【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 木斯 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 10 LED 通以恒定的電流。這種驅(qū)動(dòng)方法需要有寄存器、譯碼器、驅(qū)動(dòng)電路等邏輯部件。當(dāng)需要顯示的位數(shù) 增加時(shí)，所需的邏輯部件以及連接線也相應(yīng)增加，成本也增加。另一種是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法，這種方法是給欲點(diǎn)亮的 LED 通以脈沖電流，此時(shí) LED 的亮度是通斷的平均亮度。為保證亮度，通過(guò) LED 的脈沖電流應(yīng)數(shù)倍于其額定電流值。利用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法可以減少系統(tǒng)需要的邏輯部件和連線，智能化測(cè)量控制儀通常采用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法。本文正是采用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示電路的設(shè)計(jì)。 本系統(tǒng)顯示采用共陽(yáng)極數(shù)碼管，其目的是為了簡(jiǎn)化顯示電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)亮度可調(diào)的要求。四位數(shù)碼管顯示電路如圖 所示。從圖中可知，該顯示電路采用了與一般的電阻限流方式不同的實(shí)現(xiàn)方式， 由此減少了 4? 8=32 個(gè)限流電阻，簡(jiǎn)化了硬件系統(tǒng)。每筆畫(huà)段二極管正常發(fā)光時(shí)的電流一般為 10mA 左右（當(dāng)然，電流大小取決于選用數(shù)碼管是普亮、高亮還是超高亮類型的不同），其兩端壓降約為 ，也就是說(shuō)只要數(shù)碼管的公共端加上 + 以上的電壓，即可滿足每筆畫(huà)段發(fā)光二極管的發(fā)光要求，而且適當(dāng)調(diào)節(jié)此電壓值即可改變發(fā)光二極管的電流，從而達(dá)到可調(diào)節(jié)亮度的目的。此電壓采用三端可調(diào)穩(wěn)壓電路 LM317 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 為了節(jié)省 CPU 的端口數(shù)，顯示電路采用了串行通信口的串行顯示接口 方式，利用串口 0工作方式， 在發(fā)送 TXD 端口（ ）的時(shí)鐘信號(hào)的作用下，通過(guò)接收 RXD 端口（ ）將顯示段碼串行數(shù)據(jù)送入 8 位并行輸出移位寄存器 74LS164，控制響應(yīng)的數(shù)碼管。端口 的作用是通過(guò) LM317 控制數(shù)碼管顯示的開(kāi)啟與關(guān)閉，當(dāng) 為低電平時(shí)， Q1 關(guān)斷， LM317 的輸出電壓低于 ，不足以發(fā)光，避免了在顯示數(shù)據(jù)刷新時(shí)顯示的抖動(dòng)現(xiàn)象。 電源設(shè)計(jì) 電源電路是給電子設(shè)備提供必要的電源能力的電路，就輸入和輸出而言，在集成電路中的主要采用的是交流 220V， 50Hz 的市電轉(zhuǎn)換為直流電。該部分電路由降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四部分組成。如圖 25所示。 應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，盡管有很多型號(hào)的 7805三端穩(wěn)壓集成芯片，其標(biāo)稱最大輸出電流均為 ，但是在實(shí)際應(yīng)用中，該最大輸出電流值往往取決于兩個(gè)方面：（ 1）足夠的散熱面積；（ 2）不同的生產(chǎn)廠家。 佳木斯 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 11 圖 24 位共陽(yáng)數(shù)碼管顯示電路 按照許多開(kāi)發(fā)者的經(jīng)驗(yàn)， ST 公司的 7805 三端穩(wěn)壓塊能接近標(biāo)準(zhǔn)稱值。在設(shè)計(jì)中，必須保證 7805 的輸入電壓 iV 和輸出電壓 oV 的壓差大于 。否則會(huì)失去穩(wěn)壓能力。同時(shí)考慮到功耗，增加芯片的溫升，不利于安全。因此，選用 9V 濕度檢測(cè)傳輸及 A/D 轉(zhuǎn)換電路 集成濕度傳感器 HM1500 的輸出電壓在 1～ 4V 之間隨濕度呈線性變化， 設(shè)計(jì)的濕度信號(hào)采集電路如圖 所示，該電路測(cè)濕范圍為 0%～ 100%RH。由于該電路中沒(méi)有出現(xiàn)負(fù)壓，電路主體采用差分式減法電路，精密電阻 2R? 3R? 6R? ， 4R? 7R? 2KΩ，用這四個(gè)電阻可調(diào)節(jié)增益。通過(guò) HM1500 傳感器測(cè)量所得到的濕度電壓信號(hào)從 IN輸入。差分 的第一端輸入 Vs。由此可得到輸出電壓的計(jì)算公式： （ ） Q1N P N12J1C O N 2R P 29 00 KR15 .1 K1 32V VADJIN OUTU5L M 3 17abfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU6L E DabfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU7L E DabfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU8L E DabfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU9L E DA1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U17 4L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U27 4L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U37 4L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U47 4L S 1 64+ 5V+ 5V 佳木斯 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 12 12J1C O N 2R11KR21KR32K1 32V VGNDIN OUTU17 8H 0 5C10 .3 3 uF C20 .3 3 uFC41 00 0 U FC51 00 0 U FC61 00 0 U F132VVGNDINOUTU2L M 3 1712J2C O N 212J3C O N 212J4C O N 212J5C O N 2D12 C W 2 07D22 C W 2 07T1~ 22 0 V / ~ 1 01234D?B R I D G E 1R P 11 0K Ω+ 5V+ 5V 圖 25 電源控制電路 若輸入電壓在 1～ 4V之間變化，測(cè)輸出電壓就相應(yīng)在 0～ 之間，調(diào)節(jié) 1R 可以消除不同的濕度傳感器零點(diǎn)誤差。圖 26 為系統(tǒng)的濕度傳送和 A/D 轉(zhuǎn)換電路圖。 A/D轉(zhuǎn)換芯片 TLC1549 與單片機(jī)采用串行通信方式， 它通過(guò)一個(gè)三態(tài)輸出端（ DATAOUT）和2 個(gè)輸入端（包括 I/OCLOCK（ I/O 時(shí)鐘）和 CS （片選）與 AT89C51 的 ～ 接口相連，這樣不僅簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，減少 了 電路板的占用面積，而且提高了可靠性，同時(shí) 分辨率也較高。 硬件電路原理圖 根據(jù)硬件框圖，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，最后完成了整個(gè)系統(tǒng)硬件電路原理圖。系統(tǒng)的硬件電路原理圖如 27 所示。 佳木斯 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 13 器件的選擇及說(shuō)明 AT89C51 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單 片機(jī)是 Single Chip Microputer 的直譯 [8]，它反映了早期單片機(jī)的形態(tài)和本質(zhì)。 圖 26 濕度傳送和 A/D轉(zhuǎn)換電路 按照面向?qū)ο?要求不同 ， 為 突出 其 控制功能，在片內(nèi)集成了許多外圍電路及外設(shè)接口，突破了傳統(tǒng)意義上的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，發(fā)展成 microcontroller 的體系結(jié)構(gòu)，目前國(guó)外已普遍稱之為微控制器 MCU（ Microcontroller Unit）。鑒于它完全作嵌入應(yīng)用，故又稱為嵌入式 微控制器 (Embedded Microcontrolle)。 大多數(shù)單片機(jī)采用哈佛（ Harvard）結(jié)構(gòu)體系，即數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間與程序存儲(chǔ)空間相互獨(dú) 立的結(jié)構(gòu)體系。它不同于一般通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即程序和數(shù)據(jù)共用一個(gè)空間的馮 .諾伊曼 (Von Neumann)結(jié)構(gòu)。 AT89C51 其引腳圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 2 29 所示。 R12 K ΩR21KR31KR41KR52 .0 KR61KR71KD1D2321411U 1 AL M 2 24567U 1 BL M 2 241098U 1 CL M 2 24+ 5V+ 5V+ 5VV C COUT+ 2. 5H M 1 50 0 IN+ 1. 0 VR E F +1IN2R E F 3GND4CS5OUT6I / O C L O C K7V C C8U1T L C 1 5 4 9V C CP 0. 3P 0. 2P 0. 1 佳木斯 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院 14 E A / V P P31X119X218R E S E T9R D / P 3 717W R / P 3 616P 32 / I N T 012P 33 / I N T 113P 34 / T 014P 35 / T 115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P R D G30P 31 / T X D11P 30 / R X D10U1A T 89 C 5 1R21 0KC22 2u FV C CY11 1. 0 59 9 M H zC 1 13 0P FC 1 23 0P FQ1N P N12J1C O N 2R P 29 00 KR15 .1 K1 32V VADJIN OUTU5L M 3 17abfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU6L E DabfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU7L E DabfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU8L E DabfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU9L E DA1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U17 4L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U27 4L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U37 4L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U47 4L S 1 64+ 5VR12 K ΩR21KR31KR41KR52 .0 KR61KR71KD1D2321411U 1 AL M 2 24567U 1 BL M 2 241098U 1 CL M 2 24+ 5V+ 5V+ 5VV C C+ 2. 5H M 1 50 0R E F +1I