【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， （418）當(dāng)電阻不匹配時，會產(chǎn)生電阻不匹配誤差。設(shè)電阻不匹配誤差 時，則， （419） 放大電路的誤差分析（1）電路可獲得較高的增益，卻不會使電阻熱噪聲有所增加，減少了運(yùn)放對偏置電流的影響。（2）電阻不匹配產(chǎn)生的誤差 V只與 Vr 有關(guān),而與 V(+)無關(guān)，而且對動態(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，通過調(diào)節(jié) Vr 就可以抵消掉。（4）電路只需使用兩個運(yùn)放單元，而且電路十分簡單，但它卻可以實現(xiàn) V+和 V高阻差動輸入、可調(diào)放大倍數(shù)，還附帶一個基準(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)計為了抑制高頻干擾，在放大電路輸出端設(shè)計了二階有源低通濾波器，讓指定頻段的信號通過，而讓其余頻段的信號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源濾波器相比，具有一系列優(yōu)點。首先，它不用電感元件，免除了電感所固有的非線性特性、磁場屏蔽、耗損、體積、和重量過大、以及不經(jīng)濟(jì)等缺點。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測量精度及穩(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）對于本系統(tǒng) R=10kΩ，C＝，因此特征角頻率為 10kHz，又因為通帶電壓增益 = =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A/D 轉(zhuǎn)換器的類型較多，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 路模擬量開關(guān)可選通 8 個模擬通道，8 路模擬量分時輸入，共用一個 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對 A、B、C 三個地址位進(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，由控制與時序電路、逐次逼近寄存器、樹狀開關(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明如下：（1）IN7～I(xiàn)N0：模擬量輸入通道。ADC0809 對輸入模擬量的要求主要有信號是單極性，電壓范圍 0～5V，若信號過小還需進(jìn)行放大。另外，模擬量輸入在 A/D 轉(zhuǎn)換過程中其值不應(yīng)變化，因此對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，用于對模擬通道進(jìn)行選擇。（3）ALE：地址鎖存允許信號。在 ALE 上升沿時，A、B、C 地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。（4）START：轉(zhuǎn)換啟動信號。在 START 上升沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；START 下降沿時，開始進(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。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：時鐘信號。ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外部提供，因此有時鐘信號引腳，通常使用頻率為 500kHz 的時鐘信號。（8）EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號。當(dāng) EOC=0 時，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；當(dāng) EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。在實際應(yīng)用中該狀態(tài)信號既可作為查詢狀態(tài)的標(biāo)志，又可作為中斷請求信號使用。(9)Vref：參考電壓。參考電壓用來與輸入的模擬信號進(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，使 ST 和 OE 信號全為低電平。 （3） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 A，B，C 端口上。 （4） 在 ST 端給出一個至少有 100ns 寬的正脈沖信號。 （5） 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù) EOC 信號來判斷。 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)字信號傳輸給單片機(jī)。ADDA、ADDB、ADDC 分別接在 、 口，以選通IN0~IN7 中的一個通道。ALE 接 ，給高電平時，地址鎖存與譯碼器將 A，B，C 三條地址線的地址信號進(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)換啟動信號。當(dāng)單片機(jī)給 START 一個上跳沿信號時，所有內(nèi)部寄存器清零；給一個下跳沿信號時，開始進(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。當(dāng) EOC 為高電平時，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，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)換開始時，單片機(jī)給 START 一個脈沖信號，ADC0809 開始將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后，EOC 發(fā)出一個高電平給單片機(jī)。單片機(jī)將 OE 改為高電平，并從 OUT1~OUT8 讀取數(shù)字信號。 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及它們的主要性能指標(biāo)。子片內(nèi) ROM 形式片內(nèi)存儲容量片外尋址范圍 I/O 特性：表 MCS51 系列單片機(jī)部分芯片型號對照表片內(nèi) ROM 形式 片內(nèi)存儲容量 片外尋址范圍 I/O 特性子系列 無 ROM ROM RAM EPROM RAM 計數(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 兩個子系列，并以芯片型號的最末位數(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ROM） ，128B RAM，兩個 16 位定時/計數(shù)器，一個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/計數(shù)器增加到 3 個，串行接口的通信速率快了 6 倍。目前比較常見的 ATMEL89C51 系列單片機(jī)，也采用 CHMOS 工藝，其片內(nèi)含有 4KB可編程、擦除只讀存儲器 FPEROM（Flash Programmable and Erasable Read Only Memory） ，使用高密度、非易失存儲技術(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編程器對程序存儲器重復(fù)編程因而 89C51 的性價比遠(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)的特點有：（1）增強(qiáng)型 6 時鐘/機(jī)器周期，12 時鐘/機(jī)器周期 8051 CPU。（2）工作電壓：。（3）通用 I/O 口（32 個） ，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 口是開漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。（4）ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程） ，無需專用編程器/仿真器，可通過串口（）直接下載用戶程序。（5）內(nèi)部帶有 E^2PROM 可用來存儲數(shù)據(jù)。（6）內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路，可省去外部復(fù)位電路。（7）共 3 個 16 位定時器/計數(shù)器，其中定時器 0 還可以當(dāng)成 2 個 8 位定時器使用。（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） ，還可以用定時器軟件實現(xiàn)多個 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 通過禁止 ALE 時鐘信號輸出、外部時鐘頻率降一半以及單片機(jī)內(nèi)部時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 為液晶顯示器對比度調(diào)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(chǎn)生“陰影” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)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(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS 和RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(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，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 讀操作時序圖 49 寫操作時序表 43 1602 的時序參數(shù)時序參數(shù) 符號 最小值典型值最大值 單位 測試條件E 信號周期 TC 400 nsE 脈沖寬度 TPW 150 nsE 上升沿/下降沿時間 TR,TF 25 ns引腳 E地址建立時間 TSP1 30 ns地址保持時間 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)保持時間（讀操作）THD2 20 ns數(shù)據(jù)建立時間（寫操作）TSP2 40 ns數(shù)據(jù)保持時間（寫操作）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)男盘枴?，RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。口，RW為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，