【文章內(nèi)容簡介】 和處理器控制變得更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。 其主要特點有： （ 1） 8 位分辨率，逐次逼近型，基準(zhǔn)電壓為 5V； （ 2） 5V 單電源供電； （ 3）輸入模擬信號電壓范圍為 0～ 5V； （ 4）輸入和輸出電平與 TTL 和 CMOS 兼容； （ 5）在 250KHZ 時鐘頻率時，轉(zhuǎn)換時間為 32us； （ 6）具有兩個可供選擇的模擬輸入通道； （ 7）功耗低， 15mW。 ADC0832 外部引腳及其說明 ADC0832有 DIP 和 SOIC兩種封裝， DIP封裝的 ADC0832引腳排列如圖 3所示。 各引腳說明如下： CS—— 片選端，低電平有效。 CH0， CH1—— 兩路模擬信號輸入端。 DI—— 兩路模擬輸入選擇輸入端。 DO—— 模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果串行輸出端。 CLK—— 串行時鐘輸入端。 Vcc/REF—— 正電源端和基準(zhǔn)電壓輸入端。 GND—— 電源地。 單片機(jī)對 ADC0832 的控制原理 一般情況下 ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、 CLK、 DO、DI。但由于 DO端與 DI端在通信時并未同時有效并與單 片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將 DO和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng) ADC0832未工作時其 CS輸入端應(yīng)為高電平，此時芯片禁用， CLK 和 DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換時，須先將 CS端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端 CLK提供時鐘脈沖， DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第 1個時鐘脈沖到來之前 DI端必須是高電平，表示啟動位。在第 3個時鐘脈沖到來之前 DI端應(yīng)輸入 2位數(shù)據(jù)用于選擇通 圖 3 ADC0832 引腳圖 7 道功能，其功能項見表 2。 表 2 ADC0832配置位 輸入形式 配置位 選擇通道 CH0 CH1 CHO CH1 差分輸入 0 0 + 0 1 + 單端輸入 1 0 + 1 1 + 如表 2所示，當(dāng)配置位 2位數(shù)據(jù)為 0時，只對 CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)配置2位數(shù)據(jù)為 1時，只對 CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)配置 2位數(shù)據(jù)為 0、 0時，將 CH0作為正輸入端 IN+， CH1作為負(fù)輸入端 IN進(jìn)行輸入。當(dāng)配置 2位數(shù)據(jù)為 0、 1時，將CH0作為負(fù)輸入端 IN， CH1 作為正輸入端 IN+進(jìn)行輸入。 LED 顯示模塊 LED 基本結(jié)構(gòu) LED 是發(fā)光二極管顯示器的縮寫。 LED 顯示器是由若干個發(fā)光二極管組成顯示字段的顯示器件。在單片機(jī)中使用最多的是七段數(shù)碼顯示器。如圖 4 所示。 圖 4 LED 引腳排列 LED 七段數(shù)碼顯示器由 8個發(fā)光二極管組成顯示字段，其中 7個長條形的發(fā)光二極管排列成“日”字形，另一個圓點形的發(fā)光二極管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點用，其通過不同的組合可用來顯示各種數(shù)字。 LED 顯示器的選擇 在應(yīng)用系統(tǒng)中，設(shè)計要求不同，使用的 LED 顯示器的位數(shù)也不同，因此就生產(chǎn)了位數(shù)，尺寸，型號不同 的 LED 顯示器供選擇，在本設(shè)計中，選擇 4位一體的數(shù)碼型 LED 顯示器，簡稱“ 4LED”。本系統(tǒng)中前一位顯示電壓的整數(shù)位，即個位，后一位顯示電壓的小數(shù)位。 4LED 顯示器引腳如圖 5所示，是一個共陽極接法的 4位 LED 數(shù)碼顯示管，8 其中 a， b， c， d, e， f， g 為 4 位 LED 各段的公共輸出端， 4 分別是每一位的位數(shù)選端， dp 是小數(shù)點引出端， 4 位一體 LED 數(shù)碼顯示管的內(nèi)部由 4個單獨的 LED 組成，每個 LED 的段輸出引腳在內(nèi)部都并聯(lián)后，引出到器件的外部。 圖 5 4 位 LED 引腳 對于這種結(jié)構(gòu)的 LED 顯示器 ，它的體積和結(jié)構(gòu)都符合設(shè)計要求，由于 4 位LED 陽極的各段已經(jīng)在內(nèi)部連接在一起，所以必須使用動態(tài)掃描方式（將所有數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，用一個 I/O 接口控制）顯示。 LED 譯碼方式 譯碼方式是指由顯示字符轉(zhuǎn)換得到對應(yīng)的字段碼的方式，對于 LED 數(shù)碼管顯示器，通常的譯碼方式有硬件譯碼和軟件譯碼方式兩種。 硬件譯碼是指利用專門的硬件電路來實現(xiàn)顯示字符碼的轉(zhuǎn)換。 軟件譯碼就是編寫軟件譯碼程序，通過譯碼程序來得到要顯示的字符的字段碼，譯碼程序通常為查表程序。 本設(shè)計系統(tǒng)中為了簡化硬件線路設(shè)計， LED 譯碼 采用軟件編程來實現(xiàn)。由于本設(shè)計采用的是共陽極 LED，其對應(yīng)的字符和字段碼如下表 3所示。 表 3 共陽極字段碼表 顯示字符 共陽極字段碼 0 0x03H 1 0x9fH 2 0x25H 3 0x0dH 4 0x99H 5 0x49H 6 0x41H 7 0x1fH 8 0x01H 9 0x09H 9 3 設(shè)計方案 設(shè)計要求 （ 1）選用 51 系列單片機(jī)，在單片機(jī)的作用下組成一個簡單的直流數(shù)字電壓表。 （ 2）能 監(jiān)測兩路的輸入電壓值 ，測量范圍為 05V 的輸入電壓 值。 （ 3） 用 8 位串行 A/D 轉(zhuǎn)換器， 8 位分辨率，逐次逼近型，基準(zhǔn)電壓為 5伏 。 （ 4）能 用兩位 LED 進(jìn)行輪流顯示或單路選擇顯示，顯示精度 伏，并通過串口通信在 PC 機(jī)上進(jìn)行顯示 。 整體設(shè)計方案 硬件電路設(shè)計由 6 個部分組成 。 A/D 轉(zhuǎn)換電路， AT89C51 單片機(jī)系統(tǒng)， LED顯示系統(tǒng)、時鐘電路、復(fù)位電路以及測量電壓輸入電路。硬件電路設(shè)計框圖如圖6所示。 圖 6 數(shù)字電壓表系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖 測量的模擬電壓輸入后經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字量，輸入進(jìn)單片機(jī)，然后又控制 LED 顯示出電壓值。 詳細(xì)電 路設(shè)計 詳細(xì)電路都是先在 Proteus 軟件里做仿真，然后再進(jìn)行的實際電路連接。 復(fù)位電路 單片機(jī)在啟動運(yùn)行時都需要復(fù)位，使 CPU 和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。 MCS51 單片機(jī)有一個復(fù)位引腳 RST,采用施密特觸發(fā)輸入。當(dāng)震蕩器起震后，只要該引腳上出現(xiàn) 2個機(jī)器周期以上的高電平即可確保時器件復(fù)位。如圖 7 所示。 10 圖 7 復(fù)位電路設(shè)計 復(fù)位完成后，如果 RST 端繼續(xù)保持高電平， MCS51 就一直處于復(fù)位狀態(tài)，只要 RST 恢復(fù)低電平后，單片機(jī)才能進(jìn)入其 他工作狀態(tài)。單片機(jī)的復(fù)位方式有上電自動復(fù)位和手動復(fù)位兩種，圖 7 是 51系列單片機(jī)統(tǒng)常用的上電復(fù)位和手動復(fù)位組合電路，只要 Vcc 上升時間不超過 1ms，它們都能很好的工作。 時鐘電路 單片機(jī)中 CPU 每執(zhí)行一條指令，都必須在統(tǒng)一的時鐘脈沖的控制下嚴(yán)格按時間節(jié)拍進(jìn)行，而這個時鐘脈沖是單片機(jī)控制中的時序電路發(fā)出的。 CPU 執(zhí)行一條指令的各個微操作所對應(yīng)時間順序稱為單片機(jī)的時序。 MCS51 單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成震蕩器， XTAL1 為該放大器的輸入端， XTAL2為該放大器輸出端，但形成時 鐘電路還需附加其他電路。 本設(shè)計系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式，利用單片機(jī)內(nèi)部的高增益反相放大器，外部電路簡，只需要一個晶振和 2 個電容即可，如圖 8所示。 圖 8 時鐘電路設(shè)計 電路中的器件選擇可以通過計算和實驗確定，也可以參考一些典型電路的參數(shù)，電路中，電容器 C1 和 C2 對震蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取值范圍是30177。 10pF，在這個系統(tǒng)中選擇了 33pF；石英晶振選擇范圍最高可選 24MHz，它 決定了單片機(jī)電路產(chǎn)生的時鐘信號震蕩頻率，在本系統(tǒng)中是 ，因11 而時鐘信號的震蕩頻率為 。 LED 顯示系統(tǒng)電路 由于單片機(jī)的并行口不能直接驅(qū)動 LED 顯示器，所以，在一般情況下，必須采用專用的驅(qū)動電路芯片，使之產(chǎn)生足夠大的電流，顯示器才能正常工作。如果驅(qū)動電路能力差，即負(fù)載能力不夠時，顯示器亮度就低，而且驅(qū)動電路長期在超負(fù)荷下運(yùn)行容易損壞，因此， LED 顯示器的驅(qū)動電路設(shè)計是一個非常重要的問題。我們設(shè)計的電路圖如圖 9 所示。 圖 9 LED 顯示系統(tǒng)電路設(shè)計 為了簡化數(shù)字式直流電壓表的電路設(shè)計，在 LED 驅(qū)動電路的設(shè)計上，可以利用單片機(jī) P0 口上外接的上拉電阻來實現(xiàn)，即將 LED 的 AG 段顯示引腳和 DP小數(shù)點顯示引腳并聯(lián)到 P0 口與上拉電阻之間，這樣，就可以加大 P0 口作為輸出口的驅(qū)動能力，使得 LED 能按照正常的亮度顯示出數(shù)字。