【正文】 換器，則設(shè)計(jì)成本將會(huì)增加。故用 4051 進(jìn)行信號(hào)選擇。 A/D 轉(zhuǎn)換器本 pH 測(cè)試儀，測(cè)量的是溶液中的氫離子濃度和溫度。根據(jù)測(cè)量的特點(diǎn)，系統(tǒng)采用的是 MC14433 芯片，作為模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。 MC14433 是主要對(duì)從輸入電路進(jìn)來長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 22 的 pH 和溫度信號(hào)經(jīng)模擬電子開關(guān)選擇的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 MC14433 信號(hào)雙積分型的 A/D 轉(zhuǎn)換器，具有精度高、抗干擾性好等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度慢，約 110次/s。在不要求高速轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，被廣泛應(yīng)用。它的被轉(zhuǎn)換電壓量程為。轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)一 BCD 碼的形式分四次送出。MC14433 A/D 轉(zhuǎn)換器引腳如圖 35 所示。1 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 13Jun2022 Sheet of File: G:\biyeziliao\PREVIO~ Drawn By:VAG1VREF2VIN3RINT4R/C5CINT6C027C018DU9CLKI10CLKO11VEE12VDD 24Q0 23Q1 22Q2 21Q3 20DS1 19DS2 18DS3 17DS4 16OR 15EOC 14VSS 13U9MC14433C3 C4 R20470KR21470K+5V5VVREFGNDDS1DS2DS3DS4VINQ0Q1Q2Q3圖 35 MC14433 引腳圖 下面介紹引腳的功能：VDD：主工作電源+5V；VEE：模擬部分的伏電源端，接5V；VAG：模擬地端；VSS：數(shù)字地端；VREF:基準(zhǔn)電壓輸入端；EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出端，正脈沖有效；DU：?jiǎn)?dòng)新的轉(zhuǎn)換，若 DU 與 EOC 相連，每當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，自動(dòng)啟動(dòng)新的轉(zhuǎn)換；OR：當(dāng)|VX||VR|，過量程 OR 輸出低電壓；DS1DS4：分別為個(gè)、十、百、千、位輸出的選通脈沖，正脈沖有效。DS1 對(duì)應(yīng)千位，DS4 對(duì)應(yīng)各位。每個(gè)選通脈沖寬度為 18 個(gè)時(shí)鐘周期，2 個(gè)相應(yīng)脈沖之間間隔為 2 個(gè)時(shí)鐘周期；Q1Q3：BCD 碼數(shù)據(jù)輸出線。其中 Q0 為最低位，Q3 為最高位。當(dāng) DSDS2 和DS4 選通期間，輸出 3 位完整的 BCD 碼數(shù)，但在 DS1（千位）選通期間，輸出端 Q0Q3 除了表示千位的 0 或 1 外，還表示被轉(zhuǎn)換電壓的正負(fù)極性（Q2=1 為正）以及欠長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 23 量程還是過量程。 D/A 轉(zhuǎn)換器 我們使用的 D/A 轉(zhuǎn)換器為美國國家半導(dǎo)體公司的 DAC0832 芯片具有 2 個(gè)輸入數(shù)據(jù)寄存器的 8 位 DAC，它能直接與 MCS51 單片機(jī)相連，其主要性能如下：分辨率為 8 位，電流輸出，穩(wěn)定時(shí)間為 1us；可雙緩沖輸入、單緩沖輸入或直接數(shù)字輸入；單一電源供電；低功耗，20mW。DAC0832 的引腳如圖 36 所示。1 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 12Jun2022 Sheet of File: H:\biyeziliao\ Drawn By:Vcc20Iout1 11lsbDI07Iout2 12DI16DI25Rfb 9DI34DI416Vref 8DI515DI614msbDI713ILE 19WR2 18CS1WR1 2Xfer17U7 DAC0832+5V+5V5VD/A1 WRD0D1D2D3D4D5D6D710圖 36 DAC0832 的引腳DI0DI7：8 位數(shù)字信號(hào)輸入端，與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連，用于接受單片機(jī)送來的待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，DI7 為最高位； CS：片選段，當(dāng) CS 為低電平時(shí)，本芯片被選中； ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制端，高電平有效； WR1：第一級(jí)輸入寄存器寫選通控制，低電平有效。當(dāng) CS=0、ILE=WR1=0 時(shí)，數(shù)據(jù)信號(hào)被鎖存到第一級(jí) 8 位輸入寄存器；： 數(shù) 據(jù) 傳 輸 控 制 ， 低 電 平 有 效 ；XferWR2： DAC 寄 存 器 寫 選 通 控 制 端 ， 低 電 平 有 效 。 當(dāng) =0； WR2=0 時(shí) ； 輸 入Xfer寄 存 器 狀 態(tài) 傳 入 8 位 DAC 寄 存 器 中 ；Iout1： D/A 轉(zhuǎn) 換 器 電 流 輸 出 1 端 ， 輸 入 數(shù) 字 量 全 為 1 時(shí) ， Iout1 輸 出 最 大， 輸 入 數(shù) 字 量 全 為 0 時(shí) ， Iout1 輸 出 最 小 ；Iout2： D/A 轉(zhuǎn) 換 器 電 流 輸 出 2 端 ， Iout2+Iout1=常 數(shù) ；長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 24 ： 外 部 反 饋 信 號(hào) 輸 入 端 ， 內(nèi) 部 已 有 反 饋 電 阻 ， 根 據(jù) 需 要 也 可 外 接 反Rfb Rfb饋 電 阻 ；： 電 源 輸 入 端 ， 可 在 +5V+15V 范 圍 內(nèi) ；VcDGND：數(shù)字信號(hào)地；AGND:模擬信號(hào)地，最好與基準(zhǔn)電壓共地。DAC0832 內(nèi)部的 8 位輸入寄存器用于存放 CPU 送來的數(shù)字量，是輸入數(shù)字量得到緩沖和所存，由 LE1 端加以控制；8 位 DAC 寄存器用于存放待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，由LE2 端控制； 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電路由 8 位 T 型電阻網(wǎng)絡(luò)和電子開關(guān)組成，電子開關(guān)受8 位 DAC 寄存器輸出的數(shù)字來能夠控制，T 型電阻網(wǎng)絡(luò)能輸出和數(shù)字量成正比的模擬電流。因此，DAC0832 通常需要外接運(yùn)算放大器，進(jìn)行電流/電壓轉(zhuǎn)換，才能得到模擬輸出電壓。 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出電路1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 16Jun2022 Sheet of File: H:\biyeziliao\ Drawn By:R910K R17100R11100KW3100KK4K2K1 R1510R125KR1410KR710KC6D2 1N4148 T18050+12R105056 7U10BLM324 1213 14U10DLM324109 8U10CLM324K35VW110kW210k1 87 23 6 5 4Vout010mA420mA010mV05V圖 37 輸出電路單片機(jī)微機(jī)系統(tǒng)輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng) DAC0832 送入輸出電路，如圖 37 所示，經(jīng)輸出電路轉(zhuǎn)換可輸出 010mA 或 420mA 的電流信號(hào)和 05mV 或 010mV 的電壓信號(hào)。電流信號(hào)和電壓信號(hào)的輸出范圍可通過儀器內(nèi)部的切換開關(guān)進(jìn)行切換。此時(shí)DAC0832 用作程控放大器。由圖可見，需要放大的電壓 Vi 和反饋輸入端 相接，fbR運(yùn)算放大器輸出 Vo 還作為 DAC0832 的基準(zhǔn)電壓 ,數(shù)字量由 CPU 送來，其余如圖REFV（37）所示。DAC0832 內(nèi)部 Io 一邊和 T 型電阻網(wǎng)絡(luò)相連，另一邊又通過反饋電阻和 Vi 相通，故而得到 DAC 的輸出和輸入之間的關(guān)系：fbR長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 25 （39）256fbViRoB???選 R= ，則上式變?yōu)閒bR （310）i上式中的 256/B 看作放大倍數(shù)。但輸入的數(shù)字量 B 不得為 0，否則放大倍數(shù)為無限大，此時(shí)放大器處于飽和狀態(tài)。當(dāng)信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)后，必須再將其數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，顯示、報(bào)警等才可以識(shí)別。 電源模塊的設(shè)計(jì)單片機(jī) 89C5地址鎖存器 74LS37EPROM2725EEPROM28C6譯碼器GAL16V模擬電子開關(guān) 405DA 轉(zhuǎn)換器 DAC083AD 轉(zhuǎn)換器 MC14433,這些芯片都需要+5V 的電源供電。而輸入電路，抗干擾電路等需要 12V 的電源供電。下面是?用 7807812 和 7912 組成的穩(wěn)壓電路。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 13Jun2022 Shet of File: I:\ Drawn By:W7805Ci100uF D1CI1100uFCI2100uFCO110uCO210uD2D3UI2+12V12V78127912++UI1 5V1234A1~220V50Hz 1234A2+圖 38 5V 和 12V 穩(wěn)壓電路? 鍵盤和顯示的設(shè)計(jì)鍵盤選擇 7 個(gè)按鍵的輸入模式，包括電源、復(fù)位、菜單、回車、清除、上翻、下翻。電源鍵按下為整個(gè)電路通電，所有模塊、器件初始化，時(shí)鐘開始計(jì)時(shí)。復(fù)位鍵是強(qiáng)制單片機(jī)結(jié)束工作任務(wù)進(jìn)行初始化。復(fù)位鍵通過+5V 電源與開關(guān)接入單片機(jī)長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 26 的 RESET 管腳，到開關(guān)按下則 RESET 管腳輸入高電平，使單片機(jī)復(fù)位。菜單鍵功能是提供儀器各 種 服 務(wù) 項(xiàng) 目 的 清 單 ， 接 入 單 片 機(jī) P11 管 腳 。 回 車 鍵 即 為 輸 入 、 確認(rèn) 鍵 ， 接 入 單 片 機(jī) P10 管 腳 。 下翻、上翻即為翻頁鍵，分別接入單片機(jī) P1P13管腳。由單片機(jī)鍵盤子程序控制鍵盤的按鍵操作。如圖 39 所示。顯示元件采用 BJ19264D1 液晶顯示，BJ19264D1 中文字庫型液晶顯示模塊可以顯示字母、數(shù)字、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。可顯示192（列）64（行）點(diǎn)陣?？赏瓿蓤D形顯示，也可顯示 124 個(gè)（1616 點(diǎn)陣）中文漢字。該元件可提供三種控制接口： 8 位微處理器接口、4 位微處理器接口、串行接口。模塊內(nèi)置 2M位元中文字型 ROM (CGROM)，總共提供 8192 個(gè)中文字型(1616點(diǎn)陣) ， 16K位元半寬字型 ROM (HCGROM)，總共提供 126 個(gè)符號(hào)字型(168 點(diǎn)陣)，6416 位顯示 RAM(DDRAM)，另外繪圖顯示畫面提供一個(gè) 64256 點(diǎn)的繪圖區(qū)域（GDRAM），可以和文字畫面混和顯示。這里選擇串行接口。1 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 16Jun2022 Sheet of File: C:\PROGRAM FILES\DESIGN EXPLORER 99 SE\EXAMPLES\ By:S7R9200+5C310uC230pC130pJZ16MEA/VP31X119X218RESET9RD17 WR16INT012 INT113T014 T115P101 P112P123 P134P145 P156P167 P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P30TXD 11RXD 10U1AT89C52D7D6D5D4D3D2D1D0+5VWRRDUPDOWMENENT+5R5KR5KR5KR5KR110K1234567J?CON77 RST6 Vcc5 ENT4 MEN3 DOWN2 UP1A12A8A10A9A11ALEPSEN圖 39 鍵盤電路 總線擴(kuò)展電路總線擴(kuò)展電路包括：EPROM28C6EPROM2725譯碼器 GAL16V地址鎖存器長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 27 74LS37單行總線驅(qū)動(dòng)器 74LS244。1 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 13Jun2022 Sheet of File: G:\biyeziliao\ Drawn By:RESET+5V+5V+5V+5VR21KE110uFR11KA010 A19A28 A37A46 A55A64 A73A825 A924A1021 A1123A122CS120 CS226 WE27OE22D0 11D1 12D2 13D3 15D4 16D5 17D6 18D7 19U8 28C64I12 I23I34 I45I56 I67I78