【正文】 12 11 10 9 8 7 11 7 4 2 1 10 5D1 a f D2 D3 b a b c d e f g :dp :dpe d dp c g D4 D1 D2 D3 D4 dp1 2 3 4 5 6 12 9 8 。對于這種結(jié)構(gòu)的 LED 顯示器，它的體積和結(jié)構(gòu)都符合我們的設(shè)計(jì)要求，由于 4 位 LED 陰極的各段已經(jīng)在內(nèi)部接在一起，所以必須使用動(dòng)態(tài)掃描方式。圖 所示是一個(gè)共陰極接法的 4 位時(shí)鐘型 LED 顯示器。在我們的設(shè)計(jì)中，選擇 4 位一體的時(shí)鐘型 LED 顯示器，簡稱“4LED” ，如圖 94 所示。 LED顯示器的顯示控制方式分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種，若選擇靜態(tài)顯示，則LED驅(qū)動(dòng)器的選擇較為簡單，只要驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力與顯示器電流相匹配即可，而且一般只需考慮段的驅(qū)動(dòng)；動(dòng)態(tài)顯示則不同，由于一位數(shù)據(jù)的顯示是由段和位選信號共同配合完成的，因此，要同時(shí)考慮段和位的驅(qū)動(dòng)能力，而且段的驅(qū)動(dòng)能力決定位的驅(qū)動(dòng)能力。由于單片機(jī)的并行口不能直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器，必須采用專用的驅(qū)動(dòng)電路芯片，使之產(chǎn)生足夠大的電流，顯示器才能夠正常工作。 LED顯示器的驅(qū)動(dòng)是一個(gè)非常重要的問題。逐位輪流點(diǎn)亮各個(gè)LED，每一位停留lms，在1020ms之內(nèi)再一次點(diǎn)亮，重復(fù)不止，這樣，利用人的視覺暫留好像六位LED同時(shí)點(diǎn)亮了。在此瞬間，段選控制T/0口輸出相應(yīng)字符段選碼(字型碼)，而位選則控制工/0口在該顯示為送入選通電平(因?yàn)長ED為共陰，故應(yīng)送低電平)，以保證該位顯示相應(yīng)字符。由于所有8位段選線皆由一個(gè)1/0口控制，因此，在每一瞬間，8位LED會(huì)顯示相同的字符。LED顯示器，價(jià)格便宜，配置靈活，與單片機(jī)接口方便，因此本設(shè)計(jì)中采用的是LED顯示器。近年也有配置CRT顯示器的。 LED 顯示電路設(shè)計(jì)與器件選擇 顯示器及鍵盤的設(shè)計(jì) [7]單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器LED (Light Emitting Diode)。電阻電容器件的參考值為R1=200?，R2=1K ?，C3=22?A。只要VCC上升時(shí)間不超過1ms，它們都能很好地工作。復(fù)位信號是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時(shí)間應(yīng)為2個(gè)機(jī)器周期以上。石英晶體選擇6MHz或12MHz都可以，起結(jié)果只是機(jī)器周期時(shí)間不同，影響計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值。在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2兩個(gè)管腳，接一個(gè)晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘電路。這里采用軟件去抖的方法，程序流程圖如圖 312 所示，程序見 INTA 或 INTB中斷服務(wù)程序。設(shè)置當(dāng)前時(shí)間與鬧鐘時(shí)間的中斷服務(wù)程序，請參考軟件設(shè)計(jì)一節(jié)中的 INTA、INTB 子程序設(shè)計(jì)。該信號與 管腳連接，與 類似，用與 I/O 接口方式時(shí)，在初始化程序中用指令“SETB ”對它進(jìn)行編程，即設(shè)置 管腳作為輸入口使用。該信號與 管腳連接，當(dāng) 工作在 I/O 接口方式時(shí)，為了保證能正確輸入外部信息，在初始化程序中用指令“SEIB ”對它進(jìn)行編程，即將 管腳作為輸入口使用。INT1 的中斷服務(wù)程序的功能是輸入定時(shí)（鬧鐘）時(shí)間，程序的標(biāo)號地址為 INTB。圖 311 獨(dú)立式鍵盤輸入接口(2) ALM 鍵功能設(shè)置定時(shí)（鬧鐘）時(shí)間，即當(dāng)需要電子時(shí)鐘進(jìn)行定時(shí)（鬧鐘）服務(wù)時(shí)，可以通過該鍵的功能來輸入定時(shí)（鬧鐘）時(shí)間，使用 ALM 鍵與+1 鍵、RET 鍵配合來完成這一個(gè)功能。①當(dāng) SET 鍵被按下時(shí)，在單片機(jī)的 INT0 管腳產(chǎn)生一個(gè)低電平觸發(fā)中斷請求信號，CPU 響應(yīng)中斷請求是，就轉(zhuǎn)移到 INT0 中斷服務(wù)程序的入口地址，執(zhí)行 INT0 的中斷服務(wù)程序。 鍵盤與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì) 電路如圖 所示，將鍵盤直接與單片機(jī)的 P3 口連接，有 、 口線通過兩個(gè)按鍵 SET、ALM 接入兩個(gè)外部中斷的請求信號 INT0、INT1；、 管腳作為I/O 口使用。本例只需要 4 個(gè)按鍵，因此選擇獨(dú)立式鍵盤。 鍵盤結(jié)構(gòu)的選擇 在單片機(jī)組成的測控系統(tǒng)及智能化儀器中，用得最多的是非編碼鍵盤。 按鍵電路設(shè)計(jì)與器件選擇電子時(shí)鐘應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)應(yīng)具備兩項(xiàng)基本功能，一是隨時(shí)輸入定時(shí)（鬧鐘）時(shí)間，二是隨時(shí)對當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。其電源電壓范圍為13士18V，輸入電壓范圍為0一土14V。圖310 DAC0832工作于單緩沖方式Rf b 9CS1 WR12AGND 3DI 34 DI 25 DI 16 DI 07VREF 8DGND 10Vcc 20Iout2 11Iout1 12DI 713 DI 614DI 515 DI 4 16XFER17WR218ILE 19DAC0832(2) 放大器的選用放大器選用OP07，其主要特征是開環(huán)增益和共模抑制比很高(一般為MOM)，而失調(diào)電壓和失調(diào)電流、溫漂以及噪聲又很小。DAC0832工作于直通方式。WR2用于控制D/A轉(zhuǎn)換時(shí)間:若XFER和WR2同時(shí)為低電平，則輸出跟隨輸入，否則鎖存數(shù)據(jù)。 , C S為‘0’和WR1為‘0’同時(shí)滿足，則接收信號。XFER:控制輸入線，低電平有效。 圖39 DAC0832的管腳功能CS : 片選線，當(dāng)其為低電平時(shí)，本片被選中工作。D)內(nèi)部無參考電壓源，須外接參考電壓源。B)只需在滿量程下調(diào)整其線性度。由上述可知，該部分具有8路模擬信號輸出能力。但是由8031輸出的控制信號是數(shù)字信號，需將其經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號，再經(jīng)功率放大，才能控制加熱爐、熱處理爐等。 數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲器空間地址同外擴(kuò)程序存儲器一樣，由P2口提供高8位地址，PO口為分時(shí)提供低8位地址和8為雙向數(shù)據(jù)總線。這 15 根地址線分別與8051 的 PO 口和 連接，當(dāng) 8031 發(fā)出巧位地址信息時(shí)，可分別選中 27256片內(nèi) 32K 字節(jié)存儲器中任一單元。在本次設(shè)計(jì)中用到的是 27256 芯片。常用的 EPROM 芯片有2762712272527512 等芯片。EPROM 是一種用紫外線光照擦除的只讀存儲器，通過專用編程器將程序固化在芯片中，可反復(fù)多次擦除及編程。此時(shí)設(shè)計(jì)的外部程序存儲器必須從 0000H 地址開始。對于單片機(jī)片內(nèi)有程序存儲器時(shí)，硬件設(shè)計(jì)時(shí)管腳 EA 接+5V，CPU 在取指令時(shí)，PC值小于片內(nèi)程序存儲器的容量時(shí)讀取片內(nèi)的程序指令，而當(dāng) PC 值大于片內(nèi)存儲器容量時(shí)讀取片內(nèi)程序存儲器指令，此時(shí) PSEN 作為片內(nèi)存儲器的讀選通信號。MCS51 系列單片機(jī)程序存儲器可擴(kuò)展 64KB。由8031單片機(jī)時(shí)序分析可知，有效地址信號是在ALE(地址鎖存允許)信號變高的同時(shí)出現(xiàn)的，并在ALE由高變低時(shí)，將出現(xiàn)在PO口的地址信號鎖存到外部地址鎖存器中，直到下一次ALE變高時(shí)，地址才發(fā)生變化。如圖 38：1A12 1A241A36 1A482A111 2A2132A315 2A4171Y1 181Y2 161Y3 141Y4 122Y1 92Y2 72Y3 52Y4 31G1 2G19U274LS244EA/VP31X119 X218RESET9RD17 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 10U1805112 3U4AA74ALS3212 3U4BA74ALS32D13 Q1 2D24 Q2 5D37 Q3 6D48 Q4 9D513 Q5 12D614 Q6 15D717 Q7 16D818 Q8 19CLK11 CLR1U?74LS273LED1LED LED2LED LED3LEDLED4LEDLED5LED LED6LEDLED7LEDS1SWSPSTS2SWSPSTS3SWSPSTS4SWSPSTS5SWSPSTS6SWSPSTS7SWSPSTS8SWSPSTR1RES2 R2RES2 R3RES2 R4RES2R5RES2 R6RES2 R7RES2 R8RES2R9RES2 R10RES2 R11RES2 R12RES2 R13RES2 R14RES2 R15RES2 R16RES2LED8LED VCC圖 38 單片機(jī)與 I/O 接口原理圖 地址鎖存器由于8051單片機(jī)的PO口是分時(shí)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線，因此在進(jìn)行程序存儲器擴(kuò)展時(shí)，必須用地址鎖存器將地址信號從地址/數(shù)據(jù)總線中分離開來。 單片機(jī)的選擇本次設(shè)計(jì)用到的是 8051。A/D、D/A 及取樣保持芯片上都提供了獨(dú)立的模擬地（AGND）和數(shù)字地（DGND）的引腳。如輸入電壓動(dòng)態(tài)范圍較小，則可調(diào)節(jié)參考電壓 ，以保證小信號輸入時(shí) ADC0804 芯片 8 位的轉(zhuǎn)換精度。當(dāng)輸入電壓與 值相當(dāng)時(shí)，調(diào)整 端電壓值使輸出碼為 FEH 或 FFH。ADC0804 的零點(diǎn)無須調(diào)整。如CS、RD 同時(shí)來低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)門打開，數(shù)字信號送出，而在 RD 高電平到來后三態(tài)門處于高阻狀態(tài)。VCC：電源供應(yīng)以及作為參考電壓。VREF：輔助參考電壓。VIN VIN+：差動(dòng)模擬電壓輸入，輸入單端正電壓時(shí)，VIN接地：而差動(dòng)輸入時(shí)，直接加 VIN，VIN+。CLK IN CLK R：時(shí)鐘輸入或接振蕩元件（R，C） ，頻率限制在 100KHZ1460KHZ，如果使用 RC 振蕩電路則其振蕩頻率為 1/。/WR：用來啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的控制輸入。圖36 A/D轉(zhuǎn)換與51單片機(jī)的接口ADC0804 的規(guī)格及引腳圖：8 位 CMOS 依次逼近型的 A/D 轉(zhuǎn)換器三態(tài)鎖定輸出存取時(shí)間：135US分辨率：8 位轉(zhuǎn)換時(shí)間：100US8 位 A/D啟動(dòng)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)束P1 單片機(jī) 8031 8051 8751P20 INT 鎖存器VINN總誤差：正負(fù) 1LBS工作溫度：ADC0804LCN0～70℃引腳圖 如 37 圖圖 37 ADC0804 引腳圖/CS：芯片選擇信號/RD：外部讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的控制輸出信號。至于進(jìn)入單片機(jī)后的信號如何處理，則要根據(jù)測試控制要求來決定。A/D轉(zhuǎn)換器硬件與單片機(jī)連接的方式如圖34。其特點(diǎn)是價(jià)格較低、速度慢、軟件復(fù)雜。常用的8位A/D轉(zhuǎn)換器有ADC0800800804等型號，有的還帶8位多路開關(guān)，如ADC0800809等。在與計(jì)算機(jī)相配接時(shí)，逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器使用最多，常用的有8位、10位、12位、16位等。4 并行轉(zhuǎn)換A/D。3 逐次逼近式A/D。2 雙積分式A/D。一般A/D轉(zhuǎn)換常用以下四種方式：1 計(jì)算式A/D。通常嵌入式單片機(jī)（MCU） ，由于設(shè)計(jì)用途的不同，并不是每一種都有A/D轉(zhuǎn)換，即使有的帶A/D轉(zhuǎn)換，一般都是8位或10位分辨率，用戶在使用這些芯片而又需要較高分辨率的A/D功能時(shí)，一般要外接專用的A/D芯片，如MAX110等。分辨率 8 位，轉(zhuǎn)換時(shí)間 100μs，輸入電壓范圍為 0~5V，增加某些外部電路后，輸入模擬電壓可為 5V。它主由模擬開關(guān) K、電容 CH 和緩沖放大器 A 組成。采樣／保持器在保持階段相當(dāng)于一個(gè)“模擬信號存儲器”。要防止這種誤差的產(chǎn)生，必須在 A/D轉(zhuǎn)換開始時(shí)將輸入信號的電平保持住，而在 A／D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后又能跟蹤輸入信號的變化。在這個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)，模擬信號要基本保持不變。引腳 2，14 用于外接電阻 RG，用于調(diào)整放大倍數(shù)測量放大器的放大倍數(shù)按如下公式計(jì)算：其放大倍數(shù)可在 1～1000 的范圍內(nèi)調(diào)整。當(dāng) RS = 100 kΩ 177。AD521的特性參數(shù)如下(1) ～10000(2) 溫度穩(wěn)定性為士() PPM/℃(3) (4) 差模輸入電阻為3109?(5) 共模輸入電壓為6109?(6) ℃AD521 是集成測量放大器，采用 14 腳雙列直插式封裝。它是一種高性能的放大器，常用于熱電偶、應(yīng)變電橋、流量計(jì)量、生物測量以及其它有較大共模干擾下的本質(zhì)上是直流緩變的微弱差模信號放大。它的輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流及輸入偏置電流小，時(shí)間漂移小，因而穩(wěn)定性好。 放大器設(shè)計(jì)溫度傳感器的輸出電壓經(jīng)過ISO100隔離放大(單增益)后，將輸出電壓送給測量放大器進(jìn)行放大，以便放大后的輸出電壓和A/D轉(zhuǎn)換器的量程相匹配。 （9）檔精度最高，在55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為177。 （7） 和 兩種引腳間距及帶/不帶標(biāo)定可選。％RH 遲滯（5）工作