【文章內(nèi)容簡介】 或電氣設備動作。所以 D/A 和 A/D 轉(zhuǎn)換是計算機應用的重要接口技術(shù)。在這里選用 ADC0804 芯片做為模數(shù)轉(zhuǎn)換器。 【 1】 A/DC 0804 的基本原理 ADC0804 是用 CMOS 集成工藝制成的逐次比較型摸數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。分辨率 8 位，轉(zhuǎn)換時間100μs ，輸入電壓范圍為 0~5V，增加某些外部電路后，輸入模擬電壓可為 5V。該芯片內(nèi)有輸出數(shù)據(jù)鎖存器，當與計算機連接時，轉(zhuǎn)換電路的輸出可以直接連接在 CPU數(shù)據(jù)總線 上 1． A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 2． Ａ /DC0804的參數(shù)規(guī)格： ① 8位 COMS逐次逼近型的 A/D轉(zhuǎn)換： ② 三態(tài)鎖定輸出 ③ 存取時間： 135181。s: ④ 轉(zhuǎn)換時間： 100181。s ⑤ 分辨率： 8位 ⑥ 總誤差： 177。1LSB ⑦ 工作溫度： ADC0804 LCN0℃ ～ +70℃ ⑧ A/D0804 LCD 40℃ +85℃ 【 2】 引腳功能說明如下 ： /CS： 芯片選擇信號，低電平有效，一旦 CS有效，表明 A/D轉(zhuǎn)換器被選中，可啟動工作。WR：寫信號輸入，接受微機系統(tǒng)或其它數(shù)字系統(tǒng)控制芯片的啟動輸入端，低電平有效，當 CS、 WR同時為低電平時，啟動轉(zhuǎn)換。 /RD：外部讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的控制腳輸出信號。 /RD 為 HI時， DB0~DB7 處于高阻抗； /RD為 LO時，數(shù)字數(shù)據(jù)才會輸出。 /WR：用來啟動轉(zhuǎn)換的控制輸入，相當于 ADC的轉(zhuǎn)換開始（ /CS=0 時），當 /WR 由 HI 變?yōu)?LO時，轉(zhuǎn)換器被清除；當 /WR回到 HI 時，轉(zhuǎn) 換正式開始。 CLK IN， CLK R：時鐘輸入或接震蕩元件（ R， C），頻率約限制在 100KHZ~1460 KHZ，如果使用 RC電路則其震蕩頻率為 1/（ ）。 14 /INTR：中斷請求信號輸出，低電平動作。輸出低電平表示本次轉(zhuǎn)換已完成。該信號常作為向微機系統(tǒng)發(fā)出的中斷請求信號。 VIN（ +）、 VIN（ ）：差動模擬電壓輸入。輸入單端正電壓時， VIN（ ）接地：而差動輸入時，直接加入 VIN（ +）、 VIN（ ）。 AGND， DGND：模擬信號以及數(shù)字信號的接地。 VREF：輔助參考電壓。 DB0~DB7： 8位的數(shù)字輸出。 VCC：電源供應以及作為電路的參考電壓。 【 3】 模塊功能 （ 1） 溫度信號經(jīng) ADC0804 將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并輸入 8155的 PA 口，經(jīng) 8155送入8051 進行數(shù)據(jù)處理， 8051 發(fā)出脈沖信號通過其 P1 口（ 、 、 、 ）經(jīng)放大器來驅(qū)動電動機動作。 （ 2）零點和滿刻度調(diào)節(jié)。 ADC0804的零點無須調(diào)整。滿刻度 調(diào)整時，先給輸入端加入電壓 ，使?jié)M刻度所對應的電壓值是 ，其中 是輸入電壓的最大值， 是輸入電壓的最小值。當輸入電壓與 值相當時，調(diào)整 端電壓值使輸出碼為 FEH或 FFH。 （ 3）參考電壓的調(diào)節(jié) 在使用 A/D轉(zhuǎn)換器時，為保證其轉(zhuǎn)換精度，要求輸入電壓滿量程使用。如輸入電壓動態(tài)范圍較小，則可調(diào)節(jié)參考電壓 ，以保證小信號輸入時 ADC0804 芯片 8 位的轉(zhuǎn)換精度。 （ 4）接地 模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中要特別注意到地線的正確連接，否則干擾很嚴重，以至影響轉(zhuǎn)換結(jié)果的準確性。 A/D、 D/A及取樣保持芯片上都 提供了獨立的模擬地（ AGND）和數(shù)字地（ DGND）的引腳。在線路設計中，必須將所有的器件的模擬地和數(shù)字地分別連接，然后將模擬地與數(shù)字地僅在一點上相連。地線的正確連接方法如圖 所示。 15 在模擬輸入信號較小時，如 0～ ，自動調(diào)零電容可選比積分電容 CINT大一倍，以減小噪聲， CAZ的值越大，噪聲越小，如果 CINT選為 ，則 CAZ=2CINT= 。 由傳感器傳來的微弱信號經(jīng)放大器放大后為 0～ 5V，這時噪聲的影響不是主要的，可把積分電 容 CINT選大一些，使 CINT=2CAZ，選 CINT= ， CAZ= ，通常 CINT和 CAZ可在 至 1μF 間選擇。積分電阻 RINT等于滿度電壓時對應的電阻值 (當電流為 20μA 、輸入電壓 =， RINT=200kΩ) ，此時基準電壓 V+RI和 VRI之間為 2V，由電阻 R R3和電位器 R2分壓取得。 人機對話通道 顯示檢測 人機對話通道主要由鍵盤、 LED顯示組成。為了完成設定檢測爐溫的變化溫度、等功能，并滿足溫度設定范圍為 400～ 700℃ 、最小區(qū)分度為 1℃ 的功能要求，鍵盤可由 10個數(shù)字鍵及 6 個功能鍵組成 (確認、設定溫度 )。 LED顯示由雙 3 位數(shù)碼管組成，的測溫度，顯示范圍為 400～ 7500C。 本系統(tǒng)屬于開環(huán)控制 顯示器： 數(shù)碼管原裝圖： 我們都知道在單片機應用系統(tǒng)中，通常要用多位 LED顯示，多位 LED 顯示接口有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。 在實際應用中，靜態(tài)顯示的亮度高，占用 CPU 的時間短，但它的成本高。為了簡化硬件電路，降低成本，在單片機應用系統(tǒng)中常采用動它掃描的方法，解決多位 LED顯示的問題。因此在本設計中同樣以動態(tài)掃描的形式進行設計。 動態(tài)掃描顯示 的硬件接口簡單，只需一個公共的七段碼輸出口，一個選擇 LED 位的數(shù)位選擇口（本系統(tǒng)中選用共陰極接法，則為所有 LED的共陰極端），顯示時，從左到右（或從右到左）依次輪流點亮每一位顯示器，并保持一段時間。各位都掃描完再從頭開始，只要保證掃描一位到重新掃描此位的時間不超過一定的限度（一般在 20ms 以下）。由于視覺的暫留，可達到 “ 同時 ” 顯示各位不同的數(shù)字和字符的目的。 在設計中采用 LED 數(shù)碼七段顯示管，而采用 7407與 7406兩種鎖存驅(qū)動器來驅(qū)動數(shù)碼管的顯示?？偣残枰贿@樣的管子，在控制中采用滾動式顯示。 顯示中 8155 的擴展 I/O 口經(jīng) 7407 電流放大后來驅(qū)動三位 LED 數(shù)碼顯示管。 8051 16 的 8155的片選端 CE相連， 8155的 I/O口與 RAM選擇端IO/M， P0口作為數(shù)據(jù)總線與 8155的 D0～ D7相接， 8051的 ALE與 8155 的 ALE相連。經(jīng)這樣連接后， 8155的 I/O 口可以定義為： 命令狀態(tài)寄存器口 FFF0H A口 FFF1H B口 FFF2H C口 FFF3H 定時器低 8位 FFF4H 定時器高 6位及方式口 FFF5H 數(shù)碼管的段控用 PB口輸出，位控由 PC0、 PC PC2口控制。 7407是 6位的驅(qū)動門，它是一個集電極開路門，當輸入為 “0” 時輸出為 “0” ；輸入為 “1” 時輸出斷開，須接上位電路。共用兩片 7407，分別作為段控和位控的驅(qū)動。數(shù)碼管選共陽極接法，當位控為 “1” 時，該數(shù)碼管 選通，動態(tài)顯示用軟件完成，節(jié)省硬件開銷。 在圖 ，通過 8155 的 PC口經(jīng)一塊 7406 組成芯片反向后來控制顯示器的輸出。 17 下面列出了 LED的七段碼表（字型碼）如表 7406和 7407的結(jié)構(gòu)和功能如下 ： 它們的外部引角完全相同，不同的是 7406是集電極開路反向驅(qū)動 ， 7407是 集電極開路同向驅(qū)動 Y=A。 740 7407電路的外部引腳圖如下 ： VCC：正電源端， +5V GND：接地端 XA：輸入端 XY：輸出端 18 鍵 盤 在微機系統(tǒng)中鍵盤是最常用的輸入設備，鍵盤通常由數(shù)字鍵和功能鍵組成，其規(guī)模取決于系統(tǒng)的要求。 鍵盤可以分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤，編碼鍵盤的按鍵識別、去抖動、鍵編碼都由硬件完成；非編碼鍵的上述功能在少量的硬件支持下由軟件完成。由此可見編碼鍵盤產(chǎn)生鍵編碼的速度快且基本不占 CPU 的時間，但硬 件開銷大，電路復雜，成本高；非編碼鍵盤則硬件電路簡單，成本低，但占用 CPU的時間長。 鍵盤接口電路有兩個基本特點： （ 1） .是隨機性，系統(tǒng)操作人員對鍵盤的操作是隨機的，所以操作的鍵也是隨機的； （ 2） .是抖動性，這是鍵盤的機械特性決定的。根據(jù)這兩個特點可以得出以下的接口設計原則： ? 鍵盤的電平與系統(tǒng)總線電平兼容。 ? 單片機能夠有效地抑制鍵盤抖動。抑制抖動是由軟件實現(xiàn)的，一般采用多數(shù)為主 的原則。 ? 單片機系統(tǒng)能實現(xiàn)對鍵盤的有效控制。單片機系統(tǒng)鍵盤接口的目的是為了控制鍵盤 ，而鍵盤電路不能影響總線。 （ 1） 消抖 措施 ： 在一般電路設計中，按鍵按下閉合后，應產(chǎn)生一個一個負脈沖。但由于在按鍵按動時總有一些抖動，因此在負脈沖的開始和末尾部位總要出現(xiàn)一些毛齒波，其長短與 19 開關(guān)的機械特性有關(guān)，一般為 5~10ms。除了抖動之外還有重鍵，即一個鍵按下后緊接著又按下一個鍵，或者兩個鍵同時按下，這些需要采取一定的措施加以消除。 目前消除抖動的方法有兩種，一種是用硬件電路來實現(xiàn)，即用 RC濾波電路濾除抖動。另一種就是軟件延時的方法來解決。在本設計中主要以軟件去抖動。 主要通過延時來等待信號穩(wěn)定，在信號穩(wěn)定后查詢健碼。其過程是在查詢到有按健 按下后延時一段時間（ 12ms~20ms） ,再查詢一次看是否有按健按下，若第一次查詢不到，則說明前一次查詢結(jié)果為干擾或抖動，若這一次查詢到有按健按下，則說明信號已經(jīng)穩(wěn)定，然后判斷閉和按健的按碼。當閉和按健的健碼確定之后，再去查詢按鍵是否釋放，待按鍵釋放后再進行處理，這樣即可消除釋放抖動的干擾。重鍵則以后一次查詢?yōu)樽詈蠼Y(jié)果。 （ 2） 鍵盤接口 及掃描方式 說明： 通過對設計要求的具體分析，在這里采用矩 陣式鍵盤來控制系統(tǒng)參數(shù)的輸入和調(diào)整。矩陣式鍵盤又成為行列式鍵盤 。 假設 0鍵被按下 ,稱為被按鍵或閉合鍵 ,這時 ,鍵盤 矩陣中 A點的行線和列線相通 . 行掃描法的基本原理是這樣的 :使一條列線為低電平 ,如果這條列線上沒有閉合鍵 ,則各行線的狀態(tài)都為高電平 。如果列線上有閉合鍵 ,則相應的那條行線即變?yōu)榈碗娖?.這樣 ,就可以根據(jù)行線號和列線號求得閉合鍵的鍵碼 . 行掃描的過程是 :先使輸出口輸出 FEH,然后輸入行線狀態(tài) ,判斷行線狀態(tài)中是否有低電平 ,如果沒有低電平 ,則使輸出口輸出 FDH,再判斷行線狀態(tài) .到輸出口輸出 FCH 時 ,行線中有狀態(tài)為低電平 ,則閉合鍵找到 .至此 ,行掃描似乎可以結(jié)束 ,但實際上掃描往往繼續(xù)進行下去 ,以排除可能出現(xiàn)的多鍵同時被按下 的現(xiàn)象 . 鍵盤 中有 4 根行線和 4根列線，經(jīng)限流電阻接 +5V 電源上，按鍵跨接在行線和列線上， 44 行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成 16個按鍵 。當無鍵閉合時， 74922芯片的 x、 y接口處于開路狀態(tài)。當有鍵閉合時，與閉合鍵相連的兩條 I/O 口線之間短路。判斷有無按鍵按下的方法是：一，置 74922 的 x x x x4 為輸入狀態(tài)，從行線輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，若某一列線為低電平，則該列線上有鍵按下。第二步，置 74922 的 y y y y4口為輸入狀態(tài)，從列線輸出低電平，讀入行線數(shù)據(jù)，若某一行為低電平，則該行線上有按鍵按下。綜合一 、二兩步的結(jié)果，可確定按鍵的編碼號。但是鍵閉合一次只能進行一次鍵功能