【文章內(nèi)容簡介】 C0832與單片機的接口應為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS，CLK．DO，DI。但由于DO 端與DI端在通信時沒有同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設計時可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。如圖3所示當ADC0832未工作時其CS輸入端應為高電平，此時芯片禁用．CLK，DO和DI的電平可任意。當需要進行A／D轉換時，需先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉換完全結束。此時芯片開始轉換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端CLK輸入時鐘脈沖，DO，DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1個時鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號。 ADC0832的時序圖 按鍵按鍵在單片機系統(tǒng)中是一個重要的部件。為了輸入數(shù)據(jù)，查詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，都要用到按鍵，按鍵是人工干預計算機的主要手段。在單片機控制系統(tǒng)中廣泛使用的是機械按鍵。按鍵的動作不是立刻就完成的，抖動是表現(xiàn)在輸入電壓的信號上。在理想的狀態(tài)下按鍵引腳電平的變化如下圖（a）曲線，但是在實際中按鍵在按下或放開的瞬間，由于機械觸點存在彈跳現(xiàn)象，結果實際按鍵電壓波形如圖（b）曲線，即機械按鍵在按下和釋放的瞬間存在抖動現(xiàn)象，抖動時間的長短與操作者的時間有關，一般在5～15ms之間而按鍵穩(wěn)定閉合時間長短與操作者按鍵時間有關，從數(shù)百毫秒到數(shù)秒之間，為了保證按鍵由“按下”到“松手”之間僅視為一次輸入或數(shù)據(jù)次輸入，（對于具有重復按鍵功能的按鍵），必須在硬件或軟件上增加去抖動措施，以避免一次按鍵輸入一串數(shù)碼。在本設計中采用軟件去抖動措施，以降低硬件成本。 按鍵按下的輸出電平 顯示模塊～2V，額定電流為10mA，最大電流為40mA。數(shù)碼管及其內(nèi)部結構圖如下所示： 數(shù)碼管及其內(nèi)部結構圖共陰數(shù)碼管數(shù)字編碼，如下表所示：表31 共陰數(shù)碼管數(shù)字編碼顯示數(shù)字共陰極字段碼03FH106H25BH34FH466H56DH67DH707H87FH96FH3 系統(tǒng)硬件電路要完成本設計的任務，系統(tǒng)硬件電路的組成主要有：電源電路、復位電路、晶振電路、電位器模擬輸入電路、A/D模數(shù)轉換電路、按鍵電路、數(shù)碼管驅動顯示電路等。 部分硬件電路簡介 SPI總線協(xié)議及SPI時序圖詳解SPI，是英語Serial Peripheral Interface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設備接口。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片 的管腳，同時為PCB的布局上節(jié)省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用的特性，現(xiàn)在越來越多的芯片集成了這種通信協(xié)議。 SPI是一個環(huán)形總線結構，由ss(cs)、sck、sdi、sdo構成，其時序其實很簡單，主要是在sck的控制下，兩個雙向移位寄存器進行數(shù)據(jù)交換。 上升沿發(fā)送、下降沿接收、高位先發(fā)送。 上升沿到來的時候，sdo上的電平將被發(fā)送到從設備的寄存器中。 下降沿到來的時候，sdi上的電平將被接收到主設備的寄存器中。 假設主機和從機初始化就緒：并且主機的sbuff=0xaa (10101010)，從機的sbuff=0x55 (01010101)，下面將分步對spi的8個時鐘周期的數(shù)據(jù)情況演示一遍(假設上升沿發(fā)送數(shù)據(jù))。 SPI工作模型圖這樣就完成了兩個寄存器8位的交換，上面的01表示上升沿、10表示下降沿，sdi、 sdo相對于主機而言的。根據(jù)以上分析，一個完整的傳送周期是16位，即兩個字節(jié)，因為，首先主機要發(fā)送命令過去，然后從機根據(jù)主機的名準備數(shù)據(jù)，主機在 下一個8位時鐘周期才把數(shù)據(jù)讀回來。 SPI總線是Motorola公司推出的三線同步接口，同步串行3線方式進行通信:一條時鐘線SCK，一條數(shù)據(jù)輸入線MOSI，一條數(shù)據(jù)輸出線MISO。 用于 CPU與各種外圍器件進行全雙工、同步串行通訊。SPI主要特點有:可以同時發(fā)出和接收串行數(shù)據(jù)。可以當作主機或從機工作。提供頻率可編程時鐘。發(fā)送結束 中斷標志。寫沖突保護?？偩€競爭保護等。 SPI總線有四種工作方式(SP0, SP1, SP2, SP3)，其中使用的最為廣泛的是SPI0和SPI3方式。 SPI模塊為了和外設進行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)外設工作要求，其輸出串行同步時鐘極性和相位可以進行配置，時鐘極性(CPOL)對傳輸協(xié)議沒有重大的影響。如果 CPOL=0，串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為低電平；如果CPOL=1，串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為高電平。時鐘相位(CPHA)能夠配置用于選擇兩種不同的傳 輸協(xié)議之一進行數(shù)據(jù)傳輸。如果CPHA=0，在串行同步時鐘的第一個跳變沿(上升或下降)數(shù)據(jù)被采樣；如果CPHA=1，在串行同步時鐘的第二個跳變沿(上升或下降)數(shù)據(jù)被采樣。 SPI主模塊和與之通信的外設音時鐘相位和極性應該一致。 ADC0832模數(shù)轉換(1)對芯片的性能要有深刻體會，特別是芯片工作頻率為250 kHz，轉換時間為32 us；要在編寫程序時特別注意，需要編寫程者了解每句指令的執(zhí)行時間， 嚴格控制CLK的時序，即控制CLK 的時序為4s，整個轉換時間控制在32 s。(2)DI／DO信號輸入／輸出時，數(shù)據(jù)是串行輸入／輸出的，先是輸入地址參數(shù)，后面輸出的才是轉換數(shù)據(jù)。而地址參數(shù)是01，1O，11時芯片都能正常輸出數(shù)據(jù)，當?shù)刂穮?shù)為O0無法判斷是地址還是數(shù)據(jù)時，就應考慮將輸出信號置于高電平狀態(tài)下，芯片才不會鉗位在低電平而不能正常轉換。(3)測量高速串行數(shù)據(jù)，需要高頻率或能測試串行數(shù)據(jù)的示波器，如果示波器頻率不高也是無法調試的。(4)在雙通道模式輸入時，如果IN一的電壓大于IN+的電壓則轉換后的數(shù)據(jù)結果也不為00H。 芯片與單片機的接線 復位電路單片機復位電路時系統(tǒng)中必不可少的，本設計采用手動復位。這種復位電路的工作原理是：通電時，電容兩端相當于是短路，于是RST引腳上為高電平，復位按鈕松開后，電源通過電阻對電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，單片機完成復位工作。 復位電路 晶振電路晶振在單片機系統(tǒng)中作用非常大，它結合單片機內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機所需的時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機運行速度就越快，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率。晶振用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。本設計采用的電容CC6為30pF，晶振是12MHz。工作原理：單片機晶振電路即分頻器的原始工作振蕩頻率，由石英晶體多諧振蕩器的諧振頻率來產(chǎn)生，晶振其實是一個頻率產(chǎn)生器，他主要把傳進去的電壓轉化為頻率信號。提供給分頻率一個基準的振蕩頻率，它是一個多諧振蕩器的正回饋環(huán)電路，也就是說它把輸入作為輸出，把輸出作為輸入的回饋頻率，象這樣一個永無休止的循環(huán)自激過程。晶振電路如下圖所示： 晶振電路 數(shù)碼管驅動顯示電路本設計采用共陰數(shù)碼管顯示，其公共端經(jīng)三極管接地，同時三極管連接單片機P1口做為位顯示信號選擇，P0口為段選控制。 系統(tǒng)電路總原理圖完成各個模塊后就要完成整個系統(tǒng)的接線，為了提高系統(tǒng)的抗干擾性，在各個集成元件上分別加一個瓷片電容。綜上所述，把各個電路模塊結合在一起就完成了設計原理圖的設計，如附錄所示。 PCB板的制作在檢查過系統(tǒng)原理圖沒有錯誤的情況下，由原理圖生成PCB圖，按照信號流合理的布局元件，并設置元件間距約束為10mil；設置PCB布線規(guī)則：設置全板的安全間距為10mil；地線GND為40mil，新建規(guī)則VCC為30mil，其他other為15mil。優(yōu)先級設定：VCC的優(yōu)先級最高，GND其次，最后是其