【文章內(nèi)容簡介】 5 產(chǎn)生方波輸出，方波的周期由下式?jīng)Q定：T=ln2(R1+2R2)C3圖 41 中的元件值，可得到 2KHz 的方波，方波經(jīng)二級管整流得到負電壓，再經(jīng)三端集成穩(wěn)壓器 7912 輸出穩(wěn)定的12V 負電壓。圖中 C1 為耦合電容，C4 濾波電容。+5V 電壓由+18V 的輸入電壓經(jīng)三端集成穩(wěn)壓器 7805 穩(wěn)壓后輸出。 信號采集和 A/D 轉(zhuǎn)換電路圖 信號采集和 A/D 轉(zhuǎn)換電路如圖 ，發(fā)光管 D2 透射液體照射光敏電阻 R，光敏電阻 R 與 R6 構(gòu)成分壓電路，光敏電阻 R 的阻值隨透射光的強弱而變化，信號取自 R6 上的電壓。信號電壓經(jīng)運算放大器 LM224 放大，輸入 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 MAX172 的模擬信號輸入端 AIN，電位器 R1 調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。MAX172 是完全的 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，它具有高速、低能耗、片內(nèi)參考電壓等特點。轉(zhuǎn)換時間 10181。S，接近時間 90nS，功率 215mW。24 窄雙列直插封裝有標準的與微處理器的界面。與 8 位微處理器和 16 位微處理器相連都很方便。當 HBEN 輸入為電平時，在 CS、RD 的下降緣，轉(zhuǎn)換開始。一旦轉(zhuǎn)換開始 BUSY 輸出低電平轉(zhuǎn)換完成后BUSY 輸出高電平。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，當 HBEN 輸入為低電平，MAX172將轉(zhuǎn)換的 12 位結(jié)果的輸出到 D0—D11 引腳上。若與 16 位的微處理器相連此時可將 12 位數(shù)據(jù)一次讀出。若與 8 位的微處理器相連，此時從 D0D7 引取低 8 位數(shù)據(jù)。當 HBEN 輸入為高電平，CS、RD 輸入為低電平時，轉(zhuǎn)換果的高 4 位數(shù)據(jù)輸出到 D0D3 引腳上，D4D7 為邏輯“0”，從而 8 位的微處理器讀取高 4 位數(shù)據(jù)。本應用中，微處理器對 MAX172 的控制和數(shù)據(jù)讀取不采用內(nèi)存讀取方式，而直接用指令通過寫微處理器的端口輸入 HBEN、CS、RD 信號，查詢 BUSY 信狀態(tài)。讀引腳的方式讀取數(shù)據(jù)。采取此方法一是便于控制采樣周期，二是微處理不必訪問外部存儲器，它的 ALE 信號為微處理器時鐘頻率 1/6 的周期信號，以作其他部件的時鐘。MAX172 的時鐘就是微處理器 ALE 信號的二頻得到的這樣很大程度上簡化了電路，而且很容易實現(xiàn)同步。半導體發(fā)光管 D2，有兩種用途，一用作測量濁度時的光源，二用作儀器線性正時的調(diào)節(jié)光源(見 非線性校正的方法)。通過模擬多路開關(guān) CD4052 實現(xiàn)兩種功能的切換。0Y，1Y 端是引入的電流負反饋，從而控制通過半導體發(fā)光管 D2 的電流。0Y 端是測量濁度時的反饋回路，1Y 端是儀器線性校正時的反饋回路通過模擬多路開關(guān) CD4052 實現(xiàn)兩種反饋回路的切換。為了便于儀器的調(diào)試光源的亮度，兩反饋電阻 RR5 是可調(diào)的。半導體發(fā)光管 D1 是用作儀器線性校正時的開關(guān)光源(見 非線性校正的法)，通過微處理器的指令置位和復位端口 P03 從而開和關(guān)半導體發(fā)光管 D1R3 為發(fā)光管的限流電阻，也調(diào)節(jié)發(fā)光管的亮度。三極管 Q1 只工作在截止和飽和兩種狀態(tài)。 單片機及其控制電路圖 單片機及其控制電路圖 為單片機控制電路，RRCSW 構(gòu)成單片機的自動上電復位和手動復位電路。CCY1 構(gòu)成單片機的時鐘，時鐘頻率為 。單片機的 P0P0P07 端口分別連接 A/D 轉(zhuǎn)換器 MAX172 的 BUSY、CS/RD、HBEN端，通過指令置位和復位 P0P07 端口提供 A/D 轉(zhuǎn)換器 MAX172 的 CS/RD、HBEN信號，通過指令查詢與 MAX172 的 BUSY 端連接的 P05 引腳，單片機得知 A/D 轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)。當 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換開始，BUSY 信號由高變低，轉(zhuǎn)換完成，BUSY信號由低變高，單片機由與 A/D 轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)口 D0D1連接的 ，將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)分兩次讀入，先讀入低 8 位，再讀入高 4 位。然后通過串口經(jīng)串口芯片 MAX232 發(fā)送到計算機。由于單片機沒有對外部存儲器的訪問。它的 ALE/P 引腳輸出周期信號，周期為時鐘的六分頻，即 。將此信號經(jīng) 12 位計時器 CD4040 分頻后，作另三種用途。第一種，將 二分頻后得到 的方波，用作A/D 轉(zhuǎn)換器 MAX172 的時鐘。第二種，將 作 210分頻后得到 1800Hz，用作 A/D 轉(zhuǎn)換器的采樣頻率，它輸入單片機的 P05 端口，單片機通過到查詢 P05上的正跳變時，向 A/D 轉(zhuǎn)換器發(fā)出采樣信號CS/RD、HBEN。第三種，將 212分頻后得到450Hz 的方波，穩(wěn)壓管 D1 穩(wěn)定方波的峰值，經(jīng)模擬多路開關(guān)CD4052的0K端，運放 LM224 驅(qū)動后作調(diào)制源信號。這里沒有采用前面分析的正弦波調(diào)制光源信號(見 節(jié))而采用方波，其結(jié)果是一樣的。這樣三種頻率都來自同一時鐘源，它們之間的相對關(guān)系是固定的，避免了頻率誤差的影響，而且簡化了電路。單片機的 PP11 端口分別連接另一個12 位計時器 CD4040 的 CLR、CLK通過指令復位 P10 端口對計時器清零，通過指令復位和置位 P11 端口也就是給CLK 脈沖使計時器計數(shù)。計時器的12位輸出端接電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)摸轉(zhuǎn)換器。將 12字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，經(jīng)模擬多路開關(guān) CD4052 的 1K 端，運放 LM224 驅(qū)動后作為變光源信號用于非線性校正()。此輸出除用于非線性校正功能外，還用于恒定光源測量濁度，恒定光源的強度，由計算機把強度值傳給單片機，單片機通過指令復位和置位 P11 端口給計時器強度值個脈沖，這樣來決定和調(diào)節(jié)的。在本例中用恒定光源測量濁度的目的是同調(diào)制光源光強測量濁度方法的比較。模擬多路開關(guān) CD4052 的多路選擇端 A、B 和使能端 INH 連接單片機的 P00、P0P02 端口。從而單片機通過指令控制 P00、P0P02 端口來選擇模擬多路開關(guān)的通路，實現(xiàn)測量工作狀態(tài)和非線性校正工作狀態(tài)的切換。由于 CD4052 是電壓型元件，它能通過的電流不大(幾十微安)。所以在它的輸出端加上運放LM224 驅(qū)動，同時通過 0Y、1Y 端引入電壓負反饋。單片機的串口端 RXD、TXD 經(jīng)串口驅(qū)動芯片MAX232 與計算機的 RS232 口相連。一方面單片機傳送采集數(shù)據(jù)給計算機，另一方面計算機發(fā)送命令給單片機。串口雙工工作，串口工作方式為 10 位異步接收發(fā)送方式，它的傳送波特率由定時器的定時值決定。在本例中定時器的初值為 FFH，在 的時鐘頻率傳送波特率 bit。此外，為便于調(diào)試和觀察單片機程序的運行，在P1P1P1P15 端口加上LED發(fā)光管作為指示燈。圖中未畫出。單片機程序中有對指示燈的操作指令。第5章 軟件的設(shè)計 單片機的編程單片機程序匯編語言編寫。圖 51 為單片主程序的流程圖，主程序為循環(huán)結(jié)構(gòu)。圖 單片機程序流程圖以下完整的主程序和各子程序：ORG 0000HJMP STARTORG 202HSTART: MOV SP，50H 。 設(shè)堆棧區(qū)MOV SCON， 50H 。 串口方式 1MOV TMOD，20H 。 定時器 1 為模式 2ORL PCON，80H 。 波特率加倍MOV TH1， 0FFH 。 在 的時鐘下，波特率為SETB TR1 。 計時器 1 開始SETB TIWAIT: MOV P0，0FFH MOV P1，10111111B 。 紅指示燈亮 MOV P2，0FFHWAIT1: JNB RI，$ 。 等待串口信號 RECOM: CLR RI MOV A， SBUF 。讀串口JNB TI，$CLR TIMOV SBUF，A 。 反射串口來的數(shù)據(jù)CJNE A，0AAH，WAIT1 。 判斷是否為命令 約定命令以位字節(jié)為 AAH 開始JNB RI，$ 。 若為 AAH 繼續(xù)等待讀后一節(jié)CLR RIMOV A，SBUF 。 讀取后一字節(jié)JNB TI，$CLR TIMOV SBUF，A 。 反射串口來的數(shù)據(jù)CJNE A，01H，JUDGE 判斷是否為數(shù)據(jù)采集命令 不是繼續(xù)判斷 約定采集命令代碼為 01aaHACALL RACQUJMP WAITJUDGE: CJNE A，09H， JUDGE2 。 約定 09aaH 為線性矯正命令ACALL LINEARJMP WAIT 。 完畢返回JUDGE2 : CJNE A，05H， JUDGE3 。 約定 05aaH 為單步線性矯正命令ACALL STEPLINEARJMP WAIT 。 完畢返回JUDGE3: CJNE A，0AH， WAIT1ACALL CONST 。 約定 0aaaH 為恒定光源測量JMP WAITSUBR: CLR 。 復位 MAX172 的 HBENCLR 。 復位 MAX172 的 CS 和 RDJB ， $ 。 等待 MAX172 的 BUSY 正跳變JNB ，$MOV P2，0FFH 。 讀取引腳時端口先置 1NOP 。 延時使引腳上的數(shù)據(jù)穩(wěn)定MOV R1，P2 。 讀數(shù)據(jù)的低八位到 R1SETB 。 置位 MAX172 的 CS 和 RDSETB 。 置位 MAX172 的 HBENCLR 。 復位 MAX172 的 CS 和 RDNOP 。 延時使引腳上的數(shù)據(jù)穩(wěn)定MOV R2，P2 。 讀數(shù)據(jù)的高四位到 R2SETB 。 置位 MAX172 的 CS 和 RD 結(jié)束本輪采集JNB TI，$CLR TIMOV SBUF，R1 。 發(fā)送低八位JNB TI，$CLR TIMOV SBUF，R2 。 發(fā)送高四位RETLINEAR: MOV P1，00111111B 。