【正文】 C2252 的引腳排列。表 41 為 TLC2252 的工作條件。表 41 TLC2252 的工作條件后綴為 C 后綴為 IMIN MAX MIN MIN單位電源電壓，V DD177。 177。 177。8 177。 177。8 V輸入電壓范圍，V 1 VDD VDD+— VDD VDD+— V共模輸入電壓，V IC VDD VDD+— VDD VDD+— V工作環(huán)境（自然通風(fēng)） ，T A 0 70 40 125 ℃ (1)輸入輸出關(guān)系，由(++) V()= + + （414）(++) = + + （415） 可得 （416） （417）當(dāng) 時(shí)， （418）當(dāng)電阻不匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電阻不匹配誤差。設(shè)電阻不匹配誤差 時(shí)，則， （419） 放大電路的誤差分析（1）電路可獲得較高的增益，卻不會(huì)使電阻熱噪聲有所增加，減少了運(yùn)放對(duì)偏置電流的影響。（2）電阻不匹配產(chǎn)生的誤差 V只與 Vr 有關(guān),而與 V(+)無(wú)關(guān)，而且對(duì)動(dòng)態(tài)誤差的影響并不十分大。（3）運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓也會(huì)導(dǎo)致誤差，并且它是與放大倍數(shù)有關(guān)的，這種誤差仍然屬于靜態(tài)誤差，通過(guò)調(diào)節(jié) Vr 就可以抵消掉。（4）電路只需使用兩個(gè)運(yùn)放單元，而且電路十分簡(jiǎn)單，但它卻可以實(shí)現(xiàn) V+和 V高阻差動(dòng)輸入、可調(diào)放大倍數(shù)，還附帶一個(gè)基準(zhǔn)電壓或偏置輸入 Vr，這些為電路的構(gòu)成、調(diào)節(jié)以及輸出偏置、靜態(tài)誤差補(bǔ)償?shù)忍峁┝藰O大的方便。 低通濾波電路的設(shè)計(jì)為了抑制高頻干擾，在放大電路輸出端設(shè)計(jì)了二階有源低通濾波器，讓指定頻段的信號(hào)通過(guò)，而讓其余頻段的信號(hào)加以抑制或使其急劇衰減。運(yùn)算放大器和 RC 網(wǎng)絡(luò)組成的有源濾波器與無(wú)源濾波器相比，具有一系列優(yōu)點(diǎn)。首先，它不用電感元件，免除了電感所固有的非線性特性、磁場(chǎng)屏蔽、耗損、體積、和重量過(guò)大、以及不經(jīng)濟(jì)等缺點(diǎn)。其次，由于運(yùn)算放大器的增益和輸入阻抗很高，輸出阻抗很低，所以有源濾波器還能提供一定的信號(hào)增益和緩沖作用。本系統(tǒng)選用的 ADC0809 的轉(zhuǎn)換速率為 680kHz，為了避免高頻噪聲對(duì)測(cè)量精度及穩(wěn)定度的影響，本系統(tǒng)在放大器和 A/D 間加了一個(gè)低通濾波電路，以濾去高頻噪聲。由于要求輸出電壓范圍為 0V～5V 因此選擇 TLC2252 作為該濾波器的運(yùn)放。32 184U3:ATLC252R110kR210kR320kC710nC810n5v 圖 44 低通濾波器該濾波器是二階壓控電壓源低通濾波器，其電壓增益 =1，其特征頻率 ωn=1 /(RC)，品質(zhì)因數(shù) Q=1/(3 ),，其傳遞函數(shù)為： （420）對(duì)于本系統(tǒng) R=10kΩ，C＝，因此特征角頻率為 10kHz，又因?yàn)橥◣щ妷涸鲆?= =13 則此低通濾波器系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 A/D 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)A/D 轉(zhuǎn)換器的類(lèi)型較多，常用的有逐次逼近型和積分型。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的 A/D 轉(zhuǎn)換器是可編程的 ADC0809。ADC0809 是典型的 8 位 8 通道逐次型 A/D 轉(zhuǎn)換器，CMOS 工藝，ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖 所示。圖中 8 路模擬量開(kāi)關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，8 路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì) A、B、C 三個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道的選擇。8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器是逐次逼近式，由控制與時(shí)序電路、逐次逼近寄存器、樹(shù)狀開(kāi)關(guān)及256 電阻階梯網(wǎng) C0809 芯片為 28 引腳雙列直插式封裝，圖 45 為 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)其主要引腳的功能說(shuō)明如下：（1）IN7～I(xiàn)N0：模擬量輸入通道。ADC0809 對(duì)輸入模擬量的要求主要有信號(hào)是單極性，電壓范圍 0～5V，若信號(hào)過(guò)小還需進(jìn)行放大。另外，模擬量輸入在 A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程中其值不應(yīng)變化，因此對(duì)變化速度快的模擬量，在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。（2）ADDA、ADDB、ADDC：地址線。ADDA 為低位地址，ADDC 為高位地址，用于對(duì)模擬通道進(jìn)行選擇。（3）ALE：地址鎖存允許信號(hào)。在 ALE 上升沿時(shí)，A、B、C 地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。（4）START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。在 START 上升沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；START 下降沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在 A/D 轉(zhuǎn)換期間，START 應(yīng)保持低電平。（5）D7～D0：數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。（6）OE：輸出允許信號(hào)。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)，當(dāng) OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；當(dāng) OE=1 輸出轉(zhuǎn)換。后的數(shù)據(jù)。（7）CLK：時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809 的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外部提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳，通常使用頻率為 500kHz 的時(shí)鐘信號(hào)。（8）EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)。當(dāng) EOC=0 時(shí)，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；當(dāng) EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。在實(shí)際應(yīng)用中該狀態(tài)信號(hào)既可作為查詢狀態(tài)的標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。(9)Vref：參考電壓。參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)，其典型值為＋5V（Vref(+)=+5V，Vref()=0V） 。ADC0809 與 MCS51 系列單片機(jī)的硬件接口有三種方式：中斷方式、查詢方式和等待延時(shí)方式。在本系統(tǒng)中采用查詢方式，因此 ADC0809 與 AT89C51 的接口電路如圖 所示ADC0809 應(yīng)用說(shuō)明 （1） ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與 AT89S51 單片機(jī)直接相連。 （2） 初始化時(shí)，使 ST 和 OE 信號(hào)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(gè)至少有 100ns 寬的正脈沖信號(hào)。 （5） 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù) EOC 信號(hào)來(lái)判斷。 圖 46 是 ADC0809 與 51 單片機(jī)接線方法圖 45 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 46 ADC0809 與 51 單片機(jī)接線ADC0809 的 OUT1~OUT8 口接單片機(jī)的 ~ 口，負(fù)責(zé)將轉(zhuǎn)換完畢的 8 位數(shù)字信號(hào)傳輸給單片機(jī)。ADDA、ADDB、ADDC 分別接在 、 口，以選通IN0~IN7 中的一個(gè)通道。ALE 接 ，給高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 A，B，C 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。START 接 ，START 為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)給 START 一個(gè)上跳沿信號(hào)時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；給一個(gè)下跳沿信號(hào)時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST 應(yīng)保持低電平。EOC 接 ,。EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng) EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束，單片機(jī)可以接受數(shù)據(jù)；否則，表明正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。OE 接 ，OE 為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)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)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)，單片機(jī)給 START 一個(gè)脈沖信號(hào)，ADC0809 開(kāi)始將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后，EOC 發(fā)出一個(gè)高電平給單片機(jī)。單片機(jī)將 OE 改為高電平，并從 OUT1~OUT8 讀取數(shù)字信號(hào)。 單片機(jī)電路及硬件選取單片機(jī)共有十幾種芯片，表 列出了比較典型的幾種芯片的型號(hào)及它們的主要性能指標(biāo)。子片內(nèi) ROM 形式片內(nèi)存儲(chǔ)容量片外尋址范圍 I/O 特性：表 MCS51 系列單片機(jī)部分芯片型號(hào)對(duì)照表片內(nèi) ROM 形式 片內(nèi)存儲(chǔ)容量 片外尋址范圍 I/O 特性子系列 無(wú) ROM ROM RAM EPROM RAM 計(jì)數(shù)器 并口串口中斷源8031 8051 4KB 128B 64KB 64KB 2*16 位 4*8 位 1 551 80C31 80C51 4KB 128B 64KB 64KB 2*16 位 4*8 位 1 552 8032 8052 8KB 256B 64KB 64KB 3*16 位 4*8 位 1 6MCS－51 單片機(jī)可分為 51 和 52 兩個(gè)子系列，并以芯片型號(hào)的最末位數(shù)字作為標(biāo)志。其中 8x51 是基本型，8x52 是增強(qiáng)型。采用 HMOS 工藝的基本型 8x51，片內(nèi)集成有 8 位 CPU，4KB ROM（8031 片內(nèi)無(wú)ROM） ，128B RAM，兩個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)全雙工串行通信接口（UART） ，擁有乘除運(yùn)算指令和位處理指令。采用 CHMOS 工藝的基本型 8xC51，有三種功耗控制方式，能有效降低功耗。增強(qiáng)型 8x52，與 8x51 不同的是片內(nèi) ROM 增加到 8KB，RAM 增加到 256B，定時(shí)/計(jì)數(shù)器增加到 3 個(gè)，串行接口的通信速率快了 6 倍。目前比較常見(jiàn)的 ATMEL89C51 系列單片機(jī)，也采用 CHMOS 工藝，其片內(nèi)含有 4KB可編程、擦除只讀存儲(chǔ)器 FPEROM（Flash Programmable and Erasable Read Only Memory） ，使用高密度、非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造，并且與 80C51 系列的引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。芯片上的 FPEROM 允許在線編程或采用通用的非易失存儲(chǔ)編程器對(duì)程序存儲(chǔ)器重復(fù)編程因而 89C51 的性價(jià)比遠(yuǎn)高于 80C51。本系統(tǒng)使用的是新型 AT89C51 系列單片機(jī)的 D 版本芯片，AT89C51 系列單片機(jī)的特點(diǎn)有：（1）增強(qiáng)型 6 時(shí)鐘/機(jī)器周期，12 時(shí)鐘/機(jī)器周期 8051 CPU。（2）工作電壓：。（3）通用 I/O 口（32 個(gè)） ，復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通 8051傳統(tǒng) I/O 口）P0 口是開(kāi)漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。（4）ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程） ，無(wú)需專(zhuān)用編程器/仿真器，可通過(guò)串口（）直接下載用戶程序。（5）內(nèi)部帶有 E^2PROM 可用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。（6）內(nèi)部集成 MAX810 專(zhuān)用復(fù)位電路，可省去外部復(fù)位電路。（7）共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器 0 還可以當(dāng)成 2 個(gè) 8 位定時(shí)器使用。（8）.外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。（9）通用異步串行口（URAT） ，還可以用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART。最主要的是此芯片的功耗非常低，掉電模式下工作電流小于 ，空閑模式下為 2mA，正常工作狀態(tài)下為 4mA－7mA，另外掉電模式可由外部中斷喚醒。AT89C51 通過(guò)禁止 ALE 時(shí)鐘信號(hào)輸出、外部時(shí)鐘頻率降一半以及單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器增益降低一半等措施，使其具有了良好的抗電磁輻射（EMI）能力。本設(shè)計(jì)采用 ATMEL89C51 系列的 AT89C51 單片機(jī)。 LCD 顯示電路及硬件選取本設(shè)計(jì)采用 LCD16021602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中: 第 1 腳：VSS 為地電源第 2 腳：VDD 接 5V 正電源第 3 腳：V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“陰影” ，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第 5 腳：RW 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng) RS 和RW 共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第 6 腳：E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～14 腳：D0～D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15～16 腳：空腳圖 47 1602 外形尺寸圖 48 讀操作時(shí)序圖 49 寫(xiě)操作時(shí)序表 43 1602 的時(shí)序參數(shù)時(shí)序參數(shù) 符號(hào) 最小值典型值最大值 單位 測(cè)試條件E 信號(hào)周期 TC 400 nsE 脈沖寬度 TPW 150 nsE 上升沿/下降沿時(shí)間 TR,TF 25 ns引腳 E地址建立時(shí)間 TSP1 30 ns地址保持時(shí)間 THD1 10 ns引腳E、RS、R/W數(shù)據(jù)建立之間（讀操作）TD 100 ns數(shù)據(jù)保持時(shí)間（讀操作）THD2 20 ns數(shù)據(jù)建立時(shí)間（寫(xiě)操作）TSP2 40 ns數(shù)據(jù)保持時(shí)間（寫(xiě)操作）THD2 10 ns引腳DB0~DB7圖 410 1602 與單片機(jī)的連接LCD的D0~D7口分別于P0口連接，用于接收單片機(jī)傳輸?shù)男盘?hào)。，RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。口，RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，