【文章內(nèi)容簡介】 可選通 IN0～ IN7 八個通道中的一個進(jìn)行 轉(zhuǎn)換。 ① ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 如圖 所示。 圖 ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 第 14頁 共 36頁 由上圖可知， 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) 如圖 所示。 圖 ADC0809 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 送入轉(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。通道選擇表如表 ： 第 15頁 共 36頁 表 通道選擇 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 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。 ADC0809 應(yīng)用注意事項 ：① ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與 AT89S51單片機直接相連。 ② 初始化時，使 ST 和 OE 信號全為低電平 。③ 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 A， B， C 端口上。 ④ 在 ST 端給出一個至少有 100ns 寬的正脈沖信號。 ⑤ 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù) EOC 信號來判斷。 ⑥ 當(dāng) EOC 變?yōu)楦唠娖綍r，這時給 OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機了。 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 由圖 可以看出 A、 B、 C 都接地（都為 0），故信號輸入口選 IN0，其空間地址為 7FF8H。 第 16頁 共 36頁 圖 A/D 轉(zhuǎn)換電路原理圖 溫度信號的獲取與放大 溫度傳感器選型 本設(shè)計溫度檢測范圍要求 0~500℃，故以 PT100為溫度傳感器獲取溫度信號，PT100 電阻溫度系數(shù)分散性小，其精度高，線性好，靈明度比較高。 pt100 它的阻值跟溫度的變化成正比。 PT100 鉑熱電阻的阻值隨著溫度變化而變化，利用這一特點來采集溫度信號，再經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并有單片機系統(tǒng)讀取；單片機系統(tǒng)把讀取到的數(shù)字信號進(jìn)行識別處理，并換算成與溫度對應(yīng)的數(shù)字信號，最后由顯示器顯示溫度。 PT100 的阻值與溫度變化關(guān)系為：當(dāng) PT100 溫度為 0℃ 時它的阻值為 100 歐姆 ，在 100℃ 時它的阻值約為 歐姆。它的工業(yè)原理：當(dāng) PT100 在 0 攝氏度的時候他的阻值為 100 歐姆，它的阻值會隨著溫度上升而成勻速增長的。 以放大器 LM741為信號放大器件。PT100 溫度傳感器為正溫度系數(shù)熱電阻傳感器 。實體圖如 所示： 第 17頁 共 36頁 圖 pt100 溫度傳感器實體圖 主要技術(shù)參數(shù)如下： ① 測量范圍： 200℃～ +850℃； ② 允許偏差值 ? ℃： A 級 ? ? t?? ， B 級 ? ? t?? ； ③ 響應(yīng)時間＜ 30s； ④ 最小置入深度：熱電阻的最小置入深度≥ 200mm； ⑤ 允通電流≤ 5mA。 另外， PT100 溫度傳感器還具有抗振動、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點。 鉑熱電阻的線性較好，在 0～ 100 攝氏度之間變化時，最大非線性偏差小于 攝氏度。鉑熱電阻阻值與溫度關(guān)系為： ① 200℃＜ t＜ 0℃時， ? ?231 0 0 1 * 1 0 0RtR A t B t C t t??? ? ? ? ? ???； ② 0℃≤ t≤ 850℃時， ? ?21 0 0 1RtR At Bt? ? ? ?； 式中， A=； B=； C=?？梢?PT100在常溫 0～ 100 攝氏度之間變化時線性度非常好，其阻值表達(dá)式可近似簡化為：? ?100 1RtR At? ? ?，當(dāng)溫度變化 1℃， PT100 阻值近似變化 ? 。 放大電路的設(shè)計 熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。通常將其放在電橋的橋臂上，當(dāng)溫度發(fā)生變化時， PT100 鉑熱電阻兩端的電壓信號被送到儀器放大器 LM741 的輸入端，經(jīng)過儀器放大器放大后的電壓輸出送給 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，從而把熱電阻的阻值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 第 18頁 共 36頁 對信號放大，我們使用了低價格、高精度的儀器放大器 LM741，它運用方便，可以通過外接電阻方便的進(jìn)行各種增益（ 11000）的調(diào)整。 圖 信號放大電路 其增益計算公式為： RkA ??? 式 溫度值計算過程： 由于 A/D 檢測到的模擬電壓值 ARPR RRR RU T T ?????? 2)( 110 109 式 計算可到的 TR 值，然后利用如下公式求出溫度值： 21 1 BtAtRPRT ??? 式 其中 ???A ， ????B 。 鍵盤電路設(shè)計 本設(shè)計采用 1*3 獨立按鍵。其原理圖如圖 第 19頁 共 36頁 圖 鍵盤電路原理圖 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。 數(shù)碼管原理 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 27a 為 英尺 LED 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)碼管。 圖 LED 數(shù)碼管 LED數(shù)碼管按電路中的連接方式可以分為共陰極和共陽極兩大類，如圖 27 b、第 20頁 共 36頁 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?？刂七@幾段筆段發(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(fù)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)碼管編碼方式 當(dāng) LED 數(shù)碼管與單片機相連時，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，如表 ： 表 共陽極 LED 數(shù)碼管顯示數(shù)字“ 0”時各管段編碼 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 字段碼 顯示數(shù) dp g f e d c b a 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 0 C0H 稱為共陽極 LED 數(shù)碼管顯示“ 0”的字段碼，不計小數(shù)點的字段碼稱為七段碼，包括小數(shù)點的字段稱為八段碼。 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。本設(shè)計為靜態(tài)顯示，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。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。電路如圖 所示。顯示器由 4 個 LED 數(shù)碼管組成。輸入 有 12 個信號，它們是段選信號 ～ 和位選信號 INT INT0、 T T0。若想使 LED 發(fā)光則必須保證有足夠大的電流流過 LED 的各段。流過 LED 的電流大時， LED 發(fā)光亮度高；流過 LED 的電流小時， LED 發(fā)光亮度就低，為了使 LED 能夠長期可靠地工作應(yīng)使流過 LED 的電流為其額定電流。為 LED 顯示器提供電流的電路稱為 LED 的驅(qū)動電路。由于顯示部分選擇了靜態(tài)顯示，因此驅(qū)動電路也選擇第 21頁 共 36頁 靜態(tài)驅(qū)動。 靜態(tài)顯示電路的驅(qū)動電路分為段驅(qū)動電路和位驅(qū)動電路兩種。段驅(qū)動電路考慮到所有的段電流均流過位選線，因此位驅(qū)動電路 的驅(qū)動能力應(yīng)為段驅(qū)動能力的8 倍 (最嚴(yán)重情況八段全亮 )。 驅(qū)動電路可采用分立元件電路，也可采用集成驅(qū)動電路，此外有些硬件譯碼電路本身包括驅(qū)動電路。由于這里采用動態(tài)輸出，且單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了數(shù)碼管可以直接由單片機驅(qū)動。因此采用分立元件的顯示驅(qū)動，如圖 所示： 圖 LED 數(shù)碼管顯示 原理圖 聲光報警電路 報警電路原理如圖 所