【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 數(shù)據(jù) 15 PSB L L：串口方式 17 RESET H/L 復(fù)位端，低電平有效 19 A VDD 背光源電壓 +5V 20 K VSS 背光源負(fù)載 0V 圖 33 12864 工作原理方框圖 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 顯示屏的接口說明如表 31 所示。 12864 是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶 顯示模塊；其顯示分辨率為 12864, 內(nèi)置 8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) ASCII 字符集 .利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示 84行 1616 點(diǎn)陣的漢字 ， 也可完成圖形顯示 。 低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊，工作原理方框圖如 圖 33 所示。 電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)的連接原理圖 如圖 34 所示，本模塊電路主 要負(fù)責(zé)在 給外部用電器 充電時(shí) ,將 用電器 的電壓和電流顯示出來，其次可以通過按鍵，根據(jù)所充 用電器 的 具體 型號(hào)，設(shè)置最大幅值充電電壓，當(dāng)太陽能充電器充至所設(shè)置的幅值時(shí)，電路自動(dòng)斷開，不再為外界用電器供電。顯示屏選用的是 12864，其自帶字庫(kù)使用方便，能夠節(jié)省單片機(jī)資源，與 1602 相比其面積大，顯示的內(nèi)容更加豐富。本系統(tǒng)的顯示內(nèi)容較多，并且基本運(yùn)用的都是中文字符，其能夠更清晰準(zhǔn)確的完成系統(tǒng)的調(diào)整、校準(zhǔn)和顯示任務(wù)。 VCC40GND20RST9X119X218PSEN29ALE30383736353433323921222324252627281011121314151617EA31U1 AT89S52VCC3212M20pF3120pF332510u2910K28復(fù)位1234567891030VCCISP 下載口6 789這些指 52 的引腳VCCD0D1D2D3D4D5D6D7ABCRD1 ADDWR1INTCSSIDCLKPSBALE對(duì)比 圖 34 單片機(jī)連接原理圖 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 單片機(jī)中， 由于該電路無外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所以 31 引腳 EA 應(yīng)接高電 平。 按鍵接在 電源 和 9 口上，完成了電路的復(fù)位功能 ， 由于復(fù)位時(shí)高電平有效， 在本電路中， 當(dāng)剛接上電源的瞬間，復(fù)位按鍵所接的電容兩端相當(dāng)于短路，即相當(dāng)于給 RESET 引腳一個(gè)高電平，等充電結(jié)束時(shí)（這個(gè)時(shí)間很短暫），電容相當(dāng)于斷開，這時(shí)已經(jīng)完成了復(fù)位動(dòng)作。 該電路中 P0 口用于接收由 ADC0809 芯片轉(zhuǎn)換來的數(shù)字信號(hào)， 用于控制繼電器的開斷， ~ 用于控制液晶顯示屏， ~ 用于控制按鈕，調(diào)節(jié)幅值上限， ~ 為地址輸入端， ~ 用于控制 ADC0809 芯片。 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 ADC0809 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)和過程控制、運(yùn)動(dòng)控制中應(yīng)用十分廣泛。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳 ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳如下圖所示。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 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 表 31 地址信號(hào)與選中通道的關(guān)系 (a)、 IN0～ IN7——8 路模擬輸入，通過 3 根地址譯碼線 ADDA、 ADDB、 ADDC來選通一路。 (b)、 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。 (c)、 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)系如上表所示。 (d)、 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。 (e)、 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。 (f)、 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，則原來的轉(zhuǎn)換進(jìn)程被中止，重新從頭開始轉(zhuǎn)換。 (g)、 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)。 (h)、 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)門被打開，使轉(zhuǎn)換結(jié)果通過數(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)。 地 址 選中通道 ADDC ADDB ADDA 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 工作時(shí)序與使用說明 ADC0809 的工作時(shí)序下圖所示。當(dāng)通道選擇地址有效時(shí)， ALE 信號(hào)一出現(xiàn)，地址便馬上被鎖存，這時(shí)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)緊隨 ALE 之后 (或與 ALE 同時(shí) )出現(xiàn)。START 的上升沿將逐次逼近寄存器 SAR 復(fù)位，在該上升沿之后的 2μs 加 8 個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi) (不定 )， EOC 信號(hào)將變低電平，以指 示轉(zhuǎn)換操作正在進(jìn)行中，直到轉(zhuǎn)換完成后 EOC 再變高電平。微處理器收到變?yōu)楦唠娖降?EOC 信號(hào)后，便立即送出 OE 信號(hào)，打開三態(tài)門，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。 圖 36 ADC0809 工作時(shí)序 模擬輸入通道的選擇可以相對(duì)于轉(zhuǎn)換開始操作獨(dú)立地進(jìn)行 (當(dāng)然，不能在轉(zhuǎn)換過程中進(jìn)行 )，然而通常是把通道選擇和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換結(jié)合起來完成 (因?yàn)锳DC0809 的時(shí)間特性允許這樣做 )。這樣可以用一條寫指令既選擇模擬通道又啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在與微機(jī)接口時(shí)，輸入通道的選擇可有兩種方法，一種是通過地址總線選擇，一種是通過數(shù)據(jù)總線選擇。 如用 EOC 信號(hào)去產(chǎn)生中斷請(qǐng) 求，要特別注意 EOC 的變低相對(duì)于啟動(dòng)信號(hào)有 2μs+8 個(gè)時(shí)鐘周期的延遲，要設(shè)法使它不致產(chǎn)生虛假的中斷請(qǐng)求。為此，最好利用 EOC 上升沿產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，而不是靠高電平產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。 工作原理 電壓電流的 A/D 采集是逐次逼近原理進(jìn)行模 數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。 ADC0809 的采樣分辨率為 8 位，其內(nèi)部有一個(gè) 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(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 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（如圖 37 所示）。多路開關(guān)可 選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 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)。 圖 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 8 條模擬量輸入通道 ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是 05V，若信號(hào)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： 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 IN0IN7 上的一路模擬量輸入。 數(shù)字量輸出及控制線： 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。 本設(shè)計(jì)中用單片機(jī)的 P0 口接收來自 0809 的 轉(zhuǎn) 換數(shù)據(jù)， 、 、 依次接在 0809 的 A、 B、 C 地址線， 和 通過或非門 接在 0809 的 OE 端， 和 通過或非門 接 START 和 ALE 端， 通過或門 接 EOC 端 ，常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 時(shí)鐘信號(hào)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：首先 、 、 輸入 3 位地址，并使 和 低電平 輸出 ， 將地址存入地址鎖存器中 ，同時(shí)令 START 發(fā)出進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換的信號(hào)， 此 時(shí) 地址經(jīng)譯碼選通8 路模擬輸入之一到比較器 進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換 。之后 EOC 輸出信號(hào)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?A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)，而觸發(fā)單片機(jī)動(dòng)作準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)，這 時(shí) 使 變?yōu)榈?電平 輸出 低 電平，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。 74HC74芯片 74HC74 是一款高速 CMOS 器件，它是雙路 D 型上升沿觸發(fā)器，帶獨(dú)立的數(shù)據(jù)（ D）輸入、時(shí)鐘（ CP）輸入、設(shè)置（ SD）和復(fù)位（ RD）輸入、以及互補(bǔ)的 Q 和 Q 非 輸出。 設(shè)置和復(fù)位為異步低電平有效，且不依賴于時(shí)鐘輸入。 74HC74 數(shù)據(jù)輸入口的信息在時(shí)鐘脈沖的上升沿傳輸?shù)?Q 口。為了獲得預(yù)想中的結(jié)果， D 輸入必須在時(shí)鐘脈沖上升沿來臨之前，保持穩(wěn)定一段就緒時(shí)間。 74HC74 的工作電壓范圍為： ～ V，其具有阻抗對(duì)稱輸出、高抗擾、低功耗、 ESD 保護(hù)等特性。 電路設(shè)計(jì) AT89S52 單片機(jī)沒有內(nèi)置的 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，因此采集的電壓需要經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換才可接入單片機(jī)。如圖 38 所示，模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能就是將太陽能光伏電池板產(chǎn)生的電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)方便單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)并對(duì)外圍電路進(jìn)行控制，此模塊電路只要有 ADC0809， 74HC0 74HC74 組成，其中 74HC02 是由各 或 非門集成的芯片，此模塊性能穩(wěn)定。本系統(tǒng)主要利用 AD 采集電壓和電流信號(hào)，時(shí)鐘口連接，方便程序的編寫， 74HC74 主要的作用是將單 片機(jī) 30 引 腳的 ALE頻率進(jìn)行多次分頻，最后轉(zhuǎn)化為可供 ADC0809 使用的 500KHz 信號(hào)。 ADC0809的最大測(cè)量電壓是 5V，本電路在測(cè)量高電壓時(shí)采用電阻分壓方式，間接測(cè)量高電壓。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 ALE(500K)111213U1D74HC02456U1B74HC02123U1A74HC02D017D1