【文章內容簡介】 定位在第二行第一個字符的位置呢？這樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位D7 恒 定 為 高 電 平 1 所 以 實 際 寫 入 的 數(shù) 據 應 該 是 01000000B（ 40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H) 引腳說明 第 1 腳： VSS 為地電源 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源 13 第二章 方案與設計基礎 知識 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據。 第 6 腳： E端為使能端，當 E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第 7～ 14 腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據線。 第 15 腳： BLA 背景光源正極， 接高電平 第 16 腳： BLK 背景光源負極， 接地 三端穩(wěn)壓集成電路 7805 電子產品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 78 系列和負電壓輸出的 79系列。顧名思義，三端 IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO 220 的標準封裝 。 用 78/79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來組成穩(wěn)壓電源所 需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓 IC型號中的 78 或 79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 7806 表示輸出電壓為正 6V， 7909 表示輸出電壓為負 9V。 在 78 ** 、 79 ** 系列三端穩(wěn)壓器中最常應用的是 TO220 和 TO202 兩種封裝。這兩種封裝的圖形以及引腳序號、引腳功能如附圖所示。 14 第二章 方案與設計基礎知識 從正面看①②③引腳從左向右按順序標注，接入電路時①腳電壓高于②腳，③腳為輸出位。如對于 78**正壓系列，①腳高電位，②腳接地，；對與 79**負壓系列，①腳接地，②腳接負電壓，輸出都是③腳。 78**系列的穩(wěn)壓集成塊的極限輸入電壓是 36V，最低輸入電壓為輸出電壓的 34V 以上 。 數(shù)模轉換器 DAC0832 芯片 DAC0832 簡介 DAC0832DAC0832 是 8 分辨率的 D/A 轉換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個 DA 芯片以其價格低廉、接口簡單、轉換控制容易等優(yōu)點，在單片機應用系統(tǒng)中得到廣泛的應用。 D/A轉換器由 8位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、 8位 D/A轉換電路及轉換控制電路構成。 A. 分辨率為 8位； B. 電流穩(wěn)定時間 1us； C. 可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入； D. 只需在滿量程下調整其線性度； E. 單一電源供電（ +5V～ +15V）； F. 低功耗， 20mW。 15 第二章 方案與設計基礎知識 引腳說明 * D0～ D7： 8 位數(shù)據輸入線， TTL 電平，有效時間應大于 90ns(否則鎖 存器的數(shù)據會出錯 )； * ILE：數(shù)據鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效； * CS：片選信號輸入線（選通數(shù)據鎖存器），低電平有效； 16 第二章 方案與設計基礎知識 * WR1：數(shù)據鎖存器寫選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于 500ns）有效。由ILE、 CS、 WR1 的邏輯組合產生 LE1，當 LE1 為高電平時，數(shù)據鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據線變換， LE1 的負跳變時將輸入數(shù)據鎖存； * XFER：數(shù)據傳 輸控制信號輸入線，低電平有效，負脈沖（脈寬應大于 500ns）有效； * WR2： DAC 寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于 500ns）有效。由 WRXFER 的邏輯組合產生 LE2，當 LE2 為高電平時， DAC 寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化， LE2的負跳變時將數(shù)據鎖存器的內容打入 DAC寄存器并開始 D/A轉換。 * IOUT1：電流輸出端 1，其值隨 DAC 寄存器的內容線性變化； * IOUT2：電流輸出端 2，其值與 IOUT1 值之和為一常數(shù)； * Rfb：反饋信號輸入線，改變 Rfb端外接電阻值可調整 轉換滿量程精度； * Vcc：電源輸入端， Vcc 的范圍為 +5V～ +15V； * VREF：基準電壓輸入線， VREF 的范圍為 10V～ +10V； * AGND：模擬信號地 ， 摸擬信號和基準電源的參考地 * DGND：數(shù)字信號地 ， 兩種地線在基準電源處共地比較好 運算放大器 LM324 芯片 LM324 系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器。與單電源應用場合的標準運算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點。該四放大器可以工作在低到 伏或者高到 32伏的電源下，靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流 的五分之一。共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應用場合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運算放大器可用圖 1所示的符號來表示，它有 5 個引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個信號輸入端，“ V+”、“ V”為正、負電源端，“ Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中， Vi（ ）為反相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。 LM324 的引腳排列見圖。 17 第二章 方案與設計基礎知識 達林頓管 TIP122 特性 晶體管類型 :功率達林頓 電壓 , Vceo:100V 功耗 , Pd:65W 集電極直流電流 :5A 直流電流增益 hFE:1000 封裝類型 :TO220 針腳數(shù) :3 功耗 :65W 溫度 :25176。 C 引腳說明 18 第二章 方案與設計基礎知識 第 1 腳： B，基極 第 2 腳： C,集電極 第 3 腳： E，發(fā)射極 19 第三章 系統(tǒng)整體結構及硬件實現(xiàn) 第三章 系統(tǒng)整體結構及硬件實現(xiàn) 系統(tǒng)整體框圖 系統(tǒng)總體設計方案主要由 微控制模塊、恒流控制模塊、顯示模塊、鍵盤模塊、電源模塊 五部分構成。 系統(tǒng)模塊電路設計 單片機控制模塊 單片機部分即為 MCU 模塊，整個控制都是依靠單片機完成 ， 負責控制與協(xié)調其他各個模塊工作，并進行數(shù)字信號處理。在整個數(shù)控直流恒流源系統(tǒng)中，主控器是系統(tǒng)的控制中心，其工作效率的高低關系到 系統(tǒng)效率 的高低以及系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性 。而 51 系 列單片機具有成本低，穩(wěn)定性好，切運行速度基本能滿足該系統(tǒng)的要求 。從功能和價位以及本課題要求來看，選擇 51 系列的 STC89C51 作為本方案的控制核心。 P1 口接液晶顯示器 LCD1602 作為輸出數(shù)據顯示傳輸口，同時, 作為液晶 LCD 的控制端口 ； P2 口接 DAC0832 作為輸出數(shù)據傳輸 20 第三章 系統(tǒng)整體結構及硬件實現(xiàn) 口 ； , 接兩個獨立鍵盤作為輸入數(shù)據傳輸口； XTAL1(19 腳 )XTAL2（ 18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHZ 晶振。 RST (9 腳 )為復位輸入端口，外接電阻電容組成復位電路。 VCC（ 40腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V電源的正負端。 21 第三章 系統(tǒng)整體結構及硬件實現(xiàn) 恒流控制模塊 （電壓電流轉換模塊） 在本數(shù)控直流恒流源中，采用了運算放大器加達林頓管組成的恒流源電路，運算放大器采用 LM324，達林頓管采用 TIP122，同時利用 D/A 轉換器 DAC0832作為電壓輸入控制。 因而 本電壓電流轉換模塊主要由穩(wěn)壓控制模塊和恒流源模塊組成。 穩(wěn)壓控制模塊設計主要是用 DAC0832輸出的參考電壓去控制 LM324輸出大小變化，其中數(shù)模轉換器 DAC0832 的基準電壓 Vref 來自三端穩(wěn)壓集成電路 7805的輸出端口?？刂破?STC89C51 的 P2 口與 DAC0832 的數(shù)據口直接相連， DAC0832的 /CS,/WR1,/WR2 和 /XREF 接地， 8腳接參考電壓，電路如圖所示： DAC0832 的輸出電流轉換為電壓的公式為： Vout=（ bn1*2n1+bn2*2n2+?? +b*2+b0*20） B Vref／ 2n 恒流源模塊是由達林頓管 TIP12取樣電阻以及負載組成，如圖所示： 22 R2 是負載電阻， R3 是取樣電阻，采用大功率精密電阻，阻值為 5 歐姆，故此 采樣電阻的功率可以由 P=I2*R 算出 。根據運算放大器的虛短和虛斷的電路特性以及電路的分析可得出，運算放大器的兩輸入口電壓相等，均等于 Vout。所以 輸出的負載電流 I=IC=IE=V0/R3=Vout/R3=B Vref／ 2n R3=B／ 28=B/256 經過調節(jié)，該電壓電流轉換模塊的輸出電流分辨率為 1A/256==4mA，也就是說 DAC 輸入數(shù)據端每增加 1，電流步進增加 4mA。 將恒壓控制模塊和恒流源模塊合并組成整體的恒流控制模塊如下圖所示： 23 第三章 系統(tǒng)整體結構及硬件實現(xiàn) 顯示模塊 顯示的方式有很多，主要分為兩類： LED 顯示和 LCD 顯示。前者顯示亮度高，制作成本低，適合做遠距離顯示，但是其耗電量大，所用的端口隨顯示的數(shù)據位數(shù)增加而增加。如果采用動態(tài)掃描方式顯示，則需占用處理器的時間，若是采用靜態(tài)顯示則需要增加鎖存器，耗費硬件制作的時間。而 LCD 顯示更為清晰、直觀，不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及文字，并且不會占用太多的系統(tǒng) I/O 資源。并且考慮到自身未用過液晶顯 示器 LCD1602，故采用 LCD顯示。 LCD 最常用的就是 1602 液晶模塊， LCD1602 可以在 LCD 顯示屏上完整顯示32 個英文字符和日文等一些字符，可清晰顯示出 電流和電壓單位。在設計過程中通過單片機編程控制第 4 腳 RS（數(shù)據 /命令選擇端），第 5腳 R/W（讀寫選擇端），第 6 腳 E（使能端），從而實現(xiàn)顯示效果。其顯示運行原理如下： 寫指令： RS=L,RW=L,D0～ D7=指令碼， E=H→ L 24 第三章 系統(tǒng)整體結構及硬件實現(xiàn) 寫數(shù)據： RS=H,RW=L,D0～ D7=數(shù)據， E=H→ L 寫操作的時序如下圖所示： 讀忙狀態(tài)： RS=L,RW=H, E=H→ L 讀數(shù)據： RL=H,RW=H, E=H→ L 讀操作的時序如下圖所示： 整個顯示模塊電路原理如下圖所示： 25 第三章 系統(tǒng)整體結構及硬件實現(xiàn) 鍵盤模塊 系統(tǒng)中鍵盤模塊設計兩個按鍵 KEY KEY2， 如圖所示， 分別由單片機 、 口接 10K 電阻輸入。 KEY1 為電流“ +”， KEY2 為電流“ ”，按一下 KEY1，當前電流增加 4mA，按一下 KEY2，當前電流減小 4mA。 26 第三章 系統(tǒng)整體結構及硬件實現(xiàn)