【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(fù)電壓，再經(jīng)三端集成穩(wěn)壓器 7912 輸出穩(wěn)定的12V 負(fù)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(qiáng)弱而變化，信號取自 R6 上的電壓。信號電壓經(jīng)運(yùn)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(diǎn)。轉(zhuǎn)換時(shí)間 10181。S，接近時(shí)間 90nS，功率 215mW。24 窄雙列直插封裝有標(biāo)準(zhǔn)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(dāng) HBEN 輸入為電平時(shí)，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(dāng) 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(shí)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(shí)從 D0D7 引取低 8 位數(shù)據(jù)。當(dāng) HBEN 輸入為高電平，CS、RD 輸入為低電平時(shí)，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(yīng)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(shí)鐘頻率 1/6 的周期信號，以作其他部件的時(shí)鐘。MAX172 的時(shí)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(shí)現(xiàn)同步。半導(dǎo)體發(fā)光管 D2，有兩種用途，一用作測量濁度時(shí)的光源，二用作儀器線性正時(shí)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(shí)現(xiàn)兩種功能的切換。0Y，1Y 端是引入的電流負(fù)反饋，從而控制通過半導(dǎo)體發(fā)光管 D2 的電流。0Y 端是測量濁度時(shí)的反饋回路，1Y 端是儀器線性校正時(shí)的反饋回路通過模擬多路開關(guān) CD4052 實(shí)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(dǎo)體發(fā)光管 D1 是用作儀器線性校正時(shí)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(fù)位端口 P03 從而開和關(guān)半導(dǎo)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(jī)及其控制電路圖 單片機(jī)及其控制電路圖 為單片機(jī)控制電路，RRCSW 構(gòu)成單片機(jī)的自動上電復(fù)位和手動復(fù)位電路。CCY1 構(gòu)成單片機(jī)的時(shí)鐘，時(shí)鐘頻率為 。單片機(jī)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(fù)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(jī)得知 A/D 轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)。當(dāng) 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(jī)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(jì)算機(jī)。由于單片機(jī)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(shí)鐘的六分頻，即 。將此信號經(jīng) 12 位計(jì)時(shí)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(shí)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(jī)的 P05 端口，單片機(jī)通過到查詢 P05上的正跳變時(shí)，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(yùn)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(shí)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(jī)的 PP11 端口分別連接另一個(gè)12 位計(jì)時(shí)器 CD4040 的 CLR、CLK通過指令復(fù)位 P10 端口對計(jì)時(shí)器清零，通過指令復(fù)位和置位 P11 端口也就是給CLK 脈沖使計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)。計(jì)時(shí)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(yùn)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(qiáng)度，由計(jì)算機(jī)把強(qiáng)度值傳給單片機(jī)，單片機(jī)通過指令復(fù)位和置位 P11 端口給計(jì)時(shí)器強(qiáng)度值個(gè)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(qiáng)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(jī)的 P00、P0P02 端口。從而單片機(jī)通過指令控制 P00、P0P02 端口來選擇模擬多路開關(guān)的通路，實(shí)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(yùn)放LM224 驅(qū)動，同時(shí)通過 0Y、1Y 端引入電壓負(fù)反饋。單片機(jī)的串口端 RXD、TXD 經(jīng)串口驅(qū)動芯片MAX232 與計(jì)算機(jī)的 RS232 口相連。一方面單片機(jī)傳送采集數(shù)據(jù)給計(jì)算機(jī)，另一方面計(jì)算機(jī)發(fā)送命令給單片機(jī)。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(shí)器的定時(shí)值決定。在本例中定時(shí)器的初值為 FFH，在 的時(shí)鐘頻率傳送波特率 bit。此外，為便于調(diào)試和觀察單片機(jī)程序的運(yùn)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(jī)程序中有對指示燈的操作指令。第5章 軟件的設(shè)計(jì) 單片機(jī)的編程單片機(jī)程序匯編語言編寫。圖 51 為單片主程序的流程圖，主程序?yàn)檠h(huán)結(jié)構(gòu)。圖 單片機(jī)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(shí)器 1 為模式 2ORL PCON，80H 。 波特率加倍MOV TH1， 0FFH 。 在 的時(shí)鐘下，波特率為SETB TR1 。 計(jì)時(shí)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A(yù)CALL LINEARJMP WAIT 。 完畢返回JUDGE2 : CJNE A，05H， JUDGE3 。 約定 05aaH 為單步線性矯正命令A(yù)CALL 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(fù)位 MAX172 的 HBENCLR 。 復(fù)位 MAX172 的 CS 和 RDJB ， $ 。 等待 MAX172 的 BUSY 正跳變JNB ，$MOV P2，0FFH 。 讀取引腳時(shí)端口先置 1NOP 。 延時(shí)使引腳上的數(shù)據(jù)穩(wěn)定MOV R1，P2 。 讀數(shù)據(jù)的低八位到 R1SETB 。 置位 MAX172 的 CS 和 RDSETB 。 置位 MAX172 的 HBENCLR 。 復(fù)位 MAX172 的 CS 和 RDNOP 。 延時(shí)使引腳上的數(shù)據(jù)穩(wěn)定MOV R2，P2 。 讀數(shù)據(jù)的高四位到 R2SETB 。 置位 MAX172 的 CS 和 RD 結(jié)束本輪采集JNB TI，$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 。