【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 入的數(shù)據(jù)，重復(fù)1－5 步驟，直到全部文件編程結(jié)束?！纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)構(gòu)成了控制系統(tǒng)的核心，其基本模塊就主要包括復(fù)位電路和晶體震蕩電路。在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，單片機(jī)的P 0口、P 1口、P 2口、P 3口全部參與系統(tǒng)工作，：　單片機(jī)最小系統(tǒng)圖　單片機(jī)端口分配及功能其中P 0口用于控制數(shù)碼管的具體顯示功能，既是數(shù)碼管的段選。P 1口主要用于控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298的工作，以及ADC0804芯片的編程的讀寫(xiě)控制。P 2口主要用于控制數(shù)碼管的公共端，既是數(shù)碼管的位選。與此同時(shí)還處理鍵盤(pán)掃描電路的。P 3口主要用于負(fù)責(zé)處理ADC0804的模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片的工作?！〈谕ㄐ拍K本設(shè)計(jì)采用串口通信，來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的通信?！〈谕ㄐ拍K　數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的顯示部分可以用液晶顯示的方案可供選擇，液晶顯示和數(shù)碼管顯示的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：數(shù)碼管顯示內(nèi)容單一，而液晶顯示器顯示內(nèi)容豐富，因?yàn)橐壕б话愣际瞧叨伟俗值闹荒茱@示單一的內(nèi)容，而液晶顯示的內(nèi)容就很豐富；數(shù)碼管還比液晶顯示耗電，而且使用液晶也比使用數(shù)碼管顯得美觀。但是控制液晶顯示器的時(shí)候占用的系統(tǒng)資源多，編程更復(fù)雜，最關(guān)鍵的是液晶顯示的成本是數(shù)碼管的幾十倍，所以考慮到應(yīng)用價(jià)值，最終還是確定選用數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的顯示部分功能。　共陽(yáng)數(shù)碼管簡(jiǎn)介：　四位共陽(yáng)數(shù)碼管管腳定義數(shù)碼管的管腳排列：從數(shù)碼管的正面觀看，左下角的那個(gè)腳為1腳，從1腳開(kāi)始，按照逆時(shí)針?lè)较蚺帕幸来问?腳到12腳，其中16為公共角，為位選信號(hào)輸入端。剩余的八個(gè)腳是段選信號(hào)輸入端，其對(duì)應(yīng)方式是A1BCDEFGDP3。只有詳細(xì)的了解了數(shù)碼管的管腳定義，以及段選位選情況，我們才能通過(guò)編程對(duì)其正常的顯示進(jìn)行很好的控制。在本設(shè)計(jì)當(dāng)中采用了數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描的方式進(jìn)行顯示，下面我們對(duì)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示作一詳細(xì)介紹。數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示介面是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位元就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)LED數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位元數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O口，而且功耗更低。3..本設(shè)計(jì)選用了數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)，其段選的控制A、B、C、D、E、F、G、DP按照數(shù)碼管的簡(jiǎn)介資料選用了P 0口作為其控制端口，其位選部分由于單片機(jī)的控制端口輸出的電壓不足以直接點(diǎn)亮數(shù)碼管，所以在單片機(jī)控制端口和數(shù)碼管的位選控制端口加入了三極管?！?數(shù)碼管顯示電路　電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)，考慮要硬件設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路的方法會(huì)電路復(fù)雜，調(diào)試不方便，而且采用多個(gè)元器件搭接，成本高。而直接采用集成的驅(qū)動(dòng)芯片時(shí)電路穩(wěn)定，成本低，易于控制，所以最終本設(shè)計(jì)是直接采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的核心部件。　L298簡(jiǎn)介L(zhǎng)298N為SGSTHOMSON Microelectronics 所出產(chǎn)的雙全橋步進(jìn)電機(jī)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片，內(nèi)部包含4 信道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，是一種二相和四相步進(jìn)電機(jī)的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)2個(gè)二相或1個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)，內(nèi)含二個(gè)HBridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)：TTL邏輯準(zhǔn)位信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的步進(jìn)電機(jī)，且可以直接透過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機(jī)的IO端口來(lái)提供模擬時(shí)序信號(hào)。L298N 之接腳如圖 ，Pin1 和Pin15 可與電流偵測(cè)用電阻連接來(lái)控制負(fù)載的電路； OUTl、OUT2 和OUTOUT4 之間分別接2 個(gè)步進(jìn)電機(jī)；input1~input4 輸入控制電位來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)；Enable 則控制電機(jī)停轉(zhuǎn)?！298管腳圖引腳功能介紹：1；15腳（Sense A；Sense B）：電流檢測(cè)端，分別為兩個(gè)H橋的電流反饋腳，不用時(shí)可以直接接地；2；3腳（Output1；Output2）：1Y1Y2輸出端；4腳（VS）：功率電源電壓,此引腳與地必須連接 100nF電容器；5；7腳（Input 1； Input）：1A1A2輸入端，TTL 電平兼容；6；11腳（Enable A；Enable B）：TTL 電平兼容輸入 1EN、2EN 使能端，低電平禁止輸出；8腳（GND）：GND接地端；9腳（VSS）：邏輯電源電壓。此引腳必須與地連接100nF電容器；10；12腳（Input3；Input4）：2A1，2A2輸入端，TTL電平兼容；13；14腳（Out3；Out4）：2Y2Y2 輸出端，監(jiān)測(cè)引腳15；　電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分是由驅(qū)動(dòng)芯片L298及其外圍電路構(gòu)成，其中從L298的3腳和114腳（即芯片的輸出端）依次按順序連成一個(gè)插座，分別與步進(jìn)電機(jī)的四根線相連。而112腳就依次與單片機(jī)的P1口的六個(gè)管腳相連。通過(guò)這一連接實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)與L298以及步進(jìn)電機(jī)的串聯(lián)控制。圖中很重要的部分是由四個(gè)二極管連成的保護(hù)電路，其作用是防止由于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高而產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)損壞芯片。由于本設(shè)計(jì)使用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓是使用了9V (也可以使用12V)，所以二極管的負(fù)端接9V的參考電壓。如果驅(qū)動(dòng)芯片的電壓改變，那么這個(gè)參考電壓也隨之一起改變?！‰姍C(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖　驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)芯片電流檢測(cè)模塊的實(shí)際應(yīng)用意義在于，檢測(cè)流過(guò)電機(jī)的電流值并及時(shí)顯示，對(duì)于防止電機(jī)過(guò)流而損壞電機(jī)有一定的意義。從上面的L298的芯片資料當(dāng)中我們可以知道L298的Pin1和Pin15可與電流偵測(cè)電阻連接來(lái)偵測(cè)電機(jī)正常工作的情況下的工作電流。一般檢測(cè)電流的方法是通過(guò)檢測(cè)電壓值，然后通過(guò)歐姆定律換算電流值的方法測(cè)試電流，本設(shè)計(jì)也不例外。設(shè)計(jì)采用的42BYG101反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，，這樣換算來(lái)檢測(cè)到的電壓值一般是在mV級(jí)，這樣以來(lái)，要是直接將檢測(cè)到的電壓值送給ADC0804進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換那么由于精度的原因勢(shì)必會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性造成很大的影響。所以考慮到這一原因我們是先將檢測(cè)到的電流值經(jīng)過(guò)OP07作放大處理后再將信號(hào)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片處理這樣保證了檢測(cè)值的可靠性。ADC0804輸出的數(shù)字信號(hào)再送給單片機(jī)的P 3口，經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后最后將檢測(cè)到的數(shù)字信號(hào)通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。而在顯示這一部分有這樣一個(gè)問(wèn)題，就是步進(jìn)電機(jī)的工作電流不是一個(gè)恒定值，它是隨著時(shí)間的變化，會(huì)在一個(gè)小范圍內(nèi)不停的波動(dòng)為了使顯示出來(lái)的電流數(shù)據(jù)更可靠，我們通過(guò)單片編程，采用了取一段時(shí)間的電流的平均值顯示出來(lái)。： 電流檢測(cè)框圖　OP07芯片簡(jiǎn)介OP07功能介紹Op07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對(duì)于OP07A最大為25μV），所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場(chǎng)合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低（OP07A為177。2nA）和開(kāi)環(huán)增益高（對(duì)于OP07A為300V/mV）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開(kāi)環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測(cè)量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面。特點(diǎn)超低偏移：150μV最大低輸入偏置電流：低失調(diào)電壓漂移：℃超穩(wěn)定時(shí)間：2μV/month最大高電源電壓范圍： 177。3V至177。22V芯片引腳功能說(shuō)明1腳和8腳：是偏置平衡（調(diào)零端）2腳：為反相輸入端3腳：為同向輸入端4腳和7腳：分別為ｖｃｃ－和ｖｃｃ＋5腳：懸空6腳：為輸出端　OP07芯片及管腳圖　ADC0804芯片簡(jiǎn)介芯片主要技術(shù)指標(biāo) (1) 分辨率：8 位(0~255)(2) 存取時(shí)間：135 ms (3) 轉(zhuǎn)換時(shí)間：100 ms(4) 總誤差：1~+1LSB(5) 工作溫度：ADC0804C為0度~70度；ADC0804L為40 度~85 度(6) 模擬輸入電壓范圍：0V~5V(7) 參考電壓：(8) 工作電壓：5V芯片引腳功能及說(shuō)明接腳說(shuō)明見(jiàn)下圖：ADC0804 為一只具有20引腳8位CMOS連續(xù)近似的A/D 轉(zhuǎn)換器?！DC0804芯片及管腳圖(1). PIN1 (CS )：Chip Select，與RD、WR 接腳的輸入電壓高低一起判斷讀取或?qū)懭肱c否，當(dāng)其為低位準(zhǔn)(low) 時(shí)會(huì)active。(2). PIN2 ( RD )：Read。當(dāng)CS 、RD皆為低位準(zhǔn)(low)時(shí)，ADC0804會(huì)將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字訊號(hào)經(jīng)由DB7 ~ DB0 輸出至其它處理單元。(3). PIN3 (WR )：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換的控制訊號(hào)。當(dāng)CS 、WR 皆為低位準(zhǔn)(low) 時(shí)ADC0804 做清除的動(dòng)作，系統(tǒng)重置。當(dāng)WR由0→1且CS ＝0 時(shí)，ADC0804會(huì)開(kāi)始轉(zhuǎn)換信號(hào)，此時(shí)INTR 設(shè)定為高位準(zhǔn)(high)。(4). PINPIN19 (CLK IN、CLKR)：頻率輸入/輸出。頻率輸入可連接處理單元的訊號(hào)頻率范圍為100 kHz 至800 kHz。而頻率輸出頻率最大值無(wú)法大于640KHz，一般可選用外部或內(nèi)部來(lái)提供頻率。若在CLKR及CLK IN加上電阻R及電容C，則可產(chǎn)生ADC工作所需的時(shí)序，其頻率約為()(5). PIN5 ( INTR )：中斷請(qǐng)求。轉(zhuǎn)換期間為高位準(zhǔn)(high)，等到轉(zhuǎn)換完畢時(shí)INTR 會(huì)變?yōu)榈臀粶?zhǔn)(low)告知其它的處理單元已轉(zhuǎn)換完成，可讀取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。(6). PINPIN7 (VIN(+)、VIN())：差動(dòng)模擬訊號(hào)的輸入端。輸入電壓VIN＝VIN(+) －VIN()，通常使用單端輸入，而將VIN()接地。(7). PIN8 (A GND):模擬電壓的接地端。(8). PIN9 (VREF/2):輔助參考電壓輸入端ADC0804工作原理ADC0804是屬于連續(xù)漸進(jìn)式（Successive Approximation Method）的A/D轉(zhuǎn)換器，這類(lèi)型的A/D轉(zhuǎn)換器除了轉(zhuǎn)換速度快（幾十至幾百u(mài)s）、分辨率高外，還有價(jià)錢(qián)便宜的優(yōu)點(diǎn)，普遍被應(yīng)用于微電腦的接口設(shè)計(jì)上。以輸出8位的ADC0804動(dòng)作來(lái)說(shuō)明“連續(xù)漸進(jìn)式A/D轉(zhuǎn)換器”的轉(zhuǎn)換原理，動(dòng)作步驟如下表示（原則上先從左側(cè)最高位尋找起）。第一次尋找結(jié)果：10000000 （若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位＝假設(shè)位＝1）第二次尋找結(jié)果：11000000 （若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位＝假設(shè)位＝1）第三次尋找結(jié)果：11000000 （若假設(shè)值輸入值，則尋找位＝該假設(shè)位＝0）第四次尋找結(jié)果：11010000 （若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位＝假設(shè)位＝1）第五次尋找結(jié)果：11010000 （若假設(shè)值輸入值，則尋找位＝該假設(shè)位＝0）第六次尋找結(jié)果：11010100 （若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位＝假設(shè)位＝1）第七次尋找結(jié)果：11010110 （若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位＝假設(shè)位＝1）第八次尋找結(jié)果：11010110 （若假設(shè)值輸入值，則尋找位＝該假設(shè)位＝0）這樣使用二分法的尋找方式，8位的A/D轉(zhuǎn)換器只要8次尋找，12位的A/D轉(zhuǎn)換器只要12次尋找，就能完成轉(zhuǎn)換的動(dòng)作，其中的輸入值代表圖4..10的模擬輸入電壓Vin。對(duì)8位ADC0804而言，它的輸出準(zhǔn)位共有28＝256種，即它的分辨率是1/256，假設(shè)輸入信號(hào)Vin為0～5V電壓范圍，則它最小輸出電壓是5V/256＝，這代表ADC0804所能轉(zhuǎn)換的最小電壓值。分辨率與內(nèi)部轉(zhuǎn)換頻率的計(jì)算對(duì)8位ADC0804而言，它的輸出準(zhǔn)位共有28＝256種，即它的分辨率是1/256，假設(shè)輸入信號(hào)Vin為0～5V電壓范圍，則它最小輸出電壓是5V/256＝，這代表ADC0804所能轉(zhuǎn)換的最小電壓值?！?2位A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率和最小電壓轉(zhuǎn)換值。　A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率和最小電壓值位數(shù)目分辨率最小電壓轉(zhuǎn)換值81/256101/1024121/4096amp。FPGA、8051單片機(jī)等典型連接圖至于內(nèi)部的轉(zhuǎn)換頻率fCK，（19腳）、CLK IN（4腳）所連接的R（）、C()值來(lái)決定?！DC0804與CPLDamp。FPGA、8051單片機(jī)等典型連接圖頻率計(jì)算方式是：fCK＝1/(RC)若以上圖的R＝10KΩ、C＝150PF為例，則內(nèi)部的轉(zhuǎn)換頻率是fCK＝1/（10 KΩ150PF）＝606KHz更換不同的R、C值，會(huì)有不同的轉(zhuǎn)換頻率，而且頻率愈高代表速度愈快。但是需要注意R、C的組合，務(wù)必使頻率范圍是在100KHz～1460KHz之間。　電流檢測(cè)模塊電路圖，OP07的3腳是反向輸入端，4腳是同向輸入端，6腳輸出端。按照如圖所示的接法及對(duì)應(yīng)電阻值的大小，我們很容易知道，此連接后的電壓放大倍數(shù)是80倍，且為同向放大。OP07放大的信號(hào)來(lái)源是L298的1腳測(cè)電流的小電阻分出來(lái)的電壓，然后經(jīng)OP07放大之后的信號(hào)送給0804處理?！‰娏鳈z測(cè)模塊電路圖本設(shè)計(jì)一共設(shè)計(jì)了四個(gè)按鍵，其中一個(gè)是單片機(jī)復(fù)位電路按鍵，。此時(shí)按鍵的工作原理是按下按鍵之后就相當(dāng)于是把對(duì)應(yīng)的端口的電勢(shì)拉低。在處理按鍵程序前就先去抖動(dòng)，防止因按鍵時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械抖動(dòng)而錯(cuò)