【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （ 1） 實(shí)現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換的基本方法很多，有計(jì)數(shù)法、逐次逼近法、雙斜積分法和并行轉(zhuǎn)換法。由于逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換具有速度，分辨率高等優(yōu) 點(diǎn)，而且采用這種方法的 ADC芯片成本低，所以我們采用逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器。逐次逼近型ADC包括 1個(gè)比較器、一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、 1個(gè)逐次逼近寄存器（ SAR）和 1個(gè)邏輯控制單元。逐次逼近型是將采樣信號(hào)和已知電壓不斷進(jìn)行比較，一個(gè)時(shí)鐘周期完成 1 位轉(zhuǎn)換，依次類推 ,轉(zhuǎn)換完成后，輸出二進(jìn)制數(shù)。這類型 ADC 的分辨率和采樣速率是相互牽制的。優(yōu)點(diǎn)是分辨率低于 12 位時(shí)，價(jià)格較低，采樣速率也很好。 （ 2） 由于 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換、輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容、 5V電源供電時(shí)輸入電壓在 0～ 5V之間、工作頻率為250KHZ 、轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32微秒、一般功耗僅為 15MW等優(yōu)點(diǎn)，適合本系統(tǒng)的應(yīng)用，所以我們采用 ADC0832 為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。電路圖 見(jiàn)圖 27如下： 名稱 甲醛傳感器 CH2O/S10: 測(cè)量范圍 0 10 ppm 最大負(fù)荷 50ppm 工作壽命 空氣中 3年 輸 出 1200177。300nA/ppm4 20mA(甲醛模塊 ) 分辨率 ppm 溫度范圍 20℃ to 45℃ 壓力范圍 大氣壓 177。10% 響應(yīng)時(shí)間 (T 90) 〈 50 seconds 濕度范圍 20℃ to 45℃ 零點(diǎn)輸出 (純凈空體， 20℃ ) 〈 ppm 最大零點(diǎn)漂移 (20℃ to 40℃ ) ppm 長(zhǎng)期漂移 〈 2% /每月 推薦負(fù)載值 10Ω 線性度輸出 線性 重 量 約 32克 廣西工學(xué)院電子信息與控制工程系測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 27模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖 （ 3） ADC0832 具有以下特點(diǎn)： ① 8位分辨率； ② 雙通道 A/D轉(zhuǎn)換； ③ 輸入輸出電平與 TTL/CMOS相兼容； ④ 5V電源供電時(shí)輸入電壓在 0~5V之間； ⑤ 工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32μS ； ⑥ 一般功耗僅為 15mW； ⑦ 8P、 14P— DIP（雙列直插）、 PICC 多種封裝； ⑧ 商用級(jí)芯片 溫寬為 0176。C to +70176。C ，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為 ?40176。C to +85176。C ； 芯片接口說(shuō)明： ① CS_片選使能，低電平芯片使能。 ② CH0模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。 ③ CH1模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用。 ④ GND 、 芯片參考 0電位（地）。 ⑤ DI數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。 ⑥ DO數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 ⑦ CLK芯片時(shí)鐘輸入。 ⑧ Vcc/REF電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。 廣西工學(xué)院電子信息與控制工程系測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 ADC0832為 8位分辨率 A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256級(jí) ，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為 32μS ，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過(guò) DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。 單片機(jī)對(duì) ADC0832 的控制原理： 正常情況下 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(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的 ， 所以電路設(shè)計(jì)時(shí) 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(shí)其CS 輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)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(shí)，須先將 CS 使能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(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK 輸入時(shí)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(hào)。在第 1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第 3 個(gè)脈沖下沉之前 DI 端應(yīng)輸入 2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能 。 （ 4） 測(cè)量量程 本系統(tǒng)的量程為 010ppm。 由于 我所使用的是 8位 ADC0832,所以本系統(tǒng)的精度為： 10ppm/256=。 （ 1） 本系統(tǒng)應(yīng)用有人機(jī)對(duì)話功能，該功能即能隨時(shí)發(fā)出各種控制命令和數(shù)據(jù)輸入以及和 LCD連接顯示運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果。鍵盤分為：獨(dú)立式和矩陣式兩類，每一類按其編碼方法又可以分為編碼和非編碼兩種。由于本系統(tǒng)只有 UP、DOWN、 OK、 CANCEL4 個(gè)控制命令，所需按鍵較少，所以本系統(tǒng)選擇獨(dú)立式按鍵。電路圖 見(jiàn)圖 28： 廣西工學(xué)院電子信息與控制工程系測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 28按鍵電路圖 （ 2） 獨(dú)立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的 單個(gè)按鍵電路。每個(gè)獨(dú)立式按鍵占有一根 I/O口線。各根 I/O口線之間不會(huì)相互影響。在此電路中，按鍵輸入部采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時(shí)， I/O 口線有確定的高電平，（ ）所以就不需要再外接上拉電阻。 （ 3） 鍵盤抖動(dòng)的消除：抖動(dòng)的消除大致可以分為硬件削抖和軟件削抖。 ①硬件削抖是采用硬件電路的方法對(duì)鍵盤的按下抖動(dòng)及釋放抖動(dòng)進(jìn)行削抖，經(jīng)過(guò)削抖電路后使按鍵的電平信號(hào)只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。 ②軟件削抖的基本原理是當(dāng)檢測(cè)出鍵盤閉合時(shí)，先執(zhí)行一個(gè)延時(shí)子程序產(chǎn)生數(shù)毫秒的延時(shí)，待接通時(shí) 的前沿抖動(dòng)消失后再判別是否有健按下。當(dāng)按鍵釋放時(shí)，也要經(jīng)過(guò)數(shù)毫秒延時(shí)，待后沿抖動(dòng)消失后再判別鍵是否釋放。 ③由于應(yīng)用硬件削抖還需要外加器件，成本相對(duì)較高，所以本系統(tǒng)選擇軟件延時(shí)削抖的方法。 基于 AT89C52 單片機(jī)具有 8KB 的程序存儲(chǔ)器（ ROM）， 256B 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），由于考慮到本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)所需的容量，現(xiàn)在需要擴(kuò)充存儲(chǔ)器的容量。在應(yīng)用中要保存一些參數(shù)和狀態(tài)，據(jù)了解基于 EEPROM 的存儲(chǔ)芯片是一種很好的選擇。我們選定了 AT24C128存儲(chǔ)器。電路圖 見(jiàn)圖 29： 廣西工學(xué)院電子信息與控制工程系測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 29外圍擴(kuò)充存儲(chǔ)電路圖 因?yàn)榇讼到y(tǒng)需要記錄測(cè)量發(fā)生的時(shí)間，所以需要時(shí)鐘芯片來(lái)記錄不同人在不同時(shí)間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，因此我們?cè)谙到y(tǒng)中加入了時(shí)鐘芯片。對(duì)時(shí)鐘芯片的要求首先是低功耗，其次是編程簡(jiǎn)單，縮短程序開發(fā)時(shí)間，實(shí)際上也就縮短了系統(tǒng)用于實(shí)際生產(chǎn)所用的開發(fā)周期以及成本，在本系統(tǒng)，我們選擇了 DS1302時(shí)鐘芯片。 （ 1） 我們時(shí)鐘電路選擇的芯片是 DS1302，其內(nèi)含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷和 31字節(jié)靜態(tài) RAM，可以通過(guò)串行接口與單片機(jī)通信。而通信時(shí)，僅需要 3個(gè)口線：① RES（ 復(fù)位）， ② I/O數(shù)據(jù)線， ③ SCLK（串行時(shí)鐘）。時(shí)鐘 /RAM的讀 /寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達(dá) 31 字節(jié)的字符組方式通信。其工作時(shí)功耗很低，廣泛應(yīng)用于電話，傳真，便攜式儀器等產(chǎn)品領(lǐng)域。 （ 2） DS1302主要性能有：時(shí)實(shí)時(shí)鐘能計(jì)算 2100年之前的秒、分、時(shí)、日、日期、星期、月、年的能力，還有閏年的調(diào)整能力；讀 /寫時(shí)鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時(shí)，有單字節(jié)和多字節(jié)傳送兩種方式；與 DS1202/TTL 兼容。 （ 3） DS1302引腳概述： X1， X2； 振蕩源，外接 ； SCLK：串行時(shí)鐘輸入端。 （ 4） 日歷、時(shí)鐘寄存器與 控制字對(duì)照表、日歷、時(shí)鐘寄存器命令字、取值范圍以及各位內(nèi)容對(duì)照表。 見(jiàn)表 24： 廣西工學(xué)院電子信息與控制工程系測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 表 24時(shí)鐘控制字對(duì)照表 （ 5） DS1302數(shù)據(jù)輸入 /輸出時(shí)序 數(shù)據(jù)輸入是在輸入寫命令字的 8個(gè) SCLK 周期之后， 在接下來(lái)的 8個(gè) SCLK周期中 的每個(gè)脈沖的上升沿輸入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從 0位開始。如果有額外的 SCLK周期，它們將被忽略。 數(shù)據(jù)輸出是在輸出命令字的 8個(gè) SCLK周期之后，在接下來(lái)的 8個(gè) SCLK周期中的每個(gè)脈沖的下降沿輸出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從 0 位開始。需要注意的是，第一個(gè)數(shù)據(jù)位在命令字節(jié)的最后一位之后的第一個(gè)下降沿被輸出。只要 RST保持高電平，如 果有額外的 SCLK周期，將重新發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)，即多字節(jié)傳送。其電路圖 見(jiàn)圖 210： 寄存器名 命令字 取值 范圍 各位內(nèi)容 寫操作 讀操作 7 6 5 4 3～ 0 秒寄存器 80H 81H 00～ 59 CH 10SEC SEC 分寄存器 82H 83H 00～ 59 0 10MIN MIN 時(shí)寄存器 84H 85H 01～ 12 00～ 23 12/24 0 10/（ A/P） HR HR 日寄存器 86H 87H 01～ 28，2 31 0 0 10DATE DATE 月寄存器 88H 89H 01～ 12 0 0 0 10M MONTH 周寄存器 8AH 8BH 01～ 07 0 0 0 0 DAY 年寄存器 8CH 8DH 01～ 99 10YEAR YEAR 寫保護(hù)寄存器 8EH 8FH WP 0 0 0 0 慢充電寄存器 90H 91H TCS TCS TCS TCS DS DS RS RS 時(shí)鐘突發(fā)寄存器 BEH BFH 廣西工學(xué)院電子信息與控制工程系測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 210 時(shí)鐘電路圖 在主電路圖中接 在 P0口處有一個(gè)排阻 RP1，由于 P0口沒(méi)有內(nèi)接上拉電阻，為了為 P0口外接線路有確定的高電平，所以要接上排阻 RP1，以確保有 P0口有穩(wěn)定的電平。電路連接圖 見(jiàn)圖 311： 圖 211 上拉電阻電路圖 廣西工學(xué)院電子信息與控制工程系測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 對(duì)于本系統(tǒng)要有顯示裝置完成顯示功能。顯示器最好能夠顯示數(shù)據(jù)、圖形?？紤]到同種 LCD顯示器的屏幕越大體積越大，功耗越大的特點(diǎn)，在同類產(chǎn)品中選用了 AMPIRE128X64液晶顯示模塊。該型號(hào)顯示器消耗電量比較低，可以滿足系統(tǒng)要求。該類液晶顯示模塊采用動(dòng)態(tài)的液晶 驅(qū)動(dòng)，可用 5V供電。 （ 1） AMPIRE128X64液晶模塊引腳說(shuō)明 AMPIRE128X64液晶共有 22個(gè)引 腳， 引腳說(shuō)明如 表 25所示： 表 25液晶引腳說(shuō) 明圖 AMPIRE128X64 液晶顯示模塊與計(jì)算機(jī)的接口電路有兩種方式。它與單片機(jī)的接口方法分為直接訪問(wèn)方式和間接控制方式。直接訪問(wèn)方式是把液晶模塊作為存儲(chǔ)器或 I/O設(shè)備直接接在單片機(jī)的總線上，單片機(jī)以訪問(wèn)存儲(chǔ)器或 I/O設(shè)備的方式操作液晶顯示模塊的工作。間接控制方式則不使用單片機(jī)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，而是利用它的 I／ 0 口來(lái)實(shí)現(xiàn)與顯示模塊的聯(lián)系。即將液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)線與單片管腳名稱 管 腳 定 義 /CSA 片選 1 /CSB 片選 2 VSS 數(shù)字地 VDD 邏輯電源 +5V V0 對(duì)比度調(diào)節(jié) R/S 指令數(shù)據(jù)通道 R/W 讀寫選擇 E 使能選擇 DB0DB7 數(shù)據(jù)線 CS1 片選 1 CS2 片選 2 /RES 復(fù)位信號(hào) VEE 液晶驅(qū)動(dòng)電源 LED+ LED 背光正電源 LED LED接地端 廣西工學(xué)院電子信息與控制工程系測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 機(jī)的 Pl口連接作為數(shù)據(jù)總線，另外三根時(shí)序控制信號(hào)線通常利用單片機(jī)的 P3口中未被使用的 I／ O 口來(lái)控制。這種訪問(wèn)方式不占用存儲(chǔ)器空間，它的接口電路與時(shí) 序無(wú)關(guān)，其時(shí)序完全靠軟件編程實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)采用間接控制方式。 液晶顯示工作原理介紹 以下為液晶顯示電路接線原理圖 見(jiàn)圖 21 圖 212液晶電路圖 （ 2） 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用液晶顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)有點(diǎn)： ① 顯示質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。 ② 數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。 ③ 體積小、重量輕：液晶顯示器通過(guò)顯示屏 上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕的多。 ④ 功耗低：相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其他顯示器要少的多。 廣西工學(xué)院電子信息與控制工程系測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 （ 3） LCD 按其顯示方式通