【文章內(nèi)容簡介】 8090100110120130140 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809實現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換的基本方法有幾十種，常用的有計數(shù)法、逐次逼近法、雙斜積河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計分法和并行轉(zhuǎn)換法。由于逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換具有速度快，分辨率高的優(yōu)點，而且采用這種方法的 ADC 芯片成本較低，因此在計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。 本設(shè)計中采用的就是逐次逼近式的 ADC0809。1) 主要技術(shù)指標(biāo)和特性(1) 分辨率： 8 位。(2) 總的不可調(diào)誤差： ADC0808 為177。1/2LSB ，ADC 0809 為177。1LSB。(3) 轉(zhuǎn)換時間：取決于芯片時鐘頻率，如 CLK=500kHz 時，T CONV=128μs。(4) 單一電源： +5V。(5) 模擬輸入電壓范圍： 單極性 0～5V；雙極性177。5V ，177。10V( 需外加一定電路)。(6) 具有可控三態(tài)輸出緩存器。(7) 啟動轉(zhuǎn)換控制為脈沖式 (正脈沖)，上升沿使所有內(nèi)部寄存器清零，下降沿使 A/D 轉(zhuǎn)換開始。(8) 使用時不需進(jìn)行零點和滿刻度調(diào)節(jié)。2) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳ADC0808/0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳分別如圖 和圖 所示。內(nèi)部各部分的作用和工作原理在內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中已一目了然，在此就不再贅述，下面僅對各引腳定義分述如下：圖 ADC0808/0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖(1) IN0～I(xiàn)N 7——8 路模擬輸入，通過 3 根地址譯碼線 ADDA、ADD B、ADD C來選通一路。(2) D7～D 0——A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端，為三態(tài)可控輸出，故可直接和微處理器數(shù)據(jù)線連接。8 位排列順序是 D7 為最高位， D0 為最低位。(3) ADDA、ADD B、ADD C——模擬通道選擇地址信號，ADD A 為低位，河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計ADDC 為高位。地址信號與選中通道對應(yīng)關(guān)系如表 所示。(4) VR(+)、V R()——正、負(fù)參考電壓輸入端，用于提供片內(nèi) DAC 電阻網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)電壓。在單極性輸入時，V R(+)=5V，V R()=0V；雙極性輸入時，V R(+)、VR()分別接正、負(fù)極性的參考電壓。 表 地址信號與選中通道的關(guān)系圖 ADC0808/0809 外部引腳圖 (5) ALE——地址鎖存允許信號，高電平有效。當(dāng)此信號有效時，A 、B 、C三位地址信號被鎖存，譯碼選通對應(yīng)模擬通道。在使用時，該信號常和 START信號連在一起，以便同時鎖存通道地址和啟動 A/D 轉(zhuǎn)換。(6) START——A/D 轉(zhuǎn)換啟動信號，正脈沖有效。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿開始 A/D 轉(zhuǎn)換。如正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時又接到新的啟動脈沖，則原來的轉(zhuǎn)換進(jìn)程被中止，重新從頭開始轉(zhuǎn)換。(7) EOC——轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，高電平有效。該信號在 A/D 轉(zhuǎn)換過程中為低電平，其余時間為高電平。該信號可作為被 CPU 查詢的狀態(tài)信號，也可作為對CPU 的中斷請求信號。在需要對某個模擬量不斷采樣、轉(zhuǎn)換的情況下，EOC 也可作為啟動信號反饋接到 START 端，但在剛加電時需由外電路第一次啟動。(8) OE——輸出允許信號，高電平有效。當(dāng)微處理器送出該信號時，ADC0808/0809 的輸出三態(tài)門被打開，使轉(zhuǎn)換結(jié)果通過數(shù)據(jù)總線被讀走。在中斷工作方式下，該信號往往是 CPU 發(fā)出的中斷請求響應(yīng)信號。3) 工作時序地 址ADDC ADDB ADDA選中通道000011110011001101010101IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計ADC 0808/0809 的工作時序如圖 所示。當(dāng)通道選擇地址有效時，ALE 信號一出現(xiàn)，地址便馬上被鎖存，這時轉(zhuǎn)換啟動信號緊隨 ALE 之后(或與 ALE 同時)出現(xiàn)。START 的上升沿將逐次逼近寄存器 SAR 復(fù)位，在該上升沿之后的 2μs加 8個時鐘周期內(nèi)( 不定) ，EOC 信號將變低電平，以指示轉(zhuǎn)換操作正在進(jìn)行中，直到轉(zhuǎn)換完成后 EOC 再變高電平。微處理器收到變?yōu)楦唠娖降?EOC 信號后，便立即送出 OE 信號，打開三態(tài)門，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。圖 ADC 0808/0809 工作時序模擬輸入通道的選擇可以相對于轉(zhuǎn)換開始操作獨立地進(jìn)行(當(dāng)然，不能在轉(zhuǎn)換過程中進(jìn)行)，然而通常是把通道選擇和啟動轉(zhuǎn)換結(jié)合起來完成(因為ADC0808/0809 的時間特性允許這樣做)。這樣可以用一條寫指令既選擇模擬通道又啟動轉(zhuǎn)換。在與微機接口時，輸入通道的選擇可有兩種方法，一種是通過地址總線選擇，一種是通過數(shù)據(jù)總線選擇。如用 EOC 信號去產(chǎn)生中斷請求，要特別注意 EOC 的變低相對于啟動信號有2μs+8個時鐘周期的延遲，要設(shè)法使它不致產(chǎn)生虛假的中斷請求。為此，最好利用 EOC 上升沿產(chǎn)生中斷請求，而不是靠高電平產(chǎn)生中斷請求。 STC89C52STC89C52 采用 40 引腳的雙列直插式封裝(DIP)形式，內(nèi)部由 CPU，8KB 的ROM，512B 的 RAM，3 個 16 位的定時/計數(shù)器 T0、2，4 個 8 位的 I/O 端口和一個全雙工串行通信口等部分組成。STC89C52 單片機具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠性高，低功耗等特點。特別是內(nèi)部集成了 8KB 的 FLASH 程序存儲器，使單片機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡單，也使其得到了廣泛的應(yīng)用。同時，它還具有高級河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計語言編程的特點，指令豐富，軟件開發(fā)簡單。 STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k 字節(jié) Flash，512 字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置 4KB EEPROM，MAX810 復(fù)位電路，三個 16 位定時器/ 計數(shù)器，一個 6 向量2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許 RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35MHz。綜上所述 STC89C52 單片機是一款性價比很高的單片機芯片，特別適合于儀器儀表的應(yīng)用。所以本課題主要基于 STC89C52 單片機，設(shè)計一個多路傳感器數(shù)據(jù)的測量與顯示儀表。管腳圖如 所示。圖 STC89C52RC 引腳圖STC89C52RC 引腳功能說明：VCC(40 引腳)：電源電壓VSS(20 引腳 )：接地P0 端口(～ ，39～32 引腳)：P0 口是一個漏極開路的 8 位雙向 I/O 口。作為輸出端口，每個引腳能驅(qū)動 8 個 TTL 負(fù)載，對端口 P0 寫入“1”時，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0 口也可以提供低 8 位地址和 8河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時，P0 口內(nèi)部上拉電阻有效。在 Flash ROM 編程時，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。P1 端口(～ ，1～8 引腳)：P1 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向I/O 口。 P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動(吸收或者輸出電流方式 )4 個 TTL 輸入。對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1 口作輸入口使用時，因為有內(nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流。此外， 和 還可以作為定時器 /計數(shù)器 2 的外部技術(shù)輸入() 和定時器/計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入()，在對 Flash ROM 編程和程序校驗時，P1 接收低 8 位地址 ,具體參見表 。表 和 引腳復(fù)用功能引腳號 功能特性 T2 (定時器 /計數(shù)器 2 外部計數(shù)輸入)，時鐘輸出 T2EX (定時器/計數(shù)器 2 捕獲/重裝觸發(fā)和方向控制)P2 端口(～ ，21～28 引腳)：P2 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向I/O 端口。 P2 的輸出緩沖器可以驅(qū)動(吸收或輸出電流方式 )4 個 TTL 輸入。對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。P2 作為輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器和 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(如執(zhí)行“MOVX @DPTR”指令 )時，P2 送出高 8 位地址。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(如執(zhí)行“MOVX @R1”指令)時， P2 口引腳上的內(nèi)容(就是專用寄存器(SFR)區(qū)中的 P2 寄存器的內(nèi)容)，在整個訪問期間不會改變。在對 Flash ROM 編程和程序校驗期間，P2 也接收高位地址和一些控制信號。P3 端口(～ ，10～17 引腳)：P3 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向I/O 端口。 P3 的輸出緩沖器可驅(qū)動(吸收或輸出電流方式 )4 個 TTL 輸入。對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3 做輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流。在對 Flash ROM 編程或程序校驗時，P3 還接收一些控制信號。P3 口除作為一般 I/O 口外，還有其他一些復(fù)用功能，如表 示：表 P3 口引腳復(fù)用功能河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計引腳號 復(fù)用功能 RXD(串行輸入口) TXD(串行輸出口) (外部中斷 0)INT0 (外部中斷 1)1 T0(定時器 0 的外部輸入 ) T1(定時器 1 的外部輸入 ) (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)WR (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)DRST(9 引腳)：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個機器周期以上高電平時為有效，用來完成單片機單片機的復(fù)位初始化操作?？撮T狗計時完成后，RST 引腳輸出 96個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。(30 引腳)：地址鎖存控制信號 (ALE)是訪問外部程序存儲器時，PROGALE/鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 Flash 編程時，此引腳( )也用作編程輸入脈PROG沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE 脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “1”，ALE 操作將無效。這一位置“1”，ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOV 指令時有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標(biāo)志位 (地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位) 的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。(29 引腳 )：外部程序存儲器選通信號( )是外部程序存儲器選通信PSENPSEN號。當(dāng) AT89C51RC 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， 在每個機器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， 將不被激活。(31 引腳) ：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到/VAFFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， 必須接 GND。注意加密方式 1 時，EA將內(nèi)部鎖定位 RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， 應(yīng)該接 VCC。在 FlashE E編程期間， 接收 12 伏 VPP 電壓。XTAL1(19 引腳)：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2(18 引腳)：振蕩器反相放大器的輸入端。 LCD1602河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計1602 是 2 行16 個字符的字符型 LCD 顯示器，它由 32 個字符點陣塊組成，每個字符點陣塊由 57 或 510 個點陣組成，可以顯示 ASCII 碼表中的所有可視的字符。它內(nèi)置了字符產(chǎn)生器 ROM (Character Generator ROM,CGROM)、字符產(chǎn)生器 RAM (CharacterGenerator RAM,CGRAM)和顯示數(shù)據(jù) RAM(Data Display RAM, DDRAM)。CGROM 中內(nèi)置了 192 個常用字符的字模， CGRAM 包含 8 個字節(jié)的RAM，可存放用戶自定義的字符，DDRAM 就是用來寄存顯示的字符代碼。1) 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量：162 個字符芯片工作電壓：— 工作電流：()模塊最佳工作電壓：字符尺寸：(WH)mm2)