【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 D轉(zhuǎn)換即模數(shù)轉(zhuǎn)換（Analog to Digital Conversion），輸入模擬量（比如電壓信號(hào)），輸出一個(gè)與模擬量相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量（常為二進(jìn)制形式）。例如參考電壓VREF為5V，采用8位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器時(shí)，當(dāng)輸入電壓為0V時(shí)，輸出的數(shù)字量為0000 0000，當(dāng)輸入的電壓為5V時(shí)，輸出的數(shù)字量為1111 1111。當(dāng)輸入的電壓從從0V到5V變化時(shí)，輸出的數(shù)字量從0000 0000到1111 1111變化。這樣每個(gè)輸入電壓值對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出數(shù)字量，即實(shí)現(xiàn)了模數(shù)轉(zhuǎn)換。二、分辨率概念：分辨率是指使輸出數(shù)字量變化1時(shí)的輸入模擬量，也就是使輸出數(shù)字量變化一個(gè)相鄰數(shù)碼所需輸入模擬量的變化值。分辨率與A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有確定的關(guān)系，可以表示成FS / 2 n 。FS表示滿量程輸入值，n為A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。例如，對(duì)于5V的滿量程，采用4位的ADC時(shí)，分辨率為5V/16= (，輸出的數(shù)字量增加1)；采用8位的ADC時(shí)，分辨率為5V/256＝（，則輸出的數(shù)字量增加1）；當(dāng)采用12位的ADC時(shí)，分辨率則為5V/4096＝（ ，則輸出的數(shù)字量增加1）。顯然，位數(shù)越多,分辨率就越高。圖24 ADC0804引腳圖三、ADC0804引腳功能: CS：芯片片選信號(hào)，低電平有效。即=0時(shí),該芯片才能正常工作，高電平時(shí)芯片不工作。在外接多個(gè)ADC0804芯片時(shí)，該信號(hào)可以作為選擇地址使用，通過(guò)不同的地址信號(hào)使能不同的ADC0804芯片，從而可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)ADC通道的分時(shí)復(fù)用。RD：?jiǎn)?dòng)ADC0804進(jìn)行ADC采樣，該信號(hào)低電平有效，即信號(hào)由低電平變成高電平時(shí)，觸發(fā)一次ADC轉(zhuǎn)換。WR：低電平有效，即=0時(shí)，DAC0804把轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)加載到DB口，可以通過(guò)數(shù)據(jù)端口DB0～DB7讀出本次的采樣結(jié)果。VIN（+）和VIN（）：模擬電壓輸入端，單邊輸入時(shí)模擬電壓輸入接VIN（+）端，VIN（）端接地。雙邊輸入時(shí)VIN（+）、VIN（）分別接模擬電壓信號(hào)的正端和負(fù)端。當(dāng)輸入的模擬電壓信號(hào)存在“零點(diǎn)漂移電壓”時(shí)，可在VIN（）接一等值的零點(diǎn)補(bǔ)償電壓，變換時(shí)將自動(dòng)從VIN（+）中減去這一電壓。VREF/2：參考電壓接入引腳，該引腳可外接電壓也可懸空，若外接電壓，則ADC的參考電壓為該外界電壓的兩倍，如不外接，則VREF與Vcc共用電源電壓，此時(shí)ADC的參考電壓即為電源電壓Vcc的值。CLK IN和CLK R：外接RC振蕩電路產(chǎn)生模數(shù)轉(zhuǎn)換器所需的時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘頻率CLK = 1/，一般要求頻率范圍100KHz～1460KHz。AGND和DGND：分別接模擬地和數(shù)字地。INTR：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)，低電平有效，當(dāng)一次A/D轉(zhuǎn)換完成后，將引起=0，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，該引腳應(yīng)與微處理器的外部中斷輸入引腳相連（如51單片機(jī)的，腳），當(dāng)產(chǎn)生信號(hào)有效時(shí)，還需等待=0才能正確讀出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，若ADC0804單獨(dú)使用，則可以將引腳懸空。DB0~DB7：輸出A/D轉(zhuǎn)換后的8位二進(jìn)制結(jié)果。補(bǔ)充說(shuō)明：ADC0804片內(nèi)有時(shí)鐘電路，只要在外部“CLK IN（引腳4）”和“CLKR（引腳19）”兩端外接一對(duì)電阻電容即可產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換所要求的時(shí)鐘，其振蕩頻率為fCLK≈1/。其典型應(yīng)用參數(shù)為：R=10KΩ，C=150PF，fCLK≈640KHz，轉(zhuǎn)換速度為100μｓ。若采用外部時(shí)鐘，則外部fCLK可從CLK IN 端送入，此時(shí)不接R、C。允許的時(shí)鐘頻率范圍為100KHz～1460KHz。四、ADC0804工作過(guò)程如圖25所示，ADC0804的工作時(shí)序圖(Timing Diagrams)：圖25給出的其實(shí)就是使ADC0804正確工作的軟件編程模型。由圖可見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)一次ADC轉(zhuǎn)換主要包含下面三個(gè)過(guò)程：：由圖25中的上部“FIGURE 10A”可知，在信號(hào)為低電平的情況下，將引腳先由高電平變成低電平，經(jīng)過(guò)至少tW(WR)I 延時(shí)后，再將引腳拉成高電平，即啟動(dòng)了一次AD轉(zhuǎn)換。注：ADC0804使用手冊(cè)中給出了要正常啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換的低電平保持時(shí)間tW(WR)I的最小值為100ns,即拉低后延時(shí)大于100ns即可以，具體做法可通過(guò)插入NOP指令或者調(diào)用delay()延時(shí)函數(shù)實(shí)現(xiàn)，不用太精確，只要估計(jì)插入的延時(shí)大于100ns即可。2．延時(shí)等待轉(zhuǎn)換結(jié)束：依然由圖25中的上部“FIGURE 10A”可知，由拉低信號(hào)啟動(dòng)AD采樣后，經(jīng)過(guò)1到8個(gè)Tclk+INTERNAL Tc延時(shí)后，AD轉(zhuǎn)換結(jié)束，因此，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換后必須加入一個(gè)延時(shí)以等待AD采樣結(jié)束。注：手冊(cè)中給出了內(nèi)部轉(zhuǎn)換時(shí)間“INTERNAL Tc”的時(shí)間范圍為62～73個(gè)始終周期，因此延時(shí)等待時(shí)間應(yīng)該至少為8+73=81個(gè)時(shí)鐘周期。比如，若R為150K, C為150pF，則時(shí)鐘頻率為Fclk=1/=606KHz,因此時(shí)鐘周期約為Tclk=1/Fclk=。所以該步驟至少應(yīng)延時(shí)81*Tclk=. 具體做法可通過(guò)插入NOP指令或者調(diào)用delay()延時(shí)函數(shù)實(shí)現(xiàn)，不用太精確。：由圖25的下部“FIGURE 10B”可知，采樣轉(zhuǎn)換完畢后，在信號(hào)為低的前提下，將腳由高電平拉成低電平后，經(jīng)過(guò)tACC的延時(shí)即可從DB腳讀出有效的采樣結(jié)果。注：手冊(cè)中給出了tACC的典型值和最大值分別為135ns和200ns，因此將引腳拉低后，等待大于200ns后即可從DB讀出有效的轉(zhuǎn)換結(jié)果。具體做法可通過(guò)插入NOP指令或者調(diào)用delay()延時(shí)函數(shù)實(shí)現(xiàn)，不用太精確，只要估計(jì)插入的延時(shí)大于200ns即可。對(duì)采樣值進(jìn)行運(yùn)算變換，換算出實(shí)際的滑動(dòng)變阻器輸入電壓值。對(duì)于任何一個(gè)A/D采樣器而言，其轉(zhuǎn)換公式如下：其中:Vout:輸入ADC的模擬電壓值。Dsample：ADC轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制值。本試驗(yàn)的ADC0804為八位。Dmax：ADC能夠表示的刻度總數(shù)。ADC0804為八位ADC,因此Vref：ADC參考電壓值，本試驗(yàn)ADC0804的Vref被設(shè)置為5V因此，對(duì)于本試驗(yàn)，轉(zhuǎn)換公式為圖25：ADC0804手冊(cè)給出的ADC轉(zhuǎn)換時(shí)序圖五、 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)圖26 ADC0804外圍電路圖第五節(jié) 放大模塊一、Lm324簡(jiǎn)介L(zhǎng)M324系列器件帶有差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運(yùn)算放大器可用圖27所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi（）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。這個(gè)是最常用的運(yùn)算放大器1，2，3腳是一組5，6,7腳是一組，8，9，10腳是一組，12，13,14腳是一組，剩下的兩個(gè)腳是電源，1，7,8,14是各組放大器的輸出腳，其它的就是輸入腳。圖27 LM324引腳圖LM324系列由四個(gè)獨(dú)立的，高增益，內(nèi)部頻率補(bǔ)償運(yùn)算放大器，其中專為從單電源供電的電壓范圍經(jīng)營(yíng)。從分裂電源的操作也有可能和低電源電流消耗是獨(dú)立的電源電壓的幅度。應(yīng)用領(lǐng)域包括傳感器放大器，直流增益模塊和所有傳統(tǒng)的運(yùn)算放大器現(xiàn)在可以更容易地在單電源系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的電路。例如，可直接操作的LM324系列，這是用來(lái)在數(shù)字系統(tǒng)中，輕松地將提供所需的接口電路，而無(wú)需額外的177。15V電源標(biāo)準(zhǔn)的5V電源電壓。二、Lm324放大電路設(shè)計(jì)ADC0804的分辨率度是5/255=?！?，溫度增加1℃時(shí)ADC至少要增加1。pt100溫度在50℃~110℃輸出電壓變化范圍要大于5*160/255=。~5v之間。所以設(shè)計(jì)放大25倍。用LM324設(shè)計(jì)放大25倍電路。圖28 LM324 25倍放大電路圖在圖28中RR7是比例電阻。3是輸入端1是輸出端U=U0（1+R7/R6），放大倍數(shù)A=U/U0=25。第六節(jié) 數(shù)碼管顯示模塊LED（Light Emitting Diode）數(shù)碼管是由發(fā)光二極管構(gòu)成的。一、LED顯示原理常見(jiàn)的LED數(shù)碼管為“8”字型的，共計(jì)8段。每一段對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管。有共陽(yáng)極和共陰極兩種，如圖29所示。共陰極發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常公共陰極接地。當(dāng)陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光。同樣，共陽(yáng)極發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起，公共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光，顯示相應(yīng)的段。 圖29 8段LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及外形LED數(shù)碼管中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管（在圖中以dp表示），用于顯示小數(shù)點(diǎn)。通過(guò)七個(gè)發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示各種數(shù)字。為了使數(shù)碼管顯示不同的符號(hào)或數(shù)字，實(shí)際上是確定哪些段發(fā)光、哪些段不發(fā)光，就要為L(zhǎng)ED數(shù)碼管提供段碼（字型碼）。LED數(shù)碼管共計(jì)8段。正好是一個(gè)字節(jié)。習(xí)慣上是以“a”段對(duì)應(yīng)段碼字節(jié)的最低位。各段與字節(jié)中各位對(duì)應(yīng)關(guān)系如表23所示。表23 斷碼與字節(jié)中各位對(duì)應(yīng)關(guān)系代碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpgfEdcba按照上述格式，顯示各種字符的8段LED數(shù)碼管的段碼如表33所示表24 8段LED段碼顯示字符段符號(hào)（共陰極時(shí)）十六進(jìn)制代碼DpgfedCba共陰極共陽(yáng)極0001111113FHC0H10000011006HF9H2010110115BHA4H3010011114FHB0H40110011066H99H5011011016DH92H6011111017DH82H70000011107HF8H8011111117FH80H9011011116FH90H熄滅0000000000HFFH二、LED顯示器的顯示方式圖210所示為顯示N位字符的LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)原理圖。N根位選線和8N條段碼線。段碼線控制顯示字型，而位選線控制顯示位LED數(shù)碼管的亮或暗。圖210 4位LED顯示器的構(gòu)成1．LED靜態(tài)顯示方式無(wú)論多少位LED數(shù)碼管，同時(shí)處于顯示狀態(tài)。靜態(tài)顯示方式，各位的共陰極（或共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或接+5V）；每位的段碼線（a～dp）分別與一個(gè)8位的I/O口鎖存器輸出相連。如果送往各個(gè)LED數(shù)碼管所顯示字符的段碼一經(jīng)確定，則相應(yīng)I/O口鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變，直到送入另一個(gè)字符的段碼為止。因此，靜態(tài)顯示方式的顯示無(wú)閃爍，亮度都較高，軟件控制比較容易。靜態(tài)顯示器電路，各位可獨(dú)立顯示，靜態(tài)顯示方式接口編程容易，但是占用口線較多。如果要顯示4位，則要占用4個(gè)8位I/O口。因此在顯示位數(shù)較多的情況下，由于這種方式占用的I/O口太多。所以在實(shí)際應(yīng)用中，一般不采用靜態(tài)顯示方式，而是采用動(dòng)態(tài)顯示方式。2．LED動(dòng)態(tài)顯示方式無(wú)論在任何時(shí)刻只有一個(gè)LED數(shù)碼管處于顯示狀態(tài)，即單片機(jī)采用“掃描”方式控制各個(gè)數(shù)碼管輪流顯示。在多位LED顯示時(shí)，為簡(jiǎn)化硬件電路，通常將所有顯示位的段碼線的相應(yīng)段并聯(lián)在一起（可以減少段碼線），由一個(gè)8位I/O口控制，而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的I/O線控制，形成各位的分時(shí)選通。圖211所示為一個(gè)4位8段LED動(dòng)態(tài)顯示電路。其中段碼線占用一個(gè)8位I/O口，而位選線占用一個(gè)I/O口的4根引腳。采用動(dòng)態(tài)“掃描”顯示方式。即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其它各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的段碼。? 例如，在共陰極方式時(shí)，段碼為“0X00”，則當(dāng)W0＝0，最左一位亮，W1＝1時(shí)，第二位亮，…….? 雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)，但在某一時(shí)刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，由于余輝和人眼的“視覺(jué)暫留”作用，只要每位顯示間隔足夠短，則可以感覺(jué)到“多位同時(shí)亮”，達(dá)到同時(shí)顯示的效果。? LED不同位顯示的時(shí)間間隔（掃描間隔）應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。如果要顯示位數(shù)較多，則將占大量的單片機(jī)時(shí)間，因此動(dòng)態(tài)顯示的實(shí)質(zhì)是以犧牲單片機(jī)時(shí)間來(lái)?yè)Q取I/O端口的減少。? 動(dòng)態(tài)掃描方式的各位數(shù)碼管逐個(gè)輪流顯示，當(dāng)掃描頻率較高的時(shí)，其顯示效果較好。這種方式功耗小，硬件資源要求少，所以應(yīng)用較多。? 動(dòng)態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡(jiǎn)單，LED越多，優(yōu)勢(shì)越明顯。缺點(diǎn)是顯示亮度不如靜態(tài)顯示的亮度高。如果“掃描”速率較低，會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。圖211 4位8段LED動(dòng)態(tài)顯示電路為了接線方便節(jié)省硬件資源我選用用動(dòng)態(tài)顯示方式顯示。第三章 程序設(shè)計(jì)第一節(jié) 程序流程圖軟件設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言編程，運(yùn)用模塊化程序設(shè)計(jì)思想，對(duì)不同功能模塊的程序進(jìn)行分別編程，以便移植或調(diào)用，這樣使軟件層次結(jié)構(gòu)清晰，有利于軟件的調(diào)試修改。根據(jù)設(shè)計(jì)方案畫(huà)出程序流程圖調(diào)用數(shù)據(jù)處理子程序調(diào)用AD轉(zhuǎn)換子程序中獲得的A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)圖41主程序流程圖開(kāi)始調(diào)用初始化子程序，定時(shí)器T0賦初值，開(kāi)中斷調(diào)用顯示子程序第二節(jié) 程序設(shè)計(jì)根據(jù)大體程序設(shè)計(jì)思路，將程序設(shè)計(jì)具體如下：一、函數(shù)聲明和管腳定義第四章 Proteus仿真第一節(jié) 用Proteus 設(shè)計(jì)仿真電路圖表41所用元件清單元件名稱型號(hào)Proteus 的關(guān)鍵字單片機(jī)AT89C51AT89C51恒流源恒流源CSOURCE熱敏電阻PT100