【文章內(nèi)容簡介】 圖4 數(shù)碼管驅(qū)動電路單片機(jī)AT89C51的串口外接1片74LS164作為LED顯示器的靜態(tài)顯示接口，把AT89C2051的RXD作為數(shù)據(jù)輸出線，TXD作為移位時鐘脈沖。Q0Q7(第3—6和10—13引腳)并行輸出端分別接LED顯示器的DPA各段對應(yīng)的引腳上。本設(shè)計設(shè)計采用的是共陽極數(shù)碼管，因而各數(shù)碼管的公共極接電源VCC，本電路有LM7805提供，并采用三只串聯(lián)的二極管降壓，而非電阻降壓，這樣保證個數(shù)碼段的亮度一致。要顯示某字段則相應(yīng)的移位寄存器74LS164的輸出線必須是低電平。當(dāng)有按鍵按下時，有單片機(jī)處理編碼后送到數(shù)碼管上顯示。 BUCK斬波電路DC/DC變換器廣泛應(yīng)用于便攜裝置（如筆記本計算機(jī)、蜂窩電話、PDA等）中。它有兩種類型，即線性變換器和開關(guān)變換器。開關(guān)變換器因具有效率高、靈活的正負(fù)極性和升降壓方式的特點，而備受人們的青睞[10]。DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式Ts不變，改變ton(通用)，二是頻率調(diào)制（1）Buck電路——降壓斬波器，其輸出平均電壓U0小于輸入電壓Ui，極性相同。（2）Boost電路——升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于輸入電壓Ui，極性相同。（3）Buck－Boost電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電感傳輸。（4）Cuk電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電容傳輸。還有Sepic、Zeta電路。在本電路中輸入始終大于輸出，所以采用脈寬調(diào)制方式的BUCK變換器，BUCK變換器又稱降壓變換器、串聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電源、三端開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器。其電路如圖5所示，PWM脈寬調(diào)制信號有單片機(jī)提供，控制開關(guān)管的通斷。圖5 BUCK變換器電路 電壓電流的A/D采集ADC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模—數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。（1）ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖6 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳圖ADC0809由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。（2）引腳結(jié)構(gòu) IN0－IN7：8條模擬量輸入通道 ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0－5V，若信號太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 地址輸入和控制線：4條 ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表1所示。表1 CBA通道選擇表C B A選擇的通道0 0 0IN00 0 1IN10 1 0IN20 1 1IN31 0 0IN41 0 1IN51 1 0IN61 1 1IN7數(shù)字量輸出及控制線：11條 ST為轉(zhuǎn)換啟動信號。當(dāng)ST上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng)EOC為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。 CLK為時鐘輸入信號線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。 本設(shè)計中用單片機(jī)的P0口接收來自0809的換數(shù)據(jù)，、B、C地址線，，時鐘信號由單片機(jī)的ALE端經(jīng)74HC74觸發(fā)器二分頻后提供，單片機(jī)采用12MHz晶振，ALE端經(jīng)二分頻后為500KHz。ADC0809具體工作過程為：、，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(fù)位。下降沿啟動 A／D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A／D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請，而觸發(fā)單片機(jī)動作準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上，單片機(jī)讀取P0口然后做下一步處理操作。 MAX471介紹及工作原理MAX471是美國MAXIM公司生產(chǎn)的雙向、精密電流傳感放大器。MAX471內(nèi)置35mΩ精密傳感電阻，可測量電流的上下限為3A。對于允許較大電流的場合，則可選用MAX472。在這種情況下，用戶可根據(jù)自己的需要配置外接的傳感電阻與增益電阻。MAX471/MAX472都可通過一個輸出電阻將電流輸出轉(zhuǎn)化為對地電壓輸出。圖7 MAX471典型應(yīng)用電路MAX471所需的供電電壓Vbr/Vcc為3～36V，所能跟蹤的電流的變化頻率可達(dá)到130kHz，采用8腳封裝，其典型應(yīng)用電路如圖七所示。MAX471各引腳功能說明如下：SHDN為關(guān)閉信號，正常操作時接地；當(dāng)它為高電平時，供電電流小于5181。A。RS+為內(nèi)傳感電阻的電源端。GND為地端或電源負(fù)端。SIGN為集電極開路邏輯輸出，SIGN為低電平表示電流由RS－流向RS+。RS－為內(nèi)傳感電阻的負(fù)載端。OUT為電流輸出端，該電流的大小正比于流過傳感電阻的電流。在本設(shè)計中，電阻R4采用20K/，在輸出最大500mA時Uo不超過5V，輸出電壓便于ADC0809采集并作數(shù)字化處理。3 匯編源程序的設(shè)計實現(xiàn) 系統(tǒng)整體程序框架本設(shè)計整體工作主要由單片機(jī)程序控制實現(xiàn)，其工作過程為：電路啟動初始化，電路功能選擇，輸出選擇并確定輸出，單片機(jī)采集計算輸出PWM信號，定時采集數(shù)據(jù)并處理調(diào)節(jié)PWM信號占空比等，程序整體框架如圖8所示。開始初始化電池充電充電子程序電源子程序YesNo結(jié)束圖8 程序整體框架流程 電路啟動初始化初始化是為單片機(jī)的運行設(shè)置初始的運行環(huán)境，主要完成以下工作：清片內(nèi)，每次單片機(jī)加電時，都將引起單片機(jī)的上電復(fù)位操作。復(fù)位操作完成以后，單片機(jī)的寄存器會被置以不同的值，這些值中有相當(dāng)一部分是未知的值。這些未知的值在單片機(jī)復(fù)位完成，正式運行以后，會產(chǎn)生無法讓程序設(shè)計人員掌握的后果，甚至?xí)斐上到y(tǒng)的損壞。因此，在單片機(jī)運行后，首先清0使之置初始參數(shù)設(shè)定，便于程序設(shè)計人員掌握，以利系統(tǒng)的工作。設(shè)置系統(tǒng)運行所需的各個參數(shù)，設(shè)置定時器和中斷設(shè)定。圖9為初始化程序流程。開始清片內(nèi)RAM初始參數(shù)設(shè)定AD設(shè)定定時器設(shè)定中斷設(shè)定返回圖9 初始化程序流程 按鍵采集程序鍵盤子程序用于探測開關(guān)、是否處在有效的開關(guān)狀態(tài)，以決定是否啟動系統(tǒng)運轉(zhuǎn)。讀線、讀取、相連的端口，并將其值判斷處理后存于相關(guān)緩存中。其中讀取端口后要做一定的延時以排除鍵抖引起的誤動作。圖10為按鍵子程序結(jié)構(gòu)流程圖。入口讀I/O口處理后存入緩存延時Y返回N圖10 按鍵子程序結(jié)構(gòu)流程圖 數(shù)碼管顯示子程序開機(jī)時，初始化數(shù)碼管，通過串口將“0”的字形碼輸出使數(shù)碼管顯示“O”。然后判斷P1口是否有鍵按下，如果沒鍵按下繼續(xù)判斷。顯示子程序首先初始化串口，使串口工作在方式0，再讀取顯示緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)(顯示緩沖區(qū)主要是用來存放即將要顯示的數(shù)據(jù))，然