 2P 0. 1/ A D 1P 0. 0/ A D 0V C C40 A T 89 C 51OELED1 Q1D2 Q2D3 Q3D4 Q4D5 Q5D6 Q6D7 Q7D8 Q8V C CGND74 L S 37 3OELED1 Q1D2 Q2D3 Q3D4 Q4D5 Q5D6 Q6D7 Q7D8 Q8V C CGND74 L S 37 3KfgedKcDPba KfgedKcDPba KfgedKcDPba KfgedKcDPba KfgedKcDPba KfgedKcDPba 圖 I/V 轉(zhuǎn)化模塊 由于 DA轉(zhuǎn)化器輸出的是電流信號，所以還需要將其轉(zhuǎn)化為電壓信號，為了各種波形的雙極性輸出還需要連接雙極性轉(zhuǎn)化電路。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 各部分功能模塊 14 V R E F8R F B9GND10I O U T 111I O U T 212D I 713D I 614D I 515D I 416D I 07CS1W R 12GND3D I 34D I 25D I 16X F E R17W R 218I L E19VDD20D A C 0 8 3 2814321L M 3 5 8 D814321L M 3 5 8 DR2R1R3OUTV R E F 圖 如圖為常用的雙極性轉(zhuǎn)化電路，第一個(gè)運(yùn)算放大器將電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，第二個(gè)運(yùn)算放大器和電阻 R1,R2 共同組成方向加法器，由于電流輸出接的是第一個(gè)運(yùn)算放大器的反相輸出端，所以當(dāng)滿足 2*R2=R1 且 R2=R3 的時(shí)候輸出電壓為 Vout=Vi（ Vref/2） 當(dāng)要實(shí) 現(xiàn)雙極性輸出的時(shí)候幅值的二進(jìn)制碼要轉(zhuǎn)為偏移二進(jìn)制碼，即將二進(jìn)制碼對應(yīng)的零值偏移到 80H，在偏移之后，只有幅值二進(jìn)制碼大于 128 的輸出才為正，后則為負(fù)。 通常要得到偏移二進(jìn)制碼，可以通過求原有二進(jìn)制的補(bǔ)碼，再加上 80H，并舍棄其進(jìn)位，使得其成為偏移二進(jìn)制碼。 幅值調(diào)節(jié)模塊 V C CPUPDA S EV S SVHVWVLX 9511V C CP or t12 圖 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 各部分功能模塊 15 數(shù)字電位器是可用數(shù)字信號控制電位器滑動端位置的新型器件，一般分按鈕控制和串行信號控制兩種， X9511就是 XICOR公司生產(chǎn)的理想按鍵式數(shù)字電位器，它內(nèi)含 31 個(gè)串聯(lián)電阻陣列和 32 個(gè)軸頭。軸頭位置由兩個(gè)按鍵控制，并且可以被存儲在一個(gè) E2PROM 存儲器中，以供下一次通電時(shí)重新調(diào)用，并自動恢復(fù)軸頭位置， X9511 有 1kΩ 和 10kΩ 的 X9511Z 和 X9511W 兩種規(guī)格。 X9511 內(nèi)部由計(jì)數(shù)器、存儲器、譯碼器、模擬開關(guān)和電阻陣列等電路組成，其中計(jì)數(shù)器是 5位可逆計(jì)數(shù)器，可用于對控制信號 PU（或 PD）進(jìn)行加（或減）計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以在 ASE 的控制下存儲非易失性存儲器中。計(jì)數(shù)器的數(shù)值經(jīng)過 32 選 1譯碼器譯碼后可用于控制模擬開關(guān)， 32 個(gè)模擬開關(guān)相當(dāng)于電位器的 32個(gè)軸頭，電阻陣列由采用集成電路工藝 制作的 31 個(gè)串聯(lián)一起的電阻構(gòu)成，電阻兩端分別連接模擬開關(guān)的一端，而模擬開關(guān)的另一端連接在一起構(gòu)成數(shù)字電位器的滑動端（ VW），譯碼器的輸出端可控制模擬開關(guān)的通斷，從而實(shí)現(xiàn)滑動軸頭位置的變化。 X9511 的計(jì)數(shù)器電路具有以下特點(diǎn)： ，當(dāng)輸入脈沖寬度小于 40ms 時(shí)，計(jì)數(shù)器將其視為干擾信號而不進(jìn)行計(jì)數(shù)； 和 PD 引腳可直接連接一個(gè)按鈕開關(guān)到地，當(dāng)按鈕按下時(shí)，在 PU或 PD端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，使計(jì)數(shù)器進(jìn)行加 1（按 PU 鍵）或減 1（按 PD 鍵）計(jì)數(shù)； 非易失性存儲器 E2PROM 中長期保存； 4. 能在上電時(shí)自動將 E2PROM 中的數(shù)據(jù)恢復(fù)到計(jì)數(shù)器中； 5. 當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到最大值 “31” 時(shí)， PU 按鍵失效，而計(jì)數(shù)到最小值 “0”時(shí)， PD 按鍵失效，從而避免循環(huán)計(jì)數(shù)，保證電位器調(diào)到最大位置時(shí)不會跳到零位，或從零位跳到最大位置。 6. 具有慢速和快速計(jì)數(shù)選擇，當(dāng)輸入負(fù)脈沖寬度小于 250ms 時(shí)為慢速計(jì)數(shù)方式，此時(shí)按一下按鍵計(jì)數(shù)器將執(zhí)行加 1（或減 1）操作，當(dāng)脈沖寬度大于 250ms時(shí)，計(jì)數(shù)器為快速（連續(xù)）計(jì)數(shù)方式，此時(shí) 1秒鐘以內(nèi)，電路將以 250ms 的速率連續(xù)計(jì)數(shù)，若按鍵按下 的時(shí)間大于 1 秒，計(jì)數(shù)器將以 5ms 的速率遞增或遞減，直到滑動端滑到最高或最低軸頭位置，當(dāng)按鍵一釋放后，計(jì)數(shù)器立即停止計(jì)數(shù)，電路返回到等待狀態(tài)。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 各部分功能模塊 16 圖 X9511 的引腳配置： /PU 管腳： /PU 輸入用來增大滑動端的位置。片內(nèi)有上拉電阻，使 /PU懸空保持高電平，如果 /PU 接地或則邏輯低電平的時(shí)候，在經(jīng)過一個(gè)去抖時(shí)間后，將把滑動端移動到下一個(gè)鄰接的較高的抽頭位置。 /PD 管腳： /PD 輸入用來減小滑動端的位置，同 /PU 一個(gè)片內(nèi)的上拉電阻使 /PD腳懸空的時(shí)候保持高電平，如果 /PD接地 或則邏輯低電平，在經(jīng)過一個(gè)去抖時(shí)間之后，將把滑動端下移到下一個(gè)鄰接的位置。 Vh:高電壓端和低 Vl 電壓段等效一個(gè)機(jī)械電位器的固定端最小電壓是 5V，最大電壓時(shí) +5V，但必須注意 VL和 VH 這個(gè)專業(yè)術(shù)語之規(guī)定了有 /PD 和 /PU輸入端現(xiàn)則的關(guān)于滑動端方向的相對位置，而不是端點(diǎn)上的電壓。 Vss：芯片的接地端。 Vw：滑動端，相當(dāng)于機(jī)械電位器的可移動端?；瑒佣嗽陔娮桕嚵兄械奈恢糜煽刂戚斎攵藳Q定?；瑒佣说拇?lián)電阻值典型的為 40 歐姆。 /ASE：自動存儲使此控制端接 Vl 時(shí)， AUTOSTORE 被使能，接 VDD 時(shí)被禁止，用 戶可動過將其置低電平，存儲當(dāng)前的電阻值，在下次復(fù)位的時(shí)候直接使用當(dāng)前河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 各部分功能模塊 17 的阻值。 VCC：電源管腳。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 電路軟件設(shè)計(jì) 18 第四章 電路軟件設(shè)計(jì) 圖 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 電路軟件設(shè)計(jì) 19 顯示子程序 顯示部分采用動態(tài)輸出的方式，通過控制兩個(gè)鎖存器來控制實(shí)現(xiàn)單個(gè) I/O分時(shí)控制輸出輸出數(shù)碼管的段選（字形的選擇）和位選（位權(quán)的選擇）。如圖 352顯示電路圖中 P0用于輸出數(shù)據(jù)，而 P2^0 和 P2^1 用來控制寄存器的通斷來控制是輸出字段信息還是位權(quán)信息。 圖 42：顯示流程圖 通常的數(shù)碼管動態(tài)顯示程序都要進(jìn)行延時(shí)，然后靠人眼的余光實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸出，當(dāng)延時(shí)時(shí)間太小的時(shí)候會出現(xiàn)數(shù)碼閃爍甚至亂碼，當(dāng)延時(shí)時(shí)間設(shè)定的太大的時(shí)候，有可能出現(xiàn)輸出斷續(xù)的可能，通常需延時(shí) 5ms， 6 位數(shù)據(jù)顯示就是 30ms，而按鍵的消抖時(shí)間不過 10ms，所以時(shí)間片輪法的話會大大影響電路的正常工作，甚至不能檢測出按鍵輸入，或則按鍵輸入的時(shí)候出現(xiàn)顯示斷續(xù)的情況，所以本才設(shè)計(jì)采用了中斷顯示的方法，利用定時(shí)器進(jìn)行延時(shí)，設(shè)定好定時(shí)器的初值，在固定的延時(shí)時(shí)間上溢出，然后調(diào)用顯示子程序顯示當(dāng)前的輸出情況，由 于定時(shí)器中中斷入口 打開鎖存器，送段選信號，然 后關(guān)閉 打開鎖存器送位選信號，然后關(guān)閉 定時(shí)器重轉(zhuǎn)初值