【文章內(nèi)容簡介】 6H89HH+13H80H7FH+14H40HBFH—表 八段LED數(shù)碼顯示管字型碼表在硬件連接電路中用到鎖存器，選擇結(jié)構(gòu)簡單的74LS374芯片作為所存芯片。3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 外圍電路硬設(shè)計系統(tǒng)外圍硬件電路有流量信號的采集和放大電路組成。 信號的采集流量信號通過渦輪流量傳感器車采集，本設(shè)計應(yīng)用霍爾效應(yīng)設(shè)計傳感器。當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達(dá)式為 （）其中 K 為霍爾系數(shù)，I 為薄片中通過的電流，B 為外加磁場（洛倫慈力Lorrentz）的磁感應(yīng)強(qiáng)度，d 是薄片的厚度。由此可見，霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的關(guān)系。 霍爾元件的基本電路圖 2，實用電路按圖 所示的方法設(shè)置磁體，將它們和霍爾開關(guān)電路組合起來可以構(gòu)成旋轉(zhuǎn)傳感器?；魻栯娐吠姾螅朋w每經(jīng)過霍爾電路一次，便輸出一個脈沖。由此，可對轉(zhuǎn)動物體實施轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速、角度、角速度等物理量的檢測。在轉(zhuǎn)軸上固定一個葉輪和磁體，用流體（氣體、液體）去推動葉輪轉(zhuǎn)動，便可構(gòu)成流速、流量傳感器。，我們可確定流量的計算公式為： （）式中，Q 為流量m3；K 為基表系數(shù)，／r；M 為轉(zhuǎn)數(shù)。 旋轉(zhuǎn)傳感器磁體設(shè)置 放大電路的設(shè)計渦輪傳感器中霍爾元件輸出的模擬信號都很微弱（通常在毫伏級），必須通過一個模擬放大器對其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求，這種情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。儀表器的選型很多，我選擇一種用途非常廣泛的儀表放大器：其實就是典型的差動放大器。差動放大器也叫差動放大器是一種將兩個輸入端電壓的差以一固定增益放大的電子放大器。差動放大器的優(yōu)點是能抑制零點漂移，差動放大器是一個對稱電路，可使漂移信號相互抵消，從而使電路穩(wěn)定。因電路對稱，由溫度變化等因素引起兩管的輸出漂移電壓必然是大小相等，極性相同，即為共模信號。當(dāng)輸入信號為共模信號時，由于電路對稱，兩管的集電極電流產(chǎn)生相等的電流增量。雙端輸出時的共模輸出電壓為零，共模放大倍數(shù)也為零。即使單輸出電路，由于共模電阻取值較大，產(chǎn)生較大的反饋電壓，把放大倍數(shù)壓的很低，也能很好的抑制共模信號，因此穩(wěn)定了工作點，抑制了零點漂移，對共模放大倍數(shù)抑制作用越強(qiáng)，表明放大器的性能越好。在本設(shè)計中放大電路只需三個廉價的普通運算放大器和幾只電阻器，即可構(gòu)成性能優(yōu)越的儀表用放大器。：要使電路滿足平衡，則R1=RR3=RR5=R6，因為每個運放的特性不可能完全一致，在A和A2的PinPin8我們增設(shè)了調(diào)零電位器VR1和VR2，這在實際的應(yīng)用中是非常有用的。我們假設(shè)AA2的失配、失調(diào)電壓和電流均為零的情況下，其差模電壓增益為: （） 整個電路采用正負(fù)兩組電源供電，這樣可對正或負(fù)輸入電壓進(jìn)行放大。電源電壓一般可取177。5—177。15V，但對其穩(wěn)定度有一定的要求。圖中的電容C用于除抖動和抗干擾。 單片機(jī)硬件電路及其外圍電路的設(shè)計在本檢測系統(tǒng)中單片機(jī)檢測電路分為與A/D的連接和LED顯示管連接，以下做重點介紹：MCS51和ADC接口必須弄清和處理好三個問題：①要給START線送一個100ns寬的起動正脈沖；②獲取EOC線上的狀態(tài)信息，因為它是A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束標(biāo)志；③要給“三態(tài)輸出鎖存器”分配一個端口地址，也就是給OE線上送一個地址譯碼器輸出信號。MCS51和ADC接口通?？梢圆捎貌樵兒椭袛鄡煞N方式。采用查詢法傳送數(shù)據(jù)時，MCS51應(yīng)對EOC線查詢它的狀態(tài)：若它為低電平，表示A/D轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行，則MCS51應(yīng)當(dāng)繼續(xù)查詢；若查詢到EOC變?yōu)楦唠娖?，則就給OE線一個高電平，以便21—26線上提取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。采用中斷方式傳送數(shù)據(jù)時，EOC線作為CPU的中斷請求輸入線。CPU響應(yīng)中斷后，應(yīng)在中斷服務(wù)程序中使OE線變?yōu)楦唠娖?，以提取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。 A/D接口電路．7／A15線作為整個ADC0809芯片的片選線．當(dāng)P2．7／A15=0時，或非門敞開，允許寫信號通過，將單片機(jī)負(fù)的寫脈沖轉(zhuǎn)換為ADC0809所需要的正脈沖，以選中ADC0809某一通道并啟動轉(zhuǎn)換。采用74LS373作為地址鎖存器使用，其中輸入端1D~8D接至單片機(jī)的P0口，輸出端提供的是低8位地址，G端接至單片機(jī)的地址鎖存允許信號ALE。輸出允許端OE接地，表示輸出三態(tài)門一直打開。 與LED現(xiàn)實的接口（1）靜態(tài)顯示在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常采用MC14495芯片作為LED的靜態(tài)顯示接口，它可以和LED顯示器直接連接。MC14495芯片是由4位鎖存器、地址譯碼器和筆段ROM陣列以及帶有限流電阻的驅(qū)動電路（輸出電流為10mA）等三部分電路組成。A、B、C、D為二進(jìn)制碼（或BCD碼）輸入端；為鎖存控制端，為低電平時可以輸入數(shù)據(jù)。為高電平時鎖存輸入數(shù)據(jù)，h+I為輸入數(shù)據(jù)大于等于10指示位，若輸入數(shù)據(jù)大于或等于10，則h+I輸出高電平，否則輸出為低電平；為輸入等于15指示位，若輸入數(shù)據(jù)等于15，則輸出高電平，否則為高阻狀態(tài)。MC14495芯片的作用是輸入被顯字符的二進(jìn)制碼（或BCD碼），并把它自動轉(zhuǎn)換成相應(yīng)字形碼，送給LED顯示。采用MC14495芯片的4位靜態(tài)LED顯示器接口電路。圖中，—（或BCD碼），=0用于控制二—四譯碼器工作，—。（2）動態(tài)顯示為了減少硬件開鎖，提高系統(tǒng)可靠性和降低成本，單片機(jī)控制系統(tǒng)通常采用動態(tài)掃描顯示。89C51通過對六只共陽LED的接口電路。B口和所有LED的a、b、c、d、e、f、g、SP引線相連，各LED控制端G和8155C口相連，故B口為字形口和C口為字位口，因為CPU可以通過C口控制各LED是否點亮。動態(tài)顯示采用軟件法把欲顯示十六進(jìn)制數(shù)（或BCD碼）轉(zhuǎn)換為相應(yīng)字形碼，故它通常需要在RAM區(qū)建立一個顯示緩沖區(qū)。顯示緩沖區(qū)內(nèi)包含的存儲單元個數(shù)常和系統(tǒng)中LED顯示器個數(shù)相等。顯示緩沖區(qū)的起始地址很重要，它決定了顯示緩沖區(qū)在RAM中的位置。顯示緩沖區(qū)中每個存儲單元用于存放相應(yīng)LED顯示器欲顯示的字形碼地址偏移量，故CPU可以根據(jù)這個地址偏移量通過查字形碼表來找出所需顯示字符的字形碼，以便送到字形口顯示。當(dāng)顯示器位數(shù)較少時，采用靜態(tài)顯示的方法是適合的。當(dāng)位數(shù)較多時，用靜態(tài)顯示所需的I/O太多，一般采用動態(tài)顯示方法。圖 LED接口電路采用四聯(lián)排共陰極數(shù)碼管進(jìn)行顯示，具有四位數(shù)碼管，這四個數(shù)碼管的段選a、b、c、d、e、f、g分別接在一起，每一個都擁有一個共陰的位選端。P3口控制數(shù)碼管的點亮情況。因為單片機(jī)的I/O口輸出功率有限，需要使用74LS374芯片進(jìn)行鎖存，單片機(jī)的P3口分別與74LS374芯片的D口連接；兩塊74LS374芯片的Q口與LED數(shù)碼管的A、B、C、D、E、F、G、DP管腳（段選）和4管腳連接。此外還用一個排阻RPACK8來保護(hù)LED。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計是該設(shè)計的核心，也是設(shè)計的重點和難點部分?？刂葡到y(tǒng)軟件設(shè)計的好壞直接影響到該控制系統(tǒng)的控制功能，因此，要想做好本設(shè)計，一個好的系統(tǒng)軟件是關(guān)鍵。本設(shè)計中采用C語言編寫AT89C51單片機(jī)程序：、靈活方便C語言一共32個關(guān)鍵字和9種控制語句，程序書寫形式自由，主要用小寫字母表示。它把高級語言的基本結(jié)構(gòu)和語句與地基語言的實用性結(jié)合起來。C語言可以像匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作，而這三者是計算機(jī)最基本的工作單元。C語言的運算符包含的范圍很慣犯，共有34中運算符。C語言把括號、賦值、強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換等都作為運算符處理。從而使C語言的運算類型極其豐富，表達(dá)式類型多樣化。靈活使用各種運算符可以實現(xiàn)在其他高級語言中難以實現(xiàn)的運算。C語言的數(shù)據(jù)類型有：整型、實型、字符型、數(shù)組類型、指針類型、結(jié)構(gòu)體類型、共用體類型等。能用來實現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的運算。結(jié)構(gòu)式語言的特點是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的哥哥部分除了必要的信息交流外彼此獨立。這種結(jié)構(gòu)化方式可以使層次清晰，便于使用、維護(hù)以及調(diào)試。C語言是以函數(shù)形式提供給用戶，這些函數(shù)可以方便的調(diào)用，并具有多種循環(huán)、條件語句控制程序流向，從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。，程序設(shè)計自由度高雖然C語言也是強(qiáng)類型語言，但是它的語法比較靈活，允許程序編寫者有較大的自由度。，可以直接對硬件進(jìn)行操作它既具有高級語言的功能，又具有低級語言的許多功能，能夠像匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作。，程序執(zhí)行率高，可移植性大C語言的一個突出優(yōu)點是適合多種操作系統(tǒng)，如DOS、UNIX；也適用于多種機(jī)型。 該控制系統(tǒng)的程序主要分為三部分：主程序、各種中斷子程序。主程序完成系統(tǒng)的地址分配、系統(tǒng)初始化。實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)字化顯示。各子程序完成相應(yīng)的各功能。 主程序數(shù)碼管顯示模數(shù)轉(zhuǎn)換 程序結(jié)構(gòu)圖主程序部分，主要完成存儲器分配、系統(tǒng)初始化等，并通過調(diào)用各子程序段，實現(xiàn)軟件的總體設(shè)計功能。include define uchar unsigned char define uint unsigned int uchar out0=0x7f 。 //賦初值uchar buf[3]={0,0,0}。//全局?jǐn)?shù)組uchar pr[]={0x57,0x6E,0x5E,0x3E,0x6D,0x5D,0x3D,0x6B,0x5B,0x3B}。uchar discode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0