【文章內(nèi)容簡介】 光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED顯示器；另一種是8個發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED顯示器[8]。共陰與共陽極LED顯示器如圖24所示。圖2—4 共陰與共陽極LED顯示器LED顯示器可分為共陽和共陰兩種結構，如上圖所示。圖上為共陰結構。即把8個發(fā)光二極管陰極連在一起。這時如果需要點亮a到g中的任何一盞燈，只需要在相應的端口輸入高電平即可；輸入低電平則截止。比如我們現(xiàn)在要顯示數(shù)字“3”，則只要在對應的a、b、c、d、g段送入高電平，在其他端送入低電平即可，點亮為“3”。共陰和共陽結構的LED顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。當二極管導通時，相應的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。8個筆劃段hgfedcba對應于一個字節(jié)（8位）的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8位二進制碼就可以表示欲顯示字符的字形代碼。例如，對于共陰LED顯示器，當公共陰極接地（為零電平），而陽極hgfedcba各段為0111011時，LED顯示器顯示“P”字符，即對于共陰極LED顯示器，“P”字符的字形碼是73H。如果是共陽LED顯示器，公共陽極接高電平，那么顯示“P”字符的字形代碼應為10001100（8CH）。共陽共陰LED常見字符對應段碼表如表21所示。表2—1 共陽共陰LED常見字符對應段碼表顯示字符共陰極段碼共陽極段碼顯示字符共陰極段碼共陽極段碼03FHC087FH80H106HF996FH90H25BHA4A77H88H34FHB0B7CH83H466H99HC39HC656DH92HD5EHA1H67DH82HE79H86H707HF8F71H8EH 數(shù)碼管顯示方式點亮LED顯示器有兩種方式：一是靜態(tài)顯示；二是動態(tài)顯示。在本次設計中，采用的是靜態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機中CPU的開銷小。這種電路的優(yōu)點在于：在同一時間可以顯示不同的字符；但缺點就是占用端口資源較多。從下圖可以看出，每位LED顯示器需要單獨占用8根端口線，因此，在數(shù)據(jù)較多的時候，往往不采用這種設計，而是采用動態(tài)顯示方式。數(shù)碼管動態(tài)顯示圖如圖25所示。圖2—5 數(shù)碼管動態(tài)顯示圖所謂動態(tài)顯示，就是將要顯示的多位LED顯示器采用一個8位的段選端口，然后采用動態(tài)掃描一位一位地輪流點亮各位顯示器。圖2—6 數(shù)碼管靜態(tài)顯示圖在此電路中，單片機的P0口用于控制4位LED的段選碼：~~。數(shù)碼管靜態(tài)顯示圖如圖26所示。由于所有的段選碼連在一起，所以同一瞬間只能顯示同一種字符。但如果要顯示不同字符，則要借助位選碼來控制。（~~，~~。）例如，現(xiàn)在要顯示5678四個數(shù)字，則首先應該將“5”的顯示代碼（共陰LED顯示器的顯示代碼為6DH，共陽LED顯示器的顯示代碼為92H），~~（~~，~~）時，則可以看到在數(shù)碼管1上顯示的數(shù)字為“5”。再將顯示的數(shù)字“5”延時5~10ms，以造成視覺暫留效果；。用同樣的方法將其余3個數(shù)字“678”送數(shù)碼管2，3，4顯示，于是最后則可以在4位LED顯示器上看到“5678”四個數(shù)字。為了使顯示效果更加穩(wěn)定，可以使每個數(shù)碼管顯示的數(shù)字不斷的重復，但其中重復頻率達到了一定的程度的時候，加之人眼睛本身的視覺暫留效果的作用，便可以看到相當穩(wěn)定的“5678”四個數(shù)字。本文使用單片機進行控制能夠非常準確地對電路進行控制，大大提高了穩(wěn)壓電路的精度，能夠滿足人們對電源電壓的要求，采用LED進行顯示能使我們非常方便準確對電壓進行控制。 數(shù)模轉化電路原理介紹TLC1543美國TI司生產(chǎn)的多通道、低價格的模數(shù)轉換器。采用串行通信接口，該芯片具有如下的一些特點：10位精度、11通道、三種內(nèi)建的自測模式、提供EOC（轉換完成）信號等。該芯片與單片機的接口采用串行接口方式，引線很少，與單片機連接簡單，可廣泛應用于各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。TLC1543為20腳DIP裝的CMOS[9]10位開關電容逐次A/D逼近模數(shù)轉換器，引腳排列下圖所示。其中A0～A10（1～9 、112腳）為11 個模擬輸入端，REF+（14腳，通常為VCC）和REF（13腳，通常為地）為基準電壓正負端，CS（15腳）為片選端，在CS端的一個下降沿變化將復位內(nèi)部計數(shù)器并控制和使能ADDRESS、I/O CLOCK （18腳）和DATA OUT（16腳）。ADDRESS（17腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端，是一個1的串行地址用來選擇下一個即將被轉換的模擬輸入或測試電壓。DATA OUT 為A/D換結束3態(tài)串行輸出端，它與微處理器或外圍的串行口通信，可對數(shù)據(jù)長度和格式靈活編程。I/O CLOCK數(shù)據(jù)輸入/輸出提供同步時鐘，系統(tǒng)時鐘由片內(nèi)產(chǎn)生。芯片內(nèi)部有一個14通道多路選擇器，可選擇11個模擬輸入通道或3個內(nèi)部自測電壓中的任意一個進行測試。片內(nèi)設有采樣保持電路，在轉換結束時，EOC（19腳）輸出端變高表明轉換完成。內(nèi)部轉換器具有高速（10181。S轉換時間），高精度（10分辨率，最大177。1LSB不可調(diào)整誤差）和低噪聲的特點。1543引腳排列圖如27所示。VCCEOCI/O CLOCKADDRESSDATA OUTCSREF+REFA10A9A0A1A2A3A4A5A6A7A8 GND1112131415161718192012345678910 圖2—7 1543引腳排列圖 TLC1543芯片的工作時序TLC1543工作時序，其工作過程分為兩個周期：訪問周期和采樣周期。工作狀態(tài)由CS使能或禁止，工作時CS必須置低電平。CS為高電平時，I/O CLOCK、ADDRESS被禁止，同時DATA OUT為高阻狀態(tài)。當CPU使CS變低時，TLC1543開始數(shù)據(jù)轉換，I/O CLOCK、ADDRESS使能，DATA OUT脫離高阻狀態(tài)。隨后，CPU向ADDRESS提供4位通道地址，控制14個模擬通道選擇器從11個外部模擬輸入和3個內(nèi)部自測電壓中選通1 路送到采樣保持電路。同時，I/O CLOCK輸入時鐘時序，CPU從DATA OUT 端接收前一次A/D轉換結果。I/O CLOCK從CPU 接收10時鐘長度的時鐘序列。前4個時鐘用4位地址從ADDRESS端裝載地址寄存器，選擇所需的模擬通道，后6個時鐘對模擬輸入的采樣提供控制時序。模擬輸入的采樣起始于第4個I/O CLOCK下降沿，而采樣一直持續(xù)6個I/O CLOCK周期，并一直保持到第10個I/O CLOCK下降沿。轉換過程中，CS的下降沿使DATA OUT引腳脫離高阻狀態(tài)并起動一次I/O CLOCK工作過程。CS上升沿終止這個過程并在規(guī)定的延遲時間內(nèi)使DATA OUT引腳返回到高阻狀態(tài)，經(jīng)過兩個系統(tǒng)時鐘周期后禁止I/O CLOCK和ADDRESS端。1543工作時序如圖28所示。圖2—8 1543工作時序 TLC1543的軟硬設計要點TLC1543三個控制輸入端CS、I/O CLOCK、ADDRESS和一個數(shù)據(jù)輸出端DATA OUT遵循串行外設接口SPI協(xié)議，要求微處理器具有SPI口。但大多數(shù)單片機均未內(nèi)置SPI口（如目前國內(nèi)廣泛采用的MCS51和PIC列單片機），需通過軟件模擬SPI協(xié)議以便和TLC1543接口。TLC1543芯片的三個輸入端和一個輸出端與51 系列單片機的I/O口可直接連接，具體連接方式可參見表22。軟件設計中，應注意區(qū)分TLC1543的11個模擬輸入通道和3個內(nèi)部測試電壓地址（后3個地址只用來測試你寫的地址是不是正確的，真正使用時不用后三個地址）。附表為模擬通道和內(nèi)部電壓測試地址。程序軟件編寫應注意TLC1543通道地址必須為寫入字節(jié)的高四位，而CPU讀入的數(shù)據(jù)是芯片上次A/D轉換完成的數(shù)據(jù)。在本文后的程序中對此有詳細的說明[10]。1543模擬量輸入地址表如表22所示。表2—2 1543模擬量輸入地址表模擬輸入通道選擇輸入寄存器地址（2進制）A00000A10001A20010A30011A40100A50101A60110A70111A81000A91001A101010內(nèi)部測試電壓選擇輸入地址輸出結果（16進制）（Vref++Vref）/21011200Vref+1100000Vref11013ff注：Vref+為加到TLC1543 REF+端的電壓，Vref是加到REF端的電壓 TLC1543芯片的應用（1）PC機通信接口電路 MAX232 (IC3)為標準RS232接口轉換芯片，主要完成TTL至RS232電平的轉換，為單片機和PC機通信提供通道。在整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，PC機除了處理各種采樣數(shù)據(jù)外，還負責對前臺單片機系統(tǒng)進行管理，如故障診斷，參數(shù)設置等等。參數(shù)設置的其中一項為系統(tǒng)通信速率設置，管理人員可通過PC機任意設置單片機和PC機的通信速率，其設置參數(shù)保存在X25045的E2PROM存儲單元中，在下次設置之前，該參數(shù)不會被更改。本例為單個采集系統(tǒng)的應用實例，實際應用中往往存在多系統(tǒng)并存的情況，這時可將MAX232 更換為MAX485 接口芯片，采用485總線標準，通過一臺PC 機可在幾千米范圍內(nèi)管理數(shù)十臺前端機。（2）極性轉換電路 鑒于目前國內(nèi)采用的通信電源均為負電壓，而TLC1543模擬通道輸入只能為正電壓，因此48V 直流電壓在送到A/D轉換器前除了要分壓外，還需將負電壓轉換為正電壓。圖4 為一個簡單的極性轉換電路，僅增加兩個電阻便可完成負電壓到正電壓的轉換，省去了復雜的極性轉換芯片。當輸入電壓為0V時，TLC1543 ；當輸入電壓為5V時，A0端電壓為0V。（3）TLC1543與89C51接口程序 TLC1543與89C51接口程序應完全依照TLC1543的工作時序編寫，主要CONVETER 子程序組成。由于轉換完成的數(shù)據(jù)為10位，軟件編寫時將數(shù)據(jù)的高位字節(jié)存放在2EH單元中，低位字節(jié)存放在2FH單元中。其中RR3寄存器分別存放TLC1543的通道地址和數(shù)量；RR2寄存器存放A/D轉換結果。 電源變壓器原理介紹~220V~20V圖2—9 20V變壓器變壓器是利用電磁感應原理，從一個電路向另一個電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器，是電能傳遞或作為信號傳輸?shù)闹匾?