【文章內(nèi)容簡介】 的電源電壓范圍為 4V～ 30V。 電源電壓可在 4V~6V 范圍變化，電流 變化 1mA，相當(dāng)于溫度變化 1K。 AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。 (4) 輸出電阻為 710MW。 (5) 精度高。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五檔，其中 M 檔精度最高，在 55176。 C～ +150176。 C 范圍內(nèi)，非線性誤差為177。 176。 C。 AD590 的封裝形式和基本應(yīng)用電路如圖 3： 多路監(jiān)測儀 11 a)封裝形式 b)基本應(yīng)用電路 圖 3 AD590 的封裝及基本應(yīng)用電路 在本設(shè)計中，使用 AD590 對溫度進行采集，即通道 AD590 把攝氏溫度信號轉(zhuǎn)換成電流信號，經(jīng)電阻分壓，最總轉(zhuǎn)換成電壓信號，送到 ADC0809。其電路如圖 4所示。 圖 4 溫度采集電路圖 其中， R1 用來調(diào)節(jié)運放的輸入電壓，經(jīng)運放發(fā)大后達到 ADC0809 的轉(zhuǎn)換電壓。 與 ADC0809 接口 AD590 作為溫度采集器件，把熱力學(xué)溫度轉(zhuǎn)換成電流信號，送入運算放大器放大，然后經(jīng)電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號，送入 5 中給出一路溫度采集電路與 ADC0809的方式。要實現(xiàn)多路溫度的采集，只需在 ADC0809 的輸入端連接多路溫度采集電路即可。 多路監(jiān)測儀 12 圖 5 ADC0809與 AD590的接口電路 數(shù)模轉(zhuǎn)換部分硬件設(shè)計 將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電路，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器（簡稱 A/D 轉(zhuǎn)換器或ADC,Analog to Digital Converter）；將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器（簡稱 D/A 轉(zhuǎn)換器或 DAC,Digital to Analog Converter）； A/D 轉(zhuǎn)換器和 D/A 轉(zhuǎn)換器已成為計算機系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。 為確保 系統(tǒng)處理結(jié)果的精確度 ， A/D轉(zhuǎn)換器和 D/A轉(zhuǎn)換器必須具有足夠的轉(zhuǎn)換精度；如果要實現(xiàn)快速變化信號的實時控制與檢測， A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換器還要求具有較高的轉(zhuǎn)換速度。轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度是衡量 A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換器的重要技術(shù)指標(biāo)。 隨著集成技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已研制和生產(chǎn)出許多單片的和混合集成型的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器，它們具有愈來愈先進的技術(shù)指標(biāo) 。這里采用 ADC0809 芯片來進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 ADC0809 介紹 ADC0809 是 8 位 CMOS 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器。內(nèi)部有 8 路模擬量輸入和 8 位數(shù)字量輸出的 A/D 轉(zhuǎn)換 器，它是美國國家半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品，是目前國內(nèi)最廣泛的 8 位通用的 A/D 轉(zhuǎn)換的芯片。其結(jié)構(gòu)圖如圖 6所示。 外部時鐘輸入端，時鐘頻率高， A/D 轉(zhuǎn)換速度快。允許范圍為 10~1280KHZ，典型值為 640KHZ，此時， A/D 轉(zhuǎn)換時間為 10us。通常由 MCS51 型單片機 ALE 端直接或分頻后與其相連。當(dāng) MCS51 型單片機無讀寫外， RAM 操作時， ALE 信號固定為 CPU 時鐘頻率的1/6，若單片機外接的晶振為 6MHZ，則 1/6 為 1MHZ， A/D 轉(zhuǎn)換時間為 64us。 ADC0809 各管腳功能 多路監(jiān)測儀 13 ADC0809 采用 雙列直插式封裝，共有 28條引腳，如圖 7 所示。 圖 6 ADC0809結(jié)構(gòu)圖 (1) IN0IN7:IN0— IN7 為 8 路模擬電壓輸入線，用于輸入被轉(zhuǎn)換的模擬電壓 (2) ADDA， ADDB， ADDC: 三位地址輸入端。八路模擬信號轉(zhuǎn)換選擇同由 A， B， C決定。 A為低位， C 為高位。 (3) CLOCK：時鐘信號。最高允許值為 640kHz。 (4) D0D7：數(shù)字量輸出端， A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果由這幾個端口輸出。 圖 7 ADC0809引腳圖 多路監(jiān)測儀 14 (5) OE： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出允許控制端，當(dāng) OE 端為高電平時，允許將 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果從 D0～ D7 端輸出。 (6) ALE: 地址鎖存允許信號。八路模擬通道地址由 A， B， C 輸入在 ADC0809 的 ALE信號有效時，將該八路地址鎖存。 (7) START: 啟動 A/D 轉(zhuǎn)換信號。當(dāng) START 端輸入一個正脈沖時，立即啟動 ADC0809進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 (8) EOC: A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，是芯片的輸出信號。轉(zhuǎn)換開始后， EOC 信號變低；轉(zhuǎn)換結(jié)束時， EOC 返回高電平。這個信號可以作為 A/D 轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)信號來查 詢，也可以直接用作中斷請求信號。 (9) VREF+， VREF:正負基準(zhǔn)電壓輸入端。 (10) VCC， GND :正電源電壓端和地端。 硬件連接電路 ADC0809 與 89C51 連接可采用查詢方式，也可以采用中斷方式。圖 8 所示 為中斷方式連接電路圖。由于 ADC0809 片內(nèi)有三態(tài)輸出鎖存器，因此，可直接與 89C51 接口。 這里將 ADC0809 作為一個外部擴展并行 I/O 口，采用線選法尋址。由 和 /WR聯(lián)合控制啟動轉(zhuǎn)換信號端（ START）和 ALE 端，低三位地址線加到 ADC0809 的 ADDA、 ADDB和 ADDC 端，所以，選中 ADC0809 的 IN0 通道的地址為 0FEFBH。 啟動 ADC0809 的工作過程是：先送通道號地址到 ADDA、 ADDB 和 ADDC；由 ALE 信號鎖存通道號地址后，讓 START 有效；啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，即執(zhí)行“ MOVX @DPTR,A”。 指令產(chǎn)生 /WR 信號，使 ALE 和 START 有效；鎖存通道號并啟動 A/D 轉(zhuǎn)換。 A/D 轉(zhuǎn)換完畢， EOC 端發(fā)出一正脈沖，申請中斷。在中端服務(wù)程序中，“ MOV A,@DPTR”指令產(chǎn)生/RD 信號，使 OE 端有效，打開輸出鎖存器三態(tài)門， 8位數(shù)據(jù)便讀入到 CPU 中。 ADC0809 的時鐘取自 89C51 的 ALE 經(jīng)二分頻后的信號。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換完畢， 89C51 讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量時，須使用“ MOVX A,@DPTR”指令。這樣就完成了 ADC0809 與 89C51的連接及工作過程。 多路監(jiān)測儀 15 圖 8 ADC0809與單片機的連接圖 LED 顯示電路的設(shè)計 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用 LED 數(shù)碼管是一種較好的選擇。 LED 數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機接口簡單易行。 LED 數(shù)碼管 LED 數(shù)碼 管是由發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件。圖 9中 a為 數(shù)碼管的外形和引腳圖，其中七只發(fā)光二極管分別對應(yīng) a～ g 筆段構(gòu)成“ ”字形另一只發(fā)光二極管 Dp 作為小數(shù)點。因此這種 LED顯示器稱為七段數(shù)碼管或八段數(shù)數(shù)碼。 LED數(shù)碼管按電路中的連接方式可以分為共陰型和共型兩大類，如圖 9 中 b、 c 所示。共陽型是將各段發(fā)光二極管的正極連在一起，作為公共端 COM，公共端 COM 接高電平， a～ g、Dp 各筆段通過限流電阻接控制端。某筆段控制端低電平時，該筆 段發(fā)光，高電平時不發(fā)光?？刂颇硯锥喂P段發(fā)光，就能顯示出某個數(shù)碼或字符。共陰型是將各數(shù)碼發(fā)光二極管的負極連在一起，作為公共端 COM 接地，某筆段通過限流電阻接高電平時發(fā)光。 LED 數(shù)碼管按其外形尺寸有多種形式，使用較多的是 和 ；按顯示顏色也有多種形式，主要有紅色和綠色；按亮度強弱可分為高亮和普亮，指通過同樣的電流 多路監(jiān)測儀 16 顯示亮度不一樣，這是因發(fā)光二極管的材料不一樣而引起的。 LED 數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同，根據(jù)其材料不同正向壓降一般為 ～ 2V 額定電流為 10mA，最大電流為 40mA。靜態(tài)顯示時取 10mA 為宜，動態(tài)掃描顯示可加大，可脈沖電流，但一般不超過 40mA。 a)外形和引腳 b)共陰極結(jié)構(gòu) c)共陽極結(jié)構(gòu) 圖 9 數(shù)碼管及其結(jié)構(gòu) LED 數(shù)碼管編碼方式 當(dāng) LED數(shù)碼管與單片機相聯(lián)時，一般將 LED 數(shù)碼管的各筆段引腳 a、 b、?、 g、 Dp按某一順序接到 MCS－ 51 型單片機某一個并行 I/O 口 D0、 D?、 D7，當(dāng)該 I/O 口輸出某一特定數(shù)據(jù)時，就能使 LED 數(shù)碼管顯示出某 個字符。例如要使共陽極 LED 數(shù)碼管顯示“ 0”，則 a、 b、 c、 d、 e、 f 各筆段引腳為低電平， g和 Dp為高電平。 LED 數(shù)碼管編碼方式有多種，按小數(shù)點計否可分為七段碼和八段碼；按共陰共陽可分為共陰字段碼和共陽字段碼，不計小數(shù)點的共陰字段碼與共陽字段碼互為反碼；按 a、b、?、 g、 Dp 編碼順序是高位在前，還是低位在前，又可分為順序字段碼和逆序字段碼。甚至在某些特殊情況下將 a、 b、?、 g、 Dp順序打亂編碼。表 1 為共陰和共陽 LED數(shù)碼管幾種八段編碼表。這里采用共陰極數(shù)碼管的編碼方式。 表 1 共陰和共陽 LED數(shù)碼管幾 種八段編碼 共陰順序小數(shù)點暗 ` 共陰逆序小數(shù)點暗 共陽順序 小數(shù)點亮 共陽順序 小數(shù)點暗 Dp g f e d c b a 16進制 a b c d e f g dp 16進制 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 1 0 0 FCH 40H C0 H 1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 0 1 1 0 0 0 0 0 60H 79H F9 H 多路監(jiān)測儀 17 2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 1 1 0 1 1 0 1 0 DAH 24H A4 H 3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 1 1 1 1 0 0 1 0 F2H 30H B0 H 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 19 H 99 H 5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 1 0 1 1 0 1 1 0 B6H 12 H 92 H 6 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 1 0 1 1 1 1 1 0 BEH 02 H 82 H 7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 1 1 1 0 0 0 0 0 E0H 78 H F8 H 8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 1 1 1 1 1 1 1 0 FEH 00 H 80 H 9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 1 1 1 1 0 1 1 0 F6H 10 H 90 H LED 數(shù)碼管顯示方式和典型應(yīng)用電路 LED 數(shù)碼管顯示電路在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中可分為靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。在本設(shè)計中，使用的是靜態(tài)顯示方式，這里主要介紹靜態(tài)顯示方式及其電路連接。靜態(tài)顯示在本設(shè)計中如圖 10 所示。 一般情況，在靜態(tài)顯示方式下，每一位顯示器的字段需要一個 8 位 I/O 口控制，而且該 I/O 口須有鎖存功能， N位顯示器就需要 N個 8位 I/O 口，公共端可直接接 +5V（共陽）或接地（共陰）。顯示時，每一位字段碼分別從 I/O 控制口輸出，保持不變直至 CPU刷新顯示為止。也就是各字段的亮滅狀態(tài)不變。此種 情況下，靜態(tài)顯示方式編程較簡單，但占用 I/O口線多，即軟件簡單、硬件成本高，一般適用顯示位數(shù)較少的場合。但是，利用 74LS164 串入并處的特點設(shè)計的靜態(tài)顯示，可以輕而易舉的解決靜態(tài)顯示占用 I/O口多的問題，同時，編程也沒動態(tài)顯示那么復(fù)雜！ 圖 10 顯示電路圖 圖 10 是該應(yīng)用的典型電路圖，也是在本設(shè)計中要用到的顯示電路，圖中 CLOCK 為74LS164 提供其工作的脈沖信號， SERIAL NUM 是從單片機輸出的要顯示的串行數(shù)據(jù)。 多路監(jiān)測儀 18 報警電路的設(shè)計 告警在設(shè)計電路中，被廣泛的應(yīng)用，簡單實用。當(dāng)溫度、壓 力、轉(zhuǎn)速等等超出了設(shè)置的限度，有可能對設(shè)備、人或其他造成危害；所以，當(dāng)檢測到溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等大于期望的范圍時，由相關(guān)電路觸發(fā)三極管的基極，使三極管導(dǎo)通，繼電器吸合，指示燈亮，同時蜂鳴器響，發(fā)出告警信號。其電路如圖 11 所示。 圖 11 告警電路