【正文】 24 圖 33 TEC6122 邏輯圖 8X8bit 串行移位寄存器： 8X8bit 串行移位寄存器 SI 為數(shù)據(jù)輸入， SO 為數(shù)據(jù)輸出， SCP 為移位脈沖。送入串行移 位寄存器中的數(shù)是 A， B，??， DP 段數(shù)據(jù)，不是BCD 碼數(shù)據(jù)。每次送入 8bit 段碼數(shù)據(jù) A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 DP, DP 是最低位，最先送入。 A 是位，最后送入。移入串行移位寄存器中的段碼數(shù)據(jù)最先進入的是第一位（十進制個位），??，最后進入的是第八位（十進制千萬位），上述這種約定，是用戶編程時必須遵循的。段數(shù)據(jù)鎖存器，多路選擇器，段驅(qū)動器：移入 8X8 bit 串行移位寄存器中的段碼數(shù)據(jù)在 LCP 打入鎖存器脈沖作用下，鎖存到 8X8 bit 段數(shù)據(jù)鎖存器。數(shù)據(jù)鎖存器中的段碼經(jīng)多路選擇器，― S1 時送第 一位（個位） A1,B1,?? ,DP1，段碼顯示 。依次地 ,S8 送第 8 位（千萬位） A8， B8，??， DP8，段碼顯示。段碼 A， B，C， D， E， F， G， DP 輸出受 OEN 控制， OEN=1，允許輸出。 OEN=0，禁止輸出， A， B，C， D， E， F， G， DP 為高阻狀態(tài)（三態(tài)）。 5 引腳信號及功能說明： SI：串行數(shù)據(jù)輸入。輸入數(shù)據(jù)由微處理器（計算機）程序給出。 SCP：串行移位脈沖。移位脈沖個數(shù)由微處理器（計算機）程序控制。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 選用芯片介紹及硬件電路設(shè)計方案 25 SO： 8X8bit 串行移位寄存器數(shù)據(jù)輸出。 SO 接下一個 TEC6122 電路的 SI，可擴展N個 TEC6122 電路。 LCP：把 8X8 bit 串行移位寄存器中的數(shù)鎖存到 8X8 bit 段數(shù)據(jù)鎖存器打入脈沖，高電平有效。打入數(shù)據(jù)鎖存器的目的是上一個數(shù)據(jù)的顯示和下一個數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備（移位）可同時進行。同時也可防止數(shù)據(jù)移位過程中顯示數(shù)據(jù)的亂閃爍。實際使用過程中 LCP連接有二種方法： A、通常的辦法是把 LCP 直接連到 TEC6122 的電源 VDD 上﹙因 LCP=1,總選通，數(shù)據(jù)移位太慢，數(shù)據(jù)移位過程被顯示了出來，數(shù)據(jù)可能會亂閃爍﹚。 B、用一個單片機端口驅(qū)動。數(shù)據(jù)移位前， LCP=0, 數(shù)據(jù)移位完成，發(fā) LCP 脈沖，把串行移位寄存器中的數(shù)并行打入數(shù)據(jù)鎖存器顯示。多片級連使用時，Ｌ CP 可做片選信號使用。數(shù)據(jù)移位前， LCP=0, 數(shù)據(jù)移位完成，發(fā) LCP 脈沖，把串行移位寄存器中的數(shù)并行打入數(shù)據(jù)鎖存器顯示。 OEN：輸出允許信號，高電平有效。 OEN=1，允許位掃描信號一 S1∽一 S8 輸出，允許段 A， B，??， DP 輸出。 OEN=0，一 S1∽一 S8 為高阻狀態(tài)（三態(tài)）， A， B，??，DP 為高組狀態(tài)（三態(tài)）。 OEN 的二種使用方法同 LCP。 A， B，??， DP：段輸出信號，開路輸出， LED 做負(fù)載。― S1― S8： 位掃描驅(qū)動信號，― S1 是第一位（十進制個位），―S2 是第二位（十進制十位），??， ― S8 是第 8 位（十進制千萬位）。 OSC：振蕩電路輸入端。微處理器產(chǎn)生的移位脈沖與顯示掃描信號― S1∽― S8 是異步工作的。微處理器的任務(wù)是把要顯示的數(shù)據(jù)移入 8X8 bit 串行移位寄存器，然后打入 8X8 bit 數(shù)據(jù)鎖存器，后面就由― S1∽― S8 控制顯示。振蕩電路是一個 R C 振蕩器。 R 做在電路內(nèi)部， OSC 外接電容約 470PF 到 GND（地）構(gòu)成 R C 振蕩器。振蕩器只供顯示掃描用，頻率大小要求不是太嚴(yán)格，只 要 LED 顯示不要出現(xiàn)閃爍即可，通常― S1∽― S8 頻率為 1KHz~2KHz。 設(shè)計方案及數(shù)字萬用表的硬件設(shè)計 設(shè)計方案 用單片機 AT89c51 與 ADC0809 設(shè)計一個數(shù)字萬用表，配合分流電阻、分壓電阻、基準(zhǔn)電阻可以測量交、直流電壓值，直流電流、直流電阻，四位數(shù)碼顯示。實現(xiàn)四級量程的直流電壓測量，其量程范圍是 2v ,20v,200v 和 測量，其量程范圍是 2v ,20v,200v 和 ，其量程范圍是 2mA ,20mA,200mA 和 ，其量程范圍是 2k ,20k,200k和 2M.，并且有超出量程的情況發(fā)生時，蜂鳴器發(fā)聲報警。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 選用芯片介紹及硬件電路設(shè)計方案 26 數(shù)字萬用表的硬件設(shè)計 分模塊詳述系統(tǒng)各部分的實現(xiàn)方法 一 電源部分 由于高壓交流電會對弱電系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而電池之類的電源又存在維護不方便和電壓電流衰減等的缺點，所以本次設(shè)計采用外部穩(wěn)壓電源供電，這里選用普通 12V 500MA 輸出的交流穩(wěn)壓電源輸入，該電池容量大，電壓衰減影響比較小，輸出穩(wěn)定，電路如下圖。 圖 34 電源電 路 在圖 34 的電路里穩(wěn)壓器 7805 的壓降是 ，偏移電流是 6mA，我們需要的電壓是 5V，電路提供的電壓是 9V，則電阻承擔(dān)的電壓為 ，由此得R=U/I=()V/6mA=200 歐姆 二 輸入端 圖 35 萬用表正表筆輸入端電路 被測量的量的輸入端經(jīng)過表筆流經(jīng)保險絲，這樣做是為了起到保護作用 ,防止過壓過流而燒壞元器件后面接 2 個二極管。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 選用芯片介紹及硬件電路設(shè)計方案 27 三 分流電阻 圖 36 分流電阻電路 如上圖，使用有一定規(guī)律的 R8~R12 電阻組合構(gòu)成精密的電阻分流器，能夠?qū)崿F(xiàn)分流大電流的目的， 即 20A 的電流一律衰減到 實際的電流值。 四 分壓電阻 圖 37 分壓電阻電路 如上圖，使用有一定規(guī)律的 R2~R6 電阻組合構(gòu)成精密的電阻分壓器，能夠?qū)崿F(xiàn)分流大電壓的目的，即 0~500V 的電壓一律衰減到 200mV 以下，通過測量參考電壓經(jīng)過計算得到實際的電壓值。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 選用芯片介紹及硬件電路設(shè)計方案 28 五 基準(zhǔn)電阻 圖 38 基準(zhǔn)電阻電路 測量電阻與測量電流或者電壓一樣重要，俗稱“三用表”，利用數(shù)字電壓表做成的多量程電阻表，采用的是“比例法”測量，因此，它比起指針萬用表的電阻測量來具有非常準(zhǔn)確的精 度，而且耗電很小，上圖示中所配置的一組電阻就叫“基準(zhǔn)電阻”，就是通過切換各個接點得到不同的基準(zhǔn)電阻值，再由 AD0809 的參考電壓 Vref 與被測電阻上得到的電壓 V 測進行“比例讀數(shù)”，當(dāng)兩者電壓相等時，顯示就是 V 測/Vref*500=500 ，按照需要再由 AD0809 控制轉(zhuǎn)換送 AT89C52 控制點亮 LED 屏幕上的小數(shù)點，就可以直接讀出被測電阻的阻值來了。 在產(chǎn)品數(shù)字萬用表中，為了節(jié)省成本和簡化電路，測量電流的分流電阻和測量電壓的分壓電阻以及測量電阻的基準(zhǔn)電阻往往就是同一組電阻。 六 交直流處理電路 圖 39 交直流處理電路 通過該電路達(dá)到控制交直流的目的，并且通過調(diào)節(jié)可變電阻又可以有效地減少電壓的損耗。 七 ADC 部分 由于 ADC0809 的參考電壓 VREF＝ VCC，所以轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)要經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，在數(shù)碼管上顯示出電壓值。實際顯示的電壓值 (D/256*VREF) 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 選用芯片介紹及硬件電路設(shè)計方案 29 圖 310 ADC0809 轉(zhuǎn)換電路 八 報警部分 當(dāng)檢測到被測量超出預(yù)定的值蜂鳴器發(fā)出“嘀”聲。具體的實現(xiàn)過程是單片機 腳輸出高電平，使得 Q1 導(dǎo)通。使得 LS1 對地導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出響聲。 圖 311 報警電路 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 選用芯片介紹及硬件電路設(shè)計方案 30 九 單片機最小系統(tǒng) 圖 312 單片機最小系統(tǒng)電路 本次設(shè)計采用 ATMEL 公司的 AT89S52 單片機作為主控芯片，配以 RC 上電復(fù)位電路和 震蕩電路，使系統(tǒng)穩(wěn)定運行。 P0 口做為 ADC0809 的數(shù)據(jù)總線， 、 作為顯示芯片的 SPI 總線輸出。 、 、 、 作為 ADC0809 的控制線。同時 作為 8255 的信號輸入端，使單片機能檢測到所測量的物理量和量程。 十 顯示電路 圖 313 顯示電路 采用 SPI 總線 LED 驅(qū)動器 TEC6122 驅(qū)動 8 位數(shù)碼管，使得整個系統(tǒng)響應(yīng)時間最快，顯示精度更高。采用 4 合 1 數(shù)碼管，減少 PCB 表面走線提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 選用芯片介紹及硬件電路設(shè)計方案 31 十一 量程選擇控制電路 通過 8255 的控制與傳輸，使單片機就檢測到所測量的物理量及其量程。 圖 314 物理量量程選擇電路 十二 開關(guān)電路 圖 315 開關(guān)電路 如上圖，類似于常用的萬用表開關(guān)，可以根據(jù)需要手動轉(zhuǎn)換測量量的量程，根據(jù)所需要測量的量選擇合適的量程。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 選用芯片介紹及硬件電路設(shè)計方案 32 數(shù)字萬用表控制硬件整體結(jié)構(gòu)圖 電路原理圖（見附錄一） 電 路的工作過程描述 此工作當(dāng)然是要求在正確的程序都寫入了各個芯片中才能完成工作，如上圖 所示，當(dāng)開關(guān)要測量電壓、電流或者電阻時，則根據(jù)不同的量程需要分別選擇不同的量程開關(guān)，于便得到最準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)。 AT89s52 的 P0 口做為 ADC0809 的數(shù)據(jù)總線，、 、 作為顯示芯片的 SPI 總線輸出。 、 、 、 作為 ADC0809的控制線。 ADC0809 將測量的量轉(zhuǎn)換成單片機能識別的量之后由所給程序控制輸出，再送到顯示芯片顯示。顯示芯片根據(jù)顯示程序顯示內(nèi)容 。本設(shè)計的原來要求是 4 位數(shù)碼顯示，但考慮到芯片 TEC6122 是驅(qū)動 8 位數(shù)碼顯示的，所以上面圖中數(shù)碼管 TYP2不接上也是滿足設(shè)計要求的，接上去只是滿足芯片的 8 位驅(qū)動。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)軟件與流程圖 33 4 系統(tǒng)軟件與流程圖 在系統(tǒng)軟件與流程圖里主要論述了，軟件結(jié)構(gòu)，軟件設(shè)計等。 電路功能模塊 由總體設(shè)計框圖 41，本萬用表由以下幾部分功能模塊組成，復(fù)位電路、震蕩電路、 ADC 輸入、 ADC 使能控制、被測量顯示、超限報警、等電路組成。程序中的子程序功能模塊主要分成 3 個，延時、 ADC 轉(zhuǎn)換、和顯示，延時子程序在 整個程序中多次被調(diào)用， ADC 轉(zhuǎn)換則是每次測量都會需要用到的，當(dāng)進行測量時， ADC0809 將被測量轉(zhuǎn)換為 2 進制數(shù)發(fā)給單片機然后單片機根據(jù)軟件協(xié)議送顯示，顯示子程序則包括一個8 位字節(jié)的發(fā)送程序和一個 TEC6122 的驅(qū)動程序。 圖 41 功能模塊設(shè)計框圖 復(fù)位電路 震蕩電路 ADC 輸入 89c51 被測量顯示 超限報警 ADC 使能控 制 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）