【導讀】進入21世紀以來，科學技術的發(fā)展已難以用日新月異來描述。和電子測量儀器產生了新概念和新發(fā)展趨勢。目前廣泛應用的是采用專用集成電路實現(xiàn)的數(shù)字電壓表，隨著電。子技術的發(fā)展，測量要求也越來越精確，測量工具的性能要求也越來越高。前計量儀器發(fā)展的主要方向之一。規(guī)模技術把具有數(shù)據處理能力的微處理器集中到一塊芯片上。技術的飛速發(fā)展，單片機技術已成為一個國家現(xiàn)代化科技水平的重要標志。的控制系統(tǒng)，可以軟件控制來實現(xiàn)，并能夠實現(xiàn)智能化。行模數(shù)轉換，使用8段LED數(shù)碼管模塊顯示，設計了數(shù)字直流電壓表系統(tǒng)。路的原理，89C52的特點，ADC0809的功能和應用，8段LED數(shù)碼管的應用。該電路設計新穎、功能強大、可擴展性強。

　　

【正文】 蕩器 的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大 器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諾振器一起構成自激振蕩器，振蕩 電路參見 圖 33。 外接石英晶體（或陶瓷諾振器）及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器不作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，電容 應當 使用 30PF 士 10PF，而如使用陶瓷諾振器 則應 選擇 4PF士 10PF 。 另外 也可以采用外部時鐘。 采用外部時鐘的電路如 上 圖 的 右圖所示。這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 由于外部時鐘信號時通過一個 2 分頻的觸發(fā)器后作為內部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產品技術條件的要求。 太原理工大學陽泉學院 — 畢業(yè)設計說明書 19 圖 33 晶振電路連接圖 復位電路 圖 34 復位電路圖 復位是單片機的初始化操作，其主要功能是使 CPU 和系統(tǒng)中其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。單片機在啟動后要從復位狀態(tài)開始運行，因此在上電時要完成復位工作，稱為上電復位。 復位電路一般有 上電自動復位和按鍵手動復位兩種。 .在本設計中采用 上電 +按鍵復位電路，除了上電后直接復位，還可以在 單片機運行期間，由于程 序運行出錯或操作錯誤使單片機處于死循環(huán)時，通過復位鍵使單片機復位 。 當 MCS5l 系列單片機的復位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2 個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。 上電復位 時，通電瞬間電容可以當短路，所以 RST 腳為高電平。隨著時間的飛逝（電容充電），穩(wěn)定后的 Vcc 電壓實際上是加在電容上的。電容下極板也就是 RST 腳最終為 0V。太原理工大學陽泉學院 — 畢業(yè)設計說明書 20 這樣 RST 持續(xù)一段時間高電平后最終穩(wěn)定在低電平，高電平持續(xù)時間由 RC 時間常數(shù)決定，從而使 RST 端的高電平維持 2 個機器周期 以上完成復位。 單片機在運行過程中，由于本身或外界干擾的原因出錯，此時可按復位鍵復位以使單片機重新開始工作。按下復位鍵后，復位端通 過 Vcc 電源接通，電容迅速放電，使 RST 引腳為高電平，復位按鍵彈起后，電 源 Vcc 通過 10K 的電阻對電容重新充電， RST 引腳端出現(xiàn)復位正脈沖。其持續(xù)時間取也決于 RC 電路的時間常數(shù)，按鍵時間也應保持在兩個機器周期以上。 單片機的復位操作使單片機進入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計數(shù)器 PC＝0000H，這表明程序從 0000H 地址單元開始執(zhí)行。 21 個特殊功能寄存器復位后的狀態(tài)為確定值，見表 33。 表 33 復位后各寄存器狀態(tài) 寄存器 寄存器狀態(tài) 寄存器 寄存器狀態(tài) PC 0000H TMOD 00H A 00H TCON 00H B 00H THO 00H PSW 00H TL0 00H SP 07H TH1 00H DPTR 0000H TL1 00H P0P3 0FFH SCON 00H IP **000000B SBUF ****H IE 0**00000B PCON 0*******B 太原理工大學陽泉學院 — 畢業(yè)設計說明書 21 A/D 轉換模塊設計 A/D 轉換原理 A/D 轉換 器的轉換精度對測量電路極其重要，它的參數(shù)關系到測量電路性能。本設計采用逐次逼近式 A/D 轉換器。 逐次逼近型 A/D 轉換器屬于直接型 A/D 轉換器，它能把輸入的模擬電壓直接轉換為輸出的數(shù)字代碼，而不需要經過中間變量。逐次逼近式轉換器的原理圖如圖 35 所示，它 主要由 逐次逼近寄存器 SAR， 比較器、數(shù)字 /模擬電壓 轉換器 、時序及控制邏輯等部分 組成。 逐次逼近轉換過程和用天平稱重非常相似。天平稱重物過程是，從最重的砝碼開始試放，與被稱物體行進比較，若物體重于砝碼，則該砝碼保留，否則移去。再加上第二個次重砝碼，由物體的重量是否 大于砝碼的重量決定第二個砝碼是留下還是移去。照此一直加到最小一個砝碼為止。將所有留下的砝碼重量相加，就得此物體的重量。仿照這一思路，逐次 逼近 型 A/D 轉換器，就是將輸入模擬信號與不同的參考電壓作多次比較，使轉換所得的數(shù)字量在數(shù)值上逐次逼近輸入模擬量對應值。 逐次逼近式 A/D 轉化是逐次把設定在 SAR 中的數(shù)字量所對應的 D/A 轉換網絡輸出的電壓，與要被轉換的模擬電壓進行比較，比較式從 SAR 的最高位開始，逐位確定各數(shù)碼位是“ 1”還是“ 0”，其工作過程如下（原理如圖 36 所示）： 當單片機發(fā)出“轉換命令”并清除 SAR 寄 存器后，控制電路先設定 SAR 中的最高位為“ 1”，其余位為“ 0”，此預測數(shù)據被送至 D/A 轉換器，轉換成電壓 fV ,然后將 fV 與輸入模擬電壓 Vx 在比較器中進行比較。如果 Vx fV 說明此位置“ 1”是對的，應予保留；如果 Vx fV ，說明此位置“ 1”不合適，應予清除。然后按照上述方法繼續(xù)對次高位進行轉換、比較和判斷，決定次高位應取“ 1”還是“ 0”。重復上述過程，直至確定 SAR 最低位為止。這個過程完成后，狀態(tài)線就改變狀態(tài)，表示完成一次完整的轉換。最后， SAR 中的內容就是與輸入的模擬電壓對應的二進制數(shù)字代碼。 太原理工大學陽泉學院 — 畢業(yè)設計說明書 22 圖 35 逐次逼近式 A/D轉換電路框圖 圖 36 逐次逼近過程原理 逐次逼近式 A/D 轉化器的優(yōu)點是精度高，轉換速度較快，而且轉換時間都是固定的，因而特別適合于微型計算機數(shù)據采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的模擬量輸入通道。它太原理工大學陽泉學院 — 畢業(yè)設計說明書 23 的缺點是抗干擾能力不夠強，而且當信號變化率較高時，會產生較大的線性誤差 ADC0808 簡介 一、 ADC0808 的結構 逐次逼近型 A/D 轉換器 ADC0808 由八路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、 比較器、D/A 轉換器、寄存器、控制電路和三態(tài)輸出鎖存器等組成。其內部結構如圖 37 所示。 圖 37 ADC0808 內部結構圖 ADC0808 可以對 8 路模擬量分時進行 A/D 轉換，地址鎖存器及譯碼器對 3 位地址輸入進行所存并譯碼，控制模擬多路開關對 8 路模擬量輸入實現(xiàn)八選一，被選中的模擬量送入后面的逐次逼近式 A/D 轉換器，在啟動信號作用下，控制邏輯控制 A/D轉換器開始轉換，經過由高到低逐位逼近后，轉換完成。結果送入三態(tài)輸出緩沖鎖存器，同時發(fā)出轉換結束信號。當 CPU 結束數(shù)據時，使輸出緩沖器輸出允許有效，數(shù)字量才 從 D7D0 數(shù)據輸出線輸出。 ADC0808 不需要進行零點和滿量程調節(jié)。 二、 ADC0808 引腳及功能 ADC0808 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖 38 所示。 以下為 各引腳功能。 太原理工大學陽泉學院 — 畢業(yè)設計說明書 24 IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線 。 用于選通 8 路模擬輸入中的一路 （通道選擇 表見 32）。 ALE：地址鎖存啟動信號， 輸入，高 電平有效 在 ALE 的上升沿，將 A、 B、 C 上 的通道地址鎖存到內部的地址鎖存器。 D0～ D7：八位數(shù)據輸出線， A/D 轉換 結果由這 8 根線傳送給單片機。 圖 34 ADC0808 的引腳圖 OE：允許輸出信號 ， 輸入，高電平有 效。 當 OE=1 時，即為高電平，允許輸出鎖 圖 38 ADC0808 引腳圖 存器輸出數(shù)據。 START：啟動信號輸入端， START 為正脈沖，其上升沿清除 ADC0808 的內部的各寄存器，其下降沿啟動 A/D 開始轉換。 EOC：轉換完成信號，當 EOC 上升為高電平時，表明內部 A/D 轉換已完成 （轉換期間一直為低電平） 。 CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。 REF（ +）、 REF（ ）：基準電壓。 Vcc：電源，單一＋ 5V。 GND：地。 三、 ADC0808 的工作時序： ADC0808 的時序圖如圖 39 所示。從圖中可以看出，通道地址由 C、 B、 A 送入，在 ALE 上升沿，經所存和譯碼選通一路模擬量。在 START 信號的下降沿， A/D 轉換器開始轉換，但是約需 10 Su ， EOC 才變?yōu)榈碗娖?。當轉換結束后， EOC 信號再變?yōu)楦唠娖?。?ADC0808 接到 OE 信號變成高 電平時，才將輸出緩沖器中的數(shù)字量由70D~D 輸出。 太原理工大學陽泉學院 — 畢業(yè)設計說明書 25 表 34 通道選擇表 C B A 選擇的通道 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 圖 39 ADC0808時序圖 四、 ADC0808 的主要性能指標： 分辨率為 8 位。 總的非調整誤差： ADC0808 為 +1/2LSB。 轉換時間為 100 Su （ 時鐘頻率范圍 ： 10~1280KHZ）。 具有鎖存控制功能的 8 路模擬開關，能對 8 路模擬電壓信號進行轉換。 太原理工大學陽泉學院 — 畢業(yè)設計說明書 26 輸出電平與 TTL 電平兼容。 單電源 +5V 供電?；鶞孰妷河赏獠刻峁?，典型值為 +5V，此時允許模擬量輸入范圍為 0~5V，功耗 10mw。 ADC0808 的數(shù)字量輸出值 D（換算到十進制）與模擬量輸入值 INV 間的關系，用下式表示： I N R E F ( ) 8DR E F ( + ) R E F ( )VV 2VV???? 通常 REF()V 0V? ，所以 IN 8DRE F ( )V 2V??? 當 REF(+)V 5V? ，相應于 INV 0 ~ ? ,D=0~255(00H~FFH)。由于數(shù)字量的滿量程值是255，而不是 256，因此相應地輸入電壓的滿量程值也比 5V 少 1LSB。 ADC0808 與單片機 AT89C52 的接口電路： X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 2564U 5 : B7 4 L S 0 2D2Q5CL K3Q6S4R1U 3 : A7 4 L S 7 4D12Q9CL K11Q8S10R13U 3 : B7 4 L S 7 4O UT 121A DD B24A DD A25A DD C23V RE F ( + )12V RE F ( )16I N31I N42I N53I N64I N75S T A RT6O UT 58E O C7OE9CLO C K10O UT 220O UT 714O UT 615O UT 817O UT 418O UT 3