【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的模擬輸入量的實(shí)際值與理論值之間的差值。A/D轉(zhuǎn)換電路中與每一個(gè)數(shù)字量對(duì)應(yīng)的模擬輸入量并非是單一的數(shù)值，而是一個(gè)范圍。目前，常用的A/D轉(zhuǎn)換器的精度為1/4～2LSB。 逐次逼近式A/D原理及AD574芯片1. 逐次逼近式A/D原理概述N位的逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器（圖36），由N位寄存器、N位D/A轉(zhuǎn)換器、比較器、邏輯控制電路、輸出緩沖器等五部分組成。圖36 逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)工作原理：?jiǎn)?dòng)信號(hào)作用后，時(shí)鐘信號(hào)先通過(guò)邏輯控制電路使N位寄存器的最高位DN1為1，以下各位為0，這個(gè)二進(jìn)制代碼經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓U0（此時(shí)為全量程電壓的一半）送到比較器與輸入模擬電壓UX比較。若UXU0，則保留這一位；若UXU0，則DN1 位置0。DN1位比較完畢后，再對(duì)下一位即DN2位進(jìn)行比較，控制電路使寄存器DN2為1，其以下各位仍為0，然后再與上一次DN1結(jié)果一起經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換后再次送到比較器與UX相比較。如此一位一位地比較下去，直至最后一位D0比較完畢為止。最后，發(fā)出EOC信號(hào)表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。這樣經(jīng)過(guò)N次比較后，N位寄存器保留的狀態(tài)就是轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量數(shù)據(jù)。目前，逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器大都做成單片集成電路的形式，使用時(shí)只需發(fā)出A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，然后在EOC端查知A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程結(jié)束后，取出數(shù)據(jù)即可。這類(lèi)芯片有ADC080ADC12ADC757AD57TLC54MAX1241等是應(yīng)用得最多的A/D轉(zhuǎn)換器類(lèi)型。2. AD574芯片使用AD574是AD公司生產(chǎn)的12位逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換芯片。AD574系列包括AD57AD674和AD1674等型號(hào)的芯片。AD574的轉(zhuǎn)換時(shí)間為15~35 ms。片內(nèi)有數(shù)據(jù)輸出鎖存器，并有三態(tài)輸出的控制邏輯。其運(yùn)行方式靈活，可進(jìn)行以12位轉(zhuǎn)換，也可作8位轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換結(jié)果可直接以12位輸出，也可先輸出高8位，后輸出低4位?？芍苯优c8位和16位的CPU接口。輸入可設(shè)置成單極性，也可設(shè)置成雙極性。片內(nèi)有時(shí)鐘電路，無(wú)需加外部時(shí)鐘。AD574適用于對(duì)精度和速度要求較高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。(a) 單極性輸入；(b) 雙極性輸入圖37 AD574單極性與雙極性輸入時(shí)的連接方法AD574采用雙列直插式28引腳,圖38給出了AD574的雙列直插式28引腳封裝引腳圖，圖39 給出了AD574原理與引腳圖各主要引腳的含義如下：(1)CS ：片選信號(hào)，低電平有效。(2)CE：片使能信號(hào)，高電平有效。(3)R/C ：讀/啟動(dòng)信號(hào)，高時(shí)讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，低時(shí)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。(4)12/8 ：輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度控制信號(hào)，高為12位，低為8位。(5)STS：工作狀態(tài)信號(hào)，高為正在轉(zhuǎn)換，低為轉(zhuǎn)換結(jié)束。 (6)A0：有兩種含義：當(dāng)R/C為低時(shí)，A0為高，啟動(dòng)8位A/D轉(zhuǎn)換；A0為低，啟動(dòng)12位A/D轉(zhuǎn)換。(7)當(dāng)R/C為高時(shí)，A0為高，輸出低4位數(shù)據(jù)；A0為低，輸出高8位數(shù)據(jù)(8)上述5個(gè)信號(hào)的組合所對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)見(jiàn)表22所示。(9)STS：工作狀態(tài)信號(hào)，高表示正在轉(zhuǎn)換，低表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。(10)REF IN：基準(zhǔn)輸出線。(11)BIP OFF：?jiǎn)螛O性補(bǔ)償。(12)DB11～DB0：12位數(shù)據(jù)線。(13)10VIN，20VIN：模擬量輸入端。表33 AD574的操作CER/12/A0操作100X012位轉(zhuǎn)換100X18位轉(zhuǎn)換110+5V012位并行輸出101接地0輸出高8位數(shù)據(jù)101接地1輸出低4位數(shù)據(jù)圖39AD57引腳封裝圖38 AD574原理與引腳圖3. 本文設(shè)計(jì)AD574與89C51單片機(jī)的接口電路 根據(jù)AD574各引腳的功能，89C51單片機(jī)與AD574的接口電路可按如圖210所示電路來(lái)安排。~，故可采用寄存器間接尋址方式。其中啟動(dòng)A/D的地址為1FH，讀出低4位數(shù)地址為7FH，讀出高8位數(shù)地址為3FH。 圖310 AD574與89C51單片機(jī)的接口電路圖中310 STS可有三種接法以對(duì)應(yīng)三種控制方式：（1）如STS空著，單片機(jī)只能采取延時(shí)等待方式，在啟動(dòng)轉(zhuǎn)換后，延時(shí)25ms以上時(shí)間，再讀入A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果；（2）如STS接單片機(jī)一條端口線，單片機(jī)就可以用查詢的方法等待STS為低后再讀入A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果；（3） 如STS接單片機(jī)外部中斷線，就可以在引起單片機(jī)中斷后，再讀入A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。 采用延時(shí)等待方式的控制程序清單：MOV R0，1FH ；啟動(dòng)MOVX @R0，AMOV R7，10H ；延時(shí)DJNZ R7，$MOV R1，7FH ；讀低4位MOVX A，@R1MOV R2，A ；存低4位MOV R1，3FH ；讀高8位MOVX A，@R1 MOV R3，A ；存高8位SJMP $ 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)當(dāng)今社會(huì)人們極大的享受著電子設(shè)備帶來(lái)的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個(gè)共同的電路—電源電路。大到超級(jí)計(jì)算機(jī)、小到袖珍計(jì)算器，所有的電子設(shè)備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。由于電子技術(shù)的特性，電子設(shè)備對(duì)電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿足負(fù)載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。提供這種穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源。在本文設(shè)計(jì)中同樣要用到這種直流穩(wěn)壓電源。 單相橋式整流電路電路如圖311（a）所示，圖中Tr為電源變壓器，整流電路要求的交流電壓u=Usin，是要求直流供電的負(fù)載電阻，四只整流二極管D1~ D4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱(chēng)。圖311（b）是它的簡(jiǎn)化畫(huà)法。 圖311（a）單相橋式整流電路 圖311（b）簡(jiǎn)化畫(huà)法在電源電壓u2的正、負(fù)半周內(nèi)(設(shè)a端為正，b端為負(fù)時(shí)是正半周)電流通路分別用圖311（a）中實(shí)線和虛線箭頭表示。負(fù)載上的電壓uo的波形如圖311所示。電流的波形與uo的波形相同。顯然，它們都是單方向的全波脈動(dòng)波形。 橋式整流電路的技術(shù)指標(biāo)圖312 單相橋式整流電路波形圖ωtωtiLuooπ3π4π2πωtooiD1 iD3iD2 iD4D1 D3D2D4D1 D3D2 D4導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通u2整流電路的技術(shù)指標(biāo)包括整流電路的工作性能指標(biāo)和整流二極管的性能指標(biāo)。整流電路的工作性能指標(biāo)有輸出電壓U0和脈動(dòng)系數(shù)S 。二極管的性能指標(biāo)有流過(guò)二極管的平均電流ID和管子所承受的最大反向電壓UDRM。下面來(lái)分析橋式整流電路的技術(shù)指標(biāo)。（1）輸出電壓的平均值U0： (341)直流電流為： （342）（2）脈動(dòng)系數(shù)S圖312中整流輸出電壓波形中包含有若干偶次諧波分量稱(chēng)為紋波，它們疊加在直流分量上。我們把最低次諧波幅值與輸出電壓平均值之比定義為脈動(dòng)系數(shù)。，故需用濾波電路濾除u0中的紋波電壓。（3）流過(guò)二極管的正向平均電壓ID在橋式整流電路中，二極管DD3和 DD4是兩兩輪流導(dǎo)通的，所以流經(jīng)每個(gè)二極管的平均電流為= = (353)（4）二極管承受的最大反向電壓UDRM二極管在截止時(shí)管子承受的最大反向電壓可從圖411(a)看出。在u正半周時(shí)，DD3導(dǎo)通， DD4截止。此時(shí)DD4所承受到的最大反向電壓均為u的最大值，即= (354)同理，在u的負(fù)半周DD3也承受同樣大小的反向電壓。橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓較低，同時(shí)因電源變壓器在正負(fù)半周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到充分的利用，效率較高。因此，這種電路在半導(dǎo)體整流電路中得到了廣泛的應(yīng)用。電路的缺點(diǎn)是二極管用的較多。目前市場(chǎng)上已有許多品種的半橋和全橋整流電路出售，而且價(jià)格便宜，這對(duì)橋式整流電路缺點(diǎn)是一大彌補(bǔ)。 三端固定式集成穩(wěn)壓器三端固定集成穩(wěn)壓器有三個(gè)端子：輸入端Ui、輸出U0和公共端COM。輸入端接整流濾波電路，輸出端接負(fù)載；公共端接輸入、輸出的公共連接點(diǎn)。其內(nèi)部由采樣、基準(zhǔn)、放大、調(diào)整和保護(hù)等電路組成。保護(hù)電路具有過(guò)流、過(guò)熱及短路保護(hù)功能。三端固定集成穩(wěn)壓器有許多品種。常用的是7800/7900系列。7800系列輸出正電壓，其輸出電壓有5V、6V、8V、10V、12V、15V、18V、20V、24V等品種。該系列的輸出電流分5檔，，78 A，78T00是3A，78H00是5A。 7900系列與7800系列所不同的是輸出電壓為負(fù)值。圖313 三端穩(wěn)壓電路的典型應(yīng)用電路CIC2IN(TAB)2OUT3LM7905UIUO+_+_.12C3+_UIUO+_C1IN1OUTLM78052 圖313為三端集成穩(wěn)壓器LM7805和LM7905作為固定輸出電壓的典型應(yīng)用。正常工作時(shí)，輸入、輸出電壓差2～3V。C1為輸入穩(wěn)定電容，其作用是減小紋波、消振、抑制高頻和脈沖干擾，~。C2為輸出穩(wěn)定電容，其作用是改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)， C2一般為1μF。使用三端穩(wěn)壓器時(shí)注意一定要加散熱器，否則是不能工作到額定電流。 穩(wěn)壓電源電路本文設(shè)計(jì)采用穩(wěn)壓電源電路，將220V交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?和，來(lái)滿足設(shè)計(jì)的供電。 圖314 穩(wěn)壓電源電路4 數(shù)碼管LED及可編程接口芯片設(shè)計(jì) LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)與原理 LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)種類(lèi)七段LED顯示器(數(shù)碼管)系發(fā)光器件的一種。常用的LED發(fā)光器件有兩類(lèi)：數(shù)碼管和點(diǎn)陣。數(shù)碼管內(nèi)部由七個(gè)條形發(fā)光二極管和一個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的亮暗組合成字符。常見(jiàn)數(shù)碼管有10根管腳。管腳排列如下圖所示。其中COM為公共端，根據(jù)內(nèi)部發(fā)光二極管的接線形式可分為共陰極和共陽(yáng)極兩種。（a） 外型結(jié)構(gòu)； （b） 共陰極； （c）共陽(yáng)極圖41 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖使用時(shí)，共陰極數(shù)碼管公共端接地，共陽(yáng)極數(shù)碼管公共端接電源。每段發(fā)光二極管需5～10mA的驅(qū)動(dòng)電流才能正常發(fā)光，一般需加限流電阻控制電流的大小。 LED數(shù)碼管的工作原理(1)主要部分是7段LED發(fā)光管(2)各段順時(shí)針排列，分別稱(chēng)為a、b、c、d、e、f、g、 dp （或h,即小數(shù)點(diǎn)，有時(shí)不用）(3)通過(guò)7個(gè)發(fā)光段的不同組合可顯示可顯示0～9十個(gè)數(shù)碼，也可以顯示A～F（實(shí)現(xiàn)16進(jìn)制數(shù)的顯示），還可以顯示個(gè)別特殊字符，如－、P、H 等LED數(shù)碼管的a～g七個(gè)發(fā)光二極管，加正電壓的發(fā)光，加零電壓的不能發(fā)光，不同亮暗的組合就能形成不同的字型，這種組合稱(chēng)為字型碼。共陽(yáng)極和共陰極的字型碼是不同的，如下表41所示。 表41 LED數(shù)碼管字型碼表顯示字符共陰極字符共陽(yáng)極字符03FHC0H106HF9H25BHA4H34FHB0H466H99H56DH92H67DH82H707HF8H87FH80H96FH90HA77H88Hb7CH83HC39HC6Hd5EHA1HE79H86HF71H8EHH76H89HP73H8CH 8155可編程接口芯片設(shè)計(jì)Intel 8155是一個(gè)具有RAM、I/O和計(jì)數(shù)器的通用可編程接口芯片。其具有的資源為：(1)256B的靜態(tài)RAM；(2)兩個(gè)可編程的8位并行I/O口PA和PB；(3)一個(gè)可編程的6位并行I/O口PC；(4)一個(gè)可編程14位減計(jì)數(shù)器TC；(5)8位地址鎖存器。PA0～PA7PB0～PB7V