【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 數(shù)字萬(wàn)用表多量程電阻檔電路見圖 210： 圖 210多量程測(cè)電阻原理 由上分析可知： R1=R01=100Ω R2=R02R01=1000100=900Ω R3=R03— R02=9KΩ 圖 210 中由正溫度系數(shù) (PTC)熱敏電阻 R0與晶體管 T 組成了過(guò)壓保護(hù)電路，以防誤用電阻檔去測(cè)高電壓時(shí)損壞集成電路。當(dāng)誤測(cè)高電壓時(shí)，晶體管 T 發(fā)射極將擊穿從而限制了輸入電壓的升高。同時(shí) R1 隨著電流的增加而發(fā)熱，其阻值迅速增大，從而限制了電流的增加，使 T 的擊穿電流不超過(guò)允許范圍。即 T 只是處于軟擊穿狀態(tài)，不會(huì)損壞，一旦解除誤操作， R0和 T都能恢復(fù)正常。 8 3 數(shù)字萬(wàn)用表 硬件 介紹與設(shè)計(jì) 如圖 31所示，本萬(wàn)用表由以下幾部分功能組成，復(fù)位電路、震蕩電 路、 ADC輸入、被測(cè)量顯示、超限報(bào)警、 ADC 使能控制。復(fù)位電路用來(lái)清零，進(jìn)行下一次的測(cè)量；震蕩電路用來(lái)消除一些外來(lái)干擾，使電路工作更加穩(wěn)定； ADC 輸入則是將輸入量進(jìn)行 AD轉(zhuǎn)換；測(cè)量顯示就是顯示測(cè)量的數(shù)值；超限報(bào)警部分則是用作當(dāng)測(cè)量量超出量程范圍時(shí)發(fā)出警報(bào)，以便提醒用戶更改大量程； ADC 使能控制則用來(lái)對(duì)輸入量進(jìn)行控制，允許輸入或者不允許 輸入 。 圖 31 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框架圖 硬件系統(tǒng)部分芯片介紹 AT89C51 芯片簡(jiǎn)介 圖 32 AT89C51 芯片引腳圖 復(fù)位電路振蕩電路ADC 輸入89 C 51被測(cè)量顯示超限報(bào)警ADC 使能控制 9 AT89C51 主要特性 [8]： 1）與 MCS51 兼容 2） 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 3）壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 4）數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 5）全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz 6）三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 7） 128 8 位內(nèi)部 RAM 8） 32 可編程 I/O 線 9）兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 10） 5 個(gè)中斷源 11）可編程串行通道 12）低功耗的閑置和掉電模式 13）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 功能特性描述 [9]： AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051 是一種帶 2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制 系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4K 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個(gè) I/O 口線，兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)， AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 VCC：供電電壓 。 GND：接地。 10 AT89C51 單片機(jī)的 P 口特點(diǎn) [10]： P0 口： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P0口 的管腳第一次寫 1時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的低八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須接上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為低八位地址接收。 P2 口： P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行 讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào) [11]。 P3 口： P3口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 ADC0809 芯片介紹 ADC0809 是 CMOS 型的 8位逐次逼近式單片 A/D 轉(zhuǎn)換器。 ADC0809 是帶有 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、 8 路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏 輯的CMOS 組件。它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 (1) 主要特性 ① 分辨率為 8位。 ② 轉(zhuǎn)換時(shí)間 100us。 ③ 單一 +5V 供電電，模擬壓輸入在 0— +5 V 之間。 ④ 功耗為 15mW。 11 (2) ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 圖 33 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 上圖 33可知， ADC0809 由一個(gè) 8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)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(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 (3) ADC0809 引腳結(jié)構(gòu) 圖 34 ADC0809引腳結(jié)構(gòu)圖 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(shí)，地址鎖存與譯8 位模擬開關(guān)地址鎖存與譯碼控制與時(shí)序SAR樹狀開關(guān)三態(tài)輸出鎖存緩沖器電阻網(wǎng)絡(luò)ADDAADDBADDCALEIN 7 － IN 0STAR T C LKEOCD 7 D 0V cc GND R EF (+) R EF ( ) OE 12 碼器將 A， B， C 三條地址線的地址信號(hào)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。通道選擇表如下表所示 [12]。 C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 表 35 地址輸入線的通道選擇 數(shù)字量輸出及控制線： 11 條 ST 為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng) ST 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，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(hào)。當(dāng) EOC 為高電平時(shí)，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(hào)，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(shí)鐘輸入信號(hào)線。因 ADC0809 的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為 500KHZ， VREF（＋）， VREF（－）為參考電壓輸入。 (4) ADC0809 應(yīng)用說(shuō)明 ： ① ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與 AT89c51單片機(jī)直接相連。 ② 初始化時(shí)，使 ST 和 OE 信號(hào)全為低電平。 ③ 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 A， B， C端口上。 ④ 在 ST端給出一個(gè)至少有 100ns 寬的正脈沖信號(hào)。 ⑤ 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù) EOC信號(hào)