【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)。因此要進(jìn)行溫度的檢測(cè)，溫度傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備必不可少。：圖34溫度檢測(cè)原理圖，經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償，再經(jīng)過(guò)橋式電路抑制工模干擾。最后經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大器，將熱電偶輸出的毫伏信號(hào)放大為可輸入A\D轉(zhuǎn)換的模擬量信號(hào)。 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路本設(shè)計(jì)采用AD0809作為數(shù)模轉(zhuǎn)換的主芯片。ADC0809是CMOS器件，不僅包括一個(gè)8位的逐次逼近型的ADC部分，而且還提供一個(gè)8通道的模擬多路開(kāi)關(guān)和通道尋址邏輯，因而有理由把它作為簡(jiǎn)單的“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。利用它可直接輸入8個(gè)單端的模擬信號(hào)分時(shí)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回檢測(cè)和過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制中應(yīng)用十分廣泛。1) 主要技術(shù)指標(biāo)和特性（1）分辨率： 8位。（2）總的不可調(diào)誤差：177。1LSB。（3）轉(zhuǎn)換時(shí)間： 取決于芯片時(shí)鐘頻率，如CLK=500kHz時(shí)，TCONV=128μs。（4）單一電源： +5V。（5）模擬輸入電壓范圍： 單極性0～5V；雙極性177。5V,177。10V(需外加一定電路)。（6）具有可控三態(tài)輸出緩存器。（7）啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制為脈沖式(正脈沖)，上升沿使所有內(nèi)部寄存器清零，下降沿使A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始。（8）使用時(shí)不需進(jìn)行零點(diǎn)和滿刻度調(diào)節(jié)。2) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳分別如圖35和圖36所示。內(nèi)部各部分的作用和工作原理在內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中已一目了然，在此就不再贅述，下面僅對(duì)各引腳定義分述如下： 圖35 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖（1）IN0～I(xiàn)N7——8路模擬輸入，通過(guò)3根地址譯碼線ADDA、ADDB、ADDC來(lái)選通一路。（2）D7～D0——A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端，為三態(tài)可控輸出，故可直接和微處理器數(shù)據(jù)線連接。8位排列順序是D7為最高位，D0為最低位。（3）ADDA、ADDB、ADDC——模擬通道選擇地址信號(hào)，ADDA為低位，ADDC為高位。地址信號(hào)與選中通道對(duì)應(yīng)關(guān)系如表32所示。（4）VR(+)、VR()——正、負(fù)參考電壓輸入端，用于提供片內(nèi)DAC電阻網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)電壓。在單極性輸入時(shí)，VR(+)=5V，VR()=0V；雙極性輸入時(shí)，VR(+)、VR()分別接正、負(fù)極性的參考電壓。（5）ALE——地址鎖存允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)此信號(hào)有效時(shí)，A、B、C三位地址信號(hào)被鎖存，譯碼選通對(duì)應(yīng)模擬通道。在使用時(shí)，該信號(hào)常和START信號(hào)連在一起，以便同時(shí)鎖存通道地址和啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。（6）START——A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，正脈沖有效。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換。如正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)又接到新的啟動(dòng)脈沖，則原來(lái)的轉(zhuǎn)換進(jìn)程被中止，重新從頭開(kāi)始轉(zhuǎn)換。（7）EOC——轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，高電平有效。該信號(hào)在A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中為低電平，其余時(shí)間為高電平。該信號(hào)可作為被CPU查詢(xún)的狀態(tài)信號(hào)，也可作為對(duì)CPU的中斷請(qǐng)求信號(hào)。在需要對(duì)某個(gè)模擬量不斷采樣、轉(zhuǎn)換的情況下，EOC也可作為啟動(dòng)信號(hào)反饋接到START端，但在剛加電時(shí)需由外電路第一次啟動(dòng)。（8）OE——輸出允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)微處理器送出該信號(hào)時(shí)，ADC0809的輸出三態(tài)門(mén)被打開(kāi)，使轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)總線被讀走。在中斷工作方式下，該信號(hào)往往是CPU發(fā)出的中斷請(qǐng)求響應(yīng)信號(hào)。圖36 ADC0809外部引腳圖ADC0809是一個(gè)典型的逐次逼近型8位A/D轉(zhuǎn)換器。它由8路模擬開(kāi)關(guān)、8位A/D轉(zhuǎn)換器、三態(tài)輸出鎖存器及地址鎖存譯碼器等組成。它允許8路模擬量分時(shí)輸入，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量輸出是三態(tài)的（總線型輸出），可以直接與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線連接。ADC0809采用+5V電源供電，外接工作時(shí)鐘。：由于ADC0809無(wú)片選端，因此電路增加了或非門(mén)74LS02，以便對(duì)ADC0809進(jìn)行讀/寫(xiě)控制。單片機(jī)采用12MHz/s的晶振，ALE輸出2MHz/s時(shí)鐘信號(hào)，經(jīng)74LS74觸發(fā)器4分頻，得到500KHz的時(shí)鐘信號(hào)，與ADC0809的時(shí)鐘端CLK相連。2. 通道選擇：三位通道選擇端ADDA、ADDB、用數(shù)據(jù)線進(jìn)行通道選擇，、。3. ADC0809啟動(dòng)：ADC0809的啟動(dòng)端START、地址所存端ALE均為高電平有效。將START和ALE連在一起，與74LS02的輸出端相連?；蚍情T(mén)74LS02的兩個(gè)輸入端/，其輸出為高電平，執(zhí)行外部I/O口的寫(xiě)操作。4. 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀?。寒?dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，EOC端輸出高電平。可用查詢(xún)和中斷的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取處理。輸出允許OE端為高電平，8位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)D0~D7輸出到數(shù)據(jù)線上。只有 ，OE端才為高電平。執(zhí)行外部I/O口讀操作/ RD為低電平。 5. 轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志EOC端經(jīng)反向器與單片機(jī)的/INT1相連，即轉(zhuǎn)換一旦結(jié)束，外部中斷1則申請(qǐng)中斷。圖37 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 控制電路固態(tài)繼電器（Solid State Relay,縮寫(xiě)SSR），是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。用隔離器件實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號(hào)，達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。 固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路，隔離（耦合）和輸出電路。(1)輸入電路按輸入電壓的不同類(lèi)別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。(2)隔離（耦合）固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。 （3） 輸出電路SSR的功率開(kāi)關(guān)直接接入電源與負(fù)載端，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電源的通斷切換。主要使用有大功率晶體三極管（開(kāi)關(guān)管Transistor），單向可控硅（Thyristor或SCR），雙向可控硅（Triac），功率場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET），絕緣柵型雙極晶體管（IGBT）。 固態(tài)繼電器SSR40DA是由固態(tài)元件組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，具有工作安全可靠、壽命長(zhǎng)、無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花、無(wú)污染、高絕緣、高耐壓（）、低觸發(fā)電流、開(kāi)關(guān)速度快、可與數(shù)字電路巨配，以阻燃型環(huán)氧樹(shù)脂為原料，采用灌封技術(shù)，使與外界隔離，具有良好的耐壓、防潮、防腐、抗震動(dòng)等性能。 固態(tài)繼電器內(nèi)部采用電壓過(guò)零時(shí)開(kāi)啟，負(fù)載過(guò)零時(shí)關(guān)斷的特性，在負(fù)載上可以得到一個(gè)完整的正弦波形。因此電路的射頻干擾很小，可降低感性負(fù)載（如風(fēng)扇、三相電動(dòng)機(jī)等）的反電動(dòng)勢(shì)以及驅(qū)動(dòng)阻性負(fù)載（如白熾燈、發(fā)熱絲等）時(shí)可顯著降低浪涌電流等優(yōu)點(diǎn),其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖38所示。過(guò)零控制電路吸收電路開(kāi)關(guān)電路觸發(fā)電路輸出光電耦合電路輸入圖38 SSR40DA內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖用于在閉環(huán)控制系統(tǒng)中對(duì)被控對(duì)象實(shí)施控制，被控對(duì)象為加熱爐，采用對(duì)加在電熱杯兩端的電壓進(jìn)行通斷的方法進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水加熱功率的調(diào)整，從而達(dá)到對(duì)水溫控制的目的。對(duì)電爐絲通斷的控制采用SSR40DA固態(tài)繼電器。它的使用非常簡(jiǎn)單，只要在控制端TTL電平，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的開(kāi)關(guān)。當(dāng)單片機(jī)RXD 、TXD口線輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)反相器后輸入固態(tài)繼電器。單片機(jī)輸出為高電平時(shí)，固態(tài)繼電器的主觸點(diǎn)打開(kāi)，電源為熱阻絲供電，開(kāi)始加熱。當(dāng)單片機(jī)RXD、TXD口線輸出為高電平時(shí)，固態(tài)繼電器主觸點(diǎn)斷開(kāi)，系統(tǒng)加熱停止。圖39溫度控制電路 鍵盤(pán)顯示電路 鍵盤(pán)電路鍵盤(pán)是向系統(tǒng)提供操作人員干預(yù)命令及數(shù)據(jù)的接口設(shè)備，鍵盤(pán)可分為編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)兩種類(lèi)型。本系統(tǒng)采用的是簡(jiǎn)單的獨(dú)立式非編碼按鍵。獨(dú)立式鍵盤(pán)是指直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。每個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占有一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他I/O口線的工作狀態(tài)。通常的按鍵都是低電平有效。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根I/O口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O口線浪費(fèi)較大，故在按鍵數(shù)量不多時(shí)常采用這種按鍵電路，由于我所做的設(shè)計(jì)按鍵數(shù)量少，因此可以選用此按鍵結(jié)構(gòu)。鍵盤(pán)顯示電路如圖310所示設(shè)定部分主要是鍵盤(pán)輸入，—。它由16個(gè)按鍵構(gòu)成，直接與單片機(jī)I/O口相連。S1鍵為確定鍵；S2鍵為運(yùn)行鍵；S3鍵為溫度的上限調(diào)整鍵；S4鍵為溫度的下限調(diào)整鍵；S5鍵為1號(hào)爐鍵；S6鍵為2號(hào)爐鍵；09鍵為數(shù)字鍵。 LED顯示電路本設(shè)計(jì)采用了74LS164芯片。74LS164是高速硅門(mén) CMOS 器件，與低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引腳兼容。74LS164 是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個(gè)輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。時(shí)鐘 (CP) 每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（DSA 和 DSB）的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長(zhǎng)度。圖310 鍵盤(pán)電路主復(fù)位 (MR) 輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無(wú)效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。圖311 74LS164外部引腳圖引腳說(shuō)明：DSA、DSB：數(shù)據(jù)輸入。Q0～Q7：輸出端。GND： 接地 (0 V)。VCC： 正電源。CP：時(shí)鐘輸入（低電平有效）。/M/R：中央復(fù)位輸入（低電平到高電平邊沿觸發(fā)）。1. 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)：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)光二級(jí)管和一個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的兩岸組合成字符。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。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，一般需要加限流電阻控制電流的大小。2. 靜態(tài)現(xiàn)實(shí)：靜態(tài)現(xiàn)實(shí)就是單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出去后，數(shù)碼管始終顯示該數(shù)據(jù)不變，到下一次顯示時(shí)，再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的接口電路采用一個(gè)并行口接一個(gè)數(shù)碼管，數(shù)碼管的公共端按共陰極或共陽(yáng)極分別接地或者接Vcc。：為了解決靜態(tài)顯示1/0口占用過(guò)多的問(wèn)題，可采用串行接口擴(kuò)展LED數(shù)碼管的技術(shù)。利用串入移位寄存器74LS164可以實(shí)現(xiàn)串行接口的擴(kuò)展。本設(shè)計(jì)采用了74LS164