【文章內容簡介】 低三位產生。主控模塊顯示模塊A/D 轉換模塊圖 設計思路框圖 總體結構 數(shù)字電流表的組成 數(shù)字電流表的組成框圖 數(shù)字直流電流表的核心是A/D轉換器。按系統(tǒng)功能實現(xiàn)要求，決定控制系統(tǒng)采用4AT89C51單片機，A/D轉換采用ADC0809。系統(tǒng)除能確保實現(xiàn)要求的功能外，還可以方便地進行8路其他A/D轉換量的測量和遠程測量結果傳送等擴展功能。數(shù)字電流表系統(tǒng)設計方案框。AT89C51 P0P2P1 P3ADC08094 位 LED 顯示上電復位串口通信電源電路 圖 數(shù)字電流表系統(tǒng)設計方案框圖 電路設計IO 口資源分配① P3 口連接 ADC0804 的 8 位數(shù)據(jù)口；② 連接 ADC0804 的 3 引腳，進行數(shù)據(jù)讀取控制；③ P0 口連接 LED 數(shù)碼管段碼 AH；④ P0P2 連接 LED 數(shù)碼管的位選驅動；⑤ , 連接按鍵, 連接 LED 指示燈； 10 倍放大器電路下圖是一個最簡單的 10 倍放大電路，運算放大器使用的是精度比較高的 OP07，利用它，可以把 0～200mV 的電壓放大到 0～。在使用的數(shù)字電流表量程為 時，特別有用。如果把它應用在基本量程為177。 的數(shù)字電流表上，就相當于把分辨力提高了 10 倍，在一些測量領域中，傳感器的信號往往覺得太小了，這時，可以考慮在數(shù)字流表前面加上這種放大器來提高分辨力。 5圖 倍放大器電路 A/D 轉換電路在電流或者電壓的測量中，經(jīng)常遇見測量的并不是直流而是交流，這時候，絕對不可以把交流信號直接輸入到數(shù)字電流表去，必須先把被測的交流信號變成直流信號后，才可以送入數(shù)字電流表進行測量。下圖就是一個把交流信號轉換成為直流信號的參考電路。 （說明：更好的交流轉換成為直流的電路是一種“真有效值”轉換電路，但是由于其專用芯片價格昂貴，多應用在一些高檔場合。 ）本電路中，輸入的是 0～ 的交流信號，輸出的是 0～ 的直流信號，從信號幅度來看，并不要求電路進行任何放大，但是，正是電路本身具有的放大作用，才保證了其幾乎沒有損失地進行 AC－DC 的信號轉換。因此，這里使用的是低功耗的高阻輸入運算放大器，其不靈敏區(qū)僅僅只有 2mA 左右，在普通數(shù)字萬用表中大量使用，電路大同小異。首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。START 上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 A／D 轉換，之后EOC 輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到 A／D 轉換完成，EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A／D轉換結束，結果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當 OE 輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。6 圖 ACDC 轉換電路 電橋輸入電路在溫度測量和其他物理及化學量的測量中，經(jīng)常會出現(xiàn)“零點”的時候信號不是零的情況，這時候，下面的“電橋輸入”電路就被優(yōu)先采用了。可以根據(jù)被測信號的特點，用傳感器替換電橋回路中的某一個電阻元件。數(shù)字電壓表的兩個輸入端也不再有接地點，作為一種典型的“差分”輸入來使用了。圖 電橋輸入（差分輸入，比例輸入）電路 測量電路電橋輸入電路的變種還可以延伸到下面的電路，這是一個把 4～20mA 電流轉換為數(shù)字顯示的電路。它的零點就是 4mA 而不是 0mA。當輸入零點電流為 4mA 的時候，利用 IN上面建立起來的電壓，抵消掉 IN+由于 4mA 出現(xiàn)的無用信號，使得數(shù)字電壓表差分輸入＝0,就實現(xiàn)了 4mA 輸入時顯示為 0 的要求。隨著信號的繼續(xù)增大，例如到了 20mA，對數(shù)字電流表來說，相當于差分輸入電流為 204=16mA，這個 16mA 在 電阻上的壓降，就是數(shù)字電7流表的最大輸入信號。這時候，把數(shù)字電流表的基準電壓調整到與 16*＝1000mV 相等，顯示就是 1000 個字。 圖 測量電路簡易數(shù)字電流表測量電路由 A/D 轉換、數(shù)據(jù)處理及顯示控制等組成。A/D 轉換有集成電路 ADC0809 完成。ADC0809 具有 8 路模擬輸入端口，地址線(第 2325 腳)可決定對哪一路模擬輸入作 A/D 轉換。第 22 腳位地址鎖存控制，當輸入為高電平時，對地址信號進行鎖存。第 6 腳位測試控制，當輸入一個 2μｓ 寬高電平脈沖時，就開始A/D 轉換。第 7 腳為 A/D 轉換結束標志，當 A/D 轉換結束時，第 7 腳輸出高電平。第 9 腳為 A/D 轉換數(shù)據(jù)輸出允許控制，當 OE 腳為高電平時，A/D 轉換數(shù)據(jù)從端口輸出。第 10 腳為 ADC0809 的時鐘輸入端，利用單片機第 30 腳嘚分頻晶振頻率，再通過 14024 二分頻得到1MHz 時鐘。單片機的 P 端口作為 4 位 LED 數(shù)碼管顯示控制。 端口用作單路顯示/循環(huán)顯示轉換按鈕。 端口用作單路顯示時選擇顯示的通道。P0 端口用作 A/D 轉換數(shù)據(jù)讀入，P2 端口用作 ADC0809 的 A/D 轉換控制。8第三章 元器件的選擇 單片機的選擇20 世紀 80 年代以來，單片機的發(fā)展非常迅速，就通用單片機而言，世界上一些著名的計算機廠家已投放市場的產品就有 50 多個系列，數(shù)百個品種。目前世界上較為著名的 8位單片機的生產廠家和主要機型如下：美國 Intel 公司：MCS—51 系列及其增強型系列美國 Motorola 公司：6801 系列和 6805 系列美國 Atmel 公司：89C52 等單片機美國 Zilog 公司：Z8 系列及 SUPER8美國 Fairchild 公司：F8 系列和 3870 系列美國 Rockwell 公司：6500/1 系列美國 TI（德克薩司儀器儀表）公司：TMS7000 系列NS（美國國家半導體）公司：NS8070 系列 等等。盡管單片機的品種很多，但是在我國使用最多的還是 Intel 公司的 MCS—51 系列單片機和美國 Atmel 公司的 89C52 單片機MCS—51 系列單片機包括三個基本型 80380587518031 內部包括一個 8 位 CPU、128 個字節(jié) RAM，21 個特殊功能寄存器（SFR） 、4 個 8 位并行 I/O 口、1 個全雙工串行口、2 個 16 位定時器/計數(shù)器，但片內無程序存儲器，需外擴EPROM 芯片。比較麻煩，不予采用8051 是在 8031 的基礎上，片內集成有 4K ROM，作為程序存儲器，是一個程序不超過4K 字節(jié)的小系統(tǒng)。ROM 內的程序是公司制作芯片時，代為用戶燒制的，出廠的 8051 都是含有特殊用途的單片機。所以 8051 適合與應用在程序已定，且批量大的單片機產品中。也不予采用。8751 是在 8031 基礎上，增加了 4K 字節(jié)的 EPROM，它構成了一個程序小于 4KB 的小系統(tǒng)。用戶可以將程序固化在 EPROM 中，可以反復修改程序。但其價格相對 8031 較貴。8031外擴一片 4KB EPROM 的就相當于 8751，它的最大優(yōu)點是價格低。隨著大規(guī)模集成電路技術的不斷發(fā)展，能裝入片內的外圍接口電路也可以是大規(guī)模的。也不予采用。 AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產的低功耗、高性能 CMOS 8 位單片機。AT89S51 片內含有 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器，128 字