【正文】 大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器，并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。晶振通常選用 6MHZ、 12MHZ 或 24MHZ。內(nèi)部振蕩方式如圖 35所示。圖中電容 C C2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用。電容值一般 5～ 30pF。內(nèi)部振蕩方式所得時(shí)鐘 信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。 圖 35 內(nèi)部振蕩 鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì) （ 1） 人機(jī)交互接口的設(shè)計(jì) 所謂人機(jī)交互接口，是指人與計(jì)算機(jī)之間建立聯(lián)系、交互信息的輸入 /輸出設(shè)備的接口。這些輸入 /輸出設(shè)備主要有鍵盤(pán)、顯示器和打印機(jī)等。是控制系統(tǒng)與操作人員之間的交互窗口。鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)形式一般有兩種：獨(dú)立式鍵盤(pán)與矩陣式鍵盤(pán)。本次主要介紹設(shè)計(jì)所用的獨(dú)立鍵盤(pán)的工作方式。 （ 2） 鍵盤(pán)設(shè)計(jì)需要解決的幾個(gè)問(wèn)題 89S522 +5V C1 R1 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 ① 按鍵的確認(rèn) 鍵盤(pán)實(shí)際上是一組按鍵開(kāi)關(guān)的集合，其中每一個(gè)按 鍵就是一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入裝置。鍵的閉合與否，取決于機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)的通、斷狀態(tài)。反應(yīng)在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，若高電平表示斷開(kāi)，那么低電平鍵閉合。所以，通過(guò)電平狀態(tài)（高或低）的檢測(cè)，便可確定相應(yīng)按鍵是否已被按下。 ② 重鍵與連擊的處理 實(shí)際按鍵操作中，若無(wú)意中同時(shí)或先后按下兩個(gè)以上的鍵，系統(tǒng)確定哪個(gè)鍵操作是有效的，完全取決設(shè)計(jì)者的意圖。如視按下時(shí)間最長(zhǎng)者為有效鍵，或認(rèn)為最先按下的鍵為當(dāng)前的按鍵，也可以將最后釋放的鍵看成是輸入鍵。不過(guò)單片機(jī)控制系統(tǒng)的資源有限，交互能力不強(qiáng)，通?？偸遣捎脝捂I按下 有效，多鍵同時(shí)按下無(wú)效的原則。 有時(shí)，由于操作人員按鍵動(dòng)作不夠熟練，會(huì)使一次按鍵產(chǎn)生多次擊鍵的效果，及重鍵的情形。為消除重鍵的影響，編制程序時(shí)可以將鍵的釋放作為按鍵的結(jié)束。等鍵釋放電平后再轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的功能程序，以防止一次擊鍵多次執(zhí)行的錯(cuò)誤發(fā)生。 ③ 按鍵防抖動(dòng)技術(shù) 鍵盤(pán)作為向系統(tǒng)提供操作人員的干預(yù)命令的接口，以其特定的按鍵代表著各種確定操作命令。所以準(zhǔn)確無(wú)誤地辨認(rèn)每個(gè)鍵的動(dòng)作及其所處的狀態(tài)，是系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。 多數(shù)鍵盤(pán)的按鍵均采用機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)。一個(gè)電信號(hào)通過(guò)機(jī)械觸點(diǎn) 的斷開(kāi)、閉合過(guò)程，完成高、低電平的切換。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)閉合及斷開(kāi)的瞬間必然伴隨有一連串的抖動(dòng)。 消除按鍵盤(pán)抖動(dòng)通常有兩種方法：硬件消抖和軟件消抖。通過(guò)硬件電路消除按鍵過(guò)程中抖動(dòng)的影響是一種廣為采用的措施。這種做法，工作可靠，且節(jié)省機(jī)時(shí)。 硬件消抖是通過(guò)在按鍵輸出電路上加一定的硬件線路來(lái)消除抖動(dòng)，一般采用 R— S 觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路。 獨(dú)立式鍵盤(pán)就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接一根 I/O 口線，每根 I/O 口線上的按鍵都不會(huì)影響其它的 I/O 口線，示例如圖 36 所示。矩陣式鍵盤(pán)又叫行列式 鍵盤(pán)。用 I/O口線組成行、列結(jié)構(gòu)，鍵位設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。例如 4179。 4的行、列結(jié)構(gòu)可組成 16 個(gè)鍵的鍵盤(pán)，比一個(gè)鍵位用一根 I/O 口線的獨(dú)立式鍵盤(pán)少了一半的 I/O 口線。對(duì)矩陣鍵盤(pán)的工作過(guò)程可分兩步：第一步是 CPU首先檢測(cè)鍵盤(pán)上是否有鍵按下；第二步是再識(shí)別是哪一個(gè)鍵按下。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 圖 36 獨(dú)立式鍵盤(pán) D/A 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) DAC0832 是 CMOS 工藝制造的 8位 D/A 轉(zhuǎn)換器，屬于 8位電流輸出型 D/A 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 1us，片內(nèi)帶輸入數(shù)字鎖存器。 DAC0832 與單片機(jī)接成數(shù)據(jù)直接寫(xiě)入方式，當(dāng)單片機(jī)把一個(gè)數(shù) 據(jù)寫(xiě)入 DAC 寄存器時(shí)， DAC0832 的輸出模擬電壓信號(hào)隨之對(duì)應(yīng)變化。利用 D/A 轉(zhuǎn)換器可以產(chǎn)生各種波形，如方波、三角波、正弦波、鋸齒波等以及它們組合產(chǎn)生的復(fù)合波形和不規(guī)則波形。 （ 1） DAC0832 主要性能 輸入的數(shù)字量為 8位； 采用 CMOS 工藝，所有引腳的邏輯電平與 TTL 兼容； 數(shù)據(jù)輸入可以采用雙緩沖、單緩沖和直通方式； 轉(zhuǎn)換時(shí)間： 1us； 分辨率： 8位； 單一電源： 5— 15V，功耗 20mw； 參考電壓： 12— +12V； （ 2） DAC0832 內(nèi)部結(jié)構(gòu)資 料 芯片內(nèi)有兩級(jí)輸入寄存器，使 DAC0832 具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要 (如要求多路 D/A 異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等 )。 D/A 轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。要是需要相應(yīng)的模擬信號(hào)，可通過(guò)一個(gè)高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。運(yùn)放的反饋電阻可通過(guò) RFB 端引用片內(nèi)固有電阻，還可以外接。 該片邏輯輸入滿足 TTL 電壓電平范圍，可直接與 TTL 電路或微機(jī)電路相接，下面是芯片電路原理圖 37。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 37 DAC0832電路原理圖 待轉(zhuǎn)換的 8位數(shù)字量由芯片的 8 位數(shù)據(jù)輸入線 D0～ D7 輸入，經(jīng) DAC0832 轉(zhuǎn)換后，通過(guò) 2個(gè)電流輸出端 IOUT1和 IOUT2輸出， IOUT1是邏輯電平為 1的各位輸出電流之和， IOUT2 是邏輯電平為 0的各位輸出電流之和。另外， ILE、 CS 、 WR1 、 WR1 和 XFER是控制轉(zhuǎn)換的控制信號(hào) 。 DAC0832 由 8位輸入寄存器、 8 位 DAC 寄存器和 8位 D/A 轉(zhuǎn)換電路組成。輸入寄存器和 DAC 寄存器作為雙緩沖，因?yàn)樵?CPU數(shù)據(jù)線直接接到 DAC0832 的輸入端時(shí)，數(shù)據(jù)在輸入端保持的時(shí)間僅僅是在 CPU執(zhí)行輸出指令的瞬間內(nèi)，輸入寄存器可用于保存此瞬間出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。有時(shí)，微機(jī)控制系統(tǒng)要求同時(shí)輸出多個(gè)模擬量參數(shù)，此時(shí)對(duì)應(yīng)于每一種參數(shù)需要一片 DAC0832，每片 DAC0832 的轉(zhuǎn)換時(shí)間相同，就可采用 DAC 寄存器對(duì) CPU分時(shí)輸入到輸入寄存器的各參數(shù)在同一時(shí)刻開(kāi)始鎖存，進(jìn)而同時(shí)產(chǎn)生各模擬信號(hào)。 DAC0832 的數(shù)據(jù)輸出方式 在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中 ,通常使用的是電壓信號(hào) ,而 DAC0832輸出的是電流信號(hào)，這就需要由運(yùn)算放大器組成的電路實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。其中有輸出電壓各自極性固定的單極性輸出和隨系統(tǒng)變化輸出電壓有正負(fù)極性的雙極性輸出兩種輸出方式。 （ 3） DAC0832 芯片原理 ILE 是輸入數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)，高電平有效。 CS 是 片選信號(hào)，低電平有效。 WR1 是 讀信號(hào)，低電平有效。 當(dāng) ILE 、 CS 、 WR1 同時(shí)有效時(shí) LE=1 輸入寄存器的輸出隨輸入而變化。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 WR1 由低到高跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄 存器。 XFER 是 轉(zhuǎn)移控制信號(hào)，低電平有效。 WR2 是 寫(xiě)信號(hào)，低電平有效。 當(dāng) XFER 、 WR2 同時(shí)有效時(shí)， LE2=1， DAC 寄存器輸出隨輸入而變化。 WR2 出現(xiàn)由低到高電平上跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存到 DAC 寄存器，數(shù)據(jù)進(jìn)入 D/A 轉(zhuǎn)換器開(kāi)始 D/A 轉(zhuǎn)換。 IOUT1模擬電流輸出端 1 當(dāng)輸入數(shù)字全“ 1”是，輸出電流最大約為 FBREF256R255V ,，全是“ 0”是輸出電流為零。 IOUT2模擬電流輸出端 2， IOUT1+IOUT2=常數(shù)。 制作低頻信號(hào)發(fā)生器有許多方案：主要有單緩沖方式，雙緩沖方式和直通方式。單緩沖方式具有適 用于只有一路模擬信號(hào)輸出或幾路模擬信號(hào)非同步輸出的情形的優(yōu)點(diǎn)，但是電路線路連接比較簡(jiǎn)單。本設(shè)計(jì)主要用單緩沖方式。主要介紹單緩沖工作方式，單緩沖工作方式 DAC 寄存器工作處于直通狀態(tài)，輸入寄存器工作于受控鎖存器狀態(tài)，此時(shí)需要一次寫(xiě)操作就開(kāi)始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換一個(gè)數(shù)據(jù)的主要過(guò)程，首先去數(shù)字量，而后依次打開(kāi)第一級(jí)鎖存和第二級(jí)鎖存。 D/A 轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)單說(shuō)就是應(yīng)用電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，將 N 位數(shù)字量逐位轉(zhuǎn)化為模擬量并求和，從而實(shí)現(xiàn)將 N 位數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量（簡(jiǎn)單的說(shuō)就是加權(quán)，比如十進(jìn)制的1101=1*10^3+1*10^2+0*10^1+1*10^0，只是在這里應(yīng)用的是二進(jìn)制算法） （ 4） DAC0832 同 CPU 的連接 微處理器與 DAC0832 之間可以不加鎖存器，而是利用 DAC0832 內(nèi)部鎖存器，將 CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線直接向 DAC0832 輸出的停留時(shí)間很短的數(shù)據(jù)保存，直至轉(zhuǎn)換結(jié)束。 DAC0832 同 CPU的接口如圖 38所示。 DAC0832 作為微處理器的一個(gè)端口，用地址 92H 的選通作為 CS 和 WR1 的控制信號(hào)，微處理器的寫(xiě)信號(hào)直接來(lái)控制 XFER 和 WR2 。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 圖 38 D/A轉(zhuǎn)換電路圖 I/V 轉(zhuǎn)換波形輸出電路 DAC0832 為電流輸出型轉(zhuǎn)換器 ,一般要 求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過(guò)一個(gè)外接的運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。 如圖 39所示為一種用兩級(jí)運(yùn)算放大器組成的模擬電壓輸出電路。從第一個(gè)運(yùn)放輸出為單極性模擬電壓，從第二個(gè)運(yùn)放輸出為雙極性模擬電壓。如果參考電壓為 +5V，則點(diǎn) a輸出電壓為 0～ 5V，點(diǎn) b 輸出電壓為177。 5V。 圖 39 I/V轉(zhuǎn)換波形發(fā)生電路 （ 1） LM324 簡(jiǎn)介 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 LM324 是四運(yùn)放集成電路，它采用 14腳雙列直插塑料封裝。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外 ,四 組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖 1所示的符號(hào)來(lái)表示，它有 5個(gè)引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“ V+”、“ V”為正、負(fù)電源端，“ Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中， Vi（ ）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相同。 LM324 的引腳排列見(jiàn) 310中圖 2。由于 LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。 圖 310 LM423外部與內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 2） 雙極性輸出的實(shí)現(xiàn) 若 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出為雙極性， 則設(shè)計(jì)如圖 311所示。 I o u t1I o u t2V f bD A C 0 8 3 2U1567B1098CR 2 = RR 1 = 2 RR 3 = 2 RRV o u t2V r e f = (數(shù)字碼 1 2 8 ) / 1 2 8+ 5 VV o u t 1I1I2 圖 311 D/A轉(zhuǎn)換器雙極性輸出電路 圖 311 中，運(yùn)算放大器 A2的作用是把運(yùn)算放大器 A1的單向輸出電壓轉(zhuǎn)換成雙向輸出電壓。其原理是將 A2的輸入端 Σ 通過(guò)電阻 R1與參考電壓 VREF相連， VREF經(jīng) R1向 A2 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 提供一個(gè)偏流 I1，其電流方向與 I2