【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 形電路 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)ST 為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng) ST 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，9開(kāi)始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST 應(yīng)保持低電平。EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng) EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。OE 為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。V0 是正弦波經(jīng) F/V轉(zhuǎn)換后得到的電壓信號(hào)，其他 IN1IN6為電阻分壓信號(hào)，IN7 待用。D7－D0 為數(shù)字量輸出線,輸出到單片機(jī)的 。CLK 為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因 ADC0809 的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為 500KHZ，由單片機(jī) ALE口接出，經(jīng)過(guò) 74LS74四分頻以后接到 ADC0809的 CLK口。圖37 A/D轉(zhuǎn)換模塊 A/D轉(zhuǎn)換ADC0809AD0809 的邏輯結(jié)構(gòu)：ADC0809 是 8 位逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換器。它由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成（見(jiàn)圖 1） 。多路開(kāi)關(guān)可選通 8個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。10圖38 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809 的工作原理：IN0－IN7：8 條模擬量輸入通道；ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是 0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線：4 條；ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng) ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 A， B，C 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B 和 C 為地址輸入線，用于選通 IN0－IN7 上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。C B A 選擇的通道:表31 通道選擇編碼C B A IN C B A IN0 0 0 IN0 1 0 0 IN40 0 1 IN1 1 0 1 IN50 1 0 IN2 1 1 0 IN60 1 1 IN3 1 1 1 IN7 分頻器ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)需要外部提供，常為 500Khz左右。單片機(jī) ALE口輸出11的頻率是單片機(jī)晶振頻率的六分之一，約為 ，故仍需用 D觸發(fā)器進(jìn)行4分頻以后才能使用。74LS74內(nèi)含兩個(gè)獨(dú)立的 D上升沿雙 d觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器有數(shù)據(jù)輸入（D） 、置位輸入(SD)復(fù)位輸入（RD） 、時(shí)鐘輸入（CP）和數(shù)據(jù)輸出（Q） 。SD、RD 的低電平實(shí)輸出預(yù)置或清除，而與其它輸入端的電平無(wú)關(guān)。當(dāng) SD、RD 高電平時(shí)，均無(wú)效。符合建立時(shí)間要求的 D數(shù)據(jù)在 CP上升沿作用下傳送到輸出端。表 32 74LS74功能表:輸 入 輸 出SD RD CP D Qn＋1 Qn＋10 1 1 01 0 0 10 0 φ φ1 1 ↑ 1 1 01 1 ↑ 0 0 11 1 ↓ Qn Qn 控制器模塊設(shè)計(jì) AT89C52RC單片機(jī) AT89C52是美國(guó) ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含 8K bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器(EPROM)和 256 bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM） ，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)及 8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8位中央處理器(CPU)和 Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。因此，在這里我選用 AT89C52單片機(jī)來(lái)完成，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、經(jīng)濟(jì)、易于連接等優(yōu)點(diǎn)，特別是其內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)資源豐富，有應(yīng)用價(jià)值。 AT89C52RC單片機(jī)主要性能參數(shù) AT89C52RC單片機(jī)的主要性能特點(diǎn)有：12 6時(shí)鐘/機(jī)器周期，12 時(shí)鐘/機(jī)器周期 8051CPU：：040MHz，相當(dāng)于普通 8051的 080MHz。實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz 4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字節(jié) 1280字節(jié)、512 字節(jié) RAM I/O(32/36個(gè))，復(fù)位后為 P1/P2P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng) I/O口） ，PO 口是開(kāi)漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O口用時(shí)，需加上拉電阻（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程） ，無(wú)需專用編程器/仿真器，可通過(guò)串口（）直接下載用戶程序，8K 程序 3秒即可完成一片 20M以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路11共 3個(gè) 16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器 0還可以當(dāng)成 2個(gè) 8位定時(shí)器使用 4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒（UART） ，還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART：075℃/40 +85℃AT89C52RC單片機(jī)同時(shí)還具有加密性強(qiáng)，低功耗，高速，高可靠，強(qiáng)抗靜電，強(qiáng)抗干擾等優(yōu)點(diǎn)。AT89C52RC單片機(jī)的引腳封裝如圖 39所示。13圖 39 AT89C52RC單片機(jī)的引腳封裝圖 AT89C52RC單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)AT89C52單片機(jī)為 40引腳雙列直插芯片,有四個(gè) I/O口 P0,P1,P2,P3, MCS51單片機(jī)共有 4個(gè) 8位的 I/O口（P0、PPP3） ，每一條 I/O線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖 310所示,18 引腳和 19引腳接時(shí)鐘電路,在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，XTAL1 接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是高增益反相放大器的輸入,XTAL2 接外部晶振和微調(diào)電容的另一端,在片內(nèi)它是高增益反相放大器的輸出，所以這樣就構(gòu)成了自激振蕩器。結(jié)合本設(shè)計(jì)的要求采用內(nèi)部振蕩方式，所選的晶振為 。而復(fù)位電路是完成單片機(jī)片內(nèi)電路的初始化，使單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)下開(kāi)始運(yùn)行。第 9引腳為復(fù)位輸入端,接上電容,電阻構(gòu)成上電復(fù)位電路。14圖 310 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)時(shí)鐘電路AT89C52單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在本設(shè)計(jì)中，采用內(nèi)部振蕩方式。電路見(jiàn)圖 311所示。圖 311 時(shí)鐘電路圖單片機(jī)引腳 XTAL1和 XTAL2外接晶振 12MHz，構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩，并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。電容器 CC2 起穩(wěn)定振蕩頻率，快速起振作用。 單片機(jī)復(fù)位電路15本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的復(fù)位電路見(jiàn)圖 312所示。圖 312 復(fù)位電路圖復(fù)位操作完成單片機(jī)內(nèi)電路的初始化，使單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng) AT89C52單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST出現(xiàn) 5ms以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就完成了復(fù)位電路操作。需要注意的是，當(dāng)復(fù)位端 RST持續(xù)高電平的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，單片機(jī)就會(huì)處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)，這樣，單片機(jī)就無(wú)法執(zhí)行程序。因此，要求單片機(jī)復(fù)位后能夠脫離復(fù)位狀態(tài)。本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用上電開(kāi)關(guān)復(fù)位電路。上電后，由于電容充電，使 RST持續(xù)一段時(shí)間。當(dāng)單片機(jī)已經(jīng)在運(yùn)行時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使 RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電開(kāi)關(guān)復(fù)位的功能。 LED數(shù)碼管顯示模塊的設(shè)計(jì)在小型控制裝置和數(shù)字化儀器儀表中，往往只要幾個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字顯示或字狀態(tài)便可滿足現(xiàn)場(chǎng)的需求，而顯示數(shù)碼管的 LED因其成本低廉、配置靈活、與計(jì)算機(jī)接口方便等特點(diǎn)，在小型微機(jī)控制系統(tǒng)中得到極為廣泛的應(yīng)用。 LED數(shù)碼管顯示器的結(jié)構(gòu)原理發(fā)光二極管 LED利用 PN結(jié)把電能轉(zhuǎn)換光能的固體發(fā)光器件，根據(jù)制造材料的不同，可以發(fā)出紅、黃、綠、白等不同色彩的可見(jiàn)光束。LED 的伏安特性類似于普通二極管，正向壓降為 2V左右，工作電流一般在 10mA~20mA之間較為合適一個(gè) 8段 LED顯示器的結(jié)構(gòu)如圖 3131所示。16dp圖 3131 8段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 COM COM 圖 3132 共陰極結(jié)構(gòu)圖 圖 3133 共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)圖它是由 8個(gè)發(fā)光二極管造成，各段依次記為 a、b、c、d、e、f、g、dp，其中 dp表示小數(shù)點(diǎn)（不帶小數(shù)點(diǎn)的稱為 7段 LED） 。8 段 LED有共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)，分別如圖 313圖 3133所示。共陰極 LED的所有發(fā)光管的陰極并接成公共端 COM，而共陽(yáng)極 LED的所有發(fā)光管的陽(yáng)極并接成公共端 COM。當(dāng)共陰極 LED的 COM端接高電平，則某個(gè)發(fā)光管的陰極加上低電平時(shí)，則該管有電流流過(guò)因而點(diǎn)亮發(fā)光。LED 各段不同點(diǎn)亮的組合可以顯示 0~A