【文章內(nèi)容簡介】 （ 1） 實現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換的基本方法很多，有計數(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，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個比較器、一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器、 1個逐次逼近寄存器（ SAR）和 1個邏輯控制單元。逐次逼近型是將采樣信號和已知電壓不斷進行比較，一個時鐘周期完成 1 位轉(zhuǎn)換，依次類推 ,轉(zhuǎn)換完成后，輸出二進制數(shù)。這類型 ADC 的分辨率和采樣速率是相互牽制的。優(yōu)點是分辨率低于 12 位時，價格較低，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電源供電時輸入電壓在 0～ 5V之間、工作頻率為250KHZ 、轉(zhuǎn)換時間為 32微秒、一般功耗僅為 15MW等優(yōu)點，適合本系統(tǒng)的應用，所以我們采用 ADC0832 為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。電路圖 見圖 27如下： 名稱 甲醛傳感器 CH2O/S10: 測量范圍 0 10 ppm 最大負荷 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% 響應時間 (T 90) 〈 50 seconds 濕度范圍 20℃ to 45℃ 零點輸出 (純凈空體， 20℃ ) 〈 ppm 最大零點漂移 (20℃ to 40℃ ) ppm 長期漂移 〈 2% /每月 推薦負載值 10Ω 線性度輸出 線性 重 量 約 32克 廣西工學院電子信息與控制工程系測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 14 圖 27模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖 （ 3） ADC0832 具有以下特點： 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電源供電時輸入電壓在 0~5V之間； ⑤ 工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時間為 32μS ； ⑥ 一般功耗僅為 15mW； ⑦ 8P、 14P— DIP（雙列直插）、 PICC 多種封裝； ⑧ 商用級芯片 溫寬為 0176。C to +70176。C ，工業(yè)級芯片溫寬為 ?40176。C to +85176。C ； 芯片接口說明： 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)信號輸入，選擇通道控制。 ⑥ DO數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 ⑦ CLK芯片時鐘輸入。 ⑧ Vcc/REF電源輸入及參考電壓輸入（復用）。 廣西工學院電子信息與控制工程系測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 15 ADC0832為 8位分辨率 A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達 256級 ，可以適應一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為 32μS ，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。 單片機對 ADC0832 的控制原理： 正常情況下 ADC0832 與單片機的接口應為 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的接口是雙向的 ， 所以電路設計時 可以將 DO和 DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當 ADC0832 未工作時其CS 輸入端應為高電平，此時芯片禁用， CLK 和 DO/DI 的電平可任意。當要進行A/D 轉(zhuǎn)換時，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。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端 CLK 輸入時鐘脈沖，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 個時鐘脈沖的下沉之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號。在第 3 個脈沖下沉之前 DI 端應輸入 2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能 。 （ 4） 測量量程 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)應用有人機對話功能，該功能即能隨時發(fā)出各種控制命令和數(shù)據(jù)輸入以及和 LCD連接顯示運行狀態(tài)和運行結(jié)果。鍵盤分為：獨立式和矩陣式兩類，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 個控制命令，所需按鍵較少，所以本系統(tǒng)選擇獨立式按鍵。電路圖 見圖 28： 廣西工學院電子信息與控制工程系測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 16 圖 28按鍵電路圖 （ 2） 獨立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的 單個按鍵電路。每個獨立式按鍵占有一根 I/O口線。各根 I/O口線之間不會相互影響。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， 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） 鍵盤抖動的消除：抖動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鍵盤的按下抖動及釋放抖動進行削抖，經(jīng)過削抖電路后使按鍵的電平信號只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。 ②軟件削抖的基本原理是當檢測出鍵盤閉合時，先執(zhí)行一個延時子程序產(chǎn)生數(shù)毫秒的延時，待接通時 的前沿抖動消失后再判別是否有健按下。當按鍵釋放時，也要經(jīng)過數(shù)毫秒延時，待后沿抖動消失后再判別鍵是否釋放。 ③由于應用硬件削抖還需要外加器件，成本相對較高，所以本系統(tǒng)選擇軟件延時削抖的方法。 基于 AT89C52 單片機具有 8KB 的程序存儲器（ ROM）， 256B 的數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），由于考慮到本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與存儲所需的容量，現(xiàn)在需要擴充存儲器的容量。在應用中要保存一些參數(shù)和狀態(tài)，據(jù)了解基于 EEPROM 的存儲芯片是一種很好的選擇。我們選定了 AT24C128存儲器。電路圖 見圖 29： 廣西工學院電子信息與控制工程系測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 17 圖 29外圍擴充存儲電路圖 因為此系統(tǒng)需要記錄測量發(fā)生的時間，所以需要時鐘芯片來記錄不同人在不同時間的監(jiān)測數(shù)據(jù)，因此我們在系統(tǒng)中加入了時鐘芯片。對時鐘芯片的要求首先是低功耗，其次是編程簡單，縮短程序開發(fā)時間，實際上也就縮短了系統(tǒng)用于實際生產(chǎn)所用的開發(fā)周期以及成本，在本系統(tǒng)，我們選擇了 DS1302時鐘芯片。 （ 1） 我們時鐘電路選擇的芯片是 DS1302，其內(nèi)含一個實時時鐘 /日歷和 31字節(jié)靜態(tài) RAM，可以通過串行接口與單片機通信。而通信時，僅需要 3個口線：① RES（ 復位）， ② I/O數(shù)據(jù)線， ③ SCLK（串行時鐘）。時鐘 /RAM的讀 /寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達 31 字節(jié)的字符組方式通信。其工作時功耗很低，廣泛應用于電話，傳真，便攜式儀器等產(chǎn)品領域。 （ 2） DS1302主要性能有：時實時鐘能計算 2100年之前的秒、分、時、日、日期、星期、月、年的能力，還有閏年的調(diào)整能力；讀 /寫時鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時，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：串行時鐘輸入端。 （ 4） 日歷、時鐘寄存器與 控制字對照表、日歷、時鐘寄存器命令字、取值范圍以及各位內(nèi)容對照表。 見表 24： 廣西工學院電子信息與控制工程系測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 18 表 24時鐘控制字對照表 （ 5） DS1302數(shù)據(jù)輸入 /輸出時序 數(shù)據(jù)輸入是在輸入寫命令字的 8個 SCLK 周期之后， 在接下來的 8個 SCLK周期中 的每個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 SCLK周期之后，在接下來的 8個 SCLK周期中的每個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，第一個數(shù)據(jù)位在命令字節(jié)的最后一位之后的第一個下降沿被輸出。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 時鐘突發(fā)寄存器 BEH BFH 廣西工學院電子信息與控制工程系測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 19 圖 210 時鐘電路圖 在主電路圖中接 在 P0口處有一個排阻 RP1，由于 P0口沒有內(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 見圖 311： 圖 211 上拉電阻電路圖 廣西工學院電子信息與控制工程系測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 20 對于本系統(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，在同類產(chǎn)品中選用了 AMPIRE128X64液晶顯示模塊。該型號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態(tài)的液晶 驅(qū)動，可用 5V供電。 （ 1） AMPIRE128X64液晶模塊引腳說明 AMPIRE128X64液晶共有 22個引 腳， 引腳說明如 表 25所示： 表 25液晶引腳說 明圖 AMPIRE128X64 液晶顯示模塊與計算機的接口電路有兩種方式。它與單片機的接口方法分為直接訪問方式和間接控制方式。直接訪問方式是把液晶模塊作為存儲器或 I/O設備直接接在單片機的總線上，單片機以訪問存儲器或 I/O設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的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，而是利用它的 I／ 0 口來實現(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 復位信號 VEE 液晶驅(qū)動電源 LED+ LED 背光正電源 LED LED接地端 廣西工學院電子信息與控制工程系測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 21 機的 Pl口連接作為數(shù)據(jù)總線，另外三根時序控制信號線通常利用單片機的 P3口中未被使用的 I／ O 口來控制。這種訪問方式不占用存儲器空間，它的接口電路與時 序無關，其時序完全靠軟件編程實現(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 見圖 21 圖 212液晶電路圖 （ 2） 在單片機系統(tǒng)中應用液晶顯示器作為輸出器件有以下幾個有點： ① 顯示質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個點在收到信號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。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。 ② 數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 ③ 體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏 上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，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IC上，因而耗電量比其他顯示器要少的多。 廣西工學院電子信息與控制工程系測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 22 （ 3） LCD 按其顯示方式通