【文章內(nèi)容簡介】 S5l系列單片機的復位引腳RST（第9管腳）出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。復位操作通常有兩種基本形式：上電自動復位和開關(guān)復位。圖2中所示的復位電路就包括了這兩種復位方式。上電瞬間，電容兩端電壓不能突變，此時電容的負極和RESET相連，電壓全部加在了電阻上，RESET的輸入為高，芯片被復位。隨之+5V電源給電容充電，電阻上的電壓逐漸減小，最后約等于0，芯片正常工作。并聯(lián)在電容的兩端為復位按鍵，當復位按鍵沒有被按下的時候電路實現(xiàn)上電復位，在芯片正常工作后，通過按下按鍵使RST管腳出現(xiàn)高電平達到手動復位的效果。一般來說，只要RST管腳上保持10ms以上的高電平，就能使單片機有效的復位。圖中所示的復位電阻和電容為經(jīng)典值，實際制作是可以用同一數(shù)量級的電阻和電容代替，讀者也可自行計算RC充電時間或在工作環(huán)境實際測量，以確保單片機的復位電路可靠。(3)EA/VPP（31腳）的功能和接法51單片機的EA/VPP（31腳）是內(nèi)部和外部程序存儲器的選擇管腳。當EA保持高電平時，單片機訪問內(nèi)部程序存儲器；當EA保持低電平時，則不管是否有內(nèi)部程序存儲器，只訪問外部存儲器。對于現(xiàn)今的絕大部分單片機來說，其內(nèi)部的程序存儲器容量都很大，因此基本上不需要外接程序存儲器，而是直接使用內(nèi)部的存儲器。(4)P0口外接上拉電阻51單片機的P0端口為開漏輸出，內(nèi)部無上拉電阻。所以在當做普通I/O輸出數(shù)據(jù)時，輸出級是漏極開路電路，要使“1”信號（即高電平）正常輸出，必須外接上拉電阻。 LED顯示電路設計 LED顯示電路設計圖 因為顯示部分只是用于顯示數(shù)字，所以可以選用LED數(shù)碼管，在顯示數(shù)字方面完全可以滿足本設計的要求。 量程自動轉(zhuǎn)換模塊電路(1)PGA的定義隨著計算機的應用，為了減少硬件設備，可以使用可編程增益放大器PGA(PmgrammableGainAmplifier)。它是一種通用性很強的放大器，其放大倍數(shù)可以根據(jù)需要用程序進行控制。采用這種放大器，可通過程序調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，使A/D轉(zhuǎn)換器滿量程信號達到均一化，因而大大提高測量精度。所謂量程自動轉(zhuǎn)換就是根據(jù)需要對所處理的信號利用可編程增益放大器進行倍數(shù)的自動調(diào)節(jié)，以滿足后續(xù)電路和系統(tǒng)的要求。可編程增益放大器有兩種——組合PGA和集成PGA。①組合PGA：一般由運算放大器、儀器放大器或隔離型放電器再加上一些其他附加電路組成。其工作原理是通過程序調(diào)整多路轉(zhuǎn)換開關(guān)接通的反饋電阻的數(shù)值，從而調(diào)整放大器的放大倍數(shù)。常用的儀用測量放大器采用兩級放大電路，第一級采用同向并聯(lián)差動放大器，第二級加了一級基本差動放大器，從而構(gòu)成儀用放大器。改電路的最大優(yōu)點是輸入阻抗高，共模抑制能力強，增益調(diào)節(jié)方便，并由于結(jié)構(gòu)對稱，矢調(diào)電壓及溫度漂移小，故在傳感器微弱信號放大系統(tǒng)中得到廣泛應用。②集成PGA：專門設計的可編程增益放大器電路即集成PGA。集成PGA電路的種類很多，如美國微芯Microchip公司生產(chǎn)的MCP6S2MCP6S2MCP6S2MCP6S28系列，美國模擬儀器公司Analog Devices生產(chǎn)的AD8321等，都屬于可編程增益放大器。下面是以MCP6S系列PGA為例說明這種電路的原理及應用，其他于此類似。MCP6S系列時一種單端、可級聯(lián)、增益可編程放大器，MCP6S2MCP6S2MCP6S2MCP6S28分別是1路、2路、6路、8路可編程增益放大器，其主要特點如下：　　8種可編程增益選擇：+++++++16或+32?！　PI串行編程接口?！　〖壜?lián)輸入和輸出?！　〉驮鲆嬲`差，最大正負百分之一?！　〉推?，最大正負275uv。低電源電流，典型值為1mA。單電源供電，～。 綜上所述，本設計采用組合PGA，因為集成PGA不能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的增益變化。(2)組合PGA的設計 本設計采用數(shù)字電位器實現(xiàn)增益可連續(xù)變化的PGA,數(shù)字電位器是一種單片集成電路，、模擬開關(guān)、譯碼電路、非易失性數(shù)據(jù)寄存器、接口電路等組成。?本設計采用數(shù)字電位計MCP41010，其特性為：?每個電位器有256個抽頭?電位器阻值可以是10k?、50k?和100k??有單電位器和雙電位器兩種形式?SPI串行接口（模式0,0和1,1）?最大INL和DNL誤差為177。1LSB 數(shù)字電位器結(jié)構(gòu)示意圖?采用低功耗CMOS技術(shù)?靜態(tài)工作電流最大值為1181。A?多個器件可以通過菊花鏈連接在一起（僅MCP42XXX）?關(guān)斷功能可斷開所有電阻電路，最大限度節(jié)省功耗?有硬件關(guān)斷引腳（僅MCP42XXX）?單電源工作（ ）?工業(yè)級溫度范圍：40176。C至+85176。C?擴展級溫度范圍：40176。C至+125176。C?引腳說明?PA0和PA1 電位器A端接頭。?PB0和PB1電位器B端接頭。?PW0和PW1電位器抽頭接頭。?片選（CS）這是SPI端口片選引腳，在新命令裝入移位寄存器后，引腳執(zhí)行該命令。該引腳上有一個施密特觸發(fā)器輸入。?串行時鐘（SCK）這是SPI端口的時鐘引腳，用于在向寄存器移入新數(shù)據(jù)時提供時鐘。數(shù)據(jù)在時鐘上升沿送入SI引腳，而在時鐘下降沿移出SO引腳。該引腳的門控信號來自CS引腳（即在CS為高電平時，即便SCK引腳上有時鐘信號，器件也不會汲取任何電流）。該引腳上有一個施密特觸發(fā)器輸入。?串行數(shù)據(jù)輸入（SI）這是SPI端口的串行數(shù)據(jù)輸入引腳。使用該引腳將命令和數(shù)據(jù)字節(jié)送入移位寄存器。該引腳的門控信號來自CS引腳（即在CS為高電平時，即便SI引腳上有時鐘信號，器件也不會汲取任何電流）。該引腳上有一個施密特觸發(fā)器輸入。?串行數(shù)據(jù)輸出（SO）（僅MCP42XXX器件）這是SPI端口的串行數(shù)據(jù)輸出引腳，用于將多個器件用菊花鏈連接起來。數(shù)據(jù)在時鐘下降沿移出SO引腳。這是一種推挽式輸出，在CS為高電平時不會進入高阻態(tài)，而是被驅(qū)動為邏輯低電平。?復位（RS）（僅MCP42XXX器件）如果復位引腳保持低電平至少150ns，它就會將所有電位器的抽頭置于半量程（編碼80h）位置。當CS引腳為低電平時，該引腳不應翻轉(zhuǎn)為低電平。當SHDN為低電平時，該引腳可以翻轉(zhuǎn)。為了使功耗最小，在該引腳配備了一個有效的上拉電路。當該引腳處于邏輯電平“0”和“1”時，引腳電流可以忽略不計。不得將該引腳懸空。 MCP41010芯片引腳圖?MCP41010的典型應用 MCP41010的典型應用數(shù)量關(guān)系：（）其中：（=電位器總電阻值）=抽頭設置為=0至255所以放大倍數(shù)為。 （）(3) PGA設計最終方案在這里我們用數(shù)字電位器代替反相放大器的輸入電阻或反饋電阻來實現(xiàn)PGA，當選用滑動觸頭點較多的數(shù)字電位器調(diào)節(jié)增益的時候，可以認為增益變化是連續(xù)的。，設滑動抽頭點i從端開始計數(shù)，即最左端為0，最右端最大觸頭值。：（n=256，i最大值為255） （）首先，它利用運放的高輸入阻抗使得模擬開關(guān)的的影響消除；其次，它利用正態(tài)分布的統(tǒng)計原理，使得分子分母各自消除由R得不均勻造成的誤差，不但使R得不均勻造成的增益誤差減到最小，而且克服了電路的增益溫漂。所以設計方案可行。綜上所述，該設計實現(xiàn)的PGA不但可以實現(xiàn)增益的連續(xù)變化，而且，由于其檔位很多，達到256個，測量精度很高，真正實現(xiàn)了量程自動轉(zhuǎn)換的設計功能。 由數(shù)字電位器構(gòu)成的PGA，普通模擬開關(guān)可以通過的電流很微小，所以通過單片機控制繼電器來控制線路導通斷開，將被測電流信號（0500mA）轉(zhuǎn)換為相應的電壓信號（0200mV），然后經(jīng)過OP07將信號放大10倍，接到組合PGA的a端，最后輸入A/D轉(zhuǎn)換器TLC1543的AIN0端。兩個二極管1N4007構(gòu)成保護為過壓保護電路。阻值為90Ω、9Ω的電阻采用誤差為177。%的精密金屬膜電阻，、177。%的精密繞線電阻。 電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，下面再來介紹一下單片機和強電之間的橋梁——電磁繼電器。電磁繼電器是有觸點電繼電器是有觸點電繼電器的一種。它是利用電磁效應實現(xiàn)電路開、關(guān)控制作用的原件，廣泛應用在電子設備、儀器儀表及自動化設備中。在各種自動設備中，都要求用一個低電壓電路提控制一個高電壓的電器電路。這樣不僅可以為電子線路和電器電路提供良好的電隔離，還可以保護電子電路和人員安全。 典型的繼電器驅(qū)動電路圖，單片機是一個弱電器件，一般情況下他們大都工作在5V甚至更低。驅(qū)動電流在mA級以下。而要把它用于一些大功率場合，比如控制電動機，顯然是不行的。所以，就要有一個環(huán)節(jié)來銜接，這個環(huán)節(jié)就是所謂的“功率驅(qū)動”。繼電器驅(qū)動就是一個典型的的功率驅(qū)動環(huán)節(jié)。在這里，繼電器驅(qū)動含有兩個意思：一是對繼電器進行驅(qū)動，因為繼電器本身對于單片機來說就是一個功率器件：還有就是繼電器去驅(qū)動其他負載，比如繼電器可以驅(qū)動中間繼電器，可以直接驅(qū)動接觸器，所以，繼電器驅(qū)動就是單片機與其他大功率負載的接口。方案一：利用運算放大器采用反相比例運算的方法進行測量。該方法實現(xiàn)比較簡單，且能滿足設計要求。方案二：采用分壓原理，利用流過標準電阻R0和被測電阻Rx的電流基本相等來得到電壓與電阻的關(guān)系，但當電阻很小時電流過大。鑒于此，故采用方案一。 電阻/電壓轉(zhuǎn)換電路圖。（即B點處電壓值），采用運算放大器反相比例運算的方法，將B點處的電壓值衰減到2V（即A點處電壓值），單片機通過控制模擬開關(guān)CD4052選擇適當?shù)臉藴蕝⒄针娮鑂1，再利用運算放大器反相比例運算的方法，將被測電阻的阻值轉(zhuǎn)換成與之相對應的電壓量，輸入A/D轉(zhuǎn)換電路。電阻/：（）4 量程自動轉(zhuǎn)換數(shù)字萬用表的程序設計 protues軟件簡介Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件，是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件，是目前最好的模擬單片機外圍器件的工具。同時，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同